KR101391610B1 - 저항 안정성이 부여된 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름 - Google Patents

저항 안정성이 부여된 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저항 안정성이 부여된 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름에 관한 것이다.

Description

저항 안정성이 부여된 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름{CONDUCTIVE POLYMER COMPOSITION HAVING RESISTANCE STABILITY AND CONDUCTIVE FILM USING THEREOF}
본 발명은 저항 안정성이 부여된 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름에 관한 것이다.
컴퓨터를 포함한 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화됨에 따라 휴대 가능한 디스플레이의 구현이 절실히 요구되고 있다. 휴대 가능한 디스플레이를 구현하기 위해서는, 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항값을 가져야할 뿐만 아니라, 기계적 충격에 대응할 수 있는 높은 유연성을 가져야 하고, 기기가 과열되어 고온에 노출되어도 단락되거나 면저항의 변화가 크지 않아야 한다.
현재 디스플레이용으로 가장 많이 사용되고 있는 투명전극의 재질은 ITO(인듐-주석 산화물)이다. 하지만, 투명전극을 ITO로 형성하는 경우 과도한 비용이 소모될 뿐만 아니라, 대면적을 구현하기 어려운 단점이 있다.
특히 대면적으로 ITO를 코팅하면 저항의 변화가 커서 디스플레이의 휘도 및 발광효율이 감소하는 치명적인 단점을 가지고 있다. 게다가, ITO의 주원료인 인듐은 한정된 광물로, 디스플레이 시장이 확장됨에 따라 급속히 고갈되고 있다.
이러한 ITO의 단점을 극복하기 위해서, 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순한 전도성 고분자로 전도성 필름을 제조함으로써, 이러한 필름을 이용한 투명전극을 형성하는 연구가 진행되고 있다. 하지만, 전도성 고분자로 투명전극을 형성하는 경우, 투명전극의 면저항이 105~109Ψ/sq 수준으로 매우 높아 디스플레이용 투명전극으로 사용하기에는 어려운 문제점이 존재한다.
따라서, 전도성 고분자로 형성된 투명전극의 면저항을 낮추기 위해서 디메틸설폭사이드(DMSO), 에틸렌글리콜, 솔비톨 등을 첨가하는 방안이 제안되고 있다. 하지만, 여전히 디스플레이용 투명전극으로 사용하기에는 미흡하며, 코팅하기 위해 사용되는 바인더로 인하여 투명전극의 면저항이 높아지는 문제점이 존재한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이온성 바인더를 첨가하여 저항 안정성이 우수한 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전도성 고분자 조성물은 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자; (b) 이온성 바인더; (c) 퀴논계 화합물; 및 (d) 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자는 ⅰ) 하기 화학식 1의 PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)) 또는 ⅱ) PEDOT과 하기 화학식 2의 PSS(폴리(4-스틸렌설포네이트))의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112012025445838-pat00001
[화학식 2]
Figure 112012025445838-pat00002
(상기 식에서 n 및 m은 각각 5 내지 10000이다.)
여기에서, 상기 (b) 이온성 바인더는 히드록시프로필셀룰로오스 또는 폴리아크릴산인 것을 특징으로 한다.
또한, 여기에서 상기 (c) 퀴논계 화합물은 설포네이트 작용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전도성 고분자에 이온성 바인더와 퀴논계 화합물을 첨가함으로써 이에 의해 젖음성, 유연성, 열안정성이 뛰어난 전도성 필름을 만들 수가 있고, 여러 가지 코팅 공정(스크린, 그라비아, 옵셋, 임프린팅, 잉크젯 등)에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전도성 고분자에 이온성 바인더와 퀴논계 화합물을 첨가함으로써, 이에 의해 제조된 전도성 필름의 면 저항이 낮아지고 특히, 내열성이 우수하여 저항 안정성이 매우 우수해진다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 전도성 조성물을 이용한 전도성 필름의 면저항을 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 4 내지 6에 의해 제조된 전도성 조성물을 이용한 전도성 필름의 면저항을 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 7에 의해 제조된 전도성 조성물을 이용한 전도성 필름의 면저항을 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 8에 의해 제조된 전도성 조성물을 이용한 전도성 필름의 면저항을 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 7, 8에 의해 제조된 전도성 조성물을 이용한 전도성 필름의 열처리에 따른 면 저항 변화율을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
전도성 고분자 조성물
본 발명에 의한 전도성 고분자 조성물은 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자; (b) 이온성 바인더; (c) 퀴논계 화합물; 및 (d) 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자는 ⅰ) 하기 화학식 1의 PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)) 또는 ⅱ) PEDOT과 하기 화학식 2의 PSS(폴리(4-스틸렌설포네이트))의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112012025445838-pat00003

[화학식 2]
Figure 112012025445838-pat00004
(상기 식에서 n 및 m은 각각 5 내지 10000이다.)
즉, 본 발명에 있어서 상기 폴리티오펜계 전도성 고분자는 폴리티올 또는 폴리아닐린과 같은 방향족계 고분자로써, 대표적인 것은 PEDOT으로 PEDOT 단독으로 사용될 수도 있고, PSS와 혼용하여 사용될 수도 있으며, PEDOT:PSS가 가장 바람직하다.
본 발명에서 상기 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자는 상기 용매 100중량부 대비 0.1~20 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자가 용매 100중량부 대비 0.1 중량부 미만인 경우, 전도성 필름을 형성하더라도 1000Ω/sq 이하의 면저항을 구현하기 어렵고, 20 중량부를 초과하는 경우 전도성은 향상되나 분산성, 코팅가공성, 광투과도 등이 저하된다.
다음으로, 본 발명에서 상기 (b) 이온성 바인더는 전도성 고분자 조성물을 코팅시 접착력을 높이는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 이온성을 가지므로 전도성 필름의 면저항을 낮추는 역할을 수행한다.
여기에서, (b) 이온성 바인더는 사슬에 연결된 다수의 해리기(dissociation group)를 가지므로, 물에 용해되면 고분자 이온으로부터 저분자 이온(counter ion)이 해리된다.
하기 그림 1에 도시된 바와 같이, 상기 저분자 이온이 해리되어 이탈되면, 고분자 이온은 동종 이온간의 정전기적 반발력이 강해져 직선상태로 늘어나거나 팽윤된 상태를 유지한다.
[그림 1]
Figure 112012025445838-pat00005
따라서, 고분자 이온의 유효전하는 증가하게 되고, 전하의 이동이 용이해지므로 전도성 필름으로 제조되는 경우 면저항을 낮출 수 있다.
그러나, 고분자 이온의 유효전하가 증가하면, 역으로 저분자 이온이 고분자 이온의 전기적 인력에 끌려 고분자 이온에 고정된다. 그에 따라 고분자 이온의 유효전하는 감소하게 되고, 동종이온 간의 정전기적 반발력이 약해져 엉키게 된다.
결국, 하기 그림 2에 도시된 바와 같이, 고분자 이온은 엉키거나(entangled: 그림 2의 A단계), 늘어나는(streched: 그림 2의 C단계) 두개의 상반된 작용을 거치다가 평행 상태(그림 2의 B단계)에 도달하게 된다.
[그림 2]
Figure 112012025445838-pat00006
즉, 이온성 바인더의 종류, 함량 등에 의하여 유효전하가 최적화되는 구간이 발생하게 되고, 상기 구간 내에서 제조된 전도성 필름은 최적의 면저항을 나타낸다.
디스플레이 용도로 적합한 최적의 면저항은 100~500Ω/sq인바, 이를 구현하기 위해 이온성 바인더의 함량은 용매 100중량부 대비 0.00001~0.99 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 특히 0.00001~0.001중량부인 것이 바람직하다. 상기 이온성 바인더의 함량이 0.0001 중량부 미만인 경우 면저항 유의차를 확인할 수 없고, humidity 신뢰성의 효과 유의차를 내기 어렵고, 0.99 중량부를 초과하는 경우에는 저항 증가와 점도증가로 인한 경시변화 의 문제가 있다.
상기 (b) 이온성 바인더는 히드록시프로필셀룰로오스 또는 폴리아크릴산인 것이 바람직하다.
이 중에서도 특히 폴리아크릴산의 경우, 하기 반응식 1과 같이 물에 용해되면 저분자 이온(counter ion)인 H3O+가 해리되어 동종이온 간의 정전기적 반발력이 강해져 직선상태로 늘어나거나 팽윤된 상태를 유지한다.
[반응식 1]
Figure 112012025445838-pat00007
상기 히드록시프로필셀룰로오스도 마찬가지로 히드록실기(hydroxyl group)를 포함하고 있어 이온성 바인더로써의 역할이 가능하다.
한편, 본 발명에 있어서 상기 (c) 퀴논계 화합물은 설포네이트 작용기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 설포네이트 작용기를 갖는 퀴논계 화합물의 바람직한 예시로는 안트라퀴논-2-설폰산탈륨염(Anthraquinon-2-sulfonic acid thallium salt), Q220 1,2 안트라퀴논-4-설폰산암모늄염(Q220 1,2- Anthraquinon-4-sulfonic acid ammonium salt), 설파퀴녹살린나트륨염(Sulfaquinoxaline sodium salt), 안트라퀴논-2-설폰산나트륨염모노수화물(Anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt monohydrate), 9,10-안트라퀴논-2,6-디설폰산디나트륨염(9,10-Anthraquinone-2,6-disulfonic acid disodium salt), 안트라퀴논-1,5- 디설폰산디나트륨염수화물(Anthraquinone-1,5-disulfonic acid disodium salt hydrate), 2,6-비스((4-메틸-1-피페라지닐)설포닐)안트라-9,10-퀴논(2,6-bis((4-methyl-1-piperazinyl)sulfonyl)anthra-9,10-quinone) 등을 들 수 있다.
상기 설포네이트 작용기를 갖는 퀴논계 화합물은 구조적 안정한 성질과 도펀트 역할을 한다.
여기에서 상기 (c) 퀴논계 화합물은 상기 용매 100 중량부 대비 0.001~50 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 특히 0.001~ 10중량부 포함되는 것이 바람직하다. 퀴논계 화합물의 함량이 0.001 중량부 미만인 경우에는 원하는 특성을 구현하지 못하는 문제가 있고, 50중량부를 초과하는 경우에는 용해성, 분산성, 기재에 젖음성의 문제가 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 (d) 용매는 전도성 고분자 조성물의 분산액으로 지방족 알코올, 지방족 케톤, 지방족 카르복실산 에스테르, 지방족 카르복실산 아미드, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 아세토 니트릴, 지방족 술폭시드, 물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이외에도, 본 발명의 전도성 고분자 조성물은 제2도펀트 및 분산안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제2도펀트는 전도성 고분자 조성물의 전기전도도를 향상시키기 위한 극성용매로서, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 분산안정제는 에틸렌글리콜 또는 솔비톨 등이 사용될 수 있고, 제2도펀트인 극성용매만 단독으로 사용할 때보다 분산안정제를 사용할 때 전도성 고분자 조성물의 전기 전도도 향상 효과가 높다.
이외에도, 전도성 고분자 조성물에는 결합제, 계면활성제, 소포제 등이 추가적으로 첨가될 수 있다.
전도성 필름
한편, 본 발명은 본 발명의 전도성 고분자 조성물을 이용한 전도성 필름을 포함한다.
본 발명의 전도성 필름은 전술한 실시예에 따른 전도성 고분자 조성물을 베이스 부재에 코팅 및 건조하여 투명전극을 형성한 것을 의미한다.
따라서, 앞서 기술한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 언급하기로 한다.
상기 베이스 부재는 투명전극이 형성될 영역을 제공하는 것으로, 디스플레이에 채용하기 위해서 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 베이스 부재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름, 폴리비닐알코올(PVA) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 폴리스틸렌(PS) 필름, 이축연신폴리스틸렌(K 레진 함유: BOPS), 유리 또는 강화 유리 등으로 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 투명전극은 베이스 부재에 본 발명의 전도성 고분자 조성물을 코팅 및 건조하여 형성되는 것이다. 전도성 고분자 조성물은 상기에서 설명한 바, 여기에서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 전도성 고분자 조성물은 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법 또는 잉크젯 인쇄법으로 상기 베이스 부재에 코팅될 수 있다.
이러한 전도성 고분자 조성물을 베이스 부재에 코팅, 건조하여 형성한 투명전극은 첨가된 이온성 바인더로 인하여 면저항이 낮아진다.
결국, 본 실시예에 따른 투명전극은 종래기술에 따른 투명전극의 면저항(105~109Ψ/sq)에 비하여 매우 낮은 수준의 면저항(110~500Ω/sq)을 구현할 수 있는 장점이 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하다. 다만, 본 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
EDOT(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 일반적으로 사용되는 산화제 및 고분자 안정화제, 용매(물)을 일정비율로 혼합하여, 상온에서 12~24시간 동안 교반하여 에멀젼 중합을 진행시킴으로써 PEDOT:PSS 수용액을 제조하였다(물 100중량부 대비 PEDOT:PSS는 0.7~1.5 중량부).
상기 제조된 PEDOT:PSS 수용액에 대하여 물 100중량부 대비 안트라퀴논-2-설폰산나트륨염모노수화물 0.01~5 중량부, DMSO를 5 중량부 첨가하여 전도성 고분자액(A)을 제조하였다.
상기 전도성 고분자액(A)에 이온성 바인더 폴리아크릴산을 물 100중량부 대비 0.00001~50중량부까지 순차적으로 첨가하여 전도성 고분자 조성물을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 고분자 조성물을 제조하되, 안트라퀴논-2-설폰산나트륨염모노수화물 대신 안트라퀴논-1,5-디설폰산디나트륨염수화물을 사용하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 고분자 조성물을 제조하되, 안트라퀴논-2-설폰산나트륨염모노수화물 대신 9,10-안트라퀴논-2,6-디설폰산디나트륨염을 사용하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 고분자 조성물을 제조하되, 상기 이온성 바인더로 폴리아크릴산 대신, 히드록시프로필셀룰로오스를 사용하였다.
실시예 5
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 전도성 고분자 조성물을 제조하되, 상기 이온성 바인더로 폴리아크릴산 대신, 히드록시프로필셀룰로오스를 사용하였다.
실시예 6
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 전도성 고분자 조성물을 제조하되, 상기 이온성 바인더로 폴리아크릴산 대신, 히드록시프로필셀룰로오스를 사용하였다.
실시예 7
EDOT(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 일반적으로 사용되는 산화제 및 고분자 안정화제, 용매(물)을 일정비율로 혼합하여, 상온에서 12~24시간 동안 교반하여 에멀젼 중합을 진행시킴으로써 PEDOT:PSS 수용액을 제조하였다(물 100중량부 대비 PEDOT:PSS는 0.7~1.5 중량부).
상기 제조된 PEDOT:PSS 수용액에 대하여 물 100중량부 대비 폴리아크릴산 0.1 중량부, DMSO를 5 중량부 첨가하여 전도성 고분자액(A)을 제조하였다.
상기 전도성 고분자액(A)에 안트라퀴논-2-설폰산나트륨염모노수화물을 물 100중량부 대비 0.001~50 중량부까지 순차적으로 첨가하여 전도성 고분자 조성물을 제조하였다.
실시예 8
상기 실시예 7과 동일한 방법으로 전도성 고분자 조성물을 제조하되, 이온성 바인더로 폴리아크릴산 대신 히드록시프로필셀룰로오스를 사용하였다.
비교예
EDOT(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 일반적으로 사용되는 산화제 및 고분자 안정화제를 일정비율로 혼합하여, 상온에서 12~24시간 동안 교반하여 에멀젼 중합을 진행시킴으로써 PEDOT:PSS 수용액을 제조하였다(물 100중량부 대비 PEDOT:PSS는 1 중량부).
상기 제조된 PEDOT:PSS 수용액 100중량부에 대하여 DMSO를 5중량부 첨가하여 최종 전도성 고분자액을 제조하였다.
평가
실시예 및 비교예에 의해 제조된 전도성 고분자 용액을 PET 필름에 그라비아 인쇄하여 코팅한 다음, 바코터(bar coater)로 저항 특성을 평가하였다.
1. 폴리아크릴산의 함량에 따른 면저항 특성의 변화
실시예 1 내지 3에 의해 제조된 전도성 고분자 조성물에 대하여, 이온성 바인더(폴리아크릴산) 함량에 따른 면저항 특성의 변화를 관찰하였다. 결과는 도 1에 나타내었다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 물 100중량부 대비 이온성 바인더의 함량이 0.00001~0.001중량부인 경우 면저항 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.
2. 히드록시프로필셀룰로오스의 함량에 따른 면저항 특성의 변화
실시예 4 내지 6에 의해 제조된 전도성 고분자 조성물에 대하여, 이온성 바인더(히드록시프로필셀룰로오스) 함량에 따른 면저항 특성의 변화를 관찰하였다. 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 물 100중량부 대비 이온성 바인더의 함량은 0.00001~0.001중량부인 경우, 면저항 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.
3. 퀴논계 화합물의 함량에 따른 면저항 특성의 변화
실시예 7, 8에 의하여 제조된 전도성 고분자 조성물에 대하여, 퀴논계 화합물 함량에 따른 면저항 특성의 변화를 관찰하였다. 결과는 각각 도 3, 4에 나타내었다.
도 3, 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 퀴논계 화합물을 용매 100중량부 대비 0.001~50중량부까지 적용하여 실험한 결과, 일정 구간에서 면저항 특성이 낮아지는 효과가 나타났음을 확인할 수 있었다.
또한, 퀴논계 화합물의 함량별 저항 변화율을 확인한 결과는 도 5에 나타냈는바, 용매 100중량부 대비 0.01~0.1중량부인 경우 저항 변화율이 가장 작은 것으로 확인할 수 있었다.
4. 비교예 1의 면저항 특성
앞선 이온성 바인더 및 퀴논계 화합물 적용 전 면저항 특성은 최적 면저항 값 대비 10~30% 정도의 저항 값이 높게 형성이 되어 이온선 바이더 및 퀴논계 화합물의 적용 효과가 큰 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물 및 이의 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 하기의 특허청구범위에 의해서 명확해질 것이다.

Claims (9)

  1. (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자;
    (b) 폴리아크릴산;
    (c) 퀴논계 화합물; 및
    (d) 용매;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자는
    ⅰ) 하기 화학식 1의 PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)) 또는
    ⅱ) PEDOT과 하기 화학식 2의 PSS(폴리(4-스틸렌설포네이트))의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.

    [화학식 1]
    Figure 112012025445838-pat00008

    [화학식 2]
    Figure 112012025445838-pat00009

    (상기 식에서 n 및 m은 각각 5 내지 10000이다.)
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 폴리티오펜계 전도성 고분자는 상기 용매 100중량부 대비 0.1~20중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 폴리아크릴산은 상기 용매 100중량부 대비 0.0001~0.99중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 퀴논계 화합물은 설포네이트 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 퀴논계 화합물은 상기 용매 100중량부 대비 0.001~50중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 (d) 용매는 지방족 알코올, 지방족 케톤, 지방족 카르복실산 에스테르, 지방족 카르복실산 아미드, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 아세토 니트릴, 지방족 술폭시드, 물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 3항, 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 전도성 고분자 조성물을 포함하는 전도성 필름.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101582812B1 (ko) * 2014-06-11 2016-01-07 (주)제이캠 치수안정성 및 투명성이 우수한 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름
CN106810945B (zh) * 2015-11-30 2019-09-13 比亚迪股份有限公司 导电油墨组合物及其应用方法以及导电油墨材料层和电子器材与打印机
KR102315399B1 (ko) * 2017-09-28 2021-10-20 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 고분자 재료 및 그 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417173B1 (ko) * 1998-09-02 2004-06-24 제일모직주식회사 정전기방지투명하드코팅액조성물
KR100418508B1 (ko) 1998-07-31 2004-06-26 제일모직주식회사 투명성및도전성이우수한전도성고분자하드코팅막

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100926222B1 (ko) * 2007-12-28 2009-11-09 제일모직주식회사 대전방지 코팅층을 포함하는 편광필름
KR20090073062A (ko) * 2009-05-20 2009-07-02 광 석 서 편광 필름용 대전방지 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전방지 편광 필름
KR101243725B1 (ko) * 2009-09-10 2013-03-13 주식회사 엘지화학 투명 도전성 필름, 이를 이용한 터치 패널 및 디스플레이 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100418508B1 (ko) 1998-07-31 2004-06-26 제일모직주식회사 투명성및도전성이우수한전도성고분자하드코팅막
KR100417173B1 (ko) * 1998-09-02 2004-06-24 제일모직주식회사 정전기방지투명하드코팅액조성물

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