KR20110080635A

KR20110080635A - 탄소나노튜브 전도층의 접착성이 향상된 기판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110080635A
Application number: KR1020100000961A
Authority: KR
Inventors: 한종훈; 신권우; 김건년
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-13
Also published as: KR101143304B1

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 전도층의 접착성이 향상된 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 베이스 기판에 대한 탄소나노튜브 전도층의 접착성을 향상시켜 탄소나노튜브 전도층의 물성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 베이스 기판 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 폴리이미드 전구체층을 형성하고, 폴리이미드 전구체층 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 탄소나노튜브 층을 형성하고, 베이스 기판 위에 형성된 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층을 경화하여 폴리이미드 층과 탄소나노튜브 전도층을 형성하는 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 및 그의 제조 방법을 제공한다. 이때 폴리이미드 전구체층이 경화하는 과정에서 탄소나노튜브와 물리적 및 화학적으로 결합함으로써, 탄소나노튜브 전도층의 물성을 향상시킬 수 있다. 폴리이미드 전구체로는 polyamic acid가 사용될 수 있다.

Description

탄소나노튜브 전도층의 접착성이 향상된 기판 및 그의 제조 방법{Substrate improved adhesion stability of carbon nanotube conductive film and manufacturing method thereof}

본 발명은 탄소나노튜브 전도층(carbon nanotube conductive film)을 갖는 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 대한 탄소나노튜브 전도층의 접착성을 향상시켜 탄소나노튜브 전도층의 물성을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브 전도층의 접착성이 향상된 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

탄소나노튜브 전도층이 형성된 기판은 투명전극, 면발열체, 정전기방제 및 흡수제, 전자파차폐 필름, 방열 소재, 트랜지스터, 센서 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

이와 같은 탄소나노튜브 전도층을 형성하는 방법으로는 탄소나노튜브에 친수성 작용기를 치환시키거나 또는 수용액계 계면활성제를 이용하여 수분산 용액을 형성하여 기판에 코팅하는 방법, 또는 유기 용매를 이용한 탄소나노튜브를 코팅하는 방법이 있다. 이와 같은 코팅 방법은 비교적 간단한 방법으로 우수한 탄소나노튜브 전도층을 얻을 수 있으나 내화학성, 접착성, 환경안정성이 취약하여 각종 제품에 적용되는데 어려움이 따른다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 탄소나노튜브 분산용액에 접착력 및 내구성을 향상시킬 수 있는 특정 물질을 첨가하는 방법, 기판에 화학반응 또는 강한 물리적 상호작용을 유도할 수 있는 물질을 전처리 코팅하는 방법, 탄소나노튜브 전도층을 형성 후 특정 물질로 탑-코팅(top-coating) 하는 방법 등이 사용되고 있다. 이러한 방법은 그 각각의 방법에 따라 아래와 같은 특징이 있다.

탄소나노튜브 분산용액에 내구성을 향상시킬 수 있는 특정 화학물질을 첨가하는 경우에는 단일 코팅 공정을 통해 내구성 있는 탄소나노튜브 전도층을 효율적으로 형성시킬 수 있다. 하지만 이 방법은 탄소나노튜브 분산용액의 분산성 유지가 어려울 수 있고, 첨가제 물질의 잔존으로 인해 탄소나노튜브 전도층의 전도도 감소, 광투과도 저하, 헤이즈 발생의 문제가 따를 수 있다.

그리고 탄소나노튜브 전도층에 탑코팅하여 전도층의 물성을 확보하는 방법은 외부력 또는 외기에 의한 성능저하, 환경안정성 확보에 유리한 측면이 있으나 탑코팅으로 인해 탄소나노튜브 전도층의 전도도 감소가 있을 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 전처리 공정을 통해 기판에 대한 탄소나노튜브 전도층의 접착성을 향상시켜 탄소나노튜브 전도층의 물성을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브 전도층의 접착성이 향상된 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스 기판 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 폴리이미드 전구체층을 형성하는 베이스 코팅 단계, 상기 폴리이미드 전구체층 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 탄소나노튜브 층을 형성하는 탄소나노튜브 코팅 단계, 상기 베이스 기판 위에 형성된 폴리이미드 전구체층과 상기 탄소나노튜브 층을 경화하여 폴리이미드 층과 탄소나노튜브 전도층을 형성하는 경화 단계를 포함하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서 상기 폴리이미드 전구체는 polyamic acid이다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서 상기 폴리이미드 전구체층은 상기 베이스 기판 위에 1nm 내지 1mm 두께로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서 상기 폴리이미드 전구체층은 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 드롭핑(dropping), 스프레이 코팅(spray coating), 솔루션 케스팅(solution casting), 롤 코팅(roll coating), 그라비아 코팅(gravure coatin) 중에 하나의 방법으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서 상기 베이스 기판은 피라나 용액처리, 산처리, 염기처리, 플라즈마 처리, 상압플라즈마처리, 오존처리, UV처리, self assembled monolayer 처리, 고분자물질의 베이스코팅 중에 적어도 하나의 방법으로 표면처리될 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 베이스 기판은 유리, 석영(quartz), 글라스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 투명 플라스틱 기판, 불투명 플라스틱 기판, 투명 고분자 필름, 불투명 고분자 필름 중에 하나일 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 탄소나노튜브 코팅 단계에서 상기 탄소나노튜브 용액은 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 탄소나노튜브 코팅 단계에서 상기 탄소나노튜브 층은 스핀 코팅, 딥 코팅, 케스팅, 솔루션 드롭핑, 롤 코팅, 그라비아 코팅 중에 하나의 방법으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법에 있어서, 상기 경화 단계는 300℃ 이하에서 열처리하거나 자외선 처리하는 단계일 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법은 상기 경화 단계 이후에 수행되는, 상기 탄소나노튜브 전도층 위에 고분자 물질을 코팅하여 고분자 물질층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 기판 제조 방법은, 상기 베이스 코팅 단계와 상기 탄소나노튜브 코팅 단계를 반복적으로 진행하여 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층을 교대로 복수층을 형성한 이후에 상기 경화 단계를 수행할 수 있다.

본 발명은 또한, 베이스 기판, 폴리이미드 층 및 탄소나노튜브 전도층을 포함하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판을 제공한다. 상기 폴리이미드 층은 상기 베이스 기판 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 형성된다. 그리고 상기 탄소나노튜브 전도층은 상기 폴리이미드 층 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 형성된다. 이때 상기 베이스 기판 위에 코팅된 폴리이미드 전구체와 탄소나노튜브를 열처리하여 상기 폴리이미드 층과 상기 탄소나노튜브 전도층을 형성한다.

본 발명에 따른 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판은 상기 탄소나노튜브 전도층 위에 형성된 고분자 물질층을 더 포함할 수 있다.

그리고 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판은, 상기 탄소나노튜브 전도층 위에 순차적으로 형성된 폴리이미드 층 및 탄소나노튜브 전도층이 적어도 한 층 이상 더 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브와 물리적, 화학적으로 상호 작용할 수 있는 베이스 코팅 물질로서 폴리이미드 전구체를 전처리 과정에서 기판에 코팅하고, 이후 폴리이미드 전구체의 경화 과정에서 탄소나노튜브와 폴리이미드 전구체의 물리적, 화학적으로 결합시킴으로써, 탄소나노튜브 전도층의 물성을 향상시킬 수 있다. 즉 본 발명의 제조 방법으로 제조된 기판의 탄소나노튜브 전도층은, 표1 내지 표3에 기재된 바와 같이, 우수한 내구성 및 높은 전도성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 기판은 베이스 기판에 형성된 탄소나노튜브 전도층의 내화학성, 접착성 및 환경안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판을 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7의 기판의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판을 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 9의 기판의 제조 방법에 따른 흐름도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브 전도층(16)을 갖는 기판(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(12)과, 베이스 기판(12) 위에 차례로 형성된 폴리이미드 층(14) 및 탄소나노튜브 전도층(16)을 포함하여 구성된다. 폴리이미드 층(14)은 베이스 기판(12) 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 형성한다. 그리고 탄소나노튜브 전도층(16)은 폴리이미드 층(14) 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 형성한다. 이때 폴리이미드 층(14) 및 탄소나노튜브 전도층(16)은 베이스 기판(12) 위에 폴리이미드 전구체와 탄소나노튜브를 코팅한 이후에 경화하여 형성한다.

이와 같이 제1 실시예에 따른 기판(10)은 베이스 기판(12) 위에 폴리이미드 전구체와 탄소나노튜브를 코팅한 이후에 수행되는 경화 과정에서 탄소나노튜브와 폴리이미드 전구체의 물리적, 화학적으로 결합됨으로써, 탄소나노튜브 전도층(16)의 물성을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 기판(10)의 제조 방법에 대해서 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 기판(10)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 3 내지 도 6은 도 2의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, S21단계에서 기판으로 제조할 베이스 기판(12)을 준비한다. 이때 베이스 기판(12)으로 유리, 석영(quartz), 글라스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 투명 플라스틱 기판, 불투명 플라스틱 기판, 투명 고분자 필름 또는 불투명 고분자 필름이 사용될 수 있다.

한편 베이스 기판(12)으로 표면처리 공정이 완료한 베이스 기판을 사용할 수 있다. 예컨대 표면처리 공정은 피라나 용액처리, 산처리, 염기처리, 플라즈마 처리, 상압플라즈마처리, 오존처리, UV처리, self assembled monolayer 처리, 고분자물질 코팅, 단분자물질 코팅 중에 적어도 하나를 포함한다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, S23단계에서 베이스 기판(12) 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 폴리이미드 전구체층(14a)을 형성한다. 폴리이미드 전구체층(14a)은 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 드롭핑(dropping), 스프레이 코팅(spray coating), 솔루션 케스팅(solution casting), 롤 코팅(roll coating), 그라비아 코팅(gravure coatin) 중에 하나의 방법으로 형성할 수 있다. 그리고 폴리이미드 전구체로는 polyamic acid가 사용될 수 있다. 폴리이미드 전구체층(14a)은 베이스 기판(12) 위에 1nm 내지 1mm 두께로 형성할 수 있다. 이때 폴리이미드 전구체층(14a)을 1nm 이하의 두께로 형성할 경우, 이후에 형성될 탄소나노튜브 전도층(16)과의 충분한 결합력을 발휘하지 못하기 때문이다. 또한 1mm 이상의 두께로 형성할 경우, 제조될 기판(10)의 두께가 필요 이상으로 두꺼워 지는 문제가 발생되고, 폴리이미드 전구체층(14a)이 경화하는 과정에서 폴리이미드 전구체층(14a) 위에 형성되는 탄소나노튜브 전도층(16)이 불균일해 지는 문제가 발생될 수 있기 때문이다.

이때 폴리이미드 전구체층(14a)을 이용하여 형성될 폴리이미드 층(14)의 물성을 향상시키기 위해서, polyamic acid 이외에 충전제, 윤활제, UV흡수제, 안정제, 안료, 대전방지제 등 일반적으로 고분자 첨가제로 사용되는 물질을 첨가하여 폴리이미드 전구체층(14a)을 형성할 수 있다.

이어서 도 5에 도시된 바와 같이. S25단계에서 폴리이미드 전구체층(14a) 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 탄소나노튜브 층(16a)을 형성한다. 탄소나노튜브 층(16a)은 스핀 코팅, 딥 코팅, 드롭핑, 스프레이 코팅, 솔루션 케스팅, 롤 코팅, 그라비아 코팅 중에 하나의 방법으로 형성할 수 있다. 이때 탄소나노튜브 용액은 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중에 적어도 하나를 포함한다. 탄소나노튜브는 SDBS, SDS, LDS, CTAB, DTAB, PVP, Triton X-series, Brij-series, Tween-series, poly(acrylic acid), polyvinyl alcohol 등 수용액계 계면활성제를 이용하여 방법, NMP(1-methyl pyrrolidone), DMF, DCE, THF 등으로 구성된 유기용매를 이용하는 방법을 포함하여, 기타 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 이때 탄소나노튜브 층(16a)은 수nm 내지 수십nm의 두께로 형성할 수 있다.

그리고 도 6에 도시된 바와 같이, S27단계에서 베이스 기판(12) 위에 형성된 폴리이미드 전구체층(14a)과 탄소나노튜브 층(16a)을 경화하여 폴리이미드 층(14)과 탄소나노튜브 전도층(16)을 형성함으로써 제1 실시예에 따른 기판(10)의 제조 공정은 완료된다. 이때 경화 공정은 열처리 또는 자외선 처리로 수행될 수 있다. 열처리 방법으로는 일반 오븐, 진공 오븐, 가열판, IR 램프 등이 사용될 수 있다. 이때 열처리는 폴리이미드 전구체층(14a)를 경화시킬 수 있는 온도, 예컨대 80℃ 내지 300℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 300℃를 초과할 경우, 폴리이미드 전구체층(14a) 또는 탄소나노튜브 전도층(16)이 열에 의해 손상되는 문제가 발생될 수 있기 때문이다. 폴리이미드 전구체층(14a)이 UV경화제를 포함하고 있는 경우, 자외선 처리로 폴리이미드 전구체층(14a)을 경화시킬 수 있다.

특히 제1 실시예에 따른 기판(10)은 경화 과정에서 발생되는 폴리이미드와 탄소나노튜브 간의 화학적인 반응과, 폴리이미드와 탄소나노튜브 간의 기계적인 엉킴을 유도하여 탄소나노튜브 전도층(16)의 물성을 향상시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 하겠다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 기판(10)이 향상된 물성을 갖고 있음을 확인하기 위해서 아래와 같이 시험을 실시하였다.

시험예1

먼저 증류수로 세척(표면처리)한 Sodalime glass 소재의 베이스 기판을 준비한 후, 베이스 기판 위에 polyamic acid 용액을 스핀코팅한다. 즉 polyamic acid 용액은 NMP를 용매로 하여 3wt% 고형분 함량을 가지고 있으며, 3000rpm으로 스핀코팅하여 베이스 기판 위에 polyamic acid 층(폴리이미드 전구체층)을 형성한다.

다음으로 NMP 100g에 단일벽 탄소나노튜브 0.03g을 첨가하여 초음파 분산기를 이용하여 분산용액을 만들었다. polyamic acid 층 위에 탄소나노튜브 용액을 스프레이 코팅 장치를 이용하여 탄소나노튜브 층을 형성한다.

그리고 polyamic acid 층과 탄소나노튜브 층이 형성된 베이스 기판을, 표1에 도시된 바와 같은, 각각의 온도의 오븐에서 1시간 동안 열처리하여 폴리이미드 층 및 탄소나노튜브 전도층이 형성된 시편을 제조하였다.

한편 시편과 비교하기 위해서, 비교예1에 따른 기판은 베이스 코팅 단계를 생략하고 베이스 기판 위에 직접 탄소나노튜브 전도층을 형성하였다. 시편과 비교예1의 탄소나노튜브 전도층의 접착력을 평가하기 위해, 접착 테이프 예컨대 3M magic tape를 이용하여 90ㅀpeel test를 3차에 걸쳐서 실시하였다.

시험결과, 표1에 도시된 바와 같이, polyamic aicd 코팅 후 탄소나노튜브 스프레이 코팅 진행 후 고온에서 경화할수록 peel test 후 면저항 증가가 작게 나타났으며, 폴리이미드 층이 없는 경우보다 폴리이미드 층이 있는 경우가 접착 안정성이 개선된 것을 확인할 수 있다.

시험예2

다음으로 물 100g에 카르복실산으로 기능화된 단일벽 탄소나노튜브 0.03g을 첨가하여 초음파 분산기를 이용하여 분산용액을 만들었다. polyamic acid 층 위에 탄소나노튜브 용액을 스프레이 코팅 장치를 이용하여 탄소나노튜브 층을 형성한다.

그리고 polyamic acid 층과 탄소나노튜브 층이 형성된 베이스 기판을, 표2에 도시된 바와 같은, 각각의 온도의 오븐에서 1시간 동안 열처리하여 폴리이미드 층 및 탄소나노튜브 전도층이 형성된 시편을 제조하였다.

한편 시편과 비교하기 위해서, 비교예2에 따른 기판은 베이스 코팅 단계를 생략하고 베이스 기판 위에 직접 탄소나노튜브 전도층을 형성하였다. 시편과 비교예2의 탄소나노튜브 전도층의 접착력을 평가하기 위해, 접착 테이프 예컨대 3M magic tape를 이용하여 90ㅀpeel test를 3차에 걸쳐서 실시하였다.

시험결과, 표2에 도시된 바와 같이, polyimide 코팅 후 탄소나노튜브 스프레이 코팅 진행 후 고온에서 경화할수록 peel test 후 면저항 증가가 작게 나타났으며, 폴리이미드 층이 없는 경우보다 폴리이미드 층이 있는 경우가 접착 안정성이 개선된 것을 확인할 수 있다.

아울러 시편의 내화학성 평가를 위해 acetone, methanol, tolune, isopropylalcohol, NMP에 상온(25℃)에서 10분 동안 담구고, 100℃에서 30분간 건조 후의 탄소나노튜브 전도층의 면저항 변화를 측정하였다. 특히 폴리이미드 전구체층 위에 탄소나노튜브 층을 코팅한 후 150도 1시간 경화한 시편의 경우, 표3에 도시된 바와 같이, polyamic acid가 코팅되지 않은 비교예2와 비교하여 내화학성 평가전후 면저항(단위:ㅧ10⁵Ω/□) 변화가 감소한 것을 확인할 수 있다.

내화학성 평가	polyamic acid 코팅(X)		polyamic acid 코팅 및 경화(O)
내화학성 평가	초기저항	Test 후 저항	초기저항	Test 후 저항
acetone	4.16	4.22	4.21	4.23
methanol	5.21	5.30	3.87	3.85
toluene	3.95	4.1	4.32	4.3
isopropyl alcohol	3.6	3.8	4.21	4.25
NMP	3.7	4.1	3.88	3.90

이와 같이 제1 실시예에서는 베이스 기판과 탄소나노튜브 전도층 사이에 폴리이미드 전구체층을 형성한 이후에 폴리이미드 전구체층을 경화하여 폴리이미드 층을 형성함으로써, 탄소나노튜브 전도층의 물성, 즉 접착성과 내화학성을 향상시킬 수 있다.

제2 실시예

한편 제1 실시예에 따른 기판(10)은 베이스 기판(12) 위에 폴리이미드 층(14) 및 탄소나노튜브 전도층(16)을 형성한 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 전도층(36) 위에 고분자 물질층(38)을 더 형성할 수도 있다.

제2 실시예에 따른 기판(30)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(32)과, 베이스 기판(32) 위에 순차적으로 형성된 폴리이미드 층(34), 탄소나노튜브 전도층(36) 및 고분자 물질층(38)을 포함한다. 고분자 물질층(38)의 소재로는 polyp henylene sulfone, poly(ether imide), PC, PPO, PMMA, ABS, PS, PVC, PTFE, PVDF 등의 고분자 물질이 사용될 수 있다. 이때 고분자 물질층(38)을 제외한 기판(30)의 구조는 제1 실시예에 따른 기판(도 1의 10)과 동일한 구조를 갖기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 제2 실시예에 따른 기판(30)의 제조 방법에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 8은 도 7의 기판(30)의 제조 방법에 따른 흐름도이다.

여기서 S41단계 내지 S47단계는 도 2의 S21단계 내지 S27단계와 동일한 공정으로 진행되기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

그리고 S47단계 이후에 탄소나노튜브 전도층(36) 위에 고분자 물질을 코팅하여 고분자 물질층(38)을 형성한다. 이때 고분자 물질층(38)은 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 솔루션 케스팅, 롤 코팅(roll coating), 그라비아 코팅 중에 하나의 방법으로 형성할 수 있다.

제3 실시예

한편 제1 실시예에 따른 기판(10)은 베이스 기판(12) 위에 폴리이미드 층(14) 및 탄소나노튜브 전도층(16)을 형성한 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 9에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(52) 위에 폴리이미드 층(54,57)과 탄소나노튜브 전도층(36,59)을 교대로 복수층으로 형성할 수도 있다.

제3 실시예에 따른 기판(50)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(52)과, 베이스 기판(52) 위에 순차적으로 형성된 폴리이미드 층(54,57) 및 탄소나노튜브 전도층(56,59)이 교대로 복수층으로 형성된 구조를 갖는다. 예컨대 제3 실시예에 따른 기판(50)은 베이스 기판(52), 제1 폴리이미드 층(54), 제1 탄소나노튜브 전도층(56), 제2 폴리이미드 층(57) 및 제2 탄소나노튜브 전도층(59)이 형성된 구조를 갖는다.

이때 제2 탄소나노튜브 전도층(59)을 형성한 이후에, 제2 실시예에 개시된 바와 같이, 고분자 물질층을 더 형성할 수도 있다.

이와 같은 제3 실시예에 따른 기판(50)의 제조 방법에 대해서 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 10은 도 9의 기판(50)의 제조 방법에 따른 흐름도이다.

먼저 S61단계에서 베이스 기판(52)을 준비한 이후에, S63단계에서 베이스 기판(52) 위에 제1 폴리이미드 전구체층을 형성한다. 다음으로 S65단계에서 제1 폴리이미드 전구체층 위에 제1 탄소나노튜브 층을 형성한다. 이때 S61단계 내지 S65단계는 제1 실시예에 따른 S21단계 내지 S25단계와 동일한 공정으로 진행될 수 있다.

다음으로 S67단계에서 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층을 형성하는 공정을 n회(n:2이상의 자연수) 반복되었는 지의 판단한다. 즉 목표로 하는 복수의 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층이 형성되었는 지를 판단하고, 목표로 하는 복수의 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층이 형성될 때까지 S63단계 및 S65단계를 반복하여 수행한다. 예컨대 제3 실시예에서는 1회 반복하여 제2 폴리이미드 전구체층 및 제2 탄소나노튜브 층을 형성한다.

그리고 S67단계의 판단 결과 n회 반복한 경우, 즉 목표로 하는 복수의 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층이 형성된 경우, S69단계에서 베이스 기판(52) 위에 형성된 복수의 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층을 경화하여 복수의 폴리이미드 층(54,57)과 탄소나노튜브 전도층(56,59)을 형성함으로써 제3 실시예에 따른 기판(50)의 제조 공정은 완료된다.

한편 제3 실시예에 따른 기판(50)의 제조 방법에서는, 복수로 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층을 형성한 이후에 일괄적으로 경화 공정을 수행하는 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 S23단계 내지 S27단계를 반복적으로 수행하여 기판을 제조할 수도 있다. 즉 제1 폴리이미드 전구체층과 제1 탄소나노튜브 층을 형성한 이후에 제1 경화 공정을 진행하여 제1 폴리이미드 층 및 제1 탄소나노튜브 전도층을 형성한다. 이어서 제1 탄소나노튜브 전도층 위에 제2 폴리이미드 전구체층과 제2 탄소나노튜브 층을 형성한 이후에 제2 경화 공정을 진행하여 제2 폴리이미드 층 및 제2 탄소나노튜브 전도층을 형성할 수도 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10, 30, 50 : 기판
12, 32, 52 : 베이스 기판
14, 34, 54, 57 : 폴리이미드 층
16, 36, 56, 59 : 탄소나노튜브 전도층
38 : 고분자 물질층

Claims

베이스 기판 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 폴리이미드 전구체층을 형성하는 베이스 코팅 단계;
상기 폴리이미드 전구체층 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 탄소나노튜브 층을 형성하는 탄소나노튜브 코팅 단계;
상기 베이스 기판 위에 형성된 폴리이미드 전구체층과 상기 탄소나노튜브 층을 경화하여 폴리이미드 층과 탄소나노튜브 전도층을 형성하는 경화 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서,
상기 폴리이미드 전구체는 polyamic acid인 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서,
상기 폴리이미드 전구체층은 상기 베이스 기판 위에 1nm 내지 1mm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서,
상기 폴리이미드 전구체층은 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 드롭핑(dropping), 스프레이 코팅(spray coating), 솔루션 케스팅(solution casting), 롤 코팅(roll coating), 그라비아 코팅(gravure coating) 중에 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 베이스 코팅 단계에서,
상기 베이스 기판은 피라나 용액처리, 산처리, 염기처리, 플라즈마 처리, 상압플라즈마처리, 오존처리, UV처리, self assembled monolayer 처리, 고분자물질의 베이스코팅 중에 적어도 하나의 방법으로 표면처리된 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 베이스 기판은 유리, 석영(quartz), 글라스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 투명 플라스틱 기판, 불투명 플라스틱 기판, 투명 고분자 필름, 불투명 고분자 필름 중에 하나인 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 코팅 단계에서,
상기 탄소나노튜브 용액은 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 코팅 단계에서,
상기 탄소나노튜브 층은 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 드롭핑(dropping), 스프레이 코팅(spray coating), 솔루션 케스팅(solution casting), 롤 코팅(roll coating), 그라비아 코팅(gravure coating) 중에 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 경화 단계는,
80℃ 내지 300℃에서 열처리하거나 자외선 처리하는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 경화 단계 이후에 수행되는,
상기 탄소나노튜브 전도층 위에 고분자 물질을 코팅하여 고분자 물질층을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 베이스 코팅 단계와 상기 탄소나노튜브 코팅 단계를 반복적으로 진행하여 폴리이미드 전구체층과 탄소나노튜브 층을 교대로 복수층을 형성한 이후에 상기 경화 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 기판 제조 방법으로 제조된 기판.
베이스 기판;
상기 베이스 기판 위에 폴리이미드 전구체를 코팅하여 형성된 폴리이미드 층;
상기 폴리이미드 층 위에 탄소나노튜브 용액을 코팅하여 형성된 탄소나노튜브 전도층;
을 포함하며,
상기 베이스 기판 위에 코팅된 폴리이미드 전구체와 탄소나노튜브를 열처리하여 상기 폴리이미드 층과 상기 탄소나노튜브 전도층을 형성한 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판.
제13항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 전도층 위에 형성된 고분자 물질층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판.
제13항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 전도층 위에 순착적으로 형성된 폴리이미드 층 및 탄소나노튜브 전도층이 적어도 한 층 이상 더 형성된 것을 특징으로 하는 접착성이 향상된 탄소나노튜브 전도층을 갖는 기판.