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KR20090105761A - 탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20090105761A
KR20090105761A KR1020080031403A KR20080031403A KR20090105761A KR 20090105761 A KR20090105761 A KR 20090105761A KR 1020080031403 A KR1020080031403 A KR 1020080031403A KR 20080031403 A KR20080031403 A KR 20080031403A KR 20090105761 A KR20090105761 A KR 20090105761A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cnt
cover layer
layer
conductive particles
polymer
Prior art date
Application number
KR1020080031403A
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English (en)
Inventor
윤선미
신현진
최재영
백운규
차인성
Original Assignee
삼성전자주식회사
한양대학교 산학협력단
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 삼성전자주식회사, 한양대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to US12/251,561 priority patent/US20090252967A1/en
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Abstract

CNT만으로 이루어진 CNT 층의 상부 또는 하부 중 어느 일측 또는 양측을 전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 커버 층으로 커버한 CNT 투명 전극이 개시된다. CNT 투명 전극의 경우 바인더나 분산제가 포함되지 않는 CNT로만 이루어진 층으로 구성되었을 때 좋은 전도도를 보인다. 상기 CNT 층을 전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 커버 층으로 커버하면 CNT 만으로 이루어지는 경우와 대비하여 거칠기 내지 막 균일성 및 기판과의 접착성을 향상할 수 있고 이에 따라 소자 적용시의 안정성을 향상할 수 있다.
탄소나노튜브, 투명전극, 커버층, 전도성입자, 폴리머

Description

탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법{CNT TRANSPARENT ELECTRODE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 탄소나노튜브 투명 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브(CNT)는 전도성과 강도가 우수하고 쉽게 휘어질 수 있으므로 플렉서블 투명 전극에 이용될 수 있다.
CNT를 이용한 플렉서블 투명 전극은 LCD, OLED, 페이퍼 유사 디스플레이 등과 같은 각종 디스플레이 소자에 이용될 수 있다. 또한, 태양 전지 등과 같은 에너지 소자에도 전극 물질로서 이용될 수 있다.
CNT 투명 전극은 일반적으로 CNT 분말을 분산제를 포함한 용액에 분산하여 CNT 잉크로 제조한 다음 이를 플라스틱 기판에 도포하여 제조된다. 플라스틱 기판상에 형성된 CNT 층은 CNT 망상 구조(network)를 가지는 것으로 알려져 있다.
본 발명자들은 CNT 투명 전극에 CNT 만으로 이루어진 CNT 층을 형성하여 전도성을 향상하는 한편, CNT 층이 CNT 만으로 이루어지는 경우에 발생할 수 있는 거칠기 내지 막 균일성 저하, 기판과의 접착성 저하 및 이에 따른 소자 적용시의 안정성 문제를 커버 층을 형성하여 해결하였다.
본 발명의 하나의 예시적인 구현예에 따르면, CNT로 이루어지는 CNT 층; 및 전도성 입자 및 폴리머를 함유하고, 상기 CNT 층의 상부 또는 하부 중 어느 일측 또는 양측을 커버하는 커버 층;을 포함하는 CNT 투명 전극이 제공된다.
본 발명의 하나의 예시적인 구현예에 따르면, CNT로 이루어지는 CNT 층을 형성하는 단계; 및 상기 CNT 층의 상부 또는 하부 중 어느 일측 또는 양측에 전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 커버 층을 형성하는 단계;를 포함하는 CNT 투명 전극의 제조 방법이 제공된다.
상기 CNT 층은 CNT 만으로 이루어지고 유기물과 같은 전도성 저하 물질을 포함하지 않으므로 CNT 투명 전극의 전도성 향상에 기여할 수 있다.
상기 커버 층은 전도성 입자를 함유하고 상기 CNT 층을 커버 함으로써 CNT 투명 전극의 전도성 향상에 기여할 수 있다. 또한, 상기 커버 층은 폴리머를 함유하고 상기 CNT 층을 커버 함으로써 거칠기 내지 막 균일성 향상 및 기판과의 접착성 향상에 기여할 수 있고 이에 따라 소자 적용 과정에서의 안정성 향상에 기여할 수 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 CNT 투명 전극 및 그 제조 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 3은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 CNT 투명 전극을 나타내는 개략도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 구현예들에 따른 CNT 투명 전극은 기판(10), 상기 기판(10) 상에 형성된 CNT 층(20) 및 상기 CNT 층(20)의 상부(도 1 참조), 하부(도 2 참조), 또는 상부 및 하부(도 3 참조)를 커버하는 커버 층(30)을 포함한다.
여기서, 상기 커버 층(30)이 CNT 층(20)의 상부나 하부를 커버한다는 것은 상기 CNT 층(20)의 상부 또는 하부를 전체적으로 커버하는 것뿐만 아니라, 상기 CNT 층(20)의 상부 또는 하부의 일부를 커버하는 것도 포함한다.
상기 CNT 층(20)은 전도성 향상의 측면에서 CNT 만으로 이루어지도록 한다. 즉, CNT 층(20) 형성시 분산제와 같은 유기물이 투입될 수 있는데 이러한 유기물은 인슐레이터(insulator)이므로 CNT 층에서 전도성을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 전도성 향상의 측면에서, 분산제를 처음부터 첨가하지 않거나 또는 첨가한 경우라면 분산제를 제거함으로써 CNT 만으로 이루어진 CNT 층(20)을 형성한다.
상기 분산제를 제거하거나 분산제가 처음부터 존재하지 않는 경우 CNT 층의 거칠기 내지 막 균일성이 저하될 수 있다. 또한, 플라스틱으로 이루어진 기판(10)과 극성 차이가 유발되어 접착성의 저하를 가져올 수 있다. 상기 접착성이 저하되는 경우 소자 제조 시 막 손상이 일어나 특성 저하가 유발될 수 있다. 또한, CNT 투명 전극 상에 다른 물질을 안정적으로 형성하는 것이 어려워지는 등 소자 제조 과정에서의 안정성이 저하될 수 있다.
따라서, 상기 CNT 층(20)에서는 유기물인 분산제를 제거하거나 처음부터 CNT 만으로 CNT 층을 형성함으로써 전도성을 향상시키도록 하는 한편, 분산제의 제거 또는 분산제의 부존재로 인한 거칠기 내지 막 균일성 저하, 접착성 저하 및 이에 따른 안정성 저하 등을 개선하고자 상기 CNT 층(20)을 폴리머 및 전도성 입자를 함유하는 커버 층(30)으로 커버 한다.
상기 폴리머를 함유하는 커버 층(30)으로 CNT 층(20)을 커버하게 되면, 폴리머의 존재로 인하여 CNT 층(20)의 거칠기 내지 막의 균일성이 개선되며, 또한 플라스틱으로 이루어진 기판(10)과의 접착성도 개선되어 소자 적용 과정에서의 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 커버 층(30)은 폴리머 뿐만 아니라 전도성 입자를 함께 함유하는 것이므로, 해당 커버 층(30)이 폴리머 자체만으로 이루어지는 경우와 대비하여 전도성을 향상할 수 있다.
상기 전도성 입자의 비제한적인 예시로서 금속 입자 또는 CNT 등을 들 수 있다.
상기 폴리머의 비제한적인 예시로서 폴리아세탈, 폴리아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리비닐알코올, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리피롤리딘 등의 각종 고분자를 들 수 있다.
상기 커버 층(30)의 전도성 입자가 예컨대 CNT 또는 금속 입자 등이고, 폴리 머가 전자 당김 그룹(electron withdrawing group)을 가지는 폴리머인 경우, 상기 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머는 일부 CNT 또는 금속 입자 등을 p-도핑(p-doping)하여 결국 CNT 또는 금속 입자 등의 전도성을 향상시킴과 동시에 CNT 또는 금속 입자 등을 분산시키는 역할을 수행하게 된다.
도 4는 본 발명의 하나의 구현예에 따른 커버 층 조성물에 사용되는 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머를 나타내는 개략도이다.
도 4를 참조하면, 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머(5)는 백본(1)에 전자 당김 그룹(작용기)(3)이 결합되어 있는 구조이다.
상기 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머가 예컨대 CNT 간의 접촉 저항을 낮추는 것에 대하여 상술한다.
CNT는 크게 금속성과 반도체성의 2 가지 종류로 구분된다. 키랄성(chirality)이 없는 암체어(armchair) 형태의 CNT는 밴드 갭(bandgap)이 0인 금속성 CNT이며, 키랄성 정도에 따라 다시 금속성과 반도체성으로 나누어지게 된다. 밴드 갭이 상이한 금속성 CNT와 반도체성 CNT 사이에서는 접촉 저항이 발생한다. 예를 들어, 반도체성 CNT(자체 전도도 0.1 e2/h)로부터 금속성 CNT(자체 전도도 4 e2/h)로 전자가 흐르는 경우 전도도가 0.0008 e2/h 정도로 낮다. 이를 쇼트기 배리어(shottky barrier)라고 부르며, CNT 망상 구조에 있어서 전도도 감소의 주요한 원인이 된다.
전자 당김 그룹이 결합된 폴리머의 경우는 폴리머 구조로 인해 CNT 분산을 안정적으로 시키고 전자 당김 그룹에 의해 CNT를 p-도핑시킨다. 전자 당김 그룹은 전자 친화도(electron affinity)에 의해 CNT에서 전자를 쉽게 끌게 된다.
전자 당김 그룹을 가지는 폴리머를 금속성 CNT 및 반도체성 CNT로 구성된 CNT와 함께 혼합하는 경우, 이러한 그룹은 CNT의 페르미 레벨(Fermi level) 근처에 존재하는 금속성과 반도체성 밴드(band)에서 전자를 빼앗게 된다. 즉 반도체성 CNT와 금속성 CNT 사이의 밴드(band) 내 전자 밀도(electron density)를 조절하여 그 결과 배리어가 제어되어 접촉 전도도는 증가하게 된다. 참고로, CNT 제조 시에 산 처리를 하면 CNT가 약하게 p-도핑될 수 있다. 이와 같이 약하게 p-도핑된 CNT에 상기한 바와 같이 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머를 혼합하게 되면 p-도핑 정도는 증가하게 된다.
한편, 상기 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머를 이용하여 CNT 또는 금속 입자 등의 전도성 입자를 p-도핑하는 경우 상기 폴리머가 CNT 또는 금속 입자 등의 전도성 입자에 대하여 분산제로서 작용하므로 CNT 또는 금속 입자 등의 전도성 입자의 분산성이 동시에 향상된다. 또한, 고분자인 폴리머가 도펀트로 된다는 점 때문에 저분자로 CNT 또는 금속 입자 등의 전도성 입자를 도핑하는 경우와 대비하여 도핑 안정성이 향상되고, 플라스틱 기판과의 접착성도 향상될 수 있다. 이에 따라 CNT 투명 전극의 소자 적용 시 시간에 따른 변화가 적고 열적 안정성도 향상된다.
상기 전자 당김 그룹의 비제한적인 예시로서 -COOR, -COR, -CONR2, -SO3H, -NO2, -NO, -CN, -CF3, -S=O, -NR4 +, -F, -Cl, -Br 등을 들 수 있다. 여기서, R은 H 혹은 Na, K이거나 C1~C4의 알킬기 또는 아릴기이다. 그리고 백본의 경우 셀룰로즈, 폴리 아크릴, 폴리아세탈, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리비닐, 폴리테트라플루오르에틸렌 등이다.
상기 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머의 비제한적인 예시로서, 폴리아크릴산(PAA), 폴리스티렌술포네이트(PSS), 퍼플루오르카본술폰산(Nafion®), 나트륨폴리아크릴레이트(Sodium Polyacrylate), 폴리아네톨술폰산나트륨염(Polyanetholesulfonic acid sodium salt), 니트로 셀룰로즈 등을 들 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따른 CNT 투명 전극의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
하나의 구현예로서 기판(10) 상에 CNT 층(20)을 형성하고, 상기 CNT 층(20)의 상부에 커버 층(30)을 형성하는 경우를 설명한다(도 1 참조).
CNT 분말을 용매에 분산제와 함께 넣고 분산시킨 용액을 기판(10) 상에 분사하여 막을 형성한다. 이어서, 상기 막 상에 전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 용액을 분사하여 상부 커버 층(30)을 형성한다. 상기 막에는 CNT와 함께 분산제가 존재하므로 상기 분산제를 제거하기 위하여 상기 막을 세척한다. 상기 막의 세척은 상기 커버 층(30)의 형성 전 또는 상기 커버 층(30)의 형성 후에 할 수 있다.
다른 구현예로서 기판(10) 상에 하부 커버 층(30)을 형성하고, 상기 하부 커버 층(30) 상에 CNT 층(20)을 형성하는 경우를 설명한다(도 2 참조).
전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 용액을 기판(10) 상에 분사하여 하부 커 버 층(30)을 형성한다. 다음으로, CNT 분말을 용매에 분산제와 함께 넣고 분산시킨 용액을 상기 하부 커버 층(30) 상에 분사하여 막을 형성한다. 상기 막에는 CNT와 함께 분산제가 함유되어 있으므로 상기 분산제를 제거하기 위하여 상기 막을 세척한다.
또 다른 구현예로서, 기판(10) 상에 하부 커버 층(30)을 형성하고, 상기 하부 커버 층(30) 상에 CNT 층(20)을 형성한 후, 상기 CNT 층(20)의 상부에 상부 커버 층(30)을 형성하는 경우를 설명한다(도 3 참조).
전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 용액을 기판(10) 상에 분사하여 하부 커버 층(30)을 형성한다. 다음으로, CNT 분말을 용매에 분산제와 함께 넣고 분산시킨 용액을 상기 하부 커버 층(30) 상에 분사하여 막을 형성한다. 이어서, 상기 막 상에 전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 용액을 분사하여 상부 커버 층(30)을 형성한다.
상기 막에는 CNT와 함께 분산제가 함유되어 있으므로 상기 분산제를 제거하기 위하여 상기 막을 세척한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 막의 세척은 상기 상부 커버 층(30)의 형성 전 또는 상기 상부 커버 층(30)의 형성 후에 할 수 있다.
또 다른 구현예로서, CNT 층(10)을 형성함에 있어서 처음부터 분산제를 사용하지 않는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, CNT를 산처리 한 후 산처리된 CNT를 물이나 알코올 등의 극성 용매에 넣고 소닉 배스(sonic bath) 등에서 처리한 후 원심 분리기 등에 넣고 분산시켜 CNT 분산 용액을 제조할 수 있다. 이와 같이 분산제를 사용하지 않는 경우에는 막 형성 후 분산제의 제거 작업이 불필요하게 되므로 공정이 단축될 수 있다.
이하, 비제한적이고 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[분산 용액 제조]
CNT 층 형성 용액 제조
NaDDBS 15mg을 물 30ml에 용해시키고 여기에 SWNT (일진 나노텍으로부터 입수) 분말 15mg을 투입한 다음 소닉 배스(sonic bath)에서 10 시간 처리를 하였다. 10000rpm, 10 분간 원심 분리하여 잘 분산된 용액을 얻었다.
커버 층 형성 용액 제조
PAA(polyacrylic acid) 25% 수용액을 60mg를 물 30ml에 용해시키고 여기에 SWNT 15mg(일진 나노텍으로부터 입수) 분말을 투입한 다음 소닉 배스(sonic bath)에서 10 시간 처리를 하였다. 10000rpm, 10 분간 원심 분리하여 잘 분산된 용액을 얻었다.
[상부 커버 타입 전극 제조]
기판(PET 혹은 PEN)을 준비하고, 준비된 기판에 CNT 층 형성 용액을 분사하였다. 이어서, 상기 CNT 층 상에 커버 층 형성 용액을 분사하였다. 상기 CNT 층 내의 분산제를 제거하고자 물로 세척하였다. 상기 CNT 층 내의 분산제의 제거는 CNT 층을 형성한 후 커버 층 형성 용액을 분사하기 전 수행할 수도 있고, 상기 커버 층 형성 용액까지 분사한 후 수행할 수도 있다. 여기서 제조된 전극은 CNT 층 상부에 커버 층이 형성된 상부 커버 타입 전극이다(도 1 참조).
[하부 커버 타입 전극 제조]
기판(PET 혹은 PEN)을 준비하고, 준비된 기판에 커버 층 형성 용액을 분사하였다. 이어서, 상기 커버 층 상에 CNT 층 형성 용액을 분사하여 CNT 층을 형성하였다. 상기 CNT 층 내의 분산제를 제거하고자 물로 세척하였다. 여기서 제조된 전극은 CNT 층 하부에 커버 층이 형성된 하부 커버 타입 전극이다(도 2 참조).
[상부 및 하부 커버 타입 전극 제조]
기판(PET 혹은 PEN)을 준비하고, 준비된 기판에 커버 층 형성 용액을 분사하였다. 이어서, 상기 커버 층 상에 CNT 층 형성 용액을 분사하여 CNT 층을 형성하였다. 상기 CNT 층 상에 다시 커버 층 형성 용액을 분사하였다. 상기 CNT 층 내의 분산제를 제거하고자 물로 세척하였다. 상기 CNT 층 내의 분산제의 제거는 CNT 층을 형성한 후 커버 층 형성 용액을 분사하기 전 수행할 수도 있고, 상기 커버 층 형성 용액까지 분사한 후 수행할 수도 있다. 여기서 제조된 전극은 CNT 층의 상부 및 하부에 커버 층이 형성된 상부 및 하부 커버 타입 전극이다(도 3 참조).
[커버층 형성 비율 조절]
형성비율 조절을 위하여 CNT층 형성용액과 커버층 형성용액의 스프레이 횟수 또는 농도를 조절하였다.
[측정 항목 및 방법]
면 저항 측정
4 점 탐침(4 point probe) 면 저항 측정기(창민테크, CMT-series)를 이용하여 면 저항을 측정하였다.
투과도 측정
UV-Vis-NIR 스펙트로스코피(spectroscopy)(Cary 5000)를 이용하여 550nm에서의 투과도 값을 측정하였다.
거칠기 측정 장비
AFM을 이용하여 표면 거칠기(RMS)를 분석하였다. 참고로, RMS가 클수록 표면이 거친 것을 의미한다.
[실험 1 - 커버 층 형성 비율에 따른 특성 변화]
전체 층에 대한 커버 층 형성 비율에 따른 특성 변화 실험을 수행하였다. 여기서 전극 타입은 상부 커버 타입으로 하였고, 기판은 PET을 사용하였다.
커버 층 형성 비율은 다음과 같이 정의될 수 있다. 먼저, 전체 층의 총량을 다음 [수학식 1]과 같이 표현해 볼 수 있다.
전체 층의 CNT 총량 = CNT 층의 중량 + 커버 층을 구성하고 있는 CNT의 중량
참고로, CNT 층은 세척 후 CNT 자체로만 이루어져 있으므로 CNT 층의 무게는 곧 CNT의 무게가 된다. 커버 층은 CNT(전도성 입자) 및 폴리머로 이루어져 있으므로 커버 층 중량은 CNT의 무게에 폴리머 무게를 합한 값이 된다.
커버 층의 비율은 다음 [수학식 2]와 같이 표현된다.
커버 층 비율(%) = 커버 층을 구성하고 있는 CNT의 중량 / 전체 층의 CNT 총량 × 100
참고로, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]는 커버 층에서 CNT를 사용하는 경우에만 한정되는 것이 아니며 금속 입자와 같은 다른 전도성 입자를 사용하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있는 것이다. 예를 들어 커버 층에서 전도성 입자로서 금속 입자를 사용하는 경우라면, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에서 "전체 층의 CNT 총량"은 "전체 층의 CNT 및 금속 입자의 총량"으로 표시되고, "커버 층을 구성하고 있는 CNT의 중량"은 "커버 층을 구성하고 있는 금속 입자의 중량"으로 표시된다.
상기 커버 층 비율(%)을 0%, 8%, 38%, 100%로 한 경우에 있어서의 거칠기, 면저항, 투과도 측정 결과를 표로 나타내었다. 여기서, 상기 커버 층 비율(%)이 0%인 경우는 커버 층을 형성함이 없이 CNT 층만을 형성한 경우를 의미하고, 상기 커버 층 비율(%)이 100%인 경우는 CNT 층을 형성하지 않고 기판상에 커버 층만이 존재하도록 한 경우를 의미한다.
거칠기(RMS) 면저항(Rs) 투과도
커버 층 비율(0%) 10.700nm 872.4Ω/sq 89.4%
커버 층 비율(8%) 8.847nm 593.7Ω/sq 88.4%
커버 층 비율(38%) 10.260nm 552.9Ω/sq 88.4%
커버 층 비율(100%) 10.440nm 944.9Ω/sq 90.2%
위 표로부터 알 수 있듯이, PET 위에 CNT 층만이 형성된 경우(커버 층 비율 0%) 및 CNT 층 없이 커버 층만이 존재하는 경우(커버 층 비율 100%)와 달리, CNT 층과 커버 층이 함께 존재하는 경우(커버 층 비율 8%, 38%)에 거칠기 수치 및 면 저항 수치가 낮아졌다. 참고로, 도 5는 상기 커버 층 비율에 따른 거칠기(RMS) 및 면저항(Rs) 변화를 나타내는 그래프이다.
CNT 층에 대한 커버 층 형성 시 커버 층의 비율을 선정한다. 상기 커버 층 비율은 전도성 입자 및 폴리머의 종류에 따라서 달라질 수 있고, 전극 타입 등에 따라서도 달라질 수 있다. 따라서, 전도성 입자나 폴리머의 종류 및 전극 타입 등을 변화시켜 가면서 거칠기 및 면저항 특성을 확인하여 커버 층의 비율을 선정한다. 실험 결과 상기 커버 층의 선정 비율은 전도성 입자나 폴리머의 종류 및 전극 타입 등을 변화시키더라도 60% 이하로 되었다.
[실험 2 - 전극 타입에 따른 특성 변화]
커버 층 비율을 상기 실험 1의 38%인 경우와 유사하게 37%로 하되, 상기 실험 1과 달리 기판(PEN)위에 전극 타입은 하부 커버 타입, 상부 및 하부 커버 타입으로 하여 특성 변화를 실험하였다. 참고로, 상부 및 하부 커버 타입의 경우 총 37% 중 상부에 7.4%가 존재하도록 하였다. 각 실험 결과를 표로 나타내면 다음과 같다.
거칠기(RMS) 면저항(Rs) 투과도
하부 커버 타입 [커버 층 비율(37%)] 7.489nm 534.77Ω/sq 87.0%
상부 및 하부 커버 타입 [커버 층 비율(37%); 상부 7.4% + 하부 29.6%] 5.824nm 525.71Ω/sq 87.4%
위 표로부터 알 수 있듯이, 하부 커버 타입인 경우에도 거칠기가 7.489nm로 낮았고 면저항도 534.77Ω/sq로 낮았다. 또한, 상부 및 하부 커버 타입에서는 거칠기가 5.824nm로 더 낮아졌고 면저항도 525.71Ω/sq로 더 낮아졌다.
[실험 3 - 커버층 용액 조성물 변화]
커버 층 비율을 31%로 하되 커버 층 용액 중 폴리머의 종류를 PSS, Nafion®으로 바꾼 후 하부 커버 타입으로 하여 특성 변화를 실험하였다. 기판은 PET으로 하였다. 실험 결과를 다음 표에 나타내었다. 참고로, 다음 표에서는 커버 층 비율이 0%인 경우와 PAA를 사용하여 커버층 비율을 31%로 한 경우를 함께 표시하였다.
거칠기(RMS) 면저항(Rs) 투과도
커버 층 비율 0% 10.700 nm 872.4Ω/sq 89.4%
커버 층 비율 37% (PAA 사용) 10.257 nm 471.3Ω/sq 88.5%
커버 층 비율 37% (PSS 사용) 10.495 nm 478.1Ω/sq 89.1%
커버 층 비율 37% (Nafion®사용) 10.440 nm 750.0Ω/sq 89.7%
위 표로부터 알 수 있듯이, PSS를 사용한 경우 면저항 및 표면 거칠기가 각각 478.1Ω/sq 및 10.495nm이었다. Nafion®을 사용한 경우에는 면저항은 750.0Ω/sq이었지만 표면 거칠기는 10.440nm이었다. Nafion®을 사용한 경우의 면저항은 커버 층 비율을 조절함으로써 낮출 수 있는데 이때의 비율 역시 60%를 초과하지는 않았다.
이상에서 본 발명의 비제한적이고 예시적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 첨부 도면이나 상기 설명 내용에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하며, 또한, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 할 것이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 CNT 투명 전극을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 구현예에 따른 커버 층 조성물에 사용되는 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실험 1에 있어서 커버 층 비율에 따른 거칠기 및 면저항 변화를 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 백본 3 : 전자 당김 그룹
5 : 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머 10 : 기판
20 : CNT 층 30 : 커버 층

Claims (10)

  1. CNT로 이루어지는 CNT 층; 및
    전도성 입자 및 폴리머를 함유하고, 상기 CNT 층의 상부 또는 하부 중 어느 일측 또는 양측을 커버하는 커버 층;을 포함하는 CNT 투명 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 상기 전도성 입자 중 일부를 도핑하는 도펀트인 CNT 투명 전극.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 폴리아크릴산(PAA), 폴리스티렌술포네이트(PSS), 퍼플루오르카본술폰산(Nafion®), 나트륨폴리아크릴레이트(Sodium Polyacrylate), 폴리아네톨술폰산나트륨염(Polyanetholesulfonic acid sodium salt) 및 니트로 셀룰로즈로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 CNT 투명 전극.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 CNT 또는 금속 입자이고, 상기 폴리머는 전자 당김 그룹을 가지는 폴리머인 CNT 투명 전극.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 층은 상기 CNT 층의 상부 및 하부를 커버하는 CNT 투명 전극.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 층의 비율을 상기 CNT 층의 중량 및 상기 커버 층을 구성하고 있는 전도성 입자의 중량의 합에 대한 상기 커버 층을 구성하고 있는 전도성 입자의 중량 백분율로 정의할 때, 상기 커버 층의 비율은 0% 초과 60% 이하인 CNT 투명 전극.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 CNT이고, 상기 폴리머는 폴리아크릴산이며, 상기 커버 층의 비율은 0% 초과 40% 이하인 CNT 투명 전극.
  8. CNT로 이루어지는 CNT 층을 형성하는 단계; 및
    상기 CNT 층의 상부 또는 하부 중 어느 일측 또는 양측에 전도성 입자 및 폴리머를 함유하는 커버 층을 형성하는 단계;를 포함하는 CNT 투명 전극의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 CNT 층을 형성하기 위하여, CNT 및 분산제를 함유하는 용액으로 막을 형성한 후 상기 막으로부터 분산제를 제거하거나, 또는 산처리된 CNT를 함유하는 극성 용액으로 막을 형성하는 CNT 투명 전극의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 커버 층의 비율을 상기 CNT 층의 중량 및 상기 커버 층을 구성하고 있는 전도성 입자의 중량의 합에 대한 상기 커버 층을 구성하고 있는 전도성 입자의 중량 백분율로 정의할 때,
    상기 커버 층의 비율을 선정하기 위하여, 상기 전도성 입자 또는 폴리머의 종류를 달리하거나, 또는 상기 커버 층의 형성 위치를 달리하는 CNT 투명 전극의 제조 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130035693A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 코오롱인더스트리 주식회사 전극기판 및 이의 제조방법
KR101300774B1 (ko) * 2011-02-22 2013-09-03 애경화학 주식회사 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극
US9544999B2 (en) 2014-12-24 2017-01-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Transparent electrodes and electronic devices including the same

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100790216B1 (ko) 2006-10-17 2008-01-02 삼성전자주식회사 전도성 분산제를 이용한 ｃｎｔ 투명전극 및 그의 제조방법
KR100883737B1 (ko) * 2007-01-17 2009-02-12 삼성전자주식회사 망상 탄소나노튜브 박막층을 포함하는 탄소나노튜브 투명전극 및 그의 제조방법
WO2011096898A1 (en) * 2010-02-05 2011-08-11 Nanyang Technological University Method of modifying electrical properties of carbon nanotubes using nanoparticles
FR2965268B1 (fr) 2010-09-29 2012-09-21 Hutchison Nouvelle composition pour film transparent conducteur
KR101275636B1 (ko) * 2011-08-30 2013-06-17 전자부품연구원 도핑 폴리머층을 포함하는 그래핀 기반 적층체
KR20130078764A (ko) * 2011-12-30 2013-07-10 코오롱인더스트리 주식회사 투명 전도성 필름
DE102015102553A1 (de) * 2015-02-23 2016-08-25 Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Dispergier-Additiv
KR102274462B1 (ko) 2017-07-11 2021-07-06 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1316507C (zh) * 2001-10-29 2007-05-16 海珀里昂催化国际有限公司 含官能化碳纳米管的聚合物
US7588699B2 (en) * 2001-11-02 2009-09-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Electrically conductive, optically transparent polymer/carbon nanotube composites and process for preparation thereof
KR100801820B1 (ko) * 2002-11-19 2008-02-11 삼성전자주식회사 표면수식된 탄소나노튜브를 이용한 패턴 형성방법
JP2005050669A (ja) * 2003-07-28 2005-02-24 Tdk Corp 電極、及び、それを用いた電気化学素子
US20050209392A1 (en) * 2003-12-17 2005-09-22 Jiazhong Luo Polymer binders for flexible and transparent conductive coatings containing carbon nanotubes
US7645497B2 (en) * 2005-06-02 2010-01-12 Eastman Kodak Company Multi-layer conductor with carbon nanotubes
KR20100093473A (ko) * 2006-12-27 2010-08-25 데이비드 브루스 게이건 투명한 전도성 나노 복합재

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101300774B1 (ko) * 2011-02-22 2013-09-03 애경화학 주식회사 탄소 나노 튜브 및 아크릴계 수성 중합체를 함유하는 조성물 및 이를 이용한 전도성 투명 전극
KR20130035693A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 코오롱인더스트리 주식회사 전극기판 및 이의 제조방법
US9544999B2 (en) 2014-12-24 2017-01-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Transparent electrodes and electronic devices including the same

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