KR20140133798A - Composition for coating transparent electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명 전극의 코팅을 위한 조성물에 관한 것이고, 구체적으로 터치스크린 또는 태양전지 모듈의 투명 전극의 코팅을 위한 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for coating a transparent electrode, and more particularly to a composition for coating a transparent electrode of a touch screen or a solar cell module.
투명 전극은 광 투과성과 도전성이 있는 전극, 산화주석, 산화인듐, 백금을 유리에 피복하여 사용되는 전극을 말하고 예를 들어 태양전지 모듈, 액정 표시 패널 또는 터치스크린의 패널에 적용될 수 있다. 이와 같은 투명 전극으로 산화인듐에 도전성을 향상시키기 위하여 산화주석을 첨가하여 제조된 ITO(Indium Tin Oxide) 투명 전극, 탄소나노튜브를 용액에 분산시켜 투명 박막에 코팅을 하여 표면저항이 낮아지도록 하여 형성되는 탄소나노튜브 투명전극 또는 신축성이 우수한 그래핀 투명전극과 같은 것이 있다. 투명전극은 일반적으로 80 %이상의 광 투과성과 500 Ω/sqm 이하의 면 저항을 가진다.The transparent electrode refers to an electrode that is used to cover a glass with light-transmitting and conductive electrodes, tin oxide, indium oxide, and platinum. For example, the transparent electrode may be applied to a solar cell module, a liquid crystal display panel, or a panel of a touch screen. In order to improve the conductivity of indium oxide with such a transparent electrode, ITO (Indium Tin Oxide) transparent electrode prepared by adding tin oxide and carbon nanotube are dispersed in a solution and coated on a transparent thin film to decrease surface resistance Such as carbon nanotube transparent electrodes or graphene transparent electrodes with excellent stretchability. The transparent electrode generally has a light transmittance of 80% or more and a surface resistance of 500 Ω / sqm or less.
투명전극과 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2011-0137576호 ‘투명전극용 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 터치패널’이 있다. 상기 선행기술은 ITO 전극 대비 유연성, 필름 접착성 및 열팽창 특성과 같이 플라스틱 기판에 대한 조합과 관련하여 우수한 특성을 가진 전도성 고분자 조성물을 이용한 디스플레이용 전극에 관한 것이다. 상기 선행기술은 폴리티오펜 유도체, 적어도 하나 이상의 도펀트, 적어도 하나 이상의 바인더 및 용매로 이루어지고 면 저항이 100 내지 300 Ω/sqm가 되는 투명 전극용 전도성 고분자 조성물에 대하여 개시하고 있다. As a prior art related to a transparent electrode, Patent Publication No. 2011-0137576 'Conductive polymer composition for a transparent electrode and a touch panel using the same' are available. The prior art relates to a display electrode using a conductive polymer composition having excellent properties in terms of combination with a plastic substrate such as flexibility, film adhesiveness, and thermal expansion characteristics compared to an ITO electrode. The prior art discloses a conductive polymer composition for a transparent electrode comprising a polythiophene derivative, at least one dopant, at least one binder and a solvent, and having a sheet resistance of 100 to 300 Ω / sqm.
투명전극과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2012-0097449호 ‘탄소나노튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극’이 있다. 상기 선행기술은 탄소나노튜브가 손상이 되지 않으면서 기질에 코팅이 되는 경우 기질 부착성이 우수한 투명 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다. 제시된 목적을 위하여 상기 선행기술은 탄소나노튜브, 분산제 및 아크릴계 수성 중합체를 유효 성분으로 포함하는 조성물로 피롤, 아닐린, 티오펜 또는 에틸렌 디옥 시티오펜과 같은 전도성 고분자와 인듐, 주석, 아연, 티타늄 또는 구리와 같은 금속 입자가 혼합물을 포함하는 투명 전도성 전극을 위한 조성물에 대하여 개시하고 있다. Other prior art related to transparent electrodes include Patent Publication No. 2012-0097449 'Composition containing carbon nanotubes and acrylic water-based polymer and conductive transparent electrode using the same'. It is an object of the present invention to provide a transparent electrode excellent in substrate adhesion when a carbon nanotube is coated on a substrate without damaging the carbon nanotube. For the purpose of the present invention, the prior art is a composition comprising carbon nanotubes, a dispersing agent and an acrylic water-based polymer as an effective component, and is a conductive polymer such as pyrrole, aniline, thiophene or ethylene dioxythiophene and a conductive polymer such as indium, tin, zinc, ≪ / RTI > discloses a composition for a transparent conductive electrode comprising a mixture of metal particles, such as a metal oxide.
투명전극과 관련된 또 다른 선행기술로 특허등록번호 제1191865호 ‘금속 배선이 함몰된 유연 기판의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 유연 기판’이 있다. 상기 선행기술은 기판 상에 물 또는 유기 용매에 가용성인 고분자 또는 광분해성 고분자로 이루어지는 희생층을 코팅하는 단계, 희생층의 상부에 금속 배선을 형성시키는 단계, 금속 배선이 형성된 희생층 상부에 경화성 고분자를 코팅하고 경화시켜 금속 배선이 함몰된 고분자 층을 제조하는 단계; 희생층만을 고분자 또는 유기 용매에 용해시키거나 광분해를 시켜 제거하고 고분자층을 분리시키는 단계; 고분자 층의 금속 배선이 노출된 표면 상부로 투명 전극을 증착 또는 코팅하는 단계를 포함하는 금속 배선이 함몰된 유연 기판의 제조 방법에 대하여 개시하고 있다. 상기 선행기술에서 투명 전극의 형성을 위하여 금속 산화물, 폴리아닐린 유기 전도체, 금속 박막 또는 은 나노 와이어, 금 나노 와이어, 구리 나노 와이어 또는 백금 나노 와이어, 탄소나노튜브 또는 그래핀이 사용되는 것이 개시되어 있다. As another prior art related to transparent electrodes, Patent Registration No. 1191865 'A method of manufacturing a flexible substrate having a metal wiring recessed therein and a flexible substrate manufactured therefrom' is known. The prior art includes coating a sacrificial layer made of a polymer or a photodegradable polymer soluble in water or an organic solvent on a substrate, forming a metal interconnection on the sacrificial layer, forming a sacrificial layer on the sacrificial layer, And curing the polymer layer to form a polymer layer having a metal wiring recessed therein; Dissolving only the sacrificial layer in a polymer or an organic solvent or removing it by photolysis, and separating the polymer layer; And a step of vapor-depositing or coating a transparent electrode on the surface of the polymer layer where the metal wiring is exposed. In the prior art, it is disclosed that a metal oxide, a polyaniline organic conductor, a metal thin film or silver nanowire, a gold nanowire, a copper nanowire or a platinum nanowire, a carbon nanotube or a graphene is used for forming a transparent electrode.
상기 선행기술은 표면 장력 조절 또는 기포 발생의 억제와 같은 코팅 과정 또는 코팅이 이루어진 후에 발생될 수 있는 다양한 문제점에 대한 해결 방안에 대하여 개시하고 있지 아니하다. The prior art does not disclose a solution to various problems that may arise after coating processes or coatings, such as surface tension control or inhibition of bubble generation.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art and has the following purpose.
본 발명의 목적은 전기적 특성의 조절이 가능하면서 코팅 물성을 향상시킬 수 있는 투명 전극의 코팅을 위한 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a composition for coating a transparent electrode capable of controlling the electrical properties and improving the coating property.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 코팅 조성물은 은 나노와이어, 증류수, 알코올 및 아크릴 폴리에스테르 수지로 이루어진다. According to a preferred embodiment of the present invention, the coating composition comprises silver nanowires, distilled water, an alcohol and an acrylic polyester resin.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 은 나노와이어는 0.01 내지 1.1 wt%, 증류수는 16.5 내지 49.5 wt%, 알코올은 16.5 내지 49.5 wt% 그리고 아크릴 폴리에스테르 바인더는 0.01 내지 5.5 wt%가 된다. According to another preferred embodiment of the present invention, the silver nanowire is 0.01 to 1.1 wt%, the distilled water is 16.5 to 49.5 wt%, the alcohol is 16.5 to 49.5 wt%, and the acrylic polyester binder is 0.01 to 5.5 wt%.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 은 나노 와이어는 1 내지 100 ㎚의 평균 직경을 가지고 그리고 조성물의 면 저항은 150 내지 30 Ω/sqm이 된다. According to another preferred embodiment of the present invention, the silver nanowires have an average diameter of 1 to 100 nm and the surface resistance of the composition is 150 to 30 [Omega] / sqm.
본 발명에 따른 조성물은 태양전지 모듈, 터치스크린 또는 LCD 패널과 같이 다양한 분야의 투명전극의 형성을 위하여 적용될 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 조성물은 기재에 따른 부착 수준의 조절이 가능하도록 하는 것에 다양한 종류의 기재에 적용될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 조성물은 표면 장력의 조절이 가능하도록 하면서 코팅 과정에서 발생할 수 있는 기포 발생이 방지될 수 있고 건조 과정에서 나타나는 핀홀 현상이 방지될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. The composition according to the present invention has an advantage that it can be applied for forming transparent electrodes in various fields such as a solar cell module, a touch screen or an LCD panel. In addition, the composition according to the present invention has an advantage that it can be applied to various kinds of substrates in enabling adjustment of the adhesion level according to the substrate. In addition, the composition according to the present invention has an advantage that the surface tension can be controlled, the occurrence of bubbles that may occur during the coating process can be prevented, and the pinhole phenomenon in the drying process can be prevented.
도 1은 본 발명에 따른 조성물에서 수지의 조성물에 따른 기재에 대한 부착 수준을 예시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 조성물에서 알코올의 함량에 따른 조성물의 표면 장력의 변화를 예시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조성물에 대한 광 투과성 시험 결과를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 조성물의 기포 발생과 관련된 시험 결과를 도시한 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 illustrates the level of adhesion of a resin according to the present invention to a substrate according to the composition of the resin.
Figure 2 illustrates the change in surface tension of the composition according to the content of alcohol in the composition according to the invention.
Fig. 3 shows the results of the light transmittance test for the composition according to the present invention.
Fig. 4 shows test results relating to bubbling of the composition according to the present invention.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.
본 발명에 따른 투명 전극을 위한 코팅 조성물은 0.01 내지 1.1 wt%의 은 나노 와이어(Silver Nanowire), 16.5 내지 49.5 wt%의 증류수(Distillation water), 16.5 내지 49.5 wt%의 알코올(Alcohol) 및 아크릴 폴리에스테르 수지 0.01 내지 5.5 wt%로 이루어질 수 있다. The coating composition for a transparent electrode according to the present invention comprises 0.01 to 1.1 wt% of silver nanowire, 16.5 to 49.5 wt% of distillation water, 16.5 to 49.5 wt% of alcohol, 0.01 to 5.5 wt% of an ester resin.
은 나노 와이어는 투명 전극의 전기 전도성을 결정하고 여러 가지 결정 면(crystal plane)으로 이루어진 나노입자표면의 반응성의 차이로 인한 이방성 성장 유도를 이용하여 와이어 형태로 만들어질 수 있다. 은은 금속 중 전기 전도성이 가장 우수하며 은 나노 와이어는 예를 들어 저항 값이 80~120 Ω이 될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물로 코팅이 된 필름의 투과도는 90 % 이상이 될 수 있고 그리고 면 저항은 150 내지 30 Ω/sqm이 될 수 있다. 다만 폴리에스테르 수지의 양 또는 제조 조건에 따라 저항이 적절하게 조절될 수 있다. Silver nanowires can be made into a wire using the induction of anisotropic growth, which determines the electrical conductivity of the transparent electrode and is due to the difference in reactivity of the nanoparticle surface, which is composed of various crystal planes. Silver has the highest electrical conductivity among metals, and silver nanowires can have resistance values of, for example, 80 to 120 Ω. The transmittance of the film coated with the composition according to the present invention can be at least 90% and the sheet resistance can be from 150 to 30 Ω / sqm. However, the resistance can be appropriately adjusted depending on the amount of the polyester resin or the production conditions.
증류수는 은 나노 와이어와 아크릴 폴리에스테르 수지의 용매가 될 수 있고 이 분야에서 공지된 임의의 증류수가 될 수 있다. 또한 알코올은 기재에 대한 표면 에너지를 감소시키고 이로 인하여 표면 장력의 조절이 가능하도록 하기 위하여 사용된다. 알코올은 예를 들어 에틸알코올, 메틸알코올 또는 프로필알코올과 같이 이 분야에서 공지된 임의의 알코올이 될 수 있고 본 발명은 알코올의 종류에 의하여 제한되지 않는다. The distilled water can be a solvent for the silver nanowire and the acrylic polyester resin and can be any distilled water known in the art. Alcohols are also used to reduce the surface energy of the substrate and thereby enable control of the surface tension. Alcohols can be any alcohol known in the art, such as, for example, ethyl alcohol, methyl alcohol or propyl alcohol, and the invention is not limited by the type of alcohol.
아크릴 폴리에스테르 수지는 기재와 조성물 사이의 밀착성을 향상시키며 은 나노 와이어의 기재에 대한 접착성을 향상시키는 바인더의 기능을 가질 수 있다. The acrylic polyester resin may have the function of a binder that improves the adhesion between the substrate and the composition and improves the adhesion of the silver nanowire to the substrate.
본 발명에 따른 조성물은 예를 들어 ITO 투명 전극을 대신하여 예를 들어 터치스크린, 태양전지 모듈 또는 엘시디 또는 엘이디 기판의 투명전극 형성을 위하여 사용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. The composition according to the present invention can be used, for example, for forming a transparent electrode of a touch screen, a solar cell module or an LCD or LED substrate instead of the ITO transparent electrode, but is not limited thereto.
아래에서 본 발명에 따른 조성물에 의하여 코팅이 된 필름의 특성에 대하여 설명된다. The properties of the coated film by the composition according to the invention are described below.
도 1은 본 발명에 따른 조성물에서 수지의 조성물에 따른 기재에 대한 부착 수준을 예시한 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 illustrates the level of adhesion of a resin according to the present invention to a substrate according to the composition of the resin.
시험을 위하여 본 발명에 따라 제조된 조성물을 기재에 슬롯 다이 코팅 또는 마이크로 그라비아 코팅 방법을 사용하여 필름 형태로 3 내지 10 ㎛가 되도록 코팅을 하였다. 코팅 후 60 내지 80도의 온도에서 건조가 되었고 건조 후 필름의 두께는 20~40 ㎚가 되었다. 제조된 필름에 대하여 물성이 측정되었다. 기재(substrate)로 PET, PC, PP 또는 유리가 사용되었다. For the test, the composition prepared according to the present invention was coated on the substrate so as to have a film thickness of 3 to 10 mu m using a slot die coating method or a microgravure coating method. After coating, the film was dried at a temperature of 60 to 80 degrees Celsius, and the thickness of the film after drying was 20 to 40 nm. The physical properties of the produced film were measured. PET, PC, PP or glass was used as the substrate.
도 1을 참조하면, 좌측으로 아크릴 폴리에스테르 수지의 증가에 따라 은 나노 와이어와 기재 사이의 밀착성이 달라지는 것을 알 수 있다. 구체적으로 아크릴 폴리에스테르 수지의 양이 증가함에 따라 은 나노 와이어의 기재에 대한 밀착성이 증가한다는 것을 알 수 있다. 또한 크로스-컷 시험(crosscut cut)에서 전체 중량에 대하여 0.01 wt% 이상의 아크릴폴리에스테르 수지가 사용되면 5B(박리, 떨어짐 또는 깨어짐이 없음) 수준이 되는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 1, it can be seen that the adhesion between the silver nanowire and the substrate changes with the increase of acrylic polyester resin to the left. Specifically, it can be seen that as the amount of acrylic polyester resin increases, the adhesion of the silver nanowire to the substrate increases. In addition, when the acrylic polyester resin is used in an amount of 0.01 wt% or more based on the total weight in the crosscut cut, it was found to be at a level of 5B (no peeling, no dropping or breaking).
도 2는 본 발명에 따른 조성물에서 알코올의 함량에 따른 조성물의 표면 장력의 변화를 예시한 것이다. Figure 2 illustrates the change in surface tension of the composition according to the content of alcohol in the composition according to the invention.
도 2를 참조하면, 좌측은 알코올의 함량을 15 wt% 이하로 것이며 우측은 알코올의 함량이 30 wt%로 한 것에 해당된다. 알코올은 조성물의 표면 장력을 감소시키고 이로 인하여 기재의 표면 에너지를 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 조성물은 알코올의 함량을 적절하게 조절하는 것에 의하여 표면 장력의 조절이 가능하도록 한다. Referring to FIG. 2, the left side corresponds to an alcohol content of 15 wt% or less and the right side corresponds to an alcohol content of 30 wt%. It can be seen that the alcohol reduces the surface tension of the composition and thereby reduces the surface energy of the substrate. As described above, the composition according to the present invention makes it possible to adjust the surface tension by appropriately controlling the alcohol content.
도 3은 본 발명에 따른 조성물에 대한 광 투과성 시험 결과를 도시한 것이다. Fig. 3 shows the results of the light transmittance test for the composition according to the present invention.
도 3을 참조하면, 아크릴 폴리에스테르가 5.0 wt%, 3.0 wt% 그리고 0.5 wt%가 사용된 조성물로 코팅이 된 필름을 도시한 것이다. 좌측으로부터 91.5 %의 투과성, 92.2 %의 투과성 그리고 92.5 %의 투과성을 나타낸다. 각각의 투과도는 ASTM 규정에 따라 측정되었다.아울러 본 발명에 따른 조성물의 면 저항은 150 내지 30 Ω/sqm이 되고 은 나노와이어의 양에 따라 적절하게 조절될 수 있다. Referring to FIG. 3, there is shown a film coated with a composition in which 5.0 wt.%, 3.0 wt.% And 0.5 wt.% Acrylic polyester is used. 91.5% transmissive from the left, 92.2% transmissive and 92.5% transmissive. Each of the transmittances was measured according to ASTM regulations. The surface resistivity of the composition according to the present invention is 150 to 30 Ω / sqm and can be appropriately adjusted according to the amount of silver nanowires.
도 4는 본 발명에 따른 조성물의 기포 발생과 관련된 시험 결과를 도시한 것이다.Fig. 4 shows test results relating to bubbling of the composition according to the present invention.
도 4를 참조하면, 좌측은 알코올이 사용되지 않은 조성물에 대한 것이며 우측은 10 wt%의 알코올이 사용된 것을 도시한 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 알코올의 사용에 의하여 기포 발생이 억제되도록 한다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, the left side is for a composition in which no alcohol is used and the right side shows that 10 wt% of an alcohol is used. It can be seen that the composition according to the invention inhibits the formation of bubbles by the use of alcohol.
본 발명에 따른 조성물은 표면 에너지가 높은 기재에 코팅이 되는 경우 코팅성이 우수하며 투명하고 명확한 외관이 얻어질 수 있도록 한다. The composition according to the present invention is excellent in coating properties when a coating material is coated on a substrate having a high surface energy, and a clear and clear appearance can be obtained.
본 발명에 따른 조성물은 태양전지 모듈, 터치스크린 또는 LCD 패널과 같이 다양한 분야의 투명전극의 형성을 위하여 적용될 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 조성물은 기재에 따른 부착 수준의 조절이 가능하도록 하는 것에 다양한 종류의 기재에 적용될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 조성물은 표면 장력의 조절이 가능하도록 하면서 코팅 과정에서 발생할 수 있는 기포 발생이 방지될 수 있고 건조 과정에서 나타나는 핀홀 현상이 방지될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. The composition according to the present invention has an advantage that it can be applied for forming transparent electrodes in various fields such as a solar cell module, a touch screen or an LCD panel. In addition, the composition according to the present invention has an advantage that it can be applied to various kinds of substrates in enabling adjustment of the adhesion level according to the substrate. In addition, the composition according to the present invention has an advantage that the surface tension can be controlled, the occurrence of bubbles that may occur during the coating process can be prevented, and the pinhole phenomenon in the drying process can be prevented.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
도 1: 기재 부착 수준 사진
도 2: 표면 장력 변화 사진
도 3: 투과도 시험 사진
도 4: 기포 발생 실물 사진1: Base attachment level photograph
2: Surface tension change photograph
3: Transmission test photograph
Figure 4: Photo of bubbles
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| A107 | Divisional application of patent | ||
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