KR101795419B1

KR101795419B1 - 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막

Info

Publication number: KR101795419B1
Application number: KR1020110008000A
Authority: KR
Inventors: 정광춘; 조현남; 김남정; 이인숙; 최정아; 김수필
Original assignee: 주식회사 잉크테크
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2017-11-13
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: US20140004371A1; CN103380466B; WO2012102556A2; CN103380466A; US9396843B2; KR20120086635A; WO2012102556A3

Abstract

본 발명은, 투명 도전막의 제조방법에 있어서, a) 기재상에 도전성 나노와이어층을 형성하는 단계; b) 상기 도전성 나노와이어층을 열처리하는 단계; c) 상기 도전성 나노와이어층상에 도전성 금속잉크를 도포하는 단계; 및 d) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 기재를 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막을 제공한다.

Description

투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막{METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT CONDUCTIVE LAYER AND TRANSPARENT CONDUCTIVE LAYER MANUFACTURED BY THE METHOD}

본 발명은, 공정이 간단하면서도, 전도도, 투과율, 내굴곡성, 및 접착력이 우수하며 낮은 헤이즈(Haze)를 갖는 투명 도전막을 제조할 수 있는 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막에 관한 것이다.

일반적으로 투명도전막은 표시소자의 전원 인가용, 가전기기의 전자파 차폐막, LCD, OLED, FED, PDP, 플렉시블 디스플레이, 전자종이 등 각종 디스플레이 분야의 투명전극 등 전기전자장비의 필수적인 구성요소로 사용되고 있고, 현재 주로 사용되고 있는 투명도전막 소재로는 ITO(Indium-Tin oxide), ATO(Antimony-Tin Oxide, AZO(Antimony-Zinc Oxide) 등과 같은 무기 산화물 도전성 소재를 사용하고 있다.

투명도전막은 상기 소재를 통상적으로 사용되고 있는 스퍼터링법, 이온빔법 또는 진공증착법 등으로 제조하면 높은 전도성과 투과율이 우수한 도전막을 제조 할 수 있으나, 진공장비에 의한 설비투자비가 크고 대량 생산 및 대형화에 어려운 점이 있으며 특히 플라스틱 필름과 같은 저온 공정이 요구되는 투명기판에는 한계가 있다.

스퍼터링 공정으로 증착 시 산소분압과 온도 등의 조건에 따라, 투명도전막의 조성이 변하면서 박막의 투과율과 저항이 급격히 변화되는 현상이 발생한다.

따라서, 저가격화와 대형화에 적합한 스핀코팅, 스프레이코팅, 침적코팅, 프린팅 등과 같은 습식 코팅법을 이용하여 코팅한 다음, 소성하여 투명 도전막을 사용하는 방법 등이 제안되고 있는데 예를 들면, 한국특허 공개번호 제1999-011487호에는 금속 미립자와 결합제를 이용한 투명도전막이 게시되어 있고, 한국특허 공개번호 제1999-064113호에는 산화주석에 중공형 탄화미세 섬유를 첨가하여 투명 도전막용 조성물이 게시되어 있으며, 한국특허 공개번호 제2000-009405호에는 산화주석 혹은 산화인듐에 산화네오디뮴을 첨가한 투명 도전성 광 선택 흡수피막 형성용 도포용액이 게시되어있다. 또한 일본특허 제2003-213441호에는 금이나 은 등의 금속 미립자를 함유한 투명 도전층 형성액의 제조방법에 대한 내용이 게시되어 있다.

상기 방법에 따라 제조된 투명 도전막의 표면 저항은 높고 또한 주위환경의 변화에 의해 시간에 따라 표면저항이 증가하는 등, 경시변화가 일어나 초기 도전성을 유지하지 못하게 되는 문제점이 있고, 투과율이 낮아 투명도전막으로 사용하기에는 한계를 가지고 있으며, 복잡하고 많은 공정수로 인해 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 공정이 간단하면서도, 전도도, 투과율, 내굴곡성, 및 접착력이 우수하며 낮은 헤이즈(Haze)를 갖는 투명 도전막을 제조할 수 있는 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막을 제공하는 것이다.

본 발명은, 투명 도전막의 제조방법에 있어서, a) 기재상에 도전성 나노와이어층을 형성하는 단계; b) 상기 도전성 나노와이어층을 열처리하는 단계; c) 상기 도전성 나노와이어층상에 도전성 금속잉크를 도포하는 단계; 및 d) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 기재를 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 투명 도전막의 제조방법에 있어서, a) 기재상에 도전성 금속잉크를 도포하는 단계; b) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 기재를 열처리하는 단계; c) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 면에 도전성 나노와이어층을 형성하는 단계; 및 d) 상기 도전성 나노와이어층을 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, a) 기재 상에 도전성 나노와이어 및 도전성 금속잉크를 포함하는 코팅액을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 코팅층을 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 전술한 제조방법에 의해 제조된 투명 도전막을 제공한다.

본 발명에 따르면, 공정이 간단하면서 전도도, 투과율, 내굴곡성, 및 접착력이 우수하며 낮은 헤이즈(Haze)를 갖는 투명 도전막을 제조할 수 있는 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막이 제공된다.

도 1은 은 나노파티클에 의해 은 나노와이어들이 브릿지된 본 발명에 따른 투명 도전막을 나타낸 모식도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 투명 도전막의 제조방법은, 투명 도전막의 제조방법에 있어서, a) 기재상에 도전성 나노와이어층을 형성하는 단계; b) 상기 도전성 나노와이어층을 열처리하는 단계; c) 상기 도전성 나노와이어층상에 도전성 금속잉크를 도포하는 단계; 및 d) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 기재를 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 투명 도전막의 제조방법은, 투명 도전막의 제조방법에 있어서, a) 기재상에 도전성 금속잉크를 도포하는 단계; b) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 기재를 열처리하는 단계; c) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 면에 도전성 나노와이어층을 형성하는 단계; 및 d) 상기 도전성 나노와이어층을 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함한다.

이하에서는 제1실시예 및 제2실시예의 구체적인 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 그리고 이하에서는 도전성 금속잉크 용액으로 코팅하여 형성된 츠층을 도전성 금속잉크층이라고 하고, 도전성 나노와이어층 및 도전성 금속잉크층을 포함하여 투명 도전층이라고 하기로 한다.

상기 기재로는, 코팅이나 프린팅 공정을 통하여 용이하게 박막이나 패턴형성이 가능하다면 다양한 종류의 기판을 사용할 수 있다.

한 예로서, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에텔렌나

프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(Nylon), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR) 등과 같은 투명 플라스틱 필름이나 유리 기판을 사용할 수 있다. 그러나 이로 기재의 종류가 한정되는 것은 아니다.

상기 도전성 나노와이어층은, 도전성 나노와이어 및 용매를 포함하는 도전성 나노와이어 용액으로 코팅하여 형성할 수 있다.

구체적으로, 상기 도전성 나노와이어 용액이 도전성 나노와이어 및 용매를 포함하는 경우, 도전성 나노와이어 0.01~10중량% 및 용매 90~99.9중량%를 포함할 수 있으며, 즉, 도전성 나노와이어 용액은, 상기 도전성 나노와이어를 0.01~10중량% 포함할 수 있다.

상기 도전성 나노와이어는, 금속 나노와이어, 금속 나노로드, 전기전도성섬유 또는 탄소나노튜브(CNT)일 수 있다.

상기 금속 나노와이어는, 평균두께가 50~150nm이고, 평균길이가 1~100㎛일 수 있고, 상기 탄소나노튜브는, 평균직경이 1.2~20nm이고, 평균길이가 0.5~100㎛일 수 있다.

상기 금속 나노와이어로는, 은 나노 와이어, 금 나노 와이어, 금-은 합금 나노 와이어, 구리 나노 와이어 등 당업계에 알려진 다양한 종류의 금속 나노와이어를 사용할 수 있다.

예컨대, 비교적 전도도가 우수하고 가격이 저렴하며 대량생산이 가능한 은 나노 와이어를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 은 나노 와이어의 주재료인 은은 기본적으로 불투명 소재이나 나노단위로 그 크기가 작아지면 투명성을 나타내며, 전도성의 부분에 있어서 은의 비저항의 증가에 있어서 일정 크기 이하로 작아지면 비저항의 급격한 증가가 일어날 수 있기 때문에, 평균두께가 50~150nm이고, 평균길이가 1~100㎛인 것이 바람직할 수 있다.

은 나노 와이어의 경우 주로 질산은과 폴리비닐피롤린돈을 에틸렌글리콜과 같은 용매에 용해하여 가열교반하여 환원하는 폴리올 환원법을 이용하여 은 나노 와이어를 제조할 수 있으나, 이로 제조방법이 한정되는 것은 아니다.

상기 용매로는, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-메톡시프로판올, 부탄올, 에틸헥실 알코올, 테르피네올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 탄화수소계, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환용매, 아세토니트릴, 디메틸술폭사이드 또는 이들의 혼합용매 등을 예로 들 수 있다.

상기 도전성 나노와이어 용액은, 결합제, 분산제, 안정제, 박막보조제, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 및 환원제 중에서 선택된 1종 이상의 추가 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 도전성 나노와이어 용액이 이러한 추가 첨가제를 더 포함하는 경우, 0.01중량%~5중량%로 첨가될 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 나노와이어 용액은 도전성 나노와이어 0.01~10중량%, 용매 85~99중량%, 추가 첨가제 0.01~5중량%를 포함할 수 있다.

상기 결합제로는, 에틸하이드록실에틸셀루로오스와 아크릴산-아크릴아마이드 코폴리머와의 혼합물, 폴리에틸렌 옥사이드와 폴리비닐알콜과의 혼합물, 아크릴산-메타크릴산 코폴리머, 아크릴산에스테르-메타크릴산에스테르- 코폴리머, 아크릴산-아크릴아마이드 코폴리머 및 아크릴산-아크릴아마이드 코폴리머와 폴리에틸렌 옥사이드와의 혼합물을 들 수 있다.

상기 분산제로는 폴리카르복실산이나 그 유도체와 같은 유기 화합물이 주로 사용될 수 있다. 폴리카르복실산이나 그 유도체를 예를 들면 아크릴산이나 메타크릴산의 알카리금속염과 같은, 아크릴산염이나 메타크릴산염의 호모폴리머 및 코폴리머; 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트 또는 이소부틸 메타크릴레이트 같은 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르의 호모 폴리머 및 코폴리머가 있다. 그러나 이로 한정되는 것은 아니다.

상기 도전성 나노와이어층은, 상기 도전성 나노와이어 용액으로 코팅하여 형성하게 되는데, 이때, 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography) 및 리소그라피(lithography) 방법 중에서 선택되는 방법으로 코팅할 수 있다.

상기 도전성 금속잉크 코팅층은, 도전성 나노와이어를 브릿지시키는 도전성 금속입자를 제공하기 위한 도전성 금속잉크 및 용매를 포함하는 도전성 금속잉크 용액으로 코팅하여 형성할 수 있다.

구체적으로, 상기 도전성 금속잉크 용액이 도전성 금속잉크 및 용매를 포함하는 경우, 도전성 금속잉크 0.01~10중량% 및 용매 90~99.9중량%를 포함할 수 있으며, 즉, 도전성 금속잉크 용액은, 상기 도전성 금속잉크를 0.01~10중량% 포함할 수 있다.

상기 도전성 금속잉크 용액은, 결합제, 분산제, 안정제, 박막보조제, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 및 환원제 중에서 선택된 1종 이상의 추가 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 도전성 금속잉크 용액이 이러한 추가 첨가제를 더 포함하는 경우, 0.01중량%~5중량%로 첨가될 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 금속잉크 용액은 도전성 금속잉크 0.01~10중량%, 용매 85~99중량%, 추가 첨가제 0.01~5중량%를 포함할 수 있다.

이하에서는 상기 도전성 금속잉크 용액의 도전성 금속잉크에 대해 좀더 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 도전성 금속잉크 용액의 상기 도전성 금속잉크로는, 예컨대, 도전성 금속입자를 형성하기 위해 은 착체 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 은 착체 화합물은 하기의 화학식 1로부터 선택되는 하나 이상의 은 화합물; 및 하기 화학식 2 내지 화학식 4로부터 선택되는 하나 이상의 암모늄 카바메이트계 화합물 또는 암모늄 카보네이트계 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 이러한 은 착체 화합물은, 은과 암모늄 카바메이트계 화합물 또는 암모늄 카보네이트계 화합물로 이루어질 수 있다.

(화학식 1)

(상기 n은 1∼4의 정수이고, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라이트, 설페이트, 포스페이트, 티오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로보레이트, 아세틸아세토네이트, 카복실레이트 및 그들의 유도체로 구성된 군에서 선택되는 치환기이다.)

(화학식 2)

(화학식 3)

(화학식 4)

(상기 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ 및 R₆는 서로 독립적으로 각각 수소, 지방족 또는 지환족 (C1-C30)알킬기, 아릴기, 아랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 (C1-C30)알킬기, 관능기가 치환된 아릴기, 고분자화합물기, 헤테로고리화합물 및 그들의 유도체에서 선택되는 치환기이거나, 서로 독립적으로 R₁과 R₂, R₄와 R₅는 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.) 한편, R₁ 내지 R₆가 모두 수소인 경우는 제외할 수도 있다.

상기 화학식 1의 은 화합물을 구체적으로 예를 들면, 산화 은, 티오시아네이트화 은, 황화 은, 염화 은, 시안화은, 시아네이트화 은, 탄산 은, 질산 은, 아질산 은, 황산 은, 인산 은, 과염소산화 은, 사불소보레이트화 은, 아세틸아세토네이트화 은, 초산 은, 젖산 은, 옥살산 은 및 그 유도체 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 R₁내지 R₆은 구체적으로 예를 들면, 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 아밀, 헥실, 에틸헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 옥타데실, 도코데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 알릴, 히드록시, 메톡시, 히드록시에틸, 메톡시에틸, 2-히드록시 프로필, 메톡시프로필, 시아노에틸, 에톡시, 부톡시, 헥실옥시, 메톡시에톡시에틸, 메톡시에톡시에톡시에틸, 헥사메틸렌이민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 카르복시메틸, 트리메톡시실릴프로필, 트리에톡시실릴프로필, 페닐, 메톡시페닐, 시아노페닐, 페녹시, 톨릴, 벤질 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌이민과 같은 고분자 화합물 및 그들의 유도체에서 선택될 수 있는데 이로 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 2의 암모늄 카바메이트계 화합물로는, 암모늄 카바메이트(ammonium carbamate), 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카바메이트, 디부틸암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카바메이트, 모폴리늄 모폴린카바메이트, 피리디늄 에틸헥실카바메이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트, 벤질암모늄 벤질카바메이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카바메이트 및 그 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있다.

상기 화학식 3의 암모늄 카보네이트계 화합물로는, 암모늄 카보네이트 (ammonium carbonate), 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에 틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카보네이트, 모폴린암모늄 모폴린카보네이트, 벤질암모늄 벤질카보네이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트, 및 그 유도체로부터선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있다.

상기 화학식 4의 암모늄 바이카보네이트계 화합물로는, 암모늄 바이카보네이트(ammonium bicarbonate), 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타데실암모늄 바이카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 및 그 유도체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있다.

한편, 상기의 암모늄 카바메이트계, 암모늄 카보네이트계 또는 암모늄 바이카보네이트계 화합물의 종류 및 제조방법은 특별히 제한할 필요는 없다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,542,214호(1985.9.17)에서는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 또는 최소한 1개 이상의 이들 혼합물과 이산화탄소로부터 암모늄 카바메이트계 화합물을 제조할수 있다고 기술하고 있으며, 상기 아민 1몰당 물 0.5몰을 더 첨가하면 암모늄 카보네이트계 화합물이 얻어지고, 물 1몰 이상을 첨가하는 경우에는 암모늄 바이카보네이트계 화합물을 얻을 수 있다. 이때 상압 또는 가압상태에서 특별한 용매 없이 제조할 수 있으며, 용매를 사용하는 경우 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소계, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매 또는 이들의 혼합용매 등을 들 수 있고, 이산화탄소는 기상상태에서 버블링(bubbling)하거나 고체상 드라이아이스를 사용할 수 있으며 초임계(supercritical) 상태에서도 반응할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 암모늄 카바메이트계, 암모늄 카보네이트계 또는 암모늄 바이카보네이트계 유도체의 제조에는 상기의 방법 이외에도, 최종 물질의 구조가 같다면 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 즉, 제조를 위한 용매, 반응 온도, 농도 또는 촉매 등을 특별히 한정할 필요는 없으며, 제조 수율에도 무방하다.

이렇게 제조된 암모늄 카바메이트계 화합물 및 암모늄 카보네이트계 화합물과 은 화합물을 반응시켜 유기 은 착체 화합물을 제조할 수 있다. 예를 들면, 화학식 1에 나타낸 바와 같은 최소한 1개 이상의 은 화합물과 화학식 2 내지 화학식 4에 나타낸 바와 같은 최소한 1개 이상의 암모늄 카바메이트계 유도체 또는 암모늄 카보네이트계 유도체를 질소 분위기의 상압 또는 가압상태에서 용매 없이 직접 반응하거나, 용매를 사용하는 경우 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 카비톨아세테이트 같은 아세테이트류, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매 등을 사용할 수 있다. 그러나 유기 은 착체 화합물 제조 방법에는 특별히 제한할 필요는 없다. 즉, 최종 물질의 구조가 같다면 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들어 제조를 위한 용매, 반응 온도, 농도 또는 촉매 사용 유무 등을 특별히 한정할 필요는 없으며, 제조 수율에도 무방하다.

또한, 은 착체 화합물을 제조하는데 있어서 상기의 방법 이외에 화학식 1의 은 화합물과 1개 이상의 아민화합물이 혼합된 용액을 제조한 후, 이산화탄소를 반응시켜 얻어지는 은 착체 화합물을 본 발명에 사용할 수 있다. 이때에도 상기에서와 같이 상압 또는 가압상태에서 용매 없이 직접 반응하거나 용매를 사용하여 반응시킬 수 있다. 그러나 유기 은 착체 화합물 제조 방법에는 특별히 제한할 필요는 없다. 즉, 최종 물질의 구조가 같다면 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들어 제조를 위한 용매, 반응 온도, 농도 또는 촉매 사용 유무 등을 특별히 한정할 필요는 없으며, 제조 수율에도 무방하다.

한편, 상기 은 착체 화합물은 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.

(화학식 5)

Ag[A]m

상기 화학식 5에서, A는 화학식 2 내지 화학식 4 화합물이며, m은 0.7 내지 2.5이다.

상기 은 착체 화합물은, 메탄올과 같은 알코올류, 에틸아세테이트와 같은 에스테르류, 테트라히드로퓨란과 같은 에테르류 용매 등 상기의 본 발명의 유기 은 착체 화합물을 제조하는 용매를 포함한 다양한 용매에 잘 용해되는 특징이 있으며, 따라서 은 착체 화합물은 도포나 프린팅 공정에 쉽게 적용가능하고, 또한 보관 등의 안정성에 있어서도 매우 안정한 용액을 형성하여 3개월 이상 안정하게 용액상태로 보관 가능하다.

또한 유기 은 착체 화합물 용액을 유리, 실리콘 웨이퍼, 폴리에스테르나 폴리이미드와 같은 고분자 필름 등과 같은 기판에 도포하여 박막을 제조하거나 직접 프린팅 할 수 있다.

상기 도전성 금속잉크는, 필요에 따라, 첨가제로서 안정제, 박막보조제, 용매, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(wetting agent), 분산제, 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 또는 환원제를 더 포함할 수 있다.

상기 안정제로는 1차 아민, 2차 아민 또는 3차 아민과 같은 아민 화합물이나, 상기의 암모늄 카바메이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 바이카보네이트계 화합물, 또는 포스핀(phosphine)이나 포스파이트(phosphite)나 포스페이트(phosphate)와 같은 인 화합물, 티올(thiol)이나 설파이드(sulfide)와 같은 황 화합물 및 이들의 혼합물을 예로 들 수 있다.

구체적으로 예를 들면 아민화합물로는 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, 이소아밀아민, n-헥실아민, 2-에틸헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, 이소옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 도코데실아민, 시클로프로필아민, 시클로펜틸아민, 시클로헥실아민, 알릴아민, 히드록시아민, 암모늄하이드록사이드, 메톡시아민, 2-에탄올아민, 메톡시에틸아민, 2-히드록시 프로필아민, 2-히드록시-2-메틸프로필아민, 메톡시프로필아민, 시아노에틸아민, 에톡시아민, n-부톡시아민, 2-헥실옥시아민, 메톡시에톡시에틸아민, 메톡시에톡시에톡시에틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디에탄올아민, 헥사메틸렌이민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 2,2-(에틸렌디옥시)비스에틸아민, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 아미노아세트알데히드 디메틸아세탈, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 아닐린, 아니시딘, 아미노벤조니트릴, 벤질아민 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌 이민과 같은 고분자 화합물 및 그 유도체 등과 같은 아민 화합물을 들 수 있다.

상기 암모늄 카바메이트계 화합물로는, 암모늄 카바메이트(ammonium carbamate), 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카바메이트, 디부틸암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카바메이트, 모폴리늄 모폴린카바메이트, 피리디늄 에틸헥실카바메이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트, 벤질암모늄 벤질카바메이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카바메이트 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다.

상기 암모늄 카보네이트계 화합물로는, 암모늄 카보네이트(ammonium carbonate), 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카보네이트, 모폴린암모늄 모폴린카보네이트, 벤질암모늄 벤질카보네이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다.

상기 암모늄 바이카보네이트계 화합물로는, 암모늄 바이카보네이트(ammonium bicarbonate), 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타데실암모늄 바이카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다.

상기 인 화합물로는, 화학식 R₃P, (RO)₃P 또는 (RO)₃PO으로 나타내지는 인화합물로서 여기에서 R은 탄소수 1~20의 알킬 또는 아릴기를 나타내고 대표적으로 트리부틸포스핀, 트리페닐포스핀, 트리에틸포스파이트, 트리페닐포스파이트, 다이벤질포스페이트, 트리에틸포스페이트, 등을 예로 들 수 있다.

상기 황 화합물로는, 예를들면, 부탄티올, n-헥산티올, 디에틸 설파이드, 테트라히드로티오펜, 알릴다이설파이드, 머켑토벤조티아졸, 알킬머켑토아세테이트, 테트라하이드로티오펜, 옥틸티오글리콜레이트 등을 예로 들 수 있다.

이러한 안정제의 사용량은 본 발명의 잉크 특성에 부합되는 한 특별히 제한할 필요는 없다. 그러나 그 함량이 은 화합물에 대하여 몰비로 0.1% ~ 90%가 좋으며 보다 바람직하게는 1% ~ 50%이다. 이 범위를 넘는 경우 박막의 전도도의 저하가 생길 수 있고, 이하의 경우 잉크의 저장 안정성이 떨어질 수 있다.

상기 박막보조제는 유기산 및 유기산유도체가 사용될 수 있으며 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 구성될 수 있다.

상기 유기산의 예로는 초산(acetic acid), 옥살산(oxalic acid), 구연산(citric acid), 락트산(Lactic acid), 말레산(maleic acid), 아크릴산(acrylic acid), 부틸산(butyric acid), 발레산(valeric acid), 피발산(pivalicacid), n-헥산산(hexanoic acid), t-옥탄산(octanoic acid), 2-에칠-헥산산(2-ethyl-hexanoic acid), 네오데칸산(neodecanoic acid), 라우르산(lauric acid), 스테아린산(stearic acid), 올레산(oleic acid), 나프텐산(naphthenic acid), 도데칸산(dodecanoic acid), 리놀레산(linoleic acid) 등의 유기산을 예로 들 수 있다.

상기 유기산 유도체로는, 초산암모늄염, 구연산암모늄염, 라우르산암모늄염, 락트산암모늄염, 말레산암모늄염, 옥살산암모늄염 등의 유기산 암모늄염과 Au, Cu, Zn, Ni, Co, Pd, Pt, Ti, V, Mn, Fe, Cr, Zr, Nb, Mo, W, Ru, Cd, Ta, Re, Os, Ir, Al, Ga, Ge, In, Sn, Sb, Pb, Bi, Sm, Eu, Ac, Th 등과 같은 금속을 포함하는 유기산금속염을 예로 들 수 있다.

상기 유기산금속염으로는, 옥살산 망간, 초산 금, 옥살산 팔라듐, 2-에틸 헥산산 은, 옥탄산 은, 네오데칸산 은, 스테아린산 코발트, 나프텐산 니켈, 나프텐산 코발트 등을 예로 들 수 있다.

상기 박막보조제의 사용량은 특별히 한정하지는 않으나, 은 착체 화합물 또는 혼합물에 대하여 몰비로 0.1% ~ 25%가 바람직하다. 이 범위를 넘는 경우 균일한 박막형성이 어려우며, 그 이하인 경우 박막에 크랙이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

상기 용매의 경우, 은 착체 화합물 용액의 점도 조절이나 원활한 박막 형성을 위하여 용매가 필요한 경우 사용할 수도 있다.

상기 용매로는, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-메톡시프로판올, 부탄올, 에틸헥실 알코올, 테르피네올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 탄화수소계, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환용매, 아세토니트릴, 디메틸술폭사이드 또는 이들의 혼합용매 등을 예로 들 수 있다.

상기 바인더 수지로서, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 에스테르와 같은 아크릴계 수지, 에틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스계 수지, 지방족 또는 공중합 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세테이트와 같은 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에테르 및 우레아 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 불소수지, 폴리에틸렌과 같은 올레핀계 수지, 석유 및 로진계 수지 등과 같은 열가소성 수지나 에폭시계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지 등과 같은 열경화성 수지, 자외선 또는 전자선 경화형의 다양한 구조의 아크릴계 수지, 그리고 에틸렌-프로필렌계 고무, 스티렌-부타디엔계 고무 등도 함께 사용 가능하다.

상기 계면활성제로는, 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate)와 같은 음이온계면활성제, 노닐페녹시폴리에톡시에탄올(nonyl phenoxy- polyethoxyethanol), 듀폰사(Dupont)제품의 에프에스엔(FSN)과 같은 비이온성 계면활성제, 그리고 라우릴벤질암모늄 클로라이드 등과 같은 양이온성 계면활성제나 라우릴 베타인(betaine), 코코 베타인과 같은 양쪽성 계면활성제 등을 예로 들 수 있다.

상기 습윤제 또는 습윤분산제로는, 폴리에틸렌글리콜, 에어프로덕트사(Air Product) 제품의 써피놀 시리즈, 데구사(Deguessa)의 테고 웨트 시리즈와 같은 화합물을 예로 들 수 있다.

상기 칙소제 또는 레벨링제로는 비와이케이(BYK)사의 비와이케이(BYK) 시리즈, 데구사(Degussa)의 글라이드 시리즈, 에프카(EFKA)사의 에프카(EFKA) 3000 시리즈나 코그니스(Cognis)사의 디에스엑스(DSX) 시리즈 등을 예로 들 수 있다.

상기 환원제는 소성을 쉽게 하기 위하여 첨가될 수도 있는데, 예로 히드라진, 아세틱히드라자이드, 소디움 또는 포타슘 보로하이드라이드, 트리소디움 시트레이트, 그리고 메틸디에탄올아민, 디메틸아민보란(dimethylamineborane)과 같은 아민화합물, 제1염화철, 유산철과 같은 금속 염, 수소, 요오드화 수소, 일산화탄소, 포름알데히드, 아세트알데히드와 같은 알데히드 화합물, 글루코스, 아스코빅 산, 살리실산, 탄닌산(tannic acid), 피로가롤(pyrogallol), 히드로퀴논과 같은 유기화합물 등을 들 수 있다.

전술한 은 착체 화합물, 투명 은 잉크의 제조방법에 대해서는, 본원 발명자들에 의해 출원된 한국특허출원 제10-2006-0011083호 및 한국특허출원 제10-2005-0018364에 기재되어 있다.

이와 같이, 상기 도전성 금속잉크로는 예컨대, 상기 은 착체 화합물을 포함하는 상기 도전성 금속잉크를 사용할 수 있다고 앞서 설명하였는데, 이는 제조하는데 있어서, 상기 화학식 1의 은 화합물과 1개 이상의 과량의 아민화합물 또는 암모늄 카바메이트 또는 암모늄 카보네이트계 화합물 및 이들의 혼합된 용액을 제조하고, 여기에 필요에 따라 상기의 바인더 또는 첨가제 등을 넣은 후 이산화탄소를 반응시켜 투명 은 잉크를 얻을 수도 있다. 이때에도 상기에서와 같이 상압 또는 가압상태에서 용매 없이 직접 반응하거나 용매를 사용하여 반응시킬 수 있다.

구체적으로는, 상기 도전성 금속잉크로서, 2-에틸-1-헥실아민과 이산화탄소를 반응시켜 얻어지는 카바메이트로 제조한 투명 은 잉크를 사용하거나, 2-에틸-1-헥실아민, 이소부틸아민 혼합아민을 이산화탄소와 반응시켜 얻어지는 카바메이트로 제조한 투명 은 잉크를 사용할 수 있다.

이와 같이, 상기 도전성 금속잉크로는 예컨대, 상기 은 착체 화합물을 포함하는 상기 도전성 금속잉크를 사용할 수 있다고 앞서 설명하였는데, 상기 도전성 금속잉크로는 은 잉크로 한정되는 것이 아니라, 다양한 여러종류의 금속잉크가 사용될 수 있으며, 은 착체 화합물 형태가 아니라 도전성 금속입자를 별도로 성장시켜 준비하고 이 도전성 금속입자가 분산되어 있는 형태의 금속잉크를 본 발명에 적용할 수도 있다.

상기 도전성 금속잉크층은, 상기 도전성 금속잉크 용액으로 코팅하여 형성하게 되는데, 이때, 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography) 및 리소그라피(lithography) 방법 중에서 선택되는 방법으로 코팅할 수 있다.

상기 도전성 나노와이어층 및 상기 도전성 금속잉크층을 각각 코팅한 후, 열처리하는 단계에서는, 보통 80 ~ 400℃ 사이, 바람직하게는 90 ~ 300℃, 보다 바람직하게는 100 ~ 250℃에서 열처리할 수 있으며, 1~60분간 열처리하는 것이 바람직할 수 있다. 또는 상기 범위 내에서 저온과 고온에서 2단계 이상 가열 처리할 수도 있다. 예컨대 열처리 단계에서는, 예컨대 80 ~ 150℃에서 1 ~ 30분간 처리하고, 150 ~ 300℃에서 1 ~ 30분간 처리할 수 있다.

각 층을 코팅하면서부터 개시된 도전성 금속입자에 의한 도전성 나노와이어의 브릿지 현상이 상기 열처리단계에서는, 도전성 금속입자에 의한 도전성 나노와이어의 브릿지가 가속화되어, 도전성 나노와이어들 간에 전도성 그물망이 더욱 끊김 없이 연속적이고 견고하게 형성될 수 있다.

이와 같이, 각 층을 코팅하면서 부터 개시되어 열처리단계에서 가속화 되는 브릿지 현상에 의해, 상기 도전성 금속입자가 상기 도전성 나노와이어 간의 전기적인 접점인 도전 도트(dot)를 형성함에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 도전 도트를 통해 상기 도전성 나노와이어들이 전기적으로 연결된 전도성 그물망을 형성하는 형태로 형성될 수 있다. 이때의 상기 도전성 금속입자의 크기는 0.5~150nm일 수 있다.

상기 도전성 나노와이어층 및 상기 도전성 금속잉크 코팅층의 경우, 상기 기재 위에 각 1층씩 형성할 수도 있고, 예컨대, 기재, 도전성 나노와이어층, 도전성 금속잉크층 또는 기재, 도전성 금속잉크층, 도전성 나노와이어층으로 구성할 수도 있고, 기재, 도전성 나노와이어층, 도전성 나노와이어층, 도전성 금속잉크층 또는 기재, 도전성 금속잉크층, 도전성 금속잉크층, 도전성 나도와이어층 또는 기재, 도전성 나노와이어층, 도전성 나노와이어층, 도전성 금속잉크층, 도전성 금속잉크층,또는 기재, 도전성 금속잉크층, 도전성 금속잉크층, 도전성 나노와이어층, 도전성 나노와이어층으로 구성할 수도 있다. 그러나,이로 층 구성이 한정되는 것은 아니며, 투과율 및 전도성을 확보할 수 있는 범위에서 층수, 층 배열, 각 층을 형성하는 용액의 농도를 다양한 조합으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 투명도전막의 제조방법은, 상기 투명 도전층의 표면에, 표면처리액을 도포하여 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 의해 산화를 방지할 수 있고, 접착력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제3실시예에 따른 투명 도전막의 제조방법은, a) 기재 상에 도전성 나노와이어 및 도전성 금속잉크를 포함하는 코팅액을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 코팅층을 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함한다.여기서, 제1실시예 및 제2실시예와 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

상기 도전성 나노와이어 및 상기 도전성 금속잉크를 포함하는 코팅액은, 상기 도전성 나노와이어 및 용매를 포함하는 도전성 나노와이어 용액 및 상기 도전성 금속잉크 및 용매를 포함하는 도전성 금속잉크 용액을 혼합하여 제조될 수 있다.

여기서, 상기 도전성 나노와이어 용액 및 상기 도전성 금속잉크 용액은 1:1의 중량비로 혼합하여 제조될 수 있다. 이와 같이, 두 용액을 혼합하여 제조된 1액형 코팅액으로 상기 투명 도전층을 형성할 수 있다.

상기 코팅층의 경우 1층 이상 형성가능하며, 예컨대 한 층만 형성하거나 2층으로 형성할 수도 있으나, 이로 층수가 제한되는 것은 아니며, 투과율 및 전도성을 확보할 수 있는 범위에서 층수, 층을 형성하는 용액의 농도를 다양한 조합으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 투명도전막은, 전술한 제조방법에 의해 제조된 투명도전층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 투명 도전층은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 금속입자가 상기 도전성 나노와이어 간의 전기적인 접점인 도전 도트(dot)를 형성함에 따라, 상기 도전 도트를 통해 상기 도전성 나노와이어들이 전기적으로 연결된 전도성 그물망을 형성하는 형태를 갖게 된다.

이하에서는, 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하기로 하나, 이로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도전성 은 나노잉크 용액제조

도전성 은 나노잉크 용액은, 주식회사 잉크테크(모델명: TEC-R2A115, 은함량 11.5중량%, 용매: 에탄올을 포함한 혼합물)를 아래 표 1과 같은 조성으로 제조하여 사용하였다. 여기서, 은 함량 11.5중량%는 TEC-R2A115 도전성 은 나노잉크 중 은 함량을 의미하며, Ag함량은 도전성 은 나노잉크와 용매인 에탄올을 혼합한 도전성 은 나노잉크 용액 중 Ag함량을 의미한다.

<표 1 : 도전성 은 나노잉크 용액 제조>

Serial No.	TEC-R2A115 (은함량 11.5중량%)	에탄올	Ag함량(중량%)
Ag Ink-1.5	13.04gram	86.96gram	1.50
Ag Ink-1.0	8.70gram	91.30gram	1.00
Ag Ink-0.5	4.35gram	95.65gram	0.50
Ag Ink-0.25	2.17gram	97.83gram	0.25
Ag Ink-0.05	0.43gram	99.57gram	0.05
Ag Ink-0.01	0.09gram	99.91gram	0.01

도전성 은 나노와이어 용액 제조

도전성 은 나노와이어 용액의 조성은 표 2와 같은 조성으로 제조하여 사용하였다.

<표2: 도전성 은 나노와이어 용액 조성>

Serial No.	은나노와이어 함량 (중량%)	용매	은나노와어의 평균두께(Nanometer)	은나노와이어 평균길이 (마이크론,㎛)
Ag-1.0-NWs	1.0	에탄올	100	50
Ag-0.5-NWs	0.5	에탄올	100	50

도전성 탄소나노튜브 용액 제조

도전성 탄소나노튜브 용액의 조성은 표 3과 같은 조성으로 제조하여 사용하였다.

<표3: 도전성 탄소나노튜브 용액 조성>

Serial No.	고형분 (중량%)	용매	CNT 평균직경 (Nanometer)	CNT 평균길이 (마이크론, ㎛)
CNT-1.0	1.0	에탄올	1.5	5
CNT-0.5	0.5	에탄올	1.5	5

표면처리용 용액제조

표면처리용 용액은 표 4와 같은 조성으로 제조하여 사용하였다.

<표4: 표면처리용 용액 조성>

Serial No.	수지 계열	용매	최종고형분(중량%)
Top-1	Cellulose+ Cymel계	이소프필알콜	5
Top-2	Cellulose+ Polyisocyanate계	이소프필알콜	5
Top-3	Phenoxy+Cymel계	이소프필알콜	5
Top-4	Polyurethane+Cymel계	이소프필알콜	5
Top-5	Polyurea+Polyisocyanate계	이소프필알콜	5
Top-6	지방산계	이소프필알콜	5

실시예 1(투명 도전층 형성)

광학용 PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-1.0-NWs용액을 떨어뜨려 스핀코터(Spin Coater)를 이용하여 코팅 후 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노와이어층을 형성하였다. 동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노와이어층을 형성하였다.

2차로 형성된 은나노와이어층위에 표1의 Ag Ink-0.01용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후, 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였으며, 이때 광투과도 89%, 표면전기저항 78Ω/□이었다.

실시예 2(투명 도전층 형성)

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-1.0-NWs용액을 떨어뜨려 스핀코터(Spin Coater)를 이용하여 코팅 후 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노와이어층을 형성하였다. 동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노와이어층을 형성하였다.

2차로 형성된 은나노와이어층위에 표1의 Ag Ink-0.05용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후, 50℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였으며 이때 광투과도 85%, 표면전기저항 30Ω/□이었다.

실시예 3(투명 도전층 형성)

2차로 형성된 은나노와이어층위에 표1의 Ag Ink-0.01용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후, 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노잉크층을 형성하고 동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노잉크층을 형성하였다. 이때 광투과도 87%, 표면전기저항 45Ω/□였다.

실시예 4(투명 도전층 형성)

광학용 PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40, 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-0.5-NWs용액을 떨어뜨려 스핀코터(Spin Coater)를 이용하여 코팅 후 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노와이어층을 형성하였다. 동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노와이어층을 형성하였다.

2차로 형성된 은나노와이어층위에 표1의 Ag Ink-0.05용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후, 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노잉크층을 형성하고 동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노잉크층을 형성하였다. 이때 광투과도 78%, 표면전기저항 20Ω/□이었다.

실시예 5(투명 도전층 형성)

광학용 PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-0.5-NWs용액을 떨어뜨려 스핀코터(Spin Coater)를 이용하여 코팅 후 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노와이어층을 형성하였다. 동일과정을 2회 추가반복하여 2차, 3차 은나노와이어층을 형성하였다.

3차로 형성된 은나노와이어층위에 표1의 Ag Ink-0.05용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였다. 이때 광투과도 89%, 표면전기저항 23Ω/□이었다.

실시예 6(투명 도전층 형성)

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표1의 Ag InK-0.05용액과 표2의 Ag-0.5-NWs용액을 동일 무게비로 혼합한 후 떨어뜨려 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노잉크와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다.

동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노잉크와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다. 이때 광투과도 83%, 표면전기저항 50Ω/□이었다.

실시예 7(투명 도전층 형성)

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표1의 Ag InK-0.01용액과 표2의 Ag-1.0-NWs용액을 동일 무게비로 혼합한 후 떨어뜨려 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노잉크와 은나노와이어의 혼합을 형성하였다.

동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노잉크와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다. 이때 광투과도 88%, 표면전기저항 42Ω/□였다.

실시예 8(투명 도전층 형성)

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표3의 CNT-1.0용액을 떨어뜨려 스핀코터(Spin Coater)를 이용하여 코팅 후 150℃에서 5분 열처리하여 탄소나노튜브층을 형성하였다.

동일과정을 1회 추가반복하여 형성된 탄소나노튜브층위에 표1의 Ag Ink-0.5용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였다. 이때 광투과도 81%, 표면전기저항 74Ω/□였다.

실시예 9(투명 도전층 형성)

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-0.5-NWs와 표3의 CNT-0.5용액을 동일 무게비로 혼합한 후 떨어뜨려 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리를 하므로써 1차 탄소나노튜브와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다. 동일과정을 1회 추가 반복하여 2차 탄소나노튜브와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다.

2차 혼합층위에 표1의 Ag Ink-0.05용액을 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였으며, 이때 광투과도 83%, 표면전기저항 79Ω/□였다.

실시예 10(투명 도전층 형성)

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표1의 Ag Ink-0.05용액과 표3의 CNT-1.0용액을 동일 무게비로 혼합한 용액을 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리하여 1차 탄소나노튜브와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다. 동일과정을 1회 추가 반복하여 2차 탄소나노튜브와 은나노와이어의 혼합층을 형성하였다.

2차 혼합층위에 표1의 Ag Ink-0.05용액을 떨어뜨려 스핀코팅한 후 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였으며, 이때 광투과도 87%, 표면전기저항 89Ω/□였다.

실시예 11(보호층 형성)

실시예 1의 투명 도전층 위에 표4의 Top-1용액을 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리를 하여 고분자 보호층을 형성하였다. 이때 형성된 최종 투명 도전층은 광투과도 약87%, 표면전기저항 약81Ω/□이었다.

실시예 12(보호층 형성)

실시예 1의 투명 도전층 위에 표4의 Top-2, 3, 4용액을 각각 스핀코팅하여 150℃에서 5분열처리를 하여 각각의 고분자 보호층을 형성하였다. 이때 형성된 각각의 투명 도전층은 광투과도 87%, 표면전기저항 약81Ω/□이었다.

실시예 13(보호층 형성)

실시예 1의 투명 도전층 위에 표4의 Top-5용액을 Spin코팅하여 150℃에서 5분열처리를 하여 고분자 보호층을 형성하였다. 이때 형성된 최종 투명 도전층은 광투과도 83%, 표면전기저항 약81Ω/□이었다.

실시예 14(보호층 형성)

실시예 1의 투명 도전층 위에 표4의 Top-6용액을 스핀코팅하여 150℃에서 5분열처리를 하여 고분자 보호층을 형성하였다. 이때 형성된 최종 투명 도전층은 광투과도 81%, 표면전기저항 약81Ω/□이었다.

비교예 1

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표1의 Ag Ink-1.5용액을 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였다. 이때 광투과도 40%, 표면전기저항 120Ω/□이었다.

비교예 2

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표1의 Ag Ink-1.0용액을 스핀코팅하여 150℃에서 5분 열처리하여 은나노잉크층을 형성하였다. 이때 광투과도 41%, 표면전기저항은 측정범위를 넘었다.

비교예 3

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-1.0-NWs용액을 스핀코팅 후 150℃에서 5분 열처리하여 은나노와이어층을 형성하였다. 이때 광투과도 89%, 표면전기저항 4548Ω/□이었다.

비교예 4

PET(Polyethylene terephthalate, 제조업체: 주식회사 SKC, 상품명: SH40 , 광투과도: 92%) Film상에 표2의 Ag-1.0-NWs용액을 스핀코팅후 150℃에서 5분 열처리하여 1차 은나노와이어층을 형성한 후 동일과정을 1회 추가반복하여 2차 은나노와이어층을 형성하였다. 이때 광투과도 87%, 표면전기저항 159Ω/□이었다.

전술한 실시예 및 비교예의 광투과도 및 표면저항 값은 표 5와 같다.

<표5>

예	광투과도 (%)	표면저항 (Ω/□)
실시예1	89	78
실시예2	85	30
실시예3	87	45
실시예4	78	20
실시예5	89	23
실시예6	83	50
실시예7	88	42
실시예8	81	74
실시예9	83	79
실시예10	87	89
실시예11	87	81
실시예12	87	81
실시예13	83	81
실시예14	81	81
비교예1	40	120
비교예2	41	측정불가
비교예3	89	4548
비교예4	87	159

표 5에서 볼 수 잇는 바와 같이, 실시예1~14는 투명전극용으로 사용될 수 있도록 광투과도 및 표면저항이 동시에 양호한 반면, 비교예1~4는 투명전극용으로 적용되기에는 광투과도 및 표면저항이 동시에 양호하게 만족하지 않음을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 도전성 금속잉크의 농도를 낮추어 다층을 형성하는 경우 투과율을 향상시킬 수 있으면서, 도전성 나노와이어를 도전성 금속입자로 브릿지시켜 전도성 그물망을 형성함에 따라 전도성을 향상시킬 수 있음에 따라 도전성 나노와이어의 농도를 높이지 않아도 높은 전도성을 제공할 수 있고 실질적으로 도전성 나노와이어의 농도를 낮출 수 있어 헤이즈를 감소시킬 수 있게 된다.

Claims

투명 도전막의 제조방법에 있어서,
a) 기재상에 도전성 나노와이어층을 형성하는 단계;
b) 상기 도전성 나노와이어층을 열처리하는 단계;
c) 상기 도전성 나노와이어층상에 도전성 금속잉크를 도포하는 단계; 및
d) 상기 도전성 금속잉크가 도포된 기재를 열처리하여, 상기 도전성 나노와이어들을 상기 도전성 금속잉크의 도전성 금속입자에 의해 전기적으로 브릿지시키는 단계를 포함하며,
상기 도전성 금속잉크는, 하기의 화학식 1로부터 선택되는 하나 이상의 은 화합물; 및 하기 화학식 2 내지 화학식 4로부터 선택되는 하나 이상의 암모늄 카바메이트계 화합물 또는 암모늄 카보네이트계 화합물을 반응시켜 제조된 하기 화학식 5의 은 착체 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
(화학식 1)

(상기 n은 1∼4의 정수이고, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라 이트, 설페이트, 포스페이트, 티 오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로보레이트, 아세틸아 세토네이트, 카복실레이트 및 그 들의 유도체로 구성된 군에서 선택되는 치환기이다.)
(화학식 2)

(화학식 3)

(화학식 4)

(화학식 5)
Ag[A]m
상기 화학식 5에서, A는 화학식 2 내지 화학식 4 화합물이며, m은 0.7 내지 2.5이다.
(상기 R1, R2 , R3, R4, R5 및 R6는 서로 독립적으로 각각 수소, 지방족 또는 지환족 (C1-C30)알킬기, 아릴기, 아 랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 (C1-C30)알킬기, 관능기 가 치환된 아릴기, 고분자화합물기, 헤테로고리 화합물 및 그들의 유도체에서 선택되는 치환기이거나, 서로 독립적으로 R1과 R2, R4와 R5는 헤테로 원자가 포함 되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.)
삭제
삭제
청구항 1항에 있어서,
상기 도전성 금속입자에 의해 상기 도전성 나노와이어들을 브릿지시키는 단계에서는, 상기 도전성 금속입자가 상기 도전성 나노와이어 간의 전기적인 접점인 도전 도트(dot)를 형성함에 따라, 상기 도전 도트를 통해 상기 도전성 나노와이어들이 전기적으로 연결된 전도성 그물망을 형성하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 기재는, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에텔렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(Nylon), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR) 또는 유리인 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 도전성 나노와이어는, 금속 나노와이어, 금속 나노로드, 전기전도성섬유 또는 탄소나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 금속 나노와이어는, 평균두께가 50~150nm이고, 평균길이가 1~100㎛인 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 탄소나노튜브는, 평균직경이 1.2~20nm이고, 평균길이가 0.5~100㎛인 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 도전성 금속입자는, 0.5~150nm의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
삭제
청구항 1항에 있어서,
스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography) 및 리소그라피(lithography) 방법 중에서 선택되는 방법으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 제조방법,
청구항 1한 항에 있어서,
상기 열처리 시에는, 100~250℃의 온도에서 1~60분간 열처리하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
표면처리액을 도포하여 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 도전성 나노와이어층은, 도전성 나노와이어 및 용매를 포함하는 도전성 나노와이어 용액으로 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 도전성 나노와이어 용액은, 상기 도전성 나노와이어를 0.01~10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 도전성 나노와이어 용액은, 결합제, 분산제, 안정제, 박막보조제, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 및 환원제 중에서 선택된 1종 이상의 추가 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 용매로는, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-메톡시프로판올, 부탄올, 에틸헥실 알코올, 테르피네올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드, 아세토니트릴, 디메틸술폭사이드 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 도전성 금속잉크 코팅층은, 도전성 금속잉크 및 용매를 포함하는 도전성 금속잉크 용액으로 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 18에 있어서,
상기 도전성 금속잉크 용액은, 상기 도전성 금속잉크를 0.01~10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 18에 있어서,
상기 도전성 금속잉크 용액은, 결합제, 분산제, 안정제, 박막보조제, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 및 환원제 중에서 선택된 1종 이상의 추가 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 18에 있어서,
상기 용매로는, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-메톡시프로판올, 부탄올, 에틸헥실 알코올, 테르피네올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드, 아세토니트릴, 디메틸술폭사이드 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 도전성 나노와이어층 및 상기 도전성 금속잉크 코팅층 중에서 적어도 하나는 1층 이상 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
청구항 1항에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 투명도전막.
청구항 30에 있어서,
상기 도전성 금속입자가 상기 도전성 나노와이어를 향해 응집되어 상기 도전성 나노와이어 간의 전기적인 접점인 도전 도트(dot)를 형성함에 따라, 상기 도전 도트를 통해 상기 도전성 나노와이어들이 전기적으로 연결된 전도성 그물망을 형성하는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 투명 도전막.