KR20120073855A - Conductive polymer composition and conductive film using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름에 관한 것이다.
The present invention relates to a conductive polymer composition and a conductive film using the same.
컴퓨터를 포함한 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 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.
As various home appliances and communication devices including computers are digitized and rapidly becoming high-performance, there is an urgent demand for the implementation of portable displays. In order to realize a portable display, the electrode material for the display must not only have a transparent and low resistance value, but also have a high flexibility to cope with mechanical shock, and a short circuit or change in sheet resistance even when the device is overheated and exposed to high temperature It should not be large.
현재 디스플레이용으로 가장 많이 사용되고 있는 투명전극의 재질은 ITO(인듐-주석 산화물)이다. 하지만, 투명전극을 ITO로 형성하는 경우, 과도한 비용인 소모될 뿐만 아니라, 대면적을 구현하기 어려운 단점이 있다. 특히, 대면적으로 ITO를 코팅하면 면저항의 변화가 커서 디스플레이의 휘도 및 발광효율이 감소하는 치명적인 단점을 가지고 있다. 게다가, ITO의 주원료인 인듐은 한정된 광물로, 디스플레이 시장이 확장됨에 따라 급속히 고갈되고 있다.
At present, the most commonly used transparent electrode for display is ITO (Indium Tin Oxide). However, when the transparent electrode is formed of ITO, not only is excessive cost consumed, but it is difficult to realize a large area. In particular, the coating of ITO in a large area has a fatal disadvantage that the change in sheet resistance is large and the brightness and luminous efficiency of the display is reduced. In addition, indium, the main raw material of ITO, is a limited mineral and is rapidly depleted as the display market expands.
이러한 ITO의 단점을 극복하기 위해서, 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순한 전도성 고분자를 이용하여 투명전극을 형성하는 연구가 진행되고 있다. 하지만, 투명전극을 전도성 고분자로 형성하는 경우, 투명전극의 면저항이 105~109Ω/□ 수준으로 매우 높아 디스플레이용 투명전극으로 사용하기에는 어려운 문제점이 존재한다. 따라서, 전도성 고분자로 형성된 투명전극의 면저항을 낮추기 위해서 디메틸설폭사이드(DMSO), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 솔비톨(Sorbitol) 등을 첨가하는 방안이 제안되고 있다. 하지만, 여전히 디스플레이용 투명전극으로 사용하기에는 미흡하며, 코팅하기 위해 사용되는 바인더로 인하여 투명전극의 면저항이 더욱 높아지는 문제점이 존재한다.
In order to overcome the shortcomings of the ITO, research is being conducted to form a transparent electrode using a conductive polymer having excellent flexibility and simple coating process. However, when the transparent electrode is formed of a conductive polymer, the sheet resistance of the transparent electrode is very high as 10 5 ~ 10 9 Ω / □ level, there is a problem that is difficult to use as a transparent electrode for display. Therefore, in order to lower the sheet resistance of the transparent electrode formed of a conductive polymer, a method of adding dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (Ethylene glycol), sorbitol, and the like has been proposed. However, it is still insufficient to use as a transparent electrode for a display, and there is a problem that the sheet resistance of the transparent electrode becomes higher due to the binder used for coating.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 말레산 공중합 바인더를 첨가하여 투명전극의 면저항이 우수한 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름을 제공하기 위한 것이다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a conductive polymer composition excellent in the sheet resistance of the transparent electrode by adding a maleic acid copolymer binder and a conductive film using the same.
본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물은 전도성 고분자, 용매 및 말레산 공중합 바인더를 포함하여 구성된다.The conductive polymer composition according to the present invention comprises a conductive polymer, a solvent and a maleic acid copolymer binder.
여기서, 상기 전도성 고분자 조성물은 전도성 고분자 15중량% 내지 70중량%, 용매 20중량% 내지 75중량% 및 말레산 공중합 바인더 0.01중량% 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the conductive polymer composition is characterized in that it comprises 15 to 70% by weight of the conductive polymer, 20 to 75% by weight of the solvent and 0.01 to 10% by weight of the maleic acid copolymer binder.
또한, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 한다.In addition, the conductive polymer is characterized in that the poly-3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS).
또한, 상기 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 한다.In addition, the solvent is characterized in that any one of an aliphatic alcohol, aliphatic ketone, aliphatic carboxylic acid ester, aliphatic carboxylic acid amide, aromatic hydrocarbon, aliphatic hydrocarbon, acetonitrile, aliphatic sulfoxide, water or mixtures thereof.
또한, 상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 한다.In addition, the maleic acid copolymer binder is characterized in that the POLY (ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID).
또한, 상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(STYRENE-ALT-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 한다.In addition, the maleic acid copolymer binder is characterized in that the POLY (STYRENE-ALT-MALEIC ACID).
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 제2 도펀트 및 분산안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the conductive polymer composition is characterized in that it further comprises one or more additives selected from the group consisting of a second dopant and a dispersion stabilizer.
또한, 상기 제2 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 극성용매인 것을 특징으로 한다.In addition, the second dopant may be at least one polar solvent selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N-dimethylacetimide.
또한, 상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 또는 솔비톨(Sorbitol)인 것을 특징으로 한다.
In addition, the dispersion stabilizer is characterized in that the ethylene glycol (Ethylene glycol) or sorbitol (Sorbitol).
본 발명에 따른 전도성 필름은 베이스 부재 및 상기 베이스 부재에 전도성 고분자, 용매 및 말레산 공중합 바인더를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 코팅 및 건조하여 형성된 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The conductive film according to the present invention is characterized in that it comprises a base member and a transparent electrode formed by coating and drying a conductive polymer composition comprising a conductive polymer, a solvent and a maleic acid copolymer binder on the base member.
여기서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 한다.Herein, the conductive polymer is poly-3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonate (PEDOT / PSS).
또한, 상기 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 한다.In addition, the solvent is characterized in that any one of an aliphatic alcohol, aliphatic ketone, aliphatic carboxylic acid ester, aliphatic carboxylic acid amide, aromatic hydrocarbon, aliphatic hydrocarbon, acetonitrile, aliphatic sulfoxide, water or mixtures thereof.
또한, 상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 한다.In addition, the maleic acid copolymer binder is characterized in that the POLY (ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID).
또한, 상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(STYRENE-ALT-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 한다.In addition, the maleic acid copolymer binder is characterized in that the POLY (STYRENE-ALT-MALEIC ACID).
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 제2 도펀트 및 분산안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the conductive polymer composition is characterized in that it further comprises one or more additives selected from the group consisting of a second dopant and a dispersion stabilizer.
또한, 상기 제2 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 극성용매인 것을 특징으로 한다.In addition, the second dopant may be at least one polar solvent selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N-dimethylacetimide.
또한, 상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 또는 솔비톨(Sorbitol)인 것을 특징으로 한다.In addition, the dispersion stabilizer is characterized in that the ethylene glycol (Ethylene glycol) or sorbitol (Sorbitol).
또한, 상기 투명전극의 면저항은 120Ω/□ 내지 250Ω/□인 것을 특징으로 한다.In addition, the sheet resistance of the transparent electrode is characterized in that from 120 Ω / □ to 250 Ω / □.
또한, 상기 전도성 고분자 조성물은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing)으로 상기 베이스 부재에 코팅되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the conductive polymer composition may be coated on the base member by screen printing, gravure printing, or inkjet printing.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, the terms or words used in this specification and claims are not to be interpreted in a conventional and dictionary sense, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their own invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
본 발명에 따르면, 전도성 고분자에 말레산 공중합 바인더를 첨가하여 투명전극을 형성함으로써, 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순할 뿐만 아니라 면저항을 120Ω/□ 내지 250Ω/□ 까지 낮추어 디스플레이용 투명전극으로 이용하기 적합한 장점이 있다.
According to the present invention, by adding a maleic acid copolymer binder to the conductive polymer to form a transparent electrode, it is excellent in flexibility and simple coating process, and lowers the sheet resistance to 120 kW / □ to 250 kW / □ suitable for use as a transparent electrode for display There is an advantage.
도 1은 고분자 이온으로부터 저분자 이온이 해리되어 직선상태로 늘어나거나(streched) 팽윤된 상태를 나타낸 도면;
도 2는 고분자 이온은 엉키거나 늘어나다 평행 상태에 도달하는 과정을 나타낸 도면;
도 3은 말레산 공중합 바인더 함량에 따른 투명전극의 전기전도도를 측정한 그래프; 및
도 4는 말레산 공중합 바인더 함량에 따른 투명전극의 면저항을 측정한 그래프이다.1 is a view showing a state in which low molecular ions are dissociated from a polymer ion and stretched or swelled in a linear state;
2 is a view showing a process in which polymer ions are entangled or stretched to reach a parallel state;
3 is a graph measuring the electrical conductivity of the transparent electrode according to the maleic acid copolymer binder content; And
Figure 4 is a graph measuring the sheet resistance of the transparent electrode according to the maleic acid copolymer binder content.
이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
전도성 고분자 조성물Conductive Polymer Composition
본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물은 전도성 고분자, 용매 및 말레산 공중합 바인더를 포함하는 구성이다.
The conductive polymer composition according to the present invention is a composition comprising a conductive polymer, a solvent and a maleic acid copolymer binder.
상기 전도성 고분자는 탄소원자 하나 당 한개의 π-전자를 갖는 전기전도성을 띄는 고분자로서 일반적으로 대략 10,000 이상의 분자량을 갖는다. 여기서, 전도성 고분자는 기존의 ITO(인듐-주석 산화물)에 비하여 경량임과 동시에 유연성이 높은 박막을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이때, 전도성 고분자는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리페닐렌계, 폴리아닐린계 또는 폴리아세틸렌계 중 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 폴리티오펜계 중 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(이하, PEDOT/PSS)이다. 여기서, PEDOT/PSS는 폴리스티렌설포네이트(PSS)가 제1 도펀트로 도핑되어 물에 용해되는 수용성을 가지며, 열적 안정성이 매우 우수하다.The conductive polymer is an electrically conductive polymer having one π-electron per carbon atom, and generally has a molecular weight of approximately 10,000 or more. Here, the conductive polymer has an advantage of obtaining a thin film having high flexibility and high weight compared with conventional ITO (indium-tin oxide). At this time, the conductive polymer may be any one of polythiophene-based, polypyrrole-based, polyphenylene-based, polyaniline-based or polyacetylene-based, preferably poly-3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene in polythiophene-based Sulfonate (hereinafter PEDOT / PSS). Here, PEDOT / PSS has water solubility in which polystyrene sulfonate (PSS) is doped with a first dopant and dissolved in water, and has excellent thermal stability.
한편, 전도성 고분자가 전도성 고분자 조성물 중 15중량% 미만인 경우 투명전극을 형성하더라도 1000Ω/□ 이하의 면저항을 구현하기 어렵고, 70중량% 초과인 경우 코팅 가공성이 저하된다. 따라서, 전도성 고분자는 전도성 고분자 조성물 중 15중량% 내지 70중량%인 것이 바람직하다.
On the other hand, when the conductive polymer is less than 15% by weight of the conductive polymer composition, even if forming a transparent electrode it is difficult to implement a sheet resistance of less than 1000 Ω / □, when more than 70% by weight of the coating workability is reduced. Therefore, the conductive polymer is preferably 15% to 70% by weight of the conductive polymer composition.
상기 용매는 전도성 고분자 조성물의 분산액으로 사용되는 것으로, 1종 이상의 용매가 사용될 수 있다. 예를 들어, 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 하나일 수 있다. 또한, 용매가 전도성 고분자 조성물 중 20중량% 미만인 경우 전도성 고분자 조성물의 분산성이 저하되며, 75중량% 초과인 경우 전도성 고분자 조성물의 전기전도도가 저하된다. 따라서, 용매는 전도성 고분자 조성물 중 20중량% 내지 75중량%인 것이 바람직하다.
The solvent is used as a dispersion of the conductive polymer composition, one or more solvents may be used. For example, the solvent may be any of aliphatic alcohols, aliphatic ketones, aliphatic carboxylic acid esters, aliphatic carboxylic acid amides, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, acetonitrile, aliphatic sulfoxides, water or mixtures thereof. In addition, when the solvent is less than 20% by weight of the conductive polymer composition, the dispersibility of the conductive polymer composition is lowered, and when the solvent is more than 75% by weight, the electrical conductivity of the conductive polymer composition is lowered. Therefore, the solvent is preferably 20% to 75% by weight of the conductive polymer composition.
상기 말레산 공중합 바인더는 전도성 고분자 조성물을 코팅시 접착력을 높이는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 코팅될 투명전극의 면저항을 낮추는 역할을 수행한다. 여기서, 말레산 공중합 바인더는 사슬에 연결된 다수의 해리기(dissociation group)를 가지므로, 물에 용해되면 고분자 이온으로부터 저분자 이온(counter ion)이 해리된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 저분자 이온이 해리되어 이탈되면, 고분자이온은 동종이온 간의 정전기적 반발력이 강해져 직선상태로 늘어나거나(streched) 팽윤된 상태를 유지한다. 따라서, 고분자 이온의 유효전하는 증가하게 되고, 이러한 고분자 이온이 투명전극으로 코팅되어 고정되면, 전하이동이 용이해지므로 투명전극의 면저항을 낮출 수 있다. 다만, 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(tangled) 된다. 결국, 도 2에 도시된 바와 같이, 고분자 이온은 엉키거나(tangled; 도 2의 A 단계) 늘어나는(streched; 도 2의 C 단계) 두 개의 상반된 작용을 거치다가 평행 상태(도 2의 B 단계)에 도달하게 된다. 즉, 말레산 공중합 바인더의 종류, 함량 등에 의하여 유효전하가 최적화되는 구간이 발생하게 되고, 상기 구간을 내에서 코팅된 투명전극은 최적의 면저항을 나타낸다. 구체적으로, 디스플레이용 투명전극의 면저항으로는 120Ω/□ 내지 250Ω/□가 최적이고, 이를 구현하기 위해서 말레산 공중합 바인더는 고분자 조성물 중 0.01중량% 내지 10중량%인 것이 바람직하다.The maleic acid copolymer binder not only serves to increase adhesion when coating the conductive polymer composition, but also lowers sheet resistance of the transparent electrode to be coated. Here, the maleic acid copolymer binder has a plurality of dissociation groups linked to the chain, so that when dissolved in water, the low molecular ions are dissociated from the polymer ions. As shown in FIG. 1, when the low molecular ions are dissociated and separated, the polymer ions are stretched in a straight state or maintained in a swelled state due to the strong electrostatic repulsion between allogeneic ions. Therefore, the effective charge of the polymer ions is increased, and when the polymer ions are coated and fixed with the transparent electrode, charge transfer is facilitated, thereby lowering the sheet resistance of the transparent electrode. However, when the effective charge of the polymer ions increases, low molecular ions are attracted to the electrical attraction of the polymer ions and are fixed to the polymer ions. As a result, the effective charge of the polymer ions is reduced, and the electrostatic repulsive force between allogenous ions is weakened and tangled. As a result, as shown in FIG. 2, the polymer ions are tangled (step A in FIG. 2) or stretched (step C in FIG. 2) and undergo two opposite actions in parallel (step B in FIG. 2). Will be reached. That is, a section in which the effective charge is optimized is generated according to the type, content, etc. of the maleic acid copolymer binder, and the transparent electrode coated in the section exhibits an optimum sheet resistance. Specifically, the sheet resistance of the transparent electrode for display is 120 Ω / □ to 250 Ω / □ is optimal, in order to implement this maleic acid copolymer binder is preferably 0.01 to 10% by weight of the polymer composition.
한편, 말레산 공중합 바인더로는 POLY(ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID)(이하, PAM)를 이용하는 것이 바람직하다. 하기 화학식 1의 PAM은 물에 용해되면 저분자 이온(counter ion)인 Na+가 해리되어 동종이온 간의 정전기적 반발력이 강해져 직선상태로 늘어나거나 팽윤된 상태를 유지한다.
On the other hand, it is preferable to use POLY (ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID) (hereinafter, PAM) as a maleic acid copolymer binder. When the PAM of Formula 1 is dissolved in water, Na +, which is a low molecular ion, is dissociated to increase the electrostatic repulsive force between homogeneous ions so that the PAM is stretched or maintained in a linear state.
<화학식 1><Formula 1>
또한, 말레산 공중합 바인더로는 PAM 이외에도 하기 화학식 2의 POLY(STYRENE-ALT-MALEIC ACID)(이하, PSM)을 이용할 수도 있다.
As the maleic acid copolymer binder, POLY (STYRENE-ALT-MALEIC ACID) (hereinafter, PSM) of Chemical Formula 2 may be used in addition to PAM.
<화학식 2><Formula 2>
PSM 역시 R=Na인 경우, PAM과 마찬가지로 물에 용해되면 저분자 이온(counter ion)인 Na+가 해리되어 동종이온 간의 정전기적 반발력이 강해져 직선상태로 늘어나거나 팽윤된 상태를 유지한다. 또한, PSM은 R=H인 경우, 하기 반응식과 같이, 물에 용해되면 저분자 이온(counter ion)인 H3O+가 해리되어 동종이온 간의 정전기적 반발력이 강해져 직선상태로 늘어나거나 팽윤된 상태를 유지한다.
When P = M is R = Na, like PAM, when dissolved in water, Na +, which is a low molecular ion, dissociates, and the electrostatic repulsive force between homogeneous ions becomes strong, thus extending or swelling in a linear state. In addition, when P is R = H, when dissolved in water, H 3 O +, which is a counter ion, dissociates when it is dissolved in water, thereby increasing the electrostatic repulsive force between homogeneous ions, and extending or swelling in a linear state. Keep it.
<반응식><Reaction Scheme>
결국, PSM이나 PAM 등의 말레산 공중합 바인더를 전도성 고분자 조성물에 첨가하면, 투명전극의 면저항을 높이는 종래기술에 따른 바인더와 달리 투명전극의 면저항을 낮출 수 있다.
As a result, when a maleic acid copolymer binder such as PSM or PAM is added to the conductive polymer composition, it is possible to lower the sheet resistance of the transparent electrode, unlike the binder according to the prior art, which increases the sheet resistance of the transparent electrode.
한편, 전도성 고분자 조성물은 제2 도펀트 및 분산안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the conductive polymer composition may further include one or more additives selected from the group consisting of the second dopant and the dispersion stabilizer.
여기서, 상기 제2 도펀트는 전도성 고분자 조성물의 전기전도도를 향상시키기 위한 극성용매로서, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.Here, the second dopant is selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N-dimethylacetimide as a polar solvent for improving the electrical conductivity of the conductive polymer composition. It may be more than one.
또한, 상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 또는 솔비톨(Sorbitol) 등이 사용될 수 있고, 제2 도펀트인 극성용매만 단독으로 사용할 때보다 분산안정제를 함께 사용할 때 전도성 고분자 조성물의 전기전도도 향상 효과가 높다.In addition, the dispersion stabilizer may be used such as ethylene glycol (Ethylene glycol) or sorbitol (Sorbitol), and when using the dispersion stabilizer together with the polar stabilizer as the second dopant alone alone, the effect of improving the electrical conductivity of the conductive polymer composition high.
이외에도, 전도성 고분자 조성물에는 결합제, 계면활성제, 소포제 등이 추가적으로 첨가될 수 있다.
In addition, a binder, a surfactant, an antifoaming agent, and the like may be additionally added to the conductive polymer composition.
한편, 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물은 전술한 전도성 고분자, 용매, 말레산 공중합 바인더, 제2 도펀트 및 분산안정제를 1 시간 내지 72 시간 동안 상온에서 혼합하여 완성할 수 있다.
Meanwhile, the conductive polymer composition according to the present invention may be completed by mixing the aforementioned conductive polymer, a solvent, a maleic acid copolymer binder, a second dopant, and a dispersion stabilizer at room temperature for 1 hour to 72 hours.
전도성 필름Conductive film
본 발명에 따른 전도성 필름은 베이스 부재 및 베이스 부재에 전도성 고분자, 용매 및 말레산 공중합 바인더를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 코팅 및 건조하여 형성된 투명전극을 포함하는 구성이다. 즉, 상기 전도성 필름은 전술한 전도성 고분자 조성물을 베이스 부재에 코팅 및 건조하여 투명전극을 형성한 것이다. 따라서, 앞서 기술한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 언급하도록 한다.
The conductive film according to the present invention comprises a base member and a transparent electrode formed by coating and drying a conductive polymer composition including a conductive polymer, a solvent, and a maleic acid copolymer binder on the base member. That is, the conductive film is formed by coating and drying the aforementioned conductive polymer composition on a base member to form a transparent electrode. Therefore, the description overlapping with the above description will be omitted or briefly mentioned.
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), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 베이스 부재와 투명전극 사이의 접착력을 향상시키기 위해서, 베이스 부재에는 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
The base member provides a region where a transparent electrode is to be formed, and preferably has transparency to be employed in a display. For example, the base member may be polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), cyclic olefin polymer (COC) , Triacetylcellulose (TAC) film, Polyvinyl alcohol (PVA) film, Polyimide (PI) film, Polystyrene (PS), Biaxially oriented polystyrene (K resin-containing biaxially oriented PS; BOPS), glass or Although it is preferable to form with tempered glass etc., it is not necessarily limited to this. On the other hand, in order to improve the adhesion between the base member and the transparent electrode, it is preferable to perform a high frequency treatment or a primer treatment on the base member.
상기 투명전극은 베이스 부재에 전도성 고분자 조성물을 코팅 및 건조하여 형성되는 것이다. 여기서, 전도성 고분자 조성물은 PEDOT/PSS와 같은 전도성 고분자, PAM이나 PSM과 같은 말레산 공중합 바인더 및 용매를 포함한다. 이때, 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 하나일 수 있다. 추가적으로, 전도성 고분자 조성물에는 제2 도펀트나 분산안정제가 첨가될 수 있다. 상기 제2 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 극성용매일 수 이고, 상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 또는 솔비톨(Sorbitol)일 수 있다.The transparent electrode is formed by coating and drying a conductive polymer composition on a base member. Here, the conductive polymer composition includes a conductive polymer such as PEDOT / PSS, a maleic acid copolymer binder such as PAM or PSM, and a solvent. At this time, the solvent may be any of aliphatic alcohol, aliphatic ketone, aliphatic carboxylic acid ester, aliphatic carboxylic acid amide, aromatic hydrocarbon, aliphatic hydrocarbon, acetonitrile, aliphatic sulfoxide, water or mixtures thereof. In addition, a second dopant or a dispersion stabilizer may be added to the conductive polymer composition. The second dopant may be at least one polar solvent selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N-dimethylacetimide, and the dispersion stabilizer may be ethylene glycol ( Ethylene glycol) or sorbitol.
한편, 전도성 고분자 조성물은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing)으로 상기 베이스 부재에 코팅될 수 있다. 이러한 전도성 고분자 조성물을 베이스 부재에 코팅, 건조하여 형성한 투명전극은 첨가된 말레산 공중합 바인더로 인하여 면저항이 낮아진다. 결국, 본 발명에 따른 투명전극은 종래기술에 따른 투명전극의 면저항(105Ω/□ 내지 109Ω/□)에 비하여 매우 낮은 면저항인 110Ω/□ 내지 250Ω/□을 구현할 수 있는 장점이 있다.
The conductive polymer composition may be coated on the base member by screen printing, gravure printing, or inkjet printing. The transparent electrode formed by coating and drying the conductive polymer composition on the base member has a low sheet resistance due to the added maleic acid copolymer binder. As a result, the transparent electrode according to the present invention has an advantage of realizing a very low sheet resistance of 110 kV / □ to 250 kV / □ as compared to the sheet resistance (10 5 Ω / □ to 10 9 Ω / □) of the transparent electrode according to the prior art. .
이하, 구체적인 실시예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하지만, 후술할 실시예는 단지 본 발명을 더욱 명확히 이해시키기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in more detail with specific examples, but the following examples are only intended to more clearly understand the present invention and do not limit the scope of the present invention.
<실시예><Examples>
도 3은 말레산 공중합 바인더 함량에 따른 투명전극의 전기전도도를 측정한 그래프이고, 도 4는 말레산 공중합 바인더 함량에 따른 투명전극의 면저항을 측정한 그래프이다.3 is a graph measuring the electrical conductivity of the transparent electrode according to the maleic acid copolymer binder content, Figure 4 is a graph measuring the sheet resistance of the transparent electrode according to the maleic acid copolymer binder content.
본 실시예에서는 PEDOT/PSS, 말레산 공중합 바인더(PSM 또는 PAM), 물, 디메틸설폭사이드를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 베이스 부재에 코팅 및 건조하여 투명전극을 형성한 것이다. 이때, PSM 또는 PAM의 함량을 조절하면서 투명전극의 전기전도도와 면저항을 측정하였다.In this embodiment, a transparent electrode is formed by coating and drying a conductive polymer composition including PEDOT / PSS, a maleic acid copolymer binder (PSM or PAM), water, and dimethyl sulfoxide on a base member. At this time, the electrical conductivity and the sheet resistance of the transparent electrode were measured while controlling the content of PSM or PAM.
도 3을 참조하여 투명전극의 전기전도도를 살펴보면, PSM 또는 PAM의 함량이 0.01중량% 내지 60중량% 일때, 투명전극은 260S/cm 내지 600S/cm의 뛰어난 전기전도도를 갖는다. 바람직하게는, PSM 또는 PAM의 함량이 10중량%이내 일때, 투명전극은 300S/cm 내지 600S/cm의 더욱 뛰어난 전기전도도를 갖는다.Looking at the electrical conductivity of the transparent electrode with reference to Figure 3, when the content of PSM or PAM is 0.01% by weight to 60% by weight, the transparent electrode has excellent electrical conductivity of 260S / cm to 600S / cm. Preferably, when the content of PSM or PAM is less than 10% by weight, the transparent electrode has better electrical conductivity of 300 S / cm to 600 S / cm.
도 4를 참조하여 투명전극의 면저항을 살펴보면, 전기전도도와 유사하게 PSM 또는 PAM의 함량이 0.01중량% 내지 60중량% 일때, 투명전극은 120Ω/□ 내지 350Ω/□의 뛰어난 면저항을 갖는다. 바람직하게는, PSM 또는 PAM의 함량이 10중량% 이내 일때, 투명전극은 120Ω/□ 내지 250Ω/□의 더욱 뛰어난 면저항을 갖는다.Referring to the sheet resistance of the transparent electrode with reference to Figure 4, similar to the electrical conductivity, when the content of PSM or PAM is 0.01% by weight to 60% by weight, the transparent electrode has an excellent sheet resistance of 120 Ω / □ to 350 Ω / □. Preferably, when the content of PSM or PAM is within 10% by weight, the transparent electrode has more excellent sheet resistance of 120 kPa / square to 250 kPa / square.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, PSM는 PAM에 비해서 투명전극의 전기전도도를 높이는 효과와 투명전극의 면저항을 낮추는 효과가 더 뛰어나다. 이는 PSM 구조가 PEDOT/PSS의 Polystyrene계 주사슬을 가지고 있어 분산성 측면에서 더욱 효과적으로 배향되기 때문이다.
On the other hand, as shown in Figures 3 and 4, PSM is superior to the effect of increasing the electrical conductivity and the sheet resistance of the transparent electrode compared to the PAM. This is because the PSM structure has a polystyrene main chain of PEDOT / PSS and thus is more effectively oriented in terms of dispersibility.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 투명전극은 말레산 공중합 바인더의 함량이 0.01중량% 내지 10중량% 일때, 면저항이 120Ω/□ 내지 250Ω/□까지 낮아져 디스플레이용 투명전극으로 이용하기 적합하다.
As described above, when the content of the maleic acid copolymer binder is 0.01% by weight to 10% by weight, the transparent electrode according to the present embodiment has a sheet resistance lowered to 120 kV / D to 250 kV / D, which is suitable for use as a transparent electrode for display.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름은 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 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the conductive polymer composition and the conductive film using the same according to the present invention are not limited thereto, and the present invention is applicable within the spirit of the present invention. It will be apparent that modifications and improvements are possible by those skilled in the art. All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.
Claims (19)
용매; 및
말레산 공중합 바인더;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
Conductive polymers;
menstruum; And
Maleic acid copolymer binder;
A conductive polymer composition comprising a.
상기 전도성 고분자 조성물은 전도성 고분자 15중량% 내지 70중량%, 용매 20중량% 내지 75중량% 및 말레산 공중합 바인더 0.01중량% 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method according to claim 1,
The conductive polymer composition is a conductive polymer composition, characterized in that it comprises 15 to 70% by weight of the conductive polymer, 20 to 75% by weight of the solvent and 0.01 to 10% by weight of the maleic acid copolymer binder.
상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method according to claim 1,
The conductive polymer is poly-3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonate (PEDOT / PSS), characterized in that the conductive polymer composition.
상기 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.
The method according to claim 1,
The solvent is any one of an aliphatic alcohol, an aliphatic ketone, an aliphatic carboxylic acid ester, an aliphatic carboxylic acid amide, an aromatic hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon, acetonitrile, an aliphatic sulfoxide, water, or a mixture thereof. .
상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method according to claim 1,
The maleic acid copolymer binder is POLY (ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID) conductive polymer composition, characterized in that.
상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(STYRENE-ALT-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method according to claim 1,
The maleic acid copolymer binder is POLY (STYRENE-ALT-MALEIC ACID) conductive polymer composition, characterized in that.
상기 전도성 고분자 조성물은 제2 도펀트 및 분산안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method according to claim 1,
The conductive polymer composition further comprises one or more additives selected from the group consisting of a second dopant and a dispersion stabilizer.
상기 제2 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 극성용매인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method of claim 7,
The second dopant is at least one polar solvent selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N-dimethylacetimide.
상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 또는 솔비톨(Sorbitol)인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 조성물.
The method of claim 7,
The dispersion stabilizer is ethylene glycol (Ethylene glycol) or sorbitol (Sorbitol), characterized in that the conductive polymer composition.
상기 베이스 부재에 전도성 고분자, 용매 및 말레산 공중합 바인더를 포함하는 전도성 고분자 조성물을 코팅 및 건조하여 형성된 투명전극;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
A base member; And
A transparent electrode formed by coating and drying a conductive polymer composition comprising a conductive polymer, a solvent, and a maleic acid copolymer binder on the base member;
A conductive film comprising a.
상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method of claim 10,
The conductive polymer is poly-3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonate (PEDOT / PSS), characterized in that the conductive film.
상기 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 필름.
The method of claim 10,
The solvent is any one of an aliphatic alcohol, an aliphatic ketone, an aliphatic carboxylic acid ester, an aliphatic carboxylic acid amide, an aromatic hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon, acetonitrile, an aliphatic sulfoxide, water, or a mixture thereof.
상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method of claim 10,
The maleic acid copolymer binder is POLY (ACRYLIC ACID-CO-MALEIC ACID) conductive film, characterized in that.
상기 말레산 공중합 바인더는 POLY(STYRENE-ALT-MALEIC ACID)인 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method of claim 10,
The maleic acid copolymer binder is POLY (STYRENE-ALT-MALEIC ACID) conductive film, characterized in that.
상기 전도성 고분자 조성물은 제2 도펀트 및 분산안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method of claim 10,
The conductive polymer composition further comprises at least one additive selected from the group consisting of a second dopant and a dispersion stabilizer.
상기 제2 도펀트는 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N-디메틸아세트이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 극성용매인 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method according to claim 15,
The second dopant is at least one polar solvent selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N-dimethylacetimide.
상기 분산안정제는 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 또는 솔비톨(Sorbitol)인 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method according to claim 15,
The dispersion stabilizer is ethylene glycol (Ethylene glycol) or sorbitol (Sorbitol), characterized in that the conductive film.
상기 투명전극의 면저항은 120Ω/□ 내지 250Ω/□인 것을 특징으로 하는 전도성 필름.
The method of claim 10,
The sheet resistance of the transparent electrode is 120 Ω / □ to 250 Ω / □ conductive film, characterized in that.
상기 전도성 고분자 조성물은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing)으로 상기 베이스 부재에 코팅되는 것을 특징으로 하는 전도성 필름.The method of claim 10,
The conductive polymer composition may be coated on the base member by screen printing, gravure printing, or inkjet printing.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014096489A3 (en) * | 2012-12-19 | 2014-08-14 | Universidad De Castilla La Mancha | Materials, methods and devices for stimulating and directing the proliferation and migration of neural progenitors and axonal and dendritic growth |
-
2010
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