KR100887084B1 - 투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이 - Google Patents

투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체, 지연제, 산화제, 매트릭스 고분자 및 용매를 포함한 조성물을 이용하여 제조된 투명 전도성 필름은 85% 이상의 투과도 및 250Ω/□ 이하의 표면저항을 만족시킬 수 있으므로 전기영동 디스플레이의 투명 전극으로 사용할 수 있다.
투명전도성 고분자필름, 전기영동 디스플레이, 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜, N-디메틸아세트아마이드

Description

투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이{Compositions for a transparent conducting polymer film, Method for preparing a transparent conducting polymer film using the same, a transparent conducting polymer film using the composition and Electrophoretic Display comprising the same}
도 1은 지연제(DMAc)의 첨가량 변화에 따른 고분자 필름의 표면 저항 변화를 나타내는 그래프이고,
도 2는 지연제(DMAc) 첨가량 변화에 따른 고분자 필름의 흡수율 및 투명도를 자외선-적외선 분광법(UV-VIS-Spectroscopy)으로 나타낸 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일구현예에 의한 전기영동 디스플레이 소자 (device)를 제조하는 개략도를 나타내고,
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 의해 수득한 투명전도성 고분자 박막의 표면저항의 변화를 나타내는 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 구현예에 의한 전기 영동 전지 및 ITO를 이용한 전기영동 전지를 각각 구동시킨 비교사진이다.
본 발명은 투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체, 지연제, 산화제, 매트릭스 고분자 및 용매를 포함한 투명 전도성 고분자 필름용 조성물, 이를 이용한 투명전도성 고분자 필름의 제조방법, 상기 조성물을 이용하여 제조된 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이에 관한 것이다.
급속도로 발전하는 정보사회에서 컴퓨터와 각종 가전기기 및 통신기기가 디지털화되고, 고성능화됨에 따라 대화면 및 휴대 가능한 디스플레이의 구현이 절실히 요구되고 있다. 이미 LCD, PDP 등을 비롯한 평판 디스플레이는 20세기 디스플레이의 주류를 이루었던 CRT 모니터, TV 등의 기존 시장을 대체해감과 동시에 노트북, 이동전화, PDA 등의 새로운 제품을 창출하면서 시장을 확대해 가고 있다. 또한 미래사회는 디지털 네트워크를 통해 대규모의 다양한 정보를 시간과 환경에 관계없이 언제 어디서든지 서버나 네트워크에 접속하여 이용하는 시대가 될 것이며, 정보화 기기의 개인화 및 네트워크화가 가속화될 전망이다.
최근에는 이러한 흐름에 부합되는 이동전화, PDA 등을 포함하여 전자 책, 전자신문 등과 같은 새로운 상품이 구체화되고 있으며, 전자칠판과 같은 교육, 업무 용 및 CAD, CAM 화면 등 산업용 디스플레이, 매장 전광판, 광고판, 홍보물과 같은 응용분야가 새롭게 개척되고 있다. 특히, 이동통신 분야의 휴대용 디스플레이나 차세대 두루마리 디스플레이, 광고판, 홍보물 등 일회용의 저가 디스플레이가 요구되는 응용분야에 있어서 기존의 디스플레이와는 다른 혁신적인 디스플레이의 출현이 요구되고 있다. 이러한 디스플레이는 대화면이면서 고효율의 성능과 함께 가볍고 휴대성이 좋은 플렉시블(flexible) 디스플레이가 많은 부분다수를주가 될 것으로 예측된다. 이러한 플렉시블(flexible) 디스플레이의 대표적인 것이 전자종이이며 이를 구현하기 위해서는 유연성이 좋은 디스플레이 재료가 필요하다.
기존의 디스플레이용 투명전극 재료인 ITO는 많은 한계점을 드러내고 있다. 현재 디스플레이용 투명전극 소자의 대부분을 차지하고 있는 ITO는 표면저항이 낮지만(10 Ω/□ 이하), 생산단가가 높고, 고온 스퍼터링 공정이 복잡하다. 특히 유연성이 강조되는 플렉시블 디스플레이에 적용될 경우, 기계적 내구성 및 굽혔을 때 표면저항이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 적층 두께(15 nm ～ 310 nm)가 두꺼워 질수록 500에서 5 Ω/□로 표면저항이 감소하고 빛의 투과율 역시 감소하는 경향이 있다. 또한 기본 원료인 인듐(indium) 자원의 부족과 가격 상승에 따른 경제성의 문제가 점점 심해지고 있어 새로운 투명전극 재료의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
　새로운 투명전극 재료의 개발에 있어서 탄소나노튜브, 나노사이즈의 금속 입자등과 함께 경제적, 기술적 측면에서 대두되고 있는 것은 전도성 고분자를 이용한 유기투명전극의 개발이다. 전도성 고분자 재료는 고분자 주쇄를 따라 넓게 펼쳐 진 π-공액계의 전자가 비 편재화된 구조를 갖는 특이한 유형의 고분자이다. 일반적으로 π-공액형태가 고분자 골격에 존재하면 도핑에 의해 전자밀도가 비편재화되며 이것으로부터 전기전도가 일어날 수 있게 된다.
1976년에 전도성 폴리아세틸렌 필름에 할로겐 원소들을 도핑하여 전기전도도를 급격하게 증가시켜 금속의 전도도에 가까운 5000 S/cm를 나타낼 수 있음이 보고된 이후로 전도성 고분자에 대한 본격적인 연구가 시작되어 폴리파라페닐렌, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 폴리아닐린 등 많은 다른 유형의 전도성 고분자들이 개발되어 왔으나, 고투명, 저저항의 유기 투명전극용 전도성 고분자의 개발 필요성은 여전히 제기되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 고투명, 저저항의 유기 투명전극을 형성하는 전도성 고분자 필름용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 이용한 전도성 고분자 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 투명 전도성 고분자 필름을 이용한 투명전극 및 이를 포함하는 전기영동디스플레이를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
싸이오펜계 전도성 고분자 단량체, 매트릭스 고분자, 지연제, 산화제 및 용매를 포함하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물에 관계한다.
다른 양상에서, 본 발명은
상기 전도성 고분자 필름용 조성물을 기판 위에 코팅하여 중합하는 투명 전도성 고분자 필름의 제조방법에 관계한다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 투명 전도성 고분자 필름을 이용한 투명전극 및 이를 포함하는 전기영동 디스플레이에 관계한다.
이하에서 첨부도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 투명 전도성 고분자 필름용 조성물은
싸이오펜계 전도성 고분자 단량체, 매트릭스 고분자, 지연제, 산화제 및 알코올 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 투명 전도성 고분자 필름용 조성물은 박막화 과정에서 초기중합속도를 조절해 주는 지연제를 포함하므로 보다 안정적인 구조의 전기전도성 및 투명성이 우수한 고분자 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 투명 전도성 고분자 조성물은 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체를 사용한다. 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체의 바람직한 예로서 다이옥시싸이오펜계를 사용할 수 있다. 상기 다이옥시싸이오펜계로는 다이옥시싸이오펜, 3,4-에틸렌디옥시싸이오펜(3,4-ethylenedioxythiophene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
상기 다이옥시 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체가 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
Figure 112007033527168-pat00001
상기 식에서, 상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.
Figure 112007033527168-pat00002
상기 식에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수1 내지 6인 알킬기, 알케닐기, 탄소수 3 내지 7인 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10인 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10인 알킬옥시기이다.
대부분의 전도성 고분자는 가시광선 영역의 빛을 흡수하기 때문에 투명도가 많이 저하되는 단점이 있다. 따라서 이들 전도성고분자는 높은 투명성이 요구되지 않는 분야로의 사용으로 그 용도가 제한되지만, 본원발명의 다이옥시 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체로부터 제조되는 전도성 고분자는 기존의 전도성 고분자에 비해 산화 상태의 고분자 흡수 밴드가 적외선 영역에서 존재하므로 투명성이 우수하다.
상기 다이옥시 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체 중에서 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜(EDOT)는 싸이오펜의 기본구조에 에틸렌다이옥시그룹을 링의 형태로 갖는 구조를 가지는 단량체로서, 이 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜 단량체를 전기화학적 또는 화학적으로 중합시 키면 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)(이하, PEDOT)이 수득된다. [에틸렌다이옥시기의 전자공여효과로 인하여 기존의 싸이오펜보다 낮은 광학적 밴드갭(1.6∼1.7eV)을 갖고 있다]. 이러한 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)은 기존의 전도성 고분자보다 높은 투명도를 보유하고 있다.
본 발명의 중합 지연제는 N-디메틸아세트아마이드(N-Dimethylacetamide)(이하 DMAc), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 및 피리딘(pyridine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 지연제 중에서 DMAc를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 지연제는 중합반응에 있어서 산화의 속도를 늦추어 전체적으로 중합이 서서히 일어나게 함으로서 보다 완전한 전도성 고분자 구조의 구현을 가능하게 한다.
상기 지연제는 단량체 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜(3,4-ethylenedioxythiophene) 100 중량부 대비 5 내지 80중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 지연제를 5wt% 미만 사용하는 경우 중합이 너무 빨리 진행되어 투명도가 낮아짐과 동시에 표면저항이 증가하고, 80wt%를 초과하는 경우 중합이 너무 천천히 진행되어 투명도는 증가하지만, 표면저항이 증가한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 매트릭스 고분자로서 폴리비닐피롤리돈(Poly(vinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 ((poly(vinyl acetate)), 및 폴리아크릴산 (poly(acrylic acid))으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 매트릭스 고분자는 고분자 중합 후에 후 처리 공정인 세척 후에도 필름 형태로 유지하여야 하고, 전도성 고분자 용액을 기판에 코팅하는 경우 요구되는 다양한 점도, 용해성, 투명성, 면저항의 측면을 만족하여야 한다. 상기 폴리비닐피롤리돈의 경우 용해성이 뛰어나고 안정적이며 재현성이 강한 특성을 보여 본원발명의 고분자 매트릭스로서 가장 바람직하다.
상기 고분자 매트릭스는 단량체 100중량부 대비 10 내지 100 중량부로 사용할 수 있다. 상기 10중량부 미만인 경우 매끈한 표면의 필름 형성에 문제가 있고, 100중량부를 초과하는 경우 표면저항이 증가하는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 용매로는 알코올, 아세톤, 아세토니트릴 등 매트릭스 고분자, 단량체, 산화제를 동시에 용해시킬 수 있는 유기용제를 사용할 수 있다. 상기 용매 중에서 알코올 용매는 n-부탄올, 이소프로판올, 에탄올, 및 메탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 용매는 단량체 100중량부 대비 1500 내지 2000 중량부로 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 산화제는 염화철(FeCl3), 과염소산철 (Fe(ClO4)3), 파라-톨루엔술폰산철 (Ferric p-tolunensulfonate), 도데실벤젠술폰산철 (Ferric dodecyl bezenesulfonate), 안트라퀴논술폰산철 (Ferric antraquinone sulfonate) 및 과황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 산화제는 중합에 관계하고 동시에 산화제의 음이온은 도판트의 기능을 수행하여 중합시 산화된 상태의 전도성 고분자 박막을 형성한다.
상기 혼합용액에서 단량체와 산화제와의 몰비가 1 : 0.5 내지 1 : 2.5인 것이 바람직하다.
다른 양상에서 본 발명은
상기 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체, 상기 매트릭스 고분자 및 상기 지연제를 용매에 녹여 단량체 용액을 제조하는 단계 ;
상기 산화제를 용매에 녹여 산화제 용액을 제조하는 단계 ; 및
상기 단량체 용액과 상기 산화제 용액을 혼합하는 단계
를 포함하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물을 제조하는 방법에 관계한다.
본 발명의 조성물을 제조방법은 상기 투명전도성 고분자용 단량체 용액을 제조하는 단계, 산화제 용액을 제조하는 단계 및 상기 단량체 용액과 산화제 용액을 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 조성물을 제조하는 방법은 단량체를 포함하는 용액과 산화제를 포함하는 용액을 별도로 제조하여 코팅 전에 바로 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 조성물은 산화제가 포함되어 반응이 진행될 수 있으나, 열을 가하지 않으면 중합반응이 아주 서서히 진행되고, 또한 지연제가 중합을 지연시키므로 상온에서 거의 반응이 진행되지 않는다. 하지만, 조성물의 산화제에 의한 반응을 최소화하기 위해 상기 단량체 용액과 상기 산화제 용액을 코팅 전에 혼합하는 것이 바람직하다.
또 다른 양상에서 본 발명은
상기 조성물을 기판 위에 코팅하여 중합하는 단계를 포함하는 투명 전도성 고분자 필름의 제조방법에 관계한다.
본 발명의 투명전도성 고분자 필름의 제조방법은 상기 투명전도성 고분자용 조성물을 기판 위에 코팅하여 중합하는 단계를 포함한다.
상기 기판에 코팅을 형성하는 방법은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법 및 딥핑법(dipping)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 중합에 의해 폴리다이옥시싸이오펜, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(이하, PEDOT) 가 형성된다. 본원발명에서 중합되는 폴리다이옥시싸이오펜계는 하기 화학식 3 내지 4로 표시될 수 있다.
Figure 112007033527168-pat00003
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이이다.
Figure 112007033527168-pat00004
상기 식에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수1 내지 6인 알킬기, 알케닐기, 탄소수 3 내지 7인 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10 인 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10인 알킬옥시기이다.
하기 화학식 5는 본 발명에 의한 PEDOT의 중합메카니즘을 나타낸 것이다. 단량체인 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜(3,4-ethylenedioxythiophene)은 산화제에 의해 전자를 방출하고 순간적으로 라디칼을 형성하게 되며 생성된 라디칼이 다른 라디칼과 연쇄적으로 반응하면서 상기 화학식 5의 PEDOT를 형성하게 된다.
Figure 112007033527168-pat00005
상기 중합반응은 특정 온도 및 시간으로 한정되지 않고 다양한 온도하에서 진행될 수 있다. 또한 지연제의 함량에 따라 중합속도가 달라지므로 지연제 함량에 따른 적절한 온도 및 시간 조절이 필요하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 지연제 함량에 의할 때 중합반응은 20 내지 60 ℃의 온도에서 5분 내지 2시간 동안 진행시키는 것이 바람직하다.
다른 양상에서 본 발명은 상기 투명전도성 고분자 필름용 조성물로부터 제조되는 투명 전도성 고분자 필름에 관계한다. 바람직하게는 본 발명의 투명전도성 고분자 필름은 상기 혼합 조성물 용액에 의해 제조된 상기 화학식 3 내지 4의 폴리 다이옥시싸이오펜을 포함한다.
상기 투명 전도성 고분자 필름은 85%이상의 투과도 및 250Ω/□이하의 표면저항을 나타내므로, 고투명 및 저저항의 유기투명전극으로 사용할 수 있다.
또 다른 양상에서 본 발명은 상기 투명전도성 고분자 필름을 이용한 투명전극 및 상기 투명전극을 포함하는 전기영동 디스플레이에 관계한다.
전기영동현상은, 어떤 입자가 매체(분산매체)에 현탁된 경우에 입자가 전기적으로 하전되고, 또한 전계가 하전입자에 인가되는 경우에 그들이 대향 전하를 가진 전극에 분산매체를 통해서 이동하는 현상으로서, 본원발명의 조성물에 의한 투명전극은 상기 전기영동현상을 수행하는 전극으로 사용할 수 있다. 도 1에 전기영동 디스플레이 소자(device)를 제조하는 개략도를 나타내었다. 도 1에 의하면, 폴리프로필렌 필름의 한면을 본원발명에 의한 폴리다이옥시싸이오펜으로 코팅하여 투명전극을 제작한 다음, 전류가 흐르지 않는 이미드(imide) 테이프로 마이크로 캡슐(micro capsule)이 들어 갈 수 있는 간격을 주고, 여기에 마이크로 캡슐을 주입 한다. 주입이 완료되면 에폭시로 필름이 서로 맞닿는 면을 실링하여 전기영동 디스플레이 소자를 제조할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
실시예 1
20 ml바이알에 전도성 고분자 단량체로서 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜(3,4-ethylenedioxythiophene)0.5g, 지연제로서 DMAc 0.2g(단량체에 대해 40wt%), 매트릭스 고분자로서 폴리피닐피롤리돈 0.15g(단량체에 대해 30wt%)을 1-부탄올 7.5ml에 용해시켜 투명전도성 고분자 필름용 단량체 용액을 수득하였다. 다른 20 ml바이알에 산화제로서 파라-톨루엔 술포산철(Ferric p-tolune sulfonate) 3.75g(산화제 : 단량체의 몰비는 1 : 1.5)을 1-부탄올 7.5ml에 용해하여 산화제 용액을 수득하였다. 상기 준비된 단량체 용액과 산화제 용액을 각각 별도로 teflon membrane 필터(pore size 0.45㎛)를 사용하여 여과한 후 두 용액을 혼합하여 투명전도성 고분자 필름용 조성물을 수득하였다.
상기에서 수득한 전도성 고분자 필름용 조성물을 투명기판에 스핀코팅하고, 70℃에서 20분간 열처리하여 중합시켰다. 반응 종료 후 기판을 메탄올로 세척하고 건조하여 투명전도성 고분자 박막을 수득하였다.
비교예 1
지연제로서 DMAc를 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 투명전도성 고분자 박막을 수득하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 수득한 전도성 박막으로 폴리프로필렌의 한 면을 코팅하여 투명 전극을 제작한 다음 전류가 흐르지 않는 이미드(imide) 테이프로 마이크로 캡슐(micro capsule)이 들어 갈 수 있는 간격을 주고, 여기에 마이크로 캡슐을 주입하였다. 주입이 완료된 후 에폭시로 필름이 서로 맞닿는 면을 실링하여 전기영동 디스플레이 소자를 제조하였다.
비교예 2
기존의 디스플레이용 투명전극 재료인 ITO를 사용하여 제조한 전기영동 디스플레이 소자를 비교예 2로 사용하였다.
실험예
단량체 대비 지연제(DMAc)를 5 내지 90wt%로 변화시키며 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 투명전도성 고분자 박막을 수득하였다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1에 의해 수득한 투명전도성 고분자 박막의 표면저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2에 의하면, 비교예 1은 10분 동안 중합이 진행되어 1720Ω/□의 높은 표면저항을 나타내는 반면, 실시예 1은 30분 동안 중합이 진행되어 90Ω/□정도의 매우 낮은 표면저항을 보인다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 구현예에 의한 전기영동 디스플레이 소자 및 ITO를 이용한 전기영동 디스플레이 소자를 각각 구동시킨 비교사진이다. 도 3 및 4에 의하면, 본원발명의 PEDOT를 이용한 투명전극에서 구동시킨 디스플레이 소자가 기존의 ITO 투명전극에서 구동시킨 디스플레이 소자와 비교하여 보았을 때 구동이나 색상 발현이 거의 차이가 없어, 전기영동에 의한 디스플레이의 전극소재로 가능함을 확인하였다.
도 5는 실험예에서 실시한 지연제의 첨가량 변화에 따른 표면 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5에 의하면, 40wt%의 DMAc를 첨가한 경우 100Ω/□ 이하의 낮은 표면저항을 나타내고, DMAc의 함량이 5 내지 80wt%이면 표면저항이 1000 Ω/□ 이하로서 저저항, 고투명의 유기 투명전극에 사용할 수 있음을 보여준다. DMAc의 함량이 표면저항 250Ω/□ 이하를 만족시키는 단량체 대비 20 내지 60wt%인 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7은 각각 지연제(DMAc) 첨가량 변화에 따른 흡수율 및 투명도를 자외선-적외선 분광법(UV-VIS-Spectroscopy)으로 나타낸 그래프이다. 도 5, 도6 및 도 7에 의하면, DMAc의 첨가량 40wt%에서 가장 낮은 표면저항 및 근적외선 영역에 서 가장 높은 흡수율(absorbance)를 보인다. 또한 흡수율 및 표면저항과 반비례관계인 투명도(transmittance)의 경우 단량체 대비 40wt% DMAc를 첨가한 경우에 가시광선영역에서 약 80%이상을 보이고 있다.
상기 지연제가 상기 단량체 대비 40wt%로 첨가되는 것이 가장 바람직하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예에 대해서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
본 발명에 의한 조성물은 85%이상의 투과도 및 250Ω/□ 이하의 표면저항을 만족시키는 투명전도성 고분자 필름 및 이를 포함하는 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있다.

Claims (17)

  1. 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체, 매트릭스 고분자, 중합반응에서 산화의 속도를 늦추는 지연제, 산화제 및 용매를 포함하는 조성물로서, 상기 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체가 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되고, 상기 지연제가 N-디메틸아세트아마이드(N-Dimethylacetamide)), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 및 피리딘(pyridine)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 712008004279123-pat00015
    상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.
    [화학식 2]
    Figure 712008004279123-pat00016
    상기 식에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 알케닐기, 탄소수 3 내지 7인 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10인 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10인 알킬옥시기이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체가 다이옥시싸이오펜 또는 3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜(3,4-ethylenedioxythiophene)인 것을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스 고분자가 폴리피닐피롤리돈(Poly(vinylpyrrolidone)), 폴리비닐아세테이트 ((poly(vinyl acetate)) 및 폴리아크릴산 (poly(acrylic acid))으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 용매는 알코올, 아세톤 및 아세토니트릴로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 알코올은 n-부탄올, 이소프로판올, 에탄올, 및 메탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 산화제가 염화제2철(FeCl3), 과염소산철 (Fe(ClO4)3), 파라-톨루엔술폰산철 (Ferric p-tolunensulfonate), 도데실벤젠술폰산철 (Ferric dodecyl bezenesulfonate), 안트라퀴논술폰산철 (Ferric antraquinone sulfonate) 및 과황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물
  9. 제 1항에 있어서, 상기 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체 100중량부 대비
    매트릭스 고분자 10 내지 100중량부 ;
    지연제 5 내지 80 중량부 ;
    용매 1500 내지 2000중량부 ; 및
    상기 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체 대비 몰비가 1 : 0.5 내지 1 : 2.5인 산화제를 포함하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물.
  10. N-디메틸아세트아마이드(N-Dimethylacetamide)), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 및 피리딘(pyridine)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 지연제, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 싸이오펜계 전도성 고분자 단량체 및 매트릭스 고분자를 용매에 녹여 단량체 용액을 제조하는 단계 ;
    산화제를 용매에 녹여 산화제 용액을 제조하는 단계 ; 및
    상기 단량체 용액과 상기 산화제 용액을 혼합하는 단계
    를 포함하는 투명 전도성 고분자 필름용 조성물을 제조하는 방법.
    [화학식 1]
    Figure 712008004279123-pat00017
    상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.
    [화학식 2]
    Figure 712008004279123-pat00018
    상기 식에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 알케닐기, 탄소수 3 내지 7인 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10인 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10인 알킬옥시기이다.
  11. 제 1항, 제 2항, 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 투명 전도성 고분자 필름용 조성물을 기판 위에 코팅하여 중합하는 것을 특징으로 하는 투명전도성 고분자 필름의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 코팅은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 및 딥핑법(dipping)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름의 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 중합은 20 내지 120℃의 온도에서 5 분 내지 2시간 수행하는 것을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름의 제조방법.
  14. 제 1항, 제 2항, 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 기판 위에 코팅 및 중합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 투명전도성 고분자 필름.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 고분자 필름은 85%이상의 투과도 및 250Ω/□이하의 표면저항을 만족시키는 것을 특징으로 하는 투명 전도성 고분자 필름.
  16. 제14항에 따른 투명전도성 고분자 필름을 이용한 투명전극.
  17. 제16항의 투명전극을 포함하는 전기영동 디스플레이.
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