特許 6843215 透明コンダクタ、及び、透明コンダクタを製作するプロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6843215

(24)【登録日】2021年2月25日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】透明コンダクタ、及び、透明コンダクタを製作するプロセス

(51)【国際特許分類】

   H01B 5/14 20060101AFI20210308BHJP

   H01B 5/00 20060101ALI20210308BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20210308BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   H01B5/14 A

   H01B5/14 B

   H01B5/00 H

   H01B13/00 503B

   H01B13/00 503D

   B32B15/08 J

【請求項の数】15

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2019-222637(P2019-222637)

(22)【出願日】2019年12月10日

(62)【分割の表示】特願2018-227034(P2018-227034)の分割

【原出願日】2013年12月6日

(65)【公開番号】特開2020-61372(P2020-61372A)

(43)【公開日】2020年4月16日

【審査請求日】2019年12月10日

(31)【優先権主張番号】61/734,811

(32)【優先日】2012年12月7日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/791,086

(32)【優先日】2013年3月8日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】317001367

【氏名又は名称】カンブリオス フィルム ソリューションズ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】ウォーク， ジェフリー

(72)【発明者】

【氏名】クナップ， マイケル アール．

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１８５７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０７１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８１８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６５４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５７４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４０８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１０６４３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ５／１４

Ｂ３２Ｂ １５／０８

Ｈ０１Ｂ ５／００

Ｈ０１Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パターン化された透明コンダクタであって、前記パターン化された透明コンダクタは、
非導電性基板と、
前記非導電性基板上の第１の導電性ラインであって、前記第１の導電性ラインは、導電性ナノ構造の第１のネットワークを備え、第１の長さ方向を有する、第１の導電性ラインと、
前記非導電性基板上の第２の導電性ラインであって、前記第２の導電性ラインは、導電性ナノ構造の第２のネットワークを備え、第２の長さ方向を有する、第２の導電性ラインと、
前記第１の導電性ラインを前記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域であって、前記絶縁領域は、前記第１の長さ方向に沿って前記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、前記第２の長さ方向に沿って前記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有する、絶縁領域と
を備え、
前記絶縁領域は、複数の導電性材料アイランドを備え、前記複数の導電性材料アイランドは、前記非導電性基板上に配置され、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁され、各々の導電性材料アイランドは、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備え、
前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界は、金属ナノ構造の導電性ネットワークを有さない、
パターン化された透明コンダクタ。

【請求項2】

前記第１の長さ方向と前記第２の長さ方向とは、互いに対して実質的に平行である、請求項１に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項3】

前記第１の非導電性境界は真っ直ぐである、請求項１又は２に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項4】

前記第１の非導電性境界は不規則である、請求項１又は２に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項5】

前記第２の非導電性境界は真っ直ぐである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項6】

前記第２の非導電性境界は不規則である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項7】

前記導電性材料アイランドは平行四辺形形状である、請求項１又は２に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項8】

前記導電性材料アイランドは不規則形状である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項9】

前記導電性材料アイランドは、０．１〜１０ｍｍ^２または０．５〜２ｍｍ^２の範囲内にある表面積を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項10】

前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界には、金属ナノ構造が存在しない、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項11】

前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界には、導電性ネットワークを形成できない構造欠陥を伴う金属ナノ構造を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のパターン化された透明コンダクタ。

【請求項12】

低可視性パターンを伴う透明コンダクタを製作するプロセスであって、前記プロセスは、
パターンに従って、非導電性基板上にコーティング組成物を直接プリントすることであって、前記コーティング組成物は、複数の金属ナノ構造および揮発性液体キャリアを有する、ことと、
前記揮発性液体キャリアを除去することと
を含み、
前記パターンは、前記非導電性基板上の第１の長さ方向を有する第１の導電性ラインと、前記非導電性基板上の第２の長さ方向を有する第２の導電性ラインと、前記第１の導電性ラインを前記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域とを規定し、前記絶縁領域は、前記第１の長さ方向に沿って前記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、前記第２の長さ方向に沿って前記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有し、前記絶縁領域は、複数の導電性材料アイランドを備え、前記複数の導電性材料アイランドは、前記非導電性基板上に配置され、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁され、各導電性材料アイランドは、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備え、前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界は、任意の金属ナノ構造を有さない、プロセス。

【請求項13】

低可視性パターンを伴う透明コンダクタを製作するプロセスであって、前記プロセスは、
非導電性基板上にコーティング組成物をコーティングすることであって、前記コーティング組成物は、複数の金属ナノ構造および揮発性液体キャリアを有する、ことと、
金属ナノ構造の導電性ネットワークを提供するように前記揮発性液体キャリアを除去することと、
パターンに従って、前記導電性ネットワークをエッチングすることと
を含み、
前記パターンは、前記非導電性基板上の第１の長さ方向を有する第１の導電性ラインと、前記非導電性基板上の第２の長さ方向を有する第２の導電性ラインと、前記第１の導電性ラインを前記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域とを規定し、前記絶縁領域は、前記第１の長さ方向に沿って前記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、前記第２の長さ方向に沿って前記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有し、前記絶縁領域は、複数の導電性材料アイランドを備え、前記複数の導電性材料アイランドは、前記非導電性基板上に配置され、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁され、各導電性材料アイランドは、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備え、
前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界は、金属ナノ構造の導電性ネットワークを有さない、プロセス。

【請求項14】

前記エッチングすることは、前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界における前記金属ナノ構造の全てを完全に除去する、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項15】

前記エッチングすることは、前記非導電性ギャップ、前記第１の非導電性境界、および、前記第２の非導電性境界における前記金属ナノ構造を部分的にエッチングすることにより、構造欠陥を生じさせる、請求項１４に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
関連技術の説明
透明コンダクタとは、高透過率表面または基板上にコーティングされた薄い導電性フィルムをいう。透明コンダクタは、適度な光学的透過性を維持しながら表面導電性を有するように製造され得る。このような表面導電性の透明コンダクタは、帯電防止層のような、および、電磁波遮蔽層のような、フラット液晶ディスプレイ、タッチパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、および、薄膜光電池における透明電極として広く使用されている。

【背景技術】

【0002】

現在、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような真空蒸着金属酸化物が、業界標準材料であって、ガラスまたはポリマフィルムのような誘電性表面に光学的透過性および導電率を提供している。しかし、金属酸化物フィルムは、脆く、かつ、曲げられるかまたは別様に物理的ストレスを受けるときに損傷する傾向がある。それらはまた、製作するためにコストのかかるプロセスおよび特別の設備を必要とする。金属酸化物フィルムは、典型的に、高められた蒸着温度および高アニーリング温度で減圧チャンバにおいて蒸着されて、必要な導電性を達成する。さらに、真空蒸着は、パターンおよび回路を直接形成するためには実行可能ではなく、このことは、フォトリソグラフィのような特別のパターン化プロセスを必要とする。

【0003】

金属酸化物フィルムを製造するための特別のプロセスは、基板に対し重大な限定を課す。典型的に、ガラスのような剛性基板のみが、実用的な選択である。一方で、可撓性基板（例えば、プラスチック）は、しばしば、基板による湿度吸収の結果として、金属酸化物に接着しない。

【0004】

導電性ポリマがまた、光学的に透明な電気コンダクタとして使用されている。しかし、それらは、概して、金属酸化物フィルムと比較して、より低い導電率値と、（特に可視波長における）より高い光学的吸収とを有し、かつ、化学的かつ長期間の安定性の欠如に煩わされる。

【0005】

したがって、当該技術分野には、所望の電気的、光学的および機械的特性を有する透明コンダクタ、特に、任意の基板に適用可能であり、かつ、低コストで高いスループットのプロセスで製造およびパターン化され得る透明コンダクタを提供する必要性が残っている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

簡単な要旨
基板上にコーティングされた導電性層を含むパターン化された透明コンダクタが記載される、より特定すると、このパターン化された透明コンダクタは、非導電性基板と、上記非導電性基板上の第１の導電性ラインであって、導電性ナノ構造の第１のネットワークを備え、かつ、第１の長さ方向を有する、第１の導電性ラインと、上記非導電性基板上の第２の導電性ラインであって、導電性ナノ構造の第２のネットワークを備え、かつ、第２の長さ方向を有する、第２の導電性ラインと、上記第１の導電性ラインを上記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域であって、上記第１の長さ方向に沿って上記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界、および、上記第２の長さ方向に沿って上記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界を有する、絶縁領域とを備え、上記絶縁領域が、上記非導電性基板に配置され、かつ、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される複数の導電性材料アイランドを備え、各導電性材料アイランドが、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備える。

【0007】

より特定すると、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界は、金属ナノ構造の導電性ネットワークを有さない。

【0008】

さらなる実施形態において、上記パターン化された透明コンダクタにおいて、上記第１の長さ方向と上記第２の長さ方向とが、互いに対して実質的に平行である。

【0009】

種々の実施形態で、上記第１の非導電性境界は、真っ直ぐであり得るか、または、不規則であり得る。上記第２の非導電性境界は、真っ直ぐであり得るか、または、不規則であり得る。

【0010】

他の実施形態において、上記導電性材料アイランドは、平行四辺形形状であり得るか、または、不規則形状であり得る。

【0011】

さらなる実施形態において、上記導電性材料アイランドは、０．１〜１０ｍｍ^２または０．５〜２ｍｍ^２の範囲内にある表面積を有する。

【0012】

種々の実施形態において、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界には、金属ナノ構造が存在しない。

【0013】

他の実施形態において、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界が、構造欠陥を伴う金属ナノ構造を有し、上記金属ナノ構造が導電性ネットワークを形成できないようにする。

【0014】

さらなる実施形態は、低可視性パターンを備えた透明コンダクタを製作するプロセスを提供し、上記プロセスは、パターンに従って、非導電性基板上にコーティング組成物を直接プリントすることであって、上記コーティング組成物が、複数の金属ナノ構造および揮発性液体キャリアを有する、ことと、上記揮発性液体キャリアを除去することとを含み、ここで、上記パターンが、上記非導電性基板上の第１の長さ方向を有する第１の導電性ラインと、上記非導電性基板上の第２の長さ方向を有する第２の導電性ラインと、上記第１の導電性ラインを上記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域とを規定し、上記絶縁領域が、上記第１の長さ方向に沿って上記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、上記第２の長さ方向に沿って上記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有し、上記絶縁領域が、上記非導電性基板に配置され、かつ、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される複数の導電性材料アイランドを備え、各導電性材料アイランドが、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備え、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界が、任意の金属ナノ構造を有さない。

【0015】

なおもさらなる実施形態は、低可視性パターンを備えた透明コンダクタを製作するプロセスを提供し、上記プロセスは、非導電性基板上にコーティング組成物をコーティングすることであって、上記コーティング組成物が、複数の金属ナノ構造および揮発性液体キャリアを有する、ことと、上記揮発性液体キャリアを除去することにより、金属ナノ構造の導電性ネットワークを提供することと、パターンに従って、上記導電性ネットワークをエッチングすることとを含み、ここで、上記パターンが、上記非導電性基板上の第１の長さ方向を有する第１の導電性ラインと、上記非導電性基板上の第２の長さ方向を有する第２の導電性ラインと、上記第１の導電性ラインを上記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域とを規定し、上記絶縁領域が、上記第１の長さ方向に沿って上記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、上記第２の長さ方向に沿って上記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有し、上記絶縁領域が、上記非導電性基板に配置され、かつ、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される複数の導電性材料アイランドを備え、各導電性材料アイランドが、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備える。より特定すると、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界が、金属ナノ構造の導電性ネットワークを有さない。

【0016】

１つの実施形態において、上記エッチングすることが、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界における金属ナノ構造の全てを完全に除去する。別の実施形態において、上記エッチングすることが、上記非導電性ギャップ、上記第１の非導電性境界、および、上記第２の非導電性境界における金属ナノ構造を部分的にエッチングすることにより、構造欠陥を生じさせる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

図面において、同一の参照番号は、類似の要素または作用を識別する。図面における要素のサイズおよび相対的位置は、必ずしもスケール通りに描かれてはいない。例えば、種々の要素の形状および角度は、スケール通りには描かれていず、かつ、これら要素のうちのいくつかは、図面の読みやすさを改善するために任意に拡大され、かつ、位置決めされている。さらに、描かれるような要素の特定の形状は、特定の要素の実際の形状に関するいかなる情報も伝達することが意図されず、かつ、図面における認識の容易さのためのみで選択されている。

【0018】

【図1】図１は、導電性ラインのパターンが可視であり得る先行技術の透明コンダクタを示す。

【0019】

【図2】図２〜４は、本開示の種々の実施形態による、不可視であるかまたは低可視性のパターンを伴う透明コンダクタを示す。

【図3】図２〜４は、本開示の種々の実施形態による、不可視であるかまたは低可視性のパターンを伴う透明コンダクタを示す。

【図4】図２〜４は、本開示の種々の実施形態による、不可視であるかまたは低可視性のパターンを伴う透明コンダクタを示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

詳細な説明
透明導電性フィルムは、タッチスクリーンまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなフラットパネルディスプレイにおける必須の構成要素である。それらは、これらデバイスの電気的性能を決定するのみならず、これら構成要素の光学的性能および耐久性に対する直接的インパクトを有する。

【0021】

タッチスクリーンセンサについて、それが容量性であるかまたは抵抗性であるか否かにかかわらず、１つまたは２つの透明導電性フィルムが、採用されて、タッチパネルの下にある電流を運搬する。透明導電性フィルムは、導電性ラインにパターン化されて、タッチ入力の場所の座標を検出する。タッチパネルがタッチされるとき、タッチ入力の場所で電圧の小さな変化が検出される（抵抗性タッチセンサにおいて）。

【0022】

従来、透明コンダクタは、エッチングまたは直接プリンティングによってパターン化され得る。パターン化は、それゆえ、エッチングによって除去されたかまたはプリントされなかったかのいずれかの、導電性材料が存在しない電気的絶縁領域を生じさせる。パターン化された透明コンダクタにおける導電性領域および絶縁領域は、概して、デバイスの周囲光またはバックライトとのそれらの相互作用が異なる。結果として、パターンは見えるようにする。

【0023】

それゆえ、フラットパネルディスプレイ用のフィルム上に導電性ラインのパターンを生成するとき、パターンの可視性を最小にすることが、所望される。ＩＴＯベース透明コンダクタについて、これらパターンは、ＩＴＯと、エッチングされた絶縁領域との屈折率の差異に起因して可視である。したがって、しばしば、屈折率が整合するコーティングが、ＩＴＯのエッチングされたパターンに対する対抗手段として要求される。

【0024】

金属ナノワイヤのネットワークを含む導電性フィルムについて、屈折性金属表面を離れる光散乱も、パターンの可視性に寄与する。図１は、１ｍｍのライン幅を有する導電性ライン（２０）を含むパターン化された透明コンダクタ（１０）のセクションを示す。隣接する２つの導電性ラインは、各々、金属ナノ構造をもたない３ｍｍ幅の絶縁領域（３０）によって電気的に絶縁される。これらの寸法で、このパターンは、絶縁領域（３０）と比較されると、導電性領域（２０）における光散乱の量の差異のために、しばしば可視である。

【0025】

パターンの可視性を最小にするための１つのアプローチは、導電性領域と絶縁領域との間の光学的差異を最小にすることである。米国特許第８，０１８，５６９号および米国特許出願公開第２００８／０１４３９０６号は、ナノワイヤを部分的にエッチングして絶縁領域を提供することによって生成される低可視性パターンを備えた透明コンダクタを記載している。部分的エッチングは、ナノワイヤを完全には除去しない。むしろ、それは、ナノ構造を壊してその中に刻み目（ｎｉｃｋ）を生じさせることにより、それらを非導電性にするがそれらの光散乱性質を実質的に変えない。

【0026】

本明細書に開示されるものは、導電性領域と絶縁領域との間の差異を最小にするための代替アプローチである。特に、低可視性または不可視性のパターンが、「アイランドによる低可視性または不可視性」を通して生成される。種々の実施形態で、（金属ナノ構造から成る）導電性ラインは、複数の領域を絶縁することによって互いから電気的に絶縁される。絶縁領域は、導電性材料を欠いていない。むしろ、絶縁領域は、導電性材料アイランド（すなわち、これもまた金属ナノワイヤから成る）で大きく満たされ、これは、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される。このアプローチは、光散乱ナノ構造を有しない全体的非導電性領域を効果的に最小にし、それゆえ、それらを可視化することをより困難にする。その間に、導電性ライン間の電気的絶縁は、非導電性ギャップによって維持される。

【0027】

したがって、本開示は、パターン化された透明コンダクタを提供し、上記コンダクタは、
基板、
上記基板上の第１の導電性ラインであって、上記第１の導電性ラインは、導電性ナノ構造の第１のネットワークを備え、かつ、第１の長さ方向を有する、第１の導電性ラインと、
上記基板上の第２の導電性ラインであって、上記第２の導電性ラインは、導電性ナノ構造の第２のネットワークを備え、かつ、第２の長さ方向を有する、第２の導電性ラインと、
上記第１の導電性ラインを上記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域であって、上記絶縁領域は、上記第１の長さ方向に沿って上記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、上記第２の長さ方向に沿って上記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界を有する絶縁領域とを備え、上記絶縁領域は、上記非導電性基板上に配置されて非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁された複数の導電性材料アイランドを備え、各導電性材料アイランドは、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備える、絶縁領域と
を備える。

【0028】

図２〜４は、「アイランドによる不可視性」アプローチに向けられた詳細な実施形態を示す。図２は、金属ナノ構造（１１６）のネットワークから成る導電性ライン（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を含むパターン化された透明コンダクタ（１００）を示す。２つの隣接する導電性ラインは、絶縁領域（１２０ａ、１２０ｂ、または、１２０ｃ）によって電気的に絶縁される。絶縁領域（１２０ａ）は、第１の非導電性境界（１３０ａ）および第２の非導電性境界（１３０ｂ）によって、２つの隣接する導電性ライン（１１０ａおよび１１０ｂ）にそれぞれ接している。絶縁領域（例えば、１２０ａ）はさらに、複数の導電性材料アイランド（例えば、１４０ａ、１４４ａ）を含み、それら各々は、金属ナノ構造（１１８）から成る。この実施形態において、導電性材料アイランドは、（長方形、正方形、偏菱形、斜方形などを含む）規則的な形状の平行四辺形であり、かつ、第１の非導電性境界および第２の非導電性境界は、実質的に真っ直ぐであり、それぞれ、導電性ライン（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の長さ方向（１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ）に平行である。導電性材料アイランドは、非導電性ギャツプ（１５０）によって互いから電気的に分離される。

【0029】

図２に示されるように、導電性材料アイランドは、図１の導電性ラインと比較される場合に可視性が低いパターン化された導電性ラインをまさに作製する。しかし、ヒトの脳は、視認条件（例えば、照明、視角）に依存してパターンを識別することが顕著であり、見る者は、依然として、図２における規則的なアイランドの列のような規則的パターンを識別することができ得る。

【0030】

それゆえ、さらなる特定の実施形態において、導電性材料アイランドは、不規則形状である。換言すれば、非導電性ギャップは、不規則かつランダムである。図３に示されて、パターン化された透明コンダクタ（２００）は、金属ナノ構造（２１６）のネットワークから成る導電性ライン（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ）を有する。２つの隣接する導電性ラインは、絶縁領域（２２０ａ、２２０ｂ）によって電気的に絶縁される。絶縁領域（２２０ａ）は、それぞれ、第１の非導電性境界（２３０ａ）および第２の非導電性境界（２３０ｂ）によって２つの隣接する導電性ライン（２１０ａおよび２１０ｂ）に接している。絶縁領域（例えば、２２０ａ）はさらに、各々が金属ナノ構造（２１８）から成る複数の導電性材料アイランド（例えば、２４０ａ、２４４ａ）を含む。この実施形態において、導電性ラインを規定する第１の非導電性境界および第２の非導電性境界は、実質的に真っ直ぐであり、それぞれ、導電性ライン（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ）の長さ方向（２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ）に平行であり、導電性材料アイランドは、それら個々の形状およびサイズに関して識別可能なパターンを有さず、これは、任意の隣接するアイランドを電気的に絶縁する非導電性ギャップ（２５０）がまた不規則であることを意味する。

【0031】

なおもさらなる特定の実施形態において、導電性材料アイランドは、導電性ラインを規定する非導電性境界がそうであるように、不規則形状である。この実施形態において、アイランドの、および、導電性ラインを規定する境界の不規則かつランダムな形状にもかかわらず、透明コンダクタは、依然として、「パターン化されている」と考えられ、なぜなら、それは、実質的に同じ長さ方向に延びる導電性ラインを提供するからである。図４に示されて、パターン化された透明コンダクタ（２００）は、金属ナノ構造（３１６）のネットワークから成る導電性ライン（３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ）を有する。２つの隣接する導電性ラインは、絶縁領域（３２０ａ、３２０ｂ）によって電気的に絶縁される。
絶縁領域（３２０ａ）は、それぞれ、第１の非導電性境界（３３０ａ）および第２の非導電性境界（３３０ｂ）によって２つの隣接する導電性ライン（３１０ａおよび３１０ｂ）に接している。絶縁領域（例えば、３２０ａ）はさらに、各々が金属ナノ構造（３１８）から成る複数の導電性材料アイランド（例えば、３４０ａ、３４４ａ）を含む。この実施形態において、導電性ラインを規定する第１の非導電性境界および第２の非導電性境界は、不規則ではあるが、それぞれ、概して、導電性ライン（３１０ａ、３１０ｂ、３１ｃ）の長さ方向（３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ）に沿って延びる。導電性材料アイランド（例えば、３４０ａ、３４０ｂ）は、それらの個々の形状およびサイズに関して識別可能なパターンを有さず、これは、任意の隣接するアイランドを電気的に絶縁する非導電性ギャップ（３５０）がまた不規則な形状であることを意味する。導電性ラインの不規則形状と、導電性材料アイランドのランダム形状との組み合わされた効果は、パターンを認識するためのヒトの脳の能力を混乱させ、その一方、導電性ラインと絶縁領域との間の光学的差異を最小にする。その結果、導電性ラインのパターンは、不可視であるか、または、低可視性を有する。

【0032】

本明細書に記載される実施形態の各々において、ナノ構造の導電性ネットワークは、非導電性境界および非導電性ギャップ（集合的に「非導電性領域」という）には存在しなく、任意の隣接する導電性材料アイランド間（例えば、１４０ａと１４４ａとの間）、または、導電性ライン（１１０ａ）と、隣接する導電性材料アイランド（１４０ａ）との間に電気的絶縁を生じさせる。

【0033】

特定の実施形態において、導電性ネットワークは、非導電性領域中には存在しなく、なぜなら、金属ナノ構造が、非導電性領域には存在しなく、すなわち、それらは、エッチングによって完全に除去されているか、または、非導電性領域上にプリントされていないからである。

【0034】

他の実施形態において、金属ナノ構造は、非導電性領域に存在しているが、それらは、金属ナノ構造における特定の構造的欠陥のために、導電性ネットワークを形成しないからである。特定すると、非導電性領域における金属ナノ構造は、部分的にエッチングされ得、導電性ネットワークをもはや形成することのできない破壊されたかまたは傷つけられたナノ構造を生じさせ得る。この非導電性領域は、それゆえ、導電性ではなく、特定量のナノ構造を保持する。部分的エッチングおよびアイランドの組み合わされた効果は、低可視性の改善されたレベルを提供する。

【0035】

典型的に、導電性ライン（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）は、０．５〜５ｍｍ幅であり得る。種々の実施形態において、このライン幅は、約０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、もしくは、５ｍｍであり得るか、または、上記値の任意の２つの間の任意の範囲であり得る。

【0036】

非導電性ギャップの、および、非導電性境界のライン幅は、本明細書でさらに詳細に論議されるように、特定のエッチングまたはプリントの方法によって決定される。典型的に、効果的な電気的絶縁を維持しながら可視性を最小にするために、ライン幅は、約１０〜５００ミクロン、または、より典型的に、１００〜５００ミクロンである。特定の実施形態において、このライン幅は、約２００ミクロンである。

【0037】

導電性材料アイランドの形状（規則的またはランダム）にかかわらず、それらは、同じサイズであり得るか、または、異なるサイズであり得る。導電性材料アイランドの表面積は、典型的に、０．１〜１０ｍｍ^２の範囲内であるか、または、より典型的に、０．５〜２ｍｍ^２の範囲内である。

【0038】

本明細書で使用されるとき、「約」は、特定された値の値±２０％の範囲をいう。例えば、語句「約１ｍｍ」は、１ｍｍの±２０％、すなわち、０．８〜１．２ミクロンの範囲を含み得る。

【0039】

本開示の特定の特徴は、さらに、下記でより詳細に論議される。

【0040】

金属ナノ構造
本明細書で使用されるとき、用語「金属ナノ構造」は、概して、電気的に伝導性のナノサイズ構造をいい、それの少なくとも１つの寸法（すなわち、幅または直径）は、５００ｎｍ未満であり、より典型的に、１００ｎｍまたは５０ｎｍ未満である。種々の実施形態において、このナノ構造の幅または直径は、１０〜４０ｎｍ、２０〜４０ｎｍ、５〜２０ｎｍ、１０〜３０ｎｍ、４０〜６０ｎｍ、５０〜７０ｎｍの範囲にある。

【0041】

ナノ構造は、任意の形状または幾何学的形状であり得る。所与のナノ構造の幾何学的形状を規定するための１つの方法は、その「アスペクト比」により、これは、ナノ構造の長さと幅（または直径）との比をいう。特定の実施形態において、ナノ構造は、等方的な形状である（すなわち、アスペクト比＝１）。典型的な等方的または実質的に等方的なナノ構造は、ナノ粒子を含む。好ましい実施形態において、ナノ構造は、非等方的な形状である（すなわち、アスペクト比≠１）。この非等方的なナノ構造は、典型的に、その長さに沿って長手方向軸を有する。例示の非等方的なナノ構造は、ナノワイヤ（少なくとも１０、より典型的に少なくとも５０のアスペクト比を有する中実ナノ構造）、ナノロッド（少なくとも１０のアスペクト比を有する中実ナノ構造）、および、ナノチューブ（中空ナノ構造）を含む。

【0042】

長くて非等方的なナノ構造（例えば、ナノワイヤ）は、長さが５００ｎｍ超、または、１μｍ超、または、１０μｍ超である。種々の実施形態で、ナノ構造の長さは、５〜３０μｍの範囲にあるか、または、１５〜５０μｍ、２５〜７５μｍ、３０〜６０μｍ、４０〜８０μｍ、または、５０〜１００μｍの範囲にある。

【0043】

金属ナノ構造は、典型的に、金属的材料であり、元素金属（例えば、遷移金属）または金属化合物（例えば、金属酸化物）を含む。金属的材料はまた、２つ以上のタイプの金属を含むバイメタル材料または金属合金であり得る。好適な金属は、限定されないが、銀、金、銅、ニッケル、金メッキ銀、プラチナ、および、パラジウムを含む。本開示は、主にナノワイヤ（例えば、銀ナノワイヤ）を記載しているが、上記規定内の任意のナノ構造が等しく採用され得ることが、注記されるべきである。

【0044】

典型的に、金属ナノ構造は、１０〜１００，０００の範囲にあるアスペクト比を有する金属ナノワイヤである。より大きなアスペクト比が透明コンダクタ層を得るために好まれ得、なぜなら、それらは、高透明性のためにワイヤのより低い全体的密度を可能にしながらもより効率的な導電性ネットワークが形成されることを可能にし得るからである。換言すれば、高アスペクト比を伴う導電性ナノワイヤが使用されるとき、導電性ネットワークを達成するナノワイヤの密度は、この導電性ネットワークが実質的に透明であるために十分低くあることができる。

【0045】

金属ナノワイヤは、当該技術分野で公知の方法によって調製され得る。特に、銀ナノワイヤは、ポリオール（例えば、エチレングリコール）およびポリ（ビニルピロリドン）の存在下、銀塩（例えば、硝酸銀）の溶相還元を通して合成され得る。均一サイズの銀ナノワイヤの大規模生産は、米国特許出願公開第２００８／０２１００５２号、第２０１１／００２４１５９号、第２０１１／００４５２７２号、および、第２０１１／００４８１７０号に記載の方法に従って調製され、精製され得、それらは全て、本開示の譲受人であるＣａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名における。

【0046】

導電性ネットワーク
導電性ネットワークは、金属ナノ構造（例えば、ナノワイヤ）を相互接続する層をいい、これは、透明コンダクタの電気的に伝導性の媒体を提供する。導電性は、１つの金属ナノ構造から別の金属ナノ構造に浸透する電荷によって達成されるので、電気的浸透閾値に到達して導電性になるために十分な金属ナノワイヤが、導電性ネットワークに存在しなければならない。導電性ネットワークの表面導電率は、ときにシート抵抗と称されるその表面抵抗率に逆比例し、これは、当該技術分野で公知の方法によって測定され得る。本明細書で使用されるとき、「電気的に伝導性」または単に「導電性」は、１０^４Ω／□を超えない、または、より典型的に、１，０００Ω／□を超えない、または、より典型的に、５００Ω／□を超えない、または、より典型的に、２００Ω／□を超えない表面抵抗率に対応する。この表面抵抗率は、アスペクト比、アラインメントの程度、集塊の程度および相互接続する金属ナノ構造の抵抗率のような因子に依存する。

【0047】

特定の実施形態において、金属ナノ構造は、バインダなしで、基板上の導電性ネットワークを形成し得る。他の実施形態において、基板へのナノ構造の接着を容易にするバインダが存在し得る。好適なバインダは、光学的にクリアなポリマを含み、これは、限定されないが、ポリメタクリレート（例えば、ポリ（メチルメタクリレート））、ポリアクリレート、および、ポリアクリロニトリルのようなアクリル化合物、ポリビニルアルコール、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレート、および、ポリカーボネート）、フェノール化合物またはクレゾール−ホルムアルデヒド（Ｎｏｖｏｌａｃｓ（登録商標））のような高程度の芳香族性を備えたポリマ、ポリスチレン、ポリビニルウレタン、ポリビニルキシレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリフェニレン、および、ポリフェニルエーテル、ポリウレタン（ＰＵ）、エポキシ、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、および、環状オレフィン）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマ（ＡＢＳ）、セルロース化合物、シリコーンおよび他のシリコン含有ポリマ（例えば、ポリシルセスキオキサンおよびポリシラン）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアセテート、ポリノルボルナン、合成ゴム（例えば、ＥＰＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ）、および、フルオロポリマ（例えば、ポリビニリデンフルオリド、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、または、ポリヘキサフルオロプロピレン）、フルオロ−オレフィンと炭化水素オレフィンとのコポリマ（例えば、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標））、および、アモルファスフルオロカーボンポリマまたはコポリマ（例えば、Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．によるＣＹＴＯＰ（登録商標）、または、Ｄｕ ＰｏｎｔによるＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ）を含む。

【0048】

用語「基板」は、上に金属ナノ構造がコーティングまたは積層される非導電性材料をいう。基板は、剛性または可撓性であり得る。基板は、クリアまたは不透明であり得る。好適な剛性基板は、限定されないが、例えば、ガラス、ポリカーボネート、アクリル化合物などを含む。好適な可撓性基板は、限定されないが、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレート、および、ポリカーボネート）、ポリオレフィン（例えば、直線状、分岐、および、環状ポリオレフィン）、ポリビニル化合物（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、および、ポリアクリレートなど）、セルロースエステルベース（例えば、三酢酸セルロース、酢酸セルロース）、ポリエーテルスルホンのようなポリスルホン、ポリイミド、シリコーンおよび他の従来のポリマフィルムを含む。好適な基板の追加の例は、例えば、米国特許第６，９７５，０６７号に見出されることができる。

【0049】

典型的に、透明コンダクタ（すなわち、非導電性基板上の導電性ネットワーク）の光学的透過性またはクリアさは、光透過およびヘーズ（ｈａｚｅ）を含むパラメータによって定量的に規定され得る。「光透過」（または「光透過率」）は、媒体を通して透過される入射光のパーセンテージをいう。種々の実施形態で、導電性層の光透過は、少なくとも８０％であり、９８％と同じほど高くあり得る。接着層、抗反射層、または、惑光防止層のような性能向上層はさらに、透明コンダクタの全体的光透過を低減することに寄与し得る。種々の実施形態で、透明コンダクタの光透過（％）は、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、または、少なくとも８０％であり得、少なくとも９１％〜９２％、または、少なくとも９５％と同じぐらい高くあり得る。

【0050】

ヘーズ（Ｈ％）は、光散乱の尺度である。それは、入射光から分離されかつ透過中に散乱させられた光の量の％をいう。大部分が媒体の性質である光透過とは異なり、ヘーズは、しばしば生産の問題であり、典型的に、表面粗さ、または、媒体中に包埋された粒子または組成異質性によって引き起こされる。典型的に、導電性フィルムのヘーズは、ナノ構造の直径によって有意に影響され得る。より大きい直径のナノ構造（例えば、より太いナノワイヤ）は、典型的に、より高いヘーズと関連付けられる。種々の実施形態で、透明コンダクタのヘーズは、１０％を超えず、８％を超えず、または、５％を超えず、そして、２％を超えない、１％を超えない、または、０．５％を超えない、または、０．２５％を超えないほどに低くあり得る。

【0051】

コーティング組成物
本開示によるパターン化された透明コンダクタは、ナノ構造含有コーティング組成物を非導電性基板上にコーティングすることにより調製される。コーティング組成物を形成するために、金属ナノワイヤは、典型的に、揮発性液体において分散させられて、コーティングプロセスを促進する。本明細書で使用されるとき、金属ナノワイヤが安定な分散を形成し得る任意の非腐食性の揮発性液体が使用され得ることが、理解される。好ましくは、金属ナノワイヤは、水、アルコール、ケトン、エーテル、炭化水素、または、芳香族溶媒（ベンゼン、トルエン、キシレンなど）において分散させられる。より好ましくは、液体は、揮発性であり、２００℃を超えない、１５０℃を超えない、または、１００℃を超えない沸点を有する。

【0052】

さらに、金属ナノワイヤ分散物は、添加物およびバインダを含んで、粘度、腐食、接着、および、ナノワイヤ分散を制御し得る。好適な添加物およびバインダの例は、限定されないが、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、２−ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、トリプロピレングリコール（ＴＰＧ）、および、キサンタンガム（ＸＧ）、ならびに、エトキシレート、アルコキシレート、エチレンオキシド、および、プロピレンオキシド、ならびに、それらのコポリマ、スルホネート、スルフェート、ジスルホネート塩、スルホサクシネート、ホスフェートエステル、および、フルオロ界面活性剤（例えば、ＤｕｐｏｎｔによるＺｏｎｙｌ（登録商標））のような界面活性剤を含む。

【0053】

１つの例において、ナノワイヤ分散物、または、「インク」は、０．００２５重量％〜０．１重量％の界面活性剤（例えば、好ましい範囲は、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＯ−１００について０．００２５重量％〜０．０５重量％である）、０．０２重量％〜４重量％の粘度改変剤（例えば、好ましい範囲は、ＨＰＭＣについて０．０２重量％〜０．５重量％である）、９４．５重量％〜９９．０重量％の溶媒、および、０．０５重量％〜１．４重量％の金属ナノワイヤを含む。好適な界面活性剤の典型的な例は、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＯ、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＨ、Ｔｒｉｔｏｎ（×１００、×１１４、×４５）、Ｄｙｎｏｌ（６０４、６０７）、ｎ−Ｄｏｄｅｃｙｌ ｂ−Ｄ−ｍａｌｔｏｓｉｄｅ、および、Ｎｏｖｅｋを含む。好適な粘度改変剤の例は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、メチルセルロース、キサンタンガム、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、および、ヒドロキシメチルセルロースを含む。好適な溶媒の例は、水およびイソプロパノールを含む。

【0054】

分散物におけるナノワイヤ濃度は、ナノワイヤネットワーク層の厚み、（表面導電率を含む）導電率、光学的透明度、および、機械的特性のようなパラメータに影響を及ぼすか、または、それらを決定する。溶媒のパーセンテージは、分散物におけるナノワイヤの所望の濃度を提供するように調節され得る。しかし、好ましい実施形態において、他の成分の相対的比率は、同じままであり得る。特に、粘度改変剤に対する界面活性剤の比率は、好ましくは、約８０〜約０．０１の範囲にあり、金属ナノワイヤに対する粘度改変剤の比率は、好ましくは、約５〜約０．０００６２５の範囲にあり、界面活性剤に対する金属ナノワイヤの比率は、好ましくは、約５６０〜約５の範囲にある。分散物の成分の比率は、基板と、使用される適用の方法とに依存して改変され得る。ナノワイヤ分散物のための好ましい粘度の範囲は、約１〜１００ｃＰである。

【0055】

コーティングの次に、揮発性液体は、蒸発によって除去される。蒸発は、加熱（例えば、ベーキング）によって加速され得る。結果として得られるナノワイヤネットワークは、それを導電性にするための後処理を必要とし得る。この後処理は、下記に記載のように、熱、プラズマ、コロナ放電、ＵＶ−オゾン、または、圧力への曝露を伴うプロセスステップであり得る。

【0056】

好適なコーティング組成物の例は、米国特許出願公開第２００７／００７４３１６号、第２００９／０２８３３０４号、第２００９／０２２３７０３号、および、第２０１２／０１０４３７４号に記載され、それら全ては、本開示の譲受人であるＣａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名における。

【0057】

コーティング組成物は、例えば、シートコーティング、ウェブコーティング、プリンティング、および、積層によって、基板上にコーティングされて、透明コンダクタを提供する。導電性ナノ構造から透明コンダクタを製作する追加の情報は、例えば、Ｃａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名における、米国特許出願公開第２００８／０１４３９０６号、および、第２００７／００７４３１６号に開示される。

【0058】

透明コンダクタをパターン化すること
本明細書で使用されるとき、「パターン化」は、導電性ラインおよび絶縁領域を生成するプロセスを広くいう。「パターン化」は、任意の２つの導電性ラインが絶縁領域によって互いから電気的に絶縁されること以外には任意の繰り返し特徴を生じさせる必要が必ずしもない。典型的に、導電性ラインは、たとえそれらが不規則な非導電性境界を有していたとしても（例えば、図４を参照のこと）実質的に同じ長さ方向に延びる。

【0059】

パターン化はまた、絶縁領域内に導電性材料アイランドを提供する。本明細書で論議されるように、導電性材料アイランドは、規則的なまたは繰り返しの形状を有していなくてもよく、同じまたは異なる表面領域を有し得る。しかし、絶縁領域は、導電性材料アイランドが非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される限り、「パターン化されている」と考えられる。

【0060】

したがって、「パターン化」された透明コンダクタは、導電性ラインと、アイランドを有する絶縁領域との配列を規定する。本明細書で使用されるとき、本明細書に記載される透明コンダクタのパターンは、不可視であるか、または、低可視性を有し、なぜなら、導電性ラインおよび絶縁領域は、実質的に同じ光散乱およびヘーズを有しているからである。特に、光散乱に対応するヘーズにおける任意の差異は、１％未満、または、より典型的に、０．５％未満、または、０．１％未満、または、０．０１％未満であるべきである。

【0061】

パターン化は、直接プリンティング、レーザ切除、または、エッチングによって実行され得、これらの全ては、ナノ構造含有コーティング組成物をコーティングすることを含む。特定の実施形態において、このコーティング組成物は、所望のパターン、すなわち、導電性ラインとアイランドを有する絶縁領域との配列に従って、基板上に直接プリントされ得る。好適なプリンティング方法は、例えば、スクリーンプリンティングを含み得る。したがって、１つの実施形態は、低可視性パターンを備えた透明コンダクタを製作するプロセスを提供する。この方法は、パターンに従って、非導電性基板上にコーティング組成物を直接プリントすることであって、上記コーティング組成物が、複数の金属ナノ構造および揮発性液体キャリアを有する、ことと、上記揮発性液体キャリアを除去することとを包み、ここで、上記パターンが、上記非導電性基板上の第１の長さ方向を有する第１の導電性ラインと、上記非導電性基板上の第２の長さ方向を有する第２の導電性ラインと、上記第１の導電性ラインを上記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域とを規定し、上記絶縁領域が、上記第１の長さ方向に沿って上記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、上記第２の長さ方向に沿って上記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有し、上記絶縁領域が、上記非導電性基板に配置され、かつ、非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される複数の導電性材料アイランドを備え、各々の導電性材料アイランドが、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備え、上記非導電性ギャップと、上記第１の非導電性境界および上記第２の非導電性境界とが、任意の金属ナノ構造を有さない。

【0062】

特定の実施形態において、非導電性境界および非導電性ギャップは、（例えば、２つの異なるマスクを使用して）逐次的ステップでエッチングされる。他の実施形態において、それらは、（例えば、１つのマスクを使用して）単一ステップにおいてエッチングされる。

【0063】

さらなる実施形態において、上記パターンは、金属ナノ構造を第１にエッチングした後に金属ナノ構造をコーティングすることによって生じさせられて、非導電性境界と、アイランド間の非導電性ギャップとを含む非導電性領域を形成する。より特定すると、上記方法は、非導電性基板上にコーティング組成物をコーティングすることであって、上記コーティング組成物が、複数の金属ナノ構造および揮発性液体キャリアを有する、ことと、金属ナノ構造の導電性ネットワークを提供するように上記揮発性液体キャリアを除去することと、パターンに従って上記導電性ネットワークをエッチングすることとを包含し、ここで、上記パターンが、上記非導電性基板上の第１の長さ方向を有する第１の導電性ラインと、上記非導電性基板上の第２の長さ方向を有する第２の導電性ラインと、上記第１の導電性ラインを上記第２の導電性ラインから電気的に絶縁する絶縁領域とを規定し、上記絶縁領域が、上記第１の長さ方向に沿って上記第１の導電性ラインの側方に接する第１の非導電性境界と、上記第２の長さ方向に沿って上記第２の導電性ラインの側方に接する第２の非導電性境界とを有し、上記絶縁領域が、上記非導電性基板上に配置されて非導電性ギャップによって互いから電気的に絶縁される複数の導電性材料アイランドを備え、各々の導電性材料アイランドが、それぞれの複数の導電性ナノ構造を備え、上記非導電性ギャップならびに上記第１の非導電性境界および上記第２の非導電性境界は、上記金属ナノ構造の導電性ネットワークを有さない。

【0064】

特定の実施形態において、上記非導電性ギャップならびに上記第１の非導電性境界および上記第２の非導電性境界は、金属ナノ構造が存在しないように完全にエッチングされる。

【0065】

典型的に、エッチング溶液は、マスクを通してナノ構造コーティングされた基板上にスクリーンプリントされ得、このマスクは、導電性ラインおよびアイランドを規定する。したがって、このエッチングは、上記非導電性ギャップならびに上記第１の非導電性境界および上記第２の非導電性境界を含む非導電性領域を提供する。好適なエッチング溶液は、典型的に、強酸（例えば、ＨＮＯ_３）と、必要に応じて、１つ以上の酸化剤（例えば、ＫＭｎＯ_４）とを含む。好適なエッチング溶液の例は、Ｃａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名における米国特許出願公開第２００８０１４３９０６号に記載されているものを含む。

【0066】

他の実施形態において、上記非導電性ギャップならびに上記第１の非導電性境界および上記第２の非導電性境界は、上記金属ナノ構造が破壊されるかまたは損傷させられ、かつ、導電性ネットワークを形成しないように、部分的にエッチングされる。金属ナノ構造を部分的にエッチングすることができるエッチング溶液は、Ｃａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名における米国特許出願公開第２０１００２４３２９５号および同第２０１１／０２５３６６８号に記載される。

【0067】

透明コンダクタ構造、それらの電気的特性および光学的特性、ならびに、パターン化する方法は、下記の非限定的な実施例によってより詳細に示される。

【実施例】

【0068】

実施例１
銀ナノワイヤの合成
銀ナノワイヤを、例えば、Ｙ．Ｓｕｎ，Ｂ．Ｇａｔｅｓ，Ｂ．Ｍａｙｅｒｓ，＆Ｙ．Ｘｉａ，「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｖｅｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ｂｙ ｓｏｆｔ
ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」，Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ， （２００２）， ２（２） １６５−１６８に記載されている「ポリオール」法に従って、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）の存在下、エチレングリコール中に溶解させられた硝酸銀の還元によって合成した。Ｃａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名における米国特許出願第１１／７６６，５５２に記載されている改変「ポリオール」法は、従来の「ポリオール」法が生じさせるよりも高い収率でより均一な銀ナノワイヤを生じさせる。この出願は、その全体が本明細書に参照によって援用される。

【0069】

実施例２
低可視性パターンニング
ＨＰＭＣと、銀ナノワイヤと、水との懸濁物を調製した。この懸濁物を、ガラス基板上にスピンコートして、ＨＰＭＣマトリックスにおける銀ナノワイヤの薄い導電性フィルムを形成した。この導電性層は、光学的にクリアであり、約８８．１％の光学的透過率（％Ｔ）および約２．８５％のヘーズ（％Ｈ）を備えていた。この導電性層はまたは、約２５Ω/□の表面抵抗率を備えて高度に表面導電性である。

【0070】

その後、導電性フィルムの領域を、酸化剤、例えば、０．５％ハイポクロライトを有する漂白溶液で２分間処理した。次いで、処理されたフィルムを水でリンスし、窒素雰囲気において乾燥させた。フィルムの処理された領域は、非処理領域の光学的特性と比較された場合、実質的に同じ透過（８９．１％Ｔ）およびヘーズ（５．８５％Ｈ）を示した。処理された領域と非処理領域とは、見た目が均一であった。

【0071】

しかし、処理領域の表面抵抗率は、数桁の大きさで増加し、効果的に絶縁になる。さらに、銀ナノワイヤは、破壊され、塩化銀のような不溶性かつ絶縁の銀塩に転換された可能性があった。

【0072】

銀ナノワイヤベースの導電性フィルムをより強力かつより濃縮された酸化剤、３０％過酸化水素で処理した。処理された領域において、ほぼ全てのナノワイヤおよび有機ＨＰＭＣマトリックスは溶解した。処理された領域および非処理領域における光学的特性は、著しく異なった。

【0073】

実施例３
フォトレジストパターン化法
０．２％ＨＰＭＣと、２５０ｐｐｍ ＴｒｉｔｏｎＸ１００と、銀ナノワイヤとから成る銀ナノワイヤ分散物を調製した。この分産物を基板上にスピンコートし、１８０℃で９０秒間焼成した。次いで、ナノワイヤフィルムをＡＺ−３３３０Ｆフォトレジストとともにスピンコートして、２．５μｍの透明導電性フィルムを作製した。次いで、この透明コンダクタを１１０℃で６０秒間焼成した。フォトマスクは、フォトレジスト層の部分と接触しているように配置し、透明コンダクタを、１２ｍＷ／ｃｍ^２で２０秒間光に曝した。
次いで、コンダクタを１１０℃で６０秒間焼成した。

【0074】

次いで、フォトレジストをＡＺ３００ＭＩＦ現像剤で現像し、リンスし、スピン乾燥した。このコンダクタを、次いで、Ｔｒａｎｓｅｎｅ銀エッチング液に１０秒間曝し、リンスし、スピン乾燥した。次いで、フォトレジストを、アセトンを使用してストリップした。透明コンダクタを、ＰＧＭＥ中の２．５％希釈でＰｏｌｙｓｅｔ ＰＣＸ３５−３９Ｂを用いてオーバーコートし、次いで、１８０℃で４５分間硬化した。結果として得られたパターン化透明コンダクタは、５μｍ〜１０μｍのライン幅を有していた。より大きいパターンのライン幅をも、本明細書に開示されるフォトレジストおよび他のパターン化法を使用して得た。例えば、１０μｍ〜３００μｍおよび１０μｍ〜５０μｍのライン幅を得た。

【0075】

実施例４
塩化銅エッチング液による低可視性パターン化
２４０ｇのＣｕＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏを１８０ｇの濃縮されたＨＣｌ（３７％ ｗ／ｗ）および５８０ｇの水と混合することによって、エッチング溶液を調製した。ＣｕＣｌ_２の最終濃度は約１９％であり、ＨＣｌは６．８％である。

【0076】

銀ナノワイヤの導電性フィルムを、本明細書に記載される方法に従って調製した。この導電性フィルムをエッチングすると、２つの領域は光学的特性の差異をほとんど示さなかったが、エッチングされた領域は導電性が低く、約２０，０００Ω／ｓｑの抵抗率を有していたことが、観察できた。

【0077】

実施例５
加熱による低可視性パターン化−エッチング
実施例５は、部分的エッチングステップと、それに引き続く加熱ステップとを組み合わせることによって、導電性フィルムにおいて低可視性パターンを生成することを実証する。本明細書で論議されるように、加熱は、エッチングされた領域をさらに非導電性または低導電性にすることによって、エッチングを完成させる。

【0078】

表１は、単独の加熱ステップが、エッチングされていない導電性フィルムの導電率を実際に増加させることを示す。試行Ａおよび試行Ｂにおいて、導電性フィルム（またはサンプル）を、それぞれ、５分間および３０分間加熱し、それらのシート抵抗（Ｒ_ｓ）は、５〜１０％減少した。

【表1】

【0079】

表２は、部分的にエッチングされたサンプルに対する加熱の影響を示す。列挙された３つの試行において、サンプルを、それらのシート抵抗が約１０００Ω／ｓｑになるまで、（実施例１８に記載されるように）ＣｕＣｌ_２エッチング液を用いて化学的にエッチングした。次いで、それらを、１３０℃で、最大５分間加熱するか、ほんの1分間加熱した。
各試行において、この加熱ステップは、サンプルを非導電性にするためには十分であった。換言すれば、エッチングプロセスによって最初に引き起こされたナノワイヤネットワークの損傷を、加熱プロセスによって完成させた。

【表2】

【0080】

表３は、初期の化学的エッチングステップが不十分である場合、すなわち、ナノワイヤへの損傷が不十分である場合、それに引き続く加熱ステップを用いてさえサンプルを非導電性にするのが困難になることを、示す。試行Ｆにおいて、サンプルを、その抵抗率が１０８から１２０Ω／ｓｑに変化するまで、エッチングした。それに引き続く１３０℃で１分間の加熱は、サンプル抵抗率を変えなかった。試行Ｇにおいて、別のサンプルを、その抵抗率が１２１から１９８Ω／ｓｑに変化するまで、エッチングした。それに引き続く１３０℃で最大２５分間の加熱は、サンプル抵抗率を連続的に増加させたのではあるが、シート抵抗は、６８５Ω／ｓｑを超えることはなかった。これは、エッチングを完了させるための加熱ステップのために、初期の部分的エッチングによって、エッチングされた領域を閾値抵抗率(これは、ナノ構造への損傷の程度の指標である)に到達させることが重要であることを、示す。

【表3】

【0081】

表４は、２つのパターン化したサンプルの光学的特性を比較していて、試行Ｉにおけるサンプルは、非導電性であるように（ＣｕＣｌ_２エッチング液によって）化学的にエッチングし、試行Ｈにおけるサンプルは、部分的にエッチングした後で加熱した。

【0082】

試行Ｈにおいて、初期の部分的エッチングは、抵抗率を１０５Ω／ｓｑから６０２Ω／ｓｑにし、これは、それに引き続く加熱ステップがサンプルを非導電性にするために十分であった。示されるように、最終の光学的特性は、サンプルの初期性質（エッチング前）とほとんど同一であり、すなわち、ヘーズ（Ｈ％）の差異は約０．０１％であり、透過率（Ｔ％）の差異は０．１％であった。このサンプルは、低可視性パターンを有していた。

【0083】

試行Ｉにおいて、サンプルを、完全に非導電性であるようにエッチングした。ここで、透過はエッチング前後で同じままであったが、ヘーズは、エッチング前のヘーズ値と比較した場合、約０．０７％減少した。（試行Ｈのエッチング領域と比べた場合の）試行Ｉのフィルムのエッチングされた領域とエッチングされていない領域とのヘーズ間のより大きい差異は、エッチング領域を、試行Ｈのものよりも可視性にする。

【表4】

【0084】

本明細書において言及され、かつ／または、出願データシートに列挙される上記の米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、および、非特許刊行物の全ては、それらの全体が参考によって本明細書中に援用される。

【0085】

前述から、本発明の特定の実施形態が例示の目的のために本明細書中に記載されているが、種々の改変が本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくなされ得ることが、認識される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】