KR20140001078A - 전도성 박막 형성용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

전도성 박막 형성용 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20140001078A
KR20140001078A KR1020120138083A KR20120138083A KR20140001078A KR 20140001078 A KR20140001078 A KR 20140001078A KR 1020120138083 A KR1020120138083 A KR 1020120138083A KR 20120138083 A KR20120138083 A KR 20120138083A KR 20140001078 A KR20140001078 A KR 20140001078A
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thin film
zirconium
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carbon atoms
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KR1020120138083A
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이윤재
변철기
이경아
김정희
정광주
이승현
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솔브레인 주식회사
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    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports

Abstract

본 발명은 전도성 박막 형성용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 전도성 박막 형성용 조성물은 실록산 모노머와 지르코늄 원료물질의 졸-겔 반응에 의해 제조된 지르코늄 함유 실란계 화합물을 포함한다.

Description

전도성 박막 형성용 조성물 및 이의 제조방법{COMPOSITION FOR FORMING CONDUCTIVE FILM AND PREPARATION METHOD THEROF}
본 발명은 개선된 표면저항도와 높은 가시광선 투과도, 그리고 낮은 혼탁도를 가져, 우수한 전기적, 광학적, 그리고 기계적 특성과 함께 투명도를 나타내는 전도성 박막을 형성할 수 있는 전도성 박막 형성용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)는 컴퓨터의 모니터, 휴대전화, 액정 TV 등의 다양한 용도로 활용되고 있으며, 터치패널장치와 함께 스마트폰과 같은 휴대전화 기기에도 활용되고 있다. 종래의 컬러필터(Color filter)와 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)로 구성된 LCD 패널과, 필름이나 유리(glass) 방식의 터치패널은 유/무기 포토레지스트 및 무기/금속 증착방식을 통하여 제작된다. LCD에서의 전극으로는 인듐틴옥사이드(Indium tin oxide, ITO)와 같은 희토류를 포함하는 전도성 투명박막이 사용되며, 상기 전도성 투명박막은 전도성 박막 형성용 조성물을 필름이나, 유리 위에 도포한 후 건조하여 제조한다.
ITO 박막은 고전도성 및 고투과율을 가지며, 특히 미세가공성이 우수하여 플랫패널 디스플레이(Flat Panel Display)용 표시전극, 터치패널 전극, 태양전지용 창재, 대전 방지막 등의 광범위한 분야에 사용되고 있다. 특히, 액정표시 장치를 시작으로 한 플랫패널 디스플레이 분야에서는, 최근 대형화 및 고정세화에 따라 표시용 전극인 ITO 박막에 대한 수요가 높아지고 있다.
하지만 희토류를 포함하는 ITO 박막은 사용량에 있어 제한적이며, 높은 단가로 인하여 산업화에 큰 장애로 대두되고 있다.
한국등록특허 제693,278호 (2007. 03. 05 등록)
본 발명의 목적은 고온 다습한 환경에서의 전도성 박막의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 개선된 표면저항도와 높은 가시광선 투과도, 그리고 낮은 혼탁도를 가져 우수한 전기적, 광학적, 그리고 기계적 특성과 함께 투명도를 나타내는 전도성 박막을 형성할 수 있는 전도성 박막 형성용 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 지르코늄 함유 실란(silane)계 화합물을 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물을 제공한다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 실록산 모노머(siloxane monomer) 및 지르코늄 원료물질을 반응시켜 제조되며, 상기 실록산 모노머는 하기 화학식 2의 알콕시실란계 화합물인 것이 바람직할 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00001
상기 화학식 2에서,
R', R", 및 R"'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고, 그리고
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 아미노기, 티올기, (메트)아크릴기, (메트)아크릴옥시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물의 제조를 위해 사용되는 지르코늄 원료물질은 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 사용될 수 있다.
바람직하게는 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 히드록시기(OH) 및 탄소수 1 내지 6의 알콕시기 중 적어도 어느 하나이고,
R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 그리고 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기 중 적어도 어느 하나이고,
R3은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기 중 적어도 어느 하나이고,
M은 지르코늄(Zr)이고,
l, m, n 및 o는 각각의 반복단위의 수를 나타내며, 0≤l≤50, 0≤m≤50, 0≤n≤50, 및 0<o≤50이고, 단, l, m 및 n이 동시에 0은 아니며, 그리고
p는 1 내지 7의 정수이다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 상기 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대해 2 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 전도성 고분자를 더 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrol), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리비닐렌페닐렌(polyvinylene phenylene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene) 그리고 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 또한 상기 전도성 고분자는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(poly(4-styrene sulfonate)), 도데실벤젠술폰산(dodecylbenzene sulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluene sulfonic acid), 켐포술폰산(camposulfonic acid), 벤젠술폰산(benzene sulfonic acid), 염산, 스타이렌술폰산(styrene sulfonic acid), 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), 2-술포숙신산 에스테르 염(2-sulfosuccinic acid ester), 소듐 5-술포이소프탈산(sodium 5-isophtalic acid), 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트(dimethyl-5-sodium sulfoisophthalate), 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트(5-sodium sulfo-bis(β-hydroxyethylisophthalate), 그리고 폴리(4-스티렌 술폰산)(poly(4-styrene sulfonic acid) 중 적어도 어느 하나의 도펀트로 도핑될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 실록산 모노머, 전도성 고분자 함유 용액, 그리고 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계; 및 상기 반응물에 지르코늄 원료물질을 첨가하여 반응시킴으로써, 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 실록산 모노머는 하기 화학식 2의 알콕시실란계 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 2에서,
R', R", 및 R"'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고, 그리고
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 아미노기, 티올기, (메트)아크릴기, (메트)아크릴옥시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrol), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리비닐렌페닐렌(polyvinylene phenylene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene) 그리고 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(poly(4-styrene sulfonate)), 도데실벤젠술폰산(dodecylbenzene sulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluene sulfonic acid), 켐포술폰산(camposulfonic acid), 벤젠술폰산(benzene sulfonic acid), 염산, 스타이렌술폰산(styrene sulfonic acid), 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), 2-술포숙신산 에스테르 염(2-sulfosuccinic acid ester), 소듐 5-술포이소프탈산(sodium 5-isophtalic acid), 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트(dimethyl-5-sodium sulfoisophthalate), 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트(5-sodium sulfo-bis(β-hydroxyethylisophthalate), 그리고 폴리(4-스티렌 술폰산)(poly(4-styrene sulfonic acid) 중 적어도 어느 하나의 도펀트로 도핑될 수 있다.
상기 혼합물을 준비하는 단계는 상기 혼합물에 산 촉매를 첨가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계는 졸-겔 반응법(sol-gel reaction method)을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 지르코늄 원료물질은 지르코늄(Zr), 지르코늄 함유 산화물, 지르코늄 함유 알콕시화물(alkoxide) 및 지르코늄 함유 수산화물(hydroxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계는 상기 지르코늄 원료물질이 상기 실록산 모노머의 100중량부에 대하여 2 내지 10중량부로 포함하도록, 상기 반응물에 상기 지르코늄 원료물질을 첨가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계는 상기 반응물에 졸 안정제, 계면활성제 중 적어도 어느 하나의 첨가제를 첨가시키는 단계를 포함할 수 있다,
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1에서,
Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 히드록시기(OH) 및 탄소수 1 내지 6의 알콕시기 중 적어도 어느 하나이고,
R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 그리고 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기 중 적어도 어느 하나이고,
R3은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기 중 적어도 어느 하나이고,
M은 지르코늄(Zr)이고,
l, m, n 및 o는 각각의 반복단위의 수를 나타내며, 0≤l≤50, 0≤m≤50, 0≤n≤50, 및 0<o≤50이고, 단 l, m 및 n이 동시에 0은 아니며, 그리고
p는 1 내지 7의 정수이다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 지르코늄 함유 실란계 화합물을 포함함으로써 고온 다습한 환경에서 전도성 박막의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 개선된 표면 저항도와 높은 가시광선 투과도, 그리고 낮은 혼탁도를 가져 우수한 전기적, 광학적, 그리고 기계적 특성과 함께 투명도를 나타내는 전도성 박막을 형성할 수 있다. 또한 상기 제조된 전도성 박막은 연필경도 7H 이상의 고경도를 나타내며, 우수한 신뢰 내구성 및 유리 기판과의 점착성을 나타내기 때문에 종래 ITO 박막을 대체하여 디스플레이 장치, 전자소자 및 반도체 분야에서의 전도성 막, 대전방지막 또는 전극으로 유용하다.
도 1a는 실시예 1에서 제조한 전도성 박막 형성용 조성물을 이용하여 제조한 박막의 표면을 관찰한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이고, 도 1b는 이에 대한 EDX(Energy Dispersive X-ray spectrometer) 관찰 결과이다.
도 2는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조시 사용되는 Zr 원료물질의 함량에 따른 전도성 박막 형성용 조성물의 점도 변화를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 전도성 박막 형성용 조성물의 제조시 사용되는 Zr 원료물질의 함량에 따른 전도성 박막의 면저항 변화를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조시 사용되는 Zr 원료물질의 함량에 따른 전도성 박막의 연필경도의 변화를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '할로' 또는 '할로겐 원자'는 플루오린, 염소, 브롬 및 요오드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '알킬기'는 직쇄 또는 분쇄의 탄소수 1 내지 6인 알킬기를 의미하며, 상기 알킬기는 1차 알킬기, 2차 알킬기 및 3차 알킬기를 포함한다. 상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, '이들의 조합'이란, 둘 이상의 치환기가 단일 결합 또는 연결기로 결합되어 있거나, 둘 이상의 치환기가 축합하여 연결되어 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 모든 화합물 또는 치환기는 치환되거나 비치환된 것일 수 있다. 여기서, '치환된'이란 수소가 할로겐 원자, 하이드록시기, 카르복시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 티오기, 메틸티오기, 알콕시기, 나이트릴기, 알데하이드기, 에폭시기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 아세탈기, 케톤기, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알릴기, 벤질기, 아릴기, 헤테로아릴기, 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 대체된 것을 의미한다.
ITO 박막을 대체하기 위한 방법으로 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 폴리피롤(polypyrrole), 또는 폴리아닐린(polyaniline) 등과 같은 전도성 고분자를 사용하여 전도성 박막을 형성하는 방법이 있다. 그러나, 이들 전도성 고분자는 수분에 취약하기 때문에 장기간 보관시 액상 안정성에 영향을 주어 성능 저하 및 불량이 발생하게 된다. 따라서 이 같은 문제점을 개선할 수 있는 별도의 첨가제 없이 상기 전도성 고분자만을 포함하는 조성물을 그대로 사용하여 전도성 박막을 형성할 경우, 수분이 막 표면에 침투하여 면저항 값이 균일하지 않거나 액상 안정성이 저하되는 문제가 발생한다.
이에 대해 본 발명에서는 전도성 고분자를 이용한 전도성 박막 형성시 금속 첨가제를 이용함으로써 고온 다습한 환경에서의 전도성 박막의 신뢰성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 전도성 박막 형성용 조성물은 지르코늄(Zr)을 포함하는 실란(silane)계 화합물(이하 간단히 지르코늄 함유 실란계 화합물이라 함)을 포함한다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 공정 중, 용매 중에서 실록산 모노머를 용해시킨 후 교반 하에서 반응시켜 졸(sol)을 형성하고, 결과로 형성된 졸에 대해 지르코늄 에톡사이드 등과 같은 지르코늄 원료물질을 첨가함으로써 제조될 수 있다. 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물의 제조시 반응조건 및 공정에 대해서는 이후 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 방법에서 상세히 설명한다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물의 제조시 사용되는 지르코늄 원료물질, 예를 들면 지르코늄 에톡사이드는 물과 반응하게 되면 ZrO2과 부생성물로서 에탄올과 같은 알코올을 생성한다. 이때 생성된 ZrO2는 폴리머 형태의 구조를 가져 물 분자의 침투를 방지하고, 또 실리콘 졸을 킬레이팅(chelating)하면서 수분에 더욱 안정한 형태인 클러스터(cluster) 구조를 형성한다. 또한 부생성물로 생성된 알코올은 반응 용매이기 때문에 가역 반응으로서 반응이 진행되어 박막 표면에서의 수분의 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물의 제조를 위해 사용되는 지르코늄 원료물질은 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있으며, 5 내지 7중량%로 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 지르코늄 원료물질이 상기와 같은 함량 범위로 실란계 화합물 중에 포함될 때 우수한 투습 방지 효과를 나타낼 수 있다.
상기와 같이 본 발명에서는 전도성 박막의 형성시 실란계 모노머와 지르코늄 원료물질의 반응에 의해 생성된 지르코늄 함유 실란계 화합물을 포함함으로써 실리콘 함유 졸(Si-sol)의 고온 고습에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 고밀도 미세입자를 형성하고, 전도성 고분자의 분산성을 향상시켜 테트라옥시실란과 같은 실란 커플링제를 단순 혼합하여 포함하는 종래 전도성 박막 형성용 조성물과 비교하여 투습 방지 기능면에서 현저히 개선된 효과를 나타낸다.
구체적으로, 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직할 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00005
상기 화학식 1에서,
Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 히드록시기(OH) 및 탄소수 1 내지 6의 알콕시기 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기 그리고 부톡시기 중 적어도 어느 하나일 수 있으며,
R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 그리고 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 그리고 페녹시기 중 적어도 어느 하나일 수 있으며,
R3은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기일 수 있고, 바람직하게는 메틸렌기, 에틸렌기 그리고, 프로필렌기 중 적어도 어느 하나일 수 있으며,
M은 지르코늄이며,
l, m, n 및 o는 각각의 반복단위의 수를 나타내며, 0≤l≤50, 0≤m≤50, 0≤n≤50, 및 0<o≤50이고 단, l, m 및 n이 동시에 0은 아니며, 그리고
p는 1 내지 7의 정수이다.
상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 2 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 지르코늄 함유 실란계 화합물의 함량이 2중량% 미만이면 장시간 보관시 안정성 개선에 대한 효과가 미미하고 10중량%를 초과하면 불균일한 고체 입자가 생성될 우려가 있다. 보다 바람직하게는 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10중량%로 포함되는 것이 좋다.
또한, 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물 총 중량에 대하여 상기 지르코늄은 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. Zr 원료물질의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 전도성 박막에 대한 안정성 개선 효과가 미미하여 500시간 이후부터 면저항이 큰 폭으로 증가할 우려가 있다. 한편, Zr 원료물질의 함량이 10중량% 초과일 경우에는 다량의 Zr이 상용성을 저하시켜 전도성 박막의 안정성을 저하시키고, 면저항이 크게 증가할 우려가 있다. 보다 바람직하게는 5 내지 7중량%로 포함할 수 있으며, 지르코늄 원료물질이 상기와 같은 함량 범위로 실란계 화합물 중에 포함될 때 우수한 투습 방지 효과를 나타낼 수 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 또한 전도성 고분자를 더 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자로는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrol), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리비닐렌페닐렌(polyvinylene phenylene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene, PEDOT), 이들의 유도체 또는 유사체 등 통상 전도성 박막 형성용 조성물에 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로는 폴리에틸렌디옥시티오펜을 사용하는 것이 바람직할 수 있다
상기 전도성 고분자는 도펀트로 도핑될 수도 있으며, 이때 도펀트로는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(poly(4-styrene sulfonate)), 도데실벤젠술폰산(dodecylbenzene sulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluene sulfonic acid), 켐포술폰산(camposulfonic acid), 벤젠술폰산(benzene sulfonic acid), 염산, 스타이렌술폰산(styrene sulfonic acid), 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), 2-술포숙신산 에스테르 염(2-sulfosuccinic acid ester), 소듐 5-술포이소프탈산(sodium 5-isophtalic acid), 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트(dimethyl-5-sodium sulfoisophthalate), 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트(5-sodium sulfo-bis(β-hydroxyethylisophthalate), 그리고 폴리(4-스티렌 술폰산)(poly(4-styrene sulfonic acid) 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 전도성 고분자에 대한 도펀트의 도핑량은 전도성 박막 형성용 조성물의 전도성 및 분산성을 저하시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
상기 전도성 고분자는 용매 중에 용해시킨 용액 상으로 사용될 수 있다.
이? 사용가능한 용매로는 물; 에틸알코올 등의 탄소수 1 내지 6의 알코올계 용매; 또는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propyleneglycol monomethylether), 프로필렌글리콜 모노에틸에테르(propyleneglycol monoethylether), 프로필렌글리콜 모노프로필에테르(propyleneglycol monopropylether), 프로필렌글리콜 모노부틸에테르(propyleneglycol monobutylether) 등의 프로필렌글리콜 모노알킬에테르 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때 전도성 고분자 함유 용액 중의 전도성 고분자의 농도는 0.1 내지 5중량%인 것이 바람직할 수 있다.
또한 상기 전도성 고분자 함유 용액은 최종 제조되는 전도성 박막 형성용 조성물 중 전도성 고분자의 함량이 0.1 내지 1중량%가 되도록 하는 양으로 사용될 수 있는데, 구체적으로는 상기 전도성 고분자 함유 용액은 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 35중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 전도성 고분자 함유 용액의 함량이 10중량% 미만인 경우 저항이 급격하게 증가할 수 있고, 35중량%를 초과할 경우에는 다량의 전도성 고분자 포함에 따른 분산성 저하로 투과도가 열화될 수 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 또한 졸 안정화제를 포함할 수도 있다.
상기 졸 안정화제로는 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 디에탄올아민(diethanolamine) 그리고 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 졸 안정화제는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 과정에서 형성되는 졸을 안정화시키는 역할을 하는 것으로, 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 졸 안정화제의 함량이 0.1중량% 미만이면 졸 안정화제 첨가에 따른 효과가 미미하고, 10중량%를 초과하면 경도를 저하시킬 우려가 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 또한 산 촉매를 포함할 수도 있다.
상기 산 촉매로는 염산, 아세트산, 황산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 산 촉매는 실록산 모노머와 지르코늄 원료물질의 졸-겔 반응시 반응을 촉진하는 역할을 하는 것으로, 전도성 박막 형성용 총 중량에 대하여 0.001 내지 0.1중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 산 촉매의 함량이 0.001중량% 미만이면 졸-겔 반응 촉진 효과가 미미하고, 0.1중량%를 초과하면 불균일한 고체 입자가 형성으로 투과도를 저하시킬 우려가 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 또한 계면활성제를 포함할 수도 있다.
상기 계면활성제로는 폴리에틸렌이민, 폴리(소디움 스티렌설포네이트), 폴리(아크릴산), 폴리(N-비닐-2-필롤리돈), 폴리 알릴아민 히드로클로라이드), 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드), 디아조 레진, 및 폴리(4-비닐피리딘) 중에서 선택된 양이온성 고분자 계면활성제; 폴리에틸렌 글리콜형 비이온성 계면활성제; 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노팔미테이트, 솔비탄 모노스테아레이트, 솔비탄 모노올레이트, 솔비탄 세스퀴올레이트 솔비탄 트리올레이트 등의 솔비탄계 비이온성 계면활성제; 폴리옥시에텔렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween® 20), 폴리옥시에텔렌 솔비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, Tween® 40), 폴리옥시에텔렌 솔비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate, Tween® 60), 폴리옥시에텔렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan oleate, Tween® 80), 폴리옥시에텔렌 이소옥틸시클로헥실에테르(polyoxyethylene isooctylcyclohexylether), 폴리옥시에텔렌 이소옥틸페닐에테르(polyoxyethylene isooctylphenylether) 등과 같은 다가 알콜형 비이온성 계면활성제; 그리고 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 전도성 박막 형성용 조성물 중에서 코팅성 향상 역할을 하는 것으로, 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 계면활성제의 함량이 0.1중량% 미만이면 계면활성제 사용에 따른 코팅성 향상 개선효과가 미미하고, 10중량%를 초과하면 경도를 저하시킬 우려가 있다.
상기 전도성 박막 형성용 조성물은 또한 용매를 포함할 수도 있다.
상기 용매로는 에틸알코올 등의 탄소수 1 내지 6의 알코올계 용매; 또는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propyleneglycol monomethylether), 프로필렌글리콜 모노에틸에테르(propyleneglycol monoethylether), 프로필렌글리콜 모노프로필에테르(propyleneglycol monopropylether), 또는 프로필렌글리콜 모노부틸에테르(propyleneglycol monobutylether)와 같은 프로필렌글리콜 모노알킬에테르 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용매는 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 70중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기와 같은 구성을 갖는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법을 제공한다.
상세하게는 상기 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법은 실록산 모노머, 전도성 고분자 함유 용액, 그리고 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계; 및 상기 반응물에 지르코늄 원료물질을 첨가하여 반응시킴으로써, 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계를 포함한다.
이하 각 단계별로 설명하면, 단계 1은 실록산 모노머, 전도성 고분자 함유 용액, 그리고 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계이다.
상기 실록산 모노머로는 하기 화학식 2의 알콕시실란계 화합물을 사용할 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00006
상기 화학식 2에서,
R', R", 및 R"'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고, 그리고
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 아미노기, 티올기, (메트)아크릴기, (메트)아크릴옥시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 실록산 모노머의 구체적인 예로는 테트라메톡시실란(TMOS), 테트라프로폭시실란, 메틸트리메톡시실란(MTMOS), 메틸트리에톡시실란 (MTEOS), 프로필트리메톡시실란(PrTMOS), 프로필트리에톡시실란(PrTEOS), 페닐트리메톡시실란 (PhTMO), 페닐트리에톡시실란(PhTEO), 비닐트리메톡시실란(VTMO), 비닐트리에톡시실란 (VTEO), 3-클로로프로필트리메톡시실란, [2-(o,m,p-클로로메틸페닐)에틸]트리메톡시실란, [1-(o,m,p-클로로메틸페닐)에틸]트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, [3-(2-아미노에틸)아미노프로필]트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 전도성 고분자 함유 용액 및 용매는 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기 혼합물의 제조시 산 촉매를 더 사용할 수 있으며, 이때 산 촉매로는 앞서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
상기 혼합 공정은 통상의 혼합 공정에 따라 실시할 수 있다.
단계 2는 상기 단계 1에서 제조한 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계이다.
상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계는 졸-겔 반응법(sol-gel reaction method)을 이용하여 수행될 수 있다.
바람직하게는 상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계는 졸-겔 반응시 불균일한 고체 입자의 형성 없이 균일한 미세 입자가 형성되도록, 상기 단계 1에서 제조한 혼합물을 40 내지 75℃에서 30분 내지 30시간 동안 1차 교반하는 단계, 그리고 상기 1차 교반 후 수득된 반응물을 상온에서 1 내지 7일 동안 2차 교반하는 단계의 2단계로 나누어 실시할 수 있다.
단계 3은 상기 단계 2에서 제조한 반응물에 지르코늄 원료물질을 첨가하여 반응시킴으로써, 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계이다.
상기 지르코늄 원료물질로는 지르코늄(Zr) 금속 단체; 상기 지르코늄을 포함하는 산화물, 알콕시화물(alkoxide) 및 수산화물(hydroxide); 그리고 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 Zr, Zr(OEt)4, Zr(OH)4 또는 ZrO2 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 지르코늄 원료물질은 전도성 박막 형성용 조성물의 제조시 사용되어 전도성 박막에 대해 투습 방지 기능을 향상시키는 첨가제의 역할을 하는 것으로, 실록산 모노머 100중량부에 대하여 2 내지 10중량부로 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 지르코늄 원료물질이 실록산 모노머에 비해 과량으로, 구체적으로는 10중량부를 초과하여 사용될 경우 불균일한 고체 입자가 생길 우려가 있다. 반면 지르코늄 원료물질이 실록산 모노머에 비해 지나치게 소량으로, 구체적으로는 2중량부 미만으로 사용될 경우에는 투습 방지 효과가 미미할 우려가 있다.
상기 단계 3은 상기 단계 2에서 제조한 반응물에 지르코늄 원료물질을 첨가한 후 교반하여 실시될 수 있으며, 이때 상기 교반 공정은 상온에서 10분 내지 10시간동안 실시하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 2차 교반 후 수득된 반응물에 대하여 졸 안정제, 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 첨가할 수도 있다.
이때 사용가능한 졸 안정제 및 계면활성제의 함량은 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 전도성 박막 형성용 조성물은 졸-겔 반응에 의해 형성된 실란계 화합물을 포함함으로써 개선된 표면 저항도와 높은 가시광선 투과도, 그리고 낮은 혼탁도를 가져 우수한 전기적, 광학적 그리고 기계적 특성과 함께 투명도를 나타내는 전도성 박막을 형성할 수 있다. 특히, 상기 전도성 박막 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전도성 박막은 7H 이상의 고경도를 나타내며, 우수한 신뢰 내구성 및 유리 기판과의 점착성을 나타내기 때문에 종래 ITO 박막을 대체하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계발광 소자(Electroluminescence, EL) 또는 음극선관(Cathod Ray Tube, CRT) 등의 디스플레이 장치; 유기발광 소자(Organic Electro-Luminescent Device, OLED), 태양전지 소자(Photovoltaic device), 전기 변색성 소자(Electrochromic device), 전기영동 소자(Electrophoretic device), 유기 박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor) 또는 유기 메모리 소자(Organic memory device) 등의 전자 소자; 및 반도체 장치 등에서의 전도성 막, 대전방지막, 전극 등으로 유용할 수 있다.
전도성 박막은 상기 전도성 고분자 조성물을 소정의 기판 상부에 대해 핀 코팅법(pin coating), 바 코팅법(bar coating), 롤 코팅법(roll coating), 딥 코팅법(dip coating), 잉크젯 프린팅법(ink-jet printing), 노즐 프린팅(nozzle printing)법, 닥터 블레이드법(doctor blade), 또는 스프레이법(spray) 등 통상의 코팅법을 이용하여 코팅한 후, 건조 또는 열처리함으로써 제조될 수 있다.
일례로 액정표시장치에서의 배면전극을 형성하는 경우, 기판 상에 상기 전도성 박막 형성용 조성물을 닥터 블레이드법으로 0.5 내지 1㎛의 두께로 코팅한 후, 80℃의 내외의 핫 플레이트(hot plate)에서 소프트 베이크(soft bake)하여 300 내지 500㎚ 두께의 필름층을 형성하고 120℃ 내외의 오븐에서 건조시킴으로써 배면전극을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1
반응용기 중에서 에틸알코올(ethyl alcohol)/프로필렌글리콜모노메틸에테르(propylene glycol monomethyl ether)로 이루어진 혼합 용매 40중량%(혼합중량비=1:1)에 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane) 23.575중량%, 염산(HCl) 0.025중량%, 및 전도성 고분자로서 폴리(4-스타이렌설포네이트)(poly(4-styrene sulfonate))의 도판트로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(poly(3,4-ethlylene dioxythiophene)(이하 PEDOT-PSS라 함)을 용매로서 탈이온수(deionized water, DIW) 중에 2중량% 용해시켜 제조한 전도성 고분자 함유 용액 35중량%를 첨가한 후 60℃ 내지 75℃에서 30분간 교반하였다(1차 교반).
결과로 수득된 반응물을 냉각한 후 실온에서 7일간 교반하였다(2차 교반). 2차 교반의 결과로 수득된 반응물에 아세틸아세토네이트(acetylacetonate) 0.2중량%, 계면활성제(BYK307®, BYK Chemie사제) 0.2중량% 및 지르코늄 원료물질로서 Zr(OEt)4을 1중량%를 첨가한 후 교반하여 전도성 박막 형성용 조성물을 제조하였다.
이때, 최종 제조된 전도성 박막 형성용 조성물을 이용하여 박막을 형성한 후, 형성된 박막의 표면을 SEM(Scanning Electron Microscope) 장비와 EDX(Energy Dispersive X-ray spectrometer) 장비를 이용하여 분석하였다. 그 결과를 도 1a 및 1b에 나타내었다.
도 1a 및 도 1b에 나타난 바와 같이, 상기 전도성 박막 형성용 조성물을 이용하여 제조한 박막을 구성하는 물질이 Si, Zr, C 및 O 원소로 이루어진 것을 확인할 수 있으며, 이 같은 결과로부터 본 발명에 따른 지르코늄 함유 실란계 화합물의 존재를 알 수 있다.
시험예
본 발명에 따른 전도성 박막 형성용 조성물의 제조시 지르코늄 원료물질의 함량이 전도성 박막의 특성에 미치는 영향을 시간의 경과에 따라 평가하였다.
상세하게는, 하기 표 1에 제시된 바와 같이 Zr 원료함량을 증가시키고, 증가된 함량만큼 테트라에톡시실란의 사용량을 감소시켜 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 전도성 박막 형성용 조성물을 제조한 후, 유리 기판 상에 슬러리 코팅하고 120℃에서 건조하여 전도성 박막을 형성하였다.
또한 비교를 위해 상기 실시예 1에서 지르코늄 원료물질을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 제조한 전도성 박막 형성용 조성물을 사용하였다(이하 비교예 1이라 함).
전도성 박막 형성에 앞서 제조된 전도성 박막 형성용 조성물 중 실시예 5 내지 7에 따른 전도성 박막 형성용 조성물에 대하여 점도계(DV-II+ Viscometer™, Brookfield사제)를 이용하여 25℃에서의 점도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.
No. Zr 원료물질 함량
(중량%)		 점도 (cP)
0hrs 96hrs 144hrs 288hrs 488hrs 688hrs 890hrs
비교예1 - 2.3 2.3 2.3 2.4 2.6 2.8 3.0
실시예2 5 2.3 2.4 2.6 2.9 3.0 3.2 3.6
실시예3 6 2.3 2.5 2.6 2.8 3.0 3.4 3.6
실시예4 7 2.3 2.5 2.6 2.7 3.1 3.3 3.9
실험결과, 상기 표 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 상온에서 전도성 박막 형성용 조성물의 안정성을 살펴보면 시간이 지남에 따라 점도가 증가하였으며, 또한 Zr 원료물질의 함량이 증가할수록 점도 증가가 컸다. 이 같은 결과는 Zr이 실리콘 졸(Si-Sol)을 킬레이팅(chelating)하면서 졸의 크기가 점점 커졌기 때문이다.
또한, 상기 형성된 각각의 전도성 박막에 대해 표면저항기(TRUSTATST™ 3, SIMCO사제)를 이용하여 면저항을 측정하였다. 상세하게는 상기에서 제조한 전도성 박막을 온도 65℃, 습도 90% 환경에 방치한 후 상온에 30분간 방치하였다. 전도성 박막 표면의 습기가 제거되고 온도가 상온인 상태에서 표면저항기를 전도성 박막 표면에 올려놓고 전도성 박막의 가로방향으로 면저항 수치를 확인하였다. 방향을 바꾸어 전도성 박막의 세로방향으로 면저항 수치를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 3에 나타내었다.
No. Zr 원료물질 함량
(중량%)		 면저항
(10^ Ω/sq)
0hrs 96hrs 144hrs 288hrs 488hrs 688hrs 890hrs
비교예1 - 7.9 8.2 8.3 8.5 9.0 9.8 11.0
실시예2 5 7.9 7.8 7.9 8.1 8.2 8.3 8.3
실시예3 6 7.9 7.9 8.0 8.1 8.3 8.4 8.4
실시예4 7 7.8 8.1 8.1 8.3 8.2 8.7 8.7
상기 표 2 및 도 3의 실험결과로부터, 전도성 박막 형성용 조성물의 제조시 사용되는 Zr 원료물질의 함량에 따른 면저항 변화 관찰 결과, Zr 원료물질의 최적 함량은 면저항이 일정하게 유지되는 5중량%임을 알 수 있다.
또한, 상기 형성된 각각의 전도성 박막에 대해 경도계(ASTM D3363)을 이용하여 스크래치 테스트를 실시하고, 그 결과로서 얻어진 연필 경도를 하기 표 3 및 도 4에 나타내었다. 경도 측정시 측정 조건은 아래와 같다:
유리 기판에 형성된 전도성 박막의 두께: 0.3㎛
포스트 베이크(Post Bake) 조건: 120℃에서 30분간
측정 방법: 각각의 전도성 박막 표면에 대하여 약 45˚각도로 연필의 심을 대고 하중 약 1㎏.f(9.8N)로 표면에 누르면서 이동하여 표면을 긁으면서 측정함
No. Zr 원료물질의 함량
(중량%)		 경도(H)
0hrs 96hrs 144hrs 288hrs 488hrs 688hrs 890hrs
비교예1 - 7 7 7 7 6 6 6
실시예2 5 7 7 7 7 7 6 6
실시예3 6 7 7 7 7 6 6 6
실시예4 7 7 7 7 7 6 6 6
측정결과, 상기 표 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 2 내지 4의 전도성 박막 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전도성 박막은 500시간 이전까지 7H의 고경도를 나타내었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 지르코늄(Zr) 함유 실란(silane)계 화합물을 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 실록산 모노머(siloxane monomer) 및 지르코늄 원료물질을 반응시켜 제조되며,
    상기 실록산 모노머는 하기 화학식 2의 알콕시실란계 화합물인 전도성 박막 형성용 조성물:
    [화학식 2]
    Figure pat00007

    상기 화학식 2에서,
    R', R", 및 R"'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고, 그리고
    R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 아미노기, 티올기, (메트)아크릴기, (메트)아크릴옥시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물의 제조를 위해 사용되는 지르코늄 원료물질은 상기 지르코늄 함유 실란계 화합물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 사용되는 것인 전도성 박막 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물인 전도성 박막 형성용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    상기 화학식 1에서,
    Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 히드록시기 및 탄소수 1 내지 6의 알콕시기 중 적어도 어느 하나이고,
    R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 그리고 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기 중 적어도 어느 하나이고,
    R3은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기 중 적어도 어느 하나이고,
    M은 지르코늄(Zr)이고,
    l, m, n 및 o는 각각의 반복단위의 수를 나타내며, 0≤l≤50, 0≤m≤50, 0≤n≤50, 및 0<o≤50이고, 단, l, m 및 n이 동시에 0은 아니며, 그리고
    p는 1 내지 7의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 전도성 박막 형성용 조성물 총 중량에 대해 2 내지 10중량%로 포함되는 전도성 박막 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    전도성 고분자를 더 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    전도성 고분자를 더 포함하며,
    상기 전도성 고분자는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrol), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리비닐렌페닐렌(polyvinylene phenylene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene) 그리고 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 전도성 박막 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    전도성 고분자를 더 포함하며,
    상기 전도성 고분자는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(poly(4-styrene sulfonate)), 도데실벤젠술폰산(dodecylbenzene sulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluene sulfonic acid), 켐포술폰산(camposulfonic acid), 벤젠술폰산(benzene sulfonic acid), 염산, 스타이렌술폰산(styrene sulfonic acid), 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), 2-술포숙신산 에스테르 염(2-sulfosuccinic acid ester), 소듐 5-술포이소프탈산(sodium 5-isophtalic acid), 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트(dimethyl-5-sodium sulfoisophthalate), 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트(5-sodium sulfo-bis(β-hydroxyethylisophthalate), 그리고 폴리(4-스티렌 술폰산)(poly(4-styrene sulfonic acid) 중 적어도 어느 하나의 도펀트로 도핑된 것인 전도성 박막 형성용 조성물.
  9. 실록산 모노머, 전도성 고분자 함유 용액, 그리고 용매를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;
    상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계; 및
    상기 반응물에 지르코늄 원료물질을 첨가하여 반응시킴으로써, 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계
    를 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실록산 모노머로는 하기 화학식 2의 알콕시실란계 화합물이 사용되는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 방법.
    [화학식 2]
    Figure pat00009

    상기 화학식 2에서,
    R', R", 및 R"'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고, 그리고
    R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 아미노기, 티올기, (메트)아크릴기, (메트)아크릴옥시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrol), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리비닐렌페닐렌(polyvinylene phenylene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene) 그리고 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나인 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리(4-스타이렌설포네이트)(poly(4-styrene sulfonate)), 도데실벤젠술폰산(dodecylbenzene sulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluene sulfonic acid), 켐포술폰산(camposulfonic acid), 벤젠술폰산(benzene sulfonic acid), 염산, 스타이렌술폰산(styrene sulfonic acid), 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), 2-술포숙신산 에스테르 염(2-sulfosuccinic acid ester), 소듐 5-술포이소프탈산(sodium 5-isophtalic acid), 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트(dimethyl-5-sodium sulfoisophthalate), 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트(5-sodium sulfo-bis(β-hydroxyethylisophthalate), 그리고 폴리(4-스티렌 술폰산)(poly(4-styrene sulfonic acid) 중 적어도 어느 하나의 도펀트로 도핑된 것인 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 혼합물을 준비하는 단계는 상기 혼합물에 산 촉매를 첨가시키는 단계를 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 혼합물을 반응시켜 반응물을 형성하는 단계는 졸-겔 반응법(sol-gel reaction method)을 이용하여 수행되는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 지르코늄 원료물질은 지르코늄(Zr); 그리고 상기 지르코늄을 포함하는 산화물, 알콕시화물(alkoxide) 및 수산화물(hydroxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 전도성 박막 형성용 조성물의 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계는 상기 지르코늄 원료물질이 상기 실록산 모노머 100중량부에 대하여 2 내지 10중량부가 되도록 하는 양으로 상기 지르코늄 원료물질을 상기 반응물에 첨가시키는 단계를 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물을 형성하는 단계는 상기 반응물에 졸 안정제, 계면활성제 중 적어도 어느 하나의 첨가제를 첨가시키는 단계를 포함하는 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 지르코늄 함유 실란계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 전도성 박막 형성용 조성물의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00010

    상기 화학식 1에서,
    Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 히드록시기 및 탄소수 1 내지 6의 알콕시기 중 적어도 어느 하나이고,
    R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 그리고 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기 중 적어도 어느 하나이고,
    R3은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기 중 적어도 어느 하나이고,
    M은 지르코늄(Zr)이고,
    l, m, n 및 o는 각각의 반복단위의 수를 나타내며, 0≤l≤50, 0≤m≤50, 0≤n≤50, 및 0<o≤50이고, 단, l, m 및 n이 동시에 0은 아니며, 그리고
    p는 1 내지 7의 정수이다.
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