KR20150089814A - 플렉서블 투명전극의 제조방법 - Google Patents

플렉서블 투명전극의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150089814A
KR20150089814A KR1020140010856A KR20140010856A KR20150089814A KR 20150089814 A KR20150089814 A KR 20150089814A KR 1020140010856 A KR1020140010856 A KR 1020140010856A KR 20140010856 A KR20140010856 A KR 20140010856A KR 20150089814 A KR20150089814 A KR 20150089814A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
corona
transparent plastic
plastic substrate
electrode
treatment
Prior art date
Application number
KR1020140010856A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101581190B1 (ko
Inventor
박진석
한상훈
김부종
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 에리카산학협력단 filed Critical 한양대학교 에리카산학협력단
Priority to KR1020140010856A priority Critical patent/KR101581190B1/ko
Publication of KR20150089814A publication Critical patent/KR20150089814A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101581190B1 publication Critical patent/KR101581190B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors

Abstract

본 발명은, 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계와, 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계와, 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 일정 각도로 돌려서 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계 및 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 투명전극의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기존의 코로나 처리 보다 매우 향상된 접합력을 갖는 방법으로 코로나 처리하여 투명 플라스틱 기판을 제작하고, 제작된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 증착하여 향상된 접합 특성을 갖는 플렉서블 투명전극을 제조할 수 있다.

Description

플렉서블 투명전극의 제조방법{Manufacturing method of flexible transparent electrode}
본 발명은 투명전극의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 코로나 처리 보다 매우 향상된 접합력을 갖는 방법으로 코로나 처리하여 투명 플라스틱 기판을 제작하고, 제작된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 증착하여 향상된 접합 특성을 갖는 플렉서블 투명전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 표면처리는 실리콘, 플라스틱 필름 등의 표면 개질에 사용된다. 진공 상태에서 가스를 투입하고 전기방전을 통하여 플라즈마를 발생시켜 표면처리를 한다.
이러한 플라즈마 표면처리는 진공상태에서 처리가 이루어지기 때문에 가격이 비싸고, 생산성이 떨어지며, 연속 동작 및 자동화가 어려우므로 대량생산이 어렵다. 반면, 플라즈마 밀도가 높다는 장점이 있으나 또한, 가스 소모 비용이 크다는 단점이 있다.
이러한 문제를 극복하고자 저온 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 한 방식 중의 하나인 코로나 방전을 이용한 코로나 표면처리 방법을 활용하고 있으나, 플라즈마 표면처리에 비하여 플라즈마 밀도가 낮아 그 효과가 떨어지는 현상이 나타난다. 종래의 방식에 따라 코로나 처리를 하더라도 여전히 접합력이 떨어지는 문제가 있으며, 따라서 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위한 새로운 방식의 코로나 처리 방법이 요구되고 있다.
한편, 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)는 휨에 강하고 전도성이 높기 때문에 플렉서블 투명전극으로 훌륭한 소재이다. 그러나, 탄소나노튜브를 투명한 플렉서블 기판에 증착시켜 사용하는데 있어서 접합성의 문제가 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 투명 플라스틱 기판과 탄소나노튜브(CNT)와의 접합력이 매우 작기 때문에 다양한 구부림과 접촉에 의해 탄소나노튜브 전극의 특성이 현저히 떨어지는 문제가 발생하고, 결국 이는 탄소나노튜브(CNT)의 플렉서블 전극 응용에 장애로 작용하고 있다.
일본 공개특허공보 JP 2012-160434
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 코로나 처리 보다 매우 향상된 접합력을 갖는 방법으로 코로나 처리하여 투명 플라스틱 기판을 제작하고, 제작된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 증착하여 향상된 접합 특성을 갖는 플렉서블 투명전극을 제조하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, (a) 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계와, (b) 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계와, (c) 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 90° 각도로 돌려서 상기 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계 및 (d) 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 투명전극의 제조방법을 제공한다.
상기 전계에 수직한 방향으로 자기장을 형성하여 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비된 자력발생부를 통해 자기장을 형성하고, 마그네트론 전원공급부를 통해 상기 자력발생부에 전원을 공급하고, 콘트롤러를 통해 상기 마그네트론 전원공급부의 전원을 조절할 수 있다.
상기 투명 플라스틱 기판은 PET 재질로 이루어진 기판일 수 있다.
상기 탄소나노튜브를 코팅하는 단계는, 탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내는 단계와, 걸러낸 탄소나노튜브와 계면활성제를 용매에 첨가하여 친수성의 탄소나노튜브 현탁액을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 코팅하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액이 코팅된 투명 플라스틱 기판을 건조하는 단계 및 건조된 결과물에 대하여 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산 처리는 질산과 황산의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하고, pH 1∼4에서 상기 산 처리를 수행하며, 상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행할 수 있다.
상기 계면활성제는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 10∼250중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 계면활성제로는 소듐도데실설페이트를 사용할 수 있다.
상기 (b) 단계를 복수 회 수행한 후에 상기 (c) 단계를 복수 회 수행할 수 있다.
상기 (b) 단계를 수행하고 상기 (c) 단계를 수행하는 과정을 순차적으로 복수 회 반복할 수 있다.
또한, 본 발명은, (a) 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계와, (b) 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계와, (c) 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌려 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계 및 (d) 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 투명전극의 제조방법을 제공한다.
상기 전계에 수직한 방향으로 자기장을 형성하여 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비된 자력발생부를 통해 자기장을 형성하고, 마그네트론 전원공급부를 통해 상기 자력발생부에 전원을 공급하고, 콘트롤러를 통해 상기 마그네트론 전원공급부의 전원을 조절할 수 있다.
상기 투명 플라스틱 기판은 PET 재질로 이루어진 기판일 수 있다.
상기 탄소나노튜브를 코팅하는 단계는, 탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내는 단계와, 걸러낸 탄소나노튜브와 계면활성제를 용매에 첨가하여 친수성의 탄소나노튜브 현탁액을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 코팅하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액이 코팅된 투명 플라스틱 기판을 건조하는 단계 및 건조된 결과물에 대하여 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산 처리는 질산과 황산의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하고, pH 1∼4에서 상기 산 처리를 수행하며, 상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행할 수 있다.
상기 계면활성제는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 10∼250중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 계면활성제로는 소듐도데실설페이트를 사용할 수 있다.
상기 (c) 단계는 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌리면서 복수 회 수행하여 투명 플라스틱 기판에 대하여 방사형으로 코로나 처리가 이루어지게 하며, 180을 상기 θ로 나눈 값이 자연수를 이루게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 기존의 코로나 처리 보다 매우 향상된 접합력을 갖는 방법으로 코로나 처리하여 투명 플라스틱 기판을 제작하고, 제작된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 증착하여 향상된 접합 특성을 갖는 플렉서블 투명전극을 제조할 수 있다.
상온 상압에서 공정이 가능하여 대량생산이 가능하고, 기존의 코로나 처리보다 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 방식의 코로나 처리를 통해 탄소나노튜브와 투명 플라스틱 기판 기판의 접합력을 향상시킴으로써 플렉서블 투명전극의 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 플렉서블 투명전극은 플렉서블 투명 터치 패널, 플렉서블 디스플레이 등의 유연성이 필요한 전자 제품에 적용될 수 있다.
도 1은 제1 예에 따른 코로나 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 제1 예에 따른 코로나 처리 장치의 코로나 전극과 접지롤러를 도시한 도면이다.
도 3은 제2 예에 따른 코로나 처리 장치의 코로나 전극, 접지롤러 및 자력발생부를 도시한 도면이다.
도 4는 제2 예에 따른 코로나 처리 장치의 코로나 전극 및 자력발생부를 더욱 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 한방향 코로나 처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5b는 양방향 코로나 처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5c는 방사형 방향 코로나 처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 PET 기판의 표면 형상을 보여주는 도면이다.
도 7은 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 표면 거칠기를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8a 내지 도 8d는 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
도 9는 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 벤딩 테스트 전(before)/후(after)의 표면저항 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 11은 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 벤딩 테스트 전(before)/후(after)의 탄소나노튜브 광투과율 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 기존의 코로나 처리 보다 매우 향상된 접합력을 갖는 방법으로 코로나 처리하여 투명 플라스틱 기판을 제작하고, 제작된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 증착하여 향상된 접합 특성을 갖는 플렉서블 투명전극을 제조하는 방법을 제시한다.
코로나 처리(corona treatment)는 플라스틱 기판을 표면처리하는 방법 중의 하나이다. 코로나 처리는 대기압 플라즈마의 한 방식으로, 코로나 방전(corona discharge)으로부터 투명 플라스틱 기판의 표면 거칠기가 상승하여 접합력이 증가한다. 투명 플라스틱 기판과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT) 사이의 접합력(또는 응착력)을 증가시킴으로서 플렉서블 투명전극의 물성을 향상시킬 수가 있다.
코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판은 처리 횟수에 따라 표면 거칠기가 증가되며, 이는 접촉각과 관련되어 탄소나노튜브와 투명 플라스틱 기판의 접합력을 향상시키는 역할을 한다. 한방향 코로나 처리 방법으로 표면처리를 거친 투명 플라스틱 기판과 비교하여 본 발명에서 제시하는 양방향 또는 방사형 방향 코로나 처리는 기존의 방법과 같은 횟수의 코로나 처리를 투명 플라스틱 기판에 가했음에도 더욱 증가된 표면 거칠기와 낮아진 접촉각을 나타낸다. 이를 통하여 향상된 접합력 특성을 갖는 탄소나노튜브 플렉서블 투명전극을 제작할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 플렉서블 투명전극의 제조방법은, (a) 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계와, (b) 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계와, (c) 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 90° 각도로 돌려서 상기 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계 및 (d) 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함한다.
상기 전계에 수직한 방향으로 자기장을 형성하여 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비된 자력발생부를 통해 자기장을 형성하고, 마그네트론 전원공급부를 통해 상기 자력발생부에 전원을 공급하고, 콘트롤러를 통해 상기 마그네트론 전원공급부의 전원을 조절할 수 있다.
상기 투명 플라스틱 기판은 PET 재질로 이루어진 기판일 수 있다.
상기 탄소나노튜브를 코팅하는 단계는, 탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내는 단계와, 걸러낸 탄소나노튜브와 계면활성제를 용매에 첨가하여 친수성의 탄소나노튜브 현탁액을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 코팅하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액이 코팅된 투명 플라스틱 기판을 건조하는 단계 및 건조된 결과물에 대하여 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산 처리는 질산과 황산의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하고, pH 1∼4에서 상기 산 처리를 수행하며, 상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행할 수 있다.
상기 계면활성제는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 10∼250중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 계면활성제로는 소듐도데실설페이트를 사용할 수 있다.
상기 (b) 단계를 복수 회 수행한 후에 상기 (c) 단계를 복수 회 수행할 수 있다.
상기 (b) 단계를 수행하고 상기 (c) 단계를 수행하는 과정을 순차적으로 복수 회 반복할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 플렉서블 투명전극의 제조방법은, (a) 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계와, (b) 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계와, (c) 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌려 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계 및 (d) 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함한다.
상기 전계에 수직한 방향으로 자기장을 형성하여 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비된 자력발생부를 통해 자기장을 형성하고, 마그네트론 전원공급부를 통해 상기 자력발생부에 전원을 공급하고, 콘트롤러를 통해 상기 마그네트론 전원공급부의 전원을 조절할 수 있다.
상기 투명 플라스틱 기판은 PET 재질로 이루어진 기판일 수 있다.
상기 탄소나노튜브를 코팅하는 단계는, 탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내는 단계와, 걸러낸 탄소나노튜브와 계면활성제를 용매에 첨가하여 친수성의 탄소나노튜브 현탁액을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 코팅하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 현탁액이 코팅된 투명 플라스틱 기판을 건조하는 단계 및 건조된 결과물에 대하여 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산 처리는 질산과 황산의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하고, pH 1∼4에서 상기 산 처리를 수행하며, 상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행할 수 있다.
상기 계면활성제는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 10∼250중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 계면활성제로는 소듐도데실설페이트를 사용할 수 있다.
상기 (c) 단계는 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌리면서 복수 회 수행하여 투명 플라스틱 기판에 대하여 방사형으로 코로나 처리가 이루어지게 하며, 180을 상기 θ로 나눈 값이 자연수를 이루게 설정하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 플렉서블 투명전극의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1은 제1 예에 따른 코로나 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 제1 예에 따른 코로나 처리 장치의 코로나 전극과 접지롤러를 도시한 도면이다. 도 3은 제2 예에 따른 코로나 처리 장치의 코로나 전극, 접지롤러 및 자력발생부를 도시한 도면이다. 도 4는 제2 예에 따른 코로나 처리 장치의 코로나 전극 및 자력발생부를 더욱 구체적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 코로나 처리 장치는 투명 플라스틱 기판(10)의 이송을 위해 서로 대향하는 한 쌍의 이송롤러(20a, 20b)와, 코로나 방전을 위한 코로나 전극(30)과, 코로나 전극(30)에 대향하고 접지되어 있는 접지롤러(grounded electrode roller)(40)와, 코로나 전극(30)에 전원을 공급하기 위한 코로나 전원공급부(power supply)(50)와, 이송롤러(20a, 20b)의 회전 속도를 제어하여 투명 플라스틱 기판(10)의 이동 속도 또는 공급 속도(feeding speed)를 조절하기 위한 제어부(60)를 포함한다.
투명 플라스틱 기판(10)은 플렉서블 기판으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; 이하 'PET'라 함)과 같은 투명한 재질의 플라스틱 기판일 수 있다. 투명 플라스틱 기판(10)은 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역을 통과하면서 코로나 처리되게 된다.
코로나 처리 장치는 투명 플라스틱 기판(10)의 이송을 위해 서로 대향하는 한 쌍의 이송롤(20a, 20b)를 포함한다. 제1 이송롤러(20a)와 제2 이송롤러(20b)는 서로 반대 방향으로 회전하며, 한 쌍의 이송롤러(20a, 20b)는 왼쪽 방향으로부터 오른쪽 방향으로 투명 플라스틱 기판(10)을 통과시킨다. 제1 이송롤러(20a)와 제2 이송롤러(20b)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.
코로나 처리 장치는 코로나 방전(32)을 위한 코로나 전극(30)을 포함한다. 코로나 전극(30)으로부터 접지롤러(40) 표면으로 코로나 방전이 일어나게 된다.
접지롤러(40)는 코로나 전극(30)에 대향하고 접지되어 있다. 접지롤러(40)는 접지 상태의 롤러로서 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.
코로나 전극(30)의 전압은 코로나 전원공급부(50)로부터 컨트롤 되며, 높은 전압을 가할수록 코로나 방전(32)의 세기가 커진다.
제어부(60)는 이송롤러(20a, 20b)의 회전 속도를 제어하여 투명 플라스틱 기판(10)의 이동 속도 또는 공급 속도(feeding speed)를 조절하는 역할을 한다. 제어부(60)를 통해 투명 플라스틱 기판(10)이 이동하는 속도를 조절한다.
또한, 코로나 처리의 효과를 향상시키기 위하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역 양측면에는 서로 이격되게 배열된 전자석 또는 영구자석을 포함하는 자력발생부(70a, 70b)가 구비되어 있을 수 있다. 자력발생부(70a, 70b)는 자력을 발생시키는 것으로써, 영구자석 및 전자석 중에서 선택된 1종 이상의 자석으로 이루어질 수 있다. 코로나 전극(30)으로부터 접지롤러(40)로 향하는 전계에 수직한 방향으로 자기장을 형성하여 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시킬 수 있다.
자력발생부(70a, 70b)은 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비되고, 방사되는 코로나를 집중시켜 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시키는 역할을 한다. 향상된 코로나 밀도는 투명 플라스틱 기판(10) 표면에 균일한 코로나 처리를 가능하게 함으로써 투명 플라스틱 기판(10)의 표면처리 효과를 증가시킨다.
코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비된 자력발생부(70a, 70b)를 통해 자기장을 형성하고, 마그네트론 전원공급부(72)를 통해 자력발생부(70a, 70b)에 전원을 공급하고, 콘트롤러(74)를 통해 마그네트론 전원공급부(72)의 전원을 조절할 수 있다. 자력발생부(70)는 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역 측면을 감싸면서 서로 이격되게 배열될 수도 있다. 상기 자력발생부(70)가 전자석으로 이루어질 경우 콘트롤러(74)의 제어에 따라 마그네트론 전원공급부(magnetron power supply)(72)를 통해 전자석의 코일에 전류가 인가되어 N극 또는 S극이 형성될 수 있게 된다.
상기 자력발생부(70a, 70b)가 2개의 자석으로 이루어져 서로 이격되게 배열되고 서로 마주보는 자석의 극이 서로 다른 극을 갖도록 배치될 수 있다.
예컨대, 자력발생부(70a, 70b)가 전자석으로 이루어져 서로 이격되게 배열되는 경우에, 서로 마주보는 제1 전자석 및 제2 전자석은 서로 다른 극을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 자력발생부(70a)는 N형의 전자석으로 이루어지고 자력발생부(70b)는 S형의 전자석으로 이루어지거나, 자력발생부(70a)는 S형의 전자석으로 이루어지고 자력발생부(70b)는 N형의 전자석으로 이루어질 수 있다. 2개의 전자석이 배열되는 경우에, 전자석은 서로 180° 이격되게 배열되는 것이 바람직하다.
자력발생부(70a, 70b)가 2개의 영구자석으로 이루어져 서로 이격되게 배열되는 경우에, 서로 마주보는 제1 영구자석 및 제2 영구자석의 극이 서로 다른 극을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 2개의 영구자석이 배열되는 경우에, 2개의 영구자석은 서로 180° 이격되게 배열되는 것이 바람직하다.
자력발생부(70a, 70b)에 의한 자계의 방향은 코로나 전극(30)에 의한 전계 방향과 직각 방향으로 인가하며, 연결된 컨트롤러(74)를 통하여 파워를 조정함으로써 마크네트론 필드의 세기를 결정한다. 코로나 방전이 일어날 때 도 3과 같이 자기장을 전계의 방향과 직각 방향으로 인가할 경우 단위면적당 코로나의 밀도가 향상되며, 이에 따라 투명 플라스틱 기판(10)의 표면처리 효과를 향상시킬 수 있다.
코로나 처리는 투명 플라스틱 기판(10) 표면에 기능기를 생성시키고 표면에 미세 스크래치를 형성하여 표면 거칠기를 향상시킴으로써 탄소나노튜브와의 접합력을 향상시킬 수 있다. 코로나 처리가 반복될수록 표면의 거칠기가 상승하며, 접합력이 상승한다.
코로나 처리는 코로나 전원공급부(50)를 통해 코로나 전극(30)에 1∼30kV 정도의 파워(power)를 인가하는 것이 바람직하며, 투명 플라스틱 기판의 공급 속도(feeding speed)는 1∼200㎝/min 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
도 5a는 한방향 코로나 처리 방법으로서 화살표로 표시된 방향으로 코로나 처리를 한다. 코로나 처리가 반복될수록 표면의 거칠기가 상승하며, 접합력이 상승한다. 이 방법을 한방향 코로나 처리의 처리 횟수에 따라 1회의 처리는 '한방향 1 코로나 처리', 2회의 처리는 '한방향 2 코로나 처리'와 같이 정의한다.
본 발명의 일 예에 따른 투명 플라스틱 기판에 대한 코로나 처리는, 코로나 방전을 위한 코로나 전극(30)과 코로나 전극(30)에 대향하는 접지롤러(40) 사이에 전계를 인가하는 제1 단계와, 투명 플라스틱 기판(10)을 제1 방향으로 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 제2 단계와, 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판(10)을 90° 각도로 돌려서 상기 제1 방향으로 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 제3 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 단계를 복수 회 수행한 후에 상기 제3 단계를 복수 회 수행할 수 있다. 상기 제2 단계를 수행하고 상기 제3 단계를 수행하는 과정을 순차적으로 복수 회 반복할 수 있다. 이와 같은 코로나 처리 방법을 양방향 코로나 처리로 정의한다.
양방향 코로나 처리는 1차 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 90° 각도로 돌려서 다시 코로나 처리를 수행하는 것을 의미하며, 총 처리 횟수에 따라 양방향 코로나 처리를 2회 수행한 경우에는 '양방향 1+1 코로나 처리'로 정의하고, 양방향 코로나 처리를 4회 수행한 경우에는 '양방향 2+2 코로나 처리'와 같이 정의한다. 도 5b는 양방향 2+2 코로나 처리하는 경우를 보여준다.
본 발명의 다른 예에 따른 투명 플라스틱 기판에 대한 코로나 처리는, 코로나 방전을 위한 코로나 전극(30)과 코로나 전극(30)에 대향하는 접지롤러(40) 사이에 전계를 인가하고, 투명 플라스틱 기판(10)을 제1 방향으로 코로나 전극(10)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리한 후에, 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판(10)을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌려 코로나 전극(30)과 접지롤러(40) 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우에, 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌리면서 복수 회 수행하여 투명 플라스틱 기판에 대하여 방사형으로 코로나 처리가 이루어지게 하며, 180을 상기 θ로 나눈 값이 자연수를 이루게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 코로나 처리 방법을 방사형 방향 코로나 처리로 정의한다.
방사형 방향 코로나 처리는 방사형 방향으로 코로나 처리를 수행하는 것으로, 이는 일정 각도로 투명 플라스틱 기판을 돌려서 반복 처리함을 의미한다. 도 5c와 같이 4회의 방사형 처리는 1차 코로나 처리(한방향 1 코로나 처리)를 거친 투명 플라스틱 기판을 45° 각도로 돌려서 코로나 처리를 반복하여 총 4방향의 코로나 처리를 하는 것을 의미하며, 이 경우에는 '방사형 방향 *4 코로나 처리'로 정의한다. 6회의 방사형 처리는 1차 코로나 처리(한방향 1 코로나 처리)를 거친 투명 플라스틱 기판을 30°각도로 돌려서 코로나 처리를 반복하여 총 6방향의 코로나 처리를 하는 것을 의미하며, 이 경우는 '방사형 방향 *6 코로나 처리'로 정의한다. 방사형 방향 코로나 처리의 경우에, 45° 각도로 총 4회의 코로나 처리를 거치는 방법을 '방사형 방향 *4 코로나 처리'로 정의하고, 30° 각도로 총 6회의 코로나 처리를 거치는 방법을 '방사형 방향 *6 코로나 처리'라 정의한다.
코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 코팅(또는 증착)한다. 상기 탄소나노튜브로는 단일벽 나노튜브(single walled carbonnano tube; SWCNT)나 다중벽 나노튜브(multi walled carbon nanotube; MWCNT)를 사용할 수 있으나, 투명전극의 전기적 특성, 광학적 특성, 시인성 등을 고려하여 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 사용하는 것이 바람직하다. 분산성 및 전기 전도성 등을 고려하여 탄소나노튜브로는 예컨대, 평균 직경이 1∼50㎚이고 길이가 1∼20㎛의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 탄소나노튜브를 코팅하는 방법은 일반적으로 알려져 있는 방법을 사용할 수 있는데, 예컨대 스프레이 코팅(spray coating), 딥 코팅(dip coating) 등의 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 그 제한이 있는 것은 아니다.
이하에서, 탄소나노튜브를 코팅하는 방법을 예로 들어 설명한다.
탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리를 수행한다. 상기 산 처리에 의해 비정질 물질이나 금속촉매 등의 불순물을 제거함으로써 투명전극의 전기적 특성, 광학적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 산 처리는 질산, 황산, 황산과 과산화수소의 혼합용액, 질산과 황산의 혼합용액 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 질산과 황산의 혼합용액을 사용한다. 상기 질산과 황산의 혼합용액은 비정질 물질이나 금속촉매 등의 불순물을 제거하는데 있어서 다른 산(acid) 용액에 비하여 더욱 효과적이다. 상기 질산과 상기 황산은 0.1∼10:1의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 산 처리는 pH 1∼4 정도에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행할 수도 있다. 상기 초음파 처리는 탄소나노튜브로부터 불순물을 효율적으로 제거할 수 있게 하고 탄소나노튜브가 산 용액에 고르게 분산될 수 있게 하는 역할을 한다. 상기 초음파의 주파수는 20∼40kHz 정도일 수 있으며, 초음파 처리는 1∼120분 정도 수행하는 것이 바람직하다.
산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내고, 걸러낸 탄소나노튜브를 용매에 분산시켜 친수성의 탄소나노튜브 현탁액(suspension)을 형성한다. 상기 분산 시에 계면활성제를 함께 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 10∼250중량부, 더욱 바람직하게는 100∼200중량부 첨가한다. 상기 계면활성제는 탄소나노튜브의 얽힘을 억제하고 분산성을 증가시키는 역할을 한다. 상기 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄브로마이드(cetyl trimethylammonium bromide; CTAB), 세틸트리메틸암모늄클로라이드(cetyl trimethylammonium chloride; CTAC), 디옥타데실디메틸암모늄브로마이드(dioctadecyldimethylammonium bromide; DODAB), CH3(CH2)15N(Br)(CH3)3 또는 이들의 혼합물과 같은 양이온성 계면활성제를 사용하거나, 소듐도데실설페이트(sodium dodecylsulfate; SDS), CH3(CH2)10CH2OSO3Na 또는 이들의 혼합물과 같은 음이온성 계면활성제를 사용할 수 있다. 상기 용매는 증류수 또는 탈이온수(deionized water)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 코팅한다. 상기 탄소나노튜브 현탁액을 투명 플라스틱 기판에 코팅한 후, 건조하고, 현탁액에 함유된 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리 공정을 수행할 수 있다. 상기 질산 처리에 의해 계면활성제가 효율적으로 제거될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실험예에서 투명 플라스틱 기판으로 PET 기판을 사용하였다. 상기 PET 기판은 17㎝×25㎝의 크기를 가지는 것을 사용하였다.
상기 PET 기판은 각각 한방향으로 1회의 코로나 처리(한방향 1 코로나 처리), 한방향으로 2회의 코로나 처리(한방향 2 코로나 처리), 한방향으로 4회의 코로나 처리(한방향 4 코로나 처리), 한방향으로 6회의 코로나 처리(한방향 6 코로나 처리), 양방향으로 총 2회의 코로나 처리(양방향 1+1 코로나 처리), 양방향으로 총 4회의 코로나 처리(양방향 2+2 코로나 처리), 양방향으로 총 6회의 코로나 처리(양방향 3+3 코로나 처리), 방사형 방향으로 총 4회의 코로나 처리(방사형 방향 *4 코로나 처리), 방사형 방향으로 총 6회의 코로나 처리(방사형 방향 *6 코로나 처리)를 수행하였다.
코로나 처리는 도 1 및 도 2에 도시된 코로나 처리 장치를 이용하였으며, 코로나 전원공급부(50)를 통해 코로나 전극(30)에 8kV의 파워(power)를 인가하였고, 코로나가 방사되는 코로나 전극(30)의 전극 바(electrode bar) 길이는 19㎝ 정도 였으며, PET 기판의 공급 속도(feeding speed)는 50㎝/min로 설정하였다.
코로나 처리가 PET 표면에 기능기를 생성시킴과 표면에 미세 스크래치를 형성하여 표면 거칠기를 향상시킴으로써 접합력이 향상되는 결과를 확인하였다.
실험예에 따라 제작된 PET 기판의 접합력 특성을 확인하기 위하여 AFM(atomic force microscope)을 통하여 도 6a 내지 도 6d와 같은 표면 거칠기(roughness)를 확인하였으며, 그에 따른 결과를 도 7의 그래프를 통하여 나타내었다. 도 6a 내지 도 6d는 PET 기판의 표면 형상을 보여주는 도면이고, 도 7은 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 표면 거칠기를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 6a는 코리나 처리를 거치지 않은 PET 기판을 보여주고, 도 6b는 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판을 보여주며, 도 6c는 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판을 보여주고, 도 6d는 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거친 PET 기판을 보여준다. 도 7에서 가로축의 '1'은 한방향 1 코로나 처리를 의미하고, '2'는 한방향 2 코로나 처리를 의미하며, '3'은 한방향 3 코로나 처리를 의미하고, '4'는 한방향 4 코로나 처리를 의미하며, '5'는 한방향 5 코로나 처리를 의미하고, '6'은 한방향 6 코로나 처리를 의미하며, '1+1'은 양방향 1+1 코로나 처리를 의미하고, '2+2'는 양방향 2+2 코로나 처리를 의미하며, '3+3'은 양방향 3+3 코로나 처리를 의미하고, '*4'는 방사형 방향 *4 코로나 처리를 의미하며, '*6'은 방사형 방향 *6 코로나 처리를 의미한다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 코로나 처리를 거치지 않은 PET 기판(도 6a 참조)의 경우 평균 표면 거칠기(rms)가 0.925nm를 나타내었고, 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판(도 6b 참조)의 경우 평균 표면 거칠기(rms)가 5.579nm를 나타내었으며, 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판(도 6c 참조)의 경우 평균 표면 거칠기(rms)가 8.820nm를 나타내었고, 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거친 PET 기판(도 6d 참조)의 경우 평균 표면 거칠기(rms)가 6.294nm를 나타내었다. 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거친 PET 기판이 코로나 처리를 거치지 않은 PET 기판과 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면 거칠기가 높은 것으로 나타났다.
도 7을 참조하면, 양방향 1+1 코로나 처리를 거친 PET 기판은 한방향 2 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면 거칠기가 높은 것으로 나타났다. 또한, 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면 거칠기가 높은 것으로 나타났다. 또한, 양방향 3+3 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *6 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 6 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면 거칠기가 높은 것으로 나타났다.
또한, 표면 거칠기에 따른 접촉각(contact angle) 변화를 측정하여 도 8a 내지 도 8d와 같은 접촉각을 확인하였으며, 그에 따른 결과를 도 9의 그래프를 통하여 나타내었다. 도 8a 내지 도 8d는 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 도면이다. 도 9는 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 8a는 코리나 처리를 거치지 않은 PET 기판을 보여주고, 도 8b는 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판을 보여주며, 도 8c는 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판을 보여주고, 도 8d는 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거친 PET 기판을 보여준다. 도 9에서 가로축의 '1'은 한방향 1 코로나 처리를 의미하고, '2'는 한방향 2 코로나 처리를 의미하며, '3'은 한방향 3 코로나 처리를 의미하고, '4'는 한방향 4 코로나 처리를 의미하며, '5'는 한방향 5 코로나 처리를 의미하고, '6'은 한방향 6 코로나 처리를 의미하며, '1+1'은 양방향 1+1 코로나 처리를 의미하고, '2+2'는 양방향 2+2 코로나 처리를 의미하며, '3+3'은 양방향 3+3 코로나 처리를 의미하고, '*4'는 방사형 방향 *4 코로나 처리를 의미하며, '*6'은 방사형 방향 *6 코로나 처리를 의미한다.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 코로나 처리를 거치지 않은 PET 기판(도 8a 참조)의 경우 접촉각이 52.951°를 나타내었고, 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판(도 8b 참조)의 경우 접촉각이 40.202°를 나타내었으며, 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판(도 8c 참조)의 경우 접촉각이 16.947°를 나타내었고, 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거친 PET 기판(도 8d 참조)의 경우 접촉각이 34.492°를 나타내었다. 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거친 PET 기판이 코로나 처리를 거치지 않은 PET 기판이나 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 접촉각이 낮은 것으로 나타났다.
도 9를 참조하면, 양방향 1+1 코로나 처리를 거친 PET 기판은 한방향 2 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 접촉각이 낮은 것으로 나타났다. 또한, 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 접촉각이 낮은 것으로 나타났다. 또한, 양방향 3+3 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *6 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 6 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 접촉각이 낮은 것으로 나타났다.
실험예에 따라 코로나 처리된 PET 기판에 탄소나노튜브(CNT)를 스프레이 코팅하였다. 탄소나노튜브를 스프레이 코팅하는 과정은 다음과 같은 공정을 거쳤다.
탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리를 수행하였다. 상기 산 처리는 질산과 황산의 혼합용액을 사용하였다. 상기 산 처리는 pH 2 정도에서 수행하였다. 상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행하였다.
산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내고, 걸러낸 탄소나노튜브를 증류수에 분산시켜 친수성의 탄소나노튜브 현탁액(suspension)을 형성하였다. 상기 분산 시에 계면활성제를 함께 첨가하였는데, 상기 계면활성제는 소듐도데실설페이트(sodium dodecylsulfate; SDS)를 사용하였다. 상기 소듐도데실설페이트(SDS)는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 160중량부 첨가하였다.
상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 스프레이 코팅하였으며, 건조 후, 현탁액에 함유된 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리를 수행하였다.
코로나 처리를 거친 PET 기판이 탄소나노튜브(CNT)와의 접합력에 미치는 직접적인 영향을 확인하기 위하여 각각의 제작된 PET 기판 위에 스프레이 코팅 방법을 통하여 탄소나노튜브를 증착시킨 후 벤딩 테스트(bending test)를 실시하였다. 이에 대한 벤딩 테스트 전/후 표면저항(sheet resistance)의 변화를 도 10에 나타내었다. 도 10은 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 벤딩 테스트 전(before)/후(after)의 표면저항 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 양방향 1+1 코로나 처리를 거친 PET 기판은 한방향 2 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면저항이 낮은 것으로 나타났다. 또한, 양방향 2+2 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *4 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 4 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면저항이 낮은 것으로 나타났다. 또한, 양방향 3+3 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 *6 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 6 코로나 처리를 거친 PET 기판에 비하여 표면저항이 낮 것으로 나타났다.
코로나 처리가 PET 기판의 투과 특성에 미치는 변화를 자외선 분광기(UV-Visible Spectroscope)를 통하여 측정하여 그에 대한 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11은 PET 기판의 코로나 처리 방법에 따라 벤딩 테스트 전(before)/후(after)의 탄소나노튜브 광투과율 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면, 양방향 코로나 처리를 거친 PET 기판과 방사형 방향 코로나 처리를 거치 PET 기판은 한방향 코로나 처리를 거친 PET 기판과 비교하여 투과율이 유사한 것으로 나타났다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10: 투명 플라스틱 기판
20a, 20b: 이송롤러
30: 코로나 전극
40: 접지롤러
50: 코로나 전원공급부
60: 제어부
70a, 70b: 자력발행부
72: 마그네트론 전원공급부
74: 콘트롤러

Claims (11)

  1. (a) 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계;
    (b) 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계;
    (c) 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 90° 각도로 돌려서 상기 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계; 및
    (d) 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  2. (a) 코로나 방전을 위한 코로나 전극과 상기 코로나 전극에 대향하는 접지롤러 사이에 전계를 인가하는 단계;
    (b) 투명 플라스틱 기판을 제1 방향으로 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 통과시켜 코로나 처리하는 단계;
    (c) 표면 거칠기를 더욱 높이고 접촉각을 더욱 낮추기 위해 상기 코로나 처리를 거친 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌려 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역을 다시 통과시켜 코로나 처리하는 단계; 및
    (d) 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판 상부에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전계에 수직한 방향으로 자기장을 형성하여 단위면적당 방사되는 코로나의 밀도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 코로나 전극과 상기 접지롤러 사이의 코로나 방전 영역 양측면에 구비된 자력발생부를 통해 자기장을 형성하고,
    마그네트론 전원공급부를 통해 상기 자력발생부에 전원을 공급하고,
    콘트롤러를 통해 상기 마그네트론 전원공급부의 전원을 조절하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 플라스틱 기판은 PET 재질로 이루어진 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄소나노튜브를 코팅하는 단계는,
    탄소나노튜브에 대하여 산(acid) 처리하는 단계;
    산 처리된 탄소나노튜브를 필터로 걸러내는 단계;
    걸러낸 탄소나노튜브와 계면활성제를 용매에 첨가하여 친수성의 탄소나노튜브 현탁액을 형성하는 단계;
    상기 탄소나노튜브 현탁액을 코로나 처리된 투명 플라스틱 기판에 코팅하는 단계;
    상기 탄소나노튜브 현탁액이 코팅된 투명 플라스틱 기판을 건조하는 단계; 및
    건조된 결과물에 대하여 계면활성제를 제거하기 위하여 질산(HNO3) 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 산 처리는 질산과 황산의 혼합용액을 사용하고,
    pH 1∼4에서 상기 산 처리를 수행하며,
    상기 산 처리를 수행할 때 초음파 처리 공정을 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 계면활성제는 탄소나노튜브 100중량부에 대하여 10∼250중량부 첨가하고,
    상기 계면활성제로는 소듐도데실설페이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계를 복수 회 수행한 후에 상기 (c) 단계를 복수 회 수행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계를 수행하고 상기 (c) 단계를 수행하는 과정을 순차적으로 복수 회 반복하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 (c) 단계는 투명 플라스틱 기판을 일정 θ(여기서, 0＜θ＜90°) 각도로 돌리면서 복수 회 수행하여 투명 플라스틱 기판에 대하여 방사형으로 코로나 처리가 이루어지게 하며,
    180을 상기 θ로 나눈 값이 자연수를 이루게 설정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 투명전극의 제조방법.
KR1020140010856A 2014-01-28 2014-01-28 플렉서블 투명전극의 제조방법 KR101581190B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140010856A KR101581190B1 (ko) 2014-01-28 2014-01-28 플렉서블 투명전극의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140010856A KR101581190B1 (ko) 2014-01-28 2014-01-28 플렉서블 투명전극의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150089814A true KR20150089814A (ko) 2015-08-05
KR101581190B1 KR101581190B1 (ko) 2016-01-11

Family

ID=53886177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140010856A KR101581190B1 (ko) 2014-01-28 2014-01-28 플렉서블 투명전극의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101581190B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100662199B1 (ko) * 2005-10-14 2006-12-27 엘지전자 주식회사 탄소나노튜브 및 전도성 폴리머 전극을 갖는 전자종이디스플레이 장치 및 그 제조방법
KR20090057472A (ko) * 2006-10-25 2009-06-05 가부시키가이샤 구라레 투명 도전막, 투명 전극 기판 및 이것을 사용한 액정 배향막의 제조 방법 그리고 카본 나노 튜브 및 그 제조 방법
JP2012160434A (ja) 2011-01-12 2012-08-23 Toray Ind Inc 透明導電複合材の製造方法および透明導電複合材
JP2013107270A (ja) * 2011-11-21 2013-06-06 Seiko Epson Corp 表面処理装置、及び、画像記録装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100662199B1 (ko) * 2005-10-14 2006-12-27 엘지전자 주식회사 탄소나노튜브 및 전도성 폴리머 전극을 갖는 전자종이디스플레이 장치 및 그 제조방법
KR20090057472A (ko) * 2006-10-25 2009-06-05 가부시키가이샤 구라레 투명 도전막, 투명 전극 기판 및 이것을 사용한 액정 배향막의 제조 방법 그리고 카본 나노 튜브 및 그 제조 방법
JP2012160434A (ja) 2011-01-12 2012-08-23 Toray Ind Inc 透明導電複合材の製造方法および透明導電複合材
JP2013107270A (ja) * 2011-11-21 2013-06-06 Seiko Epson Corp 表面処理装置、及び、画像記録装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101581190B1 (ko) 2016-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pei et al. The fabrication of a carbon nanotube transparent conductive film by electrophoretic deposition and hot-pressing transfer
CN105073636B (zh) 石墨烯的浓缩水分散液及其制备方法
US7867468B1 (en) Multiscale carbon nanotube-fiber reinforcements for composites
US11845216B2 (en) 3D printed electronics using directional plasma jet
US8513531B2 (en) Electrodynamic arrays having nanomaterial electrodes
Hecht et al. Electronic properties of carbon nanotube/fabric composites
Levchenko et al. The production of self-organized carbon connections between Ag nanoparticles using atmospheric microplasma synthesis
JP2005504880A5 (ko)
JP2018504472A (ja) 剥離層及びその製造方法
US20130009825A1 (en) Micropatterning of conductive graphite particles using microcontact printing
US20100038251A1 (en) Carbon nanotube network-based nano-composites
CN1688745A (zh) 实施等离子体－支持工艺的装置
GB2521751A (en) Treating particles
US20200374993A1 (en) Heating system and heating element
CN112397252B (zh) 具有嵌入式金属材料的柔性透明导电薄膜制造方法及系统
US20120222952A1 (en) Plasma immersion ion milling apparatus and method
JP2017065964A (ja) カーボンナノチューブを含む分散液及びそれを用いた導電積層体
KR101504956B1 (ko) 그래핀을 이용한 액정 디스플레이 배향막의 형성 방법
KR101581190B1 (ko) 플렉서블 투명전극의 제조방법
KR20120034284A (ko) 롤투롤 시스템에서 투명전극 필름 제조방법
Zaitsev et al. Nanotexturing of plasma-polymer thin films using argon plasma treatment
KR100776970B1 (ko) 플라즈마 처리를 통한 초발수 표면 형성방법
US9669423B2 (en) Multi-tip spark discharge generator and method for producing nanoparticle structure using same
Castro et al. Enhanced electrical conduction in aluminum wires coated with carbon nanotubes
KR101581187B1 (ko) 탄소나노튜브와 전도성 폴리머를 포함하는 플렉서블 투명전도막의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 5