KR100252782B1 - Conductive polymer thin film manufacturing method and device thereof - Google Patents

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KR100252782B1
KR100252782B1 KR1019950061807A KR19950061807A KR100252782B1 KR 100252782 B1 KR100252782 B1 KR 100252782B1 KR 1019950061807 A KR1019950061807 A KR 1019950061807A KR 19950061807 A KR19950061807 A KR 19950061807A KR 100252782 B1 KR100252782 B1 KR 100252782B1
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김덕중
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Abstract

PURPOSE: A method for preparing a conductive polymer thin film and its apparatus are provided, to form a conductive polymer thin film of the emeraldin-salt state on a substrate directly, thereby to lower the cost and to improve the production yield. CONSTITUTION: The apparatus comprises a main valve(101), a cryostat(104), a water baffle(105), a diffusion pump(106), a molecular sieve(107), a rotary pump(108), an ion gauge(115), first and second roughing valves(116,118), and a backing valve(117) for maintaining a main chamber(101) to be vacuum; the first thermal bath(109) which is set below the main chamber and vaporizes aniline monomer and ammonium sulfate; the first molecular flow controller(111) and a thermocouple gauge(113) which control the amount of vapor of aniline monomer and ammonium sulfate generated from the first thermal bath; the second thermal bath(110) which is set in the opposite side of the first thermal bath and vaporizes HCl salt; the second molecular flow controller(112) and a pH meter(114) which are set over the second thermal bath and control the amount of HCl vapor and the pH; a substrate holder(102) which holds a substrate where a conductive polymer thin film is formed; and a vent valve which ventilates the inside of the main chamber.

Description

전도성 고분자 박막 제조방법 및 제조장치Conductive polymer thin film manufacturing method and manufacturing apparatus

제1도는 본 발명에 사용되는 고분자의 한예인 폴리아닐린의 산화과정을 구조식으로 나타낸 도면.1 is a structural diagram showing an oxidation process of polyaniline, which is an example of a polymer used in the present invention.

제2도는 본 발명에 사용되는 시료의 구조식을 나타낸 도면.2 is a diagram showing the structural formula of a sample used in the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 에메랄딘 쏠트상태의 폴리머 박막을 제조하기 위한 진공시스템을 나타낸 도면.3 is a view showing a vacuum system for producing a polymer thin film of the emerald salt in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 에메랄딘 베이스 상태의 폴리아닐린 분자구조1: Polyaniline Molecular Structure in Emerald Base State

2 : 에메랄딘 쏠트 상태의 폴리아닐린 분자구조2: Molecular structure of polyaniline in the emerald salt state

3 : 모노머 상태의 아닐린 분자구조3: molecular structure of the monomer aniline

4 : 황산화 암모니움 5 : 1몰의 염산4: sulfated ammonium 5: 1 mol hydrochloric acid

101 : 메인 챔버 102 : 기판홀더101: main chamber 102: substrate holder

103 : 메인 밸브 104 : 저온 유지장치103: main valve 104: cryostat

105 : 몰 조절장치 106 : 확산 펌프105: mole regulator 106: diffusion pump

107 : 분자 체 108 : 회전 펌프107 molecular sieve 108 rotary pump

109 : 제1온도 조절용기 110 : 제2온도 조절용기109: first temperature control container 110: second temperature control container

111 : 제1분자흐름 제어기 112 : 제2분자흐름 제어기111: first molecular flow controller 112: second molecular flow controller

113 : 열전쌍 게이지 114 : 산도 측정기113: thermocouple gauge 114: pH meter

115 : 이온 게이지 116 : 제1러핑 밸브115: ion gauge 116: first roughing valve

117 : 역행 밸브 118 : 제2러핑 밸브117: check valve 118: second roughing valve

본 발명은 전도성 고분자로 액정배향막을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자를 진공상태에서 직접 기판에 형성하기 위한 전도성 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal alignment film from a conductive polymer, and more particularly, to a manufacturing apparatus and a method for manufacturing a conductive polymer thin film for forming a conductive polymer in an emeraldine salt state directly on a substrate.

일반적으로 액정배향막은 높은 전기 전도도를 갖는 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자를 사용하고 있다.In general, the liquid crystal alignment layer uses a conductive polymer in the emeraldine salt state having high electrical conductivity.

상기 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자는 에메랄딘 베이스 상태의 고분자를 산으로 도핑처리하여 제조된다.The conductive polymer in the emeraldine salt state is prepared by doping the polymer in the emeraldine base state with an acid.

상기 고분자의 한종류인 에메랄딘 베이스 상태의 폴리아닐린을 제조하는 방법을 실시예를 들어 설명하면 먼저 아닐린(aniline) 20ml(0.22mol)과 (NH4)2S2O8(황산화 암모니움) 11.5g(0.05mol)을 0℃로 냉각시킨 1M 염산(HCl) 500ml에 90분 동안 반응 시킨다. 이때, 반응색은 짙은 녹색에서 시간이 지남에 따라 구리빛 광택이 용액표면에 나타난다. 상기 90분이 지난 후 반응 침전물을 거름종이를 이용하여 여과한 후, 거름종이에 걸러진 조각들을 다시 500mL 1M 염산용액에 넣어 자석젓개로 저어주며 15시간 방치한 후, 물 흡입기와 연결된 깔때기 내에서 여과한다. 상기 여과시 1M 염산 2L를 사용하여 여과액이 완전히 무색이 될때까지 세척하고 이렇게 하여 6g 정도의 50% 양성자화된 폴리아닐린을 얻는다. 이때 50% 양성자화된 에메랄딘 염산염 조각은 유기용매에 녹지않기 때문에 가공이 거의 불가능하다. 따라서 상기 에메랄딘 염산염 조각을 다시 500mL, 0.1M NH4OH 용액에 담가 15시간동안 자석젓개로 저어주며 이때의 산도는 9로 유지한다. 상기 15시간 후 1L의 0.1M NH4OH로 세척하고 여과하여 얻어진 조각을 진공라인과 연결된 건조 튜브에 넣어 48시간동안 초진공(10-3torr)하에서 건조시킨다. 상기 건조된 분말을 막자사발내에서 20분간 교반하여 균일하게 만들므로서 에메랄딘 베이스 상태의 폴리아닐린을 얻게되고, 상기 에메랄딘 베이스 상태의 폴리아닐린은 유기용매에 용해됨으로 가공공정이 가능하게 된다.An example of a method of preparing polyaniline in an emeraldine-based state, which is one of the polymers, will be described as follows. First, 20 ml (0.22 mol) of aniline and (NH 4 ) 2 S 2 O 8 (ammonium sulfate) 11.5 g (0.05 mol) was reacted with 500 ml of 1 M hydrochloric acid (HCl) cooled to 0 ° C. for 90 minutes. At this time, the reaction color is dark green and coppery luster appears on the surface of the solution over time. After 90 minutes, the reaction precipitate was filtered using a filter paper, and the pieces of the filter paper were filtered again and stirred in a 500 mL 1M hydrochloric acid solution for 15 hours with a magnetic stir and then filtered in a funnel connected to a water inhaler. . The filtration is washed with 2 L of 1 M hydrochloric acid until the filtrate is completely colorless and thus gives about 6 g of 50% protonated polyaniline. The 50% protonated fragment of emeraldine hydrochloride is insoluble in organic solvents, making it nearly impossible to process. Therefore, the fragment of the emeraldine hydrochloride was again immersed in 500mL, 0.1M NH 4 OH solution and stirred with a magnetic picket for 15 hours, and the acidity was maintained at 9. After 15 hours, the resultant was washed with 1 L of 0.1 M NH 4 OH and filtered, and the obtained pieces were placed in a drying tube connected with a vacuum line and dried under ultra-vacuum (10 −3 torr) for 48 hours. The dried powder is agitated for 20 minutes in a mortar to make it uniform, thereby obtaining polyaniline in an emeraldine base state, and the polyaniline in an emeraldine base state is dissolved in an organic solvent, thereby allowing a processing process.

상기와 같이 제조된 에메랄딘 베이스 상태의 폴리아닐린을 가공공정이 가능한 상태에서 용매에 용해시킨 다음 각종방법에 의해 폴리아닐린 박막을 제조하게 되는 것이다. 다음으로 상기 제조된 에메랄딘 베이스 상태의 폴리아닐린 박막에 전도성을 부여하기 위하여 산과반응시킨 도핑과정을 통하여 에메랄딘 쏠트 상태의 폴리아닐린 박막을 제조하여 액정 배향막에 적용하고 있다.The polyaniline in the emeraldine base state prepared as described above is dissolved in a solvent in a state in which a processing process is possible, and then a polyaniline thin film is prepared by various methods. Next, the polyaniline thin film of the emeraldine salt state is prepared through the doping process reacted with an acid in order to impart conductivity to the prepared polyaniline thin film of the emeraldine base state, and applied to the liquid crystal alignment layer.

상기 도핑과정을 좀더 상세히 설명하기로 한다.The doping process will be described in more detail.

일반적으로 전도성 고분자를 기존의 절연성고분자와 구별짓는 가장 중심이 되는 개념은 도핑(doping)이다. 도핑은 고분자사슬위의 π-전자들을 비편재화시켜 전하의 이동도를 크게하여 고분자를 절연성으로부터 전도성으로 변환시키는 조작을 말한다.In general, the most central concept that distinguishes conductive polymers from existing insulating polymers is doping. Doping refers to an operation of converting a polymer from insulating to conductive by delocalizing π-electrons on a polymer chain to increase charge mobility.

상기 도핑에는 화학적, 전기화학적 산화 및 환원에 의한 p형 및 n형 도핑, 산화 및 환원을 수반하지 않은 프로토닉 액시드(protonic acid)도핑, 포토(photo)도핑 그리고 전하주입(charge injection) 도핑등이 알려져 있다. 그러나 실제 적용시 도핑방법의 선택은 고분자의 특성(전자구조, 화학적 구조 등)에 따라 달라지게 된다.The doping includes p- and n-type doping by chemical and electrochemical oxidation and reduction, protonic acid doping without photooxidation and reduction, photo doping and charge injection doping. This is known. In practice, however, the choice of doping method depends on the properties of the polymer (electronic structure, chemical structure, etc.).

상기와 같이 도핑에 의해 전도성을 나타내는 대표적인 고분자들을 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리 파라-페닐렌(Poly(p-phenylene)), 폴리다이오펜(Polythiophene), 폴리 파라-페닐렌 비닐린(Poly(p-phenylenevinylene), 폴리아닐린(Polyaniline) 등이 있으며, 이들 고분자의 공통적인 특징은 고분자 골격(backbone)에 단일 결함과 이중결합이 교대로 반복되는 공액구조를 가진다는 점이다. 상기 고분자들중에서 폴리아닐린은 다른 전도성 고분자와는 달리 프로토닉 액시드 도핑에 의해 높은 전도성을 나타내는 물질로 쉽게 전환되고, 링(ring) 및 질소위치로의 작용기에 의한 유도체의 합성이 용이하며, 이러한 유도체화 및 합성 이전의 프리-펑션날리제이션(pre-functionalization)에 의해 일반 용매에 대한 높은 용해도를 갖게 되는 등 많은 장점을 가지고 있다.Representative polymers exhibiting conductivity by doping as described above are polyacetylene, poly para-phenylene, polythiophene, poly para-phenylene vinyline -phenylenevinylene), polyaniline, etc., and a common feature of these polymers is that they have a conjugated structure in which a single defect and a double bond are alternately repeated in the polymer backbone. Unlike conductive polymers, it is easily converted into a material having high conductivity by protonic acid doping, and it is easy to synthesize derivatives by functional groups to rings and nitrogen positions. It has many advantages, such as having high solubility in common solvents by pre-functionalization.

상기 폴리아닐린은 아래와 같은 일반식으로 나타내어지며 산화상태의 조절 및 질소 그리고 링 위치로의 치환에 의해 유도되는 화합물들의 총칭이다.The polyaniline is represented by the following general formula and is a generic term for compounds induced by control of oxidation state and substitution by nitrogen and ring position.

상기 폴리아닐린의 평균상태는 1-y값으로 주어지며 완전 환원상태(leucoemeraldine base:1-y=0)로 부터 중간 산화상태(emeraldine base:1-y=0.5). 완전 산화상태(pernigraniline base:1-y=1)로 연속적인 변화가 가능하다. 상기 산화상태들중 대기중에서 안정한 중간 산화상태의 에메랄딘 베이스는 산화형과 환원형의 단위가 교대로 반복되는 형태를 갖는다. 또한 상기 에메랄딘 베이스는 산성용액내에서 도핑이 되어 폴리세미퀴논 라디칼 캐타이온(폴라콘)(polysemiquinone radical cation(polaron))을 형성하며 이때 10-10S/cm로부터 5S/cm로의 큰 전기전도도의 증가를 나타낸다.The average state of the polyaniline is given as a 1-y value from the fully reduced state (leucoemeraldine base: 1-y = 0) to the intermediate oxidation state (emeraldine base: 1-y = 0.5). Continuous oxidation is possible with the complete oxidation state (pernigraniline base: 1-y = 1). Among the oxidation states, the emeraldine base in an intermediate oxidation state that is stable in the air has a form in which oxidized and reduced units are alternately repeated. In addition, the emeraldine base is doped in an acidic solution to form polysemiquinone radical cation (polaron), wherein a large electrical conductivity from 10 -10 S / cm to 5 S / cm Indicates an increase.

제1도는 전도성을 갖는 고분자의 일종인 폴리아닐린에 에메랄딘 베이스의 프로토내이션 메카니즘(protonation mechanism)을 나타낸 것으로서, 폴리아닐린의 에메랄딘 베이스(1, Emeraldind Base)에 2XH2A-의 분자구조를 갖는 산성용액과 반응시켜 양성자산 토핑(Protonic Acid Doping)을 실시하게 되면 에메랄딘 베이스의 환원형의 질소에 H와 A-가 공유결합하게 되고, 다시 상기 2XH+A-가 결합된 에메랄딘 베이스는 자체적으로 내부 산화반응과정(Internal Redox Reaction)과 극성 분리과정(Polarons Separate)을 거쳐 상기 에메랄딘 베이스의 산화형 단위와 환원형의 단위가 일치하는 구조인 에메랄딘 솔트(2, Emeraldind Salt)의 폴리파이몰로 제조된다. 이때, 전기전도도는 약 104S/cm 정도로 증가시킬 수 있다.FIG. 1 shows the protonation mechanism of the emeraldine base in polyaniline, a kind of conductive polymer, and has an acidic molecular structure of 2XH 2 A -in the emeraldine base of polyaniline. Protonic Acid Doping by reacting with solution causes H and A - to be covalently bonded to the reduced nitrogen of the emeraldine base, and the emeraldine base to which 2XH + A - is bonded is itself. Polypyrimol of Emeraldind Salt (2, Emeraldind Salt), a structure in which the oxidized unit and the reduced unit of the emeraldine base are identical through an internal redox reaction and a polar separation process. Is manufactured. At this time, the electrical conductivity may be increased to about 10 4 S / cm.

상술한 바와같이 전도성 고분자로 액정배향막등의 전도성 고분자를 제조하는 방법은 먼저 아닐린 모노머 상태를 에메랄딘 베이스 상태의 고분자로 제조하는 단계와, 상기 유기용매에 용해되는 에메랄딘 베이스 상태의 전도성 고분자를 유기용매에 용해시켜 박막을 제조하기 위한 박막 제조공정 단계와, 상기 에메랄딘 베이스 상태의 전도성 고분자 박막을 전기 전도도를 향상시키기 위하여 산과 반응시켜 도핑과정을 통해 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막을 제조하는 단계를 통하여 높은 전기 전도도를 갖는 전도성 고분자 박막을 얻을 수 있다.As described above, a method of manufacturing a conductive polymer such as a liquid crystal alignment film using a conductive polymer may include preparing an aniline monomer in an emeraldine-based polymer, and organically preparing an emeraldine-based conductive polymer in the organic solvent. A thin film manufacturing process step for preparing a thin film by dissolving in a solvent, and the step of preparing a conductive polymer thin film in the emeraldine salt state through the doping process by reacting the conductive polymer thin film of the emeraldine base state with an acid to improve electrical conductivity Through the conductive polymer thin film having a high electrical conductivity can be obtained.

그러나 상기와 같이 전도성 고분자 박막을 제조하기 위해서는 크게 3가지의 복잡한 공정을 거쳐야 함으로써, 제조단가의 상승과 공정의 복잡함으로 인한 수율의 저하를 초래한다는 문제점이 있다.However, in order to manufacture the conductive polymer thin film as described above, it has to go through three complicated processes, resulting in a decrease in yield due to an increase in manufacturing cost and complexity of the process.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 아닐린 모노머 상태를 박막제조장치에 의해 에메랄딘 베이스 상태를 거치지 않고 직접 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막을 제조함으로써, 제조공정을 단순화하여 제조단가를 낮추고 수율을 높이는데 그 목적이 있다.Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention manufactures a conductive polymer thin film of the emeraldine salt state directly through the aniline monomer state without the emeraldine base state by the thin film manufacturing apparatus, thereby simplifying the manufacturing process and lowering the manufacturing cost. The purpose is to increase the yield.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 진공상태를 유지하기 위한 기본적인 구성품인 메인 챔버(Main Chamber), 메인 밸브(Main Valve), 저온유지 장치(Cryostat), 물 조절장치(Water Baffle), 확산 펌프(diffusion Pump), 분자 체(Molecular Sleve), 회전 펌프(Rotary Pump), 이온 게이지(Ion Gauge), 제1, 2러핑 밸브(Roughing Valve), 그리고 역행밸브(Backing Valve)와, 상기 메인 챔버의 하부에 설치되어 아닐린 모노머(aniline monomer)와 황산화 암모니움을 채워넣고 증기화 시키기 위한 제1온도 조절용기(Thermal Bath)와, 상기 제1온도 조절용기에서 발생되는 아닐린 모노머와 황산화 암모니움 증기의 양을 조절하기 위한 제1분자흐름 제어기(Molecular Flow Controller) 및 열전쌍 게이지(Thermocouple Gauge)와, 상기 제1온도 조절용기의 맞은편에 설치되어 염산염을 채워넣어 증기화 시키기 위한 제2온도 조절용기와, 상기 제2온도용기 상부에 설치되어 상기 제2온도 조절용기로 부터 발생되는 염산염 증기의 양과 산도를 조절하기 위한 제2분자흐름 제어기 및 산도 측정기(PH Meter)와, 상기 메인 챔버 내부에 설치되어 있는 전도성 고분자 박막이 형성될 기판을 장착하기 위한 기판홀더와, 상기 메인챔버 내부를 환기 시키기 위한 벤트(Vent) 밸브로 이루어진 에메랄딘 쏠트 상태의 고분자 박막 제조장치를 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a main component (Main Chamber), a main valve (Main Valve), a cryostat (Cryostat), a water control device (Water Baffle), a diffusion pump (basic components) to maintain a vacuum state Diffusion Pump, Molecular Sleve, Rotary Pump, Ion Gauge, First, Roughing Valve, and Backing Valve, and Bottom of Main Chamber A first thermal bath for filling and vaporizing aniline monomer and sulfated ammonium, and aniline monomer and sulfated ammonium vapor generated in the first temperature control vessel. A first molecular flow controller and a thermocouple gauge for adjusting the amount, and a second temperature regulating vessel for filling the hydrochloride to vaporize is installed opposite the first temperature control vessel A second molecular flow controller and a pH meter installed at an upper portion of the second temperature vessel to adjust the amount and acidity of hydrochloric acid vapor generated from the second temperature controller; And a substrate holder for mounting a substrate on which a conductive polymer thin film is to be formed, and an emeraldine salted polymer thin film manufacturing apparatus including a vent valve for venting the inside of the main chamber.

또한 상기 제조장치에 의한 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막을 제조하는 방법으로, 먼저 제조장치의 제1온도 조절용기에 아닐린 모노머와 황산화 암모니움을 일정한 비율로 채워 넣고, 제2온 조절도용기에 염산염을 채워넣는 단계와, 상기 제조장치의 메인밸브, 저온유지장치, 물 조절장치, 확산 펌프, 분자 체, 회전 펌프, 이온 게이지, 제1, 2러핑 밸브, 그리고 역행 밸브를 이용하여 메인챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계와, 상기 아닐린 모노머와 황산화암모니움을 증기화 시키기 위해 제1온도 조절용기를 가열하고, 상기 혼합 증기의 양을 제1분자 흐름 제어기와 열전쌍 게이지를 이용하여 조절하는 단계와, 상기 단계와 동시에 염산염을 증기화 시키기 위해 제2온도 조절용기를 가열하고, 발생된 염산염 증기를 제2분자 흐름 제어기와 산도 측정기를 이용하여 산도와 증가량을 조절하는 단계와, 상기 아닐린 모노머와 황산화 암모니움의 혼합증기와 염산염 증기가 진공챔버내에서 반응하면서 기판에 증착되는 단계를 포함하여 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막 제조하는 것을 특징으로 한다.In addition, as a method for producing a conductive polymer thin film in the emeraldine salt state by the manufacturing apparatus, first the aniline monomer and the ammonium sulfate ammonium is filled in a constant ratio in the first temperature control vessel of the manufacturing apparatus, the second temperature control degree vessel Filling hydrochloric acid into the main chamber, the main valve of the manufacturing apparatus using a main valve, a cryostat, a water regulator, a diffusion pump, a molecular sieve, a rotary pump, an ion gauge, first and second roughing valves, and a backing valve. Vacuuming the interior, heating a first temperature control vessel to vaporize the aniline monomer and ammonium sulfate, and controlling the amount of the mixed vapor using a first molecular flow controller and a thermocouple gauge. And heating the second temperature control vessel to vaporize the hydrochloride at the same time as the above step, and convert the generated hydrochloride vapor into the second molecular flow controller and the acidity. Adjusting the acidity and the increase amount by using a measuring device, and the mixed polymer of the aniline monomer and sulfated ammonium sulfate and the hydrochloride vapor deposited on the substrate while reacting in a vacuum chamber in the emeraldine salt state conductive polymer thin film It is characterized by manufacturing.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명에 따라 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막 제조장치의 제1, 2온도 조절용기(109, 110)에 담겨 증기화된 상태로 반응하는 분자들을 나타낸 것으로서, 모노머 상태의 아닐린(3)와 황산화 암모니움(4) 그리고 1M의 염산염(5)이 증기화 되어 메인 챔버(101) 내부에서 반응하면서 기판에 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막이 형성된다.2 is a view showing molecules reacting in a vaporized state in the first and second temperature control vessels 109 and 110 of the apparatus for producing an emeraldine salt in accordance with the present invention. ), Ammonium sulfate (4), and 1M hydrochloride (5) are vaporized to react inside the main chamber 101 to form an emeraldine salted conductive polymer thin film on the substrate.

다음으로 제3도는 본 발명에 따른 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막을 제조하기 위한 장치(100)를 나타낸 것으로서, 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막이 형성될 조건을 제공하는 메인 챔버(101)와, 상기 메인챔버(101)를 진공상태를 유지하기 위한 기본적인 구성품인 메인 밸브(103), 저온유지 장치(104), 물 조절장치(105), 확산 펌프(106), 회전 펌프(108), 이온 게이지(115) 제1, 2러핑 밸브(116, 118), 그리고 역행(backing) 밸브(117)가 설치되어 있다. 또한 상기 메인 챔버(101)의 하부에는 아닐린 모노모(3)와 황산화 암모니움(4)을 채워넣고 증기화 시키기 위한 제1온도 조절용기(109)가 설치되어 있으며, 상기 제1온도 조절용기(109)에서 발생되는 아닐린 모노머(3)와 황산화 암모니움(4) 증기의 양을 조절하기 위한 제1분자흐름 제어기(111) 및 열전쌍 게이지(113)가 제1온도 조절용기(109) 상부에 순차적으로 설치되어 있다. 또한 상기 제1온도 조절용기(109)의 맞은편에는 염산염(5)을 채워넣어 증기화 시키기 위한 제2온도 조절용기(110)가 설치되어 있으며, 상기 제2온도 조절용기(110) 상부에는 상기 제2온도 조절용기(110)로 부터 발생되는 염산염(5) 증기의 양과 산도를 조절하기 위한 제2분자흐름 제어기(112) 및 산도 측정기(114)가 순차적으로 형성되어 있다. 또한 상기 메인 챔버(101) 내부에는 전도성 고분자 박막이 형성될 기판을 장착하기 위한 기판홀더(102)와, 상기 메인챔버(101) 내부를 환기 시키기 위한 밴트 밸브(도시되지 않음)가 형성되어 있다.Next, FIG. 3 shows an apparatus 100 for manufacturing the conductive polymer thin film in the emerald salt state according to the present invention, and includes a main chamber 101 providing conditions under which the conductive polymer thin film in the emerald salt state is formed. In addition, a main valve 103, a low temperature holding device 104, a water regulating device 105, a diffusion pump 106, a rotary pump 108, and ions, which are basic components for maintaining the vacuum in the main chamber 101 The gauge 115 is provided with first and second roughing valves 116 and 118 and a backing valve 117. In addition, a lower portion of the main chamber 101 is provided with a first temperature control vessel 109 for filling and vaporizing the aniline monomo 3 and the sulfated ammonium 4, the first temperature control vessel A first molecular flow controller 111 and a thermocouple gauge 113 for controlling the amount of aniline monomer (3) and ammonium sulfate (4) vapors generated at 109 are located above the first temperature control vessel 109. Installed in order. In addition, the second temperature control vessel 110 is provided on the opposite side of the first temperature control vessel 109 to fill the hydrochloride (5) to vaporize, the upper portion of the second temperature control vessel (110) A second molecular flow controller 112 and an acidity meter 114 for controlling the amount and acidity of the hydrochloride 5 vapor generated from the second temperature control vessel 110 are sequentially formed. In addition, a substrate holder 102 for mounting a substrate on which the conductive polymer thin film is to be formed in the main chamber 101 and a vent valve (not shown) for ventilating the inside of the main chamber 101 are formed.

상술한 바와 같이 구성된 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막제조장치(100)를 이용하여 전도성 고분자 박막을 제조하는 방법은, 먼저 상기 제조장치(100)의 제1온도 조절용기(109)에 아닐린 모노머(3)와 황산화 암모니움(4)을 일정한 비율로 채워 넣고, 제2온도 조절용기(110)에 염산염(5)을 채워넣는다. 다음으로 상기 제조장치(100)의 메인 밸브(103), 저온유지 장치(104), 물 조절장치(105), 확산 펌프(106), 분자체(107), 회전 펌프(108) 이온 게이지(115), 제1, 2러핑 밸브(116, 118), 그리고 역행 밸브(117)를 이용하여 메인챔버(101) 내부를 진공상태로 만들고 난 후, 상기 아닐린 모노머(3)와 황산화 암모니움(4)을 증기화 시키기 위해 제1온도 조절용기(109)를 가열하고, 상기 제1온도 조절용기(109)에서 발생되는 혼합증기의 양을 제1분자흐름 제어기(111)와 열전쌍 게이지(113)를 조절하여 메인챔버(101)로 방출하게 된다. 이때 상기 아닐린 모노머(3)와 황산화 암모니움(4)의 증기를 발생시키는 동시에 염산염(5)을 증기화 시키기 위해 제2온도 조절용기(110)를 가열하고, 발생된 염산염(5) 증기를 제2분자흐름 제어기(112)와 산도 측정기(114)를 이용하여 산도와 증기량을 조절하여 메인 챔버(101) 내부로 1M 상태로 유지되는 염산염 증기를 방출시킨다. 상기 메인 챔버(101)로 방출된 아닐린 모노머(3)와 암모니움(4)의 혼합증기와 염산염(5) 증기가 반응하면서 기판에 증착되어 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막을 제조하게 되는 것이다.The method for producing a conductive polymer thin film using the emeraldine salted conductive polymer thin film manufacturing apparatus 100 configured as described above, first, the aniline monomer (1) in the first temperature control vessel 109 of the manufacturing apparatus 100 ( 3) and ammonium sulfate (4) is filled at a constant rate, and the hydrochloride salt (5) is filled in the second temperature control container (110). Next, the main valve 103, the cryostat 104, the water regulator 105, the diffusion pump 106, the molecular sieve 107, the rotary pump 108, the ion gauge 115 of the manufacturing apparatus 100. ), The first and second roughing valves 116 and 118, and the backing valve 117 to vacuum the inside of the main chamber 101, and then the aniline monomer 3 and ammonium sulfate (4). The first temperature control vessel 109 is heated to vaporize, and the amount of mixed vapor generated from the first temperature control vessel 109 is adjusted to the first molecular flow controller 111 and the thermocouple gauge 113. It is adjusted to be discharged to the main chamber 101. At this time, the second temperature control vessel 110 is heated to vaporize the hydrochloride (5) while simultaneously generating steam of the aniline monomer (3) and ammonium sulfate (4), and generating the generated hydrochloride (5) vapor. The second molecular flow controller 112 and the acidity meter 114 are used to adjust the acidity and the amount of steam to release hydrochloric acid vapor maintained in the 1M state into the main chamber 101. The mixed vapor of the aniline monomer 3 and the ammonium 4 discharged into the main chamber 101 and the hydrochloride (5) vapor react with each other to be deposited on a substrate to produce an emeraldine salted conductive polymer thin film.

상술한 바와 같이 본 발명은 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막을 기판에 직접 형성함으로써, 종래의 복잡한 공정을 거치지 않게 되어 전도성 고분자 박막을 제조하는 제조단가를 저하시키고, 공정의 단순화로 인해 수율을 상승시킬 수 있다.As described above, the present invention forms the conductive polymer thin film in the emeraldine salt state directly on the substrate, thereby reducing the manufacturing cost of manufacturing the conductive polymer thin film and increasing the yield due to the simplification of the process. You can.

상술한 제조장치와 제조방법은 전도성 고분자를 이용한 액정배향막과 그이외의 모든 박막 공정에 적용가능하다. 즉 동시에 두가지 이상의 물질들을 진공상태에서 반응시키면서 직접 박막을 형성함으로써 ECD(Electrochromic Display), ELD(Electroluminescent Display), 그리고 태양전지(Solar Cell) 등에도 적용가능하다.The manufacturing apparatus and the manufacturing method described above can be applied to the liquid crystal alignment layer using the conductive polymer and all other thin film processes. In other words, by simultaneously forming a thin film by reacting two or more materials in a vacuum state, it is also applicable to ECD (Electrochromic Display), ELD (Electroluminescent Display), and Solar Cell.

Claims (3)

메인챔버를 진공상태로 유지하기 위한 기본적인 구성품인 메인밸브, 저온유지장치, 물 조절장치, 확산펌프, 분자 체, 회전 펌프, 이온 게이지, 제1, 2러핑 밸브, 그리고 역행 밸브와,Basic valves for maintaining the main chamber in a vacuum, such as the main valve, cryostat, water regulator, diffusion pump, molecular sieve, rotary pump, ion gauge, first and second roughing valves, and backing valve, 상기 메인 챔버의 하부에 설치되어 아닐린 모노머와 황산화 암모니움을 채워넣고 증기화 시키기 위한 제1온도 조절용기와,A first temperature control container installed at a lower portion of the main chamber to fill and vaporize aniline monomer and sulfated ammonium; 상기 제1온도 조절용기에서 발생되는 아닐린 모노머와 황산화 암모니움 증기의 양을 조절하기 위한 제1분자흐름 제어기 및 열전쌍 게이지와,A first molecular flow controller and thermocouple gauge for controlling the amount of aniline monomer and sulfated ammonium vapor generated in the first temperature regulating vessel; 상기 제1온도 조절용기의 맞은편에 설치되어 염산염을 채워넣고 증기화 시키기 위한 제2온도 조절용기와,A second temperature control container installed opposite the first temperature control container to fill and vaporize hydrochloride; 상기 제2온도 조절용기 상부에 설치되어 상기 제2온도 조절용기로 부터 발생되는 염산염 증기의 양과 산도를 조절하기 위한 제2분자흐름 제어기 및 산도 측정기와,A second molecular flow controller and an acidity meter installed on an upper portion of the second temperature controller to adjust the amount and acidity of the hydrochloride vapor generated from the second temperature controller; 상기 메인 챔버 내부에 설치되어 있는 전도성 고분자 박막이 형성될 기판을 장착하기 위한 기판홀더와,A substrate holder for mounting a substrate on which the conductive polymer thin film is installed in the main chamber; 상기 메인챔버 내부를 환기 시키기 위한 밴트 밸브를 포함하는 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막 제조장치.Apparatus for producing a conductive polymer thin film in the emeraldine salt state including a vent valve for ventilating the inside of the main chamber. 제1온도 조절용기에 아닐린 모노머와 황산화 암모니움을 일정한 비율로 채워 넣고, 제2온도 조절용기에 염산염을 채워넣는 단계와,Filling the first temperature control container with aniline monomer and ammonium sulfate ammonium at a constant ratio, and filling the second temperature control container with hydrochloride; 상기 제조장치의 메인밸브, 저온유지 장치, 물 조절장치, 확산 펌프, 분자 체, 회전 펌프, 이온 게이지, 제1, 2러핑 밸브, 그리고 역행 밸브를 이용하여 메인 챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계와,Vacuuming the inside of the main chamber using a main valve, a cryostat, a water regulator, a diffusion pump, a molecular sieve, a rotary pump, an ion gauge, first and second roughing valves, and a backing valve of the manufacturing apparatus; , 상기 아닐린 모노머와 황산화 암모니움을 증기화 시키기 위해 제1온도 조절용기를 가열하고, 상기 혼합증기의 양을 제1분자흐름 제어기와 열전쌍 게이지를 이용하여 조절하는 단계와,Heating a first temperature control vessel to vaporize the aniline monomer and the sulfated ammonium, and adjusting the amount of the mixed vapor using a first molecular flow controller and a thermocouple gauge; 상기 단계와 동시에 염산염을 증기화 시키기 위해 제2온도 조절용기를 가열하고, 발생된 염산염 증기를 제2분자흐름 제어기와 산도 측정기를 이용하여 산도와 증기량을 조절하는 단계와,Heating the second temperature control vessel to vaporize the hydrochloride at the same time as the above step, and adjusting the acidity and the amount of steam using the generated hydrochloride vapor using a second molecular flow controller and an acidity meter; 상기 아닐린 모노머와 황산화 암모니움의 혼합증기와 염산염 증기가 진공챔버내에서 반응하면서 기판에 증착되는 단계를 포함하는 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막의 제조방법.And a step of depositing a mixed film of the aniline monomer and ammonium sulfate ammonium and hydrochloride vapor on a substrate while reacting in a vacuum chamber. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 염산염의 농도는 1M을 유지하는 것을 특징으로 하는 에메랄딘 쏠트 상태의 전도성 고분자 박막의 제조방법.Method for producing a conductive polymer thin film in the emeraldine salt state, characterized in that the concentration of the hydrochloride is maintained at 1M.
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