(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのナノ構造層を含む伝導性膜と、
前記伝導性膜に隣接する少なくともひとつの基板を備える光学スタックであって、
前記ナノ構造層は、複数の伝導性ナノ構造と、前記複数の伝導性ナノ構造を組み込む絶縁媒体とを含み、
前記光学スタックの入射光と同一側から観察される前記入射光の拡散反射は、前記入射光の６％未満であり、
前記ナノ構造層の真上に位置するオーバーコートと、
前記ナノ構造層の真下に位置するアンダーコートとを有し、
前記オーバーコートの屈折率は、前記絶縁媒体の屈折率と同一であるか、又は低い屈折率であり、
前記絶縁媒体の屈折率はアンダーコートの屈折率よりも低く、
前記複数の伝導性ナノ構造が前記基板よりも前記入射光に近接するように配向され、
前記入射光に最も近接し、少なくとも１．７の屈折率を有する最外カバー層をさらに備え、
前記最外カバー層が、ポリイミド、又は、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、およびＴｉＯ２より選択される高屈折率粒子が組み込まれた透明ポリマーを含む層である、光学スタック。
【請求項２】
少なくとも１つのナノ構造層を含む伝導性膜と、
前記伝導性膜に隣接する少なくともひとつの基板を備える光学スタックであって、
前記ナノ構造層は、複数の伝導性ナノ構造と、前記複数の伝導性ナノ構造を組み込む絶縁媒体とを含み、
前記光学スタックの入射光と同一側から観察される前記入射光の拡散反射は、前記入射光の６％未満であり、
前記ナノ構造層の真上に位置するオーバーコートと、
前記ナノ構造層の真下に位置するアンダーコートとを有し、
前記オーバーコートの屈折率は、前記絶縁媒体の屈折率と同一であるか、又は低い屈折率であり、
前記絶縁媒体の屈折率はアンダーコートの屈折率よりも低く、
前記基板が前記複数の伝導性ナノ構造よりも前記入射光に近接するように配向され、
前記入射光に最も近接し、少なくとも１．７の屈折率を有する最外カバー層をさらに備え、
前記最外カバー層が、ポリイミド、又は、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、およびＴｉＯ２より選択される高屈折率粒子が組み込まれた透明ポリマーを含む層である、光学スタック。
【請求項３】
前記絶縁媒体は、１．５未満の屈折率を有する、請求項１又は２に記載の光学スタック。
【請求項４】
前記絶縁媒体は、空気である、請求項３に記載の光学スタック。
【請求項５】
前記基板は、有機基板であり、
前記有機基板は、ポリエチレンテレフタレート及びトリアセチルセルロースのいずれかからなる、
請求項１〜４のいずれかに記載の光学スタック。
【請求項６】
前記オーバーコートは、１．５未満の屈折率を有する、請求項１に記載の光学スタック。
【請求項７】
前記オーバーコートは、前記絶縁媒体と同一の材料である、請求項６に記載の光学スタック。
【請求項８】
前記オーバーコートは、１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡ層である、請求項６に記載の光学スタック。
【請求項９】
前記アンダーコートは、少なくとも１．６５の屈折率を有する、請求項１に記載の光学スタック。
【請求項１０】
前記アンダーコートは、ＴｉＯ２、ポリイミド、ＳｉＯ２、またはＺｎＯ２を含む、請求項９に記載の光学スタック。
【請求項１１】
前記ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、前記伝導性領域は、第１のシート抵抗を有し、前記非伝導性領域は、第２のシート抵抗を有し、前記第１のシート抵抗は、前記第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい、請求項１に記載の光学スタック。
【請求項１２】
前記オーバーコートは、１．５以下の屈折率を有する、請求項２に記載の光学スタック。
【請求項１３】
前記オーバーコートは、１．４５以下の屈折率を有する、請求項２に記載の光学スタック。
【請求項１４】
前記アンダーコートは、少なくとも１．６５の屈折率を有する、請求項２に記載の光学スタック。
【請求項１５】
前記アンダーコートは、ＴｉＯ２、ポリイミド、ＳｉＯ２、またはＺｎＯ２を備える、請求項１４に記載の光学スタック。
【請求項１６】
前記ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、前記伝導性領域は、第１のシート抵抗を有し、前記非伝導性領域は、第２のシート抵抗を有し、前記第１のシート抵抗は、前記第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい、請求項２に記載の光学スタック。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の光学スタックと、ＬＣＤモジュールとを備えるディスプレイであって、前記光学スタックおよび前記ＬＣＤモジュールは、空間を画定し、前記空間は、１よりも大きい屈折率を有する屈折流体または透明な光学的接着材料で充填される、ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
透明伝導性膜は、高透過率表面または基板上に被覆される導電性材料を含み、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ、タッチパネルまたはセンサ、エレクトロルミネセント素子（例えば、発光ダイオード）、薄膜太陽電池において、または静電気防止層および電磁波遮蔽層として幅広く使用されている。
【０００２】
現在、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の真空蒸着した金属酸化物が、光透過性および電気伝導性をガラスおよびポリマー膜等の誘電体表面に提供するための業界標準材料である。しかしながら、金属酸化物膜は、壊れやすく、屈曲または他の物理的応力中に損傷を受けやすい。それらはまた、高い伝導性レベルを達成するために、高い蒸着温度および／または焼鈍温度を必要とする。プラスチックおよび有機基板（例えば、ポリカーボネート）等の湿度を吸収しやすい、ある基板については、金属酸化物膜が適正に接着することが問題となる。したがって、可撓性基板上への金属酸化物膜の適用が、厳しく制限される。加えて、真空蒸着は、高価なプロセスであり、特殊機器を必要とする。また、真空蒸着のプロセスは、パターンおよび回路を形成することにつながらない。これは、典型的には、フォトリソグラフィ等の高価なパターン形成プロセスの必要性をもたらす。
【０００３】
近年、フラットディスプレイ内の現在の業界標準透明伝導性ＩＴＯ膜が、絶縁基質に組み込まれた金属ナノ構造（例えば、銀ナノワイヤ）の複合材料と置換される傾向がある。
典型的には、透明伝導性膜は、最初に、銀ナノワイヤおよび結合剤を含むインク組成物を基板上に被覆することによって形成される。結合剤は、絶縁基質を提供する。その後、保護層を形成するように、透明な紫外線または熱硬化性ポリマー材料を被覆することができる。ナノ構造系被覆技術は、プリント電子機器に特に適している。溶液系形式を使用して、プリント電子技術は、広い面積の可撓性基板上にロバストな電子機器を生産することを可能にする。
【０００４】
透明伝導性膜の中の特定のナノ構造の存在は、典型的には、連続的ではないＩＴＯ膜では遭遇しない、ある光学的課題を生じ得る。図１は、両方ともＬＣＤモジュール（１４）の上に配置された、ＩＴＯ触覚センサ（１０）およびナノワイヤ系触覚センサ（１２）を隣り合った図で示す。ＬＣＤモジュール（１４）がオフにされたとき、ＩＴＯ触覚センサ（１０）が、周囲光で黒く見える一方で、銀ナノワイヤ系透明膜（１２）から作製された触覚センサは、「より乳白色」または「曇った」外見を有する。したがって、ナノ構造系透明導体に特有の光学的課題に対処する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、少なくとも１つのナノ構造系伝導性膜を含む光学スタックにおいて拡散反射を低減または最小限化することを対象とする、種々の実施形態が提供される。
【０００６】
一実施形態は、少なくとも１つのナノ構造層と、ナノ構造層に隣接する少なくとも１つの基板であって、ナノ構造層は、複数の伝導性ナノ構造を含み、光学スタックの入射光と同一側から観察されるような入射光の拡散反射は、入射光の６％未満である、基板とを備える、光学スタックを提供する。
【０００７】
種々の実施形態では、光学スタックの中で、ナノ構造層はさらに、複数の伝導性ナノ構造を組み込む絶縁媒体を備える。
【０００８】
種々の実施形で態は、絶縁媒体は、１．５未満の屈折率を有する。ある実施形態では、絶縁媒体は、空気である、
【０００９】
種々の実施形態では、絶縁媒体は、ＨＰＭＣであり、伝導性ナノ構造は、銀ナノワイヤである。さらなる実施形態では、ＨＰＭＣおよび複数の伝導性ナノ構造の重量比は、約１：１であり、ナノ構造層は、少なくとも１００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有する。
【００１０】
種々の実施形態では、光学スタックは、複数の伝導性ナノ構造が基板よりも入射光に近接するように配向される。
【００１１】
さらなる実施形態では、光学スタックはさらに、ナノ構造層の真上に位置するオーバーコートを備え、オーバーコートは、１．５未満の屈折率を有する。
【００１２】
種々の実施形態では、オーバーコートは、絶縁媒体と同一の材料である。さらなる実施形態では、オーバーコートは、１．４５以下の屈折率を有する。
【００１３】
さらなる実施形態は、オーバーコートは、１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡ層である。
【００１４】
他の実施形態では、光学スタックはさらに、基板とナノ構造層との間に間置されるアンダーコートを備え、アンダーコートは、ナノ構造層の真下に位置し、アンダーコートは、絶縁媒体の屈折率および基板の屈折率よりも高い屈折率を有する。
【００１５】
種々の実施形態では、アンダーコートは、少なくとも１．６５の屈折率を有する。さらなる実施形態では、アンダーコートは、ＴｉＯ２、ポリイミド、ＳｉＯ２、またはＺｎＯ２を含む。
【００１６】
さらなる実施形態では、光学スタックはさらに、入射光に最も近接し、少なくとも１．７の屈折率を有する、最外カバー層を備える。
【００１７】
他の実施形態では、光学スタックは、ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、伝導性領域は、第１のシート抵抗を有し、非伝導性領域は、第２のシート抵抗を有し、第１のシート抵抗は、第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい。
【００１８】
種々の実施形態では、光学スタックは、基板が複数の伝導性ナノ構造よりも入射光に近接するように配向される。
【００１９】
さらなる実施形態では、光学スタックはさらに、基板とナノ構造層との間に間置されるオーバーコートをさらに備え、オーバーコートは、１．５未満の屈折率を有する。
【００２０】
さらなる実施形態では、光学スタッはさらに、ナノ構造層の真下に位置するアンダーコートをさらに備え、アンダーコートは、絶縁媒体の屈折率よりも高い屈折率を有する。
【００２１】
種々の実施形態では、アンダーコートは、少なくとも１．６５の屈折率を有する。
【００２２】
他の実施形態では、光学スタックは、ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、伝導性領域は、第１のシート抵抗を有し、非伝導性領域は、第２のシート抵抗を有し、第１のシート抵抗は、第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい。
【００２３】
さらなる実施形態は、本明細書で説明される光学スタックと、ＬＣＤモジュールのいずれかを備える、ディスプレイを提供し、光学スタックおよびＬＣＤモジュールは、空間を画定し、空間は、１よりも大きい屈折率を有する屈折流体または透明な光学的接着材料で充填される。
【００２４】
さらに別の実施形態は、それぞれ、基板と、ナノ構造層とを有する、第１および第２の基本光学スタックを提供するステップと、１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡ層によって、第１の基本光学スタックを第２の基本光学スタックに積層するステップとを含む、プロセスを提供する。種々の実施形態では、第１の基本光学スタックを提供するステップは、第１の基本光学スタックの上に位置する保護オーバーコートを有する、第１の標準透明導体を提供するステップと、保護オーバーコートおよびナノ構造上の任意の有機被覆を除去するように、第１の標準透明導体をプラズマ処理するステップとを含む。さらなる実施形態では、第１の基本光学スタックは、第１の複数の実質的に平行な導電線を有し、第２の基本光学スタックは、第２の複数の実質的に平行な導電線を有し、積層するステップは、第１の複数の実質的に平行な導電線が、第２の複数の実質的に平行な導電線と実質的に垂直であるように、第１の基本光学スタックを第２の基本光学スタックに接着するステップを含む。
【００２５】
その上さらなる実施形態は、複数の相互接続ナノ構造および結合剤を含む、ナノ構造層を基板上に形成するステップであって、個別ナノ構造は、有機被覆を有する、ステップと、ナノ構造層をプラズマ処理するステップとを含む、光学スタックにおける拡散反射を低減させるためのプロセスを提供する。具体的実施形態では、プラズマ処理するステップは、ナノ構造上の結合剤および有機被覆を除去する。
【００２６】
別の実施形態は、複数の相互接続ナノ構造および結合剤を含む、ナノ構造層を基板上に形成するステップであって、個別ナノ構造は、第１の屈折率を有する第１の有機被覆を有する、ステップと、第１の有機被覆を、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する第２の有機被覆と変位させるステップとを含む、光学スタックにおける拡散反射を低減させるためのプロセスを提供する。具体的実施形態では、第１の有機被覆は、ポリビニルピロリドンであり、第２の有機被覆は、アニオン性フルオロ界面活性剤である。
【００２７】
さらに別の実施形態は、複数の相互接続ナノ構造、および第１の屈折率を有する第１の結合剤を含む、ナノ構造層を基板上に形成するステップと、第１の結合剤を除去するステップと、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する、第２の絶縁媒体を被覆するステップとを含む、光学スタックにおける拡散反射を低減させるためのプロセスを提供する。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
少なくとも１つのナノ構造層を含む伝導性膜と、
前記伝導性膜に隣接する少なくともひとつの基板を備える光学スタックであって、
前記ナノ構造層は、複数の伝導性ナノ構造と、前記複数の伝導性ナノ構造を組み込む絶縁媒体とを含み、
前記光学スタックの入射光と同一側から観察される前記入射光の拡散反射は、前記入射光の６％未満であり、
前記ナノ構造層の真上に位置するオーバーコートと、
前記ナノ構造層の真下に位置するアンダーコートとを有し、
前記オーバーコートの屈折率は、前記絶縁媒体の屈折率と同一であるか、又は低い屈折率であり、
前記絶縁媒体の屈折率はアンダーコートの屈折率よりも低い、光学スタック。
（項目２）
前記絶縁媒体は、１．５未満の屈折率を有する、項目１に記載の光学スタック。
（項目３）
前記絶縁媒体は、空気である、項目２に記載の光学スタック。
（項目４）
前記基板は、有機基板であり、
前記有機基板は、ポリエチレンテレフタレート及びトリアセチルセルロースのいずれかからなる、
項目１〜３のいずれかに記載の光学スタック。
（項目５）
前記複数の伝導性ナノ構造が前記基板よりも前記入射光に近接するように配向される、項目１に記載の光学スタック。
（項目６）
前記オーバーコートは、１．５未満の屈折率を有する、項目５に記載の光学スタック。
（項目７）
前記オーバーコートは、前記絶縁媒体と同一の材料である、項目６に記載の光学スタック。
（項目８）
前記オーバーコートは、１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡ層である、項目６に記載の光学スタック。
（項目９）
前記アンダーコートは、少なくとも１．６５の屈折率を有する、項目５に記載の光学スタック。
（項目１０）
前記アンダーコートは、ＴｉＯ２、ポリイミド、ＳｉＯ２、またはＺｎＯ２を含む、項目９に記載の光学スタック。
（項目１１）
前記入射光に最も近接し、少なくとも１．７の屈折率を有する最外カバー層をさらに備える、項目５に記載の光学スタック。
（項目１２）
前記最外カバー層は、ＴｉＯ２層である、項目１１に記載の光学スタック。
（項目１３）
前記ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、前記伝導性領域は、第１のシート抵抗を有し、前記非伝導性領域は、第２のシート抵抗を有し、前記第１のシート抵抗は、前記第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい、項目５に記載の光学スタック。
（項目１４）
前記基板が前記複数の伝導性ナノ構造よりも前記入射光に近接するように配向される、項目１に記載の光学スタック。
（項目１５）
前記オーバーコートは、１．５以下の屈折率を有する、項目１４に記載の光学スタック。
（項目１６）
前記オーバーコートは、１．４５以下の屈折率を有する、項目１４に記載の光学スタック。
（項目１７）
前記アンダーコートは、少なくとも１．６５の屈折率を有する、項目１４に記載の光学スタック。
（項目１８）
前記アンダーコートは、ＴｉＯ２、ポリイミド、ＳｉＯ２、またはＺｎＯ２を備える、項目１７に記載の光学スタック。
（項目１９）
前記入射光に最も近接し、少なくとも１．７の屈折率を有する最外カバー層をさらに備える、項目１４に記載の光学スタック。
（項目２０）
前記最外カバー層は、ＴｉＯ２層である、項目１９に記載の光学スタック。
（項目２１）
前記ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、前記伝導性領域は、第１のシート抵抗を有し、前記非伝導性領域は、第２のシート抵抗を有し、前記第１のシート抵抗は、前記第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい、項目１４に記載の光学スタック。
（項目２２）
項目１〜２１のいずれかに記載の光学スタックと、ＬＣＤモジュールとを備えるディスプレイであって、前記光学スタックおよび前記ＬＣＤモジュールは、空間を画定し、前記空間は、１よりも大きい屈折率を有する屈折流体または透明な光学的接着材料で充填される、ディスプレイ。
【００２８】
図面では、同一参照番号が類似要素または作用を識別する。図面中の要素のサイズおよび相対位置は、必ずしも一定の尺度で描かれていない。例えば、種々の要素および角度の形状が、一定の尺度で描かれておらず、これらの要素のうちのいくつかは、図面を読みやすくするために、恣意的に拡大されて位置付けられている。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していかなる情報も伝えることを目的としておらず、図面で認識しやすくするためだけに選択されている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、ＬＣＤモジュール上のＩＴＯ系触覚センサおよびナノ構造系触覚センサの隣り合った図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、それぞれ、ＩＴＯ触覚センサおよびナノ構造系触覚センサの全反射および拡散反射を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂおよび２Ｃは、２つの異なる伝導性膜配向での鏡面および散乱光反射を概略的に示す。
【図２Ｃ】図２Ｂおよび２Ｃは、２つの異なる伝導性膜配向での鏡面および散乱光反射を概略的に示す。
【図３】図３は、典型的なナノ構造系タッチパネルディスプレイを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、触覚センサとＬＣＤモジュールとの間の間隙が屈折流体で充填される、本開示による実施形態を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、触覚センサとＬＣＤモジュールとの間の間隙が、水で充填されるものと比較して空気で充填される、タッチパネルディスプレイの拡散反射を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、触覚センサとＬＣＤモジュールとの間の間隙が光学的にクリアな接着または接着剤層で充填される、本開示による別の実施形態を示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、触覚センサとＬＣＤモジュールとの間の間隙において種々の屈折流体で充填された、タッチパネルディスプレイの拡散反射を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、高屈折率最外カバー層を含む、別の実施形態による光学スタックを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、高屈折率最外カバー層を伴う、および伴わない光学スタックにおける拡散反射の比較結果を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、ナノ構造系伝導性膜の拡大図とともに光学スタックを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、結合剤を伴う、および伴わない伝導性膜における拡散反射の比較結果を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、結合剤が洗浄およびプラズマ処理された伝導性膜によって除去されている、伝導性膜と比較した、結合剤を伴う伝導性膜における拡散反射の比較結果を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、異なるナノ構造／結合剤比を伴う伝導性膜における拡散反射の比較結果を示す。
【図６Ｅ】図６Ｅは、異なるナノ構造／結合剤比を伴う伝導性膜におけるヘイズの比較結果を示す。
【図６Ｆ】図６Ｆは、結合剤が除去された同一の伝導性膜と比較した、異なるナノ構造／結合剤比を伴う伝導性膜の拡散反射を示す。
【図６Ｇ】図６Ｇおよび６Ｈは、異なるシート抵抗ならびに異なるナノ構造／結合剤比の伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図６Ｈ】図６Ｇおよび６Ｈは、異なるシート抵抗ならびに異なるナノ構造／結合剤比の伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、オーバーコートを含む、ナノ構造系伝導性膜の拡大図とともに光学スタックを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、種々のオーバーコートを伴う伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、種々の厚さでＨＰＭＣオーバーコートを有する、伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、アンダーコートを含む、ナノ構造系伝導性膜の拡大図とともに光学スタックを示す。
【図８Ｂ】図８Ｂ−８Ｄは、高屈折率アンダーコートを伴う、および伴わない伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図８Ｃ】図８Ｂ−８Ｄは、高屈折率アンダーコートを伴う、および伴わない伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図８Ｄ】図８Ｂ−８Ｄは、高屈折率アンダーコートを伴う、および伴わない伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、種々の厚さでアンダーコートを含む、伝導性膜の拡散反射の比較結果を示す。
【図９Ａ】図９Ａ−９Ｃは、それぞれオーバーコートならびにアンダーコートを含む、伝導性膜の種々の構成を示す。
【図９Ｂ】図９Ａ−９Ｃは、それぞれオーバーコートならびにアンダーコートを含む、伝導性膜の種々の構成を示す。
【図９Ｃ】図９Ａ−９Ｃは、それぞれオーバーコートならびにアンダーコートを含む、伝導性膜の種々の構成を示す。
【図１０】図１０は、本開示の実施形態による、光学スタックを示す。
【図１１Ａ】図１１Ａ−１１Ｂは、本開示の実施形態による、積層タッチパネルセンサを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａ−１１Ｂは、本開示の実施形態による、積層タッチパネルセンサを示す。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態による、積層プロセスを示す。
【図１３Ａ】図１３Ａおよび１３Ｂは、光学スタックにおける光強度分布を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ａおよび１３Ｂは、光学スタックにおける光強度分布を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａおよび１４Ｂは、パターン形成された伝導性膜が、高屈折率アンダーコートを組み込むことによって、低可視性パターンを有し得る、実施形態を図示する。
【図１４Ｂ】図１４Ａおよび１４Ｂは、パターン形成された伝導性膜が、高屈折率アンダーコートを組み込むことによって、低可視性パターンを有し得る、実施形態を図示する。
【図１５】図１５は、拡散反射を測定するための方法を概略的に示す。
【図１６】図１６は、結合剤が洗浄およびプラズマ処理された伝導性膜によって除去されている、伝導性膜と比較した、結合剤を伴う伝導性膜における拡散反射の比較結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書で説明されることは、「乳白色の」外観の根本原因、同原因に対処するための方法、および乳白色の外観を若干有する、または全く有していない光学スタックを含む。
本明細書で使用されるように、「光学スタック」は、それを通って外部または内部光源のいずれか一方からの光が進む、透明な薄膜の多層スタックを指し、１つ以上の層は、光の光学的挙動に影響を及ぼす。光学スタック内の薄膜は、典型的には、透明伝導性膜、偏光子、色フィルタ、防幻膜、または反射防止膜等の機能膜、ならびに保護被覆および透明接着剤である。薄膜は、可撓性（例えば、ポリマー基板）または剛性（例えば、ガラス基板）であり得る。光学スタックは、典型的には、ディスプレイ等の別の機能ユニットに連結される。膜に加えて、膜の間または膜とディスプレイとの間の空隙もまた、光の光学的挙動に寄与し、光学スタックの一部と見なされる。
【００３１】
出願者らは、全反射とは対照的に、拡散反射が「乳白色性」の強度に相関することを識別した。図２Ａは、それぞれ、ＩＴＯ触覚センサ（１０）およびナノワイヤ系触覚センサ（１２）の全反射および拡散反射を示す。示されるように、ＩＴＯセンサの全反射（２０）およびナノワイヤ系触覚センサの全反射（２２）は同等であるが、それらの拡散反射は有意に異なる。可視範囲（３８０〜７８０ｎｍ）内で、ＩＴＯ触覚センサ（２４）の拡散反射は、実質的に一定であり、概して１％未満である。ナノワイヤ系触覚センサの拡散反射（２６）は、可視範囲（４５０ｎｍ未満）のより短い波長部分でほぼ６％のピーク値を有し、波長が増加するにつれて２％未満まで徐々に低減する。したがって、ナノ構造系伝導性膜を含む光学スタックの「乳白色の」外観は、周囲光の拡散反射に起因する。
【００３２】
図２Ｂは、表面（３２）、および基板（３６）上に被覆された透明伝導性膜（３４）を有する、基本光学スタック（３０）を示す。伝導性層（３４）は、透明絶縁媒体または結合剤（４０）に組み込まれた複数の伝導性ナノ構造（３８）を備える。図２Ｂを参照して本明細書で使用されるように、「拡散反射」とは、反射光（４３）が反射の法則に従わない、外部光源（４２）から発せられる入射光（４１）の反射を指す。拡散反射は、平滑ではない表面、または透明伝導性膜の場合は膜内の粒子ナノ構造（３８）からの光散乱の結果である。表面（３２）から反射し、反射光（４５）の角度（４４）が入射光（４１）の角度（４６）と同一であるという反射の法則に従う、「鏡面反射」とは異なり、拡散反射（４３）は、入射角（４６）と比較して多くの異なる角度で進む。
【００３３】
別様に指定されない限り、「拡散反射」は、光学スタックの入射光と同一側で観察者（４８）によって観察可能な散乱光である、後方拡散反射を指す。「後方拡散反射」は、光学スタックを通って透過する、すなわち、入射光と同一の方向に進む散乱光を指す、「前方拡散反射」と区別されるものである。
【００３４】
また、同一の基本光学スタックまたは伝導性膜（３０）を考慮すると、スタックの配向に応じて、拡散反射が異なり得ることにも留意されたい。例えば、図２Ｂでは、光学スタック（３０）は、入射光（４１）がナノ構造層（４０）から基板（３６）の中へ進むように配向され、拡散反射が、観察者（４８）によって観察される。一方で、光学スタック（３０）が、図２Ｃに示されるように、入射光が基板側面（３６）からナノ構造層（４０）の中へ進むように配向された場合、基板側面から観察される拡散反射は、図２Ｂで観察される拡散反射とは異なり得る。したがって、本明細書で例証される実施形態のほとんどは、本明細書でさらに詳細に論議されるように、伝導性膜の配向が、外部光がナノ構造層から基板の中へ進むようなものであると仮定するが、光学スタックの配向が逆転されたとき、すなわち、光が基板からナノ構造層の中へ進むときに、同一の光学原理が適用される。
【００３５】
また、膜配向との関連で、別の膜の「上に位置する」膜は、他の膜よりも外部光源（または観察者）に近接するように構成される。例えば、ナノ構造層の上に位置するオーバーコートは、常に、外部光源（または観察者）とナノ構造層との間に配置される。別の膜の「下に位置する」膜は、他の膜ほど外部光源（または観察者）に近接しないように構成される。例えば、ナノ構造層の下に位置するアンダーコートを採用する光学スタックでは、ナノ構造層は、常に、外部光源（または観察者）とアンダーコートとの間に配置される。
【００３６】
（例えば、タッチパネルセンサ全体における）より複雑なもののような基本光学スタック（３０）では、層または構造要素の多くまたは全てが、ある程度、拡散反射に寄与し得る。本明細書で説明される種々の実施形態は、個々の層または構造要素の操作および修正を通して拡散反射を減少させるアプローチである。しかしながら、拡散反射をさらに低減させることにおいて追加利益を提供するように、いずれか１つ以上の個々の実施形態が組み合わせられてもよいことを理解されたい。したがって、種々の実施形態は、少なくとも１つのナノ構造層と、ナノ構造層に隣接する少なくとも１つの基板であって、ナノ構造層は、複数の伝導性ナノ構造を含み、光学スタックの入射光と同一側から観察されるような入射光の拡散反射は、入射光の強度の６％未満、または５％未満、または４％未満、または３％未満、または２％未満、または１％未満である、基板とを備える、光学スタックを対象とする。本明細書で使用されるように、「隣接する」とは、基板およびナノ構造層の相対的な場所を指す。それらは、直接接触してもよく、または１つ以上の中間層がその間に間置された状態で相互の付近にある。
【００３７】
図３は、拡散反射を低減させる種々のアプローチを模索するための説明図として使用される、典型的なナノ構造系タッチパネルディスプレイ（５０）を示す。タッチ面ディスプレイ（５０）は、ＬＣＤモジュール（５８）上に配置された触覚センサ（５４）を含む。
触覚センサ（５４）は、最上ガラスカバー（６２）と、第１の光学的にクリアな接着剤（ＯＣＡ）層（６６）と、絶縁媒体（７８）の中に分布し、第１の基板（８２）上に被覆された複数の伝導性ナノ構造（７４）を含む、第１の透明伝導性膜（７０）と、第２の光学的にクリアな接着剤層（８６）と、絶縁媒体（７８）の中に分布し、第２の基板（９２）上に被覆された複数の伝導性ナノ構造（８４）を含む、第２の透明伝導性膜（８０）とを備える、多層スタックである。２つのスペーサ（９６）は、タッチパネルおよびＬＣＤモジュールを分離するように構成される。触覚センサ（５４）を形成する、上記で説明される構造要素に加えて、周囲光がタッチパネル（５０）を通って進むにつれて、触覚センサとＬＣＤモジュールとの間の間隙（１００）が、周囲光ならびにＬＣＤモジュール（５８）から発する任意の内部光の光学的挙動に寄与するため、間隙は、全体的な光学スタック（１０２）の一部である。タッチパネルディスプレイ（ＩＴＯのものを含む）の典型的な構造では、間隙は空気で充填される。
【００３８】
一実施形態では、拡散反射の低減は、空隙が空気の屈折率よりも高い屈折率を有する媒体で充填される、光学スタックで観察される。図４Ａを参照すると、光学スタック５０は、屈折率流体１１４が図３の空隙（１００）の中で充填されることを除いて、その他の点では、図３の光学スタックと同一である。屈折率流体（または単純に「屈折流体」）は、典型的には、種々の屈折率（ＲＤ）を伴う透明流体である。一般に、屈折率の単一の値を有するよりもむしろ、屈折流体は、小さい範囲のＲＤを有し得る。屈折流体は、多くの異なる値および範囲で市販されている。一実施形態では、屈折流体は、水であり（ＲＤ＝１．３３）、拡散反射は、可視範囲全体にわたって低減させられる（図４Ｂ）。
【００３９】
空隙を充填する媒体は、液体に限定されない。透明固体または半固体（ゲル）媒体もまた、空隙を充填するために使用されてもよい。図４Ｃは、光学的にクリアな接着または接着剤層（１２０）が、タッチスクリーンセンサとＬＣＤモジュールとの間の空隙を充填する、光学スタック（１１８）を示す。光学的にクリアな接着層は、例えば、光学的にクリアな接着剤層（例えば、３ＭＴＭの光学的にクリアな接着剤）であってもよい。
【００４０】
図４Ｄは、１つだけの透明伝導性膜を含むモデル触覚センサにおいて触覚センサとＬＣＤモジュールとの間の間隙（１００）を充填する、いくつかの媒体の拡散反射を示す。示されるように、空気がより高い屈折率（ＲＤ＞１）を有する別の媒体に置換されるとき、拡散反射が低減させられる。また、ＲＤが１よりも大きい限り、低減が種々のＲＤ値の影響を受けないと考えられることも示されている。
【００４１】
別の実施形態では、図５Ａを参照すると、光学スタック（１２４）はさらに、カバーガラス（６２）の上に位置する最外カバー層（１２８）を含む。全ての他の要素は、図３のものと同一である。光学スタックの最外層は、外部光に最も近接し、高屈折率層である、層である。好ましくは、それは、カバーガラスの屈折率（ＲＤ＝１．５２）よりも高い屈折率を有し、好ましくは、１．７以上であり、または好ましくは、１．８以上である。より高い屈折率を有する材料は、例えば、ＴｉＯ２（ＲＤ＝１．８）、ポリイミド（ＲＤ＝１．７）、ならびにＺｎＯ、ＺｒＯ２、およびＴｉＯ２等の高屈折率粒子が組み込まれた透明ポリマーを含む。本明細書で使用されるように、「高屈折率」層は、典型的には、少なくとも１．６５の屈折率を有する。本明細書で使用されるように、別様に指定されない限り、屈折率は、室温（２０〜２５℃）において、可視範囲（３８０〜７８０ｎｍ）内、例えば、５８９ｎｍまたは６３０ｎｍの波長で測定される。該材料は、当技術分野での公知の方法によってカバーガラス上に被覆されてもよい。
【００４２】
図５Ｂは、１つだけの透明伝導性膜を含むモデル触覚センサにおいて、カバーガラス上にＴｉＯ２等の高屈折率最外カバー層を被覆することによる、拡散反射への効果を示す。
ＴｉＯ２被覆を伴わない光学スタック（すなわち、ガラスカバーが外部光に最も近接している）と比較して、拡散反射は、可視領域で、具体的には、より短い波長部分（＜４５０ｎｍ）で実質的に低減させられる。
【００４３】
他の実施形態では、光学スタックのナノ構造系伝導性膜の種々の構成が模索される。図６Ａを参照すると、光学スタック（１３０）が、伝導性膜（１３２）の拡大図とともに示されている。光学スタックは、その他の点では、図３のものに類似している。伝導性膜（１３２）は、絶縁媒体（１３８）の中に分布する複数の伝導性ナノ構造（１３４）、および基板（８２）を有する、ナノ構造層を備える。種々の実施形態では、絶縁媒体は、伝導性膜を形成するための被覆組成物（「インク」）の一部である、結合剤である。より具体的には、ナノ構造系伝導性膜は、ナノ構造、好適な結合剤、および随意に１つ以上の界面活性剤を含む、被覆製剤を基板上に被覆することによって形成される。スクリーン印刷、スロットダイ被覆、スピンコーティングを含む、任意の被覆方法を利用することができる（同時係属中の共同所有された米国公開特許出願第２００７／００７４３１６号を参照）。結合剤は、ナノ構造の分散および基板への接着を提供するように被覆プロセスを促進する。本明細書でさらに説明されるように、結合剤は、光学的にクリアであり、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）を含む、ポリマー材料であってもよい。
【００４４】
一般に、拡散反射は、ナノ構造を包囲する媒体が低い屈折率を有するときに低減させられてもよい。拡散反射への結合剤の光学的効果が、図６Ｂに示されている。結合剤が除去され（例えば、洗い流され）、したがって、周辺媒体（結合剤）を空気と効果的に置換するとき、拡散反射は、それが存在するときと比較して実質的に低下させられる。したがって、一実施形態では、絶縁媒体は、最低屈折率を有する空気である。被覆組成物の中に結合剤を伴わずにナノ構造系伝導性膜を形成することが可能であるが、典型的には、結合剤が存在することがプロセスの懸念である。したがって、絶縁媒体として空気を得るために、結合剤を被覆し、後に除去することができる。
【００４５】
結合剤を除去することが拡散反射を低減させる一方で、大抵の状況では、ナノ構造を包囲する絶縁媒体として空気を有することは実用的ではない。換言すると、伝導性膜の物理的完全性を確保するために、ある量の結合剤が必要であり得る。加えて、ナノ構造は、保護層を有することにより利益を得て、場合によっては、それを必要とする。したがって、たとえ拡散反射を低減させる目的で結合剤が除去されたとしても、後続の保護層が結果を逆転させ得る。それにもかかわらず、絶縁媒体は、可能な限り低い屈折率を有するべきである。したがって、別の実施形態では、伝導性膜が最初に結合剤とともに形成され、それに続いて、結合剤を除去し、結合剤の屈折率よりも小さい屈折率を有する絶縁媒体で被覆する。具体的実施形態では、絶縁媒体は、１．４５以下の屈折率を有する。
【００４６】
別の実施形態では、拡散反射は、ナノ構造層のプラズマ処理によって実質的に低下させることができる。プラズマ処理は、結合剤を除去するだけでなく、ナノ構造の合成調製からの残余物であるナノ構造上の任意の被覆も除去する。例えば、実施例１で論議されるように、ナノワイヤは、溶液系「ポリオール」アプローチで調製される。このようにして調製されるナノワイヤは、少なくとも部分的に、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、または１．５１の屈折率を有する有機分子の薄い層で被覆されてもよい。したがって、拡散反射は、ナノ構造上に結合剤ならびに任意の有機被覆を含む、ナノ構造を包囲する全ての媒体を効果的に除去するため、プラズマ処理によって低減させられてもよい。図６Ｃには、ガラス上に被覆されたナノ構造層のサンプルの拡散反射が示されている。示されるように、拡散反射は、結合剤が洗い流されたときに低減させられる（図６Ｂと一致する）。拡散反射は、サンプルがアルゴンプラズマ処理を受けたときに、特に可視領域（３８０ｎｍ）で、さらに実質的に低減させられ、ナノ構造上のＰＶＰ被覆の除去が、拡散反射の低減にさらに寄与することを示唆する。したがって、さらなる実施形態は、複数の相互接続ナノ構造および結合剤を含むナノ構造層を有する、光学スタックにおける拡散反射を低減する方法を提供し、個別ナノ構造は、有機被覆を有し、本方法は、ナノ構造層をプラズマ処理するステップを含む。ある実施形態では、プラズマ処理するステップは、ナノ構造上の結合剤および有機被覆を除去する。
【００４７】
プラズマ処理は、ガラス基板上に被覆されたナノ構造層から結合剤および有機被覆を除去することに特に有効である。プラズマの出力は、典型的には、５０〜３００Ｗの範囲内であり、０．５〜３分の実行時間である。しかしながら、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の有機基板については、より高いプラズマ出力が基板から有機破片を生成し得、破片がナノ構造上に再蒸着させられる可能性が高いため、プラズマ処理の出力は、１５０Ｗに満たないはずである。
【００４８】
（例えば、アルゴンによる）プラズマ処理に加えて、水洗浄、紫外線照射または紫外オゾンもまた、ＰＶＰ被覆を少なくとも部分的に除去することに効果的である。拡散反射は、結果として低減される。
【００４９】
ナノ構造上の有機被覆は、それの安定性および分散性にとって有益であり得る。したがって、有機被覆（例えば、ＰＶＰ）を完全に除去するプラズマ処理の代替案として、別の実施形態は、ナノ構造上の第１の高屈折率有機被覆を第２の低屈折率有機被覆と入れ替えることによって、拡散反射を低減させる方法を提供する。具体的には、より低い屈折率を伴う有機被覆が、ＰＶＰ被覆ナノ構造とともにインキュベートされてもよい。典型的には、より低い屈折率の有機被覆は、金属表面への親和性を有する有機物質に基づく。好適な低屈折率有機物質は、例えば、フルオロ界面活性剤を含む。特定の実施形態では、低屈折率有機被覆は、ＤｕＰｏｎｔによってＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡという商標の下で市販されている、アニオン性フルオロ界面活性剤を含む。より低い屈折率の有機分子の十分な濃度およびインキュベーション時間において、ＰＶＰ被覆を低屈折率被覆と入れ替えられることができる。次いで、低屈折率被覆を伴うナノ構造を、本明細書で説明される方法によって、伝導性ネットワークに形成することができる。ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡ
ＦＳＡが１．３８の屈折率を有するため、同物質で被覆されたナノ構造は、ＰＶＰ被覆ナノ構造から作製された透明導体と比較して、より低い拡散反射を伴う透明導体を形成することができる。
【００５０】
低屈折率絶縁媒体（例えば、空気またはより低い屈折率の有機被覆）を選択することの代替実施形態では、ナノ構造と絶縁媒体の相対量を調整するステップによって、拡散反射が低減され得る。図６Ｄは、両方ともガラス基板上にナノ構造層を有する、伝導性膜の拡散反射を示す。ナノ構造層は、それぞれ、１：１の比および１：２の比で銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣ結合剤を含む。示されるように、銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣ結合剤が１：１の比である伝導性膜は、１：２の比伝導性膜と比較して、より低い拡散反射を有する。
【００５１】
しかしながら、ナノ構造と絶縁媒体の相対量を調整するステップは、ヘイズ等の他の光学的性質の懸念に対して平衡が保たれるべきである。図６Ｅは、ガラス基板上に銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣ結合剤を含む、種々の伝導性膜のヘイズを示す。示されるように、１：１（ナノ構造：結合剤）の相対比は、最低ヘイズをもたらす。１：１よりも高い比については、結合剤よりも多くのナノ構造があるとき、銀ナノワイヤは凝集する傾向があり、ヘイズの増加を引き起こすであろう。加えて、１：１よりも高い比で、より多くの膜の欠陥が結果として生じ得る。したがって、銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣ結合剤で形成された伝導性膜については、１：１以下の重量比が、許容拡散反射ならびにヘイズをもたらす。
【００５２】
ある状況では、結合剤に対するナノ構造の比を調整するステップは、結合剤を一斉に除去するにつれて、拡散反射の同等レベルの低減を達成し得る。図６Ｆは、銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣの比を１：２から１：１に調整するステップが拡散反射の低減を引き起こすことを示す。両方の膜の中の結合剤が除去されると、両方の膜（結合剤を伴わない）の拡散反射のレベルは、１：１の比を有する膜のより低い拡散反射と実質的に同等である。
【００５３】
表面抵抗（単位面積あたりのナノ構造の量に相関する）に応じて、拡散反射への結合剤の量の影響が変化し得ることに留意されたい。図６Ｇは、それぞれ、４４オーム／スクエアおよび１２７オーム／スクエアのシート抵抗を有する、２つの伝導性膜の拡散反射を示す。両方の膜は、銀ナノワイヤ対ＨＰＭＣ結合剤の同一の比（１：２）を有する。単位面積あたりのより多くのナノ構造を有し、したがって、より多くの光散乱を有する、４４オーム／スクエアの膜については、結合剤を除去することが、拡散反射の有意な低減を引き起こす。１２７オーム／スクエアの膜については、初期拡散反射は、より少ない光散乱（すなわち、単位面積あたりのより少ないナノ構造）により、４４オーム／スクエアの膜の拡散反射よりも低い。しかしながら、結合剤の除去は、拡散反射にほとんど影響を及ぼさない。図６Ｈは、両方とも１：１という銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣ結合剤の比を有する、２つの伝導性膜における類似傾向を示す。３９オーム／スクエアの膜と比較して、１２９オーム／スクエアの膜の中のＨＰＭＣ結合剤の影響は、非常に少ない。換言すると、ＨＰＭＣを除去することは、１００オーム／スクエア以上のシート抵抗を有する伝導性膜の拡散反射を改善していないであろう。したがって、一実施形態は、基板上に被覆されたナノ構造層を含む透明伝導性膜を備える、光学スタックを提供し、ナノ構造層は、複数の銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣ結合剤を有し、銀ナノワイヤおよびＨＰＭＣは、１：１の重量比にあり、ナノ構造層は、１００オーム／スクエア未満のシート抵抗を有する。
【００５４】
他の実施形態では、ナノ構造系伝導性膜の真上にある層は、光学スタック内を進む光の光学的挙動に有意な影響を及ぼし得る。光がより低い屈折率の材料からより高い屈折率の材料へ進む場合、拡散反射を低減させることができることが分かっている。図７Ａを参照すると、光学スタック（１４０）が伝導性膜（１４２）の拡大図とともに示されている。
光学スタックは、その他の点では、図３のものに類似している。伝導性膜（１４２）は、絶縁媒体（１３８）の中に分布する複数の伝導性ナノ構造（１３４）、基板（８２）、およびオーバーコート（１４４）を含む、ナノ構造層（１４３）を備える。オーバーコート（１４４）は、ナノ構造層（１４３）の上に位置する別個の被覆であり、状況によっては、ナノ構造を保護するために必要である。オーバーコートは、基準として外部光（または観察者）を使用して、常にナノ構造層よりも外部光（または観察者）に近接している。オーバーコートは、伝導性膜の絶縁媒体（例えば、結合剤）と同一または異なる材料であり得る。結合剤と同様に、オーバーコートは、可能な限り低く実用的な屈折率を有するべきである。
【００５５】
図７Ｂは、いくつかの異なるオーバーコートを伴う伝導性膜（ガラス基板上のナノ構造層）の拡散反射を示す。概して、ナノ構造層が、最初にガラス上に形成され、それに続いて、洗浄によって結合剤が除去された。その後、種々のオーバーコートが、種々の厚さでナノ構造上に被覆された。屈折率が１．８（ＴｉＯ２）から１に減少するにつれて（すなわち、オーバーコートなし／空気のみ）、拡散反射が減少する。所与のオーバーコート材料（例えば、ＨＰＭＣ）については、拡散反射は、必ずしもオーバーコートの厚さと線形相関していない（図７Ｃ）。換言すると、拡散反射を最小限化するために、最適な厚さが、低屈折率オーバーコートに選択されてもよい。種々の実施形態では、厚さは、１５０ｎｍ未満、または１００ｎｍ未満、または５０ｎｍ未満、または３０ｎｍ未満であってもよい。
【００５６】
オーバーコート層は、典型的には、ナノ構造層上に形成され、その後に、基板（例えば、ガラスまたはＰＥＴ）上のインク組成物の被覆が続く。表１は、オーバーコートとして好適である、いくつかの低屈折率材料を示す。示されるように、別様に指定されない限り、「低屈折率」層（例えば、ナノ構造のオーバーコート、絶縁媒体、有機被覆）は、典型的には、１．５未満の屈折率を有する。ある実施形態では、低屈折率層は、１．４５以下または１．３５以下の屈折率を有する。生産上の懸念は、オーバーコートの硬化温度が、下層のナノ構造層を損傷することを回避するようにある温度を下回ることを要求し得る。
【表１】
0006444004.tif 000002
【００５７】
低屈折率オーバーコートの代替案として、１．４５以下の屈折率を有する、低屈折率ＯＣＡが使用されてもよい。標準ＯＣＡ（例えば、３ＭＴＭＯＣＡ）が１．４７の屈折率を有する一方で、低屈折率ＯＣＡ（ＲＤ＝１．４５以下）は、低屈折率層を提供して接着するという二重機能を果たす。以下でさらに詳細に論議されるように、低屈折率ＯＣＡは、第１の基本光学スタック上に積層され、第２の基本光学スタックと接着されてもよい。好適な低屈折率ＯＣＡは、例えば、Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ＲｅｓｅａｒｃｈによってＡｒｃｌｅａｒ（登録商標）８９３２ＥＥという商標の下で市販されているシリコーン系ＯＣＡ（ＲＤ＝１．４１）、およびＭＹ  ＰｏｌｙｍｅｒのＰＳ−１３３（ＲＤ＝１．３３）を含む。
【００５８】
他の実施形態では、ナノ構造系伝導性膜の真下にある層もまた、光学スタック内を進む光の光学的挙動に有意な影響を及ぼし得る。光がより低い屈折率の材料からより高い屈折率の材料へ進む場合に、拡散反射を低減させることができるという所見に準じて、高屈折率材料をアンダーコートとして使用することができる。図８Ａを参照すると、光学スタック（１５０）が伝導性膜（１５２）の拡大図とともに使用されている。光学スタックは、その他の点では、図３のものに類似している。伝導性膜（１５２）は、絶縁媒体（１３８）の中に分布する複数の伝導性ナノ構造（１３４）、アンダーコート（１５４）、および基板（８２）を含む、ナノ構造層（１５１）を備える。アンダーコート（１５４）は、ナノ構造層（１５１）の下に位置する別個の被覆である。オーバーコートは、基準として外部光（または観察者）を使用して、常にナノ構造層よりも外部光（または観察者）から遠く離れている。
【００５９】
一実施形態では、アンダーコートは、結合剤よりも高い、および／または基板（すなわち、アンダーコートの下に位置する層）よりも高い屈折率を有する。図８Ｂは、伝導性膜（１６０）および（１６４）の拡散反射を示す。伝導性膜（１６０）は、ガラスカバー（１７０）と、ナノ構造層（１７４）とを備える。ナノ構造層（１７４）は、結合剤を持たず（すなわち、結合剤が膜形成後に除去される）、したがって、絶縁媒体として空気を有する（ＲＤ＝１）。ナノ構造層（１７４）はまた、アンダーコートを有しておらず、すなわち、ナノ構造層が空気に暴露される（ＲＤ＝１）。伝導性膜（１６４）は、ガラスカバー（１７０）と、ナノ構造層（１７６）と、アンダーコート層（１８０）、例えば、ＨＰＭＣ層とを備える。ガラス側から見ると、伝導性膜（１６４）の拡散反射は、高屈折率アンダーコート層の存在により（ＨＰＭＣは空気よりも高い屈折率を有する）、伝導性膜（１６０）の屈折率よりもはるかに低い。
【００６０】
アンダーコートの光学的影響をさらに例証するために、図８Ｃは、ナノ構造層側から見たときの伝導性膜（１６０）の拡散反射を示す。これは、伝導性膜の真下に位置し、ガラス基板（１７０）の上に位置するアンダーコート（１８８）を備える、伝導性膜（１８４）と比較される。アンダーコートは、基板ガラス（ＲＤ＝１．５）よりも高いＴｉＯ２（ＲＤ＝１．８）である。拡散反射は、ＴｉＯ２アンダーコートを有する伝導性膜（１８４）においてより低いことを観察することができる。
【００６１】
同様に、図８Ｄは、ポリイミドアンダーコート（１９０）（ＲＤ＝１．７）を有することも、アンダーコートが欠如している伝導性膜と比較して拡散反射を低減させることを示す。
【００６２】
オーバーコートと同様に、所与のアンダーコート材料（例えば、ＴｉＯ２）については、拡散反射は、必ずしもアンダーコートの厚さと線形相関していない（図８Ｅ）。換言すると、拡散反射を最小限化するために、最適な厚さが、高屈折率アンダーコートに選択されてもよい。種々の実施形態では、厚さは、１５０ｎｍ未満、または１００ｎｍ未満、または５０ｎｍ未満、または３０ｎｍ未満であってもよい。
【００６３】
アンダーコート層は、典型的には、基板（例えば、ガラスまたはＰＥＴ）上に形成され、それに続いて、伝導性膜を形成するようにインク組成物を被覆する。表２は、アンダーコートにとって好適である、いくつかの高屈折率材料を示す。生産上の懸念は、アンダーコートの硬化温度が、下層の基板を損傷することを回避するようにある温度を下回ることを要求し得る。
【表２−１】
0006444004.tif 000003
【表２−２】
0006444004.tif 000004
【００６４】
さらなる実施形態は、図９Ａを参照すると、オーバーコートおよびアンダーコートの両方が伝導性膜（２００）の中に存在する。より具体的には、伝導性膜（２００）は、基板（２０４）と、アンダーコート（２０８）と、絶縁媒体（２２０）に組み込まれたナノ構造（２１６）を有するナノ構造層（２１２）と、オーバーコート（２２４）とを備える。
オーバーコートは、第１の屈折率を有し、絶縁媒体は、第２の屈折率を有し、アンダーコートは、第３の屈折率を有し、基板は、第４の屈折率を有する。入射光（２２６）の散反射を最小限化するために、光は、低屈折率膜から、伝導性膜に直接隣接する膜の中の同一またはより高い屈折率の膜へ進むはずである。したがって、第１の屈折率は、第３の屈折率よりも小さい第２の屈折率と同一であるかまたはそれよりも小さい。第３の屈折率は、第４の屈折率よりも高い。
【００６５】
随意に、図９Ｂに示されるように、中間層（２２８）は、基板と高屈折率アンダーコートとの間に間置されてもよい。中間層は、（アンダーコートの）第３の屈折率よりも低く、ならびに（基板の）第４の屈折率よりも低い、第５の屈折率を有する。中間層は、基板が高い屈折率（すなわち、ＲＤ＞１．６）を有する場合に有益である。
【００６６】
図９Ｃは、外部光（または観察者）に関する伝導性膜配向が光学スタック構成に影響を及ぼすであろうことを図示する。示されるように、図９Ａの光学スタック２００に類似する光学スタック（２３０）では、基板（２０４）は、ナノ構造層（２１２）よりも外部光（２２６）に近接している。光学スタックの外部光と同一側から観察される拡散反射を最小限化するために、低屈折率のオーバーコート（２３４）が、基板（２０４）とナノ構造層（２１２）との間に間置される。代替として、または加えて、高屈折率のアンダーコート（２３８）が、伝導性膜（２１２）の真下に位置している。したがって、膜配向にかかわらず、光が低屈折率層からナノ構造膜の近傍の高屈折率層へ進むことを可能にするという原理が残る。しかしながら、膜配向が図９Ａおよび９Ｃに示されるように反対であるとき、光学スタックは、異なる構成を有する。例えば、基板と伝導性膜との間に間置される膜が、図９Ａの構成の高屈折率アンダーコートである一方で、基板と伝導性膜との間に間置される膜は、図９Ｃの構成の低屈折率オーバーコートである。
【００６７】
さらなる実施形態は、上記で説明される拡散反射を低下させる全てのアプローチが、単一の光学スタックにおいて組み合わせられる。図１０に示されるように、タッチスクリーンディスプレイ（２４０）は、光学的にクリアな接着層（２４６）を介してＬＣＤモジュール（２４８）に連結される、触覚センサ（２４４）の光学スタックを含む。光学的にクリアな接着層（２４６）は、液体、半固体、または固体材料のものであり得る。光学スタックは、（上から下へ）高屈折率最上カバー（２５２）と、ガラスカバー（２５６）と、第１のＯＣＡ層（２６０）と、第１の基板（２６８）、ならびに両側にオーバーコート（２７６）およびアンダーコート（２８０）が位置する第１のナノ構造層（２７２）であって、ひいては絶縁媒体（２７５）の中に複数のナノ構造（２７４）を有するナノ構造層（２７２）を含む、第１の伝導性膜（２６４）と、第２のＯＣＡ層（２８４）と、第２の基板（２９２）、ならびに両側にオーバーコート（３００）およびアンダーコート（３０４）が位置する第２のナノ構造層（２９６）を含む、第２の伝導性膜（２８８）とを含む。
【００６８】
光学スタック内で、膜は、光学スタックの外部光と同一側から観察されるような外部光（３０８）の拡散反射を最小限化するように、それぞれの屈折率について選択される。具体的には、最外カバー（２５２）は、ガラスカバー（２５６）の屈折率よりも高い屈折率を有する。伝導性膜（２６４）のオーバーコート（２７６）は、絶縁媒体（２７５）の屈折率と同一であるか、またはそれよりも低い屈折率を有する。アンダーコート（２８０）は、絶縁媒体（２７５）の屈折率ならびに第１の基板（２６８）の屈折率よりも高い屈折率を有する。
【００６９】
種々の具体的実施形態では、最外カバーおよびアンダーコートは、「高屈折率」層であり、すなわち、少なくとも１．６５の屈折率を有する。例えば、高屈折率層のそれぞれは、同一であり得るか、または異なり得、独立して、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、またはポリイミドである。他の実施形態では、オーバーコートは、「低屈折率」層であり、すなわち、１．５未満の屈折率を有する。さらなる実施形態では、絶縁媒体は、空気、または低屈折率層であり得る。さらなる実施形態では、ナノ構造は、有機被覆を有していない（例えば、ＰＶＰがプラズマ処理によって除去される）。他の実施形態では、ナノ構造は、低屈折率有機被覆を有する。
【００７０】
本明細書で説明される光学スタックの各層は、それぞれの厚さの精密な制御により、連続的に被覆または印刷することができる。被覆方法は、ロールツーロールプロセスに特に適している。
【００７１】
触覚センサとして好適な光学スタックはまた、２つの基本光学スタックを積層することによって加工することもできる。図１１Ａは、そのような光学スタック（５００）を示す。より具体的には、基本光学スタックは、Ｃａｍｂｒｉｏｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってＣｌｅａｒＯｈｍＴＭという商標の下で市販されている、標準ナノ構造系透明導体（５０４）に由来する。標準透明導体（５０４）は、上から下へ、保護オーバーコート（５１０）と、伝導性ナノ構造（５１８）のネットワークを有するナノ構造層（５１４）と、基板（５２４）とを備える。基板は、ＰＥＴまたはガラスであってもよい。他の好適な透明導体構造は、Ｃａｍｂｒｉｏｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの名の下で米国特許第８，０４９，３３３号に説明されている。いったん保護被覆（５１０）が除去されると、２つの基本スタック（５３０）が、積層スタック（５４０）の中へ積層されてもよい。有利には、１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡ（５５０）が、２つの基本スタック（５３０）を接着するために使用されてもよい。接着に加えて、低屈折率ＯＣＡはまた、ナノ構造層（５１４）用の低屈折率オーバーコートを提供することによって、拡散反射を低減させる。積層スタック（５４０）はさらに、最終光学スタック（５００）を提供するように剥離層またはガラス（５６０）と接着される、１．４５以下の屈折率を有する別の低屈折率ＯＣＡ（５５４）に積層されてもよい。
【００７２】
図１１Ｂは、基本スタックが高屈折率アンダーコートも含む、別の光学スタック（６００）を示す。より具体的には、典型的なナノ構造系透明導体（６０４）は、上から下へ、保護オーバーコート（６１０）と、伝導性ナノ構造（６１８）のネットワークを有するナノ構造層（６１４）と、高屈折率アンダーコート（６２０）と、基板（６２４）とを備える。基板は、ＰＥＴ、ガラス、または米国特許第８，０４９，３３３号で説明されるような任意の好適な基板であってもよい。いったん保護被覆（６１０）が除去されると、２つの基本スタック（６３０）が、積層スタック（６４０）の中へ積層されてもよい。図１１Ａと同様に、低屈折率ＯＣＡ（６５０）が、２つの基本スタック（６３０）を接着するために使用されてもよい。積層スタック（６４０）はさらに、最終光学スタック（５００）を提供するように剥離層またはガラス（６６０）と接着される、別の低屈折率ＯＣＡ（６５４）に積層されてもよい。
【００７３】
実施例として積層光学スタック（５４０）を使用して、図１２は、実施形態による積層プロセス（７００）を示す。より具体的には、標準ナノ構造系透明導体（５００）は、最初に平行導電線（図示せず）にパターン形成される。容量触覚センサについては、２つのパターン形成された伝導性層は、典型的には、一方の伝導性層（Ｘ層）内の導電線が、他方の伝導性層（Ｙ層）内の導電線と実質的に垂直であるように積み重ねられる。したがって、垂直に配列された導電線は、触覚入力の場所を検出するためのグリッドを形成する。
パターン形成（７１０）は、フォトレジスト（例えば、Ｄｏｗ  ＣｈｅｍｉｃａｌによるＳＰフォトレジスト）を使用したウェットエッチングによって、実行されてもよい。その後、基本スタック（５３０）を提供するようにプラズマ処理ステップ（７２０）が実行され、それにより、ナノ構造（５１４）上の保護被覆（５１０）および任意の有機被覆が除去される。ステップ７２０は、露出したナノ構造層（５１４）上に金属トレース（例えば、銀）および電気接点を形成する。ステップ７３０は、基本スタック（５３０）をＸおよびＹ層に単一化する。その後、ステップ７４０は、Ｘ−Ｙスタック（５４０）を提供するように、１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡ（５５０）によって、Ｘ層をＹ層に積層する。最終ステップ（７６０）は、Ｘ−Ｙスタック（５４０）を（剥離シートまたはガラスに接着された）別の低屈折率ＯＣＡ層に積層する。
【００７４】
したがって、一実施形態は、それぞれ基板およびナノ構造層を有する、第１および第２の基本光学スタックを提供するステップと、第１の基本光学スタックを１．４５以下の屈折率を有する低屈折率ＯＣＡを伴う第２の基本光学スタックに積層するステップとを含む、積層プロセスを提供する。種々の実施形態では、第１の基本光学スタックは、第１の複数の実質的に平行な導電線を有し、第２の基本光学スタックは、第２の複数の実質的に平行な導電線を有し、積層するステップは、第１の複数の実質的に平行な導電線が第２の複数の実質的に平行な導電線と実質的に垂直であるように、第１の基本光学スタックを第２の基本光学スタックに接着するステップを含む。他の実施形態では、本プロセスはさらに、積層する前に金属トレースおよび接点を形成するステップを含む。
【００７５】
さらなる実施形態は、拡散反射は、ナノ構造層における光強度を低減させることによって低減させられる。光が多層層光学スタック内で伝搬するにつれて、各層の屈折率および厚さに応じて、光強度が光路に沿って変化する。マクスウェル方程式に基づく計算を通して、光学スタック内の所与の場所における光強度を確認することができる。粒子状ナノ構造が光散乱および拡散反射の主要な原因であるため、光学スタックを設計する際に、ナノ構造層の場所は、光路の中の光の可能な限り低い強度と一致するはずである。
【００７６】
図１３Ａおよび１３Ｂは、光強度に対する光学スタックの中のナノ構造層の位置付けを示す。図１３Ａは、ガラス基板（３１２）（ＲＤ＝１．５）と、厚さ５０ｎｍの高屈折率層（３１４）（ＲＤ＝１．８）と、厚さ１５０ｎｍの低屈折率層（３１６）（ＲＤ＝１．３）と、空気（３１８）とを含む、光学スタック（３１０）を示す。図１３Ａは、光（３２０）が低屈折率層側から光学スタックに進入することを示す。図１３Ｂに示されるように、各層の厚さおよび屈折率についてのデータを考慮すると、光学スタック内の光強度（λ＝５５０ｎｍがここでは示された）分布（３２２）を、層の厚さ（０〜２００ｎｍ）の関数として確認することができる。空気（３１８）が、光学スタックから右側に延在する一方で、（５００ｎｍのガラスのしか示されていないが）ガラス基板は、光学スタックから左側に延在することを理解されたい。図１３Ｂはまた、（空気を含む）層の屈折率の関数としての光分布も示す。示されるように、光分布（３２４）の低い強度は、高屈折率層（３１４）と低屈折率層（３１６）との間の界面と一致する。したがって、光学スタック（３１０）の中の低屈折率層と高屈折率層との間に薄いナノ構造層を位置付けることが、ナノ構造層内の光強度を最小限化し、したがって、光散乱および拡散反射を低下させているであろう。
【００７７】
さらなる実施形態は、伝導性膜におけるパターンは、拡散反射を低減させるようにステップが取られたときに、あまり可視的に見えなくなり得る。図１４Ａに示されるように、パターン形成された伝導性膜（３３０）は、基板（３５０）上にナノ構造層（３４０）を備え、ナノ構造層（３４０）は、伝導性領域（３６０）および非伝導性領域（３７０）を含み、伝導性領域は、（例えば、その中にナノ構造を完全にエッチングすることによって非伝導性領域が形成されるときに）非伝導性領域よりも多くのナノ構造（３７４）を有する。したがって、伝導性領域は、非伝導性領域よりも「乳白色」に見えることによって、パターンが可視的になるという結果を伴って、非伝導性領域の光散乱よりも多くの光散乱により、より多くの拡散反射を有する。
【００７８】
パターンの可視性は、伝導性領域と付近の非伝導性領域との間のシート抵抗の差分に相関し得る。典型的には、伝導性領域と非伝導性領域との間のナノ構造の数の差分が高くなるほど、および２つの領域からの散乱光の差分が高くなるほど、パターンがより可視的になる。一般に、パターン形成された伝導性膜では、伝導性領域のシート抵抗は、非伝導性領域の第２のシート抵抗よりも少なくとも１０３大きい。加えて、パターンの可視性はまた、伝導性および付近の非伝導性領域の相対サイズに応じて変化し得る。図１４Ａに示されるような規則的パターンでは、線間隙（３７８）は、２つの伝導性領域間の距離の尺度、すなわち、非伝導性領域の幅である。典型的には、線間隙の幅が広くなるほど、パターンがより可視的である。
【００７９】
図１４Ｂは、ナノ構造膜（３４０）と基板（３５０）との間に間置された付加的な高屈折率層（３９０）を含む、パターン形成された伝導性膜３８０を示す。高屈折率層、すなわち、ナノ構造膜のアンダーコートは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、またはポリイミドであってもよい。高屈折率アンダーコートは、伝導性領域中の拡散反射を効果的に低減させるが、非伝導性領域に影響を及ぼさず、２つの領域間の光散乱差を低減または排除する。最終結果は、パターンがあまり可視的ではなくなることである。拡散反射を低減させることへの本明細書で説明される全ての他のアプローチはまた、パターン可視性を低減させる際に採用することもできる。
【００８０】
伝導性膜の種々の構成要素を、以下でさらに詳細に説明する。
【００８１】
伝導性ナノ構造
概して、本明細書に説明される透明導体は、伝導性ナノ構造の薄い伝導性膜である。透明導体では、１つ以上の導電性経路が、ナノ構造間の連続物理接点を通して、確立される。ナノ構造の伝導性網は、電気的パーコレーション閾値に到達するために十分なナノ構造が存在する時に形成される。したがって、電気的パーコレーション閾値は、重要な値であって、それを超えると、長距離にわたって接続を達成することができる。
【００８２】
本明細書で使用されるように、「伝導性ナノ構造」または「ナノ構造」とは、概して、導電性のナノサイズ構造を指し、その少なくとも１つの寸法は、５００ｎｍ未満、より好ましくは、２５０ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、または２５ｎｍ未満である。
【００８３】
ナノ構造は、任意の形状または幾何学形状であることができる。ある実施形態では、ナノ構造は、等方的に成形される（すなわち、縦横比＝１）。典型的等方性ナノ構造は、ナノ粒子を含む。好ましい実施形態では、ナノ構造は、異方的に成形される（すなわち、縦横比≠１）。本明細書で使用されるように、「縦横比」は、ナノ構造の長さと幅（または、直径）との間の比率を指す。異方性ナノ構造は、典型的には、その長さに沿って、縦軸を有する。例示的異方性ナノ構造は、本明細書に定義されるように、ナノワイヤおよびナノチューブを含む。
【００８４】
ナノ構造は、中実または中空であることができる。中実ナノ構造は、例えば、ナノ粒子およびナノワイヤを含む。したがって、「ナノワイヤ」とは、中実異方性ナノ構造を指す。典型的には、各ナノワイヤは、１０超、好ましくは、５０超、およびより好ましくは、１００超の縦横比（長さ：直径）を有する。典型的には、ナノワイヤは、５００ｎｍ超、１μｍ超、または１０μｍ超の長さである。
【００８５】
中空ナノ構造は、例えば、ナノチューブを含む。典型的には、ナノチューブは、１０超、好ましくは、５０超、およびより好ましくは、１００超の縦横比（長さ：直径）を有する。典型的には、ナノチューブは、５００ｎｍ超、１μｍ超、または１０μｍ超の長さである。
【００８６】
ナノ構造は、任意の導電性材料から形成することができる。最も典型的には、伝導性材料は、金属である。金属材料は、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）であることができる。金属材料はまた、２種類以上の金属を備える二元金属材料または金属合金であることができる。好適な金属は、銀、金、銅、ニッケル、金めっき銀、白金、およびパラジウムを含むが、それらに制限されない。伝導性材料はまた、炭素または黒鉛（炭素の同素体）等、非金属であることができる。
【００８７】
伝導性膜
一般に、伝導性膜は、典型的には、多重膜構成にあり、少なくとも、基板上に被覆されたナノ構造層を含む。ナノ構造層は、液体担体および複数の伝導性ナノ構造（以下でさらに詳細に説明されるような）を備える被覆組成物（「インク組成物」とも呼ばれる）を基板上に蒸着させることによって、形成される。ナノ構造層に加えて、伝導性膜はさらに、ナノ構造層に直接隣接する、１つまたは２つの膜、すなわち、オーバーコートおよび／またはアンダーコートを備えてもよい。
【００８８】
ナノ構造層または膜は、無作為に分布し、相互に相互接続される、ナノ構造を備える。ナノ構造の数が、パーコレーション閾値に到達するのに伴って、薄膜は、導電性となる。
例えば、１つ以上の結合剤、界面活性剤、および付加的な粘度調整剤を含む、インク組成物の他の不揮発性成分が、伝導性膜の一部を形成してもよい。
【００８９】
分散用の液体担体は、水、アルコール、ケトン、またはそれらの組み合わせであってもよい。例示的なアルコールは、イソプロパノール（ＩＰＡ）、エタノール、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）、またはＩＰＡおよびＤＡＡの組み合わせを含んでもよい。例示的なケトンは、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）およびメチルプロピルケトン（ＭＰＫ）を含んでもよい。
【００９０】
界面活性剤は、ナノ構造の凝集を低減させる働きをする。好適な界面活性剤の代表的な実施例は、ＺＯＮＹＬ（登録商標）  ＦＳＮ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）  ＦＳＯ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）  ＦＳＡ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）  ＦＳＨ（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，  ＤＥ）、およびＮＯＶＥＣＴＭ（３Ｍ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮ）を含む、ＺＯＮＹＬ（登録商標）界面活性剤等のフルオロ界面活性剤を含む。１つの例示的な界面活性剤は、アルキルフェノールエトキシレートに基づく非イオン性界面活性剤を含む。好ましい界面活性剤は、例えば、ＴＲＩＴＯＮＴＭ（ｘ１００、ｘ１１４、ｘ４５）等のオクチルフェノールエトキシレート、およびＴＥＲＧＩＴＯＬＴＭ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｍｉｄｌａｎｄ  ＭＩ）等のノニルフェノールエトキシレートを含む。さらなる例示的な非イオン性界面活性剤は、ＤＹＮＯＬ（登録商標）（６０４，  ６０７）（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．，  Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，  ＰＡ）、およびｎ−ドデシルβ−Ｄ−マルトシド等のアセチレン系界面活性剤を含む。
【００９１】
結合剤は、インク組成物の中の粘度調整剤の役割を果たし、被覆プロセス中に同組成物のレオロジーに影響を及ぼし得る。結合剤はまた、基板上でナノ構造を固定するのにも役立つ。好適な結合剤の実施例は、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。
【００９２】
特定の実施形態では、被覆溶液中の界面活性剤対結合剤の重量比は、好ましくは、約８０：１から約０．０１：１の範囲内であり、結合剤対伝導性ナノ構造の重量比は、好ましくは、約５：１から約０．０００６２５：１の範囲内であり、伝導性ナノ構造対界面活性剤の重量比は、好ましくは、約５６０：１から約５：１の範囲内である。被覆溶液の構成要素の比は、基板および使用される適用方法に応じて修正されてもよい。被覆溶液の好ましい粘度範囲は、約１から１００ｃＰの間である。
【００９３】
一実施形態では、被覆溶液は、最初に、膜形成を促進するように結合剤（例えば、ＨＰＭＣ）を含有してもよい。しかしながら、結合剤は、その後、ナノ構造が不連続層を形成するように、（洗浄またはプラズマ処理によって）除去することができる。
【００９４】
伝導性膜の導電性は、多くの場合、オーム／スクエア（または、「Ω／ｓｑ」）によって表される、「シート抵抗」によって、測定される。シート抵抗は、少なくとも表面充填密度、ナノ構造のサイズ／形状、およびナノ構造成分の真性電気特性の関数である。本明細書で使用されるように、薄膜は、１０８オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する場合、伝導性であると見なされる。好ましくは、シート抵抗は、１０４オーム／スクエア、３，０００オーム／スクエア、１，０００オーム／スクエア、３５０オーム／スクエア、または１００オーム／スクエア以下である。典型的には、金属ナノ構造によって形成される伝導性網のシート抵抗は、１０オーム／スクエアから１０００オーム／スクエア、１００オーム／スクエアから７５０オーム／スクエア、５０オーム／スクエアから２００オーム／スクエア、１００オーム／スクエアから５００オーム／スクエア、１００オーム／スクエアから２５０オーム／スクエア、１０オーム／スクエアから２００オーム／スクエア、１０オーム／スクエアから５０オーム／スクエア、または１オーム／スクエアから１０オーム／スクエアの範囲内である。本明細書に説明される光電気素子の場合、シート抵抗は、典型的には、１０００オーム／スクエア、または５００オーム／スクエア未満、または１００オーム／スクエア未満、または５０オーム／スクエア未満、または２０オーム／スクエア未満、または１０オーム／スクエア未満である。
【００９５】
光学的に、ナノ構造系透明導体は、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において、高光透過率を有する。典型的には、透明導体は、光透過率が、可視領域において、７０％超、またはより典型的には、８５％超であるとき、光学的にクリアであると見なされる。より好ましくは、光透過率は、９０％超、９３％超、または９５％超である。本明細書で使用されるように、別様に指定されない限り、伝導性膜は、光学的に透明である（例えば、透過率７０％超）。したがって、透明導体、透明伝導性膜、層、またはコーティング、伝導性膜、層、またはコーティング、および透明電極は、互換可能に使用される。
【００９６】
ヘイズは、光学的透明度の指数である。ヘイズは、バルクおよび表面粗度効果の両方により、前方光散乱および反射／屈折をもたらす。典型的には、本明細書で説明される透明伝導性膜は、３％未満、または２％未満、または１％未満のヘイズ値を有する。別様に指定されない限り、本明細書に説明および請求される所与の透明導体のヘイズ値は、ＡＳＴＭＤ１００３−０７「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈａｚｅ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ」に従って、写真光学的に測定される。
【００９７】
基板
基板は、ナノ構造膜を支持する。ある実施形態では、基板は、本明細書で定義されるように、ナノ構造膜を形成するようにインク組成物が直接被覆される、支持体である。他の実施形態では、インク組成物が被覆される前に、中間層（すなわち、アンダーコート）が基板上に被覆される。
【００９８】
基板は、剛性または可撓性であり得る。剛性基板の実施例は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、および同等物を含む。可撓性基板の実施例は、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、線状、分岐、および環状ポレオレフィン）、ポリビニル（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、ポリアクリレート、および同等物）、セルロースエステル塩基（例えば、三酢酸セルロース、および酢酸セルロース）、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン、ポリイミド、シリコーン、および他の従来のポリマー膜を含むが、それらに限定されない。
【００９９】
（実施例）
（実施例１）
銀ナノワイヤの合成
銀ナノワイヤは、例えば、Ｙ．Ｓｕｎ，Ｂ．Ｇａｔｅｓ，Ｂ．Ｍａｙｅｒｓ，＆Ｙ．Ｘｉａ，「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｉｌｖｅｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｂｙ  ｓｏｆｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」，Ｎａｎｏｌｅｔｔ，（２００２），２（２）１６５−１６８，２００２に説明される「ポリオール」方法に従って、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れた硝酸銀の還元によって合成された。同時係属中かつ共同所有される米国特許出願第１１／７６６，５５２号に説明される、修正されたポリオール方法は、従来の「ポリオール」方法より高い収率において、より均一な銀ナノワイヤを生産する。本願は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。一次的に結果として生じたナノワイヤは、長さ約１３μｍから約１７μｍおよび直径約２５−４５ｎｍを有していた。
【０１００】
（実施例２）
伝導性ナノ構造の被覆組成物の標準的調製
金属ナノワイヤを蒸着するための典型的な被覆組成物は、重量比０．００２５％から０．１％界面活性剤（例えば、好ましい範囲は、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００の場合、０．００２５％から０．０５％である）、０．０２％から４％粘度調整剤（例えば、好ましい範囲は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）の場合、０．０２％から０．５％である）、９４．５％から９９．０％溶媒、および０．０５％から１．４％金属ナノワイヤを備える。
【０１０１】
被覆組成物は、基板上に形成される、最終伝導性膜の充填密度の指数である、ナノワイヤの所望の濃度に基づいて、調製することができる。
【０１０２】
被覆組成物は、例えば、同時係属中の米国特許出願第１１／５０４，８２２号に説明される方法に従って、基板上に蒸着することができる。
【０１０３】
当業者によって理解されるように、例えば、狭小チャネルによって計量される沈降流動、ダイ流動、傾斜上の流動、スリットコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ビードコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング等、他の蒸着技法も使用することができる。印刷技法もまた、パターンの有無を問わず、基板上にインク組成物を直接印刷するために使用することができる。例えば、インクジェット、フレキソ印刷、およびスクリーン印刷を採用することができる。さらに、流体の粘度および剪断挙動ならびにナノワイヤ間の相互作用は、蒸着されるナノワイヤの分布および相互接続性に影響を及ぼし得ることを理解されたい。
【０１０４】
実施例１において加工された銀ナノワイヤ、界面活性剤（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ）、粘度調整剤（例えば、低分子量ＨＰＭＣ）、および水から成る、試料伝導性ナノ構造分散体を調製した。最終分散体は、約０．４％銀および０．４％ＨＰＭＣ（重量比）を含み、すなわち、重量比は１：１である。
【０１０５】
（実施例３）
拡散反射の測定
図１５で概略的に示されるように、１５０ｍｍ積分球（４１０）が取り付けられたＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  ６５０  ＵＶ／Ｖｉｓ分光光度計（４００）を使用して、拡散反射を想定することができる。サンプルが、反射率ポート（４３０）上の後部サンプル台（４２０）の中に載置される。入射光（４４０）は、透過ポート（４４４）を通って球の中へ進入し、８度でサンプルから後方反射され、球（４１０）によって収集される。反射光ポート（４５０）が閉じられたとき、鏡面（４５４）および拡散反射（４６０）の両方を含む全反射率が、検出器（４７０）で測定される。拡散反射は、反射光ポート（４５０）が開いているときに測定され、鏡面反射構成要素が開いた反射光ポートを通って球から退出することを可能にする。
【０１０６】
（実施例４）
プラズマ処理
０．１％銀ナノワイヤ、０．２％ＨＰＭＣ、および２５０ｐｐｍＴＲＩＴＯＮＴＭｘ−１００を含んだ、インク組成物を調製した。インクは、ガラス基板上にスピンコーティングされた（１２００ｒｐｍ／３０秒）。２５０〜２７０オーム／スクエアの透明伝導性膜が得られた。３つのサンプルを調製した。全てがＡｒプラズマ処理（９０秒間の３００ワット）を受けた。サンプルの２つが、それぞれ、ＲＤ＝１．５およびＲＤ＝１．２１を有するオーバーコートで被覆された。サンプルの拡散反射が、図１６に示されている。示されるように、裸線を有するサンプル（すなわち、Ａｒプラズマ処理がワイヤ上の結合剤および任意の被覆を除去した）は、特に３８０ｎｍで、最低拡散反射を有する。低屈折率オーバーコート（ＲＤ＝１．２１）を伴うサンプルは、より高い屈折率のオーバーコート（ＲＤ＝１．５）を伴うサンプルよりも低い拡散反射を有した。
【０１０７】
（実施例５）
低可視性パターン
サンプル１：いくつかの銀ナノワイヤ系伝導性膜を、異なる線間隙を伴うガラス基板上に調製した（例えば、図１４Ａ参照）。伝導性領域中のシート抵抗は、１２０オーム／スクエアであった。基板上にナノ構造残留物を全くまたはほとんど残さずに、非伝導性領域が完全にエッチングされた。
【０１０８】
サンプル２：比較として、ナノ構造層と基板との間に間置された高屈折率アンダーコート（ＴｉＯ２）を伴って、いくつかの伝導性膜を調製した。全ての他のパラメータは、サンプル１と同一であった。
【０１０９】
膜は、ナノワイヤ層の側面から目視検査された。表３は、目視検査の結果を示す。
【表３】
0006444004.tif 000005
【０１１０】
前述の種々の実施形態は、組み合わせられ、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書に参照される、および／または出願データシートに列挙される、前述の米国特許、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はすべて、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。実施形態の側面は、必要に応じて、修正され、種々の特許、出願、および刊行物の概念を採用し、なおもさらなる実施形態を提供することができる。
【０１１１】
前述の発明を実施するための形態に照らして、実施形態にこれらおよび他の変更を行うことができる。一般に、以下の請求項では、使用される用語は、請求項が明細書および請求項に開示される具体的実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、あらゆる可能な実施形態とともに、そのような請求項の権利が付与される均等物の全範囲を含むものと解釈されるべきである。故に、請求項は、本開示によって限定されない。
【図１】
0006444004.tif 000006
【図２Ａ】
0006444004.tif 000007
【図２Ｂ】
0006444004.tif 000008
【図２Ｃ】
0006444004.tif 000009
【図３】
0006444004.tif 000010
【図４Ａ】
0006444004.tif 000011
【図４Ｂ】
0006444004.tif 000012
【図４Ｃ】
0006444004.tif 000013
【図４Ｄ】
0006444004.tif 000014
【図５Ａ】
0006444004.tif 000015
【図５Ｂ】
0006444004.tif 000016
【図６Ａ】
0006444004.tif 000017
【図６Ｂ】
0006444004.tif 000018
【図６Ｃ】
0006444004.tif 000019
【図６Ｄ】
0006444004.tif 000020
【図６Ｅ】
0006444004.tif 000021
【図６Ｆ】
0006444004.tif 000022
【図６Ｇ】
0006444004.tif 000023
【図６Ｈ】
0006444004.tif 000024
【図７Ａ】
0006444004.tif 000025
【図７Ｂ】
0006444004.tif 000026
【図７Ｃ】
0006444004.tif 000027
【図８Ａ】
0006444004.tif 000028
【図８Ｂ】
0006444004.tif 000029
【図８Ｃ】
0006444004.tif 000030
【図８Ｄ】
0006444004.tif 000031
【図８Ｅ】
0006444004.tif 000032
【図９Ａ】
0006444004.tif 000033
【図９Ｂ】
0006444004.tif 000034
【図９Ｃ】
0006444004.tif 000035
【図１０】
0006444004.tif 000036
【図１１Ａ】
0006444004.tif 000037
【図１１Ｂ】
0006444004.tif 000038
【図１２】
0006444004.tif 000039
【図１３Ａ】
0006444004.tif 000040
【図１３Ｂ】
0006444004.tif 000041
【図１４Ａ】
0006444004.tif 000042
【図１４Ｂ】
0006444004.tif 000043
【図１５】
0006444004.tif 000044
【図１６】
0006444004.tif 000045