KR20190063990A - 투명 도전막 및 그 제조방법 - Google Patents

투명 도전막 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190063990A
KR20190063990A KR1020170163216A KR20170163216A KR20190063990A KR 20190063990 A KR20190063990 A KR 20190063990A KR 1020170163216 A KR1020170163216 A KR 1020170163216A KR 20170163216 A KR20170163216 A KR 20170163216A KR 20190063990 A KR20190063990 A KR 20190063990A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
binder
protective layer
group
conductive
polystyrene sulfonate
Prior art date
Application number
KR1020170163216A
Other languages
English (en)
Inventor
김해춘
Original Assignee
솔브레인 주식회사
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 솔브레인 주식회사 filed Critical 솔브레인 주식회사
Priority to KR1020170163216A priority Critical patent/KR20190063990A/ko
Publication of KR20190063990A publication Critical patent/KR20190063990A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • 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
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • 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
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper
    • 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/125—Intrinsically conductive polymers comprising aliphatic main chains, e.g. polyactylenes
    • 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/127—Intrinsically conductive polymers comprising five-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polypyrroles, polythiophenes
    • 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/32—Filling or coating with impervious material
    • H01B13/322—Filling or coating with impervious material the material being a liquid, jelly-like or viscous substance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/302—Polyurethanes or polythiourethanes; Polyurea or polythiourea
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306—Polyimides or polyesterimides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/421—Polyesters
    • H01B3/426—Polycarbonates

Abstract

본 발명은 기재; 상기 기재 상에 형성되는 금속 나노와이어를 포함하는 도전층; 및 상기 도전층 상에 형성되는 보호층;을 포함하는 투명 도전막으로서, 상기 보호층은 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 것인 투명 도전막 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

투명 도전막 및 그 제조방법{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILMS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 투명 도전막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
대면적의 디스플레이에서는 빛을 투과하여 이미지를 전달하고 전류를 발생시키는 투명 도전막(즉, 투명 전극)이 핵심 부품 중 하나로, 상기 투명 도전막은 화학적으로 안정해야 하고, 평활성, 도전성이 우수하며 높은 투과도를 갖는 것이 요구된다. 이러한 투명 도전막의 재료로는 인듐주석 산화물(ITO, indium tin oxide), 불소도핑 산화주석(fluorine doped tin oxide)과 같은 산화물, 도전성 고분자, 금속 나노와이어 등이 사용되고 있다.
상기 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)은 높은 투과도를 가지며 도전성이 우수하여 투명 도전막 제조 시 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 인듐주석 산화물은 제한된 매장량으로 인해 투명 도전막의 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
상기 도전성 고분자는 인듐주석 산화물을 대체할 수 있는 재료이지만, 용해도가 낮아 이를 이용한 투명 도전막의 제조 공정이 까다로우며 에너지 밴드갭이 3eV 이하로 색을 띄기 때문에 투명 도전막의 투과도가 떨어지는 문제점이 있다.
상기 금속 나노와이어를 이용하여 제조된 투명 도전막은 인듐주석 산화물로 제조된 투명 도전막과 유사한 표면 저항을 나타낼 수 있지만, 자외선에 매우 취약하여 사용과정에서 표면 저항이 급격히 높아지는 문제점이 있다. 즉, 금속 나노와이어로 투명 도전막 형성 시 바인더 재료로 고분자 화합물이 사용되는데, 상기 고분자 화합물이 자외선에 의해 광 해리됨에 따라 산소를 발생하게 되고, 발생된 산소에 의해 금속 나노와이어가 산화되어 투명 도전막의 표면 저항이 급격히 높아지게 된다.
이에 따라 자외선으로부터 투명 도전막을 보호하기 위해 자외선 안정제가 사용되고 있으나, 만족할 만한 수준의 효과를 얻지 못하고 있다.
본 발명은 자외선에 대한 안정성이 높아서 낮은 표면 저항을 유지할 수 있는 투명 도전막을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 기재; 상기 기재 상에 형성되는 금속 나노와이어를 포함하는 도전층; 및 상기 도전층 상에 형성되는 보호층;을 포함하는 투명 도전막으로서, 상기 보호층은 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 것인 투명 도전막을 제공한다.
또한 본 발명은 기재 상에 금속 나노와이어를 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 도전층 상에 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 투명 도전막의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 투명 도전막은 자외선에 대한 안정성이 높아 낮은 표면 저항을 유지할 수 있고, 경도 및 광학적 특성이 우수한 투명 도전막을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 투명 도전막
본 발명의 일 측면은 투명 도전막을 제공한다.
본 발명의 투명 도전막은 기재, 상기 기재 상에 형성되는 금속 나노와이어를 포함하는 도전층과, 상기 도전층 상에 형성되는 보호층을 포함한다.
1) 기재
상기 기재는 도전층의 형성면과 기계적 강도를 제공하고, 도전층을 지지하기 위한 역할을 한다.
상기 기재는 유리, 투명 고분자 필름과 같이 투명성을 갖는 기재이기만 하면 되며, 그 소재나 재질이 특별히 제한되지는 않는다.
예를 들면, 본 발명의 기재로는 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자 또는 유리를 사용할 수 있다.
상기 기재의 두께는 기계적 강도 등을 고려할 때 20 ~ 1000 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 이때, 기재의 두께가 20 ㎛ 미만이면 기계적 강도가 부족하고, 도전층 형성 등의 공정 작업시 다루기 어려울 수 있다. 기재의 두께가 1000 ㎛를 초과하면 터치 패널 등에 적용되었을 때, 타점 특성 등이 나쁘고 두께가 너무 두꺼워져 투과율을 저하시키는 문제점이 발생될 수 있다.
2) 도전층
상기 기재 상에 형성되는 도전층은 금속 나노와이어를 포함하며, 도전성을 부여하는 역할을 한다.
상기 금속 나노와이어는 특별히 한정되지 않으나, 도전성이 우수하고 전기적 안정성이 높은 금, 백금, 은, 팔라듐, 로듐, 리튬, 루테늄, 오스뮴, 철, 코발트, 구리 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속으로 이루어진 나노와이어를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속 나노와이어의 직경은 특별히 한정되지 않으나, 평균 길이가 10~50 μm이고, 길이 방향에서의 단면의 평균 직경이 10~40 nm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속 나노와이어가 상기 범위일 때 투명 도전막은 적절한 광학특성, 표면저항, 내후성 등의 물성을 얻을 수 있다.
한편, 상기 도전층은 금속 나노와이어를 분산시키고, 상호 연결된 상태로 고정시키기 위해 바인더를 더 포함할 수 있다.
이러한 바인더는 특별히 한정되지 않으나, 셀룰로오스계 고분자인 것이 바람직하다. 상기 셀룰로오스계 고분자를 바인더로 사용할 경우, 도전막이 고투과도를 유지하는 범위 내에서 일정 점도 유지 및 고정 매트릭스 역할을 할 수 있다.
상기 셀룰로오스계 고분자는 특별히 한정되지 않으나, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
이러한 금속 나노와이어 및 바인더의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 금속 나노와이어 0.05 내지 1 중량부, 바인더 0.05 내지 1 중량부인 것이 바람직하다.
상기 금속 나노와이어의 함량이 0.05 중량부 미만일 경우에는 도전성이 저하될 수 있으며, 1 중량부를 초과할 경우에는 필요 이상으로 사용되어 경제성이 저하될 수 있다.
상기 바인더의 함량이 0.05 중량부 미만일 경우에는 금속 나노와이어의 분산 및 상호 연결성이 저하될 수 있으며, 1 중량부를 초과할 경우에는 도전막의 황색도(Yellow index) 값이 상승하여 도전막이 적용된 디스플레이의 시인성을 저하시킬 수 있다.
이외에도 도전층은 그 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 당 업계에 공지된 용매, 안정제, 분산제, 소포제 등을 더 포함할 수 있다.
3) 보호층
상기 도전층 상에 형성되는 보호층은 도전층의 자외선 안정성 향상 및 보호하는 역할을 한다.
이때, 상기 보호층은 도전층의 자외선 안정성을 향상시키기 위해 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트, 폴리피롤:폴리스티렌설포네이트, 폴리티오펜:폴리스티렌설포네이트 및 폴리아닐린:폴리스티렌설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트인 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 보호층은, 전도성 고분자를 포함하여 금속 나노와이어를 포함하는 도전층이 자외선에 의해 산화되는 것을 지연시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면 반응식 1 및 반응식 2와 같다.
[반응식 1]
Figure pat00001
[반응식 2]
Figure pat00002
상기 반응식 1에서와 같이, 도전층에 포함된 금속 나노와이어(예컨대, 은 나노와이어)는 자외선(UV)에 의해 지속적으로 산화되어 라디칼을 만들고, 이러한 라디칼에 의해 은 나노와이어가 빠르게 산화된다. 이때, 반응식 2에서와 같이, 도전층 상에 형성된 보호층에 전도성 고분자(예컨대, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트)가 포함되면, 자외선에 의해 산회되어 생성된 라디칼이 설포네이트와 먼저 반응하여 금속 나노와이어의 산화 속도를 지연시킬 수 있다.
한편, 상기 보호층은 보호층의 표면경도를 높이기 위해 바인더를 포함할 수 있다. 상기 바인더는 아크릴계 바인더 일 수 있다.
상기 아크릴계 바인더는 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.
이러한 전도성 고분자 및 바인더의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 전도성 고분자 0.4 내지 1.6 중량부, 바인더 0.1 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하다. 상기 전도성 고분자와 바인더의 함량이 상한치를 벗어나면 광 특성이 나빠지며, 하한치보다 낮을 경우 보호층으로서의 역할을 할 수 없다.
상기 보호층의 두께는 0.001 내지 100㎛일 수 있으며, 보호층의 두께에 따라 보호층이 형성된 도전층 표면의 면저항이 달라질 수 있다. 이때, 상기 보호층의 두께가 수십 나노미터 두께 이하로 얇게 형성되면 금속 나노와이어 일부가 보호층 위로 노출되어 보호층이 형성된 후 표면의 면저항이 도전층의 면저항 수준으로 유지 될 수 있으며, 상기 보호층의 두께가 두껍게 형성된 경우 보호층이 형성된 도전층 표면의 면저항이 증가할 수 있다.
이외에도 보호층은 그 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 당 업계에 공지된 코팅 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 첨가제는 계면활성제, 레벨링제, 습윤제, 슬립제, 열안정제, 용매 등일 수 있다. 상기 코팅 첨가제의 구체적인 종류로는 다음과 같이 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 계면활성제는 실리콘계, 에폭시계, 변성실리콘계, 아크릴계, 에테르계 및 불소계 등을 사용할 수 있다.
상기 레벨링제(leveling agent)는 설폰산계, 실리콘계 등을 사용할 수 있다.
상기 습윤제(wetting agent)는 실리콘계, 불소계 등을 사용할 수 있다.
상기 슬립제(slip agent)는 실리콘계 등을 사용할 수 있다.
상기 열안정제(Heat stabilizer)는 Cd/Ba/Zn계, Cd/Ba계, Ba/Zn계, Ca/Zn계, Na/Za계, Sn계, Pb계, Cd계, Zn계 등을 사용할 수 있다.
상기 용매는 물 또는 알콜 뿐만 아니라 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈과 같은 극성 유기용매일 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
2. 투명 도전막의 제조방법
본 발명의 다른 측면은 투명 도전막의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 투명 도전막의 제조방법은 기재 상에 금속 나노와이어를 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 도전층 상에 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 보호층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 기재 상에 도전층을 형성하는 단계는, 기재 상에 상기 금속 나노와이어를 포함하는 용액을 도포하여 도전층을 형성하는 것을 포함한다.
상기 기재로는 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자 또는 유리를 사용할 수 있다.
상기 금속 나노와이어는 특별히 한정되지 않으나, 도전성이 우수하고 전기적 안정성이 높은 금, 백금, 은, 팔라듐, 로듐, 리튬, 루테늄, 오스뮴, 철, 코발트, 구리 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속으로 이루어진 나노와이어를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속 나노와이어의 직경은 특별히 한정되지 않으나, 평균 길이가 10~50 μm이고, 길이 방향에서의 단면의 평균 직경이 10~40 nm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 도전층은 금속 나노와이어를 분산시키고, 상호 연결된 상태로 고정시키기 위해 바인더를 더 포함할 수 있다.
이러한 바인더는 특별히 한정되지 않으나, 셀룰로오스계 고분자인 것이 바람직하다. 상기 셀룰로오스계 고분자를 바인더로 사용할 경우, 도전막이 고투과도를 유지하는 범위 내에서 일정 점도 유지 및 고정 매트릭스 역할을 할 수 있다.
상기 셀룰로오스계 고분자는 특별히 한정되지 않으나, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
이러한 금속 나노와이어 및 바인더의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 금속 나노와이어 0.05 내지 1 중량부, 바인더 0.05 내지 1 중량부인 것이 바람직하다.
상기 금속 나노와이어의 함량이 0.05 중량부 미만일 경우에는 기재 상에 금속 나노와이어를 포함하는 용액을 코팅한 후에 충분한 네트워크 형성이 되지 않아 면저항이 나오지 않을 수 있으며, 1 중량부를 초과할 경우에는 용액 내 금속 나노와이어의 뭉침 현상이 다량 발생하여 코팅 후에도 여전히 뭉침(Aggregation)이 남아 광학 물성에 영향을 줄 수 있다.
상기 바인더의 함량이 0.05 중량부 미만일 경우에는 금속 나노와이어의 분산 및 상호 연결성이 저하될 수 있으며, 1 중량부를 초과할 경우에는 도전막의 황색도(Yellow index) 값이 상승하여 도전막이 적용된 디스플레이의 시인성을 저하시킬 수 있다.
이외에도 도전층은 그 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 당 업계에 공지된 용매, 안정제, 분산제, 소포제 등을 더 포함할 수 있다.
도전층을 형성하기 위한 용액을 기재에 코팅하는 공정은 스프레이코팅, 바코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 슬릿다이 코팅, 커튼 코팅, 그라비아코팅, 리버스 그라비아코팅, 롤코팅 및 함침법 중에서 선택된 방법을 이용할 수 있다.
이 중에서도 특히, 상기 금속 나노와이어의 형성속도나 생산성 등을 고려할 때, 바코팅법을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기재 상에 코팅된 금속 나노와이어를 포함하는 용액은 건조 단계를 거쳐 박막으로 형성된다. 이때, 상기 건조 단계는 100℃ 내지 160℃의 온도에서 5 ~ 40초간 가 건조하는 하는 것이 바람직하다.
상기 도전층 상에 보호층을 형성하는 단계는, 도전층 상에 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 용액을 도포하여 보호층을 형성하는 것을 포함한다.
상기 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 용액에서 용매는 물, 알코올, 극성 유기용매 등일 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트, 폴리피롤:폴리스티렌설포네이트, 폴리티오펜:폴리스티렌설포네이트 및 폴리아닐린:폴리스티렌설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 보호층은 보호층의 표면경도를 높이기 위해 바인더를 포함할 수 있다. 상기 바인더는 아크릴계 바인더 일 수 있다.
상기 아크릴계 바인더는 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.
이러한 전도성 고분자 및 바인더의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 전도성 고분자 0.4 내지 1.6 중량부, 바인더 0.1 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하다. 상기 전도성 고분자와 바인더의 함량이 상한치를 벗어나면 광 특성이 나빠지며, 하한치보다 낮을 경우 보호층으로서의 역할을 할 수 없다.
상기 보호층의 두께는 0.001 내지 100㎛일 수 있으며, 보호층의 두께에 따라 보호층이 형성된 도전층 표면의 면저항이 달라질 수 있다. 이때, 상기 보호층의 두께가 수십 나노미터 두께 이하로 얇게 형성되면 금속 나노와이어 일부가 보호층 위로 노출되어 보호층이 형성된 후 표면의 면저항이 도전층의 면저항 수준으로 유지 될 수 있으며, 상기 보호층의 두께가 두껍게 형성된 경우 보호층이 형성된 도전층 표면의 면저항이 증가할 수 있다.
이외에도 보호층은 그 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 당 업계에 공지된 코팅 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 첨가제는 계면활성제, 레벨링제, 습윤제, 슬립제, 열안정제, 용매 등일 수 있다. 상기 코팅 첨가제의 구체적인 종류로는 다음과 같이 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 계면활성제는 실리콘계, 에폭시계, 변성실리콘계, 아크릴계, 에테르계 및 불소계 등을 사용할 수 있다.
상기 레벨링제(leveling agent)는 설폰산계, 실리콘계 등을 사용할 수 있다.
상기 습윤제(wetting agent)는 실리콘계, 불소계 등을 사용할 수 있다.
상기 슬립제(slip agent)는 실리콘계 등을 사용할 수 있다.
상기 열안정제(Heat stabilizer)는 Cd/Ba/Zn계, Cd/Ba계, Ba/Zn계, Ca/Zn계, Na/Za계, Sn계, Pb계, Cd계, Zn계 등을 사용할 수 있다.
상기 용매는 물 또는 알콜 뿐만 아니라 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈과 같은 극성 유기용매일 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
이와 같은 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 용액을 도전층 상에 코팅하는 공정은 스프레이코팅, 바코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 슬릿다이 코팅, 커튼 코팅, 그라비아코팅, 리버스 그라비아코팅, 롤코팅 및 함침법 중에서 선택된 방법을 이용할 수 있다.
상기 도전층 상에 코팅된 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 용액은 건조 단계를 거쳐 박막으로 형성된다. 이때, 상기 건조 단계는 100℃ 내지 160℃의 온도에서 5 ~ 40초간 건조하는 하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1]
두께 188㎛인 한성 산업사 PET 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H)의 어느 한 면에 은 나노와이어 0.3 중량부, 물 99.5중량부, 증점제(하이드록시프로필 메틸셀룰로스) 0.1중량부, 바인더(메틸셀룰로오스) 0.1중량부를 포함하는 은 나노와이어 잉크를 바(bar) 코팅한 후, IR 오븐을 이용하여 120℃에서 5분 동안 가 건조하여 도전층을 형성하였다.
PEDOT:PSS(중량비 1:1) 0.8 중량부, 아크릴바인더(POLYSOL D-300) 1.32 중량부, 레벨링제(DISPER BYK-182) 0.1 중량부, 습윤제(BYK-341) 0.1 중량부 및 97.68 중량부의 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol)을 포함하는 수분산액을 제조한 후, 상기 도전층 상에 바(bar) 코팅한 후, 바(bar) 코팅한 후, IR 오븐을 이용하여 120℃에서 5분 동안 가 건조하여 보호층을 형성하였다.
[ 실시예 2]
상기 실시예 1에서 하기 표 1의 조성 및 함량으로 보호층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하였다.
[ 실시예 3]
상기 실시예 1에서 하기 표 1의 조성 및 함량으로 보호층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하였다.
[ 비교예 1]
상기 실시예 1에서 하기 표 1의 조성 및 함량으로 보호층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하였다.
[ 비교예 2]
상기 실시예 1에서 하기 표 1의 조성 및 함량으로 보호층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하였다.
PEDOT:PSS 바인더 습윤제 레벨링제 IPA
실시예1 0.8 1.32 0.1 0.1 97.68
실시예2 0.4 1.32 0.1 0.1 98.08
실시예3 1.6 1.32 0.1 0.1 96.88
비교예1 0.8 - 0.1 0.1 99
비교예2 - 1.32 0.1 0.1 98.48
[ 실험예 ]
제조된 투명 도전막의 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 광투과도(%): 일본전색공업 사 제의 NDH-5000을 이용하여 상온에서 측정하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
(2) 경도: M-Tech사의 연필경도계 MT-PC1을 이용하여 도전막의 스크레치 발생 여부를 확인하여 측정하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 색좌표(b*) 평가: 상기 실시예 및 비교예에서 준비된 투명 도전막에 대해 KONICA MINOLTA CM-3500d 분광기를 사용하여 측정하였다. 결과는 표 2에 나타내었다.
(4) 면저항(R) 평가: Electronic Design To Market 사 제의 R-CHEK 모델 RC2175 표면 저항률 미터를 사용하여 측정하였다. 측정 결과는 표 2에 나타내었다.
(5) 면저항 변화율 평가: Electronic Design To Market 사 제의 R-CHEK 모델 RC2175 표면 저항률 미터를 사용하여 측정하였다. 측정 결과는 표 2에 나타내었다.
면저항 b* 광 투과도 표면경도 면저항 변화율
실시예1 31 0.9 88.5 4H 6%
실시예2 31 1.0 88.7 3H 17%
실시예3 42 -0.2 84.5 5H 3%
비교예1 31 0.8 88.3 B 7%
비교예2 30 1.0 89.0 2H 230%
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 투명 도전막의 경우는 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 보호층을 포함함으로써 면저항 변화율이 낮고, 광 투과도, 표면경도 및 색 보정 효과(PEDOT:PSS의 고유 색인 청색의 색 보정 효과로 b* 값이 감소하여 색 보정의 효과를 얻을 수 있음)가 우수한 것을 확인할 수 있다. 이때, 비교예 1의 경우 바인더를 포함하고 있지 않기 때문에 표면경도가 낮아 보호층으로의 역할을 수행할 수 없다. 또한 비교예 2의 경우 전도성 고분자를 포함하고 있지 않기 때문에 면저항 변화율이 매우 높음을 확인할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기재;
    상기 기재 상에 형성되는 금속 나노와이어를 포함하는 도전층; 및
    상기 도전층 상에 형성되는 보호층;을 포함하는 투명 도전막으로서,
    상기 보호층은 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 것인 투명 도전막.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재는 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것인 투명 도전막.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전층은 금, 백금, 은, 팔라듐, 로듐, 리튬, 루테늄, 오스뮴, 철, 코발트, 구리 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속으로 이루어진 나노와이어를 포함하는 것인 투명 도전막.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 나노와이어는 평균 길이가 10~50 μm이고, 길이 방향에서의 단면의 평균 직경이 10~40 nm인 것인 투명 도전막.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 투명 도전막.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트, 폴리피롤:폴리스티렌설포네이트, 폴리티오펜:폴리스티렌설포네이트 및 폴리아닐린:폴리스티렌설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 투명 도전막.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 바인더를 포함하는 것인 투명 도전막.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 아크릴계 바인더는 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 투명 도전막.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 0.4 내지 1.6 중량부 및 바인더 0.1 내지 2.0 중량부를 포함하는 것인 투명 도전막.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호층은 코팅 첨가제를 더 포함하는 것인 투명 도전막.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅 첨가제는 계면활성제, 레벨링제, 습윤제, 슬립제, 열안정제 및 용매를 포함하는 것인 투명 도전막.
  12. 기재 상에 금속 나노와이어를 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 및
    상기 도전층 상에 전도성 고분자 및 바인더를 포함하는 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 투명 도전막의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 도전층의 형성 단계는 금, 백금, 은, 팔라듐, 로듐, 리튬, 루테늄, 오스뮴, 철, 코발트, 구리 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속으로 이루어진 나노와이어를 포함하는 용액을 기재 상에 도포하는 것을 포함하는 것인 투명 도전막의 제조방법의 제조방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 금속 나노와이어는 평균 길이가 10~50 μm이고, 길이 방향에서의 단면의 평균 직경이 10~40 nm인 것인 투명 도전막의 제조방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 보호층의 형성 단계는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 전도성 고분자와 아크릴계 바인더를 포함하는 용액을 도포하는 것을 포함하는 것인 투명 도전막의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 전도성 분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트, 폴리피롤:폴리스티렌설포네이트, 폴리티오펜:폴리스티렌설포네이트 및 폴리아닐린:폴리스티렌설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 투명 도전막의 제조방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 아크릴계 바인더는 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 투명 도전막의 제조방법.
KR1020170163216A 2017-11-30 2017-11-30 투명 도전막 및 그 제조방법 KR20190063990A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170163216A KR20190063990A (ko) 2017-11-30 2017-11-30 투명 도전막 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170163216A KR20190063990A (ko) 2017-11-30 2017-11-30 투명 도전막 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190063990A true KR20190063990A (ko) 2019-06-10

Family

ID=66848713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170163216A KR20190063990A (ko) 2017-11-30 2017-11-30 투명 도전막 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190063990A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024039086A1 (ko) * 2022-08-17 2024-02-22 동우 화인켐 주식회사 투명 전극 필름, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 디바이스

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024039086A1 (ko) * 2022-08-17 2024-02-22 동우 화인켐 주식회사 투명 전극 필름, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 디바이스

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11814531B2 (en) Metal nanowire ink for the formation of transparent conductive films with fused networks
KR102571892B1 (ko) 금속 나노와이어 기반의 투명 전도성 코팅
KR102543985B1 (ko) 전도막 및 이를 포함하는 전자 소자
US20140345921A1 (en) Nano wire composition and method for fabrication transparent electrode
JP2011511956A (ja) エレクトロクロミック素子
US10487222B2 (en) Conductive transparent coating for rigid and flexible substrates
US20140170407A1 (en) Anticorrosion agents for transparent conductive film
EP3159897A1 (en) Composition for forming transparent conductor and transparentconductor made therefrom
KR20150107753A (ko) 투명 전도성 필름용 안정화제
US20180194952A1 (en) Conductive transparent coating for rigid and flexible substrates
US8957315B2 (en) Stabilization agents for silver nanowire based transparent conductive films
KR20190063990A (ko) 투명 도전막 및 그 제조방법
US9343195B2 (en) Stabilization agents for silver nanowire based transparent conductive films
JP2016508892A (ja) 少なくとも１つの有機酸を含む透明導電膜のための防食剤
JP2016511505A (ja) 透明導電膜のための腐食防止剤
KR20190063991A (ko) 투명 도전막 및 그 제조방법
EP2395060A1 (en) Conductive coating composition
KR20190063992A (ko) 투명 도전막 및 그 제조방법
KR102089527B1 (ko) 크리스탈 바이올렛 및 은 나노 와이어를 포함하는 전도성 막 및 크리스탈 바이올렛 및 은 나노 와이어 잉크를 포함하는 전도성 막 형성용 조성물
KR20140107895A (ko) 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전체 및 이것의 제조방법
KR20180071808A (ko) 도전막 형성용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 도전막
KR20200120313A (ko) 하드 코팅층을 포함하는 투명 도전성 필름, 상기 투명 도전성 필름의 일 함수 조절 방법, 및 상기 투명 도전성 필름을 포함하는 디바이스
KR20180014531A (ko) 도전성 잉크 조성물 및 도전성 적층체
KR20160007273A (ko) 투명 전도성 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 전극
KR20180071807A (ko) 오버코팅 조성물 및 이를 이용하여 제조된 도전막

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application