DE102008001580A1 - Producing transparent conductive layer, by subjecting substrate e.g. glass to plasma treatment, applying dispersion from transparent conductive oxide nanoparticles on substrate, and partially removing solvent/dispersant from obtained layer - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung transparenter leitfähiger Schichten auf Basis von transparenten, leitfähigen Oxid-(TCO)Nanopartikeln, insbesondere Indium-Zinnoxid-(ITO-)Nanopartikeln durch CO2 Laser Bestrahlung sowie die mit diesem Verfahren erhaltenen Schichten.The present invention relates to a process for producing transparent conductive layers based on transparent, conductive oxide (TCO) nanoparticles, in particular indium tin oxide (ITO) nanoparticles by CO 2 laser irradiation, and the layers obtained by this process.
Unter einer elektrisch-mechanisch stabilen Schicht wird im Folgenden eine Schicht verstanden, die die folgenden Eigenschaften aufweist:
- – Widerstandsfähigkeit gegen
Beanspruchung durch kratzende, scharfkantige Gegenstände oder
Materialien, charakterisiert z. B. durch die Stifthärte
nach Wolff-Wilborn oder durch die Bleistifthärte nach
;DIN EN 13523-4: 2001 - – Haftung auf dem Substrat, ermittelt z. B. durch den
Kreuzschnitt- oder Tape-Test nach
;DIN EN ISO 2409 - – Zunahme des Flächenwiderstandes unter wiederholter, in einer definierten Anzahl Biegezyklen und einem definiertem Biegeradius ausgedrückten Biegebeanspruchung der Schicht, um einen begrenzten Faktor.
- - Resistance to stress from scratching, sharp-edged objects or materials, characterized z. B. by the pencil hardness to Wolff-Wilborn or by the pencil hardness after
;DIN EN 13523-4: 2001 - - adhesion to the substrate, determined z. B. by the cross-cut or tape test after
;DIN EN ISO 2409 - Increasing the sheet resistance under repeated bending stress of the layer expressed in a defined number of bending cycles and a defined bending radius by a limited factor.
Diese
Zunahme wird mit einer Vorrichtung nach
Unter Flächenwiderstand wird im Folgenden der ohmsche Widerstand verstanden, der an einer Beschichtung mit einer gleichmäßigen Schichtdicke erhalten wird, wenn ein quadratischer Bereich beliebiger Größe an zwei gegenüberliegenden Kanten kontaktiert und der Strom in Abhängigkeit von der (Gleich-)Spannung gemessen wird. Der Flächenwiderstand wird in Ω gemessen und mit Ω/☐ gekennzeichnet. Die Bestimmung des Flächenwiderstandes kann auch nach anderen Verfahren, wie z. B. der Vierpunktmessung erfolgen.Under Sheet resistance is hereafter the ohmic resistance understood that on a coating with a uniform Layer thickness is obtained when a square area of any Contacted size on two opposite edges and the current as a function of the (DC) voltage is measured. The sheet resistance is measured in Ω and marked with Ω / ☐. The determination of the Sheet resistance can also be determined by other methods, such as z. B. the four-point measurement.
Unter spezifischem Widerstand wird im Folgenden der ohmsche Widerstand verstanden, der durch Multiplikation des Flächenwiderstandes mit der Schichtdicke [in cm] erhalten wird und ein Maß für die ohmschen Eigenschaften des leitfähigen Materials selbst darstellt. Der spezifische Widerstand wird in Ω·cm angegeben.Under resistivity is hereinafter the ohmic resistance understood by multiplying the sheet resistance with the layer thickness [in cm] is obtained and a measure of the ohmic properties of the conductive material itself represents. The resistivity is in Ω · cm specified.
Unter Transmission wird im Folgenden die Durchlässigkeit eines transparenten Körpers für Licht der Wellenlänge 550 nm verstanden.Under Transmission is hereafter the permeability of a transparent body for light of wavelength 550 nm understood.
Die Transmission eines beschichteten Substrates wird im Verhältnis zu der Transmission an Luft in Prozentwerten angegeben.The Transmission of a coated substrate is in proportion to the transmission in air in percentages.
Transparente Schichten mit hoher ohmscher Leitfähigkeit weisen Flächenwiderstände von höchstens 10000 Ω/☐ und eine Transmission von mindestens 40% auf und werden in allen modernen Displays, z. B. in LCD (liquid crystal display), Plasma-Displays, OLED's, und z. B. auch in organischen Solarzellen benötigt, um die durch den photovoltaischen Effekt angeregten elektrischen Ströme verlustarm nutzen zu können.transparent Layers with high ohmic conductivity have surface resistances of at most 10000 Ω / □ and a transmission of at least 40% and are used in all modern displays, eg. As LCD (liquid crystal display), plasma displays, OLEDs, and z. B. also required in organic solar cells to the by the photovoltaic effect excited electrical currents to be able to use with little loss.
Im Stand der Technik werden leitfähige Schichten zum Beispiel im Flammspritzverfahren oder im Vakuum durch Sputtertechniken hergestellt. Eine Strukturierung ist nicht oder nur sehr aufwändig möglich. Sie wird im Allgemeinen durch Anwendung verschiedenster Ätztechniken erhalten.in the The state of the art becomes conductive layers, for example produced by flame spraying or in a vacuum by sputtering techniques. A Structuring is not possible or only very expensive. It is generally made by applying various etching techniques receive.
Leitfähige Schichten werden auch auf Basis von Nanopartikeln hergestellt, wobei diese thermisch nachbehandelt werden müssen, gemäß Stand der Technik beispielsweise in einem Ofenprozess, um die gewünschte Leitfähigkeit zu erzielen. Die thermische Nachbehandlung von Beschichtungen aus metallischen Nanopartikeln, beispielsweise aus Silberpartikeln, kann auch durch Laserbestrahlung erfolgen.conductive Layers are also produced on the basis of nanoparticles, wherein These must be thermally treated, according to the state the technology, for example, in a furnace process to the desired To achieve conductivity. The thermal aftertreatment of coatings of metallic nanoparticles, for example from silver particles, can also be done by laser irradiation.
Für
leitfähige Schichten, die im sichtbaren Bereich transparent
sind, hat sich ITO als das am besten geeignete Material für
Anwendungen in der modernen Elektronik erwiesen. ITO Schichten auf
flexiblen Polyethylenterephthalat (PET) Substraten werden im Stand
der Technik in Sputter- bzw. Aufdampfprozessen erstellt, die z.
B. bei
Für kontinuierliche Herstellverfahren sind diese Beschichtungstechniken jedoch kostenintensiv, da sie im Vakuum durchgeführt werden müssen. Außerdem ist eine strukturierte Beschichtung von Substraten nur durch eine Maskierung bzw. durch Lithografieverfahren möglich, bei denen ITO verschwendet wird. Die Beschichtung mittels druckbarer ITO Nanopartikel Dispersionen ermöglicht zwar eine direkte Strukturierung mittels Druckverfahren unter Verzicht auf eine Prozessführung unter Vakuum, doch ergab sich dabei die Forderung nach einer Verbesserung des spezifischen Widerstandes.For continuous production processes are these coating techniques however, expensive, since they are carried out in a vacuum have to. There is also a textured coating of substrates only by a masking or by lithography process possible where ITO is wasted. The coating using printable ITO nanoparticle dispersions although a direct structuring by means of printing process under waiver on a litigation under vacuum, but it resulted the demand for an improvement of the specific resistance.
Im Stand der Technik sind Untersuchungen zur Verbesserung der Leitfähigkeit von ITO Nanopartikel Beschichtungen auf flexiblen Polymersubstraten mittels UV-Behandlung bekannt, bei denen die ITO Nanopartikel Dispersionen mit einem UV aushärtenden Binder modifiziert sind. Dieser kann jedoch die Dispersion der Nanopartikel beeinträchtigen und den spezifischen Widerstand erhöhen.in the State of the art are investigations to improve the conductivity of ITO nanoparticle coatings on flexible polymer substrates by means of UV treatment is known in which the ITO nanoparticle dispersions modified with a UV-curing binder. This however, may affect the dispersion of the nanoparticles and increase the resistivity.
Andererseits werden Beschichtungen aus ITO-Nanopartikeln zur Erzielung wirtschaftlich brauchbarer Leitfähigkeiten thermisch nachbehandelt, wobei die Nanopartikel verschmolzen oder versintert werden.on the other hand For example, coatings of ITO nanoparticles become more economically viable Conductances thermally treated, with the nanoparticles fused or sintered.
Die thermische Nachbehandlung von ITO Nanopartikel Beschichtungen auf flexiblen Polymersubstraten stellt aber aufgrund ihrer begrenzten thermischen Stabilität ein schwer zu lösendes Problem dar. Um beispielsweise Flächenwiderstände unter 1000 Ω/☐ von ITO Nanopartikel Schichten auf PET Substraten und zugleich Transmissionen von mindestens 80% im sichtbaren Bereich zu erhalten, müssen die Beschichtungen aus ITO-Nanopartikeln bei Temperaturen oberhalb 500°C getempert werden. Bei kontinuierlichen Produktionsverfahren, zum Beispiel Rolle-zu-Rolle Produktionsprozessen, für die Beschichtung flexibler transparenter Polymersubstrate sind jedoch die Temperaturen auf Werte um 200°C begrenzt, andernfalls leiden die Polymersubstrate und/oder die Beschichtungen zeigen Risse bzw. blättern schon bei geringen Biegebeanspruchungen vom Substrat ab.The thermal aftertreatment of ITO nanoparticle coatings on flexible polymer substrates, however, because of their limited Thermal stability is difficult to solve Problem dar. For example, surface resistances below 1000 Ω / □ of ITO nanoparticle layers on PET substrates and at the same time transmissions of at least 80% In the visible range, the coatings must annealed from ITO nanoparticles at temperatures above 500 ° C become. For continuous production processes, for example Roll-to-roll production processes, for coating However, flexible transparent polymer substrates are the temperatures limited to values around 200 ° C, otherwise the polymer substrates will suffer and / or the coatings show cracks even at low bending stresses from the substrate.
Thermische Nachbehandlung durch Laserbestrahlung zugleich transparenter und leitfähiger Beschichtungen aus nichtmetallischen Nanopartikeln kennt der Stand der Technik jedoch nicht.thermal After treatment by laser irradiation at the same time more transparent and conductive coatings of non-metallic nanoparticles knows However, the prior art is not.
Allen Verfahren des Standes der Technik ist gemeinsam, dass die Nanopartikel untereinander und/oder mit anderen Bestandteilen oder dem Substrat versintert oder verschmolzen werden. Da also in der Nanoschicht Wärmeenergie erzeugt wird, ist bislang stets darauf zu achten, dass der Wärmeübergang in das Substrat nicht derart groß wird, dass im Substrat Umwandlungen chemischer (z. B. Zersetzung) oder physikalischer Art (z. B. Schmelzen) in Gang gesetzt werden. Insbesondere bei empfindlichen Substraten wie den meisten Kunststofffolien ist die Temperatur, bei der solch unerwünschte Prozesse im Substrat auftreten, im allgemeinen derart niedrig, dass nicht genug Wärmeenergie in der nanopartikulären Schicht erzeugt werden kann, dass die Nanopartikel in optimalem Umfang versintern oder verschmelzen. Es ist bislang technische Lehre, dass der spezifische Widerstand leitfähiger Schichten umso niedriger wird, je umfassender die Nanopartikel untereinander versintern und/oder verschmelzen.all A common prior art method is that the nanoparticles with each other and / or with other components or the substrate be sintered or fused. So there in the nano-layer Heat energy is generated, is so far always on it Pay attention that the heat transfer into the substrate does not become so large that in the substrate transformations of chemical (eg, decomposition) or physical type (eg, melting) be set. Especially with sensitive substrates like the Most plastic films is the temperature at which such unwanted Processes in the substrate occur, generally so low that not enough heat energy in the nanoparticulate Layer can be produced that optimizes the nanoparticles Sink or merge circumference. It is technical teaching so far, that the resistivity of conductive layers is lower the more comprehensive the nanoparticles sinter and / or merge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereit zu stellen, das die thermische Belastung des Substrates verringert und so die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Aufgabe war es ebenso, eine Schicht mit verbesserter elektrisch-mechanischer Stabilität bereit zu stellen.task The present invention was therefore to provide a method which reduces the thermal load of the substrate and thus overcomes the disadvantages of the prior art. It was the same task, a layer with improved electrical-mechanical To provide stability.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung transparenter leitfähiger Schichten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These Task is solved by a process for producing transparent conductive Layers with the characterizing features of claim 1 solved.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung transparenter leitfähiger Schichten, das die Schritte
- (1) Bereitstellung einer Dispersion aus TCO Nanopartikeln, anschließend
- (2) Aufbringen der nach Schritt (1) erhaltenen Dispersion auf ein Substrat, und zumindest teilweises Entfernen des Lösungsmittels oder Dispersionsmittels, anschließend
- (3) Bestrahlen der nach Schritt (2) erhaltenen Beschichtung mit CO2-Laser Energie
- (1) providing a dispersion of TCO nanoparticles, subsequently
- (2) applying the dispersion obtained after step (1) to a substrate, and at least partially removing the solvent or dispersant, subsequently
- (3) irradiating the coating obtained after step (2) with CO 2 laser energy
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass kurze Wechselwirkungszeiten erzielt werden und somit die thermische Belastung des Substrates gegenüber Verfahren im Stand der Technik stark verringert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem inline-fähig, gleichbedeutend damit, dass dieses in einem kontinuierlichen Produktionsprozess für Substrate mit transparenten leitfähigen Schichten eingesetzt werden kann, beispielsweise in einem Rolle-zu-Rolle Verfahren.The inventive method has the advantage that short interaction times are achieved and thus the thermal Loading of the substrate compared to methods in the state of Technology is greatly reduced. The invention Procedure is also inline-capable, synonymous So that this in a continuous production process for substrates with transparent conductive layers can be used, for example in a roll-to-roll process.
Daher ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine transparente leitfähige Schicht, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.Therefore is also the subject of the present invention, a transparent conductive layer associated with the invention Procedure is obtained.
Ebenso ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Bauteil, das die erfindungsgemäße Schicht aufweist, sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils in einem OLED (Organische Licht Emittierende Dioden), Elektrolumineszenzmodul, Display, photovoltaischen Element, berührungssensitiven Bildschirm, sogenanntes Touchpanel, Widerstandsheizelement, Infrarotschutzfilm, antistatischen Gehäuse, chemischen Sensor, elektromagnetischen Sensor, FKD (Flüssigkristall-Display), sogenannte LCD, elektrophoretischen Display.As well the subject of the present invention is an electronic component, having the layer according to the invention, as well as the use of the electronic according to the invention Component in an OLED (Organic Light Emitting Diodes), electroluminescent module, Display, photovoltaic element, touch-sensitive Screen, so-called touch panel, resistance heating element, infrared protection film, antistatic housing, chemical sensor, electromagnetic Sensor, FKD (liquid crystal display), so-called LCD, electrophoretic display.
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.The Invention will be explained in more detail below.
Es
kann vorteilhaft sein, in Schritt (1) des erfindungsgemäßen
Verfahrens eine Dispersion einzusetzen, die Indium-Zinnoxid Nanopartikel
enthält. Die Herstellung einer solchen Dispersion ist zum
Beispiel in den Patentanmeldungen
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, nach Schritt (1) und vor Schritt (2) das Substrat in einem weiteren Schritt (1A) einer Plasmabehandlung zu unterziehen. Diese Möglichkeit hat den Vorteil, dass ein Substrat erhalten werden kann, das mit der nach Schritt (1) erhaltenen Dispersion besser benetzbar ist.In It can be advantageous for the process according to the invention after step (1) and before step (2), the substrate in one further step (1A) to undergo a plasma treatment. These Possibility has the advantage of obtaining a substrate can be with the obtained after step (1) dispersion is more wettable.
Es kann ein Wasserstoff-, Sauerstoff-, Inertgas-Plasma, oder ein Plasma aus einer Mischung dieser Gase mit einer durch Mikrowellen eingespeisten Leistung von 1 bis 5 kW, bevorzugt von 2 bis 3 kW bei einem Druck von 50 bis 1100 hPa eingesetzt werden. Das Inertgas kann aus Stickstoff, Argon, Helium, Neon, oder eine Mischung dieser Inertgase ausgewählt werden. Vorzugsweise kann auch ein unter Umgebungsbedingungen an Luft gezündetes Plasma eingesetzt werden. Die Plasmabehandlung kann im Schritt (1A) für eine Zeitdauer von 1 bis 60 s, bevorzugt von 10 bis 40 s, besonders bevorzugt von 25 bis 35 s vorgenommen werden.It can be a hydrogen, oxygen, inert gas plasma, or a plasma from a mixture of these gases with one fed by microwaves Power from 1 to 5 kW, preferably from 2 to 3 kW at one pressure be used from 50 to 1100 hPa. The inert gas can be nitrogen, Argon, helium, neon, or a mixture of these inert gases selected become. Preferably, an under ambient conditions Air ignited plasma can be used. The plasma treatment can in step (1A) for a period of 1 to 60 s, preferably from 10 to 40 s, more preferably made from 25 to 35 s become.
Bevorzugt kann in Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Dispersion durch Inkjet-Drucken, Flexodrucken, Tampondrucken, spin coating, Sprühen, Tauchen, Rakeln, offset-Drucken, Siebdrucken, Thermotransferdrucken, Gravurdrucken, Fluten, Aerosil Jet Deposition Verfahren der Firma optomec, (optomec inc., Albuquerque, New Mexico) oder Gießen auf das Substrat aufgebracht werden.Prefers can in step (2) of the method according to the invention dispersion by inkjet printing, flexo printing, pad printing, spin coating, spraying, dipping, knife coating, offset printing, screen printing, Thermal transfer printing, gravure printing, flood, Aerosil Jet Deposition Process of the company optomec, (optomec inc., Albuquerque, New Mexico) or pouring onto the substrate.
Dadurch ist eine Strukturierung, zumindest teilweise Strukturierung auf dem Substrat möglich. Vorzugsweise kann die Dispersion ein- oder mehrmalig und/oder kontinuierlich oder batchweise aufgebracht werden. Die Umgebungsbedingungen sind von den Anforderungen der Aufbringung abhängig und können je nachdem, wie die Dispersion aufgebracht wird, verschieden sein.Thereby is a structuring, at least partially structuring up the substrate possible. Preferably, the dispersion applied once or several times and / or continuously or batchwise become. The environmental conditions are from the requirements of Dependent on and depending on how the dispersion is applied may be different.
Vorteilhafterweise kann in Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Substrat eingesetzt werden, das Glas oder Kunststoff enthält oder ist. Bevorzugt können transparente Materialien eingesetzt werden, besonders bevorzugt Quarzglas, Borosilikat Displayglas, alkalifreies Borosilikat Displayglas, Weißglas, Fensterglas, Floatglas, Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyacrylat, Polycarbonat (PC), Polyethersulfon (PES), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyacetal (POM), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyhydroxybutyrat (PHB), Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 11, Polyamid 12, Kapton® Polymethylmethacrylat (PMMA) oder eine Kombination dieser Materialien. Ganz besonders bevorzugt können diese Materialien oder eine Kombination dieser Materialien in Form von Folien und/oder Laminaten eingesetzt werden.Advantageously, in step (2) of the method according to the invention a substrate can be used which contains or is glass or plastic. Preference is given to using transparent materials, particularly preferably quartz glass, borosilicate display glass, alkali-free borosilicate display glass, white glass, window glass, float glass, polyester, polyamide, polyimide, polyacrylate, polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK), polyvinyl chloride (PVC ), Polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacetal (POM), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), polyhydroxybutyrate (PHB), polyamide 6, polyamide 6.6, polyamide 11, polyamide 12, Kapton ® polymethyl methacrylate (PMMA) or a combination of these materials. Most preferably, these materials or a combination of these materials can be used in the form of films and / or laminates.
Bevorzugt kann im Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Substrat eingesetzt werden, das für die Wellenlänge oder die Wellenlägen des im Schritt (3) eingesetzten CO2-Lasers transparent oder nahezu transparent istPreferably, in step (2) of the method according to the invention, a substrate can be used which is transparent or nearly transparent to the wavelength or the wavelengths of the CO 2 laser used in step (3)
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, vor Schritt (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Lösungsmittel oder Dispersionsmittel aus der nach Schritt (2) erhaltenen Beschichtung bei einer Temperatur von 20°C bis 200°C, bevorzugt von 150°C bis 200°C, besonders bevorzugt von 180°C bis 200°C während einer Zeitdauer von 1 s bis 60 min durch Tempern zu entfernen. Besonders bevorzugt kann das Lösungsmittel oder Dispersionsmittel während einer Zeitdauer von 20 min bei einer Temperatur von 200°C, aus der Dispersion oder Lösung entfernt werden. Das Lösungs- oder Dispersionsmittel kann zum Beispiel durch Eintrag elektromagnetischer Energie oder durch Kontakt des Substrates mit einer Heizplatte, in einem Rolle-zu-Rolle Prozess bevorzugt durch Kontakt mit zumindest einer erwärmten Rolle oder Kalander entfernt werden. Weiterhin bevorzugt kann das Lösungs- oder Dispersionsmittel durch Bestrahlung mit IR-, VIS-, oder UV-Licht, zum Beispiel mittels Halogenstrahler oder im IR-Bereich emittierender Laser, in einem Temperofen, oder durch Bespülen mit erwärmter Luft oder Inertgas entfernt werden. Besonders bevorzugt kann das Lösungs- oder Dispersionsmittel durch zumindest ein Verfahren entfernt werden, das in einem Rolle-zu-Rolle Prozess integriert werden kann. Bis zu 99% des Lösungs- oder Dispersionsmittels können vorzugsweise aus der nach Schritt (2) erhaltenen Beschichtung entfernt werden. Der durch das Tempern entfernte Anteil an Lösungs- oder Dispersionsmittel kann durch dem Fachmann bekannte Messverfahren ermittelt werden, zum Beispiel durch gravimetrische Verfahren. Nach dem Tempern kann eine Schichtdicke von 0,05 bis 100 μm, bevorzugt von 0,1 bis 75 μm, weiterhin bevorzugt von 0,5 bis 50 μm, besonders bevorzugt von 1 bis 30 μm erhalten werden.It may also be advantageous before step (3) of the invention Process the solvent or dispersant the coating obtained after step (2) at a temperature from 20 ° C to 200 ° C, preferably from 150 ° C to 200 ° C, more preferably from 180 ° C to 200 ° C during from 1 s to 60 min by annealing. Especially preferably, the solvent or dispersant for a period of 20 minutes at a temperature of 200 ° C, removed from the dispersion or solution become. The solvent or dispersant may be, for example by entry of electromagnetic energy or by contact of the Substrates with a hot plate, in a roll-to-roll process preferably by contact with at least one heated roll or calender removed. Furthermore, the solution or dispersing agent by irradiation with IR, VIS, or UV light, for example, by halogen lamps or emitting in the IR range Laser, in a tempering furnace, or by purging with heated Air or inert gas are removed. Particularly preferably, the Solvent or dispersing agent by at least one method which are integrated in a roll-to-roll process can. Up to 99% of the solvent or dispersant can preferably removed from the coating obtained after step (2) become. The fraction of solution or solvent removed by the annealing Dispersing agent may be by measuring methods known to those skilled in the art be determined, for example by gravimetric methods. To the tempering may have a layer thickness of 0.05 to 100 μm, preferably from 0.1 to 75 μm, more preferably from 0.5 to 50 microns, more preferably from 1 to 30 microns to be obtained.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn in Schritt (3) die Beschichtung mit CO2-Laser Energie mit einer Wellenlänge von 10,6 μm und/oder 9,4 μm, bevorzugt 10,6 μm, und/oder mit einer mittleren Leistung von 1 W bis 3 kW, bevorzugt von 5 W bis 500 W, besonders bevorzugt von 8 W bis 30 W, ganz besonders bevorzugt von 10 W bis 20 W, und/oder kontinuierlich und/oder gepulst, zumindest einmalig durch Scannen bestrahlt wird, wobei die CO2-Laser Energie auf das Material der Beschichtung in dem Schnittvolumen des fokussierten Laserstrahls mit der Beschichtung während einer Dauer von 0,01 μs bis 1000 μs einwirkt. Verfahren zur Messung der mittleren Leistung sind dem Fachmann bekannt.In the method according to the invention, it may be advantageous if in step (3) the coating with CO 2 laser energy with a wavelength of 10.6 microns and / or 9.4 microns, preferably 10.6 microns, and / or with a average power of 1 W to 3 kW, preferably from 5 W to 500 W, more preferably from 8 W to 30 W, most preferably from 10 W to 20 W, and / or continuously and / or pulsed, at least once irradiated by scanning, wherein the CO 2 laser energy acts on the material of the coating in the cutting volume of the focused laser beam with the coating for a period of 0.01 .mu.s to 1000 .mu.s. Methods of measuring average power are known to those skilled in the art.
Der Vorteil besteht darin, dass durch die kurze Dauer der Einwirkung der CO2-Laser Energie keine oder sehr viel weniger Wärme auf das Substrat übertragen wird, als bei Verfahren gemäß Stand der Technik.The advantage is that, due to the short duration of the action of the CO 2 laser energy, no or much less heat is transferred to the substrate than with methods according to the prior art.
Vorzugsweise kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Beschichtung mit CO2-Laser Energie von 1- bis 5000-mal wiederholt durch Scannen bestrahlt werden.Preferably, in the method according to the invention, the coating can be repeatedly irradiated with CO 2 laser energy from 1 to 5000 times by scanning.
Falls im Schritt (3) die in Schritt (2) erhaltene Beschichtung mit gepulster CO2-Laser Energie bestrahlt wird, kann eine Pulsdauer von 0,01 μs bis 1000 μs in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft sein. Bevorzugt können Pulsdauern von 5 μs bis 1000 μs, weiters bevorzugt von 10 μs bis 900 μs, weiterhin bevorzugt von 10 μs bis 750 μs, besonders bevorzugt von 20 μs bis 500 μs, ganz besonders bevorzugt von 30 μs bis 400 μs eingesetzt werden.If, in step (3), the coating obtained in step (2) is irradiated with pulsed CO 2 laser energy, a pulse duration of 0.01 μs to 1000 μs may be advantageous in the method according to the invention. Pulse durations of from 5 μs to 1000 μs, more preferably from 10 μs to 900 μs, further preferably from 10 μs to 750 μs, particularly preferably from 20 μs to 500 μs, very particularly preferably from 30 μs to 400 μs, may preferably be used.
Bei kontinuierlich betriebenen Strahlquellen können Zeitdauern, während der CO2-Laser Energie auf die in Schritt (2) erhaltene Beschichtung eingetragen wird, von 0,1 bis 1000 μs vorteilhaft sein. Besonders bevorzugt können diese Zeitdauern bei kontinuierlich betriebenen Strahlquellen von 10 bis 900 μs, weiterhin besonders bevorzugt von 50 bis 750 μs, weiters besonders bevorzugt von 100 bis 500 μs, ganz besonders bevorzugt von 250 bis 400 μs betragen.In continuously operated laser sources durations can during CO 2 laser energy is entered in the step (2) coating obtained, may be advantageous from 0.1 to 1000 microseconds. With particular preference, these time periods can be from 10 to 900 μs for continuously operated beam sources, more particularly preferably from 50 to 750 μs, furthermore particularly preferably from 100 to 500 μs, very particularly preferably from 250 to 400 μs.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn beim Scannen die Schnittfläche des fokussierten Laserstrahls mit der Ebene der nach Schritt (2) erhaltenen Beschichtung auf dieser Ebene mit einer Geschwindigkeit, der sogenannten Scangeschwindigkeit, von 50 bis 150000 mm/s bewegt wird. Bevorzugt kann diese Geschwindigkeit von 1000 bis 35000 mm/s, besonders bevorzugt von 4500 bis 15000 mm/s, ganz besonders bevorzugt von 3000 bis 10000 mm/s betragen.In It can be advantageous for the process according to the invention be when scanning the cut surface of the focused Laser beam with the plane of the coating obtained after step (2) at this level, at a speed called the scan speed, from 50 to 150000 mm / s is moved. Preferably, this speed of 1000 to 35000 mm / s, more preferably from 4500 to 15000 mm / s, very particularly preferably from 3000 to 10,000 mm / s.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, im Schritt (3) beim Scannen einen Spurabstand zwischen den durch das Scannen beschriebenen nächst benachbarten Linien von 0,01 bis 2 mm einzusetzen, je nach Laserstrahldurchmesser am Werkstück bzw. Abmessung des Strahles in Richtung senkrecht zur Scanrichtung. Bevorzugt kann ein Spurabstand von 0,02 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,05 bis 1,25 mm, ganz besonders bevorzugt von 0,05 bis 1 mm eingesetzt werden. Die Schnittfläche kann kreisförmig oder elliptisch, bevorzugt elliptisch gewählt werden, wobei die große Achse der Ellipse senkrecht zur Vorschubrichtung des Laserstrahls orientiert ist. Auch eine rechteckige, bevorzugt quadratische, Schnittfläche kann vorteilhaft sein.It may also be advantageous in step (3) when scanning a Track spacing between those described by scanning next use adjacent lines of 0.01 to 2 mm, depending on the laser beam diameter on the workpiece or dimension of the beam in the direction perpendicular to the scanning direction. Preferably, a track pitch of 0.02 to 1.5 mm, more preferably from 0.05 to 1.25 mm, most preferably from 0.05 to 1 mm. The cut surface may be circular or elliptical, preferably elliptical be chosen, with the major axis of the ellipse oriented perpendicular to the feed direction of the laser beam. Also a rectangular, preferably square, cut surface can be beneficial.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann im Schritt (3) vorteilhaft mäanderförmig gescannt werden. Weiterhin bevorzugt kann manuell oder durch ein Klein-Prozeßleitsystem gescannt werden, die besonders bevorzugt durch eine PC implementierte Software gesteuert werden kann. Weiterhin bevorzugt können mehrere Laser eingesetzt werden, die simultan oder zeitlich versetzt unterschiedliche oder dieselben Linien auf der in Schritt (2) erhaltenen Beschichtung abfahren. Werden mehrere Laser eingesetzt, können Spurabstand, Geschwindigkeiten, und/oder Schnittflächen gleich oder unterschiedlich, bevorzugt jeweils gleich sein.In The process according to the invention can be carried out in step (3) are advantageously scanned meandering. Further preferred may be manually or through a small process control system scanned, which was particularly preferably implemented by a PC Software can be controlled. Furthermore preferred several lasers are used which are simultaneously or temporally staggered different or the same lines on the coating obtained in step (2) depart. If several lasers are used, track spacing, Speeds, and / or cut surfaces equal or different, preferably in each case the same.
Die Schritte (1), (1A), (2), (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens können beliebig oft, bevorzugt einmalig, wiederholt werden.The Steps (1), (1A), (2), (3) of the invention Processes can be repeated as often as desired, preferably once become.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine transparente leitfähige Schicht, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.object The present invention is also a transparent conductive Layer using the method according to the invention is obtained.
Die erfindungsgemäße Schicht kann einen Flächenwiderstand von 10 bis 10000 Ω/☐, bevorzugt von 10 bis 100 Ω/☐, weiterhin bevorzugt von 50 bis 250 Ω/☐, bevorzugt von 250 bis 1500 Ω/☐ und von 1500 bis 10000 Ω/☐ aufweisen.The Layer according to the invention can have a sheet resistance from 10 to 10,000 Ω / □, preferably from 10 to 100 Ω / □, furthermore preferably from 50 to 250 Ω / □, preferred from 250 to 1500 Ω / □ and from 1500 to 10000 Ω / □.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Schicht eine Zunahme des Flächenwiderstandes unter Biegebeanspruchung, falls in Schritt (2) ein flexibles Substrat eingesetzt wird, um einen Faktor von 1,0- bis 10-fach nach 50 Biegezyklen bei einem Biegeradius von 5 mm und einer Amplitude von 30 mm, gemessen nach Königer, aufweisen, bevorzugt um einen Faktor von 1- bis 5-fach, besonders bevorzugt von 1- bis 3-fach.Preferably the layer according to the invention can increase the sheet resistance under bending stress, if in step (2), a flexible substrate is inserted around a Factor from 1.0 to 10 times after 50 bending cycles at a bending radius of 5 mm and an amplitude of 30 mm, measured according to Königer, preferably by a factor of 1 to 5 times, especially preferably from 1 to 3 times.
Die erfindungsgemäße Schicht kann, wie bereits gesagt, verschiedene Schichtdicken aufweisen, die nach dem Tempern im Schritt (2) erhalten werden, bevorzugt von 0,05 bis 50 μm. Deshalb kann der Flächenwiderstand je nach der Verwendung des erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils, das die erfindungsgemäße Schicht aufweist, vorteilhaft gewählt sein.The According to the invention, as already stated, have different layer thicknesses after annealing in the step (2), preferably from 0.05 to 50 μm. Therefore can the sheet resistance depending on the use of the invention electronic component, the inventive Layer, advantageously selected.
Wird das erfindungsgemäße elektronische Bauteil, das die erfindungsgemäße Schicht aufweist, in einem OLED oder FKD verwendet, kann dieser Flächenwiderstand von 10 bis 100 Ω/☐, bei der Verwendung in einem Elektrolumineszenzmodul von 50 bis 250 Ω/☐, bei der Verwendung in einem Touchpanel von 250 bis 1500 Ω/☐, bzw. in einem Sensor von 1500 bis 10000 Ω/☐ betragen.If the electronic component according to the invention comprising the layer according to the invention is used in an OLED or FKD, this sheet resistance can be from 10 to 100 Ω / □ when used in an electroluminescent module of 50 to 250 Ω / □ when used in a touchpad from 250 to 1500 Ω / □, or in a sensor from 1500 to 10000 Ω / ☐.
Desweiteren kann die erfindungsgemäße Schicht eine Transmission von mindestens 40%, bevorzugt von mindestens 80%, besonders bevorzugt von mindestens 90% aufweisen. Ganz besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Schicht eine Transmission von mindestens 95% aufweisen.Furthermore the layer according to the invention may have a transmission of at least 40%, preferably of at least 80%, more preferably of at least 90%. Most preferably, the inventive Layer have a transmission of at least 95%.
Die
erfindungsgemäße Schicht kann eine mittels Tape-Test
gemäß
Vorzugsweise
kann die erfindungsgemäße Schicht eine mittels
Scratch Hardness Tester der Fa. Erichsen, Model 291, gemäß Prüfverfahren
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schicht werden im Folgenden an einem Beispiel näher erläutert.The inventive method and the invention Layer are explained in more detail below using an example.
Beispiel 1.Example 1.
Eine PET-Folie wurde zunächst 30 s lang einem in Luft unter Umgebungsbedingungen gezündeten Plasma ausgesetzt, um die Benetzbarkeit mit der ITO Nanopartikel Dispersion zu verbessern, und anschließend auf einer heizbaren Glasplatte fixiert.A PET film was first set in air for 30 seconds Environmental conditions ignited plasma exposed to the To improve wettability with the ITO nanoparticle dispersion, and then fixed on a heatable glass plate.
Anschließend wurde auf die PET-Folie eine Dispersion, enthaltend
- – 35 Gew.-% ITO Nanopartikel mit Primärpartikeln einer Größe unter 20 nm, und
- – 65 Gew.-% Ethanol als Lösungs- oder Dispersionsmittel,
- 35% by weight of ITO nanoparticles with primary particles smaller than 20 nm, and
- 65% by weight of ethanol as solvent or dispersing agent,
Anschließend wurde die Beschichtung mit einem kontinuierlich arbeitenden CO2 Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μm und einer Leistung von 9 W bestrahlt. Der Durchmesser des kreisförmigen Strahlquerschnittes betrug 1 mm, die Scangeschwindigkeit 4500 mm/s und der Spurabstand 0,05 mm.Subsequently was the coating with a continuous CO2 Laser with a wavelength of 10.6 μm and a Power of 9 W irradiated. The diameter of the circular beam cross-section was 1 mm, the scan speed 4500 mm / s and the track pitch 0.05 mm.
Die
erfindungsgemäße Schicht wies einen nach
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102006005019 [0025] - DE 102006005019 [0025]
- - DE 102006005025 [0025] - DE 102006005025 [0025]
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- - DE 19840527 A1 [0025] - DE 19840527 A1 [0025]
- - EP 06018493 [0025] EP 06018493 [0025]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- - Königer et al. [0003] - Königer et al. [0003]
- - Königer und Münsted in Measurement Science and Technology [0003] - Königer and Münsted in Measurement Science and Technology [0003]
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- - DIN EN ISO 2409 [0048] - DIN EN ISO 2409 [0048]
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Claims (15)
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2008
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