KR102002723B1 - 전도성 고분자 용액의 제조방법 및 전도성 고분자 필름 - Google Patents

전도성 고분자 용액의 제조방법 및 전도성 고분자 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전도성 고분자 용액은 전도성 고분자의 도펀트를 물리적, 화학적으로 제어하여 용액 공정상에서 전기 전도도와 광학특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전도성 고분자 용액의 제조 시 도핑을 위해 혼합한 도펀트를 물리적 디도핑 공정에 의해 제거하고, 상기 디도핑 공정 후에 단분자 형태의 산(acid)을 이용하여 화학적으로 도핑하는 공정을 포함하는 제조방법을 제공할 수 있다. 상기 물리적 디도핑 공정에서는 여과막을 이용하여 합성 시 반응하지 않고 남은 불순물들과 고분자 형태의 도펀트를 제거하여 전기 전도도를 향상시킬 수 있고, 연속적으로 단분자 형태의 산(acid)을 혼합하여 전도성 고분자와 이온결합을 하고 있는 이온성 고분자 전해질과 치환되어 상분리를 유발함으로써 전기적 성질이 향상된 전도성 고분자 용액을 제조할 수 있으며, 상기 용액을 포함하는 전도성 고분자 필름은 전기 전도도 뿐만 아니라, 가시광선 영역에서의 광투과도를 향상시킬 수 있다.

Description

전도성 고분자 용액의 제조방법 및 전도성 고분자 필름{Preparing method of conductive polymer solution, and conductive polymer film comprising the conductive polymer solution}
본 발명은 물리적 디도핑 공정 및 화학적 도핑 공정을 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법, 및 상기 전도성 고분자 용액을 포함하는 전도성 고분자 필름에 관한 것이다.
컴퓨터를 포함한 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 따라 전자기기의 전극으로 사용하기 위한 투명 전도성 물질에 대한 개발이 요구되고 있다. 예를 들어, 휴대 가능한 디스플레이를 구현하기 위해서는, 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항을 나타내야할 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 면저항의 변화가 커서 디스플레이의 휘도 및 발광효율이 감소하는 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 고분자를 이용하여 투명전극을 형성하는 연구가 진행되고 있다. 하지만, 투명전극을 전도성 고분자로 형성하는 경우, 반응 후 제거되지 않은 이온, 미반응 모노머, 미반응 올리고머 및 과량의 고분자 전해질들로 인해 전도성 고분자 필름의 저항이 높아져 전기 전도도가 낮아지는 문제점이 있다. 예를 들어, 최근 PEDOT:PSS로 형성된 투명전극의 저항을 낮추기 위해서, 제조된 PEDOT:PSS 필름을 에틸렌글리콜, DMSO, 황산 또는 이온성 전해질 등과 같은 PSS를 녹일 수 있는 용매를 이용하여 세척하는 공정이 연구되었다. 그러나, 이와 같은 방법은 공정이 복잡하여 공정시간이 오래 걸리는 단점이 있어, 실제 산업에 적용하기에는 제한적이라는 문제점이 있다.
또한, 투명전극을 전도성 고분자로 형성할 경우, 반응이 종결된 전도성 고분자는 최대 전도도를 낼 수 있는 도핑 상태가 아닌 상태로 반응이 종결되어 낮은 전도도를 나타내는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근 전고성 고분자 용액을 이용하여 필름을 형성한 후, 도펀트를 포함하는 용액에 담그어 추가 도핑을 하는 방법이 연구되어 왔으며, 이는, 공정이 복잡하고 공정 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또 다른 방법으로, 전도성 고분자 용액에 도펀트를 첨가하여 전도성 고분자의 도핑률을 높일 수 있으나, 이온성 물질을 다량 함유한 PEDOT:PSS 용액에 이온 도펀트를 넣을 경우 점차 용액의 점도가 증가하고, 안정성이 떨어지며, 겔로 굳어버리는 현상이 발생하는 단점이 있다. 따라서, 기존의 방법들은 산업적으로 이용되기에 어려움이 있다.
대한민국 공개특허 제2012-0077112호
본 발명은 용액 내의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑(dedoping) 공정과 상기 디도핑된 용액에 단분자 형태의 산(acid)을 이용하여 화학적으로 도핑(doping)하는 공정을 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법, 및 전기 전도도 및 광투과도가 향상된 전도성 고분자 필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 포함하는 용액과 도펀트를 함유하는 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑 단계; 및 상기 디도핑된 용액에 단분자 형태의 산(acid)을 이용하여 화학적으로 도핑하는 단계를 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 일실시예에서,
전기 전도도가 1300 S/cm 이상이고, 면저항 65 Ω/sq 조건에서 가시광선 영역에서의 평균 광투과도가 80% 이상인 전도성 고분자 필름을 제공한다.
본 발명에 따른 전도성 고분자 용액은 전도성 고분자의 도펀트를 물리적, 화학적으로 제어하여 용액 공정상에서 전기 전도도와 광학특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전도성 고분자 용액의 제조 시 도핑을 위해 혼합한 도펀트를 물리적 디도핑 공정에 의해 제거하고, 상기 디도핑 공정 후에 단분자 형태의 산(acid)을 이용하여 화학적으로 도핑하는 공정을 포함하는 제조방법을 제공할 수 있다. 상기 물리적 디도핑 공정에서는 여과막을 이용하여 합성 시 반응하지 않고 남은 불순물들과 고분자 형태의 도펀트를 제거하여 전기 전도도를 향상시킬 수 있고, 연속적으로 단분자 형태의 산(acid)을 혼합하여 전도성 고분자와 이온결합을 하고 있는 이온성 고분자 전해질과 치환되어 상분리를 유발함으로써 전기적 성질이 향상된 전도성 고분자 용액을 제조할 수 있으며, 상기 용액을 포함하는 전도성 고분자 필름은 전기 전도도 뿐만 아니라, 가시광선 영역에서의 광투과도를 향상시킬 수 있다.
기존의 전기 전도도 및 광학 특성을 향상시키는 기술은 대부분 필름 상태에서 디핑(dipping)하는 제한적인 방법을 이용하여 이루어졌기 때문에 실제 생산공정에 적용하기는 어렵다. 그러나, 본 발명에 따른 전도성 고분자 용액의 제조방법은 전도성 고분자의 합성 후 용액 상태에서 바로 적용시킬 수 있으므로 추후 대량생산 공정에도 접목이 가능하다는 이점이 있다. 또한 전도성 고분자 필름의 후처리에 사용되는 용매나 화학물질의 양은 매우 많은 반면, 본 발명에 따른 전도성 고분자 용액을 포함하는 필름은 물과 소량의 도펀트만 필요하기 때문에 친환경적이라고 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 고분자 용액의 제조방법을 순서도로 나타낸 것이다.
도 2 실시예 및 비교예에 따른 전도성 고분자 용액을 이용하여 제조된 필름의 전기 전도도 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 전도성 고분자 용액을 이용하여 제조된 필름의 광투과도 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 전도성 고분자 용액을 이용하여 제조된 필름의 전자 스핀 공명(electron spin resonance, ESR) 측정 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
기존의 전기 전도도 및 광학 특성을 향상시키는 기술은 대부분 전도성 고분자 필름의 상태에서 디핑(dipping)하는 등의 제한적인 방법을 이용하여 이루어졌기 때문에 실제 생산공정에 적용하기는 어렵다.
이에, 본 발명에서는, 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 포함하는 용액과 도펀트를 함유하는 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑 단계; 및 상기 디도핑된 용액에 단분자 형태의 산(acid)을 이용하여 화학적으로 도핑하는 단계를 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 전도성 고분자 용액의 제조방법은 전도성 고분자의 도펀트를 물리적, 화학적으로 제어하여 용액 공정상에서 전기 전도도와 광학특성을 동시에 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 절연성을 띄는 도펀트를 물리적으로 제거하여 박막으로 코팅하였을 때 높은 전기 전도도 값을 가질 수 있고, 추가적으로 단분자 형태의 산물질을 혼합하여 화학적 도핑으로 전도성 고분자와 이온성 고분자 전해질 사이의 상분리를 유도하여 용액 공정상에서 전기 전도도와 광학특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 전도성 고분자 용액의 합성 후 용액 상태에서 바로 적용시킬 수 있으므로 추후 대량생산 공정에도 접목이 가능하다는 이점이 있으며, 전도성 고분자 필름의 후처리에 사용되는 용매나 화학물질의 양은 매우 많은 반면, 본 발명에 따른 전도성 고분자 용액은 용액 상에서 물과 소량의 도펀트만 필요하기 때문에 친환경적이라고 할 수 있다.
본 발명에 따른 전도성 고분자 용액의 제조방법의 순서도를 도 1에 나타내었다.
전도성 고분자, 이온, 이온성 고분자 전해질 및 도펀트는 용매 내에 존재할 수 있다. 상기 용매는 증류수를 사용할 수 있다. 구체적으로, 전도성 고분자는 증류수 내에서 입자상으로 존재할 수 있다.
상기 혼합 용액의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑 단계는, 혼합 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계에 의해 수행될 수 있다.
상기 혼합 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계는, 여과 용액을 이용하여 혼합 용액을 희석하여 수행하고, 여과된 폐액의 pH와 상기 여과 용액의 pH의 차이가 0.5 이하일 때까지 상기 여과하는 단계를 반복 수행하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 여과 용액은 증류수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폐액과 여과 용액의 pH의 차이는 0.4 이하, 0.3 이하, 0.2 이하, 또는 0.1 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계는, 혼합 용액을 증류수를 이용하여 반으로 희석한 후, 막분리 시스템을 이용하여 희석할 때 투입한 증류수의 양과 동일한 양을 폐액으로 분리하고, 상기 폐액의 pH가 증류수의 pH와의 차이가 0.5 이하일 때까지 희석한 후 여과하는 단계를 반복해서 수행할 수 있다.
상기 여과막은 0.1 내지 0.5 μm 범위의 기공 크기를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 여과막은 0.1 내지 0.4 μm, 0.1 내지 0.3 μm, 또는 0.1 내지 0.2 μm 범위의 기공 크기를 갖는 것일 수 있다.
상기 혼합 용액의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑 단계에서 제거되는 도펀트는 친수성을 띄는 이온성 고분자 전해질일 수 있고, 구체적으로, 암모늄염 전해질, 나트륨염 전해질, 리튬염 전해질, 철염 전해질, 설폰산 화합물 및 황산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있다.
상기 암모늄염 전해질은, 예를 들어, tetra-n-Bu4NClO4, n-Bu4NPF6, n-Bu4NBF4 및 n-Et4NClO4 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 나트륨염 전해질은, 예를 들어, NaPF6, NaBF4 및 NaClO4 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 리튬염 전해질은, 예를 들어, LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, LiC(SO2CF3)3, LiPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3, LiPF5(iso-C3F7) 및 환상 알킬렌기를 갖는 리튬염 전해질 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 환상 알킬렌기를 갖는 리튬염은 (CF2)2(SO2)2NLi 및 (CF2)3(SO2)2NLi 등을 포함할 수 있다.
상기 철염 전해질은, 예를 들어, 산화철(III) p-톨루엔설폰산을 포함할 수 있다.
상기 설폰산 화합물은, 예를 들어, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알칸설폰산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 퍼플루오로알칸설폰산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알킬헥실카르복시산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 퍼플루오로알칸카르복시산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알킬기에 의하여 치환 또는 비치환된 방향족 설폰산, 및 시클로알칸설폰산(예를 들면, 캄포설폰산) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 설폰산 화합물은, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 프로판설폰산, 부탄설폰산, 도데칸설폰산, 옥타데칸설폰산, 노나데칸설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 퍼플루오로부탄설폰산, 퍼플루오로옥탄설폰산, 에틸헥실카르복시산, 벤젠설폰산, o-톨루엔 설폰산, p-톨루엔설폰산, 도데실벤젠설폰산, 디노닐나프탈렌설폰산, 니노닐나프탈렌디설폰산 및 캄포설폰산 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 도펀트는 단종 또는 2 종 이상의 도펀트를 혼합하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트는 황산 및 설폰산 화합물 중 단종 또는 2 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 도펀트는 용매에 용해되어 혼합될 수 있다.
도펀트 혼합 시 사용되는 용매는 도펀트를 용해할 수 있으면서 물과 섞이는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 용매는 물, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 아세토니트릴(acetonitrile) 및 알코올계 용매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있다.
상기 여과막을 이용하여 상기 혼합물을 여과하는 단계는, 전도성 고분자 용액과 도펀트의 혼합 후, 미반응 도펀트를 여과하여 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 고분자 용액과 도펀트를 혼합하는 과정에서, 전도성 고분자 내에 도펀트가 도핑될 수 있으며, 이 때, 전도성 고분자 내에 도핑되지 못한 미반응 도펀트가 과량일 경우, 미반응 성분이 나타내는 저항으로 인해 전기 전도도가 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 미반응 도펀트를 여과하여 제거함으로써 전기 전도도 저하를 방지할 수 있다.
상기 물리적 디도핑 단계를 거친 후 용액을 스터링(stirring)하며 천천히 단분자 형태의 산(acid)을 전도성 고분자 용액의 pH가 2.0 이하로 떨어질 때까지 첨가하는 것일 수 있다. 상기 산(acid)은 전도성 고분자와 이온결합을 하고 있는 이온성 고분자 전해질과 치환되어 상분리를 유발하고, 전기적 성질을 향상시켜 전도성 고분자 용액을 박막으로 코팅하였을 때 같은 면저항 기준으로 높은 투과도를 나타낼 수 있다. 상기 산을 첨가할 때, 산을 원액 상태로 첨가하면 용액에서 입자의 뭉침 현상이 발생하므로 상기 산의 농도를 7 M 이하로 희석한 상태에서 첨가할 수 있다.
상기 혼합 용액의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑 단계 후 용액의 pH는 1.3 내지 2.0 범위일 수 있다. 예를 들어. 상기 용액의 pH는 1.4 내지 1.9, 1.3 내지 1.7, 1.5 내지 1.8, 또는 1.6 내지 1.7 범위일 수 있다.
상기 단분자 형태의 산은 황산, 질산, 염산 및 아세트산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 전기 전도도가 1300 S/cm 이상이고, 면저항 65 Ω/sq 조건에서 가시광선 영역에서의 평균 광투과도가 80% 이상인 전도성 고분자 필름을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 전도성 고분자 필름은 전기 전도도가 1300 내지 1500 S/cm, 1350 내지 1500 S/cm, 1400 내지 1500 S/cm, 또는 1450 내지 1500일 수 있고, 면저항 65 Ω/sq 조건에서 가시광선 영역에서의 평균 광투과도가 80 내지 85%, 81 내지 85%, 또는 82 내지 85%일 수 있다.
전도성 고분자 필름은 상기 전도성 고분자 용액을 기재 상에 스핀 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 또는 스프레이 코팅 방법에 의해 박막을 형성하여 제조하는 것일 수 있다. 상기 박막의 두께는 50 내지 200 nm 범위일 수 있고, 예를 들어, 상기 박막의 두께는 50 내지 150 nm, 50 내지 100 nm, 또는 50 내지 80 nm 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 전도성 고분자 필름은 절연성을 띄는 도펀트를 물리적으로 제거하고, 단분자 형태의 산물질을 혼합하여 화학적 도핑으로 전도성 고분자와 이온성 고분자 전해질 사이의 상분리를 유도하는 용액을 포함함으로써, 전기 전도도와 광학특성이 동시에 향상될 수 있다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
반응용기 내에 폴리스티렌설폰산(polystyrene sulfonic acid, PSS, Mw 75,000) 12.53 g을 증류수 1400 g에 녹이고, 촉매로서 황산철(iron sulfate) 0.2 g을 혼합하여 녹을 때까지 교반시켰다. 황산철(iron sulfate)이 다 녹으면 용액의 온도를 13℃로 낮추고, 상기 용액에 도펀트로서 과황산나트륨(sodium persulfate) 11.9 g을 녹인 수용액 30 g을 혼합하였다. 그런 다음, 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene, EDOT) 모노머 5.014 g을 넣고, 35 시간 동안 중합반응을 진행하였다. 양이온 교환수지와 음이온 교환수지가 1:1로 섞인 혼합이온교환수지를 500 mL 넣어 불필요한 이온들을 제거하여 전도성 고분자 용액을 제조하였다.
상기 수득된 전도성 고분자 용액의 고형분 함량을 3 차 증류수를 이용하여 반으로 희석시킨 후, 해당 용액을 0.2 μm 크기의 세라믹 멤브레인 막분리 시스템을 이용하여 희석할 때 투입한 증류수의 양과 동일한 양을 다시 폐액으로 빼냈다. 상기 여과 방법을 폐액의 pH가 증류수의 pH와 유사(pH 차이: 0.5 이하)할 때까지 반복해서 수행하였다(단계 1). 물리적 디도핑 공정을 거친 용액을 스터링(stirring)해주며 천천히 단분자 형태의 산(acid)(산성 도펀트)를 첨가하였다. 이 때, 산의 농도를 7 M 이하로 희석한 상태에서 첨가하였다. 용액의 pH가 20℃ 조건에서 1.5 내지 1.8 범위가 되면 반응을 종료하였다(단계 2).
그런 다음, 제조된 전도성 고분자 용액과 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)를 95:5 중량비로 혼합한 후, 스핀코터를 이용하여 유리 기재 상에 코팅한 후, 150℃에서 4 분 동안 건조시켜 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
비교예
상기 실시예에서 막분리 시스템을 이용한 물리적 디도핑 처리와 산성 도펀트 첨가를 통한 화학적 추가 도핑 처리를 제외하고, 상기 실시예와 동일한 물질 및 방법을 이용하여 전도성 고분자 용액을 제조하였다.
그런 다음 제조된 전도성 고분자 용액과 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)를 95:5 중량비로 혼합한 후, 스핀코터를 이용하여 유리 기재 상에 코팅한 후, 150℃에서 4 분 동안 건조시켜 전도성 고분자 필름을 제조하였다
실험예 1: 전기 전도도 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전도성 고분자 용액을 경화하여 제조된 필름에 대하여 전기 전도도를 측정하였다. 그 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2를 보면, 본 발명을 통해 제조된 전도성 고분자 필름은 비교예를 통해 제조된 전도성 고분자 필름의 전기 전도도(1000 S/cm) 보다 높은 전기 전도도(1360 S/cm)를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 전도성 고분자 필름에서도, 물리적 디도핑 단계(단계 1)까지 수행된 필름의 전기 전도도(1100 S/cm) 보다 화학적 도핑 단계(단계 2)까지 수행된 필름의 전기 전도도(1360 S/cm)가 현저히 높은 것을 확인할 수 있다.
실험예 2: 광투과도 및 면저항 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전도성 고분자 용액을 경화하여 제조된 필름에 대하여 광투과도(transmittance) 및 면저항(sheet resistance)을 측정하였다. 그 결과는 하기 도 3에 나타내었다.
도 3을 보면, 본 발명을 통해 제조된 전도성 고분자 필름은 면저항 65 Ω/sq 조건에서 광투과도가 80% 이상인 것을 확인할 수 있으며, 비교예를 통해 제조된 전도성 고분자 필름의 광투과도(73%)에 비해 현저히 높은 광투과도를 확인할 수 있다.
실험예 3: 전자 스핀 공명( electron spin resonance , ESR ) 측정
전자 스핀 공명은, 자기장 하에서 전자의 스핀 공명에 의한 파장 흡수를 통해 전자 개수와 상태를 분석하는 방법이다. 강도 비교를 통해서 전자의 수를 파악할 수 있는데, 이를 통해서 화학적인 도핑 후에 전자의 수 증가를 확인할 수 있다.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전도성 고분자 용액을 경화하여 제조된 필름에 대하여 전자 스핀 공명을 측정하였다. 그 결과는 하기 도 4에 나타내었다.
도 4를 보면, 도핑 레벨을 비교하였을 때 비교예보다 실시예에 따른 전도성 고분자 필름이 3 배 가량 강도(intensity)가 높은 것으로 보아, 전기적 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 포함하는 용액과 도펀트를 함유하는 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액의 도펀트를 제거하는 물리적 디도핑 단계; 및
    상기 디도핑된 용액에 단분자 형태의 산(acid)을 이용하여 화학적으로 도핑하는 단계를 포함하고,
    상기 단분자 형태의 산은 황산, 질산, 염산 및 아세트산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 종 이상이며,
    상기 디도핑된 용액에 단분자 형태의 산을 이용하여 화학적으로 도핑하는 단계 후 용액의 pH는 1.3 내지 2.0 범위이고,
    상기 단분자 형태의 산은 전도성 고분자와 이온결합을 하고 있는 이온성 고분자 전해질과 치환되어 상분리를 유발하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    물리적 디도핑 단계는, 상기 혼합 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계에 의해 수행되는 것인 전도성 고분자 용액의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 혼합 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계는,
    여과 용액을 이용하여 혼합 용액을 희석하여 여과하고, 여과된 폐액의 pH와 상기 여과 용액의 pH의 차이가 0.5 이하일 때까지 상기 여과하는 단계를 반복 수행하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 여과막은 0.1 내지 0.5 μm 범위의 기공 크기를 갖는 것인 전도성 고분자 용액의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    물리적 디도핑 단계에서 제거되는 도펀트는 암모늄염 전해질, 나트륨염 전해질, 리튬염 전해질, 철염 전해질, 설폰산 화합물 및 황산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 종 이상인 전도성 고분자 용액의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 기재 상에 코팅된 전도성 고분자 용액을 포함하고,
    전기 전도도가 1300 내지 1500 S/cm이고,
    면저항 65 Ω/sq 조건에서, 가시광선 영역에서의 평균 광투과도가 80% 이상인 전도성 고분자 필름.
  9. 제 8 항에 있어서,
    전도성 고분자 필름의 두께는 50 내지 200 nm 범위인 전도성 고분자 필름.
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