KR20090112894A - Organic Electrode Composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 전극용 조성물에 관한 것으로 1 내지 3 몰비로 폴리스티렌설포네이트가 도핑되고 고형물 함량이 1 내지 3 중량%인 폴리에틸렌디옥시티오펜 수분산액 100 중량부, 아마이드계 용매, 퓨란계 용매, 설폭사이드계 용매 또는 이들의 혼합 용매 1 내지 50 중량부 및 계면활성제 0.001 내지 1중량부로 이루어지는 유기 전극용 조성물을 제공한다.The present invention relates to a composition for an organic electrode, 100 parts by weight of an aqueous dispersion of polyethylenedioxythiophene having a polystyrene sulfonate doped in a 1 to 3 molar ratio and having a solids content of 1 to 3% by weight, an amide solvent, a furan solvent, and a sulfoxide. The composition for organic electrodes which consists of 1-50 weight part of system solvents or these mixed solvents, and 0.001-1 weight part of surfactants is provided.
본 발명은 유기 전극용 조성물은 기존의 진공 공정을 이용하는 금속 산화물 전극에 비해 제조 공정의 경제성과 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이것으로 제조된 전극은 디스플레이용 투명 전극 외에도 유기 트렌지스터의 전극이나 배선재료, 스마트 카드. 안테나, 전지 및 연료 전지의 전극, PCB용 커패시스터나 인덕터, 전자파 차폐, 센서, 터치스크린, 유연한 디스플레이 등의 다양한 분야에 널리 적용할 수 있어 유용하다.The present invention, the composition for an organic electrode can significantly improve the economics and productivity of the manufacturing process compared to the metal oxide electrode using a conventional vacuum process. In addition to the transparent electrode for display, the electrode manufactured by this electrode is an organic transistor electrode, wiring material, smart card. It is useful because it can be widely applied to various fields such as electrodes of antennas, cells and fuel cells, capacitors or inductors for PCBs, electromagnetic shielding, sensors, touch screens, and flexible displays.
Description
본 발명은 유기 전극용 조성물, 특히, 투명 전도성 필름 또는 패턴에 사용될 수 있는 유기 전극용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for organic electrodes, particularly a composition for organic electrodes that can be used in a transparent conductive film or pattern.
평판 디스플레이를 포함하는 전자기기에 널리 사용되는 투명 전극을 제조하는 방법으로 인듐, 틴, 아연, 티타늄, 세슘 등 금속 산화물 특히 ITO(indium tin oxide)을 이용한 화학증착법, 스퍼터링법 및 반응성 증발증착법 등이 사용되고 있다. As a method of manufacturing transparent electrodes widely used in electronic devices including flat panel displays, chemical vapor deposition using spontaneous metal oxides such as indium, tin, zinc, titanium, and cesium, especially indium tin oxide, sputtering, and reactive evaporation It is used.
상기 ITO와 같은 물질은 희소금속을 사용함으로 그자체가 고가일 뿐만 아니라 기판에 코팅하기 위해서는 진공 조건 등 공정 조건이 까다롭고 고가의 장비를 필요로 하며, 200℃ 이상의 높은 열처리 온도를 필요로 하는 등 고가의 공정비용을 투입하여야 한다. 또한, 목적한 패턴으로 형성하기 위해서는 감법(減法; subtractive method) 즉, 포토리소그래피와 같은 레지스트 막 형성, 노광과 에칭과 같은 복잡하면서도 비용이 많이 들고 폐기물이 많이 생겨 환경적으로도 바람직하지 않은 공정들을 거쳐야 한다.Since materials such as ITO are rare metals, they are expensive, and in order to coat a substrate, process conditions such as vacuum conditions are difficult and expensive equipment is required, and a high heat treatment temperature of 200 ° C. or more is required. Expensive process costs must be invested. In addition, in order to form a desired pattern, a subtractive method (ie, a resist film such as photolithography, a complex, expensive and waste-prone process such as exposure and etching, etc.) may be used. You have to go through.
근자에 필요성이 대두되고 있는 신문이나 얇은 잡지처럼 접거나 말 수 있어 서 휴대가 가능하고 운반이 용이한 유연한(flexible) 디스플레이의 플라스틱 기판에는 상기와 같은 금속산화물 형태의 투명전극용 무기재료는 온도조건, 낮은 유연성, 복잡한 공정과 높은 비용 때문에 적용되기가 어렵다.In the plastic substrate of the flexible display which can be folded and rolled like newspapers or thin magazines, which are needed in recent years, and are portable and easy to carry, the inorganic materials for transparent electrode in the form of metal oxides are It is difficult to apply because of low flexibility, complicated process and high cost.
고비용을 요하지 않는 투명 전극을 제조하기 위한 방안으로서, 또한, 유연한 디스플레이에 투명 전극으로 적용하기 위하여 전도성 고분자를 사용하는 방법이 대두되어 왔다. 전도성 고분자를 사용하여 제조하는 전극의 경우에는 기존의 다양한 고분자 코팅 방법을 이용할 수 있기 때문에 공정비용을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 상기 유기 기반 투명 전극은 패턴 형성 시 공정 단축과 재료의 손실을 줄여 공정비용을 줄이고 배출 폐액을 줄이는 친환경적인 공정인 가법(加法; additive method)의 하나인 잉크젯 법에 의해 제조될 수 있다. 따라서 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌, 폴리실란, 폴리플루오렌 및 폴리아닐린 등의 도전성 고분자를 사용한 유기 기반의 전극용 조성물에 대한 연구 개발이 이루어져 왔다.As a method for manufacturing a transparent electrode that does not require high cost, a method of using a conductive polymer has also emerged to apply the transparent electrode to a flexible display. In the case of an electrode manufactured by using a conductive polymer, various existing polymer coating methods can be used, thereby greatly reducing the process cost. In addition, the organic-based transparent electrode may be manufactured by an inkjet method, which is one of an additive method, which is an environmentally friendly process of reducing process cost and reducing waste by reducing process shortening and material loss during pattern formation. Therefore, research and development of organic-based electrode compositions using conductive polymers such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyphenylenevinylene, polyphenylene, polysilane, polyfluorene, and polyaniline have been made.
그러나, 이러한 시도에도 불구하고 일반적으로 전도성 고분자는 가시광선 영역의 빛을 흡수하며, 전도성 고분자로 제조된 유기 전극의 전도성이 낮다는 문제점이 있다. 투과율을 높이기 위하여 전도막을 얇게 코팅할 경우 면저항이 증가하게 되므로, 터치 패널, 플렉시블 디스플레이 등 투명 전극의 응용분야에 적용하기 어려운 문제점을 갖는다.However, in spite of these attempts, the conductive polymer generally absorbs light in the visible light region, and there is a problem that the conductivity of the organic electrode made of the conductive polymer is low. When the conductive film is thinly coated to increase the transmittance, the sheet resistance increases, which makes it difficult to apply to applications of transparent electrodes such as touch panels and flexible displays.
본 발명은 이러한 점을 감안할 때, 코팅막이 80% 이상의 투과도와 수백Ω/□ 이하의 면저항을 가져 실제 전자 기기에 적용될 수 있는 유기 전극용 조성물을 제공하기 위한 것이다. In view of this point, the present invention is to provide a composition for an organic electrode that the coating film has a transmittance of 80% or more and a sheet resistance of several hundred kPa / square or less and can be applied to an actual electronic device.
또한, 본 발명은 잉크제트 프린팅에 의하여 유기 투명 전극을 제조할 수 있는 조성물을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a composition capable of producing an organic transparent electrode by ink jet printing.
본 발명에 의하여, 1 내지 3 몰비로 폴리스티렌설포네이트가 도핑되고 고형물 함량이 1 내지 3 중량%인 폴리에틸렌디옥시티오펜 수분산액 100 중량부, 아마이드계 용매, 퓨란계 용매, 설폭사이드계 용매와 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 용매 1 내지 50 중량부 및 계면활성제 0.001 내지 1중량부로 이루어지는 유기 전극용 조성물이 제공된다. 폴리스티렌설포네이트가 도핑된 폴리에틸렌옥시티오펜계 전도성 고분자 수분산액과 계면활성제를 용매인 아마이드계, 설폭사이드계 용매 또는 이들의 혼합 용매와 혼합하는 경우, 전도성 고분자 수분산액 중의 전도성 고분자 입자를 나노스케일로 미세 상분리하게 됨으로써, 고전도성 및 고투명성 유기 전극을 제조할 수 있다. 이러한 조성물을 투명기판에 스핀 코팅과 딥 코팅(롤투롤) 또는 슬롯다이 웨트 코팅(롤투롤)시 유기 전도막의 가시광선 영역 투과도가 80% 이상, 면저항 250~900Ω/□을 달성할 수 있다.According to the present invention, 100 parts by weight of an aqueous dispersion of polyethylenedioxythiophene doped with polystyrenesulfonate at a molar ratio of 1 to 3 and a solids content of 1 to 3% by weight, an amide solvent, a furan solvent, a sulfoxide solvent and their The composition for organic electrodes which consists of 1-50 weight part of solvents chosen from the group which consists of mixtures, and 0.001-1 weight part of surfactants is provided. When the polyethyleneoxythiophene-based conductive polymer aqueous dispersion and a surfactant doped with polystyrene sulfonate are mixed with a amide solvent, a sulfoxide solvent, or a mixed solvent thereof, the conductive polymer particles in the conductive polymer aqueous dispersion are nanoscaled. By fine phase separation, highly conductive and highly transparent organic electrodes can be prepared. When the composition is spin-coated and dip-coated (roll-to-roll) or slot die wet coating (roll-to-roll) on a transparent substrate, the visible light region transmittance of the organic conductive film may be 80% or more and a sheet resistance of 250 to 900 kW / square.
본 발명의 유기 전극용 조성물은 조성 성분을 혼합한 후 균질화 기(Homogenizer)로 회전수 10,000 내지 20,000rpm에서 대략 10분간 수회 처리 후, 진동수 40,000㎐ 근방에서 파워 60 내지 200W인 초음파 발생기로 수 분에서 수 시간동안 분산하여 제조한다. 이러한 유기 전극용 조성물을 투명 기판 상에 도포하여 건조하여 0.2 내지 2㎛의 두께로 피복한다. 상기 투명 기판의 재료는, 예를 들면, 유리, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리아크레이트이고 바람직하게는 폴리에스테르테레프탈레이트(PET)이다. The composition for an organic electrode of the present invention is mixed with the composition components and then treated several times at a rotational speed of 10,000 to 20,000 rpm for about 10 minutes with a homogenizer, and then in a few minutes with an ultrasonic generator having a power of 60 to 200 W near a frequency of 40,000 Hz. Prepare by dispersing for several hours. The composition for organic electrodes is coated on a transparent substrate, dried, and coated to a thickness of 0.2 to 2 µm. The material of the transparent substrate is, for example, glass, polyester, polyamide, polycarbonate, polystyrene, polypropylene, polyethylene, polyvinylchloride or polyacrylate, preferably polyester terephthalate (PET).
상기 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)계 전도성 고분자 수분산액은 수십 나노미터 크기의 폴리스티렌설포네이트(PSS) 겔에 반복단위가 5 정도인 에틸렌디옥시티오펜 올리고머가 수분산되어 있는 형태로서, 수분산액 중 폴리에틸렌디옥시티오펜과 폴리스티렌설포네이트 고형분의 농도는 바람직하게는 수분산액 총 중량에 대하여 폴리에틸렌디옥시티오펜이 0.3 내지 0.8중량%, 폴리스티렌설포네이트가 0.8 내지 2.2중량%의 양이다. 본 발명에 따른 전도성 고분자 수분산액의 제조방법은 물과 폴리스티렌설포네이트(PSS)를 먼저 반응용기에 투입한다. 이 때 폴리에틸렌디옥시티오펜과 폴리스티렌설포네이트 고형분의 농도는 수분산액 총 중량에 대하여 1 내지 3중량%의 양이되고 폴리에틸렌디옥시티오펜과 폴리스티렌설포네이트 몰비가 1:1에서 1:3이 되고 폴리스티렌설포네이트가 0.5 내지 2.0중량%가 되도록 한다. 실온에서 수백 rpm으로 교반하면서 원재료 중에 존재하는 산소에 의한 부반응을 방지하기 위해 수 분 바람직하게는 30분 이상 질소 처리를 하고 난 다음, 산화제, 예를 들면, Na2S2O8를 0.8 내지 0.9중량%의 양을 투입하고 수 분 바람직하게는 30분 이상 질소 처리를 하고 난 다음 에틸렌디옥시티오펜을 대략 0.3 내지 0.5중량%와 Fe2(SO4)3는 대략 0.005 내지 0.01중량%를 일정한 시간 동안 일정하게 투입하고 12시간 반응시킴으로써 색상을 보다 연하게, 입자를 더 작으면서 일정하게 제조할 수 있다. 반응시간 동안 질소는 계속 투입한다. The polyethylene dioxythiophene (PEDOT) -based conductive polymer aqueous dispersion is a form in which an ethylene dioxythiophene oligomer having a repeating unit of about 5 is dispersed in a polystyrene sulfonate (PSS) gel of several tens of nanometers in size, and polyethylene in the aqueous dispersion The concentration of dioxythiophene and polystyrenesulfonate solids is preferably in an amount of 0.3 to 0.8% by weight of polyethylenedioxythiophene and 0.8 to 2.2% by weight of polystyrenesulfonate based on the total weight of the aqueous dispersion. In the method for preparing a conductive polymer aqueous dispersion according to the present invention, water and polystyrene sulfonate (PSS) are first introduced into a reaction vessel. At this time, the concentration of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonate solids is 1 to 3% by weight based on the total weight of the aqueous dispersion, and the polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonate molar ratio is 1: 1 to 1: 3, and polystyrene sulfo Nate is 0.5 to 2.0% by weight. In order to prevent side reactions caused by oxygen present in the raw materials while stirring at several hundred rpm at room temperature, a nitrogen treatment is carried out for several minutes, preferably at least 30 minutes, and then an oxidizing agent such as Na 2 S 2 O 8 is 0.8 to 0.9. The amount of the weight percent is added, followed by several minutes, preferably at least 30 minutes of nitrogen treatment, and then about 0.3 to 0.5% by weight of ethylenedioxythiophene and about 0.005 to 0.01% by weight of Fe 2 (SO 4 ) 3 for a fixed time. It is possible to make the color lighter and make the particles smaller while keeping constant by injecting and reacting for 12 hours. Nitrogen is continuously added during the reaction time.
한편, 본 발명에서 사용하는 용매는 전도성 고분자 나노 입자 겔을 이루고 있는 도펀트(Dopant)인 폴리스티렌설포네이트와의 친화성이 우수하여 겔을 쉽게 팽윤시킨다. 아마이드계 용매로는 N,N-디메칠포름아마이드(N,N-Dimethylformamide), N-메칠피롤리돈 등이 사용될 수 있다. 또한, 설폭사이드계 용매로는 디메칠설폭사이드 등이 사용된다. 이러한 용매는 폴리에틸렌디옥시티오펜 수분산액 100 중량부를 기준으로, 아마이드계 용매, 퓨란계 용매, 설폭사이드계 용매 또는 이들의 혼합 용매 1 내지 50 중량부가 사용된다. 이러한 용매가 1중량부 미만의 양으로 첨가될 경우 첨가되는 용매의 효과가 미약하여 투과도와 표면 저항에서 바람직한 결과를 얻을 수 없으며 50중량부를 초과할 경우 전도성 고분자의 농도가 낮아 투명도와 표면 저항에서 바람직한 결과를 얻을 수 없다. On the other hand, the solvent used in the present invention is excellent in affinity with the polystyrene sulfonate which is a dopant constituting the conductive polymer nanoparticle gel to easily swell the gel. As the amide solvent, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, or the like may be used. Dimethyl sulfoxide and the like are used as the sulfoxide solvent. Such solvent is used based on 100 parts by weight of the polyethylene dioxythiophene aqueous dispersion, 1 to 50 parts by weight of an amide solvent, a furan solvent, a sulfoxide solvent or a mixed solvent thereof. If such a solvent is added in an amount of less than 1 part by weight, the effect of the added solvent may be insignificant to obtain a desirable result in permeability and surface resistance. If it is more than 50 parts by weight, the concentration of the conductive polymer is low, which is desirable in transparency and surface resistance. No results are obtained.
본 발명에서 계면활성제는 본 발명의 전도성 고분자 입자를 나노스케일로 미세 상분리하여 안정하게 하는 역할을 한다. 상기 계면활성제는 비이온성, 음이온성과 양이온성 모두 가능하다. 계면활성제는 또한, 본 발명의 유기 전극용 조성물을 투명 기판 위에 코팅할 경우 젖음(Wetting) 특성을 좋도록 하는 역할을 한다. 비 이온 계면활성제로는, 예를 들면, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르류, 폴리옥시 에틸렌 노닐페닐 에테르 등을 포함하는 폴리옥시알킬렌 알킬페닐 에테르류, 솔비탄 트리올리에이트 등을 포함하는 솔비탄 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트 등을 포함하는 폴리옥시알킬렌 솔비탄 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 모노스테아레이트 등을 포함하는 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르류, 스테아르산 모노글리세라이드 등을 포함하는 글리세린 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌-폴리프로필렌 블록 공중합제류 등이 사용될 수 있으며, 음이온성 계면활성제로는 소듐 라우레이트 등을 포함하는 지방산염류, 소듐도데실벤젠설포네이트 등을 포함하는 알킬아릴설폰산염류, 소듐 라우릴설페이트 등을 포함하는 알킬황산 에스테르 염류, 소듐 모노옥틸설포숙시네이트, 소듐 디옥틸설포숙시네이트, 소듐 폴리옥시에틸렌 라우릴설포숙시네이트 등을 포함하는 알킬설포숙신산 에스테르 염류, 소듐 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 설페이트 등을 포함하는 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르 황산 에스테르 염류, 소듐 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 설페이트 등을 포함하는 폴리옥시알킬렌 알킬아릴 에테르 황산 에스테르 염류가 사용될 수 있다. 양이온 계면활성제 및 양성 계면활성제로는 라우릴아민 아세테이트 등을 포함하는 알킬아민 염류, 라우릴트리메틸암모늄 클로라이드, 알킬벤질디메틸암모늄 클로라이드 등을 포함하는 4급 암모늄염류, 폴리옥시에틸렌알킬-아민류 등이 사용될 수 있다. In the present invention, the surfactant serves to stabilize the conductive polymer particles of the present invention by fine phase separation at a nanoscale. The surfactant can be both nonionic, anionic and cationic. The surfactant also serves to improve the wetting properties when the composition for organic electrodes of the present invention is coated on a transparent substrate. As the non-ionic surfactant, for example, polyoxyalkylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyalkylene alkylphenyl ethers including polyoxy ethylene nonylphenyl ether and the like, sorbitan triol Polyoxyalkylene fatty acid esters including sorbitan fatty acid esters including ate and the like, polyoxyalkylene sorbitan fatty acid esters including polyoxyethylene sorbitan monolaurate and the like, polyoxyethylene monostearate and the like Glycerin fatty acid esters including stearic acid monoglycerides, polyoxyethylene-polypropylene block copolymers, and the like, and anionic surfactants include fatty acid salts including sodium laurate, sodium dodecylbenzene, and the like. Alkyl aryl sulfonates, sodium lauryl sulfide, including sulfonate, etc. Alkylsulfosuccinic ester salts including sodium sulfate, sodium monooctylsulfosuccinate, sodium dioctylsulfosuccinate, sodium polyoxyethylene laurylsulfosuccinate, and the like, sodium polyoxyethylene Polyoxyalkylene alkyl ether sulfuric acid ester salts including uryl ether sulfate and the like, polyoxyalkylene alkylaryl ether sulfuric acid ester salts including sodium polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfate and the like can be used. As cationic surfactants and amphoteric surfactants, alkylamine salts including laurylamine acetate and the like, quaternary ammonium salts including lauryltrimethylammonium chloride, alkylbenzyldimethylammonium chloride and the like, polyoxyethylenealkyl-amines, etc. may be used. Can be.
본 발명의 계면활성제는 바람직하게는 불소계 계면활성제이다. 불소계 계면활성제라 함은 탄화수소 직쇄의 일부 수소원자가 불소로 치환된 것으로 관능기에 따라 양이온성, 음이온성 및 비이온성이 가능하다. 불소계 계면활성제로는 RfCH2CH2SCH2CH2CO2Li, (RfCH2CH2O)P(O)(ONH4)2, (RfCH2CH2O)2P(O)(ONH4), RfCH2CH2O(CH2CH2O)yH, RfCH2CH2SO3X, RfCH2CH2NHSO3X인 또는 이들의 혼합물(상기식에서 y는 8 내지 15의 정수이고, X는 H 또는 NH4이고, Rf는 F(CF2CF2)z이고, 여기서 z는 3 내지 8의 정수이다.). The surfactant of the present invention is preferably a fluorine-based surfactant. Fluorine-based surfactants are those in which some hydrogen atoms of a hydrocarbon straight chain are substituted with fluorine, and thus cationic, anionic and nonionic compounds are possible depending on functional groups. Fluorine-based surfactants include R f CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CO 2 Li, (R f CH 2 CH 2 O) P (O) (ONH 4 ) 2 , (R f CH 2 CH 2 O) 2 P ( O) (ONH 4 ), R f CH 2 CH 2 O (CH 2 CH 2 O) y H, R f CH 2 CH 2 SO 3 X, R f CH 2 CH 2 NHSO 3 X or mixtures thereof Wherein y is an integer from 8 to 15, X is H or NH 4 , R f is F (CF 2 CF 2 ) z , where z is an integer from 3 to 8).
본 발명에서 계면활성제는 폴리에틸렌디옥시티오펜 수분산액 100 중량부를 기준으로 0.001 내지 1중량부로 사용된다. 0.001중량부 미만의 양으로 첨가될 경우 유기 전극용 조성물의 균일성에 문제가 있을 수 있고 젖음 특성이 좋지 않아 필름 형성이 균일하지 않다. 또한, 표면장력이 높아 잉크젯을 사용한 제팅시 테일링이 발생될 수 있으며, 접촉각이 커서 소성시 패턴이 좁아지는 경향이 있다. 1중량부 초과의 양으로 첨가될 경우 계면활성제와 전도성 고분자 나노입자가 상분리되어 불투명한 막이 형성될 수 있으며 표면장력이 낮아 제팅시 플로딩(flooding)이 될 수 있고, 접촉각이 작아서 패턴 형성이 어렵다.In the present invention, the surfactant is used in 0.001 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyethylene dioxythiophene aqueous dispersion. When added in an amount of less than 0.001 parts by weight, there may be a problem in the uniformity of the composition for the organic electrode, the wettability is poor, the film formation is not uniform. In addition, since the surface tension is high, tailing may occur during jetting using the inkjet, and the contact angle is large, and thus the pattern tends to be narrowed upon firing. When added in an amount of more than 1 part by weight, the surfactant and the conductive polymer nanoparticles may be phase-separated to form an opaque film. The surface tension may be low, causing floating during jetting, and the contact angle is small, making pattern formation difficult. .
본 발명의 유기 전극용 조성물은 배치식의 스핀 코팅이나 패턴 형성이 가능한 잉크 제트 프린팅이 가능하며, 특히 연속식으로 생산이 가능한 딥 코팅(롤투롤)이 가능하므로 전도성 및 투과도가 우수한 대면적의 유연한 투명 유기 전극을 제조할 수 있다. 기존의 진공 공정을 이용하는 금속 산화물 전극에 비해 제조 공정의 경제성과 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이것으로 제조된 전극은 디스플 레이용 투명 전극 외에도 유기 트렌지스터의 전극이나 배선재료, 스마트 카드. 안테나, 전지 및 연료 전지의 전극, PCB용 커패시스터나 인덕터, 전자파 차폐, 센서, 터치스크린, flexible 디스플레이 등의 다양한 분야에 널리 적용할 수 있어 유용하다. The composition for an organic electrode of the present invention is capable of batch spin coating or ink jet printing capable of forming a pattern, and in particular, a dip coating (roll-to-roll) capable of continuously producing can be used for a large-area flexible material having excellent conductivity and permeability. A transparent organic electrode can be manufactured. Compared to the metal oxide electrode using the conventional vacuum process, the economics and productivity of the manufacturing process can be significantly improved. In addition to the transparent electrode for display, the electrode manufactured by this electrode is an organic transistor electrode, wiring material, smart card. It is useful because it can be widely applied to various fields such as electrodes of antennas, cells and fuel cells, capacitors or inductors for PCBs, electromagnetic shielding, sensors, touch screens, and flexible displays.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
제조예Production Example
전도성 고분자 수분산액 제조Conductive Polymer Aqueous Dispersion
에틸렌디옥시티오펜(EDOT, 알드리치사)을 폴리스티렌설포네이트(PSS, 18%, 알드리치사)의 존재 하에 1:2 몰비로 중합한다. 이 때 물과 폴리스티렌설포네이트(PSS)는 먼저 투입하고 350rpm으로 교반하면서 원재료 중에 존재하는 산소에 의한 부반응을 방지하기 위해 30분 이상 질소 처리를 하고 난 다음, 개시제(산화제)는 Na2S2O8(알드리치사)을 투입하고 30분 이상 질소 처리를 하고 난 다음 EDOT와 촉매(Fe2(SO4)3, 알드리치사)는 물로 희석하여 일정한 시간동안 일정하게 투입하면서 반응시킴으로써 색상을 보다 연하게, 입자를 더 작으면서 일정하게 제조할 수 있다. 반응시간 동안 질소는 계속 투입한다. 반응된 전도성 고분자는 양이온 교환수지(바이케미컬사)를 처리하여 수분산액 내의 촉매를 제거하고 메쉬망를 이용하여 필터를 함으로써 양이온 교환수지를 제거한다.Ethylenedioxythiophene (EDOT, Aldrich) is polymerized in the presence of polystyrenesulfonate (PSS, 18%, Aldrich) in a 1: 2 molar ratio. At this time, water and polystyrene sulfonate (PSS) were first added and stirred at 350 rpm, followed by nitrogen treatment for at least 30 minutes to prevent side reactions caused by oxygen present in the raw materials, and then the initiator (oxidizing agent) was Na 2 S 2 O. 8 (Aldrich) and nitrogen treatment for more than 30 minutes, EDOT and the catalyst (Fe 2 (SO 4 ) 3 , Aldrich) diluted with water and reacted with a constant input for a certain time to make the color lighter The particles can be made smaller while being constant. Nitrogen is continuously added during the reaction time. The reacted conductive polymer is treated with a cation exchange resin (Bi Chemical) to remove the catalyst in the aqueous dispersion, and the cation exchange resin is removed by filtering using a mesh network.
실시예 1 내지 7Examples 1-7
상기에서 합성된 전도성 고분자 수분산액 100중량부에 용매로서 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide ; 알드리치사), N-메틸피롤리돈(N-methlypyrrolidone ; 알드리치사) 또는 설폰사이드계 디메틸설폭사이드(Dimethlysulfoxide ; 알드리치사), 계면활성제로서 Zonyl FSO-100(Dupont), NP1026(동남합성),과 DBA-MEA(실험실 조제, Monoethanolamine dodecylbenzensulfonate)를 표 1의 조성에 따라 투입하고 350rpm에서 24시간 교반 후 균질화기(ULTRA-TURRAX IKA T25 digital, IKA사)와 초음파기(JAC Ultrasonic 201, 고도기연(주))로 순차적으로 처리하여 유기 전극용 조성물을 제조하였다. 상기 유기 전극용 조성물을 폴리에스테르 필름 위에 1차 150rpm으로 20초간, 2차 500rpm으로 30초간 스핀 코팅하였으며 60℃, 진공 조건에서 6시간 건조하여 전도성 유기 전극을 제조하였다. 제조된 유기 전극을 면저항, 투과율을 측정하여 표 1의 하단에 나타내었다. 여기에서 면저항은 면저항기(Loresta-GP, 미쯔비시사)를 사용하여 평가하였으며, 투과율은 자외선분광분석기(S-310, 신코사)를 사용하여 550nm에서 평가하였다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명 전극 모두에서 면저항이 250~900Ω/□에 속하고, 가시광선 영역 투과율은 80% 이상이었다.Dimethylformamide (Aldrich), N-methylpyrrolidone (Aldrich) or sulfone-based dimethyl sulfoxide (Dimethlysulfoxide; Aldrich) as a solvent in 100 parts by weight of the conductive polymer aqueous dispersion synthesized above ), Zonyl FSO-100 (Dupont), NP1026 (East Synthetic Synthesis), and DBA-MEA (Laboratory Preparation, Monoethanolamine dodecylbenzensulfonate) as surfactants were added according to the composition shown in Table 1, and stirred at 350rpm for 24 hours and then homogenizer (ULTRA- TURRAX IKA T25 digital, IKA Co., Ltd.) and an ultrasonic machine (JAC Ultrasonic 201, Advanced Technology Co., Ltd.) were sequentially processed to prepare a composition for an organic electrode. The organic electrode composition was spin-coated on a polyester film for 20 seconds at a first 150 rpm and 30 seconds at a second 500 rpm, and dried at 60 ° C. under vacuum for 6 hours to prepare a conductive organic electrode. Surface resistance and transmittance of the prepared organic electrode were measured and shown in Table 1 below. Here, sheet resistance was evaluated using a sheet resistor (Loresta-GP, Mitsubishi Corporation), and transmittance was evaluated at 550 nm using an ultraviolet spectrometer (S-310, Shinkosa). As can be seen from Table 1, the sheet resistance belonged to 250 to 900 kW / square in all the transparent electrodes, and the visible light region transmittance was 80% or more.
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1과 같이 실시하되 용매를 첨가하지 않았다. 가시광선 영역 투과율은 88.6%이었으나 면저항이 3280Ω/□으로 다소 높았다.Example 1 was carried out as described above but no solvent was added. The visible light transmittance was 88.6%, but the sheet resistance was 3280Ω / □.
표 1.Table 1.
DMF : Dimethylformamide, NMP : N-methlypyrrolidone, DMF: Dimethylformamide, NMP: N-methlypyrrolidone,
THF : Tetrahydrofuran, DMSO : Dimethlysulfoxide,THF: Tetrahydrofuran, DMSO: Dimethlysulfoxide,
FSO-100 : 불소계 계면활성제, NP1026 : Polyethylene glycol nonyl phenyl ether,FSO-100: Fluorine-based surfactant, NP1026: Polyethylene glycol nonyl phenyl ether,
DBA-MEA : Monoethanol amine dodecyl benzene sulfateDBA-MEA: Monoethanol amine dodecyl benzene sulfate
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