KR20130035693A - 전극기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

전극기판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극기판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브와 전도성 고분자를 포함하는 바인더와의 혼합막을 포함하여 탄소나노튜브가 고분자 기재에 강하게 결합되고 환경 안정성을 보유하고, 전기전도성이 향상된 전극 기판 및 이를 제조하는 방법에 대해 개시한다.

Description

전극기판 및 이의 제조방법 {Electrode substrate and Preparing method of the same}
본 발명은 전극기판의 제조방법에 관한 것으로, 고분자 수지재의 막 표면에 탄소나노튜브층을 포함하는 전극기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
컴퓨터, 각종 가전 기기와 통신 기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 따라 대화면 및 휴대 가능한 디스플레이의 구현이 절실히 요구되고 있다. 휴대가능한 대면적의 유연한 디스플레이를 구현하기 위해서는 신문처럼 접거나 말 수 있는 재질의 디스플레이 재료가 필요하다.
이를 위하여 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항값을 나타낼 뿐만 아니라 소자를 휘거나 접었을 때에도 기계적으로 안정할 수 있도록 높은 강도를 나타내어야 하고, 플라스틱 기판의 열팽창계수와 유사한 열팽창계수를 가져 기기가 과열되거나 고온인 경우에도 단락되거나 면저항의 변화가 크지 않아야 한다.
유연한 디스플레이는 임의의 형태를 갖는 디스플레이의 제조를 가능하게 하므로 휴대용 디스플레이 장치뿐만 아니라 색상이나 패턴을 바꿀 수 있는 의복이나, 의류의 상표, 광고판, 상품 진열대의 가격 표지판, 대면적 전기 조명 장치 등에도 이용될 수 있다.
이와 관련하여, 투명 도전막(transparent conductive thin film)은 이미지센서, 태양전지, 각종 디스플레이(PDP, LCD, flexible) 등 빛의 투과와 전도성의 두 가지 목적을 동시에 필요로 하는 소자에 폭 넓게 사용되고 있는 재료이다.
통상 유연한 디스플레이용 투명전극으로 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)이 많이 연구되어져 왔으나, ITO의 박막제조를 위해서는 기본적으로 진공상태의 공정이 필요하여 고가의 공정비가 소요될 뿐만 아니라, 유연한 디스플레이 소자를 구부리거나 접을 경우 박막의 부서짐에 의해 수명이 짧아지는 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해, 탄소나노튜브를 고분자와 화학적으로 결합시킨 후 필름으로 성형하거나, 정제된 탄소나노튜브 또는 고분자와 화학적으로 결합된 탄소나노튜브를 전도성 고분자층에 코팅함으로써 탄소나노튜브를 코팅층 내부 혹은 표면에 나노스케일로 분산시키고 금, 은 등의 금속 나노입자를 혼합하여, 가시광선 영역에서의 빛의 산란을 최소화하고 전도성을 향상시켜 가시광선 영역에서의 투과도가 80% 이상이고, 면저항이 100 Ω/sq 이하인 투명전극이 개발된 바 있다(대한민국 특허공개 제10-2005-001589호). 여기서는, 구체적으로 탄소나노튜브를 분산한 용액과 폴리에틸렌테레프탈레이트를 반응시켜 고농도의 탄소나노튜브 고분자 공중합체 용액을 제조한 다음, 이를 폴리에스테르 필름 기재 위에 도포한 후 건조하여 투명전극을 제조하였다.
탄소나노튜브를 이용한 휘어짐이 가능한 투명전극의 제조는 이렇듯 고분자 기재 상에 탄소나노튜브를 이용한 전도층을 코팅하여 획득한다.
기재 상에 탄소나노튜브층이 형성되었을 때, 탄소나노튜브가 외부에 노출되어 있을 경우 접착성과 환경적인 안정성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래의 기술은 탄소나노튜브층을 형성하는데 별도의 바인더를 포함한다.
접착성 및 내구성을 향상시키기 위해 바인더를 포함하는 탄소나노튜브층을 형성하기 위한 기술로써 크게 탄소나노튜브층에 별도로 바인더를 코팅하여 코팅막을 형성하는 기술 및 별도의 바인더와 분산제를 포함한 탄소나노튜브의 분산 용액을 코팅하는 기술이 있다.
후자의 경우, 별도의 바인더와 분산제를 포함하고, 또한 고분자 수지 및 분산제는 종류에 따라 탄소나노튜브를 분산시키는 특성이 다르므로, 고분자 수지의 종류에 따라, 분산제의 선택 등의 적절한 분산 조건을 확보하여야만 한다.
또한, 탄소나노튜브층을 기재에 강하게 결합시키기 위해 바인더 등과 같은 별도의 첨가물을 필요로 하였다.
이러한 기술로 탄소나노튜브층에 바인더가 함유될 경우, 접착성과 내구성 향상에 반하여, 절연체인 바인더가 함유됨으로 인해 탄소나노튜브를 포함하는 투명전극의 전기전도도가 감소하는 단점이 있다.
본 발명은 전극기판의 탄소나노튜브층을 형성하는데 있어, 전도성 고분자가 포함된 바인더 코팅액을 이용함으로써, 탄소나노튜브를 기재에 강하게 결합시키며 환경 안정성을 보유하고, 전기전도성이 향상되는 전극 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 포함하는 유기 투명전극의 제조방법은, 고분자 기판 상에 저분자량 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 분산액을 코팅하여 탄소나노튜브층을 형성하는 공정; 탄소나노튜브층을 세척하여 저분자량 분산제를 제거하는 공정; 및 저분자량 분산제가 제거된 탄소나노튜브층이 포함된 기판에 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 이용하여 탄소나노튜브와 전도성 고분자를 포함하는 바인더와의 혼합막(이하, '탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막'으로 약칭한다.)을 형성하는 공정을 포함하는 전극기판의 제조방법을 제공한다.
상기 구현예에 의한 저분자량 분산제는 소듐 도데실 설페이트, 리튬 도데실 설페이트, 소듐 도데실 벤젠설포네이트, 소듐 도데실설포네이트, 도데실트리메틸암모늄 브로마이드 및 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 중에서 선택되는 1종 이상의 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브 중에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 고분자 기판은 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리우레탄 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액은 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 전도성 고분자; 아크릴레이트 계열 또는 우레탄 계열의 유기 바인더;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성하는 공정은 저분자량 분산제가 제거된 탄소나노튜브 분산층이 포함된 기판에 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 코팅하는 단계; 60~120℃에서 1분 이상 건조하는 단계; 80~150℃에서 경화하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 코팅하는 공정은 스프레이코팅, 바코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 그라비아코팅, 롤코팅 및 함침법 중 선택된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막은 그 두께가 0.01 ~ 0.50㎛인 것일 수 있다.
본 발명은 참조적인 구현예로서 저분자량 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 분산액과 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 혼합하는 공정; 고분자 기판 상에 혼합액을 코팅하여 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성하는 공정; 및 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 세척하여 저분자량 분산제를 제거하는 공정을 포함하는 전극기판을 제공한다.
상기 구현예에 의한 저분자량 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 분산액과 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 혼합하는 공정은 혼합액 내에 탄소나노튜브 중량 대비 전도성 고분자 중량의 비율이 0.5~200배의 범위로 혼합할 수 있다.
상기 구현예에 의한 탄소나노튜브/전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액의 혼합액을 코팅하는 공정은 스프레이코팅, 바코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 그라비아코팅, 롤코팅 및 함침법 중 선택된 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 참조적인 구현예로서 고분자 기판 상에 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 코팅하는 공정; 저분자량 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 분산액을 코팅하여 탄소나노튜브층을 형성하는 공정; 및 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 세척하여 저분자량 분산제를 제거하는 공정을 포함하는 전극기판을 제공한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 구현예에 의한 탄소나노튜브 분산액의 제조는 각별히 한정이 있는 것은 아니나, 탄소나노튜브를 저분자량 분산제 수용액에 혼합한 후, 소니케이터(sonicator)를 이용하여 분산시키고, 분산액은 원심분리기를 이용하여 뭉쳐진 탄소나노튜브를 분리하여 탄소나노튜브 분산액을 얻을 수 있다.
이때 저분자량 분산제로는 소듐 도데실 설페이트, 리튬 도데실 설페이트, 소듐 도데실 벤젠설포네이트, 소듐 도데실설포네이트 등의 음이온 계면활성제, 도데실트리메틸암모늄 브로마이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 등의 양이온 계면활성제 등을 들 수 있다.
탄소나노튜브는 각별히 한정이 있는 것은 아니며, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브 등을 들 수 있다.
이와 같은 탄소나노튜브와 저분자량 분산제를 분산시키는 용매로 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 1,2-디 클로로 벤젠(1,2-Dichlorobenzene), 클로로포름, 디메틸포름아미드, 아세톤 및 그 혼합물 등을 사용할 수 있다.
얻어진 탄소나노튜브 분산액 중 탄소나노튜브 함량은 0.0001 내지 0.2중량%인 것이 코팅 이후 전극기재의 투과도 측면에서 좋다.
이와 같이 얻어지는 탄소나노튜브 분산액을 고분자 기판 상에 스프레이 코팅하되, 기판을 80℃ 이상의 온도로 가열을 하면서 탄소나노튜브 분산액을 스프레이 코팅한 다음, 탄소나노튜브가 코팅된 기판을 물에 10분 이상 침지하여 분산제를 제거한다.
상기와 같은 방법으로 기판 상에 탄소나노튜브 분산층을 형성하고 저분자량 분산제를 제거한 후, 여기에 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 스프레이코팅, 바코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 그라비아코팅, 롤코팅 또는 함침법 등의 방법에 의해 도입한다.
상기 고분자 수지재 기판은 폴리이미드 수지, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤 등의 내열 고분자 혹은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 등 고분자 수지재 기판에서 선택될 수 있다.
상기 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액은 전도성 고분자와 유기 바인더를 포함하는데, 전도성 고분자의 일예로는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 유기 바인더로는 아크릴레이트 계열 또는 우레탄 계열의 유기 바인더를 들 수 있다. 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액 중 전도성 고분자의 함량은 0.5 내지 5중량% 정도인 것이 코팅액의 안정성 및 코팅성과 혼합막을 형성한 후 물성 측면에서 바람직하다. 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액 중 전도성 고분자의 함량이 0.5중량% 미만인 경우 혼합막을 형성한 후에 탄소나노튜브층과 균일한 혼합막을 형성하지 못해 균일한 물성과 신뢰성을 확보하기 어려울 수 있다. 또한 그 함량이 5중량% 초과인 경우 코팅액 내에 뭉침 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 뭉침으로 인해 코팅 시에 균일한 코팅막을 얻을 수 없는 문제가 있을 수 있다.
저분자량 분산제가 제거된 탄소나노튜브 분산층이 포함된 기판을 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액에 함침시키거나, 상기 기판을 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액으로 코팅한 다음, 건조 단계 및 경화 단계를 거쳐 전도성 고분자를 포함하는 바인더 혼합막을 형성할 수 있다.
구체적으로는, 상기 건조 단계는 고분자 기판 상에 형성된 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 60~120℃에서 1분 이상, 바람직하기로는 1분 내지 5분 동안 건조하는 단계 및 80~150℃에서 경화하여 수행할 수 있다.
건조하는 단계를 통해 막 내부의 잔류 용매를 건조시켜 경화 단계에서 방해 요인으로 작용하지 않도록 하며, 열경화를 통해 바인더의 경화가 이루어지도록 하며 상기 조건에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성하는 공정은 혼합막의 두께가 0.01 ~ 0.50㎛이 되도록 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막의 두께가 0.01 ㎛ 이하일 경우 탄소나노튜브와 기판과의 접착성이 향상되지 않고 탄소나노튜브가 표면에 드러나 환경 안정성이 향상되지 못하며, 0.50 ㎛ 이상의 경우 전도성 고분자에 의해 표면저항 특성이 향상될 수 있으나, 유색의 전도성 고분자에 의해 광학 특성이 저하될 수 있다.
이와 같이 기판에 도입된 전도성 고분자 바인더 코팅액은 실질적으로 탄소나노튜브층과 구분되어 층을 형성한다기보다 코팅 또는 함침되는 전도성 고분자 바인더가 탄소나노튜브층의 탄소나노튜브 네트워크 내부에 존재함으로써 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성하여 강고한 결합을 유지할 수 있도록 한다.
상기와 같은 일 구현예에 의해 얻어지는 생성물은, 표면 상에, 분산제를 포함하지 않는 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 포함하는 고분자 수지 기재로 되는 것으로, 상기 고분자 혼합막의 강고한 결합으로 인하여 높은 강도를 필요로 하는 전극기판으로 유용하다.
또한 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막에는 유기 바인더가 함유되어 열 및 열충격, 습도에 대하여 탄소나노튜브의 환경 안정성을 향상시킬 수 있다.
일반적으로 유기 바인더는 탄소나노튜브층의 접착성, 환경 안정성을 향상시키는 데에 유용하게 사용될 수 있으나, 절연 재료인 유기 바인더의 도입으로 탄소나노튜브층의 전기 전도성을 저해할 수 있다.
전기 전도성을 고려하여 유기 바인더의 양이 너무 적으면 탄소나노튜브의 기재와의 접착성이 불균일하고 저하될 수 있으며, 유기 바인더의 양을 늘리게 되면 탄소나노튜브 네트워크의 전기 전도 특성을 방해하여 전기 전도성이 저해되는 문제가 발생한다.
이에, 전도성 고분자와 유기 바인더가 함유된 코팅제를 탄소나노튜브에 적용함으로써 유기 바인더에 의해 탄소나노튜브의 접착성 및 환경안정성을 향상시킬 수 있으며, 전도성 고분자에 의해 유기 바인더로 인하여 저해될 수 있는 전기 전도성을 보완하는 효과를 동시에 확보할 수 있도록 한다.
본 발명에서 참조적인 일 구현예로서 탄소나노튜브/전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액의 혼합액은 탄소나노튜브 중량 대비 전도성 고분자 중량의 비율이 0.5~200배의 범위로 혼합될 수 있다.
상기 범위 이하의 경우 전도성 고분자로 인한 전기 전도성 보완 효과가 발현되지 않으며, 상기 범위 이상의 경우 유색의 전도성 고분자의 함량이 많아 광학 특성이 저해될 수 있다.
그 이외에 코팅 및 공정 방법은 상기 일 구현예와 동일하다.
본 발명의 참조적인 일 구현예에 의한 전극 기판 제조 방법은 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 기재 상에 코팅하고 탄소나노튜브를 스프레이 코팅한 뒤, 세척을 통하여 저분자량체를 제거함으로써 얻어질 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
탄소나노튜브(단일벽 탄소나노 튜브, Nanosolution사제품)를 소듐 도데실 설페이트 1중량% 수용액에 1mg/㎖ 농도로 혼합 후, 1시간 동안 소니케이터(sonicator)를 이용하여 분산시켰다. 분산액은 원심분리기를 이용하여 뭉쳐진 탄소나노튜브를 분리하고 분산도가 우수한 탄소나노튜브 분산액을 얻었다.
얻어진 탄소나노튜브 분산액을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판의 표면에 스프레이 하고 80℃에서 건조시켰다. 탄소나노튜브 분산층에 포함된 소듐 도데실 설페이트를 제거하기 위해 증류수로 충분히 세척하였다.
그 다음 여기에 이소프로판올 용매 기반의 고형분 함량이 1 중량%인 PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene))/아크릴계 수지 용액(고형분 중 PEDOT 함량 50중량%)을 탄소나노튜브가 코팅된 고분자 기판에 바코팅하였다.
그 후, 80℃에서 2분 동안 건조 후 120℃에서 10분 동안 경화하여 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 포함하는 전극기판을 얻었다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 전극기판을 제조하되, 다만 PEDOT/아크릴계 수지 용액을 탄소나노튜브가 코팅된 고분자 기판에 스프레이코팅하였다. 스프레이코팅 조건은 상기 탄소나노튜브 코팅 조건과 동일하게 실시하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 전극기판을 제조하되, 다만 PEDOT/아크릴계 수지 용액을 탄소나노튜브가 코팅된 고분자 기판에 딥코팅하였다. 딥코팅 속도는 10mm/min으로 실시하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법으로 전극기판을 제조하되, 다만 전도성 고분자를 폴리아닐린/아크릴계 수지 용액을 사용하였다. 톨루엔 용매 기반의 폴리아닐린/아크릴계 수지 용액의 고형분은 1%이고, 고형분 중 폴리아닐린의 함량은 50중량%이다.
코팅 후, 120℃에서 2분 동안 건조 후 130℃에서 5분 동안 경화하여 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 포함하는 전극기판을 얻었다.
실시예 5
실시예 4와 동일한 방법으로 전극기판을 제조하되, 다만 폴리아닐린/아크릴계 수지 용액을 탄소나노튜브가 코팅된 고분자 기판에 스프레이코팅하였다. 스프레이코팅 조건은 상기 탄소나노튜브 코팅 조건과 동일하게 실시하였다.
실시예 6
실시예 4와 동일한 방법으로 전극기판을 제조하되, 다만 폴리아닐린/아크릴계 수지 용액을 탄소나노튜브가 코팅된 고분자 기판에 딥코팅하였다. 딥코팅 속도는 5mm/min으로 실시하였다.
참조예 1
탄소나노튜브(단일벽 탄소나노 튜브, Nanosolution사제품)를 소듐 도데실 설페이트 1중량% 수용액에 1mg/㎖ 농도로 혼합 후, 1시간 동안 소니케이터(sonicator)를 이용하여 분산시켰다. 분산액은 원심분리기를 이용하여 뭉쳐진 탄소나노튜브를 분리하고 분산도가 우수한 탄소나노튜브 분산액을 얻었다.
그 다음 여기에 이소프로판올 용매 기반의 고형분 함량이 1 중량%인 PEDOT/아크릴계 수지 용액(고형분 중 PEDOT 함량 50중량%)을 투입한 후 30분 동안 소니케이터(sonicator)를 이용하여 분산시켜, 균일한 혼합액을 제조하였다.
얻어진 상기 혼합액을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판의 표면에 스프레이코팅 하고 80℃에서 2분 동안 건조 후 120℃에서 10분 동안 경화하여 저분자량 분산제/탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더가 포함된 막을 얻었다. 저분자량 분산제를 세척을 통해 제거함으로써 최종적으로 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 포함하는 전극기판을 얻었다.
참조예 2
고분자 기재에 이소프로판올 용매 기반의 고형분 함량이 1 중량%인 PEDOT/아크릴계 수지 용액(고형분 중 PEDOT 함량 50중량%)을 바코팅한다. 그 후, 80℃에서 2분 동안 건조 후 120℃에서 10분 동안 경화하여 전도성 고분자 바인더 막을 얻었다.
실시예 1에서 제시한 방법으로 탄소나노튜브 분산액을 제조한 뒤 스프레이 코팅을 실시하였다. 필름 상에 존재하는 저분자량 분산제를 제거하기 위해 물로 세척하여 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 포함하는 전극기판을 얻었다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 전극기판을 제조하되, 전도성 고분자 바인더 코팅액 도입 과정을 생략하였다.
실시예 1 내지 6, 참조예 1 내지 2 및 비교예 1로부터 얻어지는 전극기판에 대하여 다음과 같은 물성평가를 수행하였다. 그 결과는 다음 표 1과 같다.
(1) 광학특성
제조된 투명전극 필름에 대하여 UV분광계(Varian사, Cary100)를 이용하여 가시광선 투과도를 측정하였다.
(2) 표면저항
표면저항 측정은 고 저항계(Hiresta-UP MCT-HT450 (Mitsuibishi Chemical Corporation)(측정 범위 : 10ㅧ 105 ~ 10ㅧ 1015) 및 저 저항계(CMT-SR 2000N (Advanced Instrument Teshnology;AIT사, 4-Point Probe System, 측정 범위 : 10 10-3 ~ 10ㅧ 105 )를 이용하여, 10회 측정하여 평균값을 구하였다. 10회 측정값의 표준편차를 이용해 면저항 균일도를 계산하였다.
(3) 접착력 평가
테이프법(ASTM D 3359-02)을 통한 탄소나노튜브층과 고분자기판층간의 접착력을 측정하여 평가하였다. -> 탄소나노튜브가 코팅된 기판을 Knife를 사용하여 25칸으로 나눈 후(5X5), Tape를 공기가 없도록 부착후, 한번에 Tape를 떼어낸다. 이후에 각 영역에서 표면저항을 측정함. 표면저항의 변화가 관찰되는 영역이 0%일 경우 5B, 5%이하는 4B, 5 ~ 15%는 3B, 15 ~ 35%는 2B, 35 ~ 65%는 1B, 65%이상은 0B로 표시하였다.
혼합막
총 두께
(μm)		 투과도
(550nm,%)		 표면저항
(Ω/sq.)		 저항균일도(%) 접착 Test
실시예 1 0.2 85.5 270 5% 5B
실시예 2 0.2 85.7 280 7% 5B
실시예 3 0.2 85.6 270 3% 5B
실시예 4 0.2 85.3 310 5% 5B
실시예 5 0.2 85.4 300 8% 5B
실시예 6 0.2 85.6 300 3% 5B
참조예 1 0.18 85.8 420 11% 5B
참조예 2 0.23 85.7 500 13% 5B
비교예 1 0.1 86 450 8% 3B
실시예 1 내지 6, 참조예 1 내지 2 그리고 비교예 1로부터 얻어지는 전극기판에 대하여 다음과 같은 3종의 신뢰성 평가를 수행하였다. 평가 조건은 아래와 같고 그 결과는 다음 표 2과 같다.
- 내열성 평가: 80℃, 240h
- 내열충격성 평가: -30℃~85℃, 10회
- 내후성 평가: 60℃, 95%RH, 240h
평가 전 내열성평가 내열충격성평가 내후성평가
투과도
(%)		 면저항
(/sq.)		 투과도
(%)		 면저항
(/sq.)		 투과도
(%)		 면저항
(/sq.)		 투과도
(%)		 면저항
(/sq.)
실시예 1 85.5 270 85.5 271 85.6 276 85.7 281
실시예 2 85.7 280 85.5 297 85.4 284 85.6 301
실시예 3 85.6 270 85.6 275 85.5 277 85.4 273
실시예 4 85.3 310 85.4 313 85.3 312 85.2 321
실시예 5 85.4 300 85.2 315 85.3 307 85.4 315
실시예 6 85.6 300 85.6 307 85.5 305 85.5 312
참조예 1 85.8 420 85.7 427 85.6 419 85.9 443
참조예 2 83.4 500 83.1 555 83.0 547 83.5 720
비교예 1 86 450 86.1 520 85.9 460 85.8 830
상기 표 1의 결과로부터, 제작된 투명전극 필름은 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성시킴으로써, 탄소나노튜브층이 기판층에 견고하게 접착됨을 알 수 있었다.
실시예 1~6으로부터 탄소나노튜브층에 전도성 고분자를 다양한 코팅방법에 의해 적용함으로써 저항균일도가 10% 미만인 투명전극 필름을 제작할 수 있음을 확인하였다. 바인더가 도입되었지만, 전도성 고분자가 함께 도입됨으로 인해 전기 전도도는 향상되었다.
참조예 1은 구조상으로 실시예 1~6과 동일한 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성한 투명 전극을 제조하였으나, 제조 방법적으로 차이가 있다. 탄소나노튜브/전도성 고분자 바인더 혼합막을 형성한 뒤 탄소나노튜브 분산액에 포함되어 있던 저분자량 분산제를 제거하기 위해 세척과정을 거쳤다. 일반적으로 전도성 고분자는 수분에 취약하여 수분과 반응하여 전기 전도도의 저하에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 유기 바인더가 동시에 포함되고 경화를 진행하였으나, 세척과정을 통해 직접적으로 다량의 수분과 접촉하기 때문에 구조상으로는 동일하지만 실시예 1~6과 달리 저항이 약 1.5배 높게 나타난 것으로 판단된다.
참조예 2의 경우, 참조예 1과 동일하게 제조과정에서 전도성 고분자 바인더 층 위에 탄소나노튜브층의 저분자량체 분산제를 제거하기 위해 직접적으로 다량의 수분과 접촉하기 때문에 전도성 고분자의 전기 전도도가 영향을 받은 것으로 판단된다. 또한, 전도성 고분자 바인더 층의 위에 스프레이 코팅을 통하여 탄소나노튜브를 코팅함으로써 탄소나노튜브가 표면에 드러나게 된다. 따라서 신뢰성 평가에서 상기 실시예들과 달리 면저항 변화율이 높은 것을 확인할 수 있다.

Claims (8)

  1. 고분자 기판 상에, 저분자량 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 분산액을 코팅하여 탄소나노튜브 분산층을 형성하는 공정;
    탄소나노튜브 분산층을 세척하여 저분자량 분산제를 제거하는 공정; 및
    저분자량 분산제가 제거된 탄소나노튜브 분산층이 포함된 고분자 기판에 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 이용하여 탄소나노튜브와 전도성 고분자를 포함하는 바인더와의 혼합막을 형성하는 공정을 포함하는 전극기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 저분자량 분산제는 소듐 도데실 설페이트, 리튬 도데실 설페이트, 소듐 도데실 벤젠설포네이트, 소듐 도데실설포네이트, 도데실트리메틸암모늄 브로마이드 및 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 중에서 선택되는 1종 이상의 것인 전극기판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브 중에서 선택되는 것인 전극기판의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 고분자 기판은 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리우레탄 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함하는 것인 전극기판의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액은 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 전도성 고분자; 및 아크릴레이트 계열 또는 우레탄 계열의 유기 바인더를 포함하는 것인 전극기판의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 탄소나노튜브와 전도성 고분자를 포함하는 바인더와의 혼합막을 형성하는 공정은 저분자량 분산제가 제거된 탄소나노튜브 분산층이 포함된 고분자 기판에 전도성 고분자를 포함하는 바인더 코팅액을 코팅하는 단계; 60~120℃에서 1분 내지 5분 동안 건조하는 단계; 및 80~150℃에서 경화하는 단계를 포함하는 전극기판의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 탄소나노튜브와 전도성 고분자를 포함하는 바인더와의 혼합막은 두께가 0.01 ~ 0.50㎛인 전극기판의 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 얻어지며,
    고분자 기판 상에, 탄소나노튜브와 전도성 고분자를 포함하는 바인더와의 혼합막을 포함하는 전극기판.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100088155A (ko) * 2007-12-07 2010-08-06 유겐카이샤 스미타 카가쿠 기주쯔 켄큐쇼 탄소나노튜브가 포함된 전도체의 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090027132A (ko) * 2007-09-11 2009-03-16 나노캠텍주식회사 유-무기하이브리드형 투명 전도성 조성물 및 이를 이용한투명 전극 및 대전방지 필름, 시트, 트레이 및 이의제조방법.
KR20090105761A (ko) * 2008-04-03 2009-10-07 삼성전자주식회사 탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법
KR20110003613A (ko) * 2009-07-06 2011-01-13 코오롱인더스트리 주식회사 전극기판의 제조방법
KR20110037270A (ko) * 2009-10-06 2011-04-13 코오롱인더스트리 주식회사 전극기판의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090027132A (ko) * 2007-09-11 2009-03-16 나노캠텍주식회사 유-무기하이브리드형 투명 전도성 조성물 및 이를 이용한투명 전극 및 대전방지 필름, 시트, 트레이 및 이의제조방법.
KR20090105761A (ko) * 2008-04-03 2009-10-07 삼성전자주식회사 탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법
KR20110003613A (ko) * 2009-07-06 2011-01-13 코오롱인더스트리 주식회사 전극기판의 제조방법
KR20110037270A (ko) * 2009-10-06 2011-04-13 코오롱인더스트리 주식회사 전극기판의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100088155A (ko) * 2007-12-07 2010-08-06 유겐카이샤 스미타 카가쿠 기주쯔 켄큐쇼 탄소나노튜브가 포함된 전도체의 제조 방법

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