KR20120086209A - Method for forming uniform conducting polymer electrode and the electrode material - Google Patents
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Abstract
Description
본 기재는 균일한 전도성 고분자 전극 형성 방법 및 전극 물질에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method of forming a uniform conductive polymer electrode and an electrode material.
디스플레이 장치, 태양 전지, 터치 패널 등에는 전하의 이동 또는 전원의 공급 등을 위하여 전극이 구비된다. Display devices, solar cells, touch panels and the like are provided with electrodes for the movement of charge or the supply of power.
이러한 터치 패널에서 플렉서블(flexible) 소자에 적합한 대체 전극으로 전도성 고분자가 이용되고 있다. 그러나 이러한 전도성 고분자를 포함한 전극이 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly (ethylene terephthalate), PET) 기판에 형성될 경우, 전극과 기판의 상반된 특성으로 인해 균일한 코팅이 어렵다. 이로 인해 기판에 추가적인 공정이 필요하고 이는 공정 비용의 증가로 이어진다는 문제가 있다.In such touch panels, conductive polymers are used as alternative electrodes suitable for flexible devices. However, when the electrode including the conductive polymer is formed on a polyethylene terephthalate (poly (ethylene terephthalate), PET) substrate, it is difficult to uniform coating due to the opposite characteristics of the electrode and the substrate. This requires an additional process on the substrate, which leads to an increase in process cost.
실시예는 전기적, 물리적 안정성이 우수한 전극 물질 및 이를 이용한 전극 형성 방법을 제공하고자 한다.Embodiments provide an electrode material having excellent electrical and physical stability and an electrode forming method using the same.
실시예에 따른 전극 물질은, 전도성 고분자, 도펀트 및 계면 활성제를 포함한다.An electrode material according to an embodiment includes a conductive polymer, a dopant and a surfactant.
실시예에 따른 전극 형성 방법은, 전도성 고분자 용액을 준비하는 단계; 상기 전도성 고분자 용액에 첨가 용매 및 계면 활성제를 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계; 기판에 상기 혼합 용액을 코팅하는 단계; 및 상기 혼합 용액을 열처리 하는 단계를 포함한다.Electrode forming method according to an embodiment, preparing a conductive polymer solution; Mixing an additional solvent and a surfactant with the conductive polymer solution to form a mixed solution; Coating the mixed solution on a substrate; And heat treating the mixed solution.
실시예에 따른 전극 물질은, 전도성 고분자를 포함한 전극이 형성되므로 기존의 터치 패널에 비해 전기 전도성이 매우 우수하다. 또한, 전도성 고분자의 특성상 대면적의 플렉서블 소자에도 적용이 가능하여 물리적 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 이러한 전극은 투과도 및 전도도가 높고 면저항이 작아 이러한 전극이 적용된 디스플레이의 성능을 향상시킬 수 있다.In the electrode material according to the embodiment, since the electrode including the conductive polymer is formed, the electrical conductivity is very excellent compared to the existing touch panel. In addition, due to the nature of the conductive polymer can be applied to a large-area flexible device can greatly improve the physical properties. These electrodes have high transmittance and conductivity, and have low sheet resistance, thereby improving performance of the display to which the electrodes are applied.
한편, 실시예에 따른 전극 형성 방법에서는, 고온 공정 및 진공 공정 없이도 전극을 형성할 수 있어 공정이 간단하고, 불량 및 제조 단가를 저감할 수 있다. 또한, 전도성 고분자 및 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 기판과의 균일한 코팅을 위한 추가적인 공정을 생략할 수 있다.On the other hand, in the electrode forming method according to the embodiment, the electrode can be formed without a high temperature process and a vacuum process, so the process is simple, and defects and manufacturing costs can be reduced. In addition, an additional process for uniform coating of the conductive polymer and the polyethylene terephthalate substrate can be omitted.
도 1은 터치 패널의 일 실시예를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 전극 물질의 분자 구조를 설명하기 위한 화학식이다.
도 4는 실시예에 따른 전극 물질에 포함되는 트리톤 엑스-100의 분자구조를 설명하기 위한 화학식이다.
도 5는 도 2의 A를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 6은 실시예에 따른 전극 형성 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 실시예 1에 의해 형성된 전극 표면의 사진이다.
도 8은 비교예 1에 의해 형성된 전극 표면의 사진이다.
도 9는 실시예 2에 의해 형성된 전극 표면의 사진이다.
도 10은 비교예 2에 의해 형성된 전극 표면의 사진이다.1 is a schematic plan view illustrating an embodiment of a touch panel.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
3 is a chemical formula for explaining the molecular structure of the electrode material according to the embodiment.
4 is a chemical formula for explaining the molecular structure of Triton X-100 included in the electrode material according to the embodiment.
5 is an enlarged view illustrating an enlarged view of portion A of FIG. 2.
6 is a schematic view for explaining the electrode forming method according to the embodiment.
7 is a photograph of an electrode surface formed by Example 1. FIG.
8 is a photograph of an electrode surface formed by Comparative Example 1. FIG.
9 is a photograph of an electrode surface formed by Example 2. FIG.
10 is a photograph of an electrode surface formed by Comparative Example 2. FIG.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of embodiments, each layer, region, pattern, or structure may be “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern. Substrate formed in ”includes all formed directly or through another layer. Criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 전극 물질을 상세하게 설명한다.An electrode material according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하여 실시예에 따른 전극 물질이 적용될 수 있는 일례로 터치 패널을 살펴본 후에 이에 적용될 수 있는 전극 물질을 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.First, an example in which an electrode material according to an embodiment may be applied with reference to FIGS. 1 and 2 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
도 1은 터치 패널의 일 실시예를 도시한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 도 3은 실시예에 따른 전극 물질의 분자 구조를 설명하기 위한 화학식이고, 도 4는 실시예에 따른 전극 물질에 포함되는 트리톤 엑스-100의 분자구조를 설명하기 위한 화학식이며, 도 5는 도 2의 A를 확대하여 도시한 확대도이다.1 is a schematic plan view illustrating an embodiment of a touch panel, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. 3 is a chemical formula for explaining the molecular structure of the electrode material according to the embodiment, Figure 4 is a chemical formula for explaining the molecular structure of the Triton X-100 contained in the electrode material according to the embodiment, Figure 5 Is an enlarged view showing an enlarged view.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널에는, 입력 장치의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과, 이 유효 영역(AA)의 외곽으로 위치하는 더미 영역(DA)이 정의된다. 1 and 2, in the touch panel according to the embodiment, an effective area AA for detecting a position of an input device and a dummy area DA positioned outside the effective area AA are defined. .
여기서, 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 전극(30)이 형성될 수 있다. 그리고 더미 영역(DA)에는 전극(30)에 연결되는 배선(40) 및 이 배선(40)을 외부 회로(도시하지 않음, 이하 동일)에 연결하는 인쇄 회로 기판(도시하지 않음, 이하 동일) 등이 위치할 수 있다. 이러한 더미 영역(DA)에는 외곽 더미층(20)이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층(20)에는 로고(logo)(20a) 등이 형성될 수 있다. 이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.Here, the
기판(10)에 외곽 더미층(20)이 형성되고, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly (ethylene terephthalate), PET) 기판(60)에 전극(30) 및 배선(40)이 형성된다. 이러한 기판(10) 및 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)을 접착하기 위해 광학용 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA)(50)가 형성될 수 있다. 그리고 도시하지 않았으나, 배선(50)에 인쇄 회로 기판이 연결 될 수 있다. The
도면 및 설명에서는 본 발명의 전극 물질이 적용될 수 있는 장치로 터치 패널을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 본 발명에 따른 전극 물질은 이 이에도 플라스마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 패널 등의 디스플레이 장치의 전극 또는 배선, 태양 전지의 전극 또는 패선 등을 형성하는 데 사용될 수 있다. In the drawings and description, the touch panel is illustrated as a device to which the electrode material of the present invention can be applied, but the present invention is not limited thereto. Thus, the electrode material according to the present invention can also be used to form electrodes or wiring of display devices such as plasma display panels, liquid crystal display panels, electrodes or dashed lines of solar cells, and the like.
이러한 전극(30)의 두께는 10 nm 내지 1000 nm 가 될 수 있다. 전극(30)의 두께가 10 nm보다 작을 경우 면저항이 너무 커져서 전도도가 악화되고, 1000 nm보다 두꺼울 경우 저항은 낮아지지만 투과도도 함께 저하되어 이러한 전극(30)이 적용된 디스플레이의 시인성이 악화될 수 있다.The thickness of the
도 3 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 전극 물질은 전도성 고분자, 도펀트및 계면 활성제(32)를 포함한다.3 to 5, an electrode material according to an embodiment includes a conductive polymer, a dopant and a
전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시티오펜(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene) 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전도성 고분자는 π-공액(conjugated) 고분자로서, 도펀트 첨가에 의해 전기 전도도가 증가하는 물질을 포함할 수 있다. π-공액(conjugated) 고분자는 탄소 원자들이 단일결합과 이중결합이 번갈아 반복되는 사슬 구조를 가지고 있어, π-전자가 자유롭게 움직일 수 있다.The conductive polymer may include at least one of polyethylene (3,4-Ethylenedioxythiophene, PEDOT), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and derivatives thereof. That is, the conductive polymer is a π-conjugated polymer, and may include a material in which electrical conductivity is increased by the addition of a dopant. The π-conjugated polymer has a chain structure in which carbon atoms repeat a single bond and a double bond, and the π-electron can move freely.
도펀트는 폴리스티렌술폰산(polystyrene sulfonate, PSS), 도데실벤젠술폰산(Dodecylbenzene sulfonate), 톨루엔술폰산(Toluene sulfonyl), 켐포술폰산, 벤젠술폰산, 염산 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 도펀트는 전도성 고분자의 전기적 성질을 증가시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다.The dopant may include at least one of polystyrene sulfonate (PSS), dodecylbenzene sulfonate, toluene sulfonyl, chemposulfonic acid, benzenesulfonic acid, hydrochloric acid, and derivatives thereof. That is, the dopant may include a material capable of increasing the electrical properties of the conductive polymer.
이와 같이 전극 물질이 전도성 고분자 및 도펀트를 포함하면, 전도성 고분자의 플렉서블(flexible)한 특성에 의하여 플렉서블 소자의 전극 형성에 다양하게 적용 가능하다. 또한 종래에 사용하던 인듐 주석 산화물((indium tin oxide, ITO)에 비하여 가격이 저렴하고 제조 공정이 용이하므로 전극 형성 시 생산성을 향상할 수 있다. As such, when the electrode material includes the conductive polymer and the dopant, the electrode material may be variously applied to forming the electrode of the flexible device due to the flexible characteristics of the conductive polymer. In addition, compared to the conventional indium tin oxide (ITO) used inexpensive price and easy manufacturing process can improve the productivity when forming the electrode.
일 실시예로, 폴리에틸렌디옥시티오펜(이하, “PEDOT”이라 한다.)(31b)과 폴리스티렌술폰산(이하, “PSS”라 한다.)(31a)의 복합체(PEDOT : PSS 복합체)(31)를 전극 물질로 이용할 수 있다.In one embodiment, a composite (PEDOT: PSS complex) 31 of polyethylenedioxythiophene (hereinafter referred to as "PEDOT") 31b and polystyrenesulfonic acid (hereinafter referred to as "PSS") 31a is formed. It can be used as an electrode material.
PEDOT(31b)은 폴리티오펜(polythiophene)을 기반으로 한 공액 고분자이고 양전하를 이동시키는 역할을 한다. PSS(31a)의 술포닐(sulfonyl) 그룹은 탈수소화(deprotonated)되서 음전하를 띠게 된다. 이렇게 양전하와 음전하를 갖는 두 물질은 친수성을 띈다.PEDOT 31b is a conjugated polymer based on polythiophene and serves to transfer positive charges. The sulfonyl group of
구체적으로, PSS(31a)는 PEDOT(31b)이 수용액 상에 효과적으로 분산될 수 있도록 유도한다. 또한, PEDOT(31b)과 PSS(31a) 간의 전하균형을 맞추어, PEDOT(31b)이 PSS(31a) 고분자 사슬에 매우 강하게 이온 결합(ionic bonding)을 함으로써, 수용액 상에서 PEDOT(31b) 및 PSS(31a) 가 서로 분리되지 않고 잘 분산될 수 있다. PEDOT(31b)은 전극 특성을 위한 전기 전도도를 유지하는 역할을 한다. 이때, PEDOT(31b) : PSS(31a)의 중량비가 1 : 0.01 내지 1 : 20이 될 수 있다. PSS 가 1 : 0.01 에서 0.01 보다 작은 중량비를 가질 경우 PEDOT : PSS의 복합체(31)가 용매 등에 분산되도록 하는 역할을 하기 어렵고, 1 : 20 에서 20 보다 큰 중량비를 가지면 상대적으로 PEDOT(31b)의 중량비가 줄어들어 전도도가 약해질 수 있다.Specifically, the
도 3을 참조하면, PSS(31a) 및 PEDOT(31b) 단위체의 n 및 m 이 각각 1000 이상이 될 수 있다.Referring to FIG. 3, n and m of the
도면 및 설명에서는 PSS 및 PEDOT을 모두 포함하는 것을 예시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 전기 전도도를 유지하는 PEDOT만을 포함할 수도 있다. Although the drawings and the description include including both the PSS and the PEDOT, the embodiment is not limited thereto and may include only the PEDOT maintaining the electrical conductivity.
이러한 전도성 고분자를 포함하는 전극 물질은 친수성인데 반해, 전극(30)이 형성되는 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)은 소수성을 나타낸다. 이러한 상반된 특성으로 인해 소재간 반발력을 보이고 결과적으로 코팅이 균일하게 이루어 지지 못한다. 따라서 전도성 고분자를 포함하는 전극(30) 형성을 위해서는 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)의 전처리 공정이 필요하다. 구체적으로, 이러한 전처리 공정은 친수성 물질로 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)을 코팅하는 단계 또는 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)을 자외선 오존(UV ozone)으로 처리하는 단계를 통해 수행될 수 있다. 그러나 이러한 추가적인 공정으로 인해 공정이 복잡하게 되고 공정 비용 상승의 문제가 발생한다. 특히, 이러한 추가적인 공정은 대량 생산에 적합한 롤투롤(roll to roll) 연속 공정에 적합하지 않다. 본 실시예에서는 전극 물질로 전도성 고분자(31) 이외에 계면 활성제(32)를 더 포함하여 추가적인 공정 없이도 균일한 코팅을 할 수 있도록 할 수 있다.While the electrode material including the conductive polymer is hydrophilic, the
계면 활성제(32)는 비 이온 계면 활성제를 포함할 수 있다. 비이온계 계면활성제는 용매에 분해되어 극성을 나타내지 않는 계면활성제로서 포화알콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜 알킬에스터, 폴리옥시에틸렌 글리콜 옥티페놀 에스터 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 알킬페놀 에스터 계열을 포함할 수 있다.
일례로, 비 이온 계면 활성제는 트리톤 엑스-100(Triton X-100)을 포함할 수 있다. 트리톤 엑스-100은 비 이온 계면 활성제로, 소수성인 테트라메틸부틸-페닐(tetramethylbutyl)-phenyl) 그룹(32a)과 친수성인 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)(32b) 그룹으로 구분된다. 이러한 계면 활성제(32) 및 PEDOT : PSS 복합체(31)가 포함된 전극 물질이 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)에 코팅될 경우 도 5와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 소수성인 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판(60)의 표면에 계면 활성제(32)의 소수성 그룹인 테트라메틸부틸-페닐 그룹(32a)이 위치하고, 그 위에 친수성 그룹인 에틸렌 옥사이드 그룹(32b)이 위치하여 친수성인 PEDOT : PSS 복합체 (31)가 균일하게 코팅되도록 도와준다.In one example, the non-ionic surfactant may include Triton X-100. Triton X-100 is a nonionic surfactant, which is divided into a hydrophobic tetramethylbutyl-
이하 도 6을 참조하여 전극 형성 방법을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 앞서 설명한 내용과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of forming an electrode will be described in detail with reference to FIG. 6. For the sake of clarity and simplicity, the same or very similar parts to those described above will be omitted, and the different parts will be described in detail.
도 6은 실시예에 따른 전극 형성 방법을 설명하기 위한 모식도이다.6 is a schematic view for explaining the electrode forming method according to the embodiment.
먼저, 용액을 혼합하는 단계(S601)를 상세하게 설명한다. 이 단계에서는 전도성 고분자 용액, 첨가 용매 및 계면 활성제를 포함하여 혼합 용액을 형성한다. First, the step (S601) of mixing the solution will be described in detail. In this step, a mixed solution is formed, including the conductive polymer solution, the addition solvent, and the surfactant.
먼저, 전도성 고분자 용액은 전도성 고분자, 도펀트 및 용매를 포함한다. 전도성 고분자는 용매에 분산된 상태로 준비될 수 있다. 일 실시예로, 전도성 고분자는 PEDOT을 포함할 수 있고, 도펀트는 PSS를 포함할 수 있다. 용매는 일례로 물일 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이 PSS는 포함되지 않고 PEDOT만 포함될 수 있으며 이 또한 본 실시예의 범위에 속한다. 전도성 고분자 및 도펀트는 전도성 고분자 용액에 대하여 0.1 중량% 내지 20 중량%만큼 포함할 수 있다. 따라서 0.1 중량% 미만으로 적게 포함되면 전기 전도성이 낮아서 전극으로서의 역할을 할 수 없고, 20 중량%를 초과하여 포함되면, 용매에 잘 용해되지 않고 용매 내에서 응집(aggregation)되어 코팅 시 문제가 될 수 있다. First, the conductive polymer solution includes a conductive polymer, a dopant and a solvent. The conductive polymer may be prepared in a dispersed state in a solvent. In one embodiment, the conductive polymer may comprise PEDOT and the dopant may comprise PSS. The solvent may be water, for example. However, as described above, PSS may not be included and only PEDOT may be included, which is also within the scope of the present embodiment. The conductive polymer and the dopant may include 0.1 wt% to 20 wt% of the conductive polymer solution. Therefore, if less than 0.1% by weight is included in the low electrical conductivity can not serve as an electrode, when contained in more than 20% by weight, it does not dissolve well in the solvent but aggregates in the solvent may be a problem during coating have.
그리고, 첨가 용매는 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide,DMSO) 또는 엔-메틸피로리돈(N-Methyl-pyrrolidone, NMP)를 포함하는데 디메틸설폭사이드를 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로 메탄올, 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide, DMF) 및 에틸렌 글리콜 등의 다양한 유기 용매가 사용될 수 있다. 이러한 용매는, 혼합 용액 코팅 후 열처리 시 PEDOT 입자를 성장시켜 PEDOT의 결정립 크기(grain size)를 적절한 크기로 만들 수 있어 전기적 특성을 크게 향상시킬 수 있다. In addition, the addition solvent includes dimethyl sulfoxide (DMSO) or en-methylpyrrolidone (N-Methyl-pyrrolidone, NMP), it is preferable to add dimethyl sulfoxide. However, the embodiment is not limited thereto, and various organic solvents such as methanol, dimethyl formamide (DMF), and ethylene glycol may be used. These solvents can grow the PEDOT particles during the heat treatment after coating the mixed solution to make the grain size of the PEDOT to an appropriate size can greatly improve the electrical properties.
여기서, 상기 첨가 용매 : 상기 전도성 고분자 용액의 부피비가 1 : 20 내지 3 : 10일 수 있다. 첨가 용매가 1 : 20 의 1보다 적게 포함될 경우 입자를 원하는 만큼 향상하기 어려워 전기적 특성 향상에 기여하지 못하고, 3 : 10의 3보다 많이 포함될 경우 혼합 용액이 묽어져서 추후 코팅 시 문제가 될 수 있다.Here, the volume ratio of the addition solvent: the conductive polymer solution may be 1: 20 to 3: 10. If the amount of the added solvent is less than 1: 20, it is difficult to improve the particle as much as desired, and if it is included more than 3 of 3: 10, the mixed solution may be diluted, which may be a problem when coating later.
계면 활성제는 비 이온 계면 활성제를 포함하고, 비 이온 계면 활성제 : 전도성 고분자 용액의 부피비가 1 : 200 내지 1 : 10 이 될 수 있다. 비 이온 계면 활성제가 1 : 200 의 1 보다 적게 포함될 경우, 앞서 설명한 바와 같이 코팅을 균일하게 하는 역할을 제대로 할 수 없다. 또한, 비 이온 계면 활성제가 1 : 10 의 1 보다 많이 첨가될 경우, 비 이온 계면 활성제끼리 응집하여 전도성 고분자의 코팅을 오히려 방해할 수 있다.The surfactant may include a nonionic surfactant, and the volume ratio of the nonionic surfactant to the conductive polymer solution may be 1: 200 to 1:10. If the non-ionic surfactant is included less than 1 in 1: 200, as described above, it may not function properly to uniformize the coating. In addition, when the non-ionic surfactant is added more than 1 of 1: 10, the non-ionic surfactants may aggregate with each other and may rather hinder the coating of the conductive polymer.
이어서, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 기판에 혼합된 용액을 코팅하는 단계(S602)를 거친다. 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅, 슬릿 다이(slit die) 코팅 및 롤(roll) 코팅의 기존의 습식코팅방법으로 형성될 수 있다. 이러한 습식코팅방법은 건식코팅방법에 비해 대량 생산에 용이하고 설비 비용이 적다는 장점이 있어 유리하다.Subsequently, the mixed solution is coated on the polyethylene terephthalate substrate (S602). It can be formed by conventional wet coating methods of spin coating, flow coating, spray coating, dip coating, slit die coating and roll coating. This wet coating method is advantageous in that it is easy for mass production and low in equipment cost compared to the dry coating method.
이어서, 코팅된 혼합 용액을 열처리 하는 단계(S603)를 거친다. 이 단계(S603)를 통해 혼합 용액에 포함된 용매 및 첨가 용매를 증발시키고, 전도성 고분자의 모폴로지 형성 (morphology formation)을 할 수 있다. 종래의 인듐 주석 산화물은 결정질 구조를 만들기 위해 300 ℃이상의 고온 공정이 필요하였으나, 본 실시예에서는 저온 공정(대략, 90 ℃)으로도 전도도 및 투과도 높은 전극을 형성할 수 있다.
Subsequently, the coated mixture solution is subjected to a heat treatment step (S603). Through this step (S603) it is possible to evaporate the solvent and the addition solvent contained in the mixed solution, and the morphology formation (conductive) of the conductive polymer. Conventional indium tin oxide requires a high temperature process of more than 300 ℃ to make a crystalline structure, in this embodiment, it is possible to form an electrode having high conductivity and transmittance even in a low temperature process (approximately, 90 ℃).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 One
유리 바이알 1병에 PSS 및 PEDOT (CLEVIOS PH 510, H.C. Starck사)이 분산된 전도성 고분자 용액 3ml와 디메틸설폭사이드를 0.21 ml 첨가하였다. 이러한 용액을 교반(stirring)하고, 트리톤 엑스-100 0.06 ml 첨가하였다. 이를 볼텍스 믹서(voltex mixer)에 넣고 다시 교반하였다. 이러한 용액을 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 기판 상에 바 코팅(bar coating)으로 코팅하고, 약 90 o 정도의 온도로 가열되어 있는 가열 교반기에서 약 30분 정도 열처리하였다. To a glass vial was added 3 ml of a conductive polymer solution in which PSS and PEDOT (CLEVIOS PH 510, HC Starck) and 0.21 ml of dimethyl sulfoxide were added. This solution was stirred and 0.06 ml of Triton X-100 was added. This was placed in a voltex mixer and stirred again. This solution was coated with a bar coating on a polyethylene terephthalate substrate and heat treated for about 30 minutes in a heated stirrer heated to a temperature of about 90 ° .
실시예Example 2 2
스핀 코팅(spin coating)으로 코팅하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극을 형성하였다.An electrode was formed in the same manner as in Example 1, except that the coating was performed by spin coating.
비교예Comparative example 1 One
트리톤 엑스-100을 첨가하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극을 형성하였다.An electrode was formed in the same manner as in Example 1 except that Triton X-100 was not added.
비교예Comparative example 2 2
트리톤 엑스-100을 첨가하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 전극을 형성하였다.An electrode was formed in the same manner as in Example 2 except that Triton X-100 was not added.
실시예 1 및 2 그리고 비교예 1 및 2에 의해 형성된 전극에 대하여 코팅 상태를 비교하기 위한 사진들을 도 7 내지 도 10에 나타내었다. 도 7은 실시예 1에 의해 형성된 전극 표면의 사진이고, 도 8은 비교예 1에 의해 형성된 전극 표면의 사진이다. 도 9는 실시예 2에 의해 형성된 전극 표면의 사진이고, 도 10은 비교예 2에 의해 형성된 전극 표면의 사진이다.7 to 10 show photographs for comparing coating states of the electrodes formed by Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 7 is a photograph of the electrode surface formed by Example 1, Figure 8 is a photograph of the electrode surface formed by Comparative Example 1. 9 is a photograph of the electrode surface formed by Example 2, Figure 10 is a photograph of the electrode surface formed by Comparative Example 2.
먼저, 도 7 및 도 8을 참고하면, 실시예 1과 비교예 1은 모두 바 코팅으로 전극 물질을 코팅하였으나, 비교예 1은 트리톤 엑스-100을 첨가하지 않았다. 도 7에서 실시예 1은 기판 표면이 깨끗하여 코팅이 매우 균일하게 이루어짐을 알 수 있다. 이에 비해 도 8에서 비교예 1의 기판 표면은 얼룩처럼 보이며, 이를 통해 코팅 상태가 고르지 못함을 알 수 있다.First, referring to FIGS. 7 and 8, Example 1 and Comparative Example 1 both coated the electrode material with a bar coating, but Comparative Example 1 did not add Triton X-100. In Figure 7, it can be seen that in Example 1, the surface of the substrate is clean so that the coating is very uniform. On the other hand, the substrate surface of Comparative Example 1 in FIG. 8 looks like a stain, and it can be seen that the coating state is uneven.
이어서, 도 9 및 도 10을 참고하면, 실시예 2와 비교예 2는 모두 스핀 코팅으로 전극 물질을 코팅하였으나, 비교예 2는 트리톤 엑스-100을 첨가하지 않았다. 도 9에서 실시예 2는 코팅이 매우 균일하게 이루어짐을 알 수 있다. 이에 비해 도 10에서 비교예 2의 기판 표면이 깨끗하지 못하고 코팅 상태가 고르지 못함을 알 수 있다.9 and 10, both Example 2 and Comparative Example 2 coated the electrode material by spin coating, but Comparative Example 2 did not add Triton X-100. In Figure 9 it can be seen that Example 2 is a very uniform coating. In contrast, it can be seen that the surface of the substrate of Comparative Example 2 is not clean and the coating state is uneven in FIG. 10.
따라서 위의 결과를 통해 코팅 방법에 관계없이 트리톤 엑스-100의 첨가로 코팅 특성이 향상됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen from the above results that the coating properties are improved by the addition of Triton X-100 regardless of the coating method.
도면에 도시하지 않았으나, 실시예 1 및 2 그리고 비교예 1 및 2에 의해 형성된 전극을 흡광광도계(Perkin-Elmer Lambda 12 UV/Vis spectrophotometer) 장비를 이용하여 투과도를 측정하였다. 550 nm 에서의 투과도는 실시예 1 및 2 그리고 비교예 1 및 2 모두 약 88 %로 측정되어 트리톤 엑스-100의 첨가가 전극의 투과도를 감소시키지 않음을 확인할 수 있다.Although not shown in the drawings, the electrodes formed by Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured for transmittance using a Perkin-Elmer Lambda 12 UV / Vis spectrophotometer. The transmittance at 550 nm was measured to be about 88% in both Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 to confirm that addition of Triton X-100 did not reduce the transmittance of the electrode.
상술한 실시예에 따른 전극은 터치 패널뿐만 아니라 다양한 디스플레이 장치, 발광 소자 및 태양 전지 등 전극이 적용되는 모든 소자에 적용 가능하다.The electrode according to the above-described embodiment is applicable to all devices to which the electrode is applied, such as not only a touch panel but various display devices, light emitting devices, and solar cells.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
30: 전극
31: PEDOT : PSS 복합체
31a: 폴리스티렌술폰산(polystyrene sulfonate, PSS)
31b: 폴리에틸렌디옥시티오펜(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT)
32: 계면 활성제
60: 폴리 에틸렌 테라프탈레이트 기판30: electrode
31: PEDOT: PSS Complex
31a: polystyrene sulfonate (PSS)
31b: Poly (3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT
32: surfactant
60: polyethylene terephthalate substrate
Claims (18)
상기 전도성 고분자 용액에 첨가 용매 및 계면 활성제를 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계;
기판에 상기 혼합 용액을 코팅하는 단계; 및
상기 혼합 용액을 열처리 하는 단계를 포함하는 전극 형성 방법.Preparing a conductive polymer solution;
Mixing an additional solvent and a surfactant with the conductive polymer solution to form a mixed solution;
Coating the mixed solution on a substrate; And
Electrode forming method comprising the step of heat-treating the mixed solution.
상기 전도성 고분자 용액을 준비하는 단계에서는, 용매, 전도성 고분자 및 도펀트를 혼합하는 전극 형성 방법.The method of claim 1,
In the preparing of the conductive polymer solution, an electrode forming method of mixing a solvent, a conductive polymer and a dopant.
상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시티오펜(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene) 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성 방법.The method of claim 2,
The conductive polymer is formed of an electrode including at least one of polyethylene (3,4-Ethylenedioxythiophene, PEDOT), polyaniline, polypyrrole, polythiophene and derivatives thereof Way.
상기 도펀트는 폴리스티렌술폰산(polystyrene sulfonate, PSS), 도데실벤젠술폰산(Dodecylbenzene sulfonate), 톨루엔술폰산(Toluene sulfonyl), 켐포술폰산, 벤젠술폰산, 염산 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성 방법.The method of claim 2,
The dopant is at least one of polystyrene sulfonate (PSS), dodecylbenzene sulfonate (Dodecylbenzene sulfonate), toluene sulfonyl (Toluene sulfonyl), chemposulfonic acid, benzenesulfonic acid, hydrochloric acid and derivatives thereof.
상기 전도성 고분자: 상기 도펀트의 중량비가 1 : 0.01 내지 1 : 20 인 전극 형성 방법.The method of claim 2,
Wherein the conductive polymer: the weight ratio of the dopant is 1: 0.01 to 1: 20 electrode formation method.
상기 전도성 고분자 용액을 준비하는 단계에서,
상기 전도성 고분자 용액에 대하여 상기 전도성 고분자 및 도펀트가 0.1 내지 20 중량% 포함되는 전극 형성 방법.The method of claim 2,
In the preparing of the conductive polymer solution,
An electrode forming method comprising 0.1 to 20% by weight of the conductive polymer and the dopant with respect to the conductive polymer solution.
상기 첨가 용매는 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide,DMSO) 및 엔-메틸피로리돈(N-Methyl-pyrrolidone, NMP) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성 방법.The method of claim 1,
The additive solvent includes at least one of dimethyl sulfoxide (DMSO) and N-Methyl-pyrrolidone (NMP).
상기 혼합 용액을 형성하는 단계에서,
상기 첨가 용매 : 상기 전도성 고분자 용액의 부피비가 1 : 20 내지 3 : 10인 전극 형성 방법.The method of claim 7, wherein
In the step of forming the mixed solution,
A method of forming an electrode, wherein the volume ratio of the added solvent: the conductive polymer solution is 1:20 to 3:10.
상기 계면 활성제는 비 이온 계면 활성제를 포함하는 전극 형성 방법.The method of claim 1,
Wherein said surfactant comprises a non-ionic surfactant.
상기 비 이온 계면 활성제는 포화알콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜 알킬에스터, 폴리옥시에틸렌 글리콜옥티페놀 에스터 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 알킬페놀 에스터 계열 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성 방법.10. The method of claim 9,
The non-ionic surfactant includes at least one of saturated alcohol, polyoxyethylene glycol alkyl ester, polyoxyethylene glycol octyphenol ester, and polyoxyethylene glycol alkylphenol ester series.
상기 비 이온 계면 활성제 : 상기 전도성 고분자 용액의 부피비가 1 : 200 내지 1 : 10 인 전극 형성 방법.10. The method of claim 9,
The non-ionic surfactant: the electrode formation method of the volume ratio of the conductive polymer solution is 1: 200 to 1: 10.
상기 기판은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate), PET) 필름을 포함하는 전극 형성 방법.The method of claim 1,
The substrate comprises a polyethylene terephthalate (poly (ethylene terephthalate), PET) film forming method.
상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시티오펜(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene) 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 물질.The method of claim 13,
The conductive polymer is an electrode material including at least one of polyethylene (3,4-Ethylenedioxythiophene, PEDOT), polyaniline, polypyrrole, polythiophene and derivatives thereof .
상기 도펀트는 폴리스티렌술폰산(polystyrene sulfonate, PSS), 도데실벤젠술폰산(Dodecylbenzene sulfonate), 톨루엔술폰산(Toluene sulfonyl), 켐포술폰산, 벤젠술폰산, 염산 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 물질.The method of claim 13,
The dopant is an electrode material comprising at least one of polystyrene sulfonate (PSS), dodecylbenzene sulfonate, toluene sulfonyl, chemposulfonic acid, benzenesulfonic acid, hydrochloric acid and derivatives thereof.
상기 전도성 고분자: 상기 도펀트의 중량비가 1 : 0.01 내지 1 : 20 인 전극 물질.15. The method of claim 14,
The conductive material: the electrode material of the weight ratio of the dopant is 1: 0.01 to 1: 20.
상기 계면 활성제는 비 이온 계면 활성제를 포함하는 전극 물질.The method of claim 13,
Wherein said surfactant comprises a non-ionic surfactant.
상기 비 이온 계면 활성제는 포화알콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜 알킬에스터, 폴리옥시에틸렌 글리콜옥티페놀 에스터 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 알킬페놀 에스터 계열 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 물질.18. The method of claim 17,
The non-ionic surfactant includes at least one of saturated alcohol, polyoxyethylene glycol alkyl ester, polyoxyethylene glycol octyphenol ester, and polyoxyethylene glycol alkylphenol ester series.
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