KR101328427B1 - Complex conductive thin film using metal nano wire and cnt, method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도전성 박막 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive thin film and a method for manufacturing the same, and more particularly to a composite conductive thin film using a metal nanowire or carbon nanotubes and a method for manufacturing the same.
금속나노와이어 또는 탄소나노튜브로 구성된 도전성 박막은 와이어 또는 튜브 형태의 나노구조체가 네트워크 구조를 형성하여 도전성의 박막을 형성한 것으로써 도전성을 가지는 도전막을 의미한다. 이러한 도전성 박막은 투명전극, 면발열체, 정전기방제 및 흡수제, 전자파차폐 필름, 방열 소재, 트랜지스터, 센서 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다. The conductive thin film composed of metal nanowires or carbon nanotubes refers to a conductive film having conductivity by forming a network structure by forming a network structure in a nano structure in the form of a wire or a tube. Such conductive thin films are widely used in various fields such as transparent electrodes, surface heating elements, electrostatic control and absorbents, electromagnetic shielding films, heat radiation materials, transistors, and sensors.
종래 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브로 구성된 도전성 박막은 간단한 용액 공정으로써 기판 상에 형성할 수 있는 장점이 있지만, 전기전도성이 충분히 뛰어나지 못하고 광투과도가 낮은 단점이 있다. Conventionally, a conductive thin film composed of metal nanowires or carbon nanotubes has an advantage of being able to be formed on a substrate by a simple solution process. However, the conductive thin film is not sufficiently excellent in electrical conductivity and has low light transmittance.
또한 금속나노와이어로 구성된 도전성 박막의 경우, 금속나노와이어 간 접촉 저항이 높고 전기전도 특성의 균일도를 확보하기 어려운 단점이 있다.In addition, in the case of a conductive thin film composed of metal nanowires, there is a disadvantage in that contact resistance between metal nanowires is high and it is difficult to secure uniformity of electrical conductivity characteristics.
또한 탄소나노튜브로 구성된 도전성 박막의 경우, 도전성이 비교적 낮으며 광투과도가 낮은 단점이 있다.In addition, in the case of the conductive thin film composed of carbon nanotubes, there is a disadvantage that the conductivity is relatively low and the light transmittance is low.
따라서 본 발명의 목적은 전기전도도와 광투과도를 동시에 향상시킬 수 있는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite conductive thin film using metal nanowires or carbon nanotubes and a method for manufacturing the same which can improve electrical conductivity and light transmittance at the same time.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판과, 상기 기판 위에 형성되며 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함하는 도전성 박막, 및 상기 도전성 박막을 덮도록 형성되며 산화규소를 포함하는 다공성의 나노박막 구조층을 포함하는 복합 도전성 박막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate, a conductive thin film formed on the substrate and including a metal nanowire or carbon nanotube, and a porous nano thin film structure formed to cover the conductive thin film and comprising silicon oxide It provides a composite conductive thin film comprising a layer.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막에 있어서, 상기 금속나노와이어는 직경이 10~100nm, 길이가 10~100㎛인 은나노와이어 또는 구리나노와이어를 포함할 수 있다.In the composite conductive thin film according to the present invention, the metal nanowires may include silver nanowires or copper nanowires having a diameter of 10 to 100 nm and a length of 10 to 100 μm.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 직경이 1~30nm, 길이가 300nm~100㎛의 크기를 가질 수 있다.In the composite conductive thin film according to the present invention, the carbon nanotubes may have a diameter of 1 ~ 30nm, length of 300nm ~ 100㎛.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막에 있어서, 상기 나노박막 구조층은 10~100nm 크기의 구형 또는 입방향의 산화규소를 이용하여 30~150nm의 두께로 형성될 수 있다.In the composite conductive thin film according to the present invention, the nano thin film structure layer may be formed to a thickness of 30 ~ 150nm using a spherical or granular silicon oxide of 10 ~ 100nm size.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막에 있어서, 상기 도전성 박막이 금속나노와이어로 형성되는 경우, 상기 나노박막 구조층은 50~120nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 도전성 박막이 탄소나노튜브로 형성되는 경우, 상기 나노박막 구조층은 70~120nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 도전성 박막이 금속나노와이어 및 탄소사노튜브로 형성되는 경우, 상기 나노박막 구조층은 70~150nm의 두께로 형성될 수 있다.In the composite conductive thin film according to the present invention, when the conductive thin film is formed of metal nanowires, the nano thin film structure layer may be formed to a thickness of 50 ~ 120nm. When the conductive thin film is formed of carbon nanotubes, the nano thin film structure layer may be formed to a thickness of 70 ~ 120nm. When the conductive thin film is formed of metal nanowires and carbon nanotubes, the nano thin film structure layer may be formed to a thickness of 70 ~ 150nm.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막에 있어서, 상기 나노박막 구조층은 상기 도전성 박막에 함침되게 하거나 또는 상기 도전성 박막을 덮도록 형성될 수 있다.In the composite conductive thin film according to the present invention, the nano thin film structure layer may be formed to be impregnated in the conductive thin film or to cover the conductive thin film.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막에 있어서, 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브의 일부가 상기 나노박막 구조층의 표면으로 노출되거나, 상기 나노박막 구조층의 표면에 근접하게 위치할 수 있다.In the composite conductive thin film according to the present invention, a portion of the metal nanowire or carbon nanotube may be exposed to the surface of the nano thin film structure layer, or may be located close to the surface of the nano thin film structure layer.
본 발명은 또한, 기판 위에 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함하는 도전성 박막을 형성하는 단계와, 산화규소를 포함하는 다공성의 나노박막 구조층을 상기 도전성 박막을 덮도록 형성하는 단계를 포함하는 복합 도전성 박막의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a composite comprising forming a conductive thin film including metal nanowires or carbon nanotubes on a substrate, and forming a porous nano thin film structure layer including silicon oxide to cover the conductive thin film. Provided are a method for producing a conductive thin film.
본 발명에 따른 복합 도전성 박막의 제조 방법에 있어서, 상기 도전성 박막을 형성하는 단계에서, 상기 도전성 박막은 딥(dip) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 스핀(spin) 코팅, 솔루션 캐스팅(solution casting), 도롭핑(dropping), 롤(roll) 코팅, 그라비아 코팅 또는 바코팅(bar coating)으로 형성할 수 있다. 상기 나노박막 구조층을 형성하는 단계에서, 상기 나노박막 구조층은 산화규소의 나노입자를 함유하는 분산용액을 상기 도전성 박막에 도포하여 형성하거나, 졸(sol) 상태의 산화규소를 코팅한 후 동결(gelation)하여 형성할 수 있다.In the method of manufacturing a composite conductive thin film according to the present invention, in the forming of the conductive thin film, the conductive thin film is a dip coating, spray coating, spin coating, solution casting It can be formed by dropping, roll coating, gravure coating or bar coating. In the forming of the nano thin film structure layer, the nano thin film structure layer is formed by applying a dispersion solution containing nanoparticles of silicon oxide to the conductive thin film, or after coating the silicon oxide in the sol (sol) state and frozen It can be formed by gelation.
본 발명에 따르면, 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 도전성 박막 위에 형성된 산화규소를 주성분으로 하는 다공성의 나노박막 구조층은 복합 도전성 박막의 전기전도도와 광투과도를 동시에 향상시킬 수 있다. 즉 나노박막 구조층은 네트워크 구조를 이루고 있는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브 사이의 전기적 연결 구조를 더욱 치밀하게 하여 접촉 저항을 감소시킴으로써, 본 발명에 따른 복합 도전성 박막의 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 나노박막 구조층은 나노 두께의 다공성 구조를 갖기 때문에, 가시광선의 반사를 방지하거나 저감시켜 본 발명에 따른 복합 도전성 박막의 광투과도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the porous nano thin film structure layer mainly composed of silicon oxide formed on the conductive thin film formed by using metal nanowires or carbon nanotubes can simultaneously improve the electrical conductivity and the light transmittance of the composite conductive thin film. That is, the nano thin film structure layer can further improve the electrical conductivity of the composite conductive thin film according to the present invention by reducing the contact resistance by densifying the electrical connection structure between the metal nanowires or carbon nanotubes forming the network structure. Since the nano thin film structure layer has a nano-thick porous structure, the light transmittance of the composite conductive thin film according to the present invention can be improved by preventing or reducing the reflection of visible light.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 도전성 박막의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 4는 다공성의 나노박막 구조층을 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 도전성 박막에 나노박막 구조층이 형성된 복합 도전성 박막을 보여주는 사진이다.1 is a cross-sectional view showing a composite conductive thin film using metal nanowires or carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a composite conductive thin film using metal nanowires or carbon nanotubes according to a second embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a composite conductive thin film according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph showing a porous nano thin film structure layer.
5 is a photograph showing a composite conductive thin film in which a nano thin film structure layer is formed on a conductive thin film formed using carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
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.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막을 보여주는 단면도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막을 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a composite conductive thin film using metal nanowires or carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view illustrating a composite conductive thin film using metal nanowires or carbon nanotubes according to a second embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10,20)은 기판(12), 도전성 박막(14) 및 다공성의 나노박막 구조층(16)을 포함한다. 여기서 도전성 박막(14)은 기판(12) 위에 형성되며, 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함한다. 나노박막 구조층(16)은 다공성 구조를 가지며 도전성 박막(14)을 덮도록 형성되며, 산화규소를 포함한다.1 and 2, the composite conductive
제1 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10)은 나노박막 구조층(16) 내에 도전성 박막(14)이 형성된다. 도전성 박막(14)의 상부에 위치하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브는 나노박막 구조층(16)의 표면에 근접하게 형성될 수 있다.In the composite conductive
반면에 제2 실시예에 따른 복합 도전성 박막(20)은 나노박막 구조층(16)의 표면에서 도전성 박막(14)을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브의 일부(14a)가 노출된 구조를 갖는다. 즉 도전성 박막(14)을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브의 일부(14a)는 나노박막 구조층(16)의 표면에 노출되거나, 표면 밖으로 돌출될 수 있다.On the other hand, the composite conductive
이와 같이 제1 및 제2 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10,20)은 나노박막 구조층(16)이 절연성 소재이지만, 도전성 박막(14)이 나노박막 구조층(16)의 표면에 근접하거나 일부가 외부로 노출된 구조를 갖기 때문에, 도전성을 가지게 되며 10~5000Ω/sq 수준의 면저항을 갖게 된다.As described above, in the composite conductive
제2 실시예에 따른 복합 도전성 박막(20)은 제1 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10)과 비교할 때, 도전성 박막(14)을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브의 일부(14a)가 나노박막 구조층(16)의 표면으로 노출되는 것을 제외하면 제1 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10)과 동일한 구조를 갖기 때문에, 제1 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10)을 중심으로 설명하면 다음과 같다.Compared with the composite conductive
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.The
또한 기판(12)으로는 표면 처리 공정을 거친 기판을 사용할 수도 있고, 표면 처리를 하지 않은 기판을 사용할 수 있다. 기판(12)의 표면 처리 방법으로는 피라나(Piranha) 용액 처리, 산 처리, 염기 처리, 플라즈마 처리, 상압 플라즈마처리, 오존 처리, UV 처리, SAM(self assembled monolayer) 처리, 및 고분자 또는 단분자 코팅 방법 중 적어도 하나의 방법이 사용될 수 있다.Moreover, the board | substrate which passed the surface treatment process can also be used as the board |
도전성 박막(14)은 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용하여 형성하며, 네트워크 구조로 형성된다. 이때 도전성 박막(14)은 수용액계 계면 활성제 또는 고분자형 분산제를 이용하여 형성하거나, 유기 용매를 이용하여 형성할 수 있다.The conductive
예컨대 도전성 박막(14)을 수용액계 계면 활성제를 이용하여 형성하는 경우, SDBS, SDS, LDS, CTAB, DTAB, PVP, Triton X-series, Brij-series, Tween-series, poly(acrylic acid), polyvinyl alcohol 등의 수용액계 계면 활성제를 이용할 수 있다.For example, when the conductive
또는 도전성 박막(14)을 유기 용매를 이용하여 형성하는 경우, NMP, DMF, DCE, THF 등으로 구성된 유기 용매를 이용할 수 있다. 한편, 상술한 수용액계 계면 활성제 또는 유기 용매 외에도 기타 다양한 방법으로 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 박막(14)을 형성하여도 무방하다. Alternatively, when the conductive
여기서 도전성 박막(14)에서, 금속나노와이어로는 직경이 10~100nm, 길이가 10~100㎛인 은나노와이어 또는 구리나노와이어가 사용될 수 있다. 탄소나노튜브로는 직경이 1~30nm, 길이가 300nm~100㎛의 크기를 갖는, 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 기능화된 다중벽 탄소나노튜브가 사용될 수 있다.In the conductive
이러한 도전성 박막(14)을 형성하는 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.The conductive
그리고 나노박막 구조층(16)은 도전성 박막(14)에 함침되어 도전성 박막(14)을 덮도록 형성한다. 나노박막 구조층(16)의 두께는 아래에 형성되는 도전성 박막(14)의 두께에 따라 결정되지만, 전기전도도와 광투과도를 고려하여 10~100nm 크기의 구형 또는 입방향의 산화규소를 이용하여 30~150nm의 두께로 형성한다. 이때 산화규소의 크기가 10nm 이하인 경우, 도전성 박막(14)을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브 사이로 산화규소가 침투하여 접촉 저항을 증가시킬 수 있다. 산화규소의 크기가 10nm 이상으로 증가하는 경우, 도전성 박막(14)을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브 사이로 산화규소가 침투하는 것이 어려워지기 때문에, 산화규소의 침투로 인한 접촉 저항의 증가는 거의 발생하지 않는다. 오히려 산화규소 간의 소결로 인해 도전성 박막(14)의 탄소나노튜브 또는 금속나노와이어의 전도성 입자를 서로 밀착시키는 효과를 발생하기 때문에, 복합 도전성 박막(10)의 전도성을 증가시킬 수 있다. 한편 나노박막 구조층(16)의 두께가 30~150nm이기 때문에, 크기가 100nm 이상인 산화규소를 사용하는 것은 적절하지 않다. The nano thin
이와 같은 나노박막 구조층(16)은 산화규소의 나노입자를 함유하는 분산용액을 도전성 박막(14)에 도포하여 형성할 수 있다. 또는 나노박막 구조층(16)은 졸(sol) 상태의 산화규소를 코팅한 후 동결(gelation)하여 형성할 수 있다. 이때 산화규소의 분산용액으로는 수용액계, 알코올계 유기 용매계를 이용할 수 있으며 가열 또는 건조를 통해 동결되는 것을 특징으로 한다. 한편 나노박막 구조층(16)은 산화규소를 주성분으로 하여 적어도 하나의 다른 산화물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때 다른 산화물로는 티타늄옥사이드(TiO2), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 아연사이드(ZnO2), 마그네슘옥사이드(MgO), 인듐틴옥사이드(ITO) 등이 사용될 수 있다.The nano thin
이와 같이 본 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10,20)은 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 도전성 박막(14) 위에 산화규소를 주성분으로 하는 다공성의 나노박막 구조층(16)을 형성함으로써, 복합 도전성 박막(10,20)의 전기전도도와 광투과도를 동시에 향상시킬 수 있다. 즉 나노박막 구조층(16)은 네트워크 구조를 이루고 있는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브 사이의 전기적 연결 구조를 더욱 치밀하게 하여 접촉 저항을 감소시킴으로써, 복합 도전성 박막(10,20)의 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 또한 나노박막 구조층(16)은 나노 두께의 다공성 구조를 갖기 때문에, 가시광선의 반사를 방지하거나 저감시키기 때문에, 복합 도전성 박막(10,20)의 광투과도를 향상시킬 수 있다.As described above, the composite conductive
이와 같은 제1 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10)의 제조 방법에 대해서 도1, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 다공성의 나노박막 구조층(16)을 보여주는 사진이다. 그리고 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 도전성 박막(14)에 나노박막 구조층(16)이 형성된 복합 도전성 박막을 보여주는 사진이다.A method of manufacturing the composite conductive
먼저 S31단계에서 기판(12)을 준비한다. 다음으로 S33단계에서 기판(12)에 대한 표면 처리를 선택적으로 수행할 수 있다. 기판(12)의 표면 처리 방법으로는 피라나 용액 처리, 산 처리, 염기 처리, 플라즈마 처리, 상압 플라즈마처리, 오존 처리, UV 처리, SAM 처리, 및 고분자 또는 단분자 코팅 방법 중 적어도 하나의 방법이 사용될 수 있다.First, the
다음으로 S35단계에서 기판(12) 위에 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용하여 도전성 박막(14)을 형성한다. 도전성 박막(14)을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브는 네트워크 구조로 기판(12) 위에 형성된다. 이때 도전성 박막(14)은 수용액계 계면 활성제 또는 고분자형 분산제를 이용하여 형성하거나, 유기 용매를 이용하여 형성할 수 있다. 도전성 박막(14)을 형성하는 방법으로는 딥 코팅, 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 솔루션 캐스팅, 드롭핑, 롤 코팅, 그라비아 코팅 또는 바코팅이 사용될 수 있다.Next, in step S35, the conductive
그리고 S37단계에서 도전성 박막(14)에 함침되게 산화규소를 포함하는 다공성의 나노박막 구조층(16)을 형성함으로써, 제1 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10)을 제조할 수 있다. 나노박막 구조층(16)은 산화규소의 나노입자를 함유하는 분산용액을 도전성 박막(14)에 도포하여 형성할 수 있다. 또는 나노박막 구조층(16)은 졸 상태의 산화규소를 코팅한 후 동결하여 형성할 수 있다.In operation S37, the composite conductive
이때 도 4에서는 기판(12) 위에 나노박막 구조층(16)이 형성된 상태를 보여준다. 그리고 도 5에서는 탄소나노튜브를 이용하여 형성된 도전성 박막(14) 위에 나노박막 구조층(16)이 형성된 상태를 보여준다.4 illustrates a state in which the nano thin
아래의 표 1 내지 표 3은 본 실시예에 따른 복합 도전성 박막의 나노박막 구조층의 두께에 따른 저항 및 광투과도 변화를 보여준다. 이때 표 1은 도전성 박막의 소재로 은나노와이어를 사용하였다. 표 2는 도전성 박막의 소재로 탄소나노튜브를 사용하였다. 그리고 표 3은 도전성 박막의 소재로 은나노와이어와 탄소나노튜브를 사용하였다. 여기서 산화물은 산화규소이다. 나노박막 구조층의 두께를 변화시키면서 복합 도전성 박막의 면저항값 및 광투과도를 변화를 측정 및 분석하였다. 면저항값은 4 포인트 프로브를 이용하여 측정하였다. 광투과도는 헤이즈메터(hazemeter; ISO 13468-1 방식)를 이용하여 측정하였다.Tables 1 to 3 below show changes in resistance and light transmittance according to the thickness of the nano thin film structure layer of the composite conductive thin film according to the present embodiment. In this case, Table 1 used silver nanowires as a material of the conductive thin film. Table 2 used carbon nanotubes as the material of the conductive thin film. Table 3 uses silver nanowires and carbon nanotubes as materials for the conductive thin film. Wherein the oxide is silicon oxide. The sheet resistance and light transmittance of the composite conductive thin film were measured and analyzed while changing the thickness of the nano thin film structure layer. The sheet resistance value was measured using a 4 point probe. Light transmittance was measured using a hazemeter (ISO 13468-1 method).
표 1 내지 표 3을 참조하면, 나노박막 구조층의 두께가 30nm 이하(25nm)인 경우, 나노박막 구조층의 형성으로 인한 전기전도도 및 광투과도의 개선 효과가 미미한 것을 확인할 수 있다. 또한 나노박막 구조층의 두께가 150nm인 경우, 일부 전기전도도 및 광투과도의 개선 효과를 확인할 수 있지만, 그 이상인 경우 전기전도도 및 광투과도의 개선 효과가 미미하다는 것을 어렵지 않게 예측할 수 있다.Referring to Tables 1 to 3, when the thickness of the nano thin film structure layer is 30 nm or less (25 nm), it can be seen that the effect of improving the electrical conductivity and light transmittance due to the formation of the nano thin film structure layer is insignificant. In addition, when the thickness of the nano thin film structure layer is 150 nm, it is possible to confirm the improvement effect of some electrical conductivity and light transmittance, but more than that it can be easily predicted that the improvement effect of the electrical conductivity and light transmittance is insignificant.
두께Nano thin film structure layer
thickness
코팅 전oxide
Before coating
코팅 후oxide
After coating
저항 변화율(%)After oxide coating
% Change in resistance
투과도 변화After oxide coating
Permeability change
표 1에 따른 도전성 박막은 유리 기판에 은나노와이어 분산액을 코팅하여 투명한 도전성 박막으로 형성하였다. 이때 은나노와이어 분산액은 미국의 Cambrios사의 제품으로 바코팅 방법으로 유리 기판에 코팅하여 도전성 박막을 형성한다. 은나노와이어로 형성된 도전성 박막의 광투과도와 면저항값을 먼저 측정하였다.The conductive thin film according to Table 1 was coated with a silver nanowire dispersion on a glass substrate to form a transparent conductive thin film. In this case, the silver nanowire dispersion is a product of Cambrios, USA, which is coated on a glass substrate by a bar coating method to form a conductive thin film. The light transmittance and the sheet resistance of the conductive thin film formed of silver nanowires were measured first.
은나노와이어로 형성된 도전성 박막 위에 산화규소 소재의 나노박막 구조층을 스핀 코팅 방법으로 형성한다. 나노박막 구조층의 두께를 조절하기 위해 산화규소 졸 용액을 에탄올로 희석하여 농도를 조절하거나 스핀 코팅의 속도를, 1000~5000rpm으로 변화시키면서 나노박막 구조층의 두께를 25~150nm 수준으로 형성하였다. 나노박막 구조층 코팅 후 130도 핫 플레이트(hot plate)에서 10분간 건조시킨 후, 광투과도 및 면저항값을 측정하였다.On the conductive thin film formed of silver nanowires, a nano thin film structure layer made of silicon oxide is formed by spin coating. In order to control the thickness of the nano thin film structure layer, the silicon oxide sol solution was diluted with ethanol to adjust the concentration, or the thickness of the nano thin film structure layer was formed at a level of 25 to 150 nm while changing the spin coating speed to 1000 to 5000 rpm. After coating the nano thin film structure layer and dried for 10 minutes on a 130 degree hot plate, light transmittance and sheet resistance were measured.
측정 결과 표 1을 참조하면, 도전성 박막의 소재로 은나노와이어를 사용하는 경우에 있어서 나노박막 구조층의 두께가 50~120nm일 때 면저항값 및 광투과도가 개선된 것을 확인할 수 있다. 더욱이 나노박막 구조층의 두께가 50~120nm일 때, 면저항값이 7% 이상 감소하고, 광투과도가 2.4% 이상 향상된 것을 확인할 수 있다. 즉 도전성 박막을 은나노와이어를 이용하여 형성하는 경우, 나노박막 구조층은 50~120nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Measurement Results Referring to Table 1, it can be seen that in the case of using silver nanowires as the material of the conductive thin film, the sheet resistance value and the light transmittance were improved when the thickness of the nano thin film structure layer was 50 to 120 nm. Moreover, when the thickness of the nano thin film structure layer is 50 ~ 120nm, it can be seen that the sheet resistance value is reduced by 7% or more, and the light transmittance is improved by 2.4% or more. That is, when the conductive thin film is formed using silver nanowires, the nano thin film structure layer is preferably formed to a thickness of 50 ~ 120nm.
두께
Nano thin film structure layer
thickness
코팅 전oxide
Before coating
코팅 후oxide
After coating
표 2에 따른 도전성 박막은 유리 기판에 탄소나노튜브 분산액을 코팅하여 투명 도전성 박막을 형성하였다. 탄소나노튜브 분산액은 계면활성제인 sodium dodecyl bonzene sulfate를 첨가하여 초음파 방법으로 분산하였고 원심분리를 통해 정제하였다. 유리 기판에는 스프레이 코팅 방법으로 탄소나노튜브 분산액을 코팅한 후, 건조 후 증류수에 디핑함으로써 도전성 박막의 분산제를 제거하여 탄소나노튜브의 도전성 박막을 형성하였다. 탄소나노튜브로 형성된 도전성 박막의 광투과도와 면저항값을 먼저 측정하였다.The conductive thin film according to Table 2 was coated with a carbon nanotube dispersion on a glass substrate to form a transparent conductive thin film. The carbon nanotube dispersion was dispersed by ultrasonic method with the addition of surfactant sodium dodecyl bonzene sulfate and purified by centrifugation. The glass substrate was coated with a carbon nanotube dispersion liquid by a spray coating method, and then dipped in distilled water after drying to remove the conductive thin film dispersant to form a conductive thin film of carbon nanotubes. The light transmittance and sheet resistance of the conductive thin film formed of carbon nanotubes were measured first.
탄소나노튜브로 형성된 도전성 박막 위에 산화규소 소재의 나노박막 구조층을 스핀 코팅 방법으로 형성한다. 나노박막 구조층의 두께를 조절하기 위해 산화규소 졸 용액을 에탄올로 희석하여 농도를 조절하거나 스핀 코팅의 속도를, 1000~5000rpm으로 변화시키면서 나노박막 구조층의 두께를 25~150nm 수준으로 형성하였다. 나노박막 구조층 코팅 후 130도 핫 플레이트에서 10분간 건조시킨 후, 광투과도 및 면저항을 측정하였다.A nano thin film structure layer of silicon oxide is formed on the conductive thin film formed of carbon nanotubes by spin coating. In order to control the thickness of the nano thin film structure layer, the silicon oxide sol solution was diluted with ethanol to adjust the concentration, or the thickness of the nano thin film structure layer was formed at a level of 25 to 150 nm while changing the spin coating speed to 1000 to 5000 rpm. After coating the nano thin film structure layer and dried for 10 minutes on a 130 degree hot plate, light transmittance and sheet resistance were measured.
측정 결과 표 2를 참조하면, 도전성 박막의 소재로 탄소나노튜브를 사용하는 경우에 있어서 나노박막 구조층의 두께가 50~150nm일 때 면저항값 및 광투과도가 개선된 것을 확인할 수 있다. 더욱이 나노박막 구조층의 두께가 70~120nm일 때, 면저항값이 12% 이상 감소하고, 광투과도가 2.1% 이상 향상된 것을 확인할 수 있다. 즉 도전성 박막을 탄소나노튜브를 이용하여 형성하는 경우, 나노박막 구조층은 70~120nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.As a result of the measurement, referring to Table 2, when the carbon nanotubes were used as the conductive thin film, the sheet resistance value and the light transmittance were improved when the thickness of the nano thin film structure layer was 50 to 150 nm. Furthermore, when the thickness of the nano thin film structure layer is 70 ~ 120nm, it can be seen that the sheet resistance value is reduced by 12% or more, the light transmittance is improved by 2.1% or more. That is, when the conductive thin film is formed using carbon nanotubes, the nano thin film structure layer is preferably formed to a thickness of 70 ~ 120nm.
두께Nano thin film structure layer
thickness
코팅 전oxide
Before coating
코팅 후oxide
After coating
저항 변화율(%)After oxide coating
% Change in resistance
투과도 변화After oxide coating
Permeability change
표 3에 따른 도전성 박막은 유리 기판에 은나노와이어 분산액을 코팅한고 건조 한 후, 다시 탄소나노튜브 분산액을 코팅하여 투명한 도전성 박막을 형성하였다. 은나노와이어 및 탄소나노튜브로 형성된 도전성 박막의 광투과도와 면저항값을 먼저 측정하였다.The conductive thin film according to Table 3 was coated with a silver nanowire dispersion on a glass substrate and dried, and again coated with a carbon nanotube dispersion to form a transparent conductive thin film. The light transmittance and the sheet resistance of the conductive thin film formed of silver nanowires and carbon nanotubes were measured first.
은나노와이어 및 탄소나노튜브로 형성된 도전성 박막 위에 산화규소 소재의 나노박막 구조층을 스핀 코팅 방법으로 형성한다. 나노박막 구조층의 두께를 조절하기 위해 산화규소 졸 용액을 에탄올로 희석하여 농도를 조절하거나 스핀 코팅의 속도를, 1000~5000rpm으로 변화시키면서 나노박막 구조층의 두께를 25~150nm 수준으로 형성하였다. 나노박막 구조층 코팅 후 130도 핫 플레이트에서 10분간 건조시킨 후, 광투과도 및 면저항값을 측정하였다.A nano thin film structure layer of silicon oxide is formed on the conductive thin film formed of silver nanowires and carbon nanotubes by spin coating. In order to control the thickness of the nano thin film structure layer, the silicon oxide sol solution was diluted with ethanol to adjust the concentration, or the thickness of the nano thin film structure layer was formed at a level of 25 to 150 nm while changing the spin coating speed to 1000 to 5000 rpm. After coating the nano thin film structure layer and dried for 10 minutes on a 130 degree hot plate, light transmittance and sheet resistance values were measured.
표 3을 참조하면, 도전성 박막의 소재로 은나노와이어와 탄소나노튜브를 사용하는 경우에 있어서 나노박막 구조층의 두께가 25~150nm일 때 면저항값 및 광투과도가 개선된 것을 확인할 수 있다. 더욱이 나노박막 구조층의 두께가 70~150nm일 때, 면저항값이 20% 이상 감소하고, 투과도가 1.1% 이상 향상된 것을 확인할 수 있다. 즉 도전성 박막을 은나노와이어와 탄소나노튜브를 이용하여 형성하는 경우, 나노박막 구조층은 70~150nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Referring to Table 3, in the case of using silver nanowires and carbon nanotubes as the material of the conductive thin film, it can be seen that the sheet resistance value and the light transmittance are improved when the thickness of the nano thin film structure layer is 25 to 150 nm. Furthermore, when the thickness of the nano thin film structure layer is 70 ~ 150nm, it can be confirmed that the sheet resistance value is reduced by 20% or more, and the transmittance is improved by 1.1% or more. That is, when the conductive thin film is formed using silver nanowires and carbon nanotubes, the nano thin film structure layer is preferably formed to a thickness of 70 ~ 150nm.
이와 같이 본 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10,20)은 나노박막 구조층(16)의 두께에 따라 나노박막 구조층 코팅전의 도전성 박막과 비교할 때 우수한 전기전도도와 광투과도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 표 1 내지 표 3의 실험 결과에 따르면, 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브에 따라서 면저항이 최대 44% 정도 감소하는 결과를 확인할 수 있다. 즉 산화규소는 절연성 물질임에도 불구하고 본 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10,20)은 전기전도도가 개선된 결과를 보여주었다. 광투과도의 경우에도 본 실시예에 따른 복합 도전성 박막(10,20)에 형성된 나노박막 구조층(16)의 두께에 따라 최대 4% 개선된 결과를 확인할 수 있다.As described above, the composite conductive
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.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10, 20 : 복합 도전성 박막
12 : 기판
14 : 도전성 박막
16 : 나노박막 구조층10, 20: composite conductive thin film
12: substrate
14: conductive thin film
16: nano thin film structure layer
Claims (8)
상기 기판 위에 형성되며, 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함하는 도전성 박막;
상기 도전성 박막을 덮도록 형성되며 산화규소를 포함하는 다공성의 나노박막 구조층; 을 포함하고,
상기 나노박막 구조층은,
10~100nm 크기의 구형 또는 입방향의 산화규소를 이용하고, 상기 도전성 박막에 함침되어 상기 도전성 박막을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막.Board;
A conductive thin film formed on the substrate and including metal nanowires or carbon nanotubes;
A porous nano thin film structure layer formed to cover the conductive thin film and including silicon oxide; / RTI >
The nano thin film structure layer,
A composite conductive thin film, which is formed to cover the conductive thin film by being impregnated with the conductive thin film by using a silicon oxide in a spherical or grain size of 10 to 100 nm.
상기 금속나노와이어는 직경이 10~100nm, 길이가 10~100㎛인 은나노와이어 또는 구리나노와이어를 포함하고,
상기 탄소나노튜브는 직경이 1~30nm, 길이가 300nm~100㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막.The method of claim 1,
The metal nanowires include silver nanowires or copper nanowires having a diameter of 10 to 100 nm and a length of 10 to 100 μm,
The carbon nanotube is a composite conductive thin film, characterized in that it has a diameter of 1 ~ 30nm, length 300nm ~ 100㎛.
30~150nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막.The method of claim 2, wherein the nano thin film structure layer,
Composite conductive thin film, characterized in that formed to a thickness of 30 ~ 150nm.
상기 도전성 박막이 금속나노와이어로 형성되는 경우, 상기 나노박막 구조층은 50~120nm의 두께로 형성되고,
상기 도전성 박막이 탄소나노튜브로 형성되는 경우, 상기 나노박막 구조층은 70~120nm의 두께로 형성되고,
상기 도전성 박막이 금속나노와이어 및 탄소사노튜브로 형성되는 경우, 상기 나노박막 구조층은 70~150nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막.The method of claim 3,
When the conductive thin film is formed of metal nanowires, the nano thin film structure layer is formed to a thickness of 50 ~ 120nm,
When the conductive thin film is formed of carbon nanotubes, the nano thin film structure layer is formed to a thickness of 70 ~ 120nm,
When the conductive thin film is formed of metal nanowires and carbon nanotubes, the nano thin film structure layer is a composite conductive thin film, characterized in that formed to a thickness of 70 ~ 150nm.
상기 나노박막 구조층의 표면으로 상기 도전성 박막을 형성하는 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브의 일부가 노출되거나, 상기 나노박막 구조층의 표면에 근접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막.The method of claim 1,
A portion of the metal nanowires or carbon nanotubes forming the conductive thin film is exposed to the surface of the nano thin film structure layer, or the composite conductive thin film, characterized in that located close to the surface of the nano thin film structure layer.
산화규소를 포함하는 다공성의 나노박막 구조층을 상기 도전성 박막을 덮도록 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 나노박막 구조층은,
10~100nm 크기의 구형 또는 입방향의 산화규소를 이용하고, 상기 도전성 박막에 함침되어 상기 도전성 박막을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막의 제조 방법.Forming a conductive thin film including metal nanowires or carbon nanotubes on the substrate;
Forming a porous nano thin film structure layer including silicon oxide to cover the conductive thin film; Lt; / RTI >
The nano thin film structure layer,
A method for producing a composite conductive thin film, characterized in that it is formed so as to cover the conductive thin film by impregnating the conductive thin film using a spherical or granular silicon oxide of 10 ~ 100nm size.
상기 도전성 박막을 형성하는 단계에서,
상기 도전성 박막은 딥(dip) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 스핀(spin) 코팅, 솔루션 캐스팅(solution casting), 도롭핑(dropping), 롤(roll) 코팅, 그라비아 코팅 또는 바코팅(bar coating)으로 형성하고,
상기 나노박막 구조층을 형성하는 단계에서,
상기 나노박막 구조층은 산화규소의 나노입자를 함유하는 분산용액을 상기 도전성 박막에 도포하여 형성하거나, 졸(sol) 상태의 산화규소를 코팅한 후 동결(gelation)하여 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 도전성 박막의 제조 방법.The method of claim 7, wherein
In the step of forming the conductive thin film,
The conductive thin film may be dip coated, spray coated, spin coated, solution casting, dropping, roll coating, gravure coating or bar coating. Formed into,
In the step of forming the nano thin film structure layer,
The nano thin film structure layer is formed by applying a dispersion solution containing nanoparticles of silicon oxide to the conductive thin film, or by forming a sol (silicon) coating the silicon oxide after freezing (gelation) Method for producing a conductive thin film.
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