(57)【要約】物品を製造する方法を記載する。本方法は、(a)エッチング可能な表面層を含む基材を提供する工程；(b)該エッチング可能な表面層を、揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物によってコーティングする工程；および(c)該液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程であって、その際に、該不揮発性耐エッチング性成分が、自己組織化して、該エッチング可能な表面層上に耐エッチング性トレースを形成する、工程を含む。該液体キャリアは、連続相と、該連続相の中に分散されたドメインの形態の第二の相とを含むエマルションの形態である。2014532115.tif 000003
2014532115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)エッチング可能な表面層を含む基材を提供する工程；
(b)該エッチング可能な表面層を、揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物によってコーティングする工程であって、該液体キャリアが、連続相と、該連続相の中に分散されたドメインの形態の第二の相とを含むエマルションの形態である、工程；および
(c)該液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程であって、その際に、該不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、該エッチング可能な表面層上に耐エッチング性トレースを形成する、工程
を含む、物品を製造する方法。
【請求項２】
下に存在する基材を露出させるために、エッチング可能な表面層における耐エッチング性トレースで覆われていないエリアをエッチングする工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
耐エッチング性トレースの下に存在するエッチング可能な表面層のエリアを露出させるために、該耐エッチング性トレースを除去する工程をさらに含む、請求項2記載の方法。
【請求項４】
エッチング可能な表面層が、金属化層を含む、請求項1記載の方法。
【請求項５】
金属化層が、銅、銀、アルミニウム、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項4記載の方法。
【請求項６】
エッチング可能な表面層が、基材上における実質的に連続した層の形態である、請求項1記載の方法。
【請求項７】
組成物が、ナノ粒子を本質的に含まない、請求項1記載の方法。
【請求項８】
組成物が、
液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程の間に、エッチング可能な表面層における耐エッチング性トレースで覆われていないエリアをエッチングする、エッチング剤
をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項９】
不揮発性耐エッチング性成分が、フォトレジストを含む、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
不揮発性耐エッチング性成分が、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルポリオール、少なくとも15個の炭素原子を有するアルカンおよびそれらの誘導体、ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される水不溶性材料を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
エマルションの連続相の中に分散されたドメインが、水性ドメインを含み、かつ該連続相が、該水性ドメインよりも急速に蒸発する有機溶媒を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
エッチング可能な表面層における耐エッチング性成分で覆われていないエリアをエッチングする工程が、該エリアをプラズマに曝露することを含む、請求項2記載の方法。
【請求項１３】
エッチング可能な表面層における耐エッチング性成分で覆われていないエリアをエッチングする工程が、該エリアを、酸、塩基、酸化剤、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される剤に曝露することを含む、請求項2記載の方法。
【請求項１４】
不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、エッチング可能な表面層上に、ランダムな形状のセルを画定する相互接続された耐エッチング性トレースを形成する、請求項1記載の方法。
【請求項１５】
基材が、エッチング可能な表面層が存在しない状態で、可視光に対して透明である、請求項1記載の方法。
【請求項１６】
エッチング可能な表面層上に実質的に連続したコーティングを形成するために、該エッチング可能な表面層を、揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物によってコーティングする工程を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１７】
請求項1記載の方法によって調製された物品。
【請求項１８】
(a)金属化表面層を含む基材を提供する工程；
(b)該金属化表面層を、揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物によってコーティングする工程であって、該組成物が、ナノ粒子を本質的に含まず、かつ該液体キャリアが、水性ドメインよりも急速に蒸発する有機溶媒を含む連続相の中に分散された水性ドメインを含むエマルションの形態である、工程；および
(c)該液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程であって、その際に、該不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、該金属化表面層上に、ランダムな形状のセルを画定する相互接続された耐エッチング性トレースを形成する、工程
を含む、物品を製造する方法。
【請求項１９】
下に存在する基材を露出させるために、金属化表面層における耐エッチング性トレースで覆われていないエリアをエッチングする工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２０】
請求項18記載の方法によって調製された物品。
【請求項２１】
揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物であって、
該揮発性液体キャリアが、連続有機相と、該連続相の中に分散されたドメインの形態の水相とを含むエマルションの形態であり、
(a)該連続有機相が、該水相よりも急速に蒸発する有機溶媒を含み；
(b)該水相が、水、水混和性有機溶媒、およびそれらの組み合わせからなる群より選択され；
(c)該不揮発性耐エッチング性成分が、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルポリオール、少なくとも15個の炭素原子を有するアルカンおよびそれらの誘導体、ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される水不溶性材料を含み；
(d)該組成物が基材上にコーティングされかつ乾燥された場合に、該不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、該基材上に、ランダムな形状のセルを画定する相互接続された耐エッチング性トレースを形成し；かつ
(e)該組成物が、ナノ粒子を本質的に含まない、
該組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2011年9月19日に出願された米国特許仮出願第61/536,122号に対する優先権の恩典を主張するものである。先の出願の開示は、本出願の開示の一部と見なされる(ならびに、参照により本出願の開示に組み入れられる)。
【０００２】
技術分野
本開示は、透明導電性コーティングを調製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
金属、金属酸化物、またはポリマーで形成された透明導電性コーティングは、広範な用途を有する。例えば、コンピュータ、TV、または他の装置のフラットパネルディスプレイは、イメージを伝送し、イメージのピクセルカラーおよび強度の局所電気制御を可能にする透明導電性コーティングの1つまたは複数の層を含み得る。透明導電性コーティングは、光起電力電池、タッチスクリーン、OLEDを含むLED、ガラス窓のヒーター、および電磁干渉フィルターにも使用することができる。
【発明の概要】
【０００４】
概要
一局面において、本開示は、物品を製造する方法を特徴とする。本方法は、(a)エッチング可能な表面層を含む基材を提供する工程；(b)該エッチング可能な表面層を、揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物によってコーティングする工程；および(c)該液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程であって、その際に、該不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、該エッチング可能な表面層上に耐エッチング性トレースを形成する、工程を含む。所望であれば、次いで、下に存在する基材を露出させるために、エッチング可能な表面層における耐エッチング性トレースで覆われていないエリアをエッチングしてもよい。液体キャリアは、連続相と、該連続相の中に分散されたドメインの形態の第二の相とを含むエマルションの形態である。
【０００５】
別の局面において、本開示は、(a)〜(c)のプロセスにより調製された物品を特徴とする。
【０００６】
別の局面において、本開示は、物品を製造する方法を特徴とする。本方法は、(a)金属化表面層を備える基材を提供する工程；(b)該金属化表面層を、揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物によってコーティングする工程；および(c)該液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程であって、その際に、不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、該金属化表面層上に、ランダムな形状のセルを画定する相互接続された耐エッチング性トレースを形成する、工程を含む。所望であれば、次いで、下に存在する基材を露出させるために、金属化表面層における耐エッチング性トレースで覆われていないエリアをエッチングしてもよい。組成物は、ナノ粒子を本質的に含まず、かつ液体キャリアは、水性ドメインよりも急速に蒸発する有機溶媒を含む連続相の中に分散された水性ドメインを含むエマルションの形態である。
【０００７】
別の局面において、本開示は、(a)〜(c)のプロセスにより調製された物品を特徴とする。
【０００８】
実施形態は、以下の特徴の1つまたは複数を含み得る。耐エッチング性トレースを除去して、該耐エッチング性トレースの下に存在するエッチング可能な表面層のエリアを露出させてもよい。エッチング可能な表面層は、金属化層を含み得る。金属化層は、銅、銀、アルミニウム、およびそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。エッチング可能な表面層は、基材上における実質的に連続した層の形態であり得る。組成物は、ナノ粒子を本質的に含有し得ない。組成物はエッチング剤をさらに含み得、該エッチング剤は、液体キャリアを除去するために該組成物を乾燥させる工程の間に、エッチング可能な表面層における耐エッチング性トレースで覆われていないエリアをエッチングする。不揮発性耐エッチング性成分は、フォトレジストを含み得る。不揮発性耐エッチング性成分は、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルポリオール、少なくとも15個の炭素原子を有するアルカンおよびその誘導体、ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される水不溶性材料を含み得る。連続相の中に分散されたドメインは、水性ドメインを含み得、かつエマルションの連続相は、水性ドメインよりも急速に蒸発する有機溶媒を含む。エッチング可能な表面層における耐エッチング性成分で覆われていないエリアをエッチングする工程は、該エリアを、プラズマ、酸、または塩基に曝露することを含み得る。エッチング工程は、一定であるか、脈動的であるか、または正弦波的に変化するかにかかわらず、金属表面とエッチング浴との間に適用される印加電気バイアスを使用して達成することができる。基材は、エッチング可能な表面層が存在しない状態で、可視光に対して透明であり得る。
【０００９】
別の局面において、本開示は、ナノ粒子を本質的に含まずかつ揮発性液体キャリア中に不揮発性耐エッチング性成分を含む組成物を特徴とする。揮発性液体キャリアは、連続有機相と、該連続相の中に分散されたドメインの形態の水相とを含むエマルションの形態である。連続有機相は、水相よりも急速に蒸発する有機溶媒を含み、その一方で、該水相は、水、水混和性有機溶媒、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される。不揮発性耐エッチング性成分は、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルポリオール、少なくとも15個の炭素原子を有するアルカンおよびそれらの誘導体、ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される水不溶性材料を含む。組成物が基材上にコーティングされかつ乾燥された場合に、不揮発性耐エッチング性成分が自己組織化して、該基材上に、ランダムな形状のセルを画定する相互接続された耐エッチング性トレースを形成する。
【００１０】
本発明の一つまたは複数の態様の詳細については、添付の図面および以下の説明において述べる。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明かになると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図1A〜1Gは、透明導電性コーティングを作製するプロセスを示す模式図である。
【図２】透明銅導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】図3Aおよび3Bは、反射モードおよび透過モードでの透明銅導電性コーティングの光学顕微鏡写真である。
【図４】透明アルミニウム導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】透明銅導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】透明銅導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】視射角において撮影された、透明銅導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】視射角において撮影された、透明銅導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】透明アルミニウム導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
詳細な説明
透明導電性コーティング110は、図1A〜1Gに示されたプロセスを用いて基材100上に形成される。図1Gおよび2に示されるように、透明導電性コーティング110は、金属トレース114で形成された、相互接続された網目構造、例えばメッシュを含み、該金属トレースは、セル112、例えば細孔を画定する(図3〜10も参照されたい)。網目構造は、ランダムなパターンまたは規則的なパターンを有し得る。
【００１３】
図1Aおよび1Bを参照すると、透明導電性コーティング110を形成するために、連続した金属層101が、基材100上にコーティングされる。金属層101における使用に適した金属は、例えば、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、金、または半導体、例えば、ケイ素、ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化スズなど、または半導体のドープされたバージョン、または上記金属材料のうちのいずれかの合金、または上記材料からなる多層、またはそれらの材料の間に誘電性中間層を有するものを含み得る。いくつかの実施形態において、金属層101は、有機材料を実質的に含まない。
【００１４】
金属層101の厚さは、形成される透明導電性コーティング110の所望の厚さに基づいて選択することができる。いくつかの実施形態において、金属層101の厚さは、透明導電性コーティング110の厚さと同じであり、約10ナノメートル〜約10ミクロンの厚さである。典型的な厚さの値は、0.1〜10ミクロンのオーダーである。金属層101は、基材100全体にわたって実質的に均一な厚さを有し得るか、または基材表面118の異なる領域において異なる厚さを有し得る(図示せず)。いくつかの実施形態において、金属層101は、非連続的であり得(図示せず)、例えば、基材表面118における選択された領域のみを覆っている。
【００１５】
基材100は、好ましくは、エッチング可能な表面層が存在しない状態で、または光起電力電池において用いられるような光活性材料自体、例えば、ケイ素、ゲルマニウム、およびテルル化カドミウム(CdTe)などが存在しない状態で、可視光に対して透明である。好適な基材の例としては、ガラス、紙、金属、セラミック、織物、プリント回路基板、およびポリマー性フィルムまたはシートが挙げられる。基材100は、可撓性または剛性であり得る。好適なポリマー性フィルムは、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド(例えば、Dupont(ウィルミントン、デラウェア)によるKapton(登録商標))、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレン製品、ポリプロピレン、ポリエステル、例えばPETおよびPENなど、アクリレート含有製品、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エポキシ樹脂、それらのコポリマー、もしくはそれらの任意の組み合わせ、または任意の他の透明なもしくは印刷可能な基材を含み得る。
【００１６】
いくつかの実施形態において、基材100をコロナ処理によって処理することにより、基材100に対する金属層101の結合を向上させることができる。あるいは、またはさらに、プライマー層(図示せず)を、基材100と金属層101との間に適用することにより、基材100に対する金属層101の結合を向上させることができる。
【００１７】
基材100上に金属層101をコーティングするために、または任意のプライマー層を形成するために、従来の堆積法およびコーティング法を使用することができる。金属の堆積時間を制御することにより、金属コーティング101の厚さを制御することができる。いくつかの実施形態において、基材表面118における選択された領域にマスクを適用することにより、不連続の金属層101または、異なる領域において異なる厚さを有する金属層を形成することができる。
【００１８】
図1Cおよび1Dを参照すると、2つの液相104と105との間に界面106を画定する乳化剤を含み得るコーティング組成物が調製されている。エマルション102は、連続液相105と、該連続液相とは非混和性であって、分散されたドメインを該連続液相105内に形成する分散液相104とを含む。いくつかの実施形態において、連続相105は、分散相104よりも急速に蒸発する。エマルション102の一例は、油中水エマルションであり、その場合、水は分散液相であり、かつ油は連続相を提供する。さらにエマルション102は、水中油エマルションの形態であってもよい。一例において、不揮発性耐エッチング性成分は、以下のいずれかに含まれ得る：(1)界面、または(2)連続相、または(3)これら2つの組み合わせ。いくつかの実施形態において、これらのエリアにおける耐エッチング性材料の場所は、エマルジョンを乾燥させたときに耐エッチング性材料の連続した網目構造をもたらす。
【００１９】
別の例において、不揮発性耐エッチング性成分は、不連続液相104へと隔離され得る。そのような場合、耐エッチング性成分は、エマルションを乾燥させたときに不連続のエリア(例えば、細孔)へと隔離され得る。この実施形態における有用な耐エッチング性成分、例えば塩、あるいは例えばペクチンおよびアルギン酸ナトリウムなどのゲル化剤は、水相に可溶であり得る。これは、例えば、油中水エマルションを使用することによって行うことができ、その場合、耐エッチング性材料は、例えば、ペクチンまたはアルギン酸ナトリウムなどのゲル化剤などから化学的に生じる。例えば、水相中にペクチンまたはアルギン酸ナトリウムを溶解させた油中水エマルションを使用し、乾燥させて、基材上にランダムなパターン(例えば、名目上は一続きであるがゲル化剤を含有しない「トレース」よって囲まれた、不連続のランダムな多角形)を形成させ、それに続いて酸に曝露することができ、これによって、残留物の正式なゲル化が引き起こされる。必要に応じて、残留する任意の有機材料(例えば、乳化剤、界面活性剤、レオロジー剤、またはバインダーなど)を網目構造の「トレース」から除去するために、乾燥させたコーティングおよび基材を、有機溶媒、例えばアセトンなどで洗浄してもよい。それに続いて、金属を除去するために、基材上のコーティングを、エッチング液、例えば、酸性エッチング液などに曝露してもよい。
【００２０】
コーティング組成物を、容器120中において調製し、続いて金属層上にコーティングすることができる。
【００２１】
エマルション102は、追加の材料(下記において詳細に説明される)を含み得るが、好ましくは、ナノ粒子を含まない。
【００２２】
図1Cに示される例において、不揮発性耐エッチング性成分106は、分散液相104と連続液相105との間の界面に集まる。いくつかの実施形態において、不揮発性耐エッチング性成分106は、エマルション102の1つまたは複数の相内に、例えば、分散相および連続相内に分散される。耐エッチング性成分106はフォトレジストであってもよい。好適な耐エッチング性成分106は、ポリマー性材料、例えば、ノボラック-タイプの樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルポリオール、少なくとも15個の炭素原子を有するアルカンおよびその誘導体、ならびにそれらの組み合わせなどを含み得る。耐エッチング性成分は、光硬化または熱硬化などの方法を使用して硬化させることもできる。
【００２３】
場合によって、追加の材料、例えば、バインダーおよび乳化剤なども、耐エッチング性成分として機能し得る。耐エッチング性成分106は、分散液相104および連続液相105の両方が蒸発する温度、例えば、室温またはわずかに高い室温において不揮発性である。
【００２４】
連続相105は、有機溶媒を含み得る。好適な有機溶媒は、石油エーテル、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ベンゼン、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、ジクロロメタン、ニトロメタン、ジブロモメタン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、またはそれらの任意の混合物を含み得る。好ましくは、この連続相において使用される溶媒は、分散相、例えば水相において使用される溶媒よりも高い揮発性によって特徴付けられる。
【００２５】
分散液相104に適した材料は、水および/または水混和性溶媒、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドンなどを含み得る。
【００２６】
エマルション102は、少なくとも1種の乳化剤、バインダー、またはそれらの任意の組み合わせも含有し得る。好適な乳化剤は、非イオン性およびイオン性化合物、例えば、市販の界面活性剤であるSPAN(登録商標)-20(Sigma-Aldrich Co.、セントルイス、MO)、SPAN(登録商標)-40、SPAN(登録商標)-60、SPAN(登録商標)-80(Sigma-Aldrich Co.、セントルイス、MO)など、モノオレイン酸グリセリル、ドデシル硫酸ナトリウム、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。好適なバインダーの例としては、変性セルロース、例えば、約100,000〜約200,000の分子量のエチルセルロースなど、変性尿素、例えば、BYK-Chemie GmbH(ヴェーゼル、ドイツ)によって製造された市販のBYK(登録商標)-410、BYK(登録商標)-411、およびBYK(登録商標)-420樹脂などが挙げられる。
【００２７】
コーティング組成物は、エマルション102の全ての成分および耐エッチング性成分106を混合することによって調製することができる。混合物は、超音波処理、高せん断ミキシング、高速ミキシング、あるいは懸濁液およびエマルションの調製のために使用される他の公知の方法を用いてホモジナイズされ得る。
【００２８】
組成物は、バー塗布、浸漬、スピンコーティング、ディッピング、スロットダイコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷版印刷、スプレーコーティング、または任意の他の好適な技術を用いて、金属層101上にコーティングすることができる。いくつかの実施形態において、ホモジナイズされたコーティング組成物は、約1〜200ミクロン、例えば5〜200ミクロンの厚さに達するまで、金属層101上にコーティングされる。
【００２９】
特に図1D〜1Eを参照すると、金属層101上の組成物は、エマルション102の連続相105は蒸発するが分散液相104および不揮発性耐エッチング性成分106は金属層101上に残るように制御された方式で、乾燥、例えば、加熱乾燥される。例えば、蒸発速度は、分散液相104中の液体よりも連続相105中の液体の方がより速くなるように制御される。分散液相104が水を含む例において、エマルション102中にあらかじめ分散されていた水は個々の水滴107を形成し、不揮発性耐エッチング性成分106は、水滴107間で、相互接続された網目構造108を形成する、例えば、該網目構造108へと自己組織化する。コーティングされた基材101はさらに、残留する分散液相104、例えば合わさった水滴107を除去するために乾燥され、これによって、自己組織化し相互接続された耐エッチング性トレースが残され、これが、基材100上の金属層101の部分122を露出させる開口部を画定する。
【００３０】
図1Fを参照すると、金属層101における耐エッチング性トレースで覆われていない部分122が除去されて、基材100の表面118が露出している。除去は、エッチング、例えば、酸もしくは塩基エッチングなどのウェットエッチング、またはプラズマエッチングなどのドライエッチングを用いて実施することができる。除去は、表面部分122を酸化剤、例えば、塩化第二鉄および過酸化第二鉄などに曝露することによっても実施することができる。金属層101における耐エッチング性トレースで覆われている部分は、実質的にエッチングを受けず、基材100上に残り、相互接続された網目構造を形成する。いくつかの実施形態において、エッチングプロセスを、例えば、エッチング液の種類および濃度あるいはエッチングプロセス時間の長さを選択することで制御することによって、金属網目構造の形態を調節することができる。例えば、表面部分122を、エッチング液が耐エッチング性網目構造の下にある金属を側方からエッチングし始め得るほど長い期間、エッチング液に曝露することにより、残る金属トレース114がそれを覆っている耐エッチング性網目構造のトレースよりも細くなるようにすることもできる。そのようにして形成された透明導電性コーティングは、より短いエッチング時間によって形成されたコーティングよりも透明性が高くかつ導電性が低くなり得る。
【００３１】
いくつかの実施形態において、エッチング液材料は、エマルション102中に含まれる。エッチング液材料は、分散液相中に集まり得る。耐エッチング性成分106およびエッチング液材料の両方を含有するエマルション102が金属層101上にコーティングされると、エッチング液材料が金属層101をエッチングし始め、それと同時に、耐エッチング性成分106が、相互接続された網目構造へと自己組織化する。エッチング液をエマルション102中に含めることにより、別個のエッチング工程を必要とせず、透明導電性コーティング110を作製するプロセスを簡素化することができる。それにより、プロセスのための設備要件を減らすことができる。エッチング液材料がエマルション中に含まれる場合は、例えば、紫外線などの外部トリガ物質を使用して可溶性酸剤を発生させることによって、あるいは試料全体を熱に曝露してエッチング化学をトリガすることなどによって、同時のまたは制御された時間または量のエッチングをトリガするような剤またはプロセスを含めることも可能である。
【００３２】
任意で図1Gを参照すると、耐エッチング性成分が、例えば、有機溶媒への溶解またはプラズマストリッピング(例えば、Yield Engineering Systems(リバーモア、CA)などから購入できるような、プラズマストリッピングまたはプラズマクリーニング設備を使用する)によって除去される。いくつかの実施形態において、表面118を清浄化することによって、エマルション102に由来する、存在しうる残留物質を除去することができる。さらに、金属トレース114の、形成済みの相互接続網目構造の特性、例えば、透明性または導電性なども調節することができる。例えば、金属網目構造の表面部分の陽極処理などによって金属コーティング110の色を変えることにより、金属網目構造の反射率を変えることができる。
【００３３】
他の実施形態において、基材100を除去することにより、自立型の金属網目構造を形成することができる。基材100は、溶解または軟化できる材料から作製された犠牲的基材であり得る。ある場合においては、水溶性フィルム、例えばポリビニルアルコールなどを使用して、温水に溶解させることができる。別の場合において、有機溶媒可溶性フィルム、例えば、ポリカーボネートまたはPMMAなどを使用して、適切な有機溶媒に溶解させることができる。これらの場合には、あまりにも早く基材を軟化または溶解させるエマルション溶媒を避けるように、注意しなければならない。
【００３４】
透明導電性コーティング110は、400nm〜700nmの波長を有する光に対する約30％〜95％の透過率、ならびに約0.1％〜10％の範囲のヘイズ値を有し得る。コーティング110の電気抵抗は、約0.1Ω/□〜10kΩ/□である。透明導電性コーティングの特徴は、米国特許第7,566,360号、米国特許第7,736,693、および米国特許第7,601,406号にも記載されており、これらの文献の内容全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
【実施例】
【００３５】
実施例1
図2および図5に示されているものと同様の銅透明導電性コーティングを、透明プラスチック基材上に形成した。Solutia Performance Films(セントルイス、MO)製の、銅でコーティングされたポリエチレンテレフタレート基材を用意した。銅コーティングは、約200nmの厚さ、およびLoresta-GP MCP T610四点プローブ(Mitsubishi Chemical、チェサピーク、VA)で測定した場合の、0.8Ω/□の公称シート抵抗を有していた。ポリエチレンテレフタレート基材は、約60ミクロンの厚さ、および8.5インチ×11インチ(または約21.25cm×約27.5cm)の表面積を有していた。
【００３６】
最初に、以下の組成のウェットプライマーを、マイヤーロッドを使用して銅コーティング上にコーティングし、約13ミクロンの湿潤厚さを得た：
(a)ポリ[ジメチルシロキサン-コ-[3-(2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ)プロピル]メチルシロキサン](カタログNo.480320、Sigma-Aldrich、セントルイス、MO)、0.28g；
(b)Synperonic NP30(ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル、Sigma-Aldrich)、0.60g；および
(c)アセトン、99.12g。
次いで、アセトンを蒸発させた。
【００３７】
次に、超音波処理分散システムを使用して、以下の材料を混合することによって、エマルションおよび耐エッチング性成分を含むコーティング組成物を調製した：
(a)ノボラック樹脂(Dow Chemical Company(ミッドランド、MI)からのD.E.N.438(商標)エポキシノボラック樹脂)、0.76g；
(b)トルエン、18.5g；
(c)シクロヘキサノン、1.66g；
(d)BYK 410(BYK-Chemie GmbH(ヴェーゼル、ドイツ)製の変性ウレタンを含むレオロジー剤)、0.096；および
(e)水ベースの溶液、10.7g。
【００３８】
水ベースの溶液は、水中に、ポリエーテル変性シロキサン湿潤剤である0.02重量％のBYK(登録商標)-348(BYK-Chemie GmbH、ヴェーゼル、ドイツ)を含んでいた。
【００３９】
約3mlのコーティング組成物を、プライマー処理した基材の銅コーティング上に堆積させた。続いて、マイヤーロッドを使用して、混合材料を銅表面全体に塗布して、約41ミクロンの厚さの湿潤コーティングを形成した。次いで、コーティングを室温および常湿条件下で約90秒間乾燥させ、その間に、耐エッチング性トレースが銅コーティング上に形成された(すなわち、自己組織化した)。
【００４０】
次いで、この物品(コーティングされた基材)を、水中に20重量％のFeCl3を含む溶液に約45秒間浸漬することによって、銅コーティングをエッチングした。次いで、物品を水で洗浄し、室温で乾燥させた。銅トレース114で作製された相互接続網目構造を有する銅透明導電性コーティング110が形成された。銅透明導電性コーティング110は、35Ω/□のシート抵抗と、可視光に対する71％の透過率とを有した。この透過率は、従来の蛍光電球照明ベンチトップ条件において、フィルムの下に位置させたGreenlee Digital Light Meter 93 172(Greenlee、サウスヘブン、MS)で測定された入射光の、そのようなフィルムの不在下で同じ計測器で測定された入射光に対する比率を得ることによって測定した。
【００４１】
図3Aおよび3Bは、それぞれ反射モードおよび透過モードでの銅透明導電性コーティング110の光学画像を示している。図5〜8は、ポリエチレンテレフタレート基材上の銅透明導電性コーティングの走査型電子顕微鏡写真(SEM)である。銅コーティングは、実質的に平坦で濃密な銅網目構造を含む。
【００４２】
実施例2
図4に示されているものと同様のアルミニウム透明導電性コーティング200を、透明プラスチック基材上に形成した。Solutia Performance Films(セントルイス、MO)製の、アルミニウムでコーティングされたポリエチレンテレフタレート基材を用意し、実施例1において説明したようにプライマー処理した。
【００４３】
以下の組成を有する、エマルションおよび耐エッチング性成分を含むコーティング組成物を、超音波分散システムを用いて混合することによって調製した：
(a)Cymel 303(ヘキサメトキシメチルメラミン架橋剤、Cytec Industries、ウエストパターソン、NJ)、0.025g；
(b)K-FLEX A307(低粘度の飽和脂肪族ポリエステルジオール、King Industries, Inc.、ノーウォーク、CT)、0.078；
(c)Nacure 2501(アミンブロック化トルエンスルホン酸触媒、King Industries, Inc.)、0.093；
(d)トルエン、18.5g；
(e)シクロヘキサノン、1.66g；
(f)BYK 410、0.096g；および
(g)0.02重量％のBYK 348を含む水ベースの溶液、10.7g。
【００４４】
約3mlのコーティング組成物を、マイヤーロッドを使用して基材のアルミニウムコーティング上にコーティングすることにより、約41ミクロンの湿潤厚さを得た。次いで、コーティングされた材料を、室温および周囲湿度において約90秒間乾燥させ、その間に、耐エッチング性トレースがアルミニウムコーティング上に形成された。次いで、アルミニウムコーティングを、実施例1において説明したのと同様に、エッチングし、洗浄し、乾燥させた。得られたアルミニウム透明導電性コーティング200は、セル204を画定するアルミニウムトレース202で形成された相互接続網目構造を含んでいた。図9は、反射モードでのアルミニウム透明導電性コーティング200の光学画像を示している。
【００４５】
実施例3
図2に示したものと同様の銅導電性コーティングを、エッチング液を含有するエマルションを使用して、透明プラスチック基材上に形成した。実施例1において説明したものと同じ、銅でコーティングされたポリエチレンテレフタレート基材を用いた。プライマーは使用しなかった。
【００４６】
超音波処理分散システムを使用して、以下の材料を混合することによって、エマルション、耐エッチング性成分、およびエッチング液を含むコーティング組成物を調製した：
(a)BYK(登録商標)-410、0.0735g；
(b)K-FLEX(登録商標) A307、0.0699g；
(c)Span(登録商標) 60(ソルビタンモノオクタデカノエート、Sigma-Aldrich Co.)、0.0310g；
(d)ポリ[ジメチルシロキサン-コ-[3-(2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ)プロピル]メチルシロキサン](カタログNo.480320、Sigma-Aldrich)、0.0160g；
(d)シクロヘキサノン、0.8551g；
(e)トルエン、12.3086g；
(f)塩化鉄(FeCl3)、0.9771g；
(g)BYK(登録商標)-348、0.0049g；および
(h)脱イオン水、8.9388g。
【００４７】
コーティング組成物を、マイヤーロッド＃18を用いて銅表面上に適用することにより、約41ミクロンの厚さのエマルションをコーティングし、続いてこの試料を乾燥させた。約2分間で、エマルション中のエッチレジストが、銅上に相互接続網目構造を形成し、それと同時に、エマルション中の塩化鉄エッチング液によって銅がエッチングされて、透明導電性コーティングが形成された。次いで、物品を、水およびアセトンを含有する溶液で洗浄し、乾燥させた。
【００４８】
他の態様も、添付の特許請求の範囲内である。
【図１】
2014532115.tif 000004
【図２】
2014532115.tif 000005
【図３】
2014532115.tif 000006
【図４】
2014532115.tif 000007
【図５】
2014532115.tif 000008
【図６】
2014532115.tif 000009
【図７】
2014532115.tif 000010
【図８】
2014532115.tif 000011
【図９】
2014532115.tif 000012
【国際調査報告】
2014532115.tif 000013