KR101300774B1 - 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극 - Google Patents

탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용매에 분산된 탄소 나노 튜브 용액에 아크릴계 수성 중합체를 첨가시켜 제조한 조성물을 기질에 코팅함으로써 기질에 대한 탄소 나노 튜브의 부착 안정성을 향상시킴과 동시에 우수한 전도성 및 광투과도를 나타내는 전도성 투명 전극에 관한 것이다.

Description

탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극{Composition of carbon nanotube dispersion solution including acrylic water borne polymer and transparent conductive film using the same}
본 발명은 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용매에 분산된 탄소 나노 튜브 용액에 아크릴계 수성 중합체를 첨가시켜 제조한 조성물을 기질에 코팅함으로써 기질에 대한 탄소 나노 튜브의 부착 안정성을 향상시킴과 동시에 우수한 전도성 및 광투과도를 나타내는 전도성 투명 전극에 관한 것이다.
투명 전도성 전극은 플랫 디스플레이, 터치스크린, 태양광 전지 같은 응용소자에 폭넓게 사용되고 있다. 현재 투명 전도성 전극으로는 ITO(indium thin oxide), ZnO(zinc oxide), SnO(tin oxide) 같은 금속산화물을 주로 활용하고 있다.
하지만, 상기와 같은 금속 산화물은 금속원소의 희소성으로 인한 가격상승의 문제와 더불어 제조에 대해 높은 공정온도뿐만 아니라, 높은 제조 비용이 문제가 되고 있다. 또한, 플렉서블한 기판에 대해, 외부 응력에 의한 내부 재료의 파괴로 인해 적용에 한계점을 가지고 있다.
이에 대해 전도성 고분자를 적용하고자 하는 시도가 이루어지고 있지만, 투과도 대비 낮은 전기 전도도 특성으로 인해 연구 개발에만 머무르고 있는 실정이다.
탄소 나노 튜브는 탄소원자들이 육각 형태로 구성되어 있는 흑연면이 nm 사이즈의 직경으로 둥글게 말려 있는 상태로 전기적 특성뿐만 아니라 물리적, 화학적 특성이 우수한 재료로 투명 전극의 후보 물질로 주목을 받고 있다.
작은 직경을 갖는 탄소 나노 튜브는 용액 내에 반데르발스(van der waals) 인력에 의해 재응집 하는 경향이 있다. 이를 극복하기 위해 밀링처리, 산처리, 초음파 처리, 분산제를 사용하여 탄소 나노 튜브간의 인력을 극복하여 용액내에 균일하게 분산시킨다. 하지만, 밀링처리, 산처리의 경우 탄소 나노 튜브의 손상을 야기하여 고유의 특성을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 기존의 탄소 나노 튜브를 기질에 코팅하였을 경우에 기질과의 약한 부착 특성을 인해 외부 응력이나 스크래치에 의해 탄소 나노 튜브막이 쉽게 탈락되는 현상이 발생한다.
이를 해결하기 위해 특허(대한민국 특허 등록 제10-0869163호, 대한민국 특허 등록 제10-0869161호)에서는 산처리된 탄소 나노 튜브를 용매에 분산시킨 후 상용 고분자를 첨가한 후 기질에 코팅하는 기술을 제시하였다. 상기의 기술은 탄소 나노 튜브를 용매에 분산시키기 위해 질산 및 황산 혼합용액을 사용하여 탄소 나노 튜브를 기능화시킨 이후에 탄소 나노 튜브를 알콜류의 용매에 분산시키고 고분자를 혼합하여 일액형 용액을 제조한 후, 기질에 코팅시키는 방법으로, 산처리에 따른 탄소 나노 튜브의 손상을 야기하여 우수한 전기적 특성을 갖는 탄소 나노 튜브 고유의 특성을 저하시킬 뿐만 아니라 유해한 질산 및 황산 처리를 실시하는 단점이 있다. 또한, 일반 고분자의 특성을 향상시키기 위한 추가적인 용제를 사용해야 한다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 극복하기 위해 분산제 및 아크릴계 수성 중합체를 사용하면 탄소 나노 튜브를 손상 없이 수용액에 분산시킬 수 있으며 기질에 코팅하였을 경우에 기질과의 부착 특성이 강한 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 친환경적이고 저렴한 가격 및 단순한 제작 공정을 통해 탄소 나노 튜브의 전기적 특성을 유지하면서 기질에 대하여 강한 부착 특성을 갖는 투명 전극을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 탄소 나노 튜브, 아크릴계 수성 중합체 및 분산제를 포함하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극을 제공한다.
본 발명은 탄소 나노 튜브, 아크릴계 수성 중합체 및 분산제로 구성된 조성물을 이용하여 투명전극을 제조함으로써 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
첫째, 탄소 나노 튜브를 용매에 분산시키기 위해 추가적인 산 처리를 사용하지 않고 분산제를 사용하기 때문에 탄소 나노 튜브 고유의 특성을 저하시키지 않고 우수한 전기적 특성을 갖는 투명전극을 제조할 수 있으며, 산 용액을 사용하지 않기 때문에 친환경적인 특성을 갖는다.
둘째, 기질과의 부착 특성을 향상시키기 위해 아크릴계 수성 중합체를 사용하기 때문에 탄소 나노 튜브 분산 수용액에 첨가되는 함량 조절이 용이할 뿐만 아니라, 탄소 나노 튜브의 수용액 내의 분산 특성을 감소시키지 않는다.
셋째, 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체의 조성물의 제조 및 코팅 과정이 간단하기 때문에 제조 비용 및 공정 비용에 필요한 원가를 절감할 수 있으며, 아크릴계 수성 중합체를 사용함에 따라 80~100℃의 낮은 공정온도에서 전극의 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명에 의해 제작된 투명전극의 SEM 사진과 테이프를 이용하여 기질에 대한 탄소 나노 튜브의 접착력을 확인한 결과로 아크릴계 수성 중합체를 함유하지 않는 조성물(비교예 1)을 도포하여 제조한 투명 전극의 사진(a 및 c)과 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물(실시예 3)을 도포하여 제조한 투명전극의 사진(b 및 d) 이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 투명전극의 전도도 및 광학적 특성을 측정한 그래프이다.
본 발명은 탄소 나노 튜브, 분산제 및 아크릴계 수성 중합체를 포함하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 탄소 나노 튜브는 단일벽, 다중벽 및 이중벽 탄소 나노 튜브로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 투명전극의 전도도 및 투과도를 고려하면 단일벽 탄소 나노 튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 열처리, 산처리 또는 이들의 혼합 공정을 거친 단일벽 탄소 나노 튜브가 바람직하며, 열처리 및 산처리 공정을 거친 고순도의 단일벽의 탄소 나노 튜브와 열처리 공정만을 거친 단일벽 탄소 나노 튜브를 사용하는 것이 더욱 더 바람직하다.
사용된 단일벽 탄소나노튜브는 아크 방전법을 통하여 합성에 의해 합성될 수 있다. 보다 상세한 합성 조건은 500토르(Torr) 수소 분위기하의 아크 챔버 내에서 1:1:1 비율의 촉매금속(Fe, Ni, Mo)으로 채워진 양극의 흑연봉과 음극 사이에 10~20 V의 전압 범위에서 80 A의 직류전원을 인가하여 합성하여 제조할 수 있으며, 합성 조건은 이에 한정하지 않는다.
또한, 탄소 나노 튜브 외에 전도 특성을 갖는 첨가제로서 전도성 고분자, 금속 입자 또는 이들의 혼합물을 함께 혼합 사용할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 전도성 고분자로는 피롤, 아닐린, 티오펜 및 에틸렌 디옥시티오펜로 이루어진 군에서 선택되는 단량체를 이용하여 합성된 것을 사용할 수 있으며, 나노미터(nm) 크기의 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 등의 금속입자를 혼합하여 사용할 수도 있다. 전도성 고분자 및 금속 입자는 탄소 나노 튜브 100 중량 대비 50 내지 10,000 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 이는 50중량비 미만이면 첨가제의 특성을 실현할 수 없으며, 10,000중량비를 초과하면 탄소나노튜브 고유의 특성이 감소하기 때문이다.
본 발명에서는 탄소 나노 튜브를 용매에 분산시키기 위해 분산제를 사용하였으며, 본 발명에 사용 가능한 분산제는 소듐도데실벤젠설페이트 (sodium dodecyl benzene sulfate, NaDDBS), 소듐도데실설페이트(sodium dodecylsulfate, SDS), 트리톤 엑스백(Triton X-100), 검아라빅(Gum Arabic, GA), 소듐클로레이트(sodium chlorate, SC), 리튬도데실설페이트(lithium dodecylsulfate, LDS), 트윈(Tween-series) 및 터지톨(Tergitol-series)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물에 분산제는 탄소 나노 튜브 100 중량 대비 100 내지 1,000 중량비로 첨가된다. 이는 100중량비 미만이면 탄소 나노 튜브에 극소수의 분산제가 흡착되어 탄소 나노 튜브의 분산력을 감소시키고, 1,000중량비를 초과하면 분산제 간의 미셀(micelle) 형성으로 인해 탄소 나노 튜브의 분산력을 또한 감소시키기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 용매는 물, 알콜류 및 이들의 혼합액 중에 선택할 수 있으며, 친환경적인 공정면에서 물이 바람직하다.
본 발명에서는 탄소 나노 튜브와 기질과의 부착성을 향상시키기 위해서 고분자 바인더를 사용하였다. 사용된 고분자 바인더는 물과 탄소 나노 튜브가 혼합 및 분산된 수용액에 첨가하여 고르게 분산시킬 수 있도록 친수성기를 갖고 있는 아크릴계 수성 중합체를 탄소 나노 튜브 분산용액에 탄소 나노 튜브 100 중량 대비 50 내지 1,000 중량비로 첨가한다. 이는 50중량비 미만이면 탄소 나노 튜브와 기질과의 부착성을 감소시키고, 1,000중량비를 초과하면 탄소 나노 튜브 고유의 전기적 성질을 감소시키기 때문이다.
본 발명의 아크릴계 수성 중합체는 에멀젼 중합 공정에 의해 제조될 수 있으며, 이에 사용되는 계면활성제는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 계면 활성제 중 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 에멀젼 중합 공정에서 에멀젼의 산화중합을 위한 산화제로는 과황산암모늄(ammonium persulfate), 황산톨루엔철(Ⅲ)(iron(Ⅲ) p-toluenesulfonate) 및 세륨 황산염(cerium(Ⅳ) sulfate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물을 기질에 코팅하여 전도성 투명 전극을 얻을 수 있으며, 본 발명에 따른 전도성 투명 전극은 기질에 대한 부착성이 향상되고 전기 전도성, 내습성 및 내구성이 우수하다.
본 발명에 사용되는 기질은 유리 기판, 수정, 글래스웨이퍼, 실리콘웨이퍼, 플라스틱뿐만 아니라, 고분자의 폴리에틸린 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 등의 플렉서블한 기판을 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 전도성 투명 전극의 제조방법은
1) 분산제가 함유된 용매에 탄소 나노 튜브를 분산시키는 단계;
2) 아크릴계 수성 중합체를 상기 1)의 탄소 나노 튜브 분산 용액에 첨가하는 단계;
3) 상기 2)의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체의 혼합 용액을 기질에 코팅하는 단계;
4) 상기 3)의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체 복합 필름이 코팅된 기질을 물을 이용하여 세척하고 건조하는 단계; 및
5) 상기 4)의 건조된 기질을 금속염을 이용하여 후처리하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명의 전도성 투명 전극의 제조방법을 단계별로 보다 상세히 설명한다.
1) 분산제가 함유된 용매에 탄소 나노 튜브를 분산시키는 단계;
탄소 나노 튜브를 용매에 분산시키기 위해 일정 함량의 분산제를 용매에 혼합 및 용해시키고 탄소 나노 튜브를 혼합한다. 용매 내에서 탄소 나노 튜브의 분산력을 향상시키기 위해 소정의 초음파 처리 공정을 추가한다. 초음파 처리시, 20 내지 70kHz의 배쓰(bath) 타입 초음파 처리기 또는 200 내지 500 W의 혼(horn) 타입의 초음파 처리기를 통해 10분 내지 3시간 동안 처리한다.
2) 아크릴계 수성 중합체를 상기 1)의 탄소 나노 튜브 분산 용액에 첨가하는 단계;
상기 1)에서 제조한 탄소 나노 튜브가 분산된 수용액에 일정 함량의 아크릴계 수성 중합체를 첨가 및 혼합하여 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체의 혼합 용액을 제조한다.
3) 상기 2)의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체의 혼합 용액을 기질에 코팅하는 단계;
상기 2)의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체의 혼합 용액을 준비된 기질에 스프레이코팅(spray coating), 바코팅(bar coating), 롤투롤 코팅(roll-to-roll coating), 잉크젯 코팅(ink-jet coating), 그라비아 코팅(gravure coating) 방법 중 1종 내지 2종을 선택하여 도포한다. 투명전극의 투명도 및 전기 전도도는 코팅 횟수를 변화시켜 조절할 수 있다.
4) 상기 3)의 의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체 복합 필름이 코팅된 기질을 물을 이용하여 세척하고 건조하는 단계;
상기 3)의 기질에 코팅된 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체 복합 필름을 물을 이용하여 세척한 이후에 건조로에서 80 내지 100℃의 온도 범위에서 건조시킨다.
5) 상기 4)의 건조된 기질을 금속염을 이용하여 후처리하는 단계;
건조가 완료된 기질을 금속염이 포함된 금속 수화물 내에서 30분 내지 2시간 동안 처리한다. 보다 바람직하게는 30분 동안 후처리한다. 본 발명에 의해 형성된 투명 전극의 전기 전도도는 물, 질산, 티오닐클로라이드 및 금속염 등의 1종 내지 2종 혼합 용액을 사용하여 추가적으로 향상시킬 수 있다. 보다 바람직하게는 금속염을 사용하며, 구체적인 예를 들면, 염화 알루미늄 수화물 (Aluminum chloride hydrate), 염화 코발트 수화물(Cobalt(Ⅱ) chloride hydrate), 질산 구리 수화물(Copper(∥) nitrate hydrate), 염화 금 수화물(Gold(Ⅲ) chloride hydrate), 질산 인듐 수화물(Indium(Ⅲ) nitrate hydrate), 구연산 은 수화물(Silver citrate hydrate), 염화 주석 탈수화물(Tin(∥) chloride dehydrate), 질산 아연 수화물(zinc nitrate hydrate) 등의 금속 수화물을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 들어 보다 상세히 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~5 및 비교예 1]
아크 방전법에 의해 합성되고 열처리 및 산처리 공정을 통해 정제된 단일벽 탄소 나노 튜브 20mg을 1000mg의 분산제가 함유된 물에 첨가한 후, 500W의 초음파 처리를 통해서 분산시켰다. 탄소 나노 튜브와 아크릴계 수성 중합체의 최적 비율을 산출하기 위해 탄소 나노 튜브가 분산된 용액에 아크릴산 혹은 메타아크릴산, 아크릴레이트 혹은 메타아크릴레이트와 유화제를 합성 성분으로 포함하고 있고 코어 혹은 쉘을 가지고 있는 아크릴계 수성 중합체의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하여 첨가 및 혼합한 후, 스프레이 코팅을 실시하여 유리 기판에 도포하였다. 도포가 완료된 기판을 증류수를 사용하여 세척한 이후에 건조로를 사용하여 80 내지 100℃의 온도 범위에서 건조하였다. 건조가 완료된 기판을 40 mM의 금염(Gold(Ⅲ) chloride hydrate)이 포함된 금속 수화물 내에서 30분 동안 처리하였다.
비교예 1은 실시예1~5에서 사용된 동일한 단일벽 탄소 나노 튜브 20mg를 1000mg의 분산제가 함유된 물에 첨가 및 분산시킨 후, 스프레이 코팅을 실시하여 유리 기판에 도포하였다. 도포가 완료된 기판을 증류수를 사용하여 세척한 이후에 건조로를 사용하여 80 내지 100℃의 온도 범위에서 건조하였다. 건조가 완료된 기판을 40 mM의 금염(Gold(Ⅲ) chloride hydrate)이 포함된 금속 수화물 내에서 30분 동안 처리하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1
탄소 나노 튜브
: 아크릴계 수성 중합체의 함량비		 1:0.5 1:1 1:2 1:3 1:5 1:0
[시험예 1] 기질에 대한 부착 특성 확인
상기 실시예 3 및 비교예 1의 전극을 전자현미경(SEM)으로 촬영한 것과 테잎을 이용하여 기질에 대한 부착 특성을 확인하였다. 그 결과는 도 1에 나타내었다.
도 1에서 확인할 수 있듯이, 아크릴계 수성 중합체를 함유하지 않는 조성물을 도포하여 제조한 전극(a,c)은 탄소 나노 튜브와 기질 간의 부착 특성이 약하기 때문에 탄소 나노 튜브막이 쉽게 떨어지는 반면에, 본 발명에 따라 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함께 함유하는 조성물을 도포하여 제조한 전극(b,d)은 탄소 나노 튜브와 기질 간의 부착 특성이 우수하여 탄소 나노 튜브가 떨어지지 않고 많이 부착되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
[시험예 2] 전기적, 광학적 및 부착 특성의 확인
상기 실시예 1~5 및 비교예 1에 따른 전기적, 광학적 특성 및 부착 특성을 확인하기 위하여 전극의 면저항과 투과도의 측정을 통해 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 면저항은 4 점 탐침(4 point probe) 저항 측정기(에이아이티, CMT-series)를 이용하여 측정하였고, 투과도는 UV-Vis-NIR 스펙트로스코피(spectroscopy, SCINCO-3100)를 이용하여 550nm에서의 투과도 값을 측정하였다. 기질에 대한 탄소 나노 튜브의 부착 특성을 측정하기 위해서 전극 상부에 스카치 테잎을 붙였다가 떼어낸 후 전극의 저항 변화를 측정하여 부착 특성을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1
80% 투과도에서 면저항 특성(Ω/sq) 77 85 95 108 145 63
부착 특성(테잎 처리 후 저항/처리 전 저항, R/R0) 6.78 1.22 1.07 1.01 1.00 1,036
상기 표 2 및 도 2에서 볼 수 있듯이, 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 첨가할 경우(특히, 탄소 나노 튜브 대비 아크릴계 수성 중합체가 1:2이상 첨가될 경우) 면저항 특성은 약간 감소하지만 기질에 대한 부착 특성(저항 변화)은 거의 변화가 없었다. 반면, 아크릴계 수성 중합체를 함유하지 않은 비교예 1은 기질에 대한 부착 특성이 크게 악화되는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따라 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함께 함유하는 조성물을 코팅하여 제조한 전도성 투명 전극은 탄소 나노 튜브의 전기적 특성을 손상하지 않으면서 기질에 대한 부착 특성이 우수하였다.

Claims (13)

  1. 탄소 나노 튜브, 분산제 및 아크릴계 수성 중합체를 유효성분으로 포함하며, 상기 아크릴계 수성 중합체는 탄소 나노 튜브 100 중량 대비 50 내지 1,000 중량비로 함유되는 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브는 단일벽, 다중벽 및 이중벽 탄소 나노 튜브로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브는 열처리, 산처리 또는 이들의 혼합 공정을 통해 제조된 단일벽 탄소 나노 튜브인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브가 전도성 고분자, 금속 입자 또는 이들의 혼합물과 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 전도성 고분자가 피롤, 아닐린, 티오펜 및 에틸렌 디옥시티오펜으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 합성되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 금속 입자가 나노미터(nm) 크기의 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 전도성 고분자, 금속 입자 또는 이들의 혼합물이 탄소 나노 튜브 100 중량 대비 50 내지 10,000 중량비로 함유되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 분산제는 소듐도데실벤젠설페이트 (sodium dodecyl benzene sulfate, NaDDBS), 소듐도데실설페이트(sodium dodecylsulfate, SDS), 트리톤 엑스백(Triton X-100), 검아라빅(Gum Arabic, GA), 소듐클로레이트(sodium chlorate, SC), 리튬도데실설페이트(lithium dodecylsulfate, LDS), 트윈(Tween-series) 및 터지톨(Tergitol-series)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 분산제는 탄소 나노 튜브 100중량 대비 100 내지 1,000중량비로 함유되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 삭제
  11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 조성물을 기질에 코팅하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전도성 투명 전극.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 기질은 유리 기판, 수정, 글래스웨이퍼, 실리콘웨이퍼, 플라스틱, 폴리에틸린 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 투명 전극.
  13. 1) 분산제가 함유된 용매에 탄소 나노 튜브를 분산시키는 단계;
    2) 아크릴계 수성 중합체를 상기 1)의 탄소 나노 튜브 분산 용액에 첨가하는 단계;
    3) 상기 2)의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체의 혼합 용액을 기질에 코팅하는 단계;
    4) 상기 3)의 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체 복합 필름이 코팅된 기질을 물을 이용하여 세척하고 건조하는 단계; 및
    5) 상기 4)의 건조된 기질을 금속염을 이용하여 후처리하는 단계;를 포함하는 제 11항에 의한 전도성 투명 전극의 제조 방법.


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KR101439753B1 (ko) * 2013-03-19 2014-09-16 경희대학교 산학협력단 유연성을 가지는 비정질 투명 전극 소자
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080001333A (ko) * 2006-06-29 2008-01-03 한국과학기술원 탄소나노튜브 필름을 이용한 투명전극의 제조방법
KR20090105761A (ko) * 2008-04-03 2009-10-07 삼성전자주식회사 탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법
KR20110008518A (ko) * 2009-07-20 2011-01-27 주식회사 엑사이엔씨 중합체를 포함하는 탄소나노튜브 용액의 제조방법, 이를 이용한 투명 전도성 필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 투명 전도성 필름

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080001333A (ko) * 2006-06-29 2008-01-03 한국과학기술원 탄소나노튜브 필름을 이용한 투명전극의 제조방법
KR20090105761A (ko) * 2008-04-03 2009-10-07 삼성전자주식회사 탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법
KR20110008518A (ko) * 2009-07-20 2011-01-27 주식회사 엑사이엔씨 중합체를 포함하는 탄소나노튜브 용액의 제조방법, 이를 이용한 투명 전도성 필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 투명 전도성 필름

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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