KR101693486B1

KR101693486B1 - 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101693486B1
Application number: KR1020140028282A
Authority: KR
Inventors: 신권우; 장현정; 김윤진; 박지선
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-01-09
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: KR20150106152A

Abstract

본 발명은 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 은나노와이어와 탄소나노튜브를 함께 사용하더라도 분산 안정성을 가지면서, 높은 전기전도도, 높은 광투과도, 낮은 헤이즈 특성, 양호한 접착성 또는 양호한 환경안정성을 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량% 및 점도 조절제 0.01~2 중량%를 포함하는 전도성 박막 제조용 코팅액 조성물을 제공한다. 이때 코팅액 조성물은 접착력 증진제 0.001~10 중량% 또는 환경안정성 증진제 0.0001~0.1 중량%를 더 포함할 수 있다.

Description

은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법{Coating solution having silver nano wire, conductive thin film and manufacturing thereof}

본 발명은 전도성 박막 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

은나노와이어를 포함한 전도성 박막 제조용 코팅액 조성물은 기판에 코팅하여 전도성 박막으로 형성하는 코팅액으로 사용할 수 있다. 이러한 코팅액 조성물로 제조한 코팅액이 기판에 코팅되었을 때 은나노와이어는 서로 네트워크 구조를 이루며 전도성 박막을 형성한다. 이러한 전도성 박막은 전극, 투명전극, 면발열체, 정전기방제 및 흡수제, 전자파차폐 필름, 방열 소재, 센서 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.

그런데 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물을 이용한 전도성 박막은 헤이즈가 1.5% 이상으로 높은 경우가 많다. 이러한 경우 코팅된 전도성 박막이 뿌옇게 흐려 보일 수 있으며, 에칭을 통해 패턴을 형성했을 때 패턴이 시인되는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서, 전도성 박막의 헤이즈를 감소시키기 위해 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물에 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성고분자 등 다른 물질과 복합화하여 헤이즈가 낮은 복합 전도성 박막을 형성할 수 있다. 은나노와이어와 탄소나노튜브를 포함한 복합 전도성 박막을 형성할 경우, 은나노와이어 및 탄소나노튜브를 모두 포함한 코팅액을 제조해야 한다. 그런데 탄소나노튜브와 은나노와이어의 상이한 입자 특성으로 인해 코팅액의 분산 안정성을 확보하는데 어려움이 있다.

또한 은나노와이어, 또는 은나노와이어 및 탄소나노튜브를 포함한 코팅액의 경우, 전도성 박막의 기판에 대한 접착력 및 환경안정성이 취약한 경우가 있다. 접착력이 취약한 경우, 전도성 박막의 패터닝 공정, 모듈화 공정에서 은나노와이어 입자 등 조성물이 전도성 기판에서 탈락되어 제품의 불량 원인이 될 수 있다. 습도, 온도 등에 대한 환경안정성이 취약할 경우, 제품의 신뢰성에 크게 영향을 미친다.

한국등록특허 제10-1186801호(2012.09.24.)

따라서 본 발명의 목적은 은나노와이어와 탄소나노튜브를 함께 사용하더라도 분산 안정성을 갖는 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 높은 전기전도도, 높은 광투과도 및 낮은 헤이즈 특성을 갖는 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 양호한 접착성과 환경안정성을 갖는 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물, 그를 이용한 전도성 박막 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량% 및 점도 조절제 0.01~2 중량%를 포함하는 전도성 박막 제조용 코팅액 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 코팅액 조성물에 있어서, 상기 양이온성 분산제는 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide), 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드(cetyltrimethyl ammonium chloride), 헥사데실트리메틸암모늄 p-톨루엔술폰산(hexadecyltrimethylammonium p-toluenesulfonate) 또는 도데실트리메틸 암모늄 브로마이드(dodecyltrimethyl ammonium bromide)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅액 조성물에 있어서, 상기 점도 조절제는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose), 2-하이드록시 에틸 셀룰로오스(2-hydroxy ethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxy methyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose) 또는 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅액 조성물은 접착력 증진제 0.001~10 중량%를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 접착력 증진제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethyleneglycol)), 입자크기 5~30nm의 양이온성 콜로이드 실리카 또는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine)을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅액 조성물은 환경안정성 증진제 0.0001~0.1 중량%를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 환경안정성 증진제는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5-메칠-1H-벤조트리아졸(5-Methyl-1H-benzotriazole), 5-아미노-1,3,4,-시아다이아졸-2-시올(5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol), 2-메르카토피리미딘(2-Mercaptopyrimidine)을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 기판 위에 코팅액 조성물로 제조된 코팅액으로 코팅하여 형성된 전도성 박막으로, 상기 코팅액의 코팅액 조성물은 은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량% 및 점도 조절제 0.01~2 중량%를 포함한다.

본 발명은 또한, 은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량% 및 점도 조절제 0.01~2 중량%를 포함하는 코팅액 조성물로 코팅액을 제조하는 단계와, 상기 코팅액을 기판에 코팅하여 전도성 박막을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 박막의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 전도성 박막의 제조 방법에 있어서, 상기 코팅액을 제조하는 단계는 양이온성 분산제로 탄소나노튜브를 분산하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하고, 점도 조절제로 은나노와이어를 분산하여 은나노와이어 분산액을 각각 제조하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 분산액과 상기 은나노와이어 분산액을 혼합하여 상기 코팅액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 전도성 박막의 제조 방법은 탄소나노튜브 분산액, 은나노와이어 분산액 또는 코팅액에 접착력 증진제 및 환경안정성 증진제 중에 적어도 하나를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 은나노와이어와 탄소나노튜브를 포함하는 코팅액 조성물에 양이온성 분산제와 점도 조절제를 포함시킴으로써, 탄소나노튜브 및 은나노와이어를 모두 포함하면서 안정적이면서 균일한 분산상을 형성하는 일액형의 코팅액을 제공할 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 코팅액 조성물로 제조한 전도성 박막은 낮은 면저항(즉, 높은 전기전도도), 높은 광투과도 및 낮은 헤이즈 값을 제공한다.

또한 본 발명에 따른 은나노와이어와 탄소나노튜브를 포함하는 코팅액 조성물에 첨가제로 접착력 증진제를 포함시킴으로써, 기판에 대한 전도성 박막의 접착력을 향상시켜 전도성 박막의 패턴닝 공정, 모듈화 공정에서 은나노와이어, 탄소나노튜브 등 나노입자의 탈락을 최소화 하여 공정 불량을 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 은나노와이어와 탄소나노튜브를 포함하는 코팅액 조성물에 첨가제로 환경안정성 증진제를 포함시킴으로써, 환경안정성을 향상시켜 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물을 이용하여 전도성 박막이 형성된 전도성 기판을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 전도성 박막의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 3은 도 2의 코팅액을 제조하는 단계에 따른 상세 흐름도이다.
도 4는 분산제 사용 여부에 따른 전도성 박막의 광투과도, 헤이즈 및 면저항값을 보여주는 표이다.
도 5는 접착력 증진제 사용 여부에 따른 전도성 박막의 초기저항, 필 테스트 후 저항, 필 테스트 전후 면저항 변화율을 보여주는 표이다.
도 6은 환경안정성 증진제 사용 여부에 따른 전도성 박막의 광투과도, 헤이즈, 면저항 및 환경안정성을 보여주는 표이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 은나노와이어를 포함한 코팅액 조성물을 이용하여 전도성 박막이 형성된 전도성 기판을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전도성 기판(10)은 기판(12)과, 기판(12)의 일면에 형성된 전도성 박막(14)을 포함한다.

이때 기판(12)으로는 유리, 석영(quartz), 글라스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 투명 및 불투명 플라스틱 기판, 투명 및 불투명 고분자 필름 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 플라스틱 기판의 소재로는 PET, PC, PEN, PES, PMMA, PI, PEEK 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 기판(12)은 10 내지 10,000㎛의 두께를 가질 수 있다.

그리고 전도성 박막(14)은 탄소나노튜브, 은나노와이어, 양이온성 분산제 및 점도 조절제를 포함하는 코팅액 조성물을 이용하여 제조한 코팅액을 코팅하여 제조한다. 이때 전도성 박막(14)에서 탄소나노튜브와 은나노와이어는 기판(12)의 일면에 균일하게 분산되어 네트워크 구조를 형성한다.

은나노와이어는 직경 5~50nm, 길이 1~50um 크기의 은나노와이어가 사용될 수 있다.

탄소나노튜브로는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 등이 한 개 또는 그 이상 사용될 수 있다.

양이온성 분산제는 주로 탄소나노튜브를 분산하기 위한 분산제이다. 이러한 양이온성 분산제로는 양이온성 계면활성제와 고분자형 분산제가 사용될 수 있다.

이때 양이온성 계면활성제는 탄소나노튜브를 분산시키면서 분산된 탄소나노튜브가 양이온 특성을 나타나게 한다. 이렇게 분산된 탄소나노튜브가 양이온성을 띄었을 때, 은나노와이어 및 탄소나노튜브를 포함한 코팅액이 형성되었을 때 코팅액의 분산 안정성을 확보할 수 있다. 예컨대 양이온성 계면활성제로는 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide), 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드(cetyltrimethyl ammonium chloride), 헥사데실트리메틸암모늄 p-톨루엔술폰산(hexadecyltrimethylammonium p-toluenesulfonate) 또는 도데실트리메틸 암모늄 브로마이드(dodecyltrimethyl ammonium bromide)가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

점도 조절제는 코팅액 코팅시 기판(12)에 대한 코팅성을 향상시키고, 코팅액의 점도를 증가시켜 분산성 및 분산 안정성을 향상시키는 용도로 사용된다. 예컨대 점도 조절제로는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose), 2-하이드록시 에틸 셀룰로오스(2-hydroxy ethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxy methyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose) 등이 한 개 또는 그 이상 적용될 수 있다.

이러한 점도 조절제는 물 또는 알코올과 같은 용매에 용해되었을 때 양이온성 특성을 가지는 작용기로 인해 양이온 특성을 가지게 된다. 또한 점도 조절제는 은나노와이어의 분산성을 향상시키는 역할을 한다.

따라서 양이온성 분산제와 점도 조절제의 조합을 통해 코팅액의 분산안정성을 확보할 수 있다. 만약 음이온성 분산제 또는 중성 분산제로 탄소나노튜브를 분산시켰을 때에는 점도 조절제와 반응하여 입자 침전이 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅액 조성물은 기판(12)에 대한 전도성 박막(14)의 접착력 또는 환경안정성을 향상시킬 수 있는 첨가제, 예컨대 접착력 증진제 또는 환경안정성 증진제를 더 포함할 수 있다.

접착력 증진제는 코팅액이 기판(12)에 코팅되어 전도성 박막(14)으로 형성될 때, 전도성 박막(14)의 기판(12)에 대한 접착력을 향상시킨다. 예컨대 접착력 증진제로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethyleneglycol)), 입자크기 5~30nm의 양이온성 콜로이드 실리카, 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine) 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

코팅액 조성물에 접착력 증진제가 포함되는 경우, 코팅액은 은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소노노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량% 및 접착력 증진제 0.001~10 중량%가 포함될 수 있다. 바람직하게는 코팅액에 은나노와이어 0.1~0.5 중량%, 탄소노노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.1~2 중량% 및 접착력 증진제 0.01~3 중량%가 포함될 수 있다.

그리고 환경안정성 증진제는 코팅액이 기판(12)에 코팅되어 전도성 박막(14)으로 형성될 때, 전도성 박막(14)의 온도, 습도 등과 같은 환경에 대한 안정성을 향상시킨다. 예컨대 환경안정성 증진제로는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5-메칠-1H-벤조트리아졸(5-Methyl-1H-benzotriazole), 5-아미노-1,3,4,-시아다이아졸-2-시올(5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol), 2-메르카토피리미딘(2-Mercaptopyrimidine)을 포함할 수 있다.환경안정성 증진제는 코팅액에 0.0001~0.1 중량%가 포함될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 전도성 박막(14)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 전도성 박막(14)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 도 3은 도 2의 코팅액을 제조하는 단계에 따른 상세 흐름도이다.

본 발명에 따른 전도성 박막(14)의 제조 방법은 은나노와이어, 탄소나노튜브, 양이온성 분산제 및 점도 조절제를 포함하는 코팅액 조성물로 코팅액을 제조하는 단계(S20)와, 코팅액을 기판(12)에 코팅하여 전도성 박막(14)을 형성하는 단계(S30)를 포함한다.

여기서 S20단계에 따른 코팅액을 제조하는 단계는 다음과 같이 진행될 수 있다.

먼저 S21단계에서 양이온성 분산제를 이용하여 탄소나노튜브 분산액을 제조한다. 이때 탄소나노튜브 분산액은 초음파 분산, 고압균질화법 등으로 분산하여 제조할 수 있다.

다음으로 S23단계에서 점도 조절제를 이용한 은나노와이어 분산액을 제조한다. 이때 은나노와이어 분산액은 점도 조절제를 물 또는 알코올에 용해시킨 후, 은나노와이어를 첨가한 후 교반(stirring) 방법으로 분산하여 제조할 수 있다. 은나노와이어 분산액에서 점도 조절제 함량은 0.01~2 중량% 수준이며, 바람직하게는 0.1~1 중량%이다. 은나노와이어 분산액에서 은나노와이어 함량은 0.01~2 중량% 수준이며, 바람직하게는 0.1~1 중량%이다

그리고 S25단계에서 탄소나노튜브 분산액과 은나노와이어 분산액을 혼합하여 전도성 박막 제조용 코팅액을 제조할 수 있다. 이때 코팅액은 탄소나노튜브 분산액 1~99 중량%, 은나노와이어 1~99 중량%를 포함할 수 있다.

한편 첨가제는 탄소나노튜브 분산액 또는 은나노와이어 분산액에 첨가되거나, 탄소나노튜브 분산액 및 은나노와이어 분산액이 혼합된 코팅액에 첨가될 수 있다.

그리고 S30단계에서 코팅액의 코팅 방법으로는 딥(dip) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 스핀(spin) 코팅, 솔루션 캐스팅(solution casting), 드롭핑(dropping), 롤(roll) 코팅, 그라비아 코팅 또는 바코팅(bar coating)이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 본 발명에 따른 코팅액 조성물을 이용한 전도성 박막의 광투과도, 헤이즈, 면저항, 접착성 및 환경안정성을 평가하기 위해서 아래와 같이 코팅액 조성물 및 전도성 박막을 제조하였다. 도 4 내지 도 6에서 사용된 분산제는 양이온성 분산제이다.

도 4는 분산제 사용 여부에 따른 전도성 박막의 광투과도, 헤이즈 및 면저항값을 보여주는 표이다.

분산제의 종류에 따라 코팅액이 기판에 코팅되었을 때 전도성 박막의 물성을 비교하였다. 전도성 박막의 면저항, 헤이즈, 광투과도를 측정한 결과는 도 4의 표와 같다.

본 발명의 실시예에 따른 은나노와이어, 탄소나노튜브, 분산제 및 점도 조절제가 포함된 코팅액의 경우 대조 예의 은나노와이어 및 점도 조절제가 포함된 코팅액과 비교할 때, 동일 수준의 면저항에서 더 낮은 헤이즈 값을 가져 보다 우수한 특성의 전도성 박막이 기판에 형성되었음을 알 수 있다.

또한 다른 대조 예인 탄소나노튜브 및 분산제가 포함된 코팅액과 비교할 때, 본 발명의 실시예에 따른 코팅액이 광투과도가 높으며, 더 낮은 면저항 값을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

도 5는 접착력 증진제 사용 여부에 따른 전도성 박막의 초기저항, 필 테스트 후 저항, 필 테스트 전후 면저항 변화율을 보여주는 표이다.

도 5를 참조하면, 코팅액의 접착력 테스트를 위해 필 테스트(peel test) 전후 면저항 변화율을 측정하였다.

여기서 면저항 변화율은 아래의 수학식 1로 산출할 수 있다.

[수학식 1]

면저항 변화율=(peel test 후 면저항)/(peel test 전 면저항)-1

접착력 증진제로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethyleneglycol)), 양이온성 콜로이드 실리카(입자사이즈 5~30nm), 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine)을 사용하였다. 점도 조절제로는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose; HPMC)를 사용하였고, 양이온성 분산제로는 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide)를 사용하였다.

본 발명의 다른 실시예와 같이 접착력 증진제 1 중량%가 첨가된 코팅액을 사용하여 제조한 전도성 박막의 경우, 초기 저항과 필 테스트 후 저항을 비교할 때, 면저항 변화율 범위가 1.2이하로 전도성 박막의 접착력이 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.

반면에 또 다른 대조 예에 따른 접착력 증진제가 첨가되지 않은 코팅액을 사용하여 제조한 전도성 박막의 경우, 분산제 종류에 관계없이 필 테스트 전후의 면저항 변화율이 16 이상으로 접착성이 취약한 거동을 보였다.

도 6은 환경안정성 증진제 사용 여부에 따른 전도성 박막의 광투과도, 헤이즈, 면저항 및 환경안정성을 보여주는 표이다.

도 6을 참조하면, 코팅액의 환경안정성을 평가하기 위해서 온도 85℃, 상대습도 85%에서 240 시간 동안의 저항 변화율을 측정하였다.

저항 변화율은 아래의 수학식 2로 산출할 수 있다.

[수학식 2]

저항 변화율=(평가 후 저항-평가 전 저항)/평가 전 저항-1

환경안정성 증진제로는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5-메칠-1H-벤조트리아졸(5-Methyl-1H-benzotriazole), 5-아미노-1,3,4,-시아다이아졸-2-시올(5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol), 2-메르카토피리미딘(2-Mercaptopyrimidine)을 사용하였다. 점도 조절제로는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose; HPMC)를 사용하였고, 양이온성 분산제로는 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide)를 사용하였다.

본 발명의 또 다른 실시예와 같이 각각의 환경안정성 증진제 0.001 중량%가 첨가된 코팅액을 사용하여 제조한 전도성 박막은 저항 변화율이 0.3 이하로 낮게 나타났음을 확인할 수 있다.

반면에 또 다른 대조 예에 따른 환경안정성 증진제가 첨가되지 않은 코팅액을 사용하여 제조한 전도성 박막은 저항 변화율이 0.7 내지 0.8로 크게 나타났음을 확인할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 전도성 기판
12 : 기판
14 : 전도성 박막

Claims

은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량%, 점도 조절제 0.01~2 중량%, 접착력 증진제 0.001~10 중량% 및 환경안정성 증진제 0.0001~0.1 중량%를 포함하고,
상기 양이온성 분산제는 상기 탄소나노튜브를 분산시키고 분산시킨 탄소나노튜브가 양이온 특성을 나타내도록 분산제로서, 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide) 또는 헥사데실트리메틸암모늄 p-톨루엔술폰산(hexadecyltrimethylammonium p-toluenesulfonate)을 포함하고,
상기 점도 조절제는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose), 2-하이드록시 에틸 셀룰로오스(2-hydroxy ethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxy methyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose) 또는 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose)를 포함하고,
상기 접착력 증진제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethyleneglycol)) 또는 입자크기 5~30nm의 양이온성 콜로이드 실리카를 포함하고,
상기 환경안정성 증진제는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5-메칠-1H-벤조트리아졸(5-Methyl-1H-benzotriazole), 5-아미노-1,3,4,-시아다이아졸-2-시올(5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol) 또는 2-메르카토피리미딘(2-Mercaptopyrimidine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 박막 제조용 코팅액 조성물.
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기판 위에 코팅액 조성물로 제조된 코팅액으로 코팅하여 형성된 전도성 박막으로,
상기 코팅액의 코팅액 조성물은 은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량%, 점도 조절제 0.01~2 중량%, 접착력 증진제 0.001~10 중량% 및 환경안정성 증진제 0.0001~0.1 중량%를 포함하고,
상기 양이온성 분산제는 상기 탄소나노튜브를 분산시키고 분산시킨 탄소나노튜브가 양이온 특성을 나타내도록 분산제로서, 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide) 또는 헥사데실트리메틸암모늄 p-톨루엔술폰산(hexadecyltrimethylammonium p-toluenesulfonate)을 포함하고,
상기 점도 조절제는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose), 2-하이드록시 에틸 셀룰로오스(2-hydroxy ethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxy methyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose) 또는 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose)를 포함하고,
상기 접착력 증진제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethyleneglycol)) 또는 입자크기 5~30nm의 양이온성 콜로이드 실리카를 포함하고,
상기 환경안정성 증진제는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5-메칠-1H-벤조트리아졸(5-Methyl-1H-benzotriazole), 5-아미노-1,3,4,-시아다이아졸-2-시올(5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol) 또는 2-메르카토피리미딘(2-Mercaptopyrimidine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 박막.
은나노와이어 0.001~2 중량%, 탄소나노튜브 0.001~1 중량%, 양이온성 분산제 0.01~5 중량%, 점도 조절제 0.01~2 중량%, 접착력 증진제 0.001~10 중량% 및 환경안정성 증진제 0.0001~0.1 중량%를 포함하는 코팅액 조성물로 코팅액을 제조하는 단계;
상기 코팅액을 기판에 코팅하여 전도성 박막을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 코팅액에서,
상기 양이온성 분산제는 상기 탄소나노튜브를 분산시키고 분산시킨 탄소나노튜브가 양이온 특성을 나타내도록 분산제로서, 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethyl ammonium bromide) 또는 헥사데실트리메틸암모늄 p-톨루엔술폰산(hexadecyltrimethylammonium p-toluenesulfonate)을 포함하고,
상기 점도 조절제는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose), 2-하이드록시 에틸 셀룰로오스(2-hydroxy ethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxy methyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose) 또는 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose)를 포함하고,
상기 접착력 증진제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethyleneglycol)) 또는 입자크기 5~30nm의 양이온성 콜로이드 실리카를 포함하고,
상기 환경안정성 증진제는 2-아미노피리미딘(2-aminopyrimidine), 5-메칠-1H-벤조트리아졸(5-Methyl-1H-benzotriazole), 5-아미노-1,3,4,-시아다이아졸-2-시올(5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol) 또는 2-메르카토피리미딘(2-Mercaptopyrimidine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 박막의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 코팅액을 제조하는 단계는,
상기 양이온성 분산제로 탄소나노튜브를 분산하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하고, 상기 점도 조절제로 은나노와이어를 분산하여 은나노와이어 분산액을 각각 제조하는 단계;
상기 탄소나노튜브 분산액과 상기 은나노와이어 분산액을 혼합하여 상기 코팅액을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 접착력 증진제 및 상기 환경안정성 증진제를 상기 탄소나노튜브 분산액, 상기 은나노와이어 분산액 및 상기 코팅액 중에 적어도 하나에 첨가하는 것을 특징으로 하는 전도성 박막의 제조 방법.
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