KR20100047440A - 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물 - Google Patents

액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물에 관한 것으로, 특히 a) 전도성 고분자 0.1 내지 10 중량부; b) 도판트 0.1 내지 10 중량부; c) 실란 커플링제 3 내지 30 중량부; 및 d) 용매 50 내지 90 중량부를 포함하여 조성물 내에서 전도성 고분자의 분산도를 최적화함으로써 액정표시장치에서 투과도와 표면경도가 우수한 대전방지용 배면전극을 제공할 수 있는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물에 관한 것이다.
전도성 고분자, 배면전극, 액정표시장치, 투과도, 표면경도

Description

액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물 {Conductive composition forming ground electrodes of liquid crystal display}
본 발명은 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치에서 투과도와 표면경도가 우수한 대전방지용 배면전극을 제공할 수 있는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물에 관한 것이다.
액정표시장치에서 배면전극은 외부로부터 인가되는 정전기를 차단하는 역할을 한다.
기존의 액정디스플레이에서 배면전극(대한민국 등록특허 0603826호)으로 사용된 ITO(Indium­tin­oxide) 또는 IZO(Indium­Zinc­oxide)의 경우 진공증착 공정이 요구되며, 그 특성에 있어서 저항과 표면경도는 우수하지만 투과도는 뛰어나지 않다는 단점이 있다.
또한 근래 인듐자원의 고갈 위기가 다가옴으로써 ITO를 대체하기 위한 각종 투명전극재료의 개발이 이슈화되고 있지만, 지금까지 개발 중인 수많은 투명전극 재료들 예를 들면 전도성 고분자 또는 금속이나 금속산화물과 같은 무기도전성 조성물 역시 투과도에 있어서는 만족스럽지 못한 결과를 나타내고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 액정표시장치의 배면전극의 투과도와 표면경도를 동시에 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치의 배면전극 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) 전도성 고분자 0.1 내지 10 중량부;
b) 도판트 0.1 내지 10 중량부;
c) 실란 커플링제 3 내지 30 중량부; 및
d) 용매 50 내지 90 중량부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배면전극 형성용 도전성 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 기판 상에 상기 배면전극 형성용 도전성 조성물을 코팅하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성방법을 제공한다.
본 발명의 배면전극 형성용 도전성 조성물은 조성물 내에서 전도성 고분자의 분산도를 최적화함으로써 액정표시장치(LCD), 특히 IPS, FFS 등의 횡전계 방식의 액정표시장치에서 배면전극의 투과도와 표면경도를 현저히 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
이하 본 발명에서 설명하는 배면전극은 통상 액정표시장치의 배면전극 뿐 아니라, 기존의 배면전극을 대체할 수 있는 도전성 편광판의 코팅필름(대한민국 등록특허 제0592329호)을 모두 포함한다.
본 발명의 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물은 a) 전도성 고분자 0.1 내지 10 중량부; b) 도판트 0.1 내지 10 중량부; c) 실란 커플링제 3 내지 30 중량부; 및 d) 용매 50 내지 90 중량부를 포함한다.
본 발명에 사용되는 상기 전도성 고분자는 본 발명의 조성물이 도전성을 띠게 하는 기본적인 물질이다.
상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜과 그 유도체 및 유사체 - 그 모노머(아닐린, 피롤, 티오펜)의 유도체를 모노머로 중합된 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 모노머의 유도체를 모노머로 중합된 고분자의 예로는 티오펜의 유도체인 3,4-에틸렌 디옥시티오펜으로 중합된 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜) 등이 있다.
특히, 상기 전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(PEDOT, poly(3,4-ethlylene dioxythiophene))를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전도성 고분자는 본 발명의 조성물에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함된다. 상기 전도성 고분자의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 저항이 급격히 높아지며, 10 중량부를 초과할 경우에는 투과도가 저하되며 분산특성과 조성물의 안정성이 유지되기 어렵다.
또한 본 발명에 사용되는 상기 도판트는 도데실벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 켐포술폰산, 벤젠술폰산, 염산, 스타이렌술폰산, 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산 및 그 각각의 염화합물. 2-술포숙신산 에스테르 염, 소듐 5-술포이소프탈산, 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트, 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 도판트는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(PSS, poly(4-styrene sulfonate))인 것이 좋다.
상기 도판트는 본 발명의 조성물에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량을 벗어나는 경우에는 저항이 높아질 뿐 아니라 분산특성이 취약해 진다.
본 발명에 사용되는 상기 실란 커플링제는 조성물 내에서 전도성 고분자의 분산성을 향상시키는 작용을 한다.
상기 실란 커플링제는 알킬옥시 실란계, 아미노 실란계, 비닐 실란계, 에폭시 실란계, 메타크릴옥시 실란계, 이소시아네이트 실란, 불소 실란계 등이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 실란 커플링제로는 TEOS(테트라에틸옥시실란), 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-유레이드프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 폴리에틸렌옥사이드 변성 실란 단량체, 폴리메틸에톡시실록산, 헥사메틸디시라진 등이 있다.
상기 실란 커플링제는 본 발명의 조성물에 대하여 3 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량부이다. 상기 함량이 3 중량부 미만일 경우에는 코팅층을 형성하였을 때 상분리로 인한 표면의 얼룩이 나타나기 쉬우며 표면경도가 저하될 수 있으며, 30 중량부를 초과하는 경우에는 저항이 높아지며 조성물의 안정성이 저하된다.
본 발명에 사용되는 상기 용매는 알코올, 디올 및 폴리올로 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로파놀, 에틸렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,3-펜탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 디메틸올프로판 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 단량체 또는 그들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알코올, 디올 또는 폴리올의 에스테르화 반응에 의하여 제조된 것; 클로로포름, 디클로로메탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 디브로모에탄, 디브로모프로판 등의 할로겐류; 노말메틸피롤리돈, 디 메틸설폭사이드; 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민; 크레졸 등이 사용될 수 있다.
상기 용매는 본 발명의 조성물에 대하여 50 내지 90 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 50 중량부 미만인 경우에는 조성물의 안정성이 저하되며, 90 중량부를 초과하는 경우에는 저항이 높을 뿐 아니라 충격에 취약해진다.
상기의 성분으로 이루어지는 본 발명의 도전성 조성물은 필요에 따라 바인더 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지 등이 사용될 수 있으며, 그 함량은 조성물 총 100 중량부에 대하여 최대 0.1-30 중량부 포함될 수 있다.
또한 본 발명은 기판 상에 상기 배면전극 형성용 도전성 조성물을 코팅하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성방법을 제공한다.
상기 액정표시장치의 배면전극 형성방법에서 상기 코팅은 통상의 코팅방법이 적용될 수 있으며, 일예로 스프레이법, 바 코팅법, 닥터 블레이드법, 롤 코팅법, 디핑법 등 당업계에서 사용되는 통상의 코팅 방법이 적용될 수 있다.
상기 코팅은 기판 상에 0.5-1 ㎛ 두께로 코팅하는 하는 것이 좋으며, 이후 80 ℃의 내외의 핫 플레이트(hot plate)에서 소프트 베이크(soft bake)하여 300-500 ㎚ 두께의 필름층을 형성한 후 120 ℃ 내외의 오븐에서 건조시켜 액정표시장치의 배면전극을 형성시킨다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물은 조성물 내에서 전도성 고분자의 분산도를 최적화함으로써 배면전극의 투과도를 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 도전성 조성물을 기판과의 접착면에서 결점이 없도록 코팅할 수 있다면 그 투과도는 비약적으로 개선할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 본 발명의 도전성 조성물이 코팅된 배면전극은 표면경도 또한 우수하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
PEDOT-PSS 2 중량부, TEOS(테트라에틸옥시실란) 4 중량부, IPA(이소프로필알콜) 50 중량부, 에틸렌글리콜 20 중량부, 계면활성제 0.1 중량부, 염산 또는 초산 희석용액 1 중량부를 혼합하여 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물을 제조하였다.
상기 조성물을 기판에 형성된 전극 상에 0.5 ㎛ 두께로 도포한 다음, 80 ℃의 핫 플레이트에서 180초 동안 소프트 베이크하여 300 ㎚ 두께의 필름층을 만들고, 120 ℃의 오븐에서 약 1시간 정도 건조시켰다.
실시예 2
상기 실시예 1의 도전성 조성물에서 테트라에틸옥시실란을 8 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1의 도전성 조성물에서 테트라에틸옥시실란을 12 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1의 도전성 조성물에서 테트라에틸옥시실란을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
ITO(Indium­tin­oxide)가 50㎚ 두께로 진공증착된 유리기판을 사용하였다.
비교예 3
IZO(Indium­Zinc­oxide)가 50㎚ 두께로 진공증착된 유리기판을 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 기판을 이용하여 코팅균일성, 표면저항, 투과도 및 경도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
이때, 표면저항은 미쯔비시 케미칼(MITSUBISHI CHEMICAL)사의 Loresta(4-point probe)를 사용하여 단위 면적당 표면저항을 평가하였으며, 투과도는 UV-가시광선 스펙트로미터를 사용하여 550 nm에서의 투과도를 평가하였으며, 막경도는 연필경도계를 이용하여 측정하였으며, 코팅균일성은 매우우수(◎: 코팅두께 대비 2% 미만의 러프니스), 우수(○: 코팅두께 대비 2-5%의 러프니스), 불량(△: 코팅두께 대비 5% 초과의 러프니스)으로 평가하였다.
[표 1]
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
코팅균일성 ○ ◎ ◎ ○ ○ ○
표면저항(Ω/sq) 110K 36K 40K 43K 100K 120K
투과도(400㎚) 97% 100% 99% 94% 89% 87%
경도(1kgf) 4H 9H 9H 3H 9H 7H
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 기판이 비교예 1 내지 3과 비교하여 코팅균일성, 표면저항, 투과도 및 연필경도에 걸쳐 우수한 결과를 나타내었다. 특히, 실시예 2 및 실시예 3의 경우 매우 우수한 코팅상태를 나타내었으며, 그 외 모든 항목 표면저항, 투과도, 연필경도 또한 가장 우수한 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 특히, 투과도에 있어서 본 발명의 실시예 1 내지 3은 95% 이상의 효과를 나타내었으며, 심지어 실시예 2는 100%를 나타내었는데, 이는 측정기기의 오차라기보다는 유리기판의 러프니스를 코팅층이 보상하면서 반사와 산란이 줄어들어 나타나는 효과라 볼 수 있다.

Claims (9)

  1. a) 전도성 고분자 0.1 내지 10 중량부;
    b) 도판트 0.1 내지 10 중량부;
    c) 실란 커플링제 3 내지 30 중량부; 및
    d) 용매 50 내지 90 중량부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜과 그 유도체 및 유사체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(PEDOT, poly(3,4-ethlylene dioxythiophene))인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도판트는 도데실벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 켐포술폰산, 벤젠술폰산, 염산, 스타이렌술폰산, 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산 및 그 각각의 염화합물. 2-술포숙신산 에스테르 염, 소듐 5-술포이소프탈산, 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트 및 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도판트는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(PSS, poly(4-styrene sulfonate))인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실란 커플링제는 알킬옥시 실란계, 아미노 실란계, 비닐 실란계, 에폭시 실란계, 메타크릴옥시 실란계, 이소시아네이트 실란 및 불소 실란계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,3-펜탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 디메틸올프로판 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 단량체 또는 그들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알코올, 디올 또는 폴리올의 에스테르화 반응에 의하여 제조된 용매; 클로로포름, 디클로로메탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 디브로모에탄, 디브로모프로판으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 할로겐류; 노말메틸피롤리돈, 디메틸설폭사이드; 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민; 및 크레졸로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 폴리아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 폴리에스테르계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 바인더 수지를 최대 0.1-30 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물.
  9. 기판 상에 상기 제1항 기재의 배면전극 형성용 도전성 조성물을 코팅하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배면전극 형성방법.
KR1020080106333A 2008-10-29 2008-10-29 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물 KR101538075B1 (ko)

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