(57)【要約】【課題】本発明は、透明基板およびその基板上の導電層を備える透明導電体であって、導電層が複数の導電性ナノスケール添加物を有し、添加物が、導電層を形成するために相互に導電接続されており、基板が、ガラスもしくはガラスセラミック原材料またはガラスおよび／もしくはガラスセラミックを有する複合材料から形成されており、添加物が、マトリックス層内に少なくとも領域的に埋め込まれており、マトリックス層が透明マトリックス材料から形成されている、透明導電体に関する。【解決手段】本発明によると、特にディスプレーでの、タッチセンサーなどとしての、調理器天板用の適用のためにそのような透明導電体を使用可能にするために、透明導電体は、少なくとも１４０℃の耐熱性を有するようにされる。そのうえ本発明によると、添加物（４）がマトリックス材料中に分散され、かつコーティングステップにおいてマトリックス材料がその中に分散された添加物（４）と共にコーティング材料として基板（１）上に塗布されるようにされる。【選択図】    図１
2015076407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板（１）および該基板（１）上の導電層（２）を備える透明導電体であって、前記導電層（２）が複数の導電性ナノスケール添加物（４）を有し、前記添加物（４）が、前記導電層（２）を形成するために相互に導電接続されており、前記基板（１）が、ガラスもしくはガラスセラミック原材料またはガラスおよび／もしくはガラスセラミックを有する複合材料から形成されており、前記添加物（４）が、マトリックス層（３）内に少なくとも領域的に埋め込まれており、前記マトリックス層（３）が透明マトリックス材料から形成されている透明導電体において、少なくとも１４０℃の耐熱性を有することを特徴とする透明導電体。
【請求項２】
前記透明導電体の耐熱性が、少なくとも１８０℃、特に好ましくは少なくとも２００℃であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電体。
【請求項３】
前記導電層の耐スクラッチ性が、少なくとも５００ｇ、特に少なくとも７００ｇであることを特徴とする、請求項１または２に記載の透明導電体。
【請求項４】
基板の厚さ４ｍｍおよび波長４５０ｎｍ超の場合の光透過率λが、前記基板の透過率の少なくとも７５％、好ましくは８５％、より好ましくは９０％であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項５】
ヘイズ値が、１５％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは３％未満であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項６】
前記導電層のシート抵抗が、５００オーム／ｓｑ未満、好ましくは２５０オーム／ｓｑ未満、とりわけ好ましくは１５０オーム／ｓｑ未満であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項７】
前記マトリックス材料が、少なくとも１４０℃の耐熱性を有するＵＶもしくは熱硬化性ポリマー、シリコーン、ＵＶもしくは熱有機架橋型ハイブリッドポリマー性ゾル−ゲル材料、ハイブリッドポリマー性ゾル−ゲル材料、ナノ粒子機能化ゾル−ゲル材料、ナノ粒子状フィラーを有するゾル−ゲル材料、無機ゾル−ゲル材料を有する、または完全にそれから成ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項８】
前記マトリックス材料が、少なくとも金属アルコキシド、好ましくはケイ素アルコキシド、ジルコンアルコキシド、チタンアルコキシド、アルミニウムアルコキシドおよび／または有機金属アルコキシドの縮合および／または加水分解モノマーを含むことを特徴とする、請求項７に記載の透明導電体。
【請求項９】
前記マトリックス材料の成分が、好ましくは有機架橋型官能基を保持する別のアルコキシシランＳｉ（ＯＲ１）３Ｒ２［式中、Ｒ２＝グリシドキシ、メタクリルオキシ、アクリル、ビニル、アリル、アミノ、メルカプト、イソシアナトで官能化されたアルキル鎖である］、および／または別の金属アルコキシドおよび／または別の有機アルコキシシランＳｉ（ＯＲ１）３Ｒ３もしくはＳｉ（ＯＲ１）２Ｒ３２もしくはＳｉ（ＯＲ１）Ｒ３３［式中、Ｒ３＝メチル、フェニル、エチル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチルである］と組み合わせた、テトラアルコキシシランＳｉ（ＯＲ１）４である［式中、Ｒ１＝メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチル、フェニル、または別の金属アルコキシドである］ことを特徴とする、請求項７または８に記載の透明導電体。
【請求項１０】
前記マトリックス材料のゼータ電位が、前記ナノスケール添加物の分散物のゼータ電位に調節されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項１１】
前記マトリックス材料のゼータ電位が、ゾル−ゲル出発物質の変化により、ならびに／または別のゾル−ゲル出発物質、例えば金属アルコキシド、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、金属硝酸塩、金属アセチルアセトネート、金属酢酸塩、金属炭酸塩および／もしくは金属酸化物のドープにより調節されたこと、ならびに／または前記マトリックス材料のゼータ電位が適切な分散補助物質の添加により調節されたことを特徴とする、請求項１０に記載の透明導電体。
【請求項１２】
前記ナノスケール添加物の分散物のゼータ電位が、適切な分散補助物質の添加により、例えばパラトルエンスルホン酸といった酸、例えばクエン酸、ポリアクリル酸といった多価酸、または例えばポリエチレンイミンといった塩基の添加により調節されたことを特徴とする、請求項１０に記載の透明導電体。
【請求項１３】
前記有機架橋型官能基を有するアルコキシシランの体積割合が、前記ナノスケール添加物が液体状態で立体的に分散されているが、硬化状態では接触し合うように選択されることを特徴とする、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項１４】
前記導電性ナノスケール添加物が、繊維状形態を有すること、およびそのアスペクト比（直径に対する長さ）が１０から１０００００の間、好ましくは５０〜１００００、とりわけ好ましくは８５〜１０００の範囲であることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項１５】
前記ナノスケール添加物からなる前記材料の電気導電率が、１０４Ｓ／ｍよりも大きい、特に＞３×１０７Ｓ／ｍ、より好ましくは＞５×１０７Ｓ／ｍであることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項１６】
前記導電性ナノスケール添加物が、好ましくは銀、銅、もしくは金の金属または合金を含有するか、あるいはそれらから成ることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項１７】
前記導電性ナノスケール添加物の平均直径が、４０〜１５０ｎｍの範囲、好ましくは６０〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれか１項に透明導電体。
【請求項１８】
前記添加物（４）が、層、特に、低下した酸化傾向を有する材料の層によってコーティングされていることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項１９】
前記基板が、ガラスセラミック、特に単色ガラスセラミック、特に好ましくはリチウムアルミノシリケート系（ＬＡＳ）ガラスセラミック、マグネシウムアルミノシリケート系ガラスセラミック、シリケートガラス、ボロアルミノシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリフリーのガラス、ソーダ石灰ガラス、または前記ガラスおよび／もしくはガラスセラミックから形成された複合材料を含むことを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項２０】
基板が、４．０×１０−６／Ｋ未満、好ましくは３．５×１０−６／Ｋ未満、とりわけ好ましくは１．０×１０−６／Ｋ未満の膨張係数を有することを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の透明導電体。
【請求項２１】
複数の導電性ナノスケール添加物（４）を含有する導電層（２）が、基板（１）上に間接的または直接的に塗布され、前記添加物（４）が、透明材料（３）を含むマトリックス層（３）内に少なくとも領域的に埋め込まれている、前記請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の透明導電体の製造方法において、前記添加物（４）がマトリックス材料中に分散されること、およびマトリックス材料がその中に分散された前記添加物（４）と共にコーティング材料として前記基板（１）上に塗布されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記ナノスケール添加物および／または前記マトリックス材料が、前記コーティング材料中に混合される前に、どちらも少なくとも１種の低沸点溶媒、少なくとも１種の高沸点溶媒、または少なくとも１種の低沸点溶媒および少なくとも１種の高沸点溶媒を含む溶媒混合物中に存在することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
硬化した前記コーティング材料が、１５０〜５００℃、特に２００〜２５０℃で５分〜４時間、特に１０分〜２時間の熱後処理を受けることを特徴とする、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記マトリックス材料の成分が、好ましくは、少なくとも金属アルコキシド、好ましくはケイ素アルコキシド、ジルコンアルコキシド、チタンアルコキシド、アルミニウムアルコキシドおよび／または有機金属アルコキシド、好ましくはＳｉ（０Ｒ）４、ＳｉＲ（ＯＲ）３、またはＳｉＲ２（ＯＲ）２［式中、Ｒ＝有機官能基であり、ＯＲ＝アルコキシド官能基である］の縮合および／または加水分解モノマーを含むことを特徴とする、請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティング材料が、スクリーン印刷塗料またはドクターブレード塗料またはインクジェットインクまたはスプレー塗料またはロールコーティング塗料またはスピンコーティング塗料またはパッド塗料であることを特徴とする、請求項２１乃至２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記コーティング材料が、ガラスもしくはガラスセラミックを含む前記基板（１）または前記基板（１）としてのガラスおよび／もしくはガラスセラミックを有する複合材料上に塗布されることを特徴とする、請求項２１乃至２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記マトリックス材料中に金属ナノワイヤーまたはナノチューブが添加物（４）として分散されることを特徴とする、請求項２１乃至２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
２層以上の前記コーティング材料が前記基板（１）上に塗布されることを特徴とする、請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
２層の前記コーティング材料の間に、誘電材料を有する層および／または反射防止層が挿入されることを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記透明導電層が、前記基板上の１つまたは複数の部分領域内に横方向に（laterally）構造化されて塗布されることを特徴とする、請求項２１乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ナノスケール添加物の間の接続性増大が、１５０〜５００℃で１０分〜３時間の熱後処理により、または層硬化もしくは熱後処理中の加圧処理により、または層硬化中のマトリックス収縮の利用により、または前記添加物用のマトリックス材料もしくはジャケット材料としての導電性ポリマーの使用により達成されることを特徴とする、請求項２１乃至３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
家庭用品の部分としての、好ましくは調理用ホブの低温領域内のディスプレーの部分またはタッチセンサーとしての、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の透明導電体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基板およびその基板上の導電層を備える透明導電体であって、導電層が複数の導電性ナノスケール添加物を有し、添加物が、導電層を形成するために相互に領域的に導電接続されており、基板が、ガラスもしくはガラスセラミック原材料またはガラスおよび／もしくはガラスセラミックを有する複合材料から形成されており、添加物が、マトリックス層内に少なくとも領域的に埋め込まれており、マトリックス層が透明マトリックス材料から形成されている、透明導電体に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電体は、その上に透明導電層が塗布されている透明基板材料を含む。その際、透明導電層は、良好な導電性が際立っており、ここで、同時に可視波長領域の光に関する高い透過率が存在する。それらの導電体は、ＬＣＤディスプレー、タッチパネル、光ボルタ電池、静電防止コーティングおよびＥＭＣコーティングに透明電極として組み込むことができる。
【０００３】
現況技術から、その製作のために、導電性ナノスケール添加物を含有する液体が基板表面に塗布される透明導電体が公知である。ＵＳ８，０４９，３３３Ｂ２によると、添加物として特に金属ナノワイヤーが使用される。続いて、添加物がネットワークの形態で基板上に担持されるように、液体が蒸発される。続いて、ＵＳ８，０４９，３３３Ｂ２によるとマトリックス材料が添加物層に塗布される。次に、マトリックス材料を機械的に添加物層中に押圧することができる。続いて、マトリックス材料が硬化される。とりわけ、ＵＳ８，０４９，３３３Ｂ２に記載された方法を実施するには、まず添加物層が塗布され、その次に第２のコーティングステップで保護マトリックスが塗布されるという比較的大きな技術的コストが必要である。さらに、この刊行物に記載された方法を用いて製作された導電体は、特に温度の影響を受けた場合、特定の適用に求められる長期耐久性および耐熱性を有さない。
【０００４】
公知技術から、ガラスまたはガラスセラミックから成るパネルの下に電気発熱体が配置されている調理用ホブ（cooktop）も公知である。さらに、ガラスまたはガラスセラミックパネルの裏面にはディスプレーまたはタッチセンサーが配置されている。この場合、例えばＩＴＯコーティングまたは他の透明導電性酸化物の層がスパッターまたは液体コーティング法によりガラスまたはガラスセラミックパネルの裏面に塗布される。例えば、ＵＳ７，３０９，４０５には、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）を有するコーティングの製造方法が記載されている。そのような層は、高い透過率および良好な導電性を有し、スパッター法によりガラスセラミックの下面に塗布することができる。そのような層を製造する技術的コストも同様に非常に高い。インジウムの入手性が低くなりつつあるので、この方法の利用性を今後疑問視する材料価格の高騰が見込まれる。
【０００５】
特開２０１０−０９２６５０には、調理器パネルの裏面に、半導体酸化物および追加的な透明保護層を含む透明導電層を含むタッチフィールド（touch field）を備える調理用ホブが記載されている。
【０００６】
ＤＥ１０２００９０５３６８８は、スクリーンプリントのための透明導電性コーティング溶液を開示している。その溶液は、インジウムおよびスズ化合物が混合されており、ＩＴＯ層の形成に適している。そのようなコーティング溶液は、高すぎるシート抵抗を有する。コーティングは焼成しなければならないため、強化ガラス基板は使用できない。そのうえ、熱強化プロセス中にその層を焼成することができない。
【０００７】
最後に、調理用ホブへの適用の際に、導電性構造を有するフィルムをプリントすることが公知である。その場合、そのようなフィルムは、調理用ホブの下面に積層することができる。もちろんその際、大気と相互作用して接着剤が不良になった場合に剥離が発生しうるというおそれが存在する。そのうえ、気泡を入れずに調理器天板下面にフィルムを接着することは、コストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＵＳ８，０４９，３３３Ｂ２
【特許文献２】ＵＳ７，３０９，４０５
【特許文献３】特開２０１０−０９２６５０
【特許文献４】ＤＥ１０２００９０５３６８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
冒頭に言及した種類の透明導電体であって、高温影響下でも十分に高い耐用年数を有する透明導電体を提供することが本発明の課題である。さらに、単純な方法で、特に透明導電層１層あたり１回だけのコーティングステップを用いて透明導電体を製造することが、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、基板材料およびマトリックス材料が、少なくとも１４０℃の耐熱性を有する原材料を含むことによって解決される。これは、特に調理器天板への適用に適しており、具体的には、特に調理器天板の低温領域で使用可能な透明導電体の作成を可能にする。その透明導電体は、そこでディスプレーまたはタッチセンサーの作成のために用いることができる。調理器天板の上面に置かれた高温の鍋または過熱された鍋は、透明導電体を損傷しない。むしろ、この透明導電体は、十分に高い疲労強度および耐久性を有する。
【００１１】
好ましくは、基板およびマトリックス材料が少なくとも１４０℃、好ましくは少なくとも１８０℃、特に好ましくは少なくとも２００℃の耐熱性を有することにより、導電体は、特に調理用ホブの低温領域に位置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】透明導電体の概略側面図である。
【図２】透明導電体の代替的な一変形形態の概略側面図である。
【図３】透明導電体の別の一代替形態の概略側面図である。
【図４】部分領域に構造化された透明導電層がコーティングされている調理器天板の平面図である。
【図５】部分領域の全面に透明導電層がコーティングされている調理器天板の平面図である。
【図６】電気絶縁層によって分離されている２つの構造化された透明導電層を有する調理器天板の裏面の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい一変形形態によると、引っかき硬さ試験（scelerometer test）（１．０ｍｍ炭化タングステン製先端付きＥｌｃｏｍｅｔｅｒ３０９２硬さ試験アーム）により測定されたマトリックス材料の耐スクラッチ性が、少なくとも５００ｇ、好ましくは少なくとも７００ｇを有するようにすることができる。これによって、十分に高い機械的強度、具体的にはスクラッチ耐性を有する透明導電体が保証される。レンジに調理器天板を取り付けるプロセスにおいて、天板に機械的に大きな負荷がかかるおそれがあるために、特に調理器天板の場合に有利である。例えば、このプロセスの際に接続金具の鋭い縁がコーティングに接触することが起こるおそれがある。
【００１４】
そのうえ、水蒸気は高い腐食性があるので、透明導電体は、調理器天板に用いるときは、水蒸気に対して十分な耐久性も有するべきである。したがって、マトリックス材料は、調理器天板に適用するために、（沸騰中の湯が入っている鍋の上で検査することで）水蒸気に対して最大１時間の耐久性が保証されるように選択すべきである。さらに、導電体のシート抵抗の増大が１０年間で２５％以下、特に１０％以下であるという耐経年劣化性が与えられているべきである。
【００１５】
特に、ディスプレーとして用いるために、マトリックス材料は、９０％よりも大きい、好ましくは９５％よりも大きい可視領域（４００ｎｍ≦λ≦７００ｎｍ）の光透過率を有するべきである（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３による）。
【００１６】
透明導電体を通した透明性が大きく妨げられないように、マトリックス材料のヘイズ値は、５％未満、好ましくは３％未満、特に好ましくは１％未満であるべきである。ヘイズ値は、透明試料の曇りに関する尺度である。この値は、透過光に対する、光を通された試料によって散乱または反射された光の割合を表す。したがって、ヘイズ値は、マトリックス材料の表面またはその構造内における材料の傷を定量するものである。
【００１７】
導電性添加物として、例えば金属ナノワイヤーまたはナノチューブを使用することができる。これらは良好な導電性を保証し、ナノスケールの寸法に基づき高い透過率は保持されている。ここで、少なくとも寸法が２００ナノメートル以下の添加物がナノスケールとして定義される。小さなナノスケール直径を有する繊維状導電性添加物の組合せが、導電性ネットワークの形成を可能にする。ここで、電気抵抗は、導電性添加物の量により調整することができる。小さなアスペクト比を有する添加物を使用した場合、導電路の形成のために添加物の非常に多い添加（最大５０質量％）が必要であるが、いわゆる浸透限界（percolation threshold）、つまり（層の）材料の導電性が急激に増大する添加物の臨界濃度は、より高いアスペクト比を有する添加物では明らかにより低濃度である。
【００１８】
適切なマトリックス材料は、例えばＵＶ−硬化性または熱硬化性ポリマー、ＵＶ−架橋可能なまたは熱有機架橋型ハイブリッドポリマー性ゾル−ゲル材料、ハイブリッドポリマー性ゾル−ゲル材料、ナノ粒子機能化ゾル−ゲル材料、ナノ粒子状フィラーを有するゾル−ゲル材料、および／または無機ゾル−ゲル材料である。
【００１９】
本発明の透明導電層を備える透明導電体の製造のために、高導電性添加物が液状マトリックス前駆体中に分散され、コーティングステップでマトリックス材料と一緒に基板上に塗布される。その際、マトリックスは、その中に高導電性添加物が分散されうるように構成される。しかし、同時に、マトリックスは導電性添加物を相互に電気的に絶縁しないように、マトリックスが導電性添加物の周囲を完全には覆わない。
【００２０】
マトリックス材料の耐熱性は、それぞれの温度（本発明によると≧１４０℃）で２時間のアニール（annealing）試験で試験することができる。本発明の特別な実施形態では、マトリックスは高導電性添加物を分解（酸素、硫黄、Ｈ２Ｏ、酸の攻撃からの保護）または腐食から保護する。これによって、コーティングされた基板の導電性の長期耐久性が保証される。
【００２１】
好ましくは、本発明の導電体の製造のために、基板はコーティング溶液、例えばマトリックス形成材料および高導電性添加物および、必要ならばさらに添加剤（分散剤、表面反応物質（界面活性剤）、溶媒、増粘剤、流動助剤、脱気剤、消泡剤、硬化剤、開始剤、腐食阻害剤、接着剤・・・）を含むスクリーンプリント色料でコーティングされる。
【００２２】
溶媒として、＜５ｂａｒ、好ましくは＜１ｂａｒ、特に好ましくは＜０．１ｂａｒの低い蒸気圧を有する高沸点溶媒を使用することができる。１２０℃よりも高い沸点および＞１０の蒸発ナンバーを有する溶媒が好ましく添加される。好ましくは、１５０℃を超える沸点および＞５００の蒸発ナンバーを有する溶媒、より好ましくは２００℃を超える沸点および＞１０００の蒸発ナンバーを有する溶媒が使用される。そのような高沸点溶媒は、特にグリコールおよびグリコールエーテル、テルペンおよびポリオール、ならびに複数のこれらの溶媒からの混合物である。ブチルアセテート、メトキシブチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート（カルピトールアセテート）、２−ブトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテートＦ４７８９、ブチルジグリコール、ブチルジグリコールアセテート、ブチルグリコール、ブチルグリコールアセテート、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エトキシプロピルアセテート、ヘキサノール、１，３−ジエトキシ−２−プロパノール、１，５−ペンタンジオール、１−メトキシ−２−プロパノール、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン、アセト酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ポリエチレングリコール２００、プロピレンカーボネート、メトキシプロピルアセテート、モノエチレングリコール、エチルピロリドン、メチルピロリドン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、パラフィン系炭化水素とナフテン系炭化水素との混合物、芳香族炭化水素混合物、芳香族アルキル化炭化水素混合物ならびにｎ−、ｉ−およびシクロ−脂肪族化合物の混合物を溶媒として使用することができる。特に、例えばジエチレングリコールモノエチルエーテルのようなポリエチレングリコールエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルおよびテルピネオールを溶媒として使用することができる。そのうえ、２種以上のこれらの溶媒の混合物を使用することができる。このプロセスでは、マトリックス前駆体と同様に、ナノスケール添加物の溶液を溶媒に加えることができる。
【００２３】
種々の塗布方法またはプリント方法を用いたコーティング材料、特にコーティング溶液の応用を可能にするために、ナノスケール添加物および／またはマトリックス前駆体としてのマトリックス材料は、コーティング材料中に混合される前に、どちらも少なくとも１種の低沸点溶媒、少なくとも１種の高沸点溶媒、または少なくとも１種の低沸点溶媒および少なくとも１種の高沸点溶媒を含む溶媒混合物中に存在する。低沸点溶媒は、１２０℃未満の沸点を、高沸点溶媒は１２０℃超の沸点を有する
【００２４】
調理器天板での使用のためには、ＵＶ−硬化性または熱硬化性ポリマー、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、例えばポリテトラフルオロエチレンといったペルフルオロ化ポリマー、例えばシリコーン変性ポリウレタンといったポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、メタクリレート樹脂、ポリイミド、シクロオレフィンコポリマー、ポリエーテルスルホンおよびこれらの成分の混合物、例えばメチルポリシロキサン、フェニルポリシロキサン、メチル／フェニルポリシロキサンといったポリシロキサン、例えばアクリレート変性、ポリエステル変性、ポリウレタン変性、エポキシ変性もしくはナノ粒子機能化ポリシロキサンといったポリシロキサン、および／またはシリコーン、シリコーン樹脂、ポリエステル変性、ポリエーテル変性もしくはエポキシ機能化シリコーン樹脂、シラキサン（ｓｉｌａｘａｎｅ）、シラザン、ＳｉｌｉＸａｎｅ、ポリシルセスキオキサン、ＵＶ−架橋可能なもしくは熱有機架橋型ハイブリッドポリマー性ゾル−ゲル材料、ハイブリッドポリマー性ゾル−ゲル材料、ナノ粒子機能化ゾル−ゲル材料、ナノ粒子状フィラーを有するゾル−ゲル材料、または無機ゾル−ゲル材料がマトリックス材料として適している。その際、ナノ粒子状フィラーは、ゾル−ゲルネットワークに組み入れられない添加物であり、他方、ナノ粒子機能化ゾル−ゲル材料中のナノ粒子は、比較的マトリックスネットワーク中に組み入れられる。
【００２５】
コーティング溶液に、例えば、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩（例えばＩｒｇａｃｕｒｅ２５０）、フェロセニウム塩、ベンゾイン誘導体、α−ヒドロキシアルキルフェノン（例えばＩｒｇａｃｕｒｅ１８４）、α−アミノアセトフェノン（例えば２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパノン）、アシルホスフィンオキシド（例えばＩｒｇａｃｕｒｅ８１９）または１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンのようなカチオン重合またはラジカル重合用のＵＶ活性化または熱重合開始剤を添加することができる。
【００２６】
スクリーンプリント性、分散性、欠点の回避およびベナール・セル（Bernard cells）の改善のために、コーティング溶液に補助材およびペースト化剤、消泡剤、脱気剤、均展剤、架橋および分散用添加剤、滑沢添加剤、流延添加剤および基材湿潤剤を添加することができる。
【００２７】
均一な層厚およびコーティング中での添加物の均一な分布を達成するために、コーティング方法に応じて、そのうえさらに種々の流延剤、消泡剤、脱気剤または分散用添加剤、例えばＰＥＧ、ＢＹＫ３０２、ＢＹＫ３０６、ＢＹＫ３０７、ＤＣ１１、ＤＣ５７またはＡｉｒｅｘ９３１もしくはＡｉｒｅｘ９３０も添加することができる。
【００２８】
上記に言及されたように、本発明によれば≧１４０°のマトリックス材料の耐熱性が必要とされる。耐熱性マトリックス材料の特徴は、少なくとも１４０℃で２時間の温度処理後に、材料が黄変も、透過率の顕著な減少も、シート抵抗の顕著な増大も示さないことである。５％よりも大きな透過率変化が、透過率の顕著な減少として見なされる。１０％よりも大きなシート抵抗の変化が、シート抵抗の顕著な増大として見なされる。
【００２９】
ゾル−ゲル出発物質として、好ましくは金属アルコキシド、好ましくはアルコキシシラン、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド、ジルコンアルコキシドおよび／または有機金属アルコキシドが使用される。好ましくは、テトラアルコキシシランＳｉ（ＯＲ１）４［式中、Ｒ１＝メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチル、フェニルである］またはアルミニウムアルコキシドまたはチタンアルコキシドまたはジルコンアルコキシドが、有機架橋型官能基を保持するアルコキシシランＳｉ（ＯＲ１）３Ｒ２と組み合わせて使用される［式中、Ｒ２＝グリシドキシ、メタクリルオキシ、アクリル、ビニル、アリル、アミノ、メルカプト、イソシアネート、エポキシ、アクリレート、メタクリレート・・・などで官能化されたアルキル鎖である］。有機架橋型アルコキシシランは、例えばＧＰＴＥＳ（グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン）、ＭＰＴＥＳ（メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン）、ＧＰＴＭＳ（グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン）、ＭＰＴＭＳ（メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン）、ＶＴＥＳ（ビニルトリエトキシシラン）、ＡＴＥＳ（アリルトリエトキシシラン）、ＡＰＴＥＳ（アミノプロピルトリエトキシシラン）、ＭＰＴＥＳ（メルカプトプロピルトリエトキシシラン）、ＩＣＰＴＥＳ（３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン）でありうる。場合により、さらに別の金属アルコキシド、例えばＺｒ（ＯＲ１）４、Ｔｉ（ＯＲ１）４、Ａｌ（ＯＲ１）３、例えばジルコンテトラプロポキシド、チタンテトラエトキシド、アルミニウム第二ブトキシドが使用される。場合により、さらに別の有機アルコキシシラン、例えばＳｉ（ＯＲ１）３Ｒ３、Ｓｉ（ＯＲ１）２Ｒ３２、Ｓｉ（ＯＲ１）Ｒ３３［式中、Ｒ１＝メチル、エチル、プロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチル；Ｒ３＝メチル、フェニル、エチル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチルである］、例えばＭＴＥＯＳ（メチルトリエトキシシラン）、ＰｈＴＥＯＳ（フェニルトリエトキシシラン）、ＤＥＭＤＥＯＳ（ジメチルジエトキシシラン）が使用される。（ゾル−ゲル）加水分解物の製造は、Ｈ２Ｏを用いたモノマーの特異的変換により行われる。好ましくは、これは酸、例えばＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、パラトルエンスルホン酸、酢酸の存在下で実施される。水性加水分解溶液は、好ましくはｐＨ＜４を有する。特定の一実施形態では、加水分解をアルカリ環境中でも実施することができる（例えばＮＨ３、ＮａＯＨ）。特定の一実施形態では、加水分解は水性ナノ粒子分散物を用いて行われる。加水分解物の架橋度は、加水分解可能なモノマーに対するＨ２Ｏの割合により調整される。その際、架橋度は好ましくは５〜５０％、好ましくは１１〜４０％、とりわけ好ましくは１５〜３５％である。架橋度は、２９Ｓｉ−ＮＭＲにより決定される。加水分解物の粘度は、５〜３０ｍＰａｓ、好ましくは９〜２５ｍＰａｓである。残留溶媒含量は、好ましくは＜１０ｗｔ％である。
【００３０】
好ましくは、有機架橋型官能基を有するアルコキシシランの体積割合は、ナノスケール添加物が液体状態では立体的に分散されているが、層の硬化状態では接触し合う、すなわち導電接続されるように選択される。
【００３１】
マトリックスは、誘電性であってもよく、また誘電性でなくてもよい。特定の一実施形態では、マトリックス材料自体も導電性でありうる。この場合、例えばマトリックス材料は、いわゆる共役ポリマー、例えばポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、とりわけ１個または複数の導電性残基を有する耐熱性シランでありうる。
【００３２】
マトリックスは、追加的にＴｉＯ２（アナタースおよび／またはルチル）、ＺｒＯ２（非晶質、単斜晶および／または正方晶相）、ＣａまたはＹ２Ｏ３−ドープＺｒＯ２、ＭｇＯ−ドープＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｇｄ２Ｏ３−ドープＣｅＯ２、Ｙ−ドープＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３（α−、γ−または非晶質形態）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｒＯ、ＮａＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３および／またはＨｆＯ２、ベーマイト、紅柱石、ムライトおよびそれらの混合酸化物のような酸化系材料のナノ粒子を含有しうる。好ましくは、マトリックスはＳｉＯ２含有ナノ粒子を含有しうる。
【００３３】
マトリックスは、１．４〜１．６の範囲、好ましくは１．４５〜１．５７の範囲の屈折率を有する。
【００３４】
透明導電層は、特に、１０ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは２０ｎｍ〜１００μｍ、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍの厚さを有する。
【００３５】
基板および導電層を含む透明導電体の光透過率は、基板の厚さが４ｍｍおよび波長が４５０ｎｍ超の場合に、基板の透過率の少なくとも７５％、特に８５％、特に好ましくは９０％である（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に従って透明度測定装置（ｈａｚｅ−ｇａｒｄ  ｐｌｕｓ）を用いて測定）。
【００３６】
基板および導電層を含む透明導電体のヘイズ値は、１５％未満、好ましくは５％未満、特に好ましくは＜３％であるべきである（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に従って透明度測定装置（ｈａｚｅ−ｇａｒｄ  ｐｌｕｓ）を用いて測定）。
【００３７】
高導電性添加物は、概して、好ましくは繊維状の形態を有する無機材料／粒子（金属、合金、非酸化物系および酸化物系材料）である。
【００３８】
その際、繊維状の粒子のアスペクト比（直径に対する長さ）は、１０よりも大きく、好ましくは１００よりも大きく、とりわけ好ましくは２００よりも大きい。平均アスペクト比は、繊維５０本の走査電子顕微鏡撮影によって決定される。
【００３９】
その際、アスペクト比は、１０から１０００００の間、好ましくは５０〜１００００、とりわけ好ましくは８５〜１０００である。
【００４０】
その際、繊維状添加物の平均直径は５００ｎｍ未満、好ましくは２００ｎｍ未満、特に好ましくは１００ｎｍ未満である。
【００４１】
その際、平均直径は、好ましくは４０から１５０ｎｍの間、特に好ましくは５０〜１００ｎｍである。平均直径は、繊維１００本の走査電子顕微鏡撮影によって決定される。
【００４２】
高導電性添加物は、好ましくは、１０４Ｓ／ｍよりも大きい、好ましくは３×１０７Ｓ／ｍよりも大きい、特に好ましくは５×１０７Ｓ／ｍよりも大きい電気導電率を有する材料を含む。
【００４３】
好ましい実施形態では、導電性添加物の好ましい材料は、バルク状態（厚さ１００μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満、特に好ましくは１μｍ未満）で１０％未満、好ましくは５％、特に好ましくは１％未満の透過率を有する。これは、材料の厚さが小さい場合に、すでに可視光のほぼ１００％の吸収を示す材料が好ましくは使用されることを意味する。
【００４４】
導電性添加物として、金属ナノワイヤーまたはナノチューブ（例えば銀、銅、金、アルミニウム、ニッケル、白金、パラジウムなど、およびそれらの合金（例えばＡｕＡｇ）、コーティングされた金属ナノワイヤー（例えばニッケルコーティング銅ナノワイヤー；ポリマーコーティング金属ナノワイヤー）、導電性ドープ酸化物粒子および／またはナノワイヤー（ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなど）、炭素ナノ材料およびミクロ材料（例えばシングルウォールおよびマルチウォールカーボンナノチューブ、グラフェン、煤（soot））、無機非酸化物系ナノワイヤー（例えば金属カルコゲナイド）、導電性ポリマーの繊維ならびにこれらの導電性添加物の組合せ）を使用することができる。特に好ましくは銀または銅の金属ナノワイヤーが使用される。
【００４５】
特定の一実施形態では、導電性添加物は、時間に伴うゆっくりした劣化を防止し、長期安定性を高めるバリアコーティングまたは高透明度シール層によりコーティングされている。バリアコーティングとして、有機材料および無機材料が使用され、特にここで例えばペルフルオロ化ポリマー、パリレン、ポリ（ビニルピロリドン）、ゾル−ゲル材料および金属（例えば、小さい酸化傾向を有するもの、例えばニッケルなど）が使用される。
【００４６】
特定の一実施形態では、より良好な分散のために表面が修飾されている導電性添加物が使用される。例えば、このために界面活性剤またはオリゴマー／ポリマーを使用することができる。
【００４７】
その際、透明導電性材料中の導電性添加物の体積割合は、０．１から３０％の間、好ましくは０．２から１５％の間、特に好ましくは０．４から１０％の間である。
【００４８】
以下に、選択された導電性添加物の製造方法を概略する：
−  Ａｇナノワイヤーは、ポリオール（例えばエチレングリコール）を用いて銀塩（例えば硝酸銀）を液相還元することによる「ポリオール合成」を経て大量に生成させることができる。その際、銀結晶の種々のファセットの成長を速度論的に阻害／制御するポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の添加により、ナノワイヤーの異方性成長が達成される。約４０〜１２０ｎｍの直径および最大１０００のアスペクト比を有する銀ナノワイヤーは、このように製造することができる。追加的な空気バブリングを用いて、Ａｇ−ナノワイヤーの回収率を明らかに高めることができる。
−  高いアスペクト比を有するＣｕ−ナノワイヤーは、電界紡糸を経て製造することができる。まず、酢酸銅およびポリ（ビニルアセテート）の溶液がガラス基板上に電界紡糸される。これらの繊維は、直径約２００ｎｍを有する。第２のステップでは、有機成分を除去するために銅含有ポリマー繊維が大気中で５００℃に加熱される（２時間）。次に、そのようにして生じた暗褐色ＣｕＯナノワイヤーが、水素中において３００℃で加熱（１時間）するステップにより（赤色の）金属銅に還元される。
−  さらに、Ｃｕナノワイヤーの製造は、水熱合成を経て可能である。その際、例えば塩化銅（ＩＩ）がオクタデシルアミン（ＯＤＡ）水溶液中で１２０〜１８０℃の水熱条件下で還元される。高温（１８０℃）および高いＯＤＡ濃度の場合、５０ｎｍ≦ｄ≦１００ｎｍの範囲の直径および１０５よりも大きいアスペクト比を有する単結晶Ｃｕナノワイヤーが生じる。
−  ヒドラジン、ＮａＯＨおよびエチレンジアミンの水溶液中でのＣｕ（ＮＯ３）２の還元を経たＣｕナノワイヤーの製造が、同様に報告された。この手法は、大量のＣｕナノワイヤーを製造するために適している。さらなるステップでは、また、ワイヤーにニッケル層を被覆することができ、結果として酸化耐久性が高まる。
【００４９】
ナノスケール添加物は、適切な溶媒、例えばエタノールまたはイソプロパノール中に分散されて存在しうる。
【００５０】
驚くことに、マトリックス材料のゼータ電位がナノスケール添加物の分散物のゼータ電位に調節された場合、特に良好な光電気的性質が得られることが確認された。一方で、マトリックス材料のゼータ電位は、例えばゾル−ゲル出発物質の変化により、および／または別のゾル−ゲル出発物質、例えば金属アルコキシド、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、金属硝酸塩、金属アセチルアセトネート、金属酢酸塩、金属炭酸塩および／または金属酸化物のドープにより調節することができる。その際、これらの金属化合物中の金属は、重金属または軽金属でありうる。マトリックス材料のゼータ電位の調節は、さらに、適切な分散補助物質の添加により行うことができる。他方で、ナノスケール添加物の分散物のゼータ電位は、適切な分散補助物質の添加により、例えばパラトルエンスルホン酸といった酸、例えばクエン酸、ポリアクリル酸といった多価酸、または例えばポリエチレンイミンといった塩基の添加により調節することができる。正のゼータ電位への調節が特に有利であると証明されている。
【００５１】
耐熱性基板および耐熱性マトリックスならびに繊維状形状寸法（geometry）を有する高導電性粒子の的を絞った使用により、高い耐熱性と同時に小さなシート抵抗と共に十分に高い透過率を示す透明導電体の提供を可能とする。
【００５２】
基板に関して、特殊ガラス基板が好ましい。そのような特殊ガラス基板は、ガラスセラミック、特に透明単色リチウムアルミノシリケート系（ＬＡＳ）ガラスセラミック、透明ＬＡＳガラスセラミックもしくはマグネシウムアルミノシリケート系ガラスセラミックもしくはリチウムジシリケート系ガラスセラミック、または例えばボロシリケートガラス、亜鉛ボロシリケートガラス、ボロアルミノシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリフリーのガラス、ソーダ石灰ガラスといったシリケートガラス、または前記ガラスおよび／もしくはガラスセラミックから形成された複合材料でありうる。
【００５３】
好ましくは、４．０×１０−６／Ｋ未満、好ましくは３．４×１０−６／Ｋ未満の熱膨張係数を有する耐熱衝撃性特殊ガラスまたはガラスセラミックが使用される。好ましくは、ボロシリケートガラスまたは高石英混合結晶相もしくはキータイトを有するリチウムアルミノシリケートガラスセラミックが使用される。その際、結晶相の含量は、６０から８５％の間である。
【００５４】
使用される基板は、好ましくは１０００ｐｐｍ未満、特に好ましくは５００ｐｐｍ未満、とりわけ好ましくは２００ｐｐｍ未満のヒ素および／またはアンチモンを含有する。一実施形態では、使用されるガラスセラミックは、ヒ素およびアンチモン不含である。
【００５５】
特定の一実施形態では、強化特殊ガラス基板、特にボロアルミノシリケートガラス（例えばＳＣＨＯＴＴ  Ｘｅｎｓａｔｉｏｎ（商標）、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｏｒｉｌｌａ（商標）Ｉ〜ＩＩＩ、Ａｓａｈｉ  Ｄｒａｇｏｎｔｒａｉｌ（商標））が使用される。その際、強化は、化学的または熱的に誘導されうる。
【００５６】
その際、基板はリジッドまたはフレキシブルでありうる。
【００５７】
その際、基板は平面状あるか、またはわん曲しているか、または成形されている場合がある。
【００５８】
基板は、機械的に加工された表面またはエッチングされた表面を有しうる。
【００５９】
基板の好ましい厚さは、１０μｍ〜６ｃｍ、より好ましくは３０μｍ〜２ｃｍ、さらにより好ましくは５０μｍ〜６ｍｍ、最も好ましくは１ｍｍ〜６ｍｍの範囲である。
【００６０】
両面が平滑な基板、または片面がネップ状(nobby)の基板も使用することができ、その際、ネップ状の基板は、特に、使用性能を満たすレベリング（anequalizing）層（例えばＰＵまたはシリコーンまたはシリコーン樹脂製）を備える。
【００６１】
透明特殊ガラス基板の場合、基板の光透過率は、基板の厚さ４ｍｍおよび可視領域の波長４５０ｎｍ超の場合に８０％よりも大きく、好ましくは９０％よりも大きい。コーティングされた特殊ガラス基板（基板および透明導電層）の可視領域における光透過率は、６０％よりも大きく、好ましくは７０％よりも大きく、最も好ましくは８５％よりも大きい。そのうえ、コーティングされた特殊ガラス基板は、ヘイズ値が１５％未満、好ましくは５％未満、大変好ましくは３％未満であることを特徴とする。
【００６２】
透明単色ガラスセラミックを含む特殊ガラス基板の場合、基板の厚さ４ｍｍの場合に可視領域における基板の光透過率（ＩＳＯ９０５０：２００３に基づく光透過率、３８０〜７８０ｎｍ）は、０．８〜１０％である。その際、コーティングされた特殊ガラス基板は、０．６〜９％という可視領域の透過率を特徴とする。特殊ガラス基板の透過率は、８５０ｎｍ〜９７０ｎｍの赤外領域において≧４５％である。コーティングされた特殊ガラス基板の透過率は、８２０ｎｍ〜９７０ｎｍの赤外領域において≧４０％である。
【００６３】
好ましくは、基板ガラスは、それらが白物家電または家庭用品の領域で利用されるように、例えばパン焼き器および調理機器、電子レンジ、冷蔵庫、スチーム調理器、その種の機器用のコントロールパネル、ガス調理器、流し台または食器洗い機に使用される。特に好ましくは、基板ガラスは、それらが調理用ホブ、オーブンパネルまたは暖炉用のぞき窓に利用されるように使用される。
【００６４】
マトリックス中に分散した導電性添加物を有するマトリックス前駆体（すなわちコーティング材料）の塗布のための（コーティング）方法は印刷法であり、特にスクリーン印刷、ドクターブレード、インクジェット印刷、オフセット印刷またはパッド印刷、ならびにスプレー法、ロールコーティングおよびスピンコーティングである。
【００６５】
透明導電層は、ＵＶ照射により、または熱的に硬化することができる。温度範囲１５０〜５００℃で１０分〜３時間の熱硬化の場合、硬化は、互いに接触し合う導電性添加物の焼結または溶融が発生しうるように実施され、それにより、導電性添加物間の接触抵抗が減少する。そのような焼結または溶融は、走査電子顕微鏡でスキャンする方法で確認できる。
【００６６】
（ＵＶおよび熱硬化の場合の）好ましい一実施形態では、焼結または焼結領域の拡張／拡大を達成するために、１５０〜５００℃、好ましくは２００〜２５０℃で５分〜４時間、好ましくは１０分〜２時間、特に好ましくは２０分〜１時間の追加的な熱的な後処理を実施することができる。そのうえ、導電性添加物の接続性を高めるために、（硬化または乾燥中に）追加的に圧力、好ましくは＞１ｂａｒの圧力を加えることができる。別の一実施形態では、乾燥中のマトリックスの収縮は、接続性増大のために利用される。
【００６７】
別の好ましい一実施形態では、導電性添加物の溶液は、マトリックス材料に添加される前に加圧濾過および／または遠心分離され、それにより、一方で高沸点溶媒、安定化剤およびナノ粒子のような残留物を取り除くことができ、他方で、より良好な電気的接続性のために導電性添加物を互いに押し付けあうことができる。
【００６８】
別の特定の一実施形態では、マトリックス材料またはナノワイヤー用のジャケット材料としての導電性ポリマーの使用により接続性の増大が達成される。
【００６９】
その際、基板に、好ましくは調理器天板のディスプレー領域または低温領域内に透明導電層がコーティングされる。
【００７０】
透明導電層を備える基板は、好ましくはタッチディスプレーを有することが可能な調理器天板を提供する。
【００７１】
その際、基板は、好ましくは下面に透明導電層を備える。
【００７２】
その際、透明導電体は、塗布されたコーティング材料（マトリックス材料＋ナノスケール添加物）が５００オーム／ｓｑ未満、好ましくは２５０オーム／ｓｑ未満、とりわけ好ましくは１５０オーム／ｓｑ未満のシート抵抗を有することを特徴とする（４端子法および／または渦電流法に基づき測定）。
【００７３】
本発明は、マトリックスおよび繊維状形状寸法（geometry）を有する高導電性粒子の特異的使用によって、単純なコーティング方法で塗布することができ、小さなシート抵抗、高い透過率ならびに高い耐熱性および腐食耐久性を示す透明導電層を有する透明導電体を提供することを可能にする。
【００７４】
透明導電層は、基板の１つまたは複数の部分領域内に横方向に（laterally）構造化されて（例えばｎｍ、μｍ、ｍｍ、もしくはｃｍ領域内）、または全面に塗布することができる。その種の構造化は、例えば調理用ホブの低温領域内のワンタッチセンサー電極またはワンタッチセンサー電極からの構造化フィールドの実現を可能にする。好ましくは基板の部分領域内での透明導電層の全面塗布は、例えば位置分解能を有するタッチフィールド（タッチスクリーン）を提供することを可能にし、その場合、例えばコーナーでの差動信号の評価により位置分解能が達成される。
【００７５】
好ましい一実施形態では、透明基板は、例えば有色または透明装飾のような１つまたは複数の装飾コーティングを備え、ここで、有色装飾は着色されている場合がある。別の好ましい一実施形態では、１つまたは複数の機能性コーティングを備える透明基板が使用される。その際、これらの装飾および／または機能性コーティングは、透明導電性コーティング材料と同じ面または向かい合う面に存在しうる。その際、その他のコーティングは、全面に塗布される場合もあり、例えば調理ゾーンのマーキングとして、またはディスプレー用の空所ができるように構造化されて塗布される場合もある。
【００７６】
さらになお、基板上に透明導電層の複数の層を設けることができる。特定の一実施形態では、複数の導電層の間に誘電層および／または反射防止層として有効な層が存在する。例えば、反射防止層は、酸化ケイ素および／または窒化ケイ素を含むことができる。その種の層構造は、例えば位置分解能をもつ静電容量式マルチタッチセンサーの実現を可能にする。
【実施例１】
【００７７】
銀ナノワイヤーを製造するために、溶媒および還元剤をエチレングリコールに入れ、温度１３０℃にする。その後、０．２５モル濃度のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）溶液および０．２５モル濃度の硝酸銀溶液を添加し、および他の添加物、例えば塩溶液を添加する。２時間の合成時間の後に、平均直径９５ｎｍおよび平均長２５μｍの銀ナノワイヤーが得られる。エチレングリコールおよびＰＶＰは複数回の遠心分離ステップを経て除去し、エタノールで置換する。エタノール性銀ナノワイヤー分散物を、テトラエトキシシランに基づくゾル−ゲル・バインダーとフラスコ中で８：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、層厚が０．５μｍおよび銀ナノワイヤーの体積割合が約２％の透明導電層が得られる。シート抵抗は１２オーム／ｓｑである。透過率は８０％で、ヘイズ値は１３％である。
【実施例２】
【００７８】
実施例１によるエタノール性銀ナノワイヤー分散物を、テトラエトキシシランに基づくゾル−ゲル・バインダーとフラスコ中で２：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、層厚が０．６μｍおよび銀ナノワイヤーの体積割合が約０．５％の透明導電層が得られる。シート抵抗は４０オーム／ｓｑである。透過率は８２％で、ヘイズ値は９％である。
【実施例３】
【００７９】
実施例１によるエタノール性銀ナノワイヤー分散物を、テトラエトキシシランに基づくゾル−ゲル・バインダーとフラスコ中で２：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料をボロアルミノシリケートガラス（ＳＣＨＯＴＴ  Ｘｅｎｓａｔｉｏｎ（商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、層厚が０．６μｍおよび銀ナノワイヤーの体積割合が約０．５％の透明導電層が得られる。シート抵抗は４０オーム／ｓｑである。透過率は８１％で、ヘイズ値は８％である。
【実施例４】
【００８０】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物ならびにテトラエトキシシランに基づくゾル−ゲル・バインダーを、フラスコ中で４：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、層厚が０．６μｍおよび銀ナノワイヤーの体積割合が約１％の透明導電層が得られる。シート抵抗は１０オーム／ｓｑである。透過率は８２％で、ヘイズ値は９％である。
【実施例５】
【００８１】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物ならびにシリコーン樹脂溶液（ＳｌＬＲＥＳ（登録商標）ＲＥＮ８０）を、フラスコ中で４：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、層厚が０．７μｍおよび銀ナノワイヤーの体積割合が約１％の透明導電層が得られる。シート抵抗は１４オーム／ｓｑである。透過率は８４％で、ヘイズ値は８％である。
【実施例６】
【００８２】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物ならびにアルミニウム第二ブトキシドに基づくゾル−ゲル・バインダーを、フラスコ中で１：４の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、層厚が０．２μｍの透明導電層が得られる。シート抵抗は３５オーム／ｓｑである。透過率は８３％で、ヘイズ値は４％である。
【実施例７】
【００８３】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物を遠心分離する。エタノールをデカンテーション後、それにテルピネオールを高沸点溶媒として添加する。銀ナノワイヤー分散物を、アルミニウム第二ブトキシドに基づくゾル−ゲル・バインダーとフラスコ中で４０：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で９０分間熱硬化後、透明導電層が得られる。シート抵抗は８オーム／ｓｑである。透過率は７３％で、ヘイズ値は１４％である。
【実施例８】
【００８４】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物を遠心分離する。エタノールをデカンテーション後、それに体積比１：１のテルピネオール−エタノール混合物を溶媒として添加する。銀ナノワイヤー分散物を、アルミニウム第二ブトキシドに基づくゾル−ゲル・バインダーと４０：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で９０分間熱硬化後、透明導電層が得られる。シート抵抗は１５０オーム／ｓｑである。透過率は８０％で、ヘイズ値は９％である。
【実施例９】
【００８５】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物と、ＳｉＯ２前駆体としてのテトラエトキシシランおよび触媒としての水酸化ナトリウムに基づくゾル−ゲル・バインダーとをフラスコ中で２０：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、透明導電層が得られる。シート抵抗は４１オーム／ｓｑである。透過率は８３％で、ヘイズ値は８％である。
【実施例１０】
【００８６】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物と、ＳｉＯ２前駆体としてのテトラエトキシシランおよび触媒としてのアンモニア水溶液に基づくゾル−ゲル・バインダーとをフラスコ中で２０：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。２００℃で１時間熱硬化後、透明導電層が得られる。シート抵抗は２１オーム／ｓｑである。透過率は７８％で、ヘイズ値は９％である。
【実施例１１】
【００８７】
平均ワイヤー直径４０ｎｍおよび平均ワイヤー長３５μｍのナノワイヤーを有する市販のエタノール性銀ナノワイヤー分散物と、ＳｉＯ２前駆体としてのテトラエトキシシランおよびメチルトリエトキシシランに基づく塩基性触媒性ゾル−ゲル・バインダーとをフラスコ中で２：１の比で混合し、撹拌する。スパイラル・バーベルを用いてコーティング塗料を透明ガラスセラミック（ＳＣＨＯＴＴ  Ｃｅｒａｎ  Ｃｌｅａｒｔｒａｎｓ（登録商標））上に塗布し、未乾燥塗膜厚≦１０μｍを生じさせる。４２０℃で１０分間熱硬化後、透明導電層が得られる。シート抵抗は３４オーム／ｓｑである。透過率は８６％で、ヘイズ値は３％である。
【００８８】
図面に示された実施例に基づき、以下に本発明をより詳細に説明する。
【００８９】
図１に、上に導電層２が塗布されている、ガラスまたはガラスセラミックを含む透明基板１を示す。導電層２は、ナノワイヤーまたはナノチューブの形態の高導電性添加物４が埋め込まれているマトリックス層３を含む。これら添加物４は、相互に導電性接続されたネットワークの形態で存在し、導電層を形成する。
【００９０】
図２による実施例では、図１と類似の設計構造が選択されており、このとき、添加物の一部はマトリックス層３の表面から突出しており、そこで電気的に接触できるようにされている。
【００９１】
図３による実施例に基づき、基板表面と導電層２との間に接触部５が提供されている。添加物の少なくとも一部はこの接触部５と導電的に接続されている。接触部５は、例えば、液体コーティング法で構造化されて塗布される導電金属層でありうる。
【００９２】
図４および５に、調理器天板の形態の透明導電体の２つの実施例を示す。その際、通例ガラスセラミックを含む基板１の下面に導電層２が塗布されていてもよい。図４による実施例の場合、構造化された透明導電性コーティングを有する部分領域が提供されているが、図５では調理器天板の部分領域に全面透明導電性コーティングが塗布される。
【００９３】
図６に、上に２種の帯状の構造化された透明導電層２．１および２．２が塗布されている特殊ガラスの形態の基板１を示すが、ここで、それらのストリップは相互に交差するように配置されている。層２．１と２．２の間に電気絶縁層６が配置されている。このようにして、ｘ−ｙ分解能をもつ静電容量式タッチパネルを実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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