KR100743836B1 - Production method of polymer thin film using corona discharge and the polymer thin film made by the method - Google Patents

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KR100743836B1
KR100743836B1 KR1020060025601A KR20060025601A KR100743836B1 KR 100743836 B1 KR100743836 B1 KR 100743836B1 KR 1020060025601 A KR1020060025601 A KR 1020060025601A KR 20060025601 A KR20060025601 A KR 20060025601A KR 100743836 B1 KR100743836 B1 KR 100743836B1
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polymer thin
corona discharge
polymer
cathode
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박철민
정원용
홍재민
정희준
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연세대학교 산학협력단
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    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers

Abstract

A method for forming a polymer thin film using corona discharge and a polymer thin film formed by the same are provided to increase a surface area of a fine structure and quickly form the uniform polymer thin film. An anode and a plate-shaped cathode(2) are prepared, and then a substrate(3) is put on the plate-shaped cathode. A polymer solution is applied on the entire surface of the substrate. Corona discharge is generated from the anode installed in the polymer solution, so that solvent among the polymer solution is vaporized to form a polymer thin film. The anode is made of tungsten, while the cathode is made of copper. A heater is installed on a lower portion of the cathode to adjust a temperature of the cathode.

Description

코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 고분자 박막{Production method of polymer thin film using corona discharge and the polymer thin film made by the method}Production method of polymer thin film using corona discharge and the polymer thin film made by the method

도 1는 코로나 방전에 의하여 고분자 박막이 형성되는 모습을 나타낸 설명도이다.1 is an explanatory diagram showing a state in which a polymer thin film is formed by corona discharge.

도 2은 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조에 사용되는 장치를 간략화한 도면이다.FIG. 2 is a simplified diagram of an apparatus used for producing a polymer thin film using corona discharge.

도 3은 본 발명의 실시예에서 사용한 코로나 방전 장치의 개략도이다.3 is a schematic diagram of the corona discharge device used in the embodiment of the present invention.

도 4는 실시예 1 내지 4에서 실제로 사용한 코로나 방전 장치의 사진이다.4 is a photograph of a corona discharge device actually used in Examples 1 to 4. FIG.

도 5는 실시예 1의 결과로서. 용매로서 톨루엔과 1,2-디클로메탄을 사용하여 제조된 고분자 박막의 표면 상태를 광학현미경으로 측정한 결과이다.5 is the result of Example 1. FIG. It is the result of measuring the surface state of the polymer thin film manufactured using toluene and 1,2-dichloromethane as a solvent by an optical microscope.

도 6은 실시예 2의 결과로서, 코로나 방전시 전압과 전극간 거리에 따른 고분자 박막 형성 여부를 보여주는 결과이다.FIG. 6 shows results of forming a polymer thin film according to a voltage and an electrode distance during corona discharge as a result of Example 2. FIG.

도 7은 실시예 3의 결과로서, (a)는 코로나 방전을 이용한 방법, (b)는 스핀코팅을 이용한 방법에 의해 제조된 MEH-PPV/PMMA 블렌드 고분자 박막의 AFM 측정 결과이다.7 is a result of Example 3, (a) is a method of using a corona discharge, (b) is a result of AFM measurement of the MEH-PPV / PMMA blend polymer thin film prepared by the method using a spin coating.

도 8은 실시예 3의 고분자 박막의 TEM 결과이다.8 is a TEM result of the polymer thin film of Example 3.

도 9는 실시예 4의 결과로서, 분자량 20K의 PS-b-P4VP를 딥코팅과 코로나 방전 방법으로 제조한 각 고분자 박막의 TEM 결과이다.FIG. 9 is a TEM result of each polymer thin film prepared by deep coating and corona discharge of PS- b -P4VP having a molecular weight of 20 K as a result of Example 4. FIG.

** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **** Description of the main symbols in the drawings **

1 : 양극 2 : 음극1 anode 2 cathode

3 : 기판 4 : 고분자 용액3: substrate 4: polymer solution

5 : 코로나 6 : 히터5: corona 6: heater

7 : 음극스탠드 8 : 양극스탠드7: cathode stand 8: anode stand

10 : 체임버 20 : 전원10: chamber 20: power

30 : 벤트라인 40 : 파워서플라이30: Vent Line 40: Power Supply

50 : 히터조절기50: heater controller

본 발명은 코로나 반전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 고분자 박막에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a polymer thin film using corona inversion and to a polymer thin film produced by the method.

먼저, 종래의 고분자 박막의 제조에 이용되는 방법에 대하여 살펴보도록 한 다. 종래에 고분자 박막의 제조를 위하여 가장 많이 사용되는 방법은 스핀코팅, 잉크젯 프린팅 등이 있다. 이 중 스핀 코팅이 가장 대표적인 고분자 박막 제조 방법이다. 스핀 코팅에서는 고분자 용액의 농도, 스핀 코터의 회전 속도를 조절하여 박막의 두께 조절을 하게 된다. 매우 경제적이며 대면적 고분자 박막 제조가 가능하므로 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 박막 내의 일정한 패턴을 요구하는 경우 스핀 코팅을 통해서는 박막의 패턴화가 불가능하다는 단점이 있다.First, it looks at the method used in the production of a conventional polymer thin film. Conventionally, the most widely used method for preparing a polymer thin film is spin coating or inkjet printing. Among these, spin coating is the most representative method for producing a polymer thin film. In spin coating, the thickness of the thin film is controlled by adjusting the concentration of the polymer solution and the rotational speed of the spin coater. It is very economical and large-area polymer thin film can be produced, so it is most widely used. However, if a certain pattern in the thin film is required, there is a disadvantage that patterning of the thin film is impossible through spin coating.

잉크젯 프린팅은 스핀 코팅과는 달리 패턴을 이룬 박막 제조가 가능하며, 매우 경제적인 방식이다. 최근 유기TFT, 고분자 LED소자의 패턴 제작 방식으로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 잉크젯 프린팅으로 비교적 쉽게 패턴 형성이 가능하다는 장점을 가지고 있지만, 스핀 코팅 방식에 비하여 기판과 고분자 간의 계면이 안정되지 않으며, 또한 잔류 용매로 인한 고분자의 기능성 저하가 발생하는 문제점이 있다.Inkjet printing, unlike spin coating, enables patterned thin films and is a very economical method. Recently, researches on using organic TFT and polymer LED devices as patterns are being actively conducted. However, although inkjet printing has the advantage of relatively easy pattern formation, the interface between the substrate and the polymer is not stable compared to the spin coating method, there is also a problem that the functional degradation of the polymer due to the residual solvent occurs.

딥코팅은 기판을 고분자 용액에 넣은 후 꺼내어 건조시켜 고분자 박막을 제조하는 방법이다. 딥코팅은 비교적 간단한 장비로 박막제작이 가능하다는 장점이 있으나, 박막의 균일도가 스핀코팅에 비하여 좋지 않고, 박막의 두께조절이 비교적 어렵다는 단점을 가지고 있다. 최근 들어 딥코팅은 이온성 고분자의 다층박막을 제조하는데 널리 이용되고 있다. Dip coating is a method of manufacturing a polymer thin film by putting the substrate in a polymer solution and then taken out and dried. Dip coating has the advantage that the thin film can be manufactured with a relatively simple equipment, but the uniformity of the thin film is not as good as the spin coating, and the thickness control of the thin film is relatively difficult. Recently, dip coating has been widely used to prepare multilayer thin films of ionic polymers.

따라서, 본 발명자들은 상기 종래 고분자 박막 제조 방법의 문제점을 해결한, 고분자 박막 내의 패턴화가 가능하고, 대면적의 박막 제조가 가능하며, 잔류 용매로 인한 고분자의 기능성 저하 등의 문제가 없는 신규한 고분자 박막의 제조 방법을 제공하고자 연구한 결과, 후술하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막 제조 방법을 개발 완성하게 되었다. Therefore, the present inventors have solved the problems of the conventional polymer thin film manufacturing method, can be patterned in the polymer thin film, a large area thin film can be produced, a novel polymer without problems such as functional degradation of the polymer due to the residual solvent As a result of research to provide a method for manufacturing a thin film, a method of manufacturing a polymer thin film using corona discharge, which will be described later, has been developed.

본 발명의 목적은 종래 스핀 코팅을 이용한 고분자 박막 제조시 박막의 패턴화가 불가능하다는 단점과 잉크젯 프린팅을 이용한 고분자 박막 제조시 고분자와 기판과의 계면이 불안정하고, 잔류 용매로 인한 고분자 박막의 기능이 저하되는 문제점을 극복한 신규한 고분자 박막 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is the disadvantage that the patterning of the thin film is not possible when manufacturing the polymer thin film using the spin coating conventional and the interface between the polymer and the substrate is unstable when manufacturing the polymer thin film using inkjet printing, the function of the polymer thin film due to the residual solvent is deteriorated There is provided a novel method for producing a polymer thin film that overcomes the problems.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a polymer thin film using a corona discharge.

구체적으로, 본 발명은Specifically, the present invention

양극(anode)과 플레이트 형태의 음극(anode)을 준비하는 단계(I);Preparing an anode and an anode in the form of a plate (I);

상기 플레이트 형태의 음극 위에 기판을 올려 놓는 단계(II);Placing a substrate on the plate-shaped cathode (II);

고분자 용액이 상기 기판 전체에 넓게 퍼지도록 도포하는 단계(III); 및Coating (III) the polymer solution so that it spreads throughout the substrate; And

상기 고분자 용액 위에 설치된 양극으로부터 코로나 방전을 시작하여, 용액 중의 용매가 증발하면서 고분자 막이 형성되는 단계(IV) Initiating a corona discharge from the anode installed on the polymer solution, the step of forming a polymer film while evaporating the solvent in the solution (IV)

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing a polymer thin film using a corona discharge, characterized in that comprises a.

특히, 상기 양극이 팁(tip) 또는 블레이드(blade)형태인 것이 바람직하다.In particular, the anode is preferably in the form of a tip or blade (blade).

특히, 상기 양극의 재질이 텅스텐이고, 음극의 재질이 구리인 것이 바람직하다.In particular, it is preferable that the material of the positive electrode is tungsten, and the material of the negative electrode is copper.

특히, 상기 플레이트 형태의 음극의 온도 조절을 위하여 음극의 하부 또는 몸통에 히터를 이용하여 가열하여 주는 것이 바람직하다.In particular, in order to control the temperature of the plate-shaped cathode, it is preferable to heat the lower portion or the body of the cathode using a heater.

특히, 상기 고분자 용액의 용매로서 비극성용매를 사용하는 것이 바람직하다.In particular, it is preferable to use a nonpolar solvent as the solvent of the polymer solution.

특히, 상기 비극성용매로서 톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. In particular, it is preferable to use any one selected from toluene, xylene, and cyclohexane as the nonpolar solvent.

특히, 상기 코로나 방전 시간이 5 ~ 30 초 사이인 것이 바람직하다.In particular, it is preferable that the corona discharge time is between 5 and 30 seconds.

또한, 본 발명은 상기 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법에 의해 제조된 고분자 박막을 제공한다.The present invention also provides a polymer thin film produced by the method for producing a polymer thin film using the corona discharge.

이하에서는 도면을 참고하면서 본 발명에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1는 코로나 방전에 의하여 고분자 박막이 형성되는 모습을 나타낸 설명도이고, 도 2은 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조에 사용되는 장치를 간략화한 도면으로서, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.1 is an explanatory view showing a polymer thin film formed by a corona discharge, Figure 2 is a simplified view of the apparatus used for the production of a polymer thin film using a corona discharge, the present invention with reference to Figures 1 and 2 It will be described as follows.

도 1 및 도 2에서 팁 형태의 양극(anode)(1)을 이용하였으나, 대면적의 박막을 제조하는 경우에는 블레이드(blade)형태의 양극을 사용하여야 한다. 고분자 종류 및 이에 사용되는 용매에 따라 다르나, 팁 형태의 양극을 사용하는 경우 지름 1 cm 정도의 고분자 박막만을 제조할 수 있다. In FIGS. 1 and 2, an anode 1 in the form of a tip is used. However, when a large area thin film is manufactured, a cathode in the form of a blade must be used. Depending on the type of polymer and the solvent used therein, in the case of using a positive electrode in the form of a tip, only a polymer thin film having a diameter of about 1 cm may be manufactured.

음극(cathode, 2)은 원형의 플레이트(plate)형태, 즉 높이가 낮은 실린더 형태가 바람직하다. 양극과 음극을 이용한 코로나 방출은 잘 알려진 기술이므로 코로나 방출에 관한 설명은 생략하기로 한다. The cathode 2 is preferably in the form of a circular plate, that is, a cylinder of low height. Corona emission using a positive electrode and a negative electrode is a well-known technique, so a description of corona emission will be omitted.

고분자 박막의 제조시 음극(cathode) 위에 떨어뜨린 고분자 용액을 고온으로 가열하여 용매의 빠른 증발을 도모할 필요가 있으므로, 음극 자체를 가열하여 주는 것이 바람직하다. 가열은 음극 아래에 가열판 등을 이용하여 가열하여 주거나, 실린더형의 음극의 측면에 일정 깊이의 구멍을 뚫은 후 직경이 작은 실린더 형태의 히터를 꽂아 음극을 가열할 수도 있다. 이러한 음극의 가열 방식은 통상의 방법으로 다양하게 구현될 수 있다. In the preparation of the polymer thin film, the polymer solution dropped on the cathode needs to be heated to a high temperature to facilitate rapid evaporation of the solvent, so that the cathode itself is preferably heated. The heating may be heated by using a heating plate or the like under the cathode, or the cathode may be heated by inserting a cylinder heater having a small diameter after drilling a hole of a predetermined depth in the side of the cylindrical cathode. The heating method of the cathode may be variously implemented by a conventional method.

음극(2) 위에 기판(substrate,3), 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 놓고, 그 위에 고분자 용액(4)을 떨어뜨려 기판(3) 전체에 퍼지도록 한다. 기판 전체(3)에 고분자 용액(4)이 골고루 퍼진 후, 코로나 방전이 일어나도록 파워서플라이를 온(on)하면, 팁 또는 블레이드 형태의 양극(1)에서 코로나(5)가 방출된다.A substrate 3, for example a silicon wafer, is placed on the cathode 2, and the polymer solution 4 is dropped thereon to spread over the entire substrate 3. After the polymer solution 4 is evenly spread over the entire substrate 3, the power supply is turned on so that corona discharge is generated, and the corona 5 is released from the positive electrode 1 in the form of a tip or a blade.

코로나(5)의 방전에 의해 기판(3) 위의 고분자 용액(4)이 측방향으로 퍼지게 되며, 고분자 용액 내의 용매의 증발과 함께 점점 고분자 박막의 형상을 빠르게 갖추어 간다. 이러한 과정은 매우 짧은 시간 안에 이루어지며, 대략 5 ~ 30 초 사이의 코로나 방전으로 충분하다.Due to the discharge of the corona 5, the polymer solution 4 on the substrate 3 spreads laterally, and together with evaporation of the solvent in the polymer solution, the polymer thin film is gradually formed. This process takes place in a very short time, and a corona discharge between approximately 5 and 30 seconds is sufficient.

코로나 방전 시 발생하는 이온화된 가스분자들이 전기장에 고분자 용액과 접촉하여 고분자 미세구조 형성의 핵(nucleus)으로 작용하여 순식간에 균일하면서도 많은 수의 미세 도메인을 형성하게 된다.The ionized gas molecules generated during the corona discharge are in contact with the polymer solution in the electric field and act as nucleus for the formation of the polymer microstructure, thereby forming a uniform and large number of microdomains.

이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described through specific examples.

도 3은 본 발명의 실시예에서 사용한 코로나 방전을 이용한 고분자 박막 제조 장치를 나타낸 개략도이다.3 is a schematic view showing a polymer thin film manufacturing apparatus using a corona discharge used in the embodiment of the present invention.

체임버(10) 안에 양극(1)과 양극의 스탠드(8), 음극(2)과 음극의 스탠드(7)가 설치되며, 음극(2)의 가열을 위해 음극(2)의 측면에 개방부를 두고, 상기 개방부에 실린더 형태의 히터(6)을 설치하여 음극(2)의 온도를 조절한다. 체임버(10)에는 휘발성 용매 가스의 벤트(=방출)를 위한 벤트라인(30)이 설치되어 있으며, 벤트라인의 후단에는 벤트를 위한 팬이나 펌프 등의 설비가 있다(도 3에 미도시).In the chamber 10, a positive electrode 1 and a positive electrode stand 8, a negative electrode 2 and a negative electrode stand 7 are installed, and an opening is provided on the side of the negative electrode 2 to heat the negative electrode 2. In order to adjust the temperature of the cathode 2 by installing a heater 6 in the form of a cylinder. The chamber 10 is provided with a vent line 30 for venting (= discharging) the volatile solvent gas, and at the rear end of the vent line, there are facilities such as a fan or a pump for venting (not shown in FIG. 3).

체임버(10)의 밖에는 양극(1)과 음극(2)에 전원을 공급하기 위한 파워서플라이(40)가 있으며, 히터(6)의 온도 조절을 위한 히터조절기(50)가 설치되어 있다.Outside the chamber 10, there is a power supply 40 for supplying power to the positive electrode 1 and the negative electrode 2, the heater regulator 50 for controlling the temperature of the heater 6 is provided.

실시예Example 1 : 용매에 따른 박막 형성 1: thin film formation according to solvent

도 4는 도 3에 따라 제작한 실제의 장치 사진이다. 도 4의 장치를 이용하여, 코로나 방전을 이용한 고분자 박막 제조시 고분자 용액 내의 용매에 따른 박막 형성에 대하여 실험하였다.4 is an actual device photograph produced according to FIG. 3. Using the apparatus of FIG. 4, the thin film formation according to the solvent in the polymer solution during the preparation of the polymer thin film using the corona discharge was examined.

우선 코로나 방전에 의하여 퍼짐 현상이 나타나는 용매를 찾기 위하여 순순한 용매만 실리콘 웨이퍼 위에 올려 놓은 후 파워 코로나 방전을 발생 시켰다. 용매로는 톨루엔, DMF(dimethylformamide), DMSO(dimethylsulfoxide), 아세톤, 1,2-디클로로에탄을 사용하였다. 그 결과 톨루엔과 1,2-디클로로에탄에서 퍼짐 현상을 관찰 할 수 있었다. First, only pure solvents were placed on the silicon wafer in order to find a solvent in which the spreading phenomenon was caused by corona discharge. Then, power corona discharge was generated. Toluene, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetone and 1,2-dichloroethane were used as the solvent. As a result, spreading phenomenon was observed in toluene and 1,2-dichloroethane.

퍼짐 현상이 관찰 되는 톨루엔과 1,2-디클로로에탄에 MEH-PPV(poly-[2-methoxy,5- (2'-ethyl-hexyloxy)phenylene vinylene])를 녹인 후 상기 용액을 사용하여 고분자 박막을 제조한 뒤 필름 표면 상태를 측정하였다. 필름은 코로나 방전에 20초간 노출하여 제작되었으며, 기판으로는 실리콘웨이퍼를 사용하였다. 양극으로는 텅스텐 팁(tip)을 사용하였으며, 음극으로는 실린더형태의 구리음극을 사용하였다.After dissolving MEH-PPV (poly- [2-methoxy, 5- (2'-ethyl-hexyloxy) phenylene vinylene]) in toluene and 1,2-dichloroethane where spreading is observed, the polymer thin film was After preparation, the film surface condition was measured. The film was produced by exposure to corona discharge for 20 seconds, and a silicon wafer was used as the substrate. A tungsten tip was used as the positive electrode and a cylindrical copper negative electrode was used as the negative electrode.

상기 각 용매를 사용한 경우 고분자 박막의 형성 가능 유무 및 형성된 고분자의 필름 표면 상태를 측정한 결과 하기 표 1의 결과를 얻었다.In the case of using each of the above solvents, the results of measuring the presence or absence of the polymer thin film and the film surface state of the formed polymer were obtained.

표 1 Table 1

Figure 112006019562407-pat00001
Figure 112006019562407-pat00001

특히, 용매로서 톨루엔과 1,2-디클로에탄을 사용하여 제조된 고분자 박막의 표면 상태를 확인하기 위하여 광학현미경(optical microscope)을 이용하여 표면을 측정한 결과는 도 5의 사진과 같다.In particular, in order to confirm the surface state of the polymer thin film prepared using toluene and 1,2-dichloroethane as a solvent, the surface was measured using an optical microscope as shown in the photograph of FIG. 5.

상기 표 1의 결과와 같이 본 발명의 코로나 방전을 이용한 고분자 박막 제조시 고분자 용액을 제조하기 위한 용매로서 비극성(non polar) 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 비극성 용매는 극성 입자에 반발력이 상대적으로 크게 작용하여 퍼짐 현상을 극대화 할 수 있을 것이라 생각된다. 또한 끓는점이 낮은 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이 역시 용매를 이루고 있는 분자간의 낮은 결합력에 의하여 보다 쉽게 용액이 퍼질 수 있고 잔존 용매의 가능성을 낮출 수 있기 때문이다.As a result of Table 1, it is preferable to use a non-polar solvent as a solvent for preparing a polymer solution when preparing a polymer thin film using the corona discharge of the present invention. The nonpolar solvent is thought to be able to maximize the spreading phenomenon by the relatively large repulsive force acting on the polar particles. It is also preferable to use a solvent having a low boiling point. This is because the solution can be more easily spread through the low binding force between the molecules constituting the solvent and lower the possibility of remaining solvent.

실시예Example 2 : 전압 vs. 전극간격에 따른 고분자 박막 형성 실험 2: voltage vs. Polymer thin film formation experiment according to electrode spacing

코로나 방전을 위해 가해주는 전압과 전극(음극과 양극) 사이의 간격에 따른 고분자 박막 형성을 파악하기 위하여, 고분자로 PS-b-P4VP(polystyrene-b-4-vinylpyridine)을 사용하고, 용매로서 톨루엔을 사용하였으며, 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 고분자 박막 형성 실험을 하였다. In order to determine the formation of polymer thin film according to the voltage applied to the corona discharge and the gap between the electrodes (cathode and anode), PS- b -P4VP (polystyrene- b- 4-vinylpyridine) is used as a polymer, and toluene is used as a solvent. Was used, and the remaining conditions were performed in the same manner as in Example 1 to form a polymer thin film.

도 6은 코로나 방전을 위한 전압과 전극간 거리에 따른 고분자 박막의 형성 여부를 보여주는 결과로서, 도 6에서 고분자 박막 형성 기준은 균일한 두께의 박막이 넓게 형성되는 경우를 의미한다. 인가전압이 낮을 때는 전극간의 거리가 짧은 경우, 인가전압이 높으면 전극간의 거리가 먼 경우에 고분자 박막 형성이 잘 됨을 관찰할 수 있었다. 이는, 전극간의 거리가 짧고 인가전압이 높은 경우에는 스파크가 발생하여 고분자 용액을 태우게 되며, 전극간의 거리가 멀고 인가전압이 낮은 경우에는 코로나 방전이 약해 고분자 박막 형성에 코로나 방전이 기여하지 못하므로 필름이 생성되지 못하는 것으로 해석될 수 있다. FIG. 6 is a result showing whether a polymer thin film is formed according to a voltage and an electrode distance for corona discharge. In FIG. 6, a polymer thin film forming reference refers to a case in which a thin film having a uniform thickness is widely formed. When the applied voltage was low, it was observed that the polymer thin film was well formed when the distance between the electrodes was short, and when the applied voltage was high, the distance between the electrodes was long. When the distance between the electrodes is short and the applied voltage is high, sparks are generated to burn the polymer solution, and when the distance between the electrodes and the applied voltage is low, the corona discharge is weak and the corona discharge does not contribute to the formation of the polymer thin film. Can be interpreted as not being generated.

또한, 실시예 2의 실험 관찰 결과, 인가전압이 높아져서 코로나 방전의 세기가 강해지면, 용매의 증발 속도가 빨라짐을 관찰하였다.In addition, as a result of the experiment observation of Example 2, when the applied voltage became high and the intensity | strength of corona discharge became strong, it observed that the evaporation rate of a solvent became fast.

실시예Example 3 :  3: MEHMEH -PPV/PMMA -PPV / PMMA 블렌드에In blends 대한 박막 형성 실험 Thin film forming experiment

PMMA(polymethylmetacrylate), 그리고 MEH-PPV(poly-[2-methoxy,5- (2'-ethyl-hexyloxy)phenylene vinylene])를 톨루엔에 함께 녹여 용액을 만들고 스핀코팅과 본 발명의 코로나 방전을 이용하여 고분자 박막을 제조하였다. PMMA (polymethylmetacrylate) and MEH-PPV (poly- [2-methoxy, 5- (2'-ethyl-hexyloxy) phenylene vinylene]) are dissolved together in toluene to form a solution, using spin coating and corona discharge of the present invention. A polymer thin film was prepared.

블렌드 용액의 제조시 사용된 용매는 톨루엔이고, 나머지 실험방법은 실시예 1과 동일하였다. PMMA : MEH-PPV의 무게비는 1 : 3으로, 스핀코팅과 코로나 방전을 이용한 고분자 박막을 각각 제조하여 AFM 측정 결과, 도 7과 같은 AFM 이미지를 얻었다.The solvent used in the preparation of the blend solution was toluene, and the remaining experimental method was the same as in Example 1. The weight ratio of PMMA: MEH-PPV was 1: 3. A polymer thin film was prepared using spin coating and corona discharge, respectively. As a result of AFM measurement, AFM images were obtained as shown in FIG.

도 7에서, (a)는 코로나 방전을 이용한 방법, (b)는 통상의 스핀코팅을 이용한 방법을 이용한 결과이다. AFM 이미지 결과에서 보듯이 코로나 방전을 이용하여 고분자 박막을 제조하는 경우, PMMA의 도메인 사이즈가 확연히 줄어들었음을 알 수 있었다(도 7의 AFM 사진 중 점으로 보이는 부분이 PMMA의 도메인임)In FIG. 7, (a) shows a method using a corona discharge, and (b) shows a result using a conventional spin coating method. As shown in the results of the AFM image, when the polymer thin film was manufactured using corona discharge, it was found that the domain size of the PMMA was significantly reduced (the part of the AFM image shown in FIG. 7 as the dot is the domain of the PMMA).

또한, 코로나 방전을 이용한 방법에 의해 제조된 상기 PMMA/MEH-PPV 고분자 박막의 미세 도메인을 확인하기 위하여 TEM으로 측정한 결과, 도 8과 같은 결과를 얻었다. 도 8를 보면, PMMA의 도메인 사이즈가 약 50nm 정도로서, 통상의 스핀코팅으로 얻을 수 있는 도메인 사이즈인 200 ~ 300nm에 비하여 도메인 사이즈가 확연히 줄어들었음을 확인할 수 있었으며, 반대로 전체 도메인의 사이즈는 작아지는 대신에 전체 도메인의 표면적이 확대되어, 그 결과 계면의 면적이 매우 중요한 분야인 고분자LED 분야에 본 발명의 방법에 의해 제조된 고분자 박막이 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.In addition, as a result of measuring by TEM to confirm the microdomains of the PMMA / MEH-PPV polymer thin film manufactured by the method using a corona discharge, the results as shown in FIG. 8, it can be seen that the domain size of PMMA is about 50 nm, and the domain size is significantly reduced compared to the domain size of 200 to 300 nm, which can be obtained by normal spin coating. The surface area of the entire domain is increased, and as a result, it was confirmed that the polymer thin film manufactured by the method of the present invention can be applied to the field of polymer LED, in which the area of the interface is very important.

실시예Example 4 : 블록 공중합체 고분자에 고분자 박막 제조 실험 4: Experiment of Manufacturing Polymer Thin Film on Block Copolymer Polymer

분자량 각 70K(68,500g/mol), 20K를 가지는 PS-b-P4VP(polystyrene-b-poly-4-vinypyridine)을 사용하여 고분자 박막을 제조하였다. 용매로는 톨루엔을 사용하였으며, 실험방법은 실시예 1과 동일하였다.A polymer thin film was prepared using polystyrene- b -poly-4-vinypyridine (PS- b -P4VP) having a molecular weight of 70K (68,500g / mol) and 20K. Toluene was used as the solvent, and the experimental method was the same as in Example 1.

PS-b-P4VP는 마이셀 형태를 가지는 블록공중합체 고분자로서, 본 발명의 고분자 박막 제조 방법이 마이셀을 갖는 블록공중합체 고분자에 적용된 경우의 미세 도메인의 형상을 관찰하기 위한 실험이었다.PS- b- P4VP is a block copolymer polymer having a micellar form, and was an experiment for observing the shape of the microdomains when the method for preparing a polymer thin film of the present invention was applied to a block copolymer polymer having a micelle.

먼저, 분자량 20K의 PS-b-P4VP를 통상의 딥코팅과 본 발명의 코로나 방전 방법을 이용하여 고분자 박막을 제조한 후 TEM 측정결과 첨부한 도 9의 결과를 얻었다. 도 9와 같이, 본 발명의 코로나 방전을 이용한 경우에 마이셀이 이어지는 형태를 관찰 할 수 있었으며, 일부의 영역에서는 늘어진 형태의 마이셀들이 혼재되어 있는 형태를 관찰할 수 있었다.(도 9의 왼쪽 사진 참조)First, PS- b- P4VP having a molecular weight of 20 K was prepared by using a conventional dip coating and the corona discharge method of the present invention, and then TEM measurement results were obtained with the results of FIG. 9. As shown in FIG. 9, in the case of using the corona discharge of the present invention, it was possible to observe a form in which micelles continued, and in some regions, a form in which micelles of sagging forms were mixed was observed. )

본 발명은 전술한 바와 같이, 고분자 박막을 제조하기 위한 신규한 방법으로 코로나 방전을 이용하여 고분자 박막을 제조하면, 빠른 시간 안에 균일한 고분자 박막을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 박막 내의 미세 구조 역시 종래의 스핀코팅에 비해서 약 10배 정도 작아지는 효과를 얻을 수 있다.As described above, when the polymer thin film is manufactured using corona discharge as a novel method for manufacturing the polymer thin film, not only a uniform polymer thin film can be produced in a short time but also the microstructure in the thin film is also conventional. Compared to spin coating of about 10 times smaller can be obtained.

따라서, 본 발명에 의해 제조되는 미세 나노 구조의 고분자 박막은, 종래의 방법에 이해 제조되는 고분자 박막에 비하여 미세구조의 표면적이 획기적으로 증가하므로, 미세 나노 구조의 넓은 표면적을 요구하는 고분자 발광 소자에 본 발명을 적용할 수 있다.Therefore, since the surface of the microstructure is significantly increased compared to the polymer thin film manufactured by the conventional method, the polymer thin film manufactured by the present invention has a high surface area. The present invention can be applied.

Claims (9)

삭제delete 양극(anode)과 플레이트 형태의 음극(anode)을 준비하는 단계(I);Preparing an anode and an anode in the form of a plate (I); 상기 플레이트 형태의 음극 위에 기판을 올려 놓는 단계(II);Placing a substrate on the plate-shaped cathode (II); 고분자 용액이 상기 기판 전체에 넓게 퍼지도록 하는 단계(III); 및(III) allowing a polymer solution to spread throughout the substrate; And 상기 고분자 용액 위에 설치된 양극으로부터 코로나 방전을 시작하여, 상기 고분자 용액 중의 용매가 증발하면서 고분자 박막이 형성되는 단계(IV) Starting a corona discharge from an anode installed on the polymer solution to form a polymer thin film as the solvent in the polymer solution evaporates (IV) 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.Method for producing a polymer thin film using a corona discharge, characterized in that comprises a. 제 2 항에 있어서, 상기 양극이 팁(tip) 또는 블레이드(blade)형태인 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.3. The method of claim 2, wherein the anode is in the form of a tip or a blade. 제 2 항에 있어서, 상기 양극의 재질이 텅스텐이고, 음극의 재질이 구리인 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.The method of manufacturing a polymer thin film using corona discharge according to claim 2, wherein the material of the anode is tungsten and the material of the cathode is copper. 제 2 항에 있어서, 상기 음극의 온도 조절을 위하여 음극의 하부 또는 음극 몸통부에 히터를 설치하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.The method of manufacturing a polymer thin film using corona discharge according to claim 2, wherein a heater is provided at a lower portion of the cathode or a cathode body for temperature control of the cathode. 제 2 항에 있어서, 상기 고분자 용액의 용매로서 비극성용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.The method for producing a polymer thin film using corona discharge according to claim 2, wherein a nonpolar solvent is used as a solvent of the polymer solution. 제 6 항에 있어서, 상기 비극성용매가 톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.The method of manufacturing a polymer thin film using corona discharge according to claim 6, wherein the nonpolar solvent is any one selected from toluene, xylene, and cyclohexane. 제 2 항에 있어서, 상기 코로나 방전 시간이 5 ~ 30 초 사이인 것을 특징으로 하는 코로나 방전을 이용한 고분자 박막의 제조 방법.The method of manufacturing a polymer thin film using corona discharge according to claim 2, wherein the corona discharge time is between 5 and 30 seconds. 삭제delete
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