KR101385684B1 - Preparation method of transparent electrod - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 높은 투과도와 전도도를 가지는 투명 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a transparent electrode having high transmittance and conductivity.
투명전극이란 투명 기판 위에 도전막이 형성된 것을 의미하는 것으로서, 빛의 투과가 가능하므로 태양전지, 디스플레이 장치, 터치 스크린 패널 등의 장치에 이용되고 있다. The transparent electrode means that a conductive film is formed on a transparent substrate, and is used in devices such as solar cells, display devices, and touch screen panels because light can be transmitted therethrough.
최근 들어 투명전극의 제조에 주로 이용되던 재료인 산화 무기물의 가격이 상승하여 대체할 물질 개발의 필요성이 대두되고 있다.Recently, the price of oxidized inorganic material, which is a material mainly used for manufacturing transparent electrodes, has increased, and there is a need for developing a material to replace.
일반적으로 사용되는 주석 도핑 산화 인듐(ITO: tin-doped indium oxide)을 사용한 투명전극은 용매 또는 이온을 통해 세정된 유리 기판 위에 스퍼터링(Sputtering: 이온화된 원자를 전기장에 의해 가속시켜 박막 재료와 충돌, 이때 튀어 나온 박막 재료의 원자들을 이용하는 방식) 증착법을 이용해 전도성 막을 형성시킨 것이다. A transparent electrode using tin-doped indium oxide (ITO), which is commonly used, is sputtered onto a glass substrate cleaned with a solvent or an ion, and the ionized atoms are accelerated by an electric field to collide with the thin film material. At this time, a conductive film was formed by using a deposition method using atoms of the thin film material that protruded.
그러나, 인듐의 가격 상승으로 인해 이를 대체하기 위하여 탄소 나노 튜브(CNT: carbon nano tube), 그라펜(graphene) 그리고 금속 전극 형태의 전극 형성 등이 제시되고 있다. 이 중에 가장 높은 전도도 특성을 갖고 있는 금속 투명 전극의 경우, 보통 은을 열 증착법을 이용하여 10nm내외의 두께를 가지는 반투명전극을 형성하거나 잉크젯(DoD: Drop on Demand 방식으로 기판에 미세한 은 입자가 포화되어 있는 잉크 방울을 직접적으로 떨어뜨려 패턴을 형성하는 방식) 방식을 이용하여 패턴을 형성하여 투명 전극을 형성하는 방법이 통상적으로 사용되고 있다. However, due to the rising price of indium, carbon nanotubes (CNTs), graphenes, and metal electrodes have been proposed to replace them. In the case of the metal transparent electrode having the highest conductivity, the silver is usually formed by using a thermal evaporation method to form a semi-transparent electrode having a thickness of about 10 nm, or fine silver particles are saturated on the substrate by a drop on demand method. A method of forming a transparent electrode by forming a pattern using a method of directly dropping the ink droplets to form a pattern) is commonly used.
그러나, 열 증착법을 사용할 경우 전도도가 높은 반면 투과도가 높지 않아 전극으로서의 효율이 떨어진다는 단점이 있고, 특히 방출되는 빛을 다시 반사시켜 효율을 극도로 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 증착 방식의 경우 고진공의 환경을 필요로 하며 정밀한 마스크를 필요로 하는 복잡한 공정이라는 단점을 가지고 있다. 또한 대면적에 어려움이 있어 공정성이 떨어진다. However, when the thermal evaporation method is used, the conductivity is high, but the transmittance is not high, so the efficiency as an electrode is disadvantageous. In particular, the efficiency of the electrode may be extremely reflected by reflecting back the emitted light. In addition, the deposition method requires a high vacuum environment and has a disadvantage of a complicated process requiring a precise mask. In addition, there is difficulty in the large area, which impairs fairness.
잉크젯 방식의 경우에는 잉크 방울을 떨어뜨리는 방식으로 패턴의 높이가 높을 뿐 아니라 조건에 따른 결과물의 차이가 많이 나고 연속 공정에 이용하기 어렵다는 단점이 있다. 특히 표면 에너지에 따라 잉크의 거동이 불규칙하여 단선 등에 따른 불량이 발생할 수 있어, 면 전극을 형성하기 어려워 전극 형성에 한계가 있다.In the case of the inkjet method, the drop of the ink is not only high in the pattern height but also has a disadvantage in that the difference in the result of the condition is large and difficult to use in the continuous process. In particular, the behavior of the ink is irregular according to the surface energy may cause defects due to disconnection, etc., it is difficult to form a surface electrode, there is a limit to the electrode formation.
본 발명에서는 기존의 공정에 비하여, 제조 공정이 간편하고 제어가 용이하며 비용 면에서 경제적이면서도 투과도와 전도도가 모두 양호한 투명 전극 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.Compared to the conventional process, the present invention is to provide a transparent electrode and a method of manufacturing the same, which is simple in manufacturing process, easy to control, economical in terms of cost, and good in both permeability and conductivity.
본 발명의 구현예들에서는, 투명 기판상에 금속 나노 와이어, 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄하는 단계를 포함하고, 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 33~67 부피% 및 전도성 고분자가 33~67부피%로 포함되는 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법을 제공한다.In embodiments of the present invention, the method comprises printing the ink solution containing the metal nanowires, the conductive polymer and the solvent by an electrohydrodynamic printing method on a transparent substrate, wherein the metal nanowires for 100 total volumes of the ink solution It provides a transparent electrode manufacturing method, characterized in that 33 to 67% by volume and the conductive polymer is contained in 33 to 67% by volume.
본 발명의 구현예들에서는 또한, 투명 기판상에 금속 나노 와이어 및 용매를 포함하는 제 1 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄하여 금속 나노 와이어 층을 형성하는 단계; 상기 금속 나노 와이어 층 상에 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 제 2 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄하여 전도성 고분자 층을 형성하는 단계;를 포함하고, 제 1 잉크 용액에는 제 1 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 50~67 부피% 포함되고, 제 2 용액에는 제 2 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 전도성 고분자가 33~50 부피% 포함되는 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention also comprises the steps of printing a first ink solution comprising a metal nanowires and a solvent on the transparent substrate by an electrohydrodynamic printing method to form a metal nanowire layer; Printing a second ink solution including a conductive polymer and a solvent on the metal nanowire layer by electrohydrodynamic printing to form a conductive polymer layer, wherein the first ink solution includes a total of 100 first ink solutions. It provides a transparent electrode manufacturing method, characterized in that the metal nanowires are contained 50 to 67% by volume with respect to the volume, and the second solution contains 33 to 50% by volume of the conductive polymer relative to a total of 100 volumes of the second ink solution.
본 발명의 구현예들에 따르면, ITO(indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 산화계 투명 전극이 없이도, 예컨대 70% 이상의 높은 투과도를 가지면서도 예컨대 수 kΩ/sq~10 kΩ/sq 수준으로 면 저항이 낮고 전기 전도도가 높은 투명 전극을 제공할 수 있다. 이러한 전극은 ITO 등 기존의 산화계 투명 전극을 대체할 수 있는 것으로서, 기존의 산화계 투명 전극이 대형화 및 플렉서블 기판에의 응용이 어려운 것과 달리, 디스플레이 소자, 조명 소자, 터치 스크린 등 투명 전극을 요구하는 각종 전자 소자에 적용되기가 용이하다.According to embodiments of the present invention, even without an oxidizing transparent electrode such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), etc., for example, having a high transmittance of 70% or more, for example, several kΩ / sq to 10 kΩ / sq levels Therefore, it is possible to provide a transparent electrode having low surface resistance and high electrical conductivity. Such an electrode can replace an existing oxidized transparent electrode such as ITO, and while the oxidized transparent electrode is difficult to be enlarged and applied to a flexible substrate, various types of transparent electrodes such as display elements, lighting elements, and touch screens are required. It is easy to apply to electronic devices.
또한, 본 발명의 구현예들에 따르면 전기수력학적 인쇄방식을 사용하여 금속 나노 와이어와 전도성 고분자의 혼합층 또는 금속 나노 와이어 층 상의 전도성 고분자 층을 포함하는 복합 투명 전극층을 형성함으로써, 기존의 전극 형성 방식인 산화물 스퍼터링 또는 금속 박막 증착 방식 등과 달리 고진공 환경을 사용하지 않아 공정이 간단하면서도 균일한 전극 면을 형성할 수 있으며, 에너지의 소모가 적어 친환경적이며 가격 경쟁력 또한 우수하다. 또한, 금속 나노 와이어의 네트 워크 구조를 바탕으로 하는 복합 투명 전극층 형성을 제어하기가 용이하다.
In addition, according to embodiments of the present invention by using an electro-hydraulic printing method to form a composite transparent electrode layer including a mixed layer of a metal nanowire and a conductive polymer or a conductive polymer layer on the metal nanowire layer, a conventional electrode formation method Unlike phosphorus oxide sputtering or metal thin film deposition, it does not use a high vacuum environment, so the process is simple and can form a uniform electrode surface. In addition, it is easy to control the formation of the composite transparent electrode layer based on the network structure of the metal nanowires.
도 1은 본 발명의 하나의 구현예에 따라 제조된 복합 투명 전극층을 포함하는 투명 전극을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따라 제조된 복합 투명 전극층을 포함하는 투명 전극을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 비교예들에 따른 단일 은 나노 와이어 전극층(좌; 비교예 1) 및 단일 PEDOT:PSS 전극층(우; 비교예 2)을 나타내는 광학 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에서의 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 복합 전극층(좌; 실시예 1)과 은 나노 와이어 층 상부에 PEDOT:PSS 층이 형성된 복합 전극층(우; 실시예 2)을 나타내는 주사전자현미경 사진(Scanning electron microscope, SEM)(왼쪽 상부) 및 광학 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예들 및 실시예들에 있어서, 단일 은 나노 와이어 전극층(비교예 1), 단일 PEDOT:PSS 전극층(비교예 2), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 단일층인 복합 전극층(실시예 1) 및 은 나노 와이어 층 상부에 PEDOT:PSS 층이 형성된 복합 전극층(실시예 2)의 투명전극 구조에 따른 투과도(%)를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 비교예들 및 실시예들에 있어서, 단일 은 나노 와이어 전극층(비교예 1), 단일 PEDOT:PSS 전극층(비교예 2), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 단일층인 복합 전극층(실시예 1) 및 은 나노 와이어 층 상부에 PEDOT:PSS 층이 형성된 복합 전극층(실시예 2)의 투명 전극 구조에 따른 면 저항 특성을 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 복합 전극층에 있어서 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 혼합비율에 따른 투과도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 복합 전극층에 있어서 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 혼합비율에 따른 전극층의 주사전자현미경(상) 및 광학 현미경 사진(하), 면 저항값을 나타낸 것이다.1 is a schematic view showing a transparent electrode including a composite transparent electrode layer prepared according to one embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a transparent electrode including a composite transparent electrode layer prepared according to another embodiment of the present invention.
3 is an optical micrograph showing a single silver nanowire electrode layer (left; Comparative Example 1) and a single PEDOT: PSS electrode layer (right; Comparative Example 2) according to the comparative examples of the present invention.
4 shows a composite electrode layer of silver nanowires and PEDOT: PSS (left; Example 1) and a composite electrode layer having a PEDOT: PSS layer formed on the silver nanowire layer (right; Example 2) in the embodiments of the present invention. Scanning electron microscope (SEM) (upper left) and optical micrograph.
5 is a composite of a single silver nanowire electrode layer (Comparative Example 1), a single PEDOT: PSS electrode layer (Comparative Example 2), a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS in Comparative Examples and Examples of the present invention. The transmittance (%) according to the transparent electrode structure of the composite electrode layer (Example 2) in which the PEDOT: PSS layer is formed on the electrode layer (Example 1) and the silver nanowire layer is shown.
6 is a composite of a single silver nanowire electrode layer (Comparative Example 1), a single PEDOT: PSS electrode layer (Comparative Example 2), a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS in Comparative Examples and Examples of the present invention. Surface resistance characteristics of the electrode layer (Example 1) and the composite electrode layer (Example 2) having the PEDOT: PSS layer formed on the silver nanowire layer are shown in a graph.
FIG. 7 is a graph illustrating transmittance according to a mixing ratio of silver nanowires and PEDOT: PSS in the composite electrode layer of silver nanowires and PEDOT: PSS of the present invention.
8 is a scanning electron microscope (top), an optical photomicrograph (bottom), and surface resistance of an electrode layer according to a mixing ratio of silver nanowires and PEDOT: PSS in the composite electrode layer of silver nanowires and PEDOT: PSS of the present invention. It is shown.
본 명세서에서 "투명 전극(transparent electrode)"이라 함은, 빛 투과성과 전기 전도성이 있는 전극을 의미하는 것으로서, 가시광선을 포함하는 빛을 투과시킬 수 있는 전기 전도성을 갖는 막이다. As used herein, the term “transparent electrode” refers to an electrode that is light transmissive and electrically conductive, and has a film having electrical conductivity capable of transmitting light including visible light.
본 명세서에서 "3차원 네트 워크" 구조란 그물과 그물이 얽혀 있는 3차원 그물 망 구조를 의미한다. As used herein, the term “three-dimensional network” refers to a three-dimensional network structure in which a net and a net are entangled.
본 명세서에서 복합 투명 전극층의 "복합"이란 무기 재료와 유기 재료가 복합된 것을 의미한다.In the present specification, the "composite" of the composite transparent electrode layer means that the inorganic material and the organic material are composited.
이하, 본 발명의 구현예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
금속 나노 와이어로 전극을 형성하는 경우 금속 나노 와이어가 기판 위에 잘 형성되어 그 형태를 유지하는 것이 중요하고 또한 금속 나노 와이어 간의 접촉면을 ?히고 접촉을 균일하게 하여야 하는데, 특히 금속 나노 와이어의 경우 압축 공기 또는 고 전압의 전기장에 의해 불규칙적인 패턴으로 분사되므로, 금속 나노 와이어와 기판 간 및 금속 나노 와이어들 상호 간의 접촉이 원활하지 못해 높은 저항을 가지게 된다. 또한, 금속 나노 와이어만을 사용하여 전극을 형성 시, 전도도 향상을 위하여는 비교적 많은 양의 금속 나노 와이어를 분사하여야 하는데, 이 경우 금속 나노 와이어의 고집적으로 인해 투과도가 저하될 수 있다. 따라서 금속 나노 와어어간 접촉을 높여주고 저항을 감소시키면서도 높은 투과도를 제공할 수 있도록 하여야 한다.When forming electrodes with metal nanowires, it is important to keep the metal nanowires well formed on the substrate to maintain their shape, and also to make the contact surface between the metal nanowires and to make the contact uniform, especially in the case of metal nanowires. Alternatively, since a high voltage electric field is sprayed in an irregular pattern, the contact between the metal nanowires and the substrate and the metal nanowires is not smooth, and thus high resistance is obtained. In addition, when forming an electrode using only metal nanowires, in order to improve conductivity, a relatively large amount of metal nanowires must be sprayed. In this case, permeability may decrease due to the high integration of metal nanowires. Therefore, it is necessary to increase the contact between the metal nanowires and to provide high transmittance while reducing the resistance.
이에 본 발명의 구현예들에서는, 금속 나노 와이어(metal nano wire)와 전도성 고분자를 포함하는 단일층인 복합 투명 전극층 또는 금속 나노 와이어 층과 해당 금속 나노 와이어 층에 형성된 전도성 고분자 층을 포함하는 복합 투명 전극층을 포함하는 투명 전극을 제공하기 위한 제조 방법을 제공한다. Accordingly, in the embodiments of the present invention, a composite transparent electrode layer including a metal nano wire and a conductive transparent polymer layer comprising a conductive polymer or a metal nanowire layer and a conductive polymer layer formed on the metal nanowire layer It provides a manufacturing method for providing a transparent electrode comprising an electrode layer.
금속 나노 와이어와 전도성 고분자를 이용하여 투명전극을 제조 시, 예컨대 스핀코팅 또는 에어로졸 스프레이 증착법(aerosol spray deposition method) 등과 같은 일반적인 스프레이 코팅법을 사용하게 되면, 일정 패턴을 형성하기가 어려워 균일한 네트워크를 형성할 수 없고, 재료 소모가 심하다. 또한, 노즐사이즈가 작기 때문에 사용할 수 있는 금속 나노 와이어의 함량에도 제약이 있게 된다. When manufacturing a transparent electrode using a metal nanowire and a conductive polymer, for example, using a general spray coating method such as spin coating or aerosol spray deposition method, it is difficult to form a uniform pattern to form a uniform network. It cannot be formed, and the material consumption is severe. In addition, since the nozzle size is small, there is a limitation in the amount of metal nanowires that can be used.
한편, 전자재료용 잉크젯 노즐 방법인 버블젯(bubble jet) 방식이나 압전 방식의 사용을 생각해 볼 수 있지만, 버블젯 방식은 열을 가하여 분사하는 공정을 포함하므로 잉크 재료 선정의 어려움이 있고, 압전 방식을 이용한 잉크젯도 노즐의 단위 출력에너지, 잉크의 점성, 액적의 형태(morphology) 등의 한계로 인하여 실제 공정에 적용하는데 어려움이 있다. On the other hand, although the use of a bubble jet method or a piezoelectric method, which is an inkjet nozzle method for electronic materials, can be considered, the bubble jet method includes a process of spraying by applying heat, thus making it difficult to select ink materials. Inkjet using is also difficult to apply to the actual process due to the limitation of the unit output energy of the nozzle, the viscosity of the ink, the morphology of the droplet (morphology).
본 발명의 구현예들에서는 젯팅(Jetting) 방식의 일종으로서, 전기장을 이용하여 노즐로부터 토출되는 유체를 제어하는 기술인 전기수력학적 인쇄 기술을 적용한다. 이러한 전기수력학적 인쇄 기술은 본 발명의 구현예들에 따른 복합 투명 전극층을 형성하는데 특히 유리하다. 참고로, 전기수력학적 인쇄 기술에서는 분사 노즐과 기판 사이에 일정 전압을 인가하면 전기장이 발생하며 동시에 노즐 근처의 유체의 표면에 전하가 집중된다. 이때 유체 표면에 발생되는 전하와 전기장에 의해 노즐의 유체가 분사되는 압력이 유체의 표면 장력보다 커지는 경우 구형이던 표면이 소위 테일러 콘(Taylor Cone) 형상으로 변형되면서 노즐의 크기보다 훨씬 작은 액적이 발생된다. Embodiments of the present invention, as a type of jetting method, applies an electrohydrodynamic printing technique, which is a technique of controlling a fluid discharged from a nozzle using an electric field. This electrohydraulic printing technique is particularly advantageous for forming a composite transparent electrode layer according to embodiments of the present invention. For reference, in the electrohydrodynamic printing technique, applying a constant voltage between the spray nozzle and the substrate generates an electric field and simultaneously concentrates the charge on the surface of the fluid near the nozzle. In this case, when the pressure of the nozzle is injected by the electric field and the electric charge generated on the surface of the fluid is greater than the surface tension of the fluid, the droplets are much smaller than the size of the nozzle as the spherical surface is transformed into a so-called Taylor Cone shape. do.
본 발명의 구현예들에서는 이러한 전기수력학적 인쇄 방식으로 금속 나노 와이어 함유 잉크를 인쇄한 후 해당 인쇄층에 전도성 고분자 함유 잉크를 인쇄하거나, 또는 전기수력학적 인쇄 방식으로 금속 나노 와이어 및 전도성 고분자를 함유하는 잉크를 인쇄한다. In the embodiments of the present invention, the metal nanowire-containing ink is printed by the electrohydrodynamic printing method, and then the conductive polymer-containing ink is printed on the printing layer, or the metal nanowire and the conductive polymer are contained by the electrohydrodynamic printing method. Print the ink.
이러한 전기수력학적 인쇄 방식에 따르면, 본 발명의 구현예들에 따른 복합 전극층을 균일하게 형성 또는 적층할 수 있고 미세 패턴의 형성이 간편하고 제어가 용이하며 해당 패턴을 연속적으로 형성하는 것도 용이하다. 따라서 다른 인쇄 공정에 비하여, 간단한 공정으로 집적도가 높고 균일한 복합 투명 전극층을 제조할 수 있다. 또한, 전극 형성 또는 적층 정도를 가시적으로 확인할 수 있다. 또한, 표면에 일정한 패턴을 갖도록 인쇄할 수 있는 면패터닝이 가능하면서도 높은 해상도를 구현할 수 있다. 또한, 목적하는 부분에만 코팅을 하는 것이 가능하므로 재료의 과잉소모도 막을 수 있다. 또한, 노즐 사이즈에 영향을 받지 않으므로 금속 나노 와이어를 상대적으로 많은 양으로 사용할 수 있게 되어 본 발명의 구현예들에서 의도하는 3차원 네트워크 구조 형성 및 이에 따른 전도도 향상에 유리하다. 더욱이, 금속 나노 와이어 간 접촉을 높여주고 저항이 발생하지 않도록 하는 에이징 공정(aging process: 종 부품과 장치에서 어떤 일정 기간, 경우에 따라서는 적당한 스트레스를 준 상태에서 그 특성이 본질적으로 일정한 상태로 안정되기까지 보존하여 두는 것으로 금속 나노 와이어의 경우 열 처리를 기본으로 한다)과 같은 추가적인 공정을 수행할 필요가 없으므로 공정이 단순화될 수 있다.According to the electro-hydraulic printing method, the composite electrode layer according to the embodiments of the present invention can be uniformly formed or stacked, the formation of fine patterns is simple, easy to control, and it is also easy to continuously form the pattern. Therefore, compared with other printing processes, a high density and uniform composite transparent electrode layer can be manufactured by a simple process. In addition, the degree of electrode formation or lamination can be visually confirmed. In addition, it is possible to realize a high resolution while the surface patterning that can be printed to have a predetermined pattern on the surface. In addition, it is possible to coat only the desired portion, so that excessive consumption of the material can be prevented. In addition, since it is not influenced by the nozzle size, it is possible to use the metal nanowires in a relatively large amount, which is advantageous in forming the three-dimensional network structure intended by the embodiments of the present invention and thereby improving conductivity. Moreover, an aging process that enhances contact between metal nanowires and prevents resistance from occurring. In certain parts and devices, their properties remain essentially stable under certain periods of time, in some cases under moderate stress. This process can be simplified since it is not necessary to perform additional processes such as metal nanowires based on heat treatment.
구체적으로, 본 발명의 다른 구현예들에서는, 금속 나노 와이어 및 전도성 고분자의 혼합물과 용매를 포함하는 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄할 수 있다. Specifically, in other embodiments of the present invention, an ink solution including a mixture of a metal nanowire and a conductive polymer and a solvent may be printed by an electrohydrodynamic printing method.
예시적인 구현예에서는, 투명기판상에 은 나노 와이어, PEDOT:PSS 및 용매를 포함하는 잉크 용액를 전기수력학적 인쇄(Electrohydrodynamic printing; EHD) 방식으로 인쇄하는 단계를 포함한다.In an exemplary embodiment, the method includes printing an ink solution including silver nanowires, PEDOT: PSS, and a solvent on an transparent substrate by electrohydrodynamic printing (EHD).
여기서, 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 33~67 부피% 및 전도성 고분자가 33~67 부피%로 포함된다. 바람직하게는, 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 40~67 부피% 및 전도성 고분자가 33~60 부피%로 포함되고, 더욱 바람직하게는 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 50~67 부피% 및 전도성 고분자가 33~50 부피%로 포함된다.Here, the metal nanowires are included in an amount of 33 to 67% by volume and conductive polymers in an amount of 33 to 67% by volume with respect to the total volume of the ink solution. Preferably, 40 to 67% by volume of the metal nanowires and 33 to 60% by volume of the conductive polymer are included with respect to the total volume of the ink solution, and more preferably 50 to 50% by volume of the total amount of the ink solution. 67% by volume and conductive polymer in 33-50% by volume.
상기와 같이 전기수력학적 인쇄 방식으로 금속 나노 와이어 및 전도성 고분자를 함유 잉크를 인쇄할 경우, 금속 나노 와이어(metal nano wire)와 전도성 고분자를 포함하는 단일층인 복합 투명 전극층을 제조할 수 있다.When printing the ink containing the metal nanowires and the conductive polymer by the electro-hydraulic printing method as described above, it is possible to produce a composite transparent electrode layer which is a single layer containing the metal nanowires and the conductive polymer.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 복합 투명 전극층을 포함하는 투명 전극을 나타내는 개략도이다. Specifically, FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a transparent electrode including a composite transparent electrode layer according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 구현예들에 따른 복합 투명 전극층(11)은, 금속 나노 와이어가 투명 기판(10) 위에 집적되어 3차원 네트워크 구조를 가지는 박막층으로서, 해당 박막층의 전부가 전도성 고분자로 채워진 복합 투명 전극층이다. 즉, 잉크 비율을 조절하여 박막층의 네트워크 간극을 조절하고 그 간극의 크기와 관계없이 전부를 전도성 고분자로 채운 복합 투명 전극층이다. The composite
여기서, 금속 나노 와이어와 전도성 고분자의 부피비는 1:0.5~1:2이고, 바람직하게는 1:0.5~1:1.5이고, 더욱 바람직하게는 1:0.5~1:1이다. 부피비가 1:0.5~1:2의 범위를 벗어날 경우 전도성 네트워크 형성의 한계범위를 벗어나게 되며, 1:0.5~1:1의 범위내의 비율을 가질 경우 본 발명의 복합 투명 전극층을 용도의 제한없이 사용가능하다. Here, the volume ratio of the metal nanowires and the conductive polymer is 1: 0.5 to 1: 2, preferably 1: 0.5 to 1: 1.5, and more preferably 1: 0.5 to 1: 1. When the volume ratio is out of the range of 1: 0.5 to 1: 2, it is out of the limit range of the conductive network formation, and when the ratio is within the range of 1: 0.5 to 1: 1, the composite transparent electrode layer of the present invention can be used without limitation. It is possible.
금속 나노 와이어만으로 전극층을 형성할 경우에는 네트워크 그물망 구조가 촘촘하게 형성되어 전도성은 늘지만 투과도를 기대하기가 어려우며, 전도성 고분자만으로 전극층을 형성할 경우에는 투과도 향상을 기대할 수 있으나 고분자 특성상 전자 소자에 적용가능 할 정도의 전도도를 기대하기 어렵다.When the electrode layer is formed only with the metal nanowires, the network network structure is densely formed to increase the conductivity, but it is difficult to expect the transmittance. When forming the electrode layer using only the conductive polymer, the transmittance can be expected to be improved. It is difficult to expect enough conductivity.
그러나 이와 같이 금속 나노 와이어와 전도성 고분자를 포함하는 복합 투명 전극층을 형성하되, 금속 나노 와이어의 3차원 네트워크 구조를 형성하고 해당 네트워크 구조의 그물과 그물 사이의 빈 공간에 전도성 고분자를 적절히 침투시키게 되면, 투과도에 영향을 주지 않고 전도성을 향상할 수 있다.
However, when the composite transparent electrode layer including the metal nanowires and the conductive polymer is formed in this way, when the three-dimensional network structure of the metal nanowires is formed and the conductive polymer is properly infiltrated into the empty space between the net and the net of the network structure, The conductivity can be improved without affecting the transmittance.
또한, 본 발명의 구현예들에서는, 투명 기판상에 금속 나노 와이어 및 용매를 포함하는 제 1 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄한 후, 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 제 2 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄(Electrohydrodynamic printing; EHD printing) 방식으로 인쇄할 수 있다. In addition, in the embodiments of the present invention, after printing the first ink solution containing the metal nanowires and the solvent on the transparent substrate by an electrohydrodynamic printing method, the second ink solution containing the conductive polymer and the solvent is electrically Printing may be performed by electrohydrodynamic printing (EHD printing).
예시적인 구현예에서는, (a) 투명기판상에 은 나노 와이어 및 용매를 포함하는 제 1 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄(Electrohydrodynamic printing; EHD) 방식으로 인쇄하는 단계; 및 (b) 은 나노 와이어 인쇄층에 PEDOT:PSS 및 용매를 포함하는 제 2 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄하는 단계를 포함한다. In an exemplary embodiment, (a) printing a first ink solution including silver nanowires and a solvent on an transparent substrate by electrohydrodynamic printing (EHD); And (b) printing a second ink solution containing PEDOT: PSS and a solvent on the nanowire printed layer by an electrohydrodynamic printing method.
여기서, 제 1 잉크 용액에는 제 1 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 33~67 부피%, 바람직하게는 40~67 부피%, 더욱 바람직하게는 50~67 부피% 포함되고, 제 2 용액에는 제 2 잉크 용액 총 100 부피에 대하여 전도성 고분자가 33~66 부피%, 바람직하게는 33~60 부피%, 더욱 바람직하게는 33~50 부피% 포함된다.Here, the first ink solution contains 33 to 67% by volume of metal nanowires, preferably 40 to 67% by volume, more preferably 50 to 67% by volume, based on a total of 100 volumes of the first ink solution. The conductive polymer contains 33 to 66% by volume, preferably 33 to 60% by volume, and more preferably 33 to 50% by volume, based on 100 total volumes of the second ink solution.
이러한 (a) 및 (b) 단계를 포함하는 공정에서는 전도성 고분자가 금속 나노 와이어의 3차원 네트워크 형성 후 인쇄되므로 금속 나노 와이어의 네트워크 형성을 방해하지 않게 된다. 그러면서도, 금속 나노 와이어 층과 전도성 고분자 층의 계면 부위에서 전도성 고분자가 금속 나노 와이어의 3차원 네트워크의 그물과 그물 사이의 빈 공간을 채워줄 뿐 아니라, 3차원 네트워크의 상부에도 층을 형성할 있게 되고 이에 따라 금속 나노 와이어의 네트워크 구조로 인한 표면 거칠기가 완화되고 평탄화되므로 터치 스크린의 소자로서 더 적합하게 된다. 또한, 여기서 금속 나노 와이어를 함유하는 잉크의 인쇄와 전도성 고분자를 함유하는 잉크의 인쇄가 동일한 전기수력학적 인쇄 장치로 수행되면 연속적으로 공정이 수행될 수 있게 된다. 또한, 이러한 연속 공정이 동일한 환경에서 진행될 수 있으므로 기존에 공정 이동 간에 발생하였던 표면 손상 문제를 해결할 수 있다.In the process including the steps (a) and (b), since the conductive polymer is printed after the three-dimensional network formation of the metal nanowires, the conductive polymers do not interfere with the network formation of the metal nanowires. At the interface between the metal nanowire layer and the conductive polymer layer, the conductive polymer not only fills the empty space between the net and the net of the three-dimensional network of the metal nanowire, but also forms a layer on top of the three-dimensional network. Accordingly, the surface roughness due to the network structure of the metal nanowires is alleviated and flattened, making it more suitable as an element of a touch screen. In addition, where the printing of the ink containing the metal nanowires and the printing of the ink containing the conductive polymer are carried out with the same electrohydrodynamic printing apparatus, the process can be performed continuously. In addition, since the continuous process can be performed in the same environment, it is possible to solve the surface damage problem that has previously occurred between process movements.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 복합 투명 전극층을 포함하는 투명 전극을 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing a transparent electrode including a composite transparent electrode layer according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 구현예들에서는 또한, 금속 나노 와이어가 투명 기판(10) 위에 집적되어 3차원 네트워크 구조를 가지는 금속 나노 와이어 박막층(12)과, 상기 금속 나노 와이어 박막층(12) 위에 형성된 전도성 고분자 층(13)을 포함하는 복합 투명 전극층을 포함하는 투명 전극을 제공한다. In the embodiments of the present invention, the metal nanowire
여기서, 금속 나노 와이어와 전도성 고분자 용매의 부피비는 1:0.1~1:5, 바람직하게는 1:0.3~1:3.5, 더욱 바람직하게는 1:0.5~1:2이다. Here, the volume ratio of the metal nanowires and the conductive polymer solvent is 1: 0.1 to 1: 5, preferably 1: 0.3 to 1: 3.5, more preferably 1: 0.5 to 1: 2.
이와 같이, 금속 나노 와이어가 3차원 네트워크 구조를 가지는 금속 나노 와이어 층을 형성한 후, 이에 전도성 고분자 층을 형성하게 되면, 금속 나노 와이어가 표면을 형성하는 경우와 대비하여 표면 거칠기를 줄일 수 있고 면 저항을 낮추어 전도도를 더욱 높여줄 수 있다. 또한, 전도성 고분자는 투과도도 높기 때문에 하부의 금속 나노 와이어 층과 상부의 전도성 고분자 층의 복합 전극층을 형성하더라도 높은 투과도를 구현할 수 있다.As such, when the metal nanowires form a metal nanowire layer having a three-dimensional network structure and then form a conductive polymer layer, the surface roughness can be reduced compared to the case where the metal nanowires form a surface. Lowering the resistance can increase the conductivity even further. In addition, since the conductive polymer has a high transmittance, even if the composite electrode layer of the lower metal nanowire layer and the upper conductive polymer layer is formed, high transmittance can be realized.
본 발명의 구현예들에서 사용되는 금속 나노 와이어는 예컨대 80~120 nm의 지름과 5~13 ㎛의 길이를 가지는 것이고, 바람직하게는 90~100 nm의 지름과 8~10 ㎛의 길이를 가지는 것이다.The metal nanowires used in the embodiments of the present invention are, for example, having a diameter of 80 to 120 nm and a length of 5 to 13 μm, preferably having a diameter of 90 to 100 nm and a length of 8 to 10 μm. .
본 발명의 구현예들에서 사용되는 금속 나노 와이어로는 금 나노 와이어, 은 나노 와이어 등을 사용할 수 있고, 특히 은 나노 와이어를 사용하는 것이 바람직하다. 구리 나노 와이어는 산화안정성이 낮고 금 나노 와이어는 가격이 고가라는 단점이 있는 반면, 은 나노 와이어를 구성하는 은(Ag)은 산화 안정성 대비 가격 경쟁력이 우수하다. 또한 전기수력학적 인쇄 방식에 사용되기에 특히 적합하다.As the metal nanowires used in the embodiments of the present invention, gold nanowires, silver nanowires, and the like may be used, and in particular, it is preferable to use silver nanowires. Copper nanowires have low oxidation stability and gold nanowires are expensive, while silver (Ag) constituting silver nanowires has a superior price competitiveness compared to oxidation stability. It is also particularly suitable for use in electrohydraulic printing methods.
본 발명의 구현예들에서 사용되는 전도성 고분자의 비제한적인 예시는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등 알려진 전도성 고분자를 사용할 수 있으며, 특히 PEDOT(Poly(3,4-ethylene dioxythiophene)과 PSS(Poly(styrenesulfonate))의 혼합물(이하, PEDOT:PSS로 표시한다)을 사용하는 것이 인쇄 잉크 형성 시 고분자 입자가 잘 분산되고 코팅 시 균일하게 코팅할 수 있으므로 바람직하다. 특히 전기수력학적 인쇄 방식에 사용되기에 적합하다. 이때 PEDOT자체만으로는 용매에 녹지 않아 잉크로서 제조가 어렵지만 PSS를 함께 혼합함으로써 PSS가 산화제역할을 하여 용매에 분산을 용이하게 하여 준다. 또한, PEDOT:PSS는 양호한 전기전도도를 가지면서도 투과도가 우수하여 금속 나노 와이어의 네트워크형성에 따라가 감소하는 투과도를 보완하여 줄 수 있다. Non-limiting examples of the conductive polymer used in the embodiments of the present invention may use a known conductive polymer, such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, in particular PEDOT (Poly (3,4-ethylene dioxythiophene) and PSS (Poly ( styrenesulfonate)) (preferably referred to as PEDOT: PSS) is preferable because the polymer particles are well dispersed during printing ink formation and can be uniformly coated during coating, especially for electro-hydraulic printing. In this case, PEDOT itself is not dissolved in a solvent, making it difficult to manufacture as an ink, but by mixing PSS together, PSS acts as an oxidizing agent to facilitate dispersion in a solvent, and PEDOT: PSS has good electrical conductivity and permeability. It can be excellent to compensate for the decrease in transmittance according to the network formation of the metal nanowires.
본 발명의 구현예들에 따른 복합 투명 전극층에서 금속 나노 와이어의 3차원 네트워크의 그물과 그물이 이루는 빈 공간의 크기는 예컨대 평균적으로 1~3 ㎛일 수 있다. In the composite transparent electrode layer according to the embodiments of the present invention, the size of the net and the empty space formed by the net of the three-dimensional network of the metal nanowires may be, for example, 1 to 3 μm on average.
본 발명의 구현예들에 따른 투명 전극은 투명 기판상에 상기 복합 투명 전극층이 형성되거나 해당 복합 투명 전극층이 형성된 후, 상기 기판 상부에 다른 기판으로서 작용 될 수 있는 물질을 코팅한 다음 하부 기판을 제거하여 복합 투명 전극층이 형성된 새로운 기판 단독으로 사용될 수도 있다.In the transparent electrode according to the embodiments of the present invention, after the composite transparent electrode layer is formed on the transparent substrate or the composite transparent electrode layer is formed, the lower substrate is coated after coating a material that can act as another substrate on the substrate. Therefore, it may be used alone as a new substrate on which a composite transparent electrode layer is formed.
상기 투명 기판은 유리, 석영, 아크릴(acrylic), 폴리에스테르(polyester), 폴리이미드(polyimide) 및 폴리에트르술폰(polyethersulfone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 투명 기판인 것을 예로 들 수 있으며, 빛을 투과시킬 수 있으면서 양호한 기계적 강도, 열적 안정성을 갖는 것이면 제한없이 사용할 수 있다. For example, the transparent substrate may be a transparent substrate including one or more selected from the group consisting of glass, quartz, acrylic, polyester, polyimide, and polyethersulfone. It can be used without limitation as long as it can transmit light and has good mechanical strength and thermal stability.
본 발명의 구현예들에 따른 투명 전극은 필요 시 탄소나노튜브(carbon nano tube), 그라펜(graphene) 등의 유기 재료 또는 산화아연, 산화주석, 산화인듐-산화주석(ITO), 불소첨가 산화주석(FTO) 등의 무기재료의 전극층을 더 포함할 수 있다.The transparent electrode according to the embodiments of the present invention may be an organic material such as carbon nanotube, graphene or zinc oxide, tin oxide, indium oxide-tin oxide (ITO), or fluorinated oxide, if necessary. It may further include an electrode layer of an inorganic material such as tin (FTO).
본 발명의 구현예들에 사용되는 용매로는 알코올류를 사용할 수 있으며, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등을 사용할 수 있다.Alcohols may be used as the solvent used in the embodiments of the present invention, for example, methanol, ethanol, isopropanol and the like may be used.
본 발명의 구현예들에 따른 전기 수력학적 인쇄에 있어서, 선폭 및 집적도는 전기 수력학적 인쇄의 직류 전압 세기 조절과 잉크의 분당 주입량, 인쇄 속도 및 노즐과 기판의 거리 조절에 의해 정밀하게 제어 가능하다. In the electrohydrodynamic printing according to the embodiments of the present invention, the line width and the degree of integration can be precisely controlled by adjusting the DC voltage intensity of the electrohydrodynamic printing, the injection amount per minute of the ink, the printing speed, and the distance between the nozzle and the substrate. .
본 발명의 구현예들에 따른 전기 수력학적 인쇄공정에서는 예컨대, 각 잉크를 분당 100~200 nL씩 전기 수력학적 인쇄 장비에 주입하고, 3.0~3.4 kV 전압을 인가한 상태에서 투명 기판(또는 전술한 연속 공정의 경우 금속 나노 와이어 층)으로부터 2500~3500 μm의 높이에서 8,000~1,200μm/s의 속도로 콘젯 모드(cone-jet mode)에서 인쇄하는 것을 포함할 수 있다. 이때 상기 분당 주입되는 잉크의 부피는 표준상태, 즉 온도 0℃, 습도 0%, 압력 1.01325 bar에서의 부피를 의미한다. 이때 인쇄 횟수를 조절함으로써 투명도 및 전도도를 조절할 수 있으며, 미세한 패턴을 연속적으로 그리고 실시간으로 제어할 수 있다. In the electro-hydraulic printing process according to the embodiments of the present invention, for example, each ink is injected into the electro-hydraulic printing equipment at 100-200 nL per minute, and the transparent substrate (or the above-described state) is applied while applying a voltage of 3.0-3.4 kV. The continuous process may include printing in a cone-jet mode at a speed of 8,000 to 1,200 μm / s at a height of 2500 to 3500 μm from the metal nanowire layer. In this case, the volume of ink injected per minute means a volume at a standard state, that is, at a temperature of 0 ° C., a humidity of 0%, and a pressure of 1.01325 bar. In this case, by controlling the number of prints, transparency and conductivity can be controlled, and fine patterns can be controlled continuously and in real time.
비제한적인 예시로서, 본 발명의 구현예들에 따른 복합 투명 전극층이 전술한 금속 나노 와이어와 전도성 고분자의 혼합 층인 경우, 인쇄 횟수는 예컨대 1~8회일 수 있고, 그 두께는 예컨대, 0.1~1 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.1~0.5 ㎛일 수 있다. As a non-limiting example, when the composite transparent electrode layer according to the embodiments of the present invention is a mixed layer of the metal nanowire and the conductive polymer described above, the number of printing may be, for example, 1 to 8 times, and the thickness thereof is, for example, 0.1 to 1 It may be a μm, preferably 0.1 to 0.5 μm.
또한, 본 발명의 구현예들에 따른 복합 투명 전극층이 전술한 금속 나노 와이어 층과 전도성 고분자 층의 적층 구조인 경우, 인쇄 횟수는 예컨대 금속 나노 와이어 층 형성단계에서는 1~8회, 전도성 고분자 층의 형성단계에서는 1~5회일 수 있다. 그리고, 그 두께는 금속 나노 와이어 층의 두께는 예컨대, 0.1~0.5 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.1~0.3 ㎛일 수 있으며, 전도성 고분자 층은 예컨대, 0.01~0.06 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.03~0.05 ㎛일 수 있다.
In addition, when the composite transparent electrode layer according to the embodiments of the present invention is a laminated structure of the metal nanowire layer and the conductive polymer layer described above, the number of printing is 1 to 8 times, for example, in the metal nanowire layer forming step, In the forming step may be 1 to 5 times. The thickness of the metal nanowire layer may be, for example, 0.1 μm to 0.5 μm, preferably 0.1 μm to 0.3 μm, and the conductive polymer layer may be, for example, 0.01 μm to 0.06 μm. It may be 0.03 ~ 0.05 μm.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예를 통하여 설명한다. 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 하기의 실시예의 범위로 제한되는 것은 아니다. 또한, 아래에 기술된 비교예는 실시예들과 대비하기 위한 것으로 기재된 것일 뿐이며, 종래의 기술로서 기재한 것이 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능하다.
Hereinafter, the present invention will be described through the following examples and experimental examples. Examples and Experimental Examples are intended to describe the present invention in more detail, but the scope of the present invention is not limited to the scope of the following examples. In addition, the comparative examples described below are merely described as being in contrast with the examples, and are not described as prior art. In addition, any person with ordinary skill in the art may make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
[비교예 1] 은 나노 와이어 단일 투명 전극층Comparative Example 1 Silver Nanowire Single Transparent Electrode Layer
유리 기판의 세정 공정 후 UV-O3를 조사하였다. 그 다음, 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol; EG) 기반의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP)을 교반하고 염화은(silver chloride; AgCl)과 질산은(silver nitrate; AgNO3)을 첨가하는 폴리올 반응으로 합성된 은 나노 와이어를 에탄올 총 중량에 대하여 1.8중량%로 분산시킨 후, 이소프로판올과 1:9의 부피비로 혼합하여 전기 수력학적 인쇄공정용 잉크를 제조하였다. 그리고 이를 상기 세정된 유리 기판 상부에 전기 수력학적으로 인쇄하여 투명 전극을 제조하였다. UV-O3 was irradiated after the cleaning process of a glass substrate. Next, a polyol reaction was performed by stirring polyvinylpyrrolidone (PVP) based on ethylene glycol (EG) and adding silver chloride (AgCl) and silver nitrate (AgNO3). The prepared silver nanowires were dispersed at 1.8 wt% based on the total weight of ethanol and then mixed with isopropanol in a volume ratio of 1: 9 to prepare an electrohydrodynamic printing process ink. And it was electrohydrodynamically printed on the cleaned glass substrate to prepare a transparent electrode.
은 나노 와이어의 인쇄 공정 조건은 1.85kV 전압을 인가한 상태와 유리 기판으로부터 3000μm의 인쇄 거리에서 10,000μm/s의 속도로 콘젯(cone) 조건 하에서 프린팅한 후, 200℃에서 15분 동안 소성하여 양극(anode)을 형성하여 비교예 1을 제조하였다.
The printing process conditions of silver nanowires were printed under cone condition at a speed of 10,000 μm / s at a printing distance of 3000 μm from a 1.85 kV voltage applied to a glass substrate, and then fired at 200 ° C. for 15 minutes. (anode) was formed to manufacture Comparative Example 1.
[비교예 2] PEDOT:PSS 단일 투명 전극층Comparative Example 2 PEDOT: PSS Single Transparent Electrode Layer
유리 기판 상부에 은 나노 와이어를 포함하지 않고 PEDOT:PSS(AI4083; Clevious)만 포함하는 단일 층을 형성한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 비교예 2를 제조하였다.Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that a single layer including only PEDOT: PSS (AI4083; Clevious) was not formed on the glass substrate and did not include silver nanowires.
도 3은 본 발명의 비교예들에 따른 단일 은 나노 와이어 전극층(좌; 비교예 1) 및 단일 PEDOT:PSS 전극층(우; 비교예 2)을 나타내는 광학 현미경 사진이다.
3 is an optical micrograph showing a single silver nanowire electrode layer (left; Comparative Example 1) and a single PEDOT: PSS electrode layer (right; Comparative Example 2) according to the comparative examples of the present invention.
[실시예 1] 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS가 혼합된 복합 전극층Example 1 Composite Electrode Layer Mixed with Silver Nanowires and PEDOT: PSS
유리 기판의 세정 공정 후 UV-O3를 조사한 후, 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol; EG) 기반의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP)을 교반 하고 염화은(silver chloride; AgCl)과 질산은(silver nitrate; AgNO3)을 첨가하는 폴리올 반응으로 합성된 은 나노 와이어를 이소프로판올(isopropanol, IPA) 용매에 부피 분율로 1:9로 분산 시켰다. 여기에 PEDOT:PSS(AI4083; Clevious)를 은 나노 와이어와 1:0.5의 부피비로 첨가하여 전기 수력학적 인쇄공정용 잉크를 제조한 후, 상기 세정된 유리기판 상부에 전기수력학적으로 인쇄하였다. After irradiating UV-O3 after the cleaning process of the glass substrate, ethylene glycol (EG) -based polyvinylpyrrolidone (PVP) was stirred and silver chloride (AgCl) and silver nitrate (silver nitrate) AgNO 3 ) was dispersed in a volume fraction of 1: 9 in silver isopropanol (IPA) solvent. PEDOT: PSS (AI4083; Clevious) was added to the silver nanowires in a volume ratio of 1: 0.5 to prepare an ink for an electrohydrodynamic printing process, and then electrohydrodynamically printed on the cleaned glass substrate.
즉, 전기 수력학적 인쇄 장비(Enjet(주)사의 HIG-NP200)를 사용하여 제조된 잉크를 분당 250L씩 주입하며, 2.8kV 전압을 인가 한 상태와 기재로부터 3000μm의 인쇄 거리에서 10,000μm/s의 속도로 콘젯(cone jet) 스프레이 조건 하에서 인쇄(면프린팅)하여 단일 투명 전극 층을 형성하였으며, 이를 100℃에서 30분 동안 소성하여 투명 전극을 제조하였다.
That is, 250L per minute of ink prepared using the electro-hydraulic printing equipment (HIG-NP200 of Enjet Co., Ltd.) is injected, and 10,000μm / s is applied at a printing distance of 3000μm from a substrate with a 2.8kV voltage applied thereto. A single transparent electrode layer was formed by printing (face printing) under cone jet spray conditions at a speed, which was baked at 100 ° C. for 30 minutes to prepare a transparent electrode.
[실시예 2] 은 나노 와이어 층 상에 PEDOT:PSS층이 형성된 복합 전극층Example 2 Composite Electrode Layer with PEDOT: PSS Layer Formed on Silver Nanowire Layer
유리 기판의 세정 공정 후 UV-O3를 조사한 후, 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol; EG) 기반의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP)을 교반 하고 염화은(silver chloride; AgCl)과 질산은(silver nitrate; AgNO3)을 첨가하는 폴리올 반응으로 합성된 은 나노 와이어를 이소프로판올 용매와 1:9의 부피비로 혼합하여 전기 수력학적 인쇄공정용 잉크를 제조하였다. 그리고 세정 공정을 거친 유리 기판 상부에 전기 수력학적 인쇄 장비(Enjet(주)사의 HIG-NP200)를 사용하여 상기 제조된 잉크를 150L씩 주입하고, 1.85kV 전압을 인가 한 상태 및 기재로부터 3000um의 인쇄 거리에서 10,000um/s의 속도의 콘젯 스프레이 조건 하에서 인쇄(면 패터닝)하여 전극층을 형성하였다.After irradiating UV-O3 after the cleaning process of the glass substrate, ethylene glycol (EG) -based polyvinylpyrrolidone (PVP) was stirred and silver chloride (AgCl) and silver nitrate (silver nitrate) Silver nanowires synthesized by a polyol reaction adding AgNO 3) were mixed with an isopropanol solvent in a volume ratio of 1: 9 to prepare an electrohydrodynamic printing process ink. Then, 150L of the ink prepared above was injected onto the glass substrate subjected to the cleaning process by using an electro-hydraulic printing equipment (HIG-NP200, manufactured by Enjet Co., Ltd.), and a printing of 3000um was carried out from the substrate and a state in which a 1.85kV voltage was applied. The electrode layer was formed by printing (face patterning) under cone spray conditions at a rate of 10,000 um / s at a distance.
그 다음, 상기 은 나노 와이어 인쇄 층의 상부에 PEDOT:PSS(AI4083; Clevious社) 잉크를 3.2kV 전압 하에서 3000μm의 프린팅 높이, 150L의 분당 잉크 주입 조건과 10,000μm/s의 속도로 콘젯 스프레이 조건 하에서 역시 인쇄(면 패터닝)한 후, 100℃에서 30분 동안 소성 공정을 진행하여 실시예 2를 제조하였다. 이때 실시예 2에 포함된 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 부피비는 1:1이었다.The PEDOT: PSS (AI4083; Clevious) ink was then placed on top of the silver nanowire print layer under a control jet spraying condition at 3000 μm printing height under a 3.2 kV voltage, 150 L per minute ink injection and 10,000 μm / s. After printing (side patterning), the baking process was performed at 100 ° C. for 30 minutes to prepare Example 2. At this time, the volume ratio of silver nanowires and PEDOT: PSS included in Example 2 was 1: 1.
도 4는 본 발명의 실시예들에서의 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 복합 전극층(좌; 실시예 1)과 은 나노 와이어 층 상부에 PEDOT:PSS 층이 형성된 복합 전극층(우; 실시예 2)을 나타내는 주사전자현미경 사진(Scanning electron microscope, SEM) 및 광학 현미경 사진이다.
4 shows a composite electrode layer of silver nanowires and PEDOT: PSS (left; Example 1) and a composite electrode layer having a PEDOT: PSS layer formed on the silver nanowire layer (right; Example 2) in the embodiments of the present invention. Scanning electron microscope (SEM) and optical micrographs showing.
[투과도 및 면 저항 측정 1][Transmittance and Surface Resistance Measurement 1]
실시예 1, 2, 비교예 1, 2의 4가지 투명전극의 투과도 효율을 평가하기 위해서 자외선-가시광선 분광기(UV-visible spectroscopy)를 이용하여 350nm~750nm의 파장 조건에서 투과도(%)를 측정하였으며, 면 저항 특성(Ω/sq)을 평가하기 위하여 4-프로브 키슬리(4-probe keithley)를 사용하여 10mV의 전압 인가에 따른 전류 특성을 확인하였다. In order to evaluate the transmittance efficiency of the four transparent electrodes of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the transmittance (%) was measured under a wavelength condition of 350 nm to 750 nm using an UV-visible spectroscopy. In order to evaluate the sheet resistance characteristics (Ω / sq), 4-probe Keithley was used to determine the current characteristics according to the voltage application of 10 mV.
도 5는 본 발명의 비교예들 및 실시예들에 있어서, 단일 은 나노 와이어 전극층(비교예 1), 단일 PEDOT:PSS 전극층(비교예 2), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 단일층인 복합 전극층(실시예 1) 및 은 나노 와이어 층 상부에 PEDOT:PSS 층이 형성된 복합 전극층(실시예 2)의 투명전극 구조에 따른 투과도(%)를 나타낸 것이다. 5 is a composite of a single silver nanowire electrode layer (Comparative Example 1), a single PEDOT: PSS electrode layer (Comparative Example 2), a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS in Comparative Examples and Examples of the present invention. The transmittance (%) according to the transparent electrode structure of the composite electrode layer (Example 2) in which the PEDOT: PSS layer is formed on the electrode layer (Example 1) and the silver nanowire layer is shown.
도 6은 본 발명의 비교예들 및 실시예들에 있어서, 단일 은 나노 와이어 전극층(비교예 1), 단일 PEDOT:PSS 전극층(비교예 2), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 단일층인 복합 전극층(실시예 1) 및 은 나노 와이어 층 상부에 PEDOT:PSS 층이 형성된 복합 전극층(실시예 2)의 투명전극 구조에 따른 면 저항 특성(Ω/sq)을 비교하고자 그래프로 나타낸 것이다. y축에서 면저항은 임의 단위로 표시하였다. 6 is a composite of a single silver nanowire electrode layer (Comparative Example 1), a single PEDOT: PSS electrode layer (Comparative Example 2), a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS in Comparative Examples and Examples of the present invention. In order to compare the sheet resistance characteristics (Ω / sq) according to the transparent electrode structure of the electrode layer (Example 1) and the composite electrode layer (Example 2) in which the PEDOT: PSS layer was formed on the silver nanowire layer, the graph is shown. Sheet resistance in y-axis is expressed in arbitrary units.
실시예 1, 2, 비교예 1, 2의 실제 면저항 측정 수치는 하기 표 1에 나타내었다. 이때 실시예 1의 SNWs과 PEDOT:PSS의 부피비는 100:50(=1:0.5), 실시예 2의 SNWs과 PEDOT:PSS의 부피비는 100:100(=1:1)이다.The actual sheet resistance measurement values of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below. At this time, the volume ratio of SNWs and PEDOT: PSS of Example 1 is 100: 50 (= 1: 0.5), and the volume ratio of SNWs and PEDOT: PSS of Example 2 is 100: 100 (= 1: 1).
(비교예 1)SNWs
(Comparative Example 1)
(비교예2)PEDOT: PSS
(Comparative Example 2)
(실시예 1)SNWs (100) + PEDOT: PSS (50)
(Example 1)
도 5로부터 알 수 있듯이, 비교예 2의 경우 전도성 고분자 단독으로 존재하여 투과도는 높지만, 표 1로부터 알 수 있듯이, 면저항이 상당히 높아 전도도가 저조함을 알 수 있었다. As can be seen from FIG. 5, in Comparative Example 2, since the conductive polymer alone is present, the transmittance is high, but as can be seen from Table 1, the sheet resistance is considerably high and the conductivity is low.
비교예 1의 경우 비교예 2이나 실시예 1과 대비하여 면저항이 낮은 편이었으나(표 1 참조), 투과도는 특히 400~500nm 파장 영역에서 저하되었다. 비교예 1에서는 단일 은 나노 와이어 층 형성으로 인하여 전체적인 네트워크가 매우 촘촘하게 형성되었기 때문에 투과도의 저하가 나타난 것으로 생각된다. In the case of Comparative Example 1, the sheet resistance was lower than that of Comparative Example 2 or Example 1 (see Table 1), but the transmittance was particularly reduced in the wavelength range of 400 to 500 nm. In Comparative Example 1, it is thought that a decrease in the transmittance appeared because the entire network was formed very densely due to the formation of a single silver nanowire layer.
실시예 1의 경우 투과도가 80% 이상으로 양호하였고 면 저항도 비교예 2와 대비하여 우수하였다. In the case of Example 1, the transmittance was good as 80% or more and the surface resistance was also excellent compared to Comparative Example 2.
실시예 2의 경우에는 투과율(transmittance, %)이 은 나노 와이어층의 상부에 PEDOT:PSS 층을 적층함으로 인하여 다소 감소하였으나 평균 75~85%로 양호하였다. 면 저항의 경우 비교예 2와 대비하여 현저히 낮은 수치를 보였으며, 은 나노 와이어 단독 층인 비교예 1과 대비하여도 반 정도의 면저항 수치를 나타내었다. 또한, 실시예 1보다도 현저히 낮은 면저항 수치를 보여 주었다.
In Example 2, the transmittance (%) was slightly reduced by laminating the PEDOT: PSS layer on top of the silver nanowire layer, but the average was 75 to 85%. The sheet resistance was significantly lower than that of Comparative Example 2, and the sheet resistance was about half that of Comparative Example 1, which is a silver nanowire layer alone. In addition, the sheet resistance value was significantly lower than that of Example 1.
[투과도와 면저항 측정 2][Transmittance and Sheet Resistance Measurement 2]
은 나노 와이어와 PEDOT:PSS의 혼합비율에 따른 투과도와 면저항을 비교하기 위하여, 하기와 같이 실험을 실시하였다.In order to compare the permeability and the sheet resistance according to the mixing ratio of silver nanowires and PEDOT: PSS, the experiment was carried out as follows.
먼저 유리 기판의 세정 공정 후 UV-O3를 조사시킨 후, 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol; EG) 기반의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP)을 교반 하고 염화은(silver chloride; AgCl)과 질산은(silver nitrate; AgNO3)을 첨가하는 폴리올 반응으로 합성된 은 나노 와이어를 이소프로판올(isopropanol, IPA) 용매에 부피 분율로 1:9로 분산 시켰다. 여기에 PEDOT:PSS(AI4083; Clevious)를 은 나노 와이어와 1:0, 1:0.5, 1:1, 1:1.5, 1:2, 0:1의 부피비로 각각 첨가하여 전기 수력학적 인쇄공정용 잉크를 제조한 후, 상기 세정된 유리기판 상부에 전기수력학적으로 인쇄하였다. After irradiating UV-O3 after the glass substrate cleaning process, ethylene glycol (EG) -based polyvinylpyrrolidone (PVP) was stirred, and silver chloride (AgCl) and silver nitrate ( The silver nanowires synthesized by the polyol reaction of adding silver nitrate (AgNO3) were dispersed in a volume fraction of 1: 9 in isopropanol (IPA) solvent. PEDOT: PSS (AI4083; Clevious) was added to the silver nanowires in volume ratios of 1: 0, 1: 0.5, 1: 1, 1: 1.5, 1: 2, and 0: 1, respectively, for electro-hydraulic printing process. After the ink was prepared, it was electrohydrodynamically printed on the cleaned glass substrate.
즉, 전기 수력학적 인쇄 장비를 사용하여 제조된 6개의 잉크를 각각 분당 250L씩 주입하며, 2.8kV 전압을 인가 한 상태와 기재로부터 3000μm의 인쇄 거리에서 10,000μm/s의 속도로 콘젯(cone jet) 스프레이 조건 하에서 인쇄(면프린팅)하여 단일 투명 전극 층을 형성하였으며, 이를 100℃에서 30분 동안 소성하여 투명 전극을 제조하였다. That is, six inks prepared using electro-hydraulic printing equipment are injected at 250 L / min each, and the jet is applied at a speed of 10,000 μm / s at a printing distance of 3000 μm from a substrate with a 2.8 kV voltage applied thereto. Printing (face printing) under spray conditions to form a single transparent electrode layer, which was baked for 30 minutes at 100 ℃ to prepare a transparent electrode.
그리고 상기 6가지 다른 혼합비율을 갖는 투명전극의 투과도 효율을 평가하기 위해서 자외선-가시광선 분광기(UV-visible spectroscopy)를 이용하여 350nm~750nm의 파장 조건에서 투과도(%)를 측정하였으며, 면 저항 특성(Ω/sq)을 평가하기 위하여 4-프로브 키슬리(4-probe keithley)를 사용하여 10mV의 전압 인가에 따른 전류 특성을 확인하였다. In order to evaluate the transmittance efficiency of the transparent electrode having six different mixing ratios, the transmittance (%) was measured under a wavelength condition of 350 nm to 750 nm by using an ultraviolet-visible spectroscopy. In order to evaluate (Ω / sq), 4-probe Keithley was used to determine the current characteristics according to the voltage application of 10 mV.
도 7은 단일 은 나노 와이어 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(0)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:0.5로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(0.5)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:1로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(1)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:1.5로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(1.5)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:2로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(2)) 및 단일 PEDOT:PSS 전극층(SNWs(0)+PEDOT:PSS(1))의 투명전극 구조에 따른 투과도(%)를 나타낸 것이다. 7 shows a single silver nanowire electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (0)), a composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS) in which a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS is mixed at 1: 0.5. (0.5)), a composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (1)), a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS mixed 1: 1, and silver nanowires and PEDOT: PSS 1: 1.5. Composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (1.5)), which is a mixed monolayer, and composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS, which is a single layer where silver nanowires and PEDOT: PSS are mixed 1: 2 2)) and the transmittance (%) according to the transparent electrode structure of a single PEDOT: PSS electrode layer (SNWs (0) + PEDOT: PSS (1)).
도 8은 단일 은 나노 와이어 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(0)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:0.5로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(0.5)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:1로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(1)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:1.5로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(1.5)), 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:2로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(2)) 및 단일 PEDOT:PSS 전극층(SNWs(0)+PEDOT:PSS(1))의 투명전극 구조에 따른 면 저항 값(Ω/sq)과 주사전자 현미경 사진(상) 및 광학현미경 사진(하)을 나타낸 것이다. 8 shows a single silver nanowire electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (0)), a composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS) in which a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS is mixed at 1: 0.5. (0.5)), a composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (1)), a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS mixed 1: 1, and silver nanowires and PEDOT: PSS 1: 1.5. Composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (1.5)), which is a mixed monolayer, and composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS, which is a single layer where silver nanowires and PEDOT: PSS are mixed 1: 2 2)) and sheet resistance values (Ω / sq) according to the transparent electrode structure of the single PEDOT: PSS electrode layer (SNWs (0) + PEDOT: PSS (1)), scanning electron micrographs (top), and optical micrographs (bottom) ).
도 7로부터 알 수 있듯이 550nm 이상의 파장영역에서는 6가지 전극층 모두 비슷한 투과도를 나타내었으나, 그 이하의 파장영역에서는 단일 PEDOT:PSS 전극층이 가장 높은 투과도, 단일 은 나노 와이어 전극층이 가장 낮은 투과도를 나타내었다. 그리고 혼합 전극층 중에서는 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:0.5로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(0.5))이 400nm~450nm 파장영역에서 우수한 투과도를 나타내었고, 그 외 혼합비율을 갖는 혼합 전극층은 400nm~450nm 파장영역에서는 다소 낮은 투과도를 보였으나 450nm~500nm 파장영역에서 투과도가 증가하며 양호한 투과도를 나타내었다. As can be seen from FIG. 7, the six electrode layers showed similar transmittances in the wavelength region of 550 nm or more, but the single PEDOT: PSS electrode layer had the highest transmittance and the single silver nanowire electrode layer had the lowest transmittance in the wavelength region below. Among the mixed electrode layers, the composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (0.5)), which is a single layer in which silver nanowires and PEDOT: PSS were mixed at 1: 0.5, exhibited excellent transmittance in the wavelength region of 400 nm to 450 nm. In addition, the mixed electrode layer having the mixed ratio showed a slightly lower transmittance in the wavelength range of 400 nm to 450 nm, but showed good transmittance and increased transmittance in the wavelength range of 450 nm to 500 nm.
면저항은 도 8에 나타난 바와 같이 가장 높은 투과도를 보였던 단일 PEDOT:PSS전극층은 면저항이 가장 높게 나타나 전도도가 양호하지 않은 것으로 나타났다. 혼합 전극층 중에서는 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS이 1:0.5로 혼합된 단일층인 복합 전극층(SNWs(1)+PEDOT:PSS(0.5))이 가장 낮은 면저항을 나타내었고, PEDOT:PSS의 비율이 증가할수록 면저항이 증가하였다. As shown in FIG. 8, the single PEDOT: PSS electrode layer exhibiting the highest transmittance showed the highest sheet resistance, indicating poor conductivity. Among the mixed electrode layers, the composite electrode layer (SNWs (1) + PEDOT: PSS (0.5)), which is a single layer of silver nanowires and PEDOT: PSS mixed at 1: 0.5, exhibited the lowest sheet resistance, and the ratio of PEDOT: PSS was As it increased, sheet resistance increased.
따라서, 본 발명의 일시예로서 은 나노 와이어와 PEDOT:PSS를 1:0.5~2의 비율로 혼합한 혼합전극층은 양호한 투과도와 전도도를 나타내며, 1:0.5의 비율로 혼합한 경우 투과도 및 전도도 측면에서 가장 우수한 특성을 나타내었다.
Therefore, as a temporary embodiment of the present invention, the mixed electrode layer in which silver nanowires and PEDOT: PSS are mixed at a ratio of 1: 0.5 to 2 shows good transmittance and conductivity, and when mixed at a ratio of 1: 0.5, The best properties were shown.
이와 같이, 본 발명의 구현예들에 따른 투명전극은 낮은 투과율을 가지는 증착 금속 박막에 비해 예컨대 70% 이상의 높은 투과도를 가지면서도 예컨대 수 kΩ/sq~10 kΩ/sq 수준의 낮은 면저항으로 인하여 높은 전류-전압 특성을 나타낼 수 있다. 뿐만 아니라, 간단한 인쇄 공정만으로 다양한 패턴의 균일한 면 전극을 제조할 수 있어 투명 전극을 요하는 디스플레이소자 및 조명소자, 터치 스크린, 이미지 센서 및 태양전지 등에 적용할 수 있으며, 특히 낮은 면 저항 특성 등에 비추어 터치 스크린에 적합하다.As described above, the transparent electrode according to the embodiments of the present invention has a high transmittance, for example, higher than 70% of the deposited metal thin film having a low transmittance, but has a high current due to a low sheet resistance of, for example, several kΩ / sq to 10 kΩ / sq. -Can exhibit voltage characteristics. In addition, it is possible to manufacture uniform surface electrodes of various patterns with a simple printing process, so that they can be applied to display devices, lighting devices, touch screens, image sensors, and solar cells that require transparent electrodes. In light of this, it is suitable for touch screen.
Claims (8)
잉크 용액 총 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 50~67 부피% 및 전도성 고분자가 33~50 부피%로 포함되는 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법.Printing an ink solution including a metal nanowire, a conductive polymer, and a solvent by an electrohydrodynamic printing method on a transparent substrate,
The method of manufacturing a transparent electrode, characterized in that the metal nanowires 50 to 67% by volume and the conductive polymer 33 to 50% by volume relative to the total volume of the ink solution.
상기 금속 나노 와이어는 은 나노 와이어이고, 전도성 고분자는 PEDOT(Poly(3,4-ethylene dioxythiophene))과 PSS(Poly(styrenesulfonate))의 혼합물인 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법.The method according to claim 1,
The metal nanowire is a silver nanowire, the conductive polymer is a transparent electrode manufacturing method characterized in that the mixture of poly (3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) and poly (styrenesulfonate) (PSS).
상기 금속 나노 와이어 층 상에 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 제 2 잉크 용액을 전기수력학적 인쇄 방식으로 인쇄하여 전도성 고분자 층을 형성하는 단계;를 포함하고,
제 1 잉크 용액에는 제 1 잉크 용액 총 부피에 대하여 금속 나노 와이어가 50~67 부피% 포함되고,
제 2 용액에는 제 2 잉크 용액 총 부피에 대하여 전도성 고분자가 33~50 부피% 포함되는 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법.Printing the first ink solution including the metal nanowires and the solvent on the transparent substrate by electrohydrodynamic printing to form a metal nanowire layer; And
And printing a second ink solution including a conductive polymer and a solvent on the metal nanowire layer by electrohydrodynamic printing to form a conductive polymer layer.
The first ink solution contains 50 to 67% by volume of metal nanowires based on the total volume of the first ink solution.
The second solution comprises a transparent polymer 33 to 50% by volume based on the total volume of the second ink solution.
상기 금속 나노 와이어는 은 나노 와이어이고, 전도성 고분자는 PEDOT(Poly(3,4-ethylene dioxythiophene))과 PSS(Poly(styrenesulfonate))의 혼합물인 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법.The method of claim 3, wherein
The metal nanowire is a silver nanowire, the conductive polymer is a transparent electrode manufacturing method characterized in that the mixture of poly (3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) and poly (styrenesulfonate) (PSS).
전기수력학적 인쇄 방식은 잉크 용액을 분당 100~200 L씩 전기수력학적 인쇄 장비에 주입하고, 3.0~3.4 kV 전압을 인가한 상태에서 인쇄를 하고자 하는 투명 기판 또는 금속 나노 와이어 층으로부터 2500~3500 μm의 높이에서 8,000~1,200μm/s의 속도로 콘젯 모드(cone-jet mode)에서 인쇄하는 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The electrohydraulic printing method injects the ink solution into the electrohydrodynamic printing equipment at 100-200 L / min, and 2500-3500 μm from the transparent substrate or metal nanowire layer to be printed under the application of 3.0-3.4 kV voltage. Transparent electrode manufacturing method characterized in that printing in the cone-jet mode at a speed of 8,000 ~ 1,200μm / s at the height of.
전기수력학적 인쇄 횟수는 1~8회이고, 인쇄된 층의 두께는 100~500nm인 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법. 3. The method according to claim 1 or 2,
The number of electro-hydraulic printing is 1 to 8 times, the thickness of the printed layer is 100 to 500nm characterized in that the transparent electrode manufacturing method.
금속 나노 와이어 층 형성 시, 전기수력학적 인쇄 횟수는 1~8회이고, 인쇄된 층의 두께는 100~300nm이고,
전도성 고분자 층 형성 시, 전기수력학적 인쇄 횟수는 1~5회이고, 인쇄된 층의 두께는 30~50nm인 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법. The method according to claim 3 or 4,
When forming the metal nanowire layer, the number of electrohydrodynamic printing is 1-8, the thickness of the printed layer is 100-300 nm,
When the conductive polymer layer is formed, the number of electro-hydraulic printing is 1 to 5 times, the thickness of the printed layer is 30 to 50nm characterized in that the transparent electrode manufacturing method.
금속 나노 와이어 층 형성과 전도성 고분자 층 형성은 동일한 전기수력학적 인쇄 장치에 의하여 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 투명 전극 제조 방법.The method according to claim 3 or 4,
Forming a metal nanowire layer and forming a conductive polymer layer are carried out continuously by the same electro-hydraulic printing apparatus.
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