KR101097417B1 - Carbon nanotube conductive layer and the method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 도전막 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막은 기저층과, 탄소나노튜브 전극층과, 보호층을 포함한다. 탄소나노튜브 전극층은 기저층 상에 형성된다. 보호층은 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 세라믹 바인더를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 의하면, 도전막의 전도성을 떨어뜨리지 않고 내구성이 향상된 탄소나노튜브 도전막을 제조할 수 있다. The present invention provides a carbon nanotube conductive film and a method of manufacturing the same. A carbon nanotube conductive film according to a preferred embodiment of the present invention includes a base layer, a carbon nanotube electrode layer, and a protective layer. The carbon nanotube electrode layer is formed on the base layer. The protective layer is formed on the carbon nanotube electrode layer and comprises a ceramic binder. According to the present invention, a carbon nanotube conductive film having improved durability can be manufactured without degrading the conductivity of the conductive film.

탄소나노튜브, 도전막, 세라믹 바인더 Carbon nanotube, conductive film, ceramic binder

Description

탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법 {Carbon nanotube conductive layer and the method for manufacturing the same} Carbon nanotube conductive layer and the method for manufacturing the same {Carbon nanotube conductive layer and the method for manufacturing the same}

본 발명은 탄소나노튜브 도전막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 각종 디스플레이 분야나, 정전방지제품이나, 터치패널분야나, 투명 발열체를 포함하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.The present invention relates to a carbon nanotube conductive film and a manufacturing method thereof, and can be applied to various display fields, antistatic products, touch panel fields, and various fields including a transparent heating element.

일반적으로 투명전도성 필름은 높은 전도성 (예를 들면, 1x103Ω/sq 이하의 면저항)과 가시영역에서 높은 투과율(80%이상)을 가진다. 이에 따라서 상기 투명전도성 필름은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid crystal Display, LCD)소자, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기전계발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 터치패널 또는 태양전지 등에서 각종 수광소자와 발광소자의 전극으로 이용되는 것 이외에 자동차 창유리나 건축물의 창유리 등에 쓰이는 대전 방지막, 전자파 차폐막 등의 투명전자파 차폐제 및 열선 반사막, 냉동 쇼케이스 등의 투명 발열체로 사용되고 있다. In general, transparent conductive films have high conductivity (for example, sheet resistance of 1 × 10 3 Ω / sq or less) and high transmittance (80% or more) in the visible region. Accordingly, the transparent conductive film may include a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD) device, a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), and an organic light emitting diode (OLED). ), As an electrode of various light-receiving elements and light-emitting elements in touch panels or solar cells, as well as transparent electromagnetic wave shielding agents such as antistatic films and electromagnetic wave shielding films used in automobile window glass or building window glass, and transparent heating elements such as heat ray reflecting films and refrigerated showcases. It is used.

최근에는 기저층 상에 코팅되는 전극을 탄소나노튜브로 하는 것에 대한 연구 가 진행되고 있다.Recently, research has been made on using carbon nanotubes as electrodes coated on a base layer.

상기 탄소나노튜브는 이론적 퍼콜레이션 농도가 0.04%에 불과하여 광학적 성질을 유지시키면서 전도성을 구현할 수 있는 이상적인 재료로 평가되고 있으며 나노미터 단위로 특정 기저층위에 박막으로 코팅하게 되면 가시광선 영역에서 빛이 투과되어 투명성을 나타내며 탄소나노튜브가 가지고 있는 고유한 특성인 전기적 성질을 유지하게 되어 투명전극으로 사용할 수 있다. The carbon nanotube is evaluated as an ideal material that can realize conductivity while maintaining optical properties because the theoretical percolation concentration is only 0.04%, and light is transmitted in the visible region when a thin film is coated on a specific base layer in nanometer units. It can be used as a transparent electrode because it shows transparency and maintains electrical property, which is a unique characteristic of carbon nanotubes.

탄소나노튜브를 전극으로 하는 도전막은 기저층 상에, 탄소나노튜브 분산액을 코팅함으로써 이루어지며, 그 코팅방법으로서는 분산액의 필터링 전이방식, 스프레이 코팅방식, 바인더 혼합액을 이용한 코팅 방식이 가장 많이 활용된다. 그 중 스프레이 코팅방식은 대면적에 적용 가능하고. 바인더와 CNT의 혼합이 불필요하다는 장점을 가지고 있어서 보다 많이 사용되고 있다.The conductive film using carbon nanotubes as an electrode is formed by coating a carbon nanotube dispersion on a base layer. As the coating method, a filtering transition method, a spray coating method, and a coating method using a binder mixture are most commonly used. Among them, spray coating method is applicable to large area. It is more used because it has the advantage that the mixing of the binder and CNT is unnecessary.

그런데, 스프레이 코팅 방법은 탄소나노튜브가 외부에 노출되어 있어 제조 과정에서의 스크래치나 환경적인 내구성에서 단점을 가지고 있다. However, the spray coating method has a disadvantage in scratches and environmental durability in the manufacturing process because the carbon nanotubes are exposed to the outside.

따라서, 본 발명은 우수한 표면강도, 고온고습 안정성, 내약품성 및 내구성을 가지는 동시에 우수한 도전성을 가지는 탄소나노튜브 도전막을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube conductive film having excellent surface strength, high temperature and high humidity stability, chemical resistance and durability, and having excellent conductivity.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막은 기저층과, 탄소나노튜브 전극층과, 보호층을 포함한다. Therefore, the carbon nanotube conductive film according to the preferred embodiment of the present invention includes a base layer, a carbon nanotube electrode layer, and a protective layer.

탄소나노튜브 전극층은 기저층 상에 형성된다. 보호층은 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 세라믹 바인더를 포함하여 이루어진다. The carbon nanotube electrode layer is formed on the base layer. The protective layer is formed on the carbon nanotube electrode layer and comprises a ceramic binder.

이 경우, 상기 보호층은 탄소나노튜브를 포함하여 이루어질 수 있다.In this case, the protective layer may include carbon nanotubes.

세라믹 바인더는, 하나 이상의 알킬기를 측쇄로 가지는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 세라믹 층에 포함된 알킬기의 탄소 수는 5 내지 15 개인 것이 바람직하다. The ceramic binder preferably has at least one alkyl group as a side chain, and in this case, the carbon number of the alkyl group included in the ceramic layer is preferably 5 to 15.

한편, 본 발명의 다른 측면에서 탄소나노튜브 도전막의 제조 방법은, 기저층을 준비하는 단계와, 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 알킬기를 측쇄로 가지는 세라믹을 코팅하여 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.Meanwhile, in another aspect of the present invention, a method of manufacturing a carbon nanotube conductive film includes preparing a base layer, coating a carbon nanotube on the base layer to form a carbon nanotube electrode layer, and on the carbon nanotube electrode layer. Coating a ceramic having an alkyl group as a side chain thereof to form a protective layer.

본 발명의 또 다른 측면에서의 탄소나노튜브 도전막의 제조방법은, 기저층을 준비하는 단계와, 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층 을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 전극층 상에, 탄소나노튜브 및 세라믹 혼합코팅액을 코팅하여 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon nanotube conductive film, comprising: preparing a base layer, coating a carbon nanotube on the base layer to form a carbon nanotube electrode layer, and on the carbon nanotube electrode layer To, coating the carbon nanotubes and the ceramic mixed coating liquid to form a protective layer.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브 층 상에 세라믹 바인더를 코팅함으로써, 고 전도성, 고온고습 및 화학안정성에 대한 고 내구성을 가지는 탄소나노튜브 도전막을 얻을 수 있다. According to the present invention, by coating a ceramic binder on the carbon nanotube layer, it is possible to obtain a carbon nanotube conductive film having high durability against high conductivity, high temperature, high humidity, and chemical stability.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 확대 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a carbon nanotube conductive film according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1.

도 1및 도 2에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 도전막(1)은 기저층(10)과, 탄소나노튜브 전극층(20)과, 보호층(30)을 구비한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the carbon nanotube conductive film 1 includes a base layer 10, a carbon nanotube electrode layer 20, and a protective layer 30.

기저층(10) 상에는 탄소나노튜브 전극층(20)이 형성된다. 상기 기저층(10)은 투명재질일 수 있으며, 이에 따라서 유리, PET 등의 투명 폴리머, 또는 프릿 글래스(flit glass) 등으로 이루어진다. 이 경우, 상기 기저층(10)은 고투명 무기물 기판 또는 투명 폴리머 기판으로 이루어져서 유연성을 가지는 것이 바람직하다. The carbon nanotube electrode layer 20 is formed on the base layer 10. The base layer 10 may be made of a transparent material. Accordingly, the base layer 10 may be made of glass, transparent polymer such as PET, or frit glass. In this case, the base layer 10 is preferably made of a highly transparent inorganic substrate or a transparent polymer substrate to have flexibility.

탄소나노튜브 전극층(20)은 탄소나노튜브를 포함한다. 탄소나노튜브(Carbon Nanotube:CNT)는 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있고, 튜브의 직경이 나노미터 수준으로 극히 작아서 특유의 전기 화학적 특성을 나타낸다. 이러한 탄소나노튜브를 플라스틱이나 유리 기판에 얇은 도전막으로 형성시키면 가시광선 영역에서 높은 투과도와 전도성을 나타내므로 투 명전극으로 사용이 가능하다.The carbon nanotube electrode layer 20 includes carbon nanotubes. Carbon nanotubes (CNT) form a tube in which one carbon is combined with other carbon atoms in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube. When the carbon nanotubes are formed in a thin conductive film on a plastic or glass substrate, they can be used as transparent electrodes because they exhibit high transmittance and conductivity in the visible light region.

보호층(30)은 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 세라믹 바인더(31)를 포함하여 이루어진다. 상기 보호층(30)은 탄소나노튜브 전극층(20)을 외부로부터 보호하는 기능을 하며, 이 경우 도전막의 투명성 및 전기 전도성를 저하시키지 않아야 한다.The protective layer 30 is formed on the carbon nanotube electrode layer and includes a ceramic binder 31. The protective layer 30 functions to protect the carbon nanotube electrode layer 20 from the outside, and in this case, the transparency and the electrical conductivity of the conductive film should not be reduced.

상기 보호층(30)은 세라믹 소재의 바인더(31) 소재로 이루어질 수 있다. 일반적으로 세라믹 바인더(31)는 광투과도가 높은 코팅막의 제조가 가능하고, 접착력이 우수하여 미세균열보강에 유리하고, 내열, 내화특성이 우수하며, 코팅 적용이 유용하다.The protective layer 30 may be formed of a binder 31 material of ceramic material. In general, the ceramic binder 31 is capable of producing a coating film having a high light transmittance, and has excellent adhesive strength, which is advantageous for reinforcing microcracking, having excellent heat and fire resistance, and coating application.

상기 세라믹 바인더(31)는 그 용도에 따라 전도성 물질의 산화주석(SnO2), 발수성이 강한 산화이트륨(Y2O3), 전자필터로 사용되는 산화마그네슘(MgO), 접착제로 사용되는 산화규소(SiO2), 자외선 차단제의 산화아연(ZnO), 실리콘 등을 선택할 수 있다.The ceramic binder 31 may be tin oxide (SnO 2 ) of a conductive material, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) having a high water repellency, magnesium oxide (MgO) used as an electronic filter, and silicon oxide used as an adhesive, depending on the purpose of the ceramic binder 31. (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO) of the sunscreen, silicon and the like can be selected.

그 중 세라믹 바인더(31)의 하나의 예로서 실리콘(silicone) 바인더는 규소 원소에 치환된 관능기에 따라 다양한 물성을 나타낸다. 이들 관능기는 다양한 화학반응으로 다른 관능기로 변환될 수 있으며, 메틸기 이외에도 페닐기, 비닐기, 삼불화프로필기, 알킬기 등과 같은 유기기가 치환되어서 상업적으로 많이 사용된다.As one example of the ceramic binder 31, the silicone binder exhibits various physical properties according to functional groups substituted with silicon elements. These functional groups may be converted to other functional groups by various chemical reactions, and in addition to the methyl group, organic groups such as phenyl group, vinyl group, propyl trifluoride group, alkyl group, etc. are substituted and are widely used commercially.

상기 실리콘 바인더는 무기 주쇄에 결합된 유기기가 동시적으로 한 물질 내에 존재한다. 예를 들어, 대부분의 실리콘 분자는 폴리실록산(polysiloxane) [ Si(RR')-O-]n 형태의 주쇄를 가진 구조로 되어 있다. 실리콘 고분자는 낮은 표면장력을 가지고 있어 강한 소수성을 나타내며, 이러한 성질로 인하여 발수성 재료로 별다른 개질 과정 없이 쉽게 사용될 수 있다. The silicon binder is present in the same material in which the organic groups bonded to the inorganic main chain are simultaneously present. For example, most silicon molecules have a structure having a main chain in the form of polysiloxane [Si (RR ')-O-] n. Silicone polymer has a low surface tension and shows strong hydrophobicity, and because of this property, it can be easily used as a water repellent material without any modification process.

본 발명의 실시예에 따른 실리콘 바인더는 규소에 두개의 알킬기가 치환된 [ Si(R1R2)-O-]n 형태의 골격을 가진 구조인 것이 바람직하다. 이 경우, 알킬기는 소수성의 특성을 나타내어 탄소나노튜브 전극층의 표면에 코팅될 때 탄소나노튜브 전극층 표면이 아닌 반대 바깥쪽으로 위치하게 배열되어 전극의 고온고습에 대한 내구성을 향상할 수 있게 한다. The silicon binder according to the embodiment of the present invention is preferably a structure having a skeleton of [Si (R1R2) -O-] n type in which two alkyl groups are substituted on silicon. In this case, the alkyl group exhibits hydrophobic properties so that when coated on the surface of the carbon nanotube electrode layer, the alkyl group is arranged outwardly opposite to the surface of the carbon nanotube electrode layer, thereby improving durability of the electrode at high temperature and high humidity.

이를 위해서는 실리콘의 구조에서 두개의 알킬 치환 [ -Si(R1R2)-O-]부분과 규소와 산소의 두개 결합부분이 [-O-SiR1R2-O-] 구조적으로 반대 방향을 향하고 있어 코팅 후 소수성 알킬만이 효과적으로 바깥 표면으로 향할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. To this end, two alkyl-substituted [-Si (R1R2) -O-] moieties and two bonding moieties of silicon and oxygen are directed in the opposite direction structurally in the structure of the silicon, resulting in hydrophobic alkyl after coating. It is desirable that only the bay be effectively directed to the outer surface.

이때 R1, R2 알킬기는 동일한 구조를(R1=R2) 가지고 있고 Si 주골격에서 바깥으로 대칭적으로 뻗어나간 형태를 가지는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the R1 and R2 alkyl groups have the same structure (R1 = R2) and have a form symmetrically extended outward from the Si main skeleton.

이에 코팅용으로 사용될 수 있는 용매는 알코올류, 아민류, 증류수 및 일반적인 유기 용매를 선정할 수 있고, 상기 실리콘 바인더는 상기 용매에 분산을 위해 말단에 수용성을 위한 폴리에틸렌 옥사이드기를 가질 수 있다. The solvent that can be used for coating may be selected from alcohols, amines, distilled water and a general organic solvent, the silicone binder may have a polyethylene oxide group for water solubility at the end for dispersion in the solvent.

상기 용매는, 보호층이 상기 탄소나노튜브 전극층에 코팅 후 제거가 용이하도록, 끓는점이 120℃ 이하인 것이 바람직하다.The solvent has a boiling point of 120 ° C. or less so that the protective layer is easily removed after coating the carbon nanotube electrode layer.

상기 실리콘 고분자로 이루어진 보호층은 산화안정성이 우수하여 내후성이 뛰어나고, 저 표면장력을 가져서 내오염성을 가지고, 가스투과성이 우수하다.The protective layer made of the silicone polymer has excellent oxidation stability, excellent weather resistance, low surface tension, stain resistance, and excellent gas permeability.

보호층을 이루는 세라믹의 유기기는 탄소나노튜브와 혼합이 용이하고 안정성을 유지된다. 이에 따라서 상기 보호층이 탄소나노튜브 전극층과 표면과 접촉 안정성을 가진다. The organic group of the ceramic forming the protective layer is easily mixed with the carbon nanotubes and maintains stability. Accordingly, the protective layer has contact stability with the carbon nanotube electrode layer and the surface.

이 경우, 상기 보호층은 수 내지 수백 나노미터 단위의 두께를 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 탄소나노튜브 전극층의 전도성을 유지시키기 위해서이다. 일반적으로 바인더 물질은 높은 전도성을 가지고 있지 않으며 실리콘 바인더 역시 투명전극에서 요구하는 1kΩ/sq이하의 면저항을 가지지는 못하는 문제점을 해결하기 위하여, 탄소나노튜브 위에 나노 단위의 얇은 세라믹 코팅막을 형성하여 아래층에 있는 탄소나노튜브 전극층의 전극적인 특성을 최대한 저하시키지 않도록 하는 것이다. 바람직하게는 보호층두께/탄소나노튜브전극두께 비가 2 이하인 범위에서 조절하여야 한다.In this case, the protective layer preferably has a thickness of several hundreds of nanometers, in order to maintain the conductivity of the carbon nanotube electrode layer. In general, in order to solve the problem that the binder material does not have high conductivity and the silicon binder does not have the sheet resistance of 1 kΩ / sq or less required by the transparent electrode, a nano-layer thin ceramic coating film is formed on the carbon nanotubes. The carbon nanotube electrode layer is to prevent the electrode properties of the electrode as much as possible. Preferably, the protective layer thickness / carbon nanotube electrode thickness ratio should be adjusted in a range of 2 or less.

또한, 상기 세라믹의 결합된 반응기의 종류를 적절하게 설정한다면, 탄소나노튜브 도전막의 유연성을 유지할 수 있다. 예를 들어, 실리콘에 결합된 반응기의 종류인 알킬기 하나 이상을 측쇄로 선정함으로써 플렉서블한 코팅면에서 세라믹 바인더가 가지는 코팅성을 유지할 수 있다. 이 경우, 상기 측쇄 알킬기의 탄소 수는 5개에서15개 사이인 것이 바람직하다. In addition, if the type of the combined reactor of the ceramic is properly set, the flexibility of the carbon nanotube conductive film can be maintained. For example, by selecting at least one alkyl group, which is a type of reactor bonded to silicon, as a side chain, the coating property of the ceramic binder may be maintained in the flexible coating surface. In this case, the number of carbon atoms of the branched alkyl group is preferably between 5 and 15.

세라믹 바인더의 농도는 고형분 20wt%이하인 것이 바람직하다. It is preferable that the density | concentration of a ceramic binder is 20 wt% or less of solid content.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 전극층(20)의 전도성을 유지시키기 위해서, 상기 보호층(30)이 세라믹 바인더(31) 및 탄소나노튜브(33)의 혼합물로 이루어질 수 있다. 즉, 세라믹 바인더(31)와 탄소나노튜브(33)를 일정한 비율로 섞은 코팅용액을 만들어서, 상기 탄소나노튜브 전극층에 코팅함으로써, 보호층의 코팅으로 인한 면저항 증가의 단점을 극복하고 탄소나노튜브의 전극 특징을 유지할 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 3, in order to maintain the conductivity of the carbon nanotube electrode layer 20, the protective layer 30 may be made of a mixture of the ceramic binder 31 and the carbon nanotubes 33. . That is, by forming a coating solution in which the ceramic binder 31 and the carbon nanotubes 33 are mixed at a constant ratio, and coating the carbon nanotube electrode layer, the disadvantage of the increase in sheet resistance due to the coating of the protective layer is overcome and Electrode characteristics can be maintained.

도 4는 본 발명의 탄소나노튜브 도전막을 SEM 사진으로 촬영한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 전극층(20)이 보호층(30)에 의하여 보호되고 있음을 보이고 있다. 4 is a SEM photograph of the carbon nanotube conductive film of the present invention. As shown in FIG. 4, the carbon nanotube electrode layer 20 is protected by the protective layer 30.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막 제조 방법의 각 단계를 도시한 블록도이다. 5 is a block diagram showing each step of the carbon nanotube conductive film manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 도전막을 제조시키기 위하여, 먼저 기저층을 준비하는 단계(S10)를 거친다. 상기 기저층은 상기한 바와 같이 유리나, 유연성 있는 고분자 폴리머일 수 있다.As shown in FIG. 5, in order to manufacture a carbon nanotube conductive film, first, a base layer is prepared (S10). The base layer may be glass as described above or a flexible polymer polymer.

그 후에, 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계(S20)를 거친다. 이 경우, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 구조의 탄소나노튜브이거나 다중벽 구조의 탄소나노튜브일 수 있다. Thereafter, the carbon nanotubes are coated on the base layer to form a carbon nanotube electrode layer (S20). In this case, the carbon nanotubes may be single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes.

상기 탄소나노튜브의 코팅 방법은 스프레이 코팅, 분산액의 필터링 전이방식, 바인더 혼합액을 이용한 코팅 방식 등을 이용할 수 있다. The carbon nanotube coating method may be spray coating, filtering transition method of the dispersion, coating method using a binder mixture solution, and the like.

그 후에, 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 알킬기를 측쇄로 가지는 세라믹 바인더를 코팅하여 보호층을 형성하는 단계(S30)를 거친다. 상기 단계는 먼저 세라믹 바인더를 희석한다. 이 경우, 상기 희석액은 물, 알코올 계통의 용매를 사용하 여 세라믹 바인더의 양을 보호층용 코팅액 무게 대비10 wt% 이하로 희석시킨다. 상기 희석 코팅액을 상기 탄소나노튜브 전극층 위에 코팅한다. 이 경우, 상기 코팅의 두께는 코팅 후 탄소나노튜브 전극층 표면의 안정화와 전도성을 유지할 수 있도록 조절한다. 바람직하게는 탄소나노튜브 초기 면저항 대비 50%이하로 면저항이 변화하지 않는 범위에서 코팅하는 것이 바람직하다. 보호층용 희석 코팅액의 코팅방법은 스프레이를 이용, 그라비아, 스핀코팅, 롤 코팅등 일반적인 코팅방법을 이용할 수 있다.Thereafter, a step of forming a protective layer by coating a ceramic binder having an alkyl group as a side chain on the carbon nanotube electrode layer (S30). The step first dilutes the ceramic binder. In this case, the diluent is diluted to 10 wt% or less with respect to the weight of the coating liquid for the protective layer using a solvent of water and alcohol system. The dilution coating solution is coated on the carbon nanotube electrode layer. In this case, the thickness of the coating is adjusted to maintain the stability and conductivity of the surface of the carbon nanotube electrode layer after coating. Preferably, the coating is preferably performed in a range in which the sheet resistance does not change to 50% or less of the initial sheet resistance of carbon nanotubes. Coating method of the dilution coating liquid for the protective layer may be a spray, using a common coating method such as gravure, spin coating, roll coating.

보호층을 코팅한 후에, 상기 보호층을 경화시키는 단계(S40)를 거친다. 이를 위하여 경화 전 전처리 온도를 40~60℃에서 1시간 정도 예열 시간을 가지고, 그 후에 완전한 경화를 위하여 100℃~150℃, 보다 바람직하게는125℃~135℃에서 60분으로 경화할 수 있다. 상기 열처리 온도와 열처리 시간은 기판의 종류와 바인더의 특성에 따라 조절될 수 있다. After coating the protective layer, the step of curing the protective layer (S40). To this end, the pretreatment temperature before curing has a preheating time of about 1 hour at 40 to 60 ° C., and then may be cured for 60 minutes at 100 ° C. to 150 ° C., more preferably 125 ° C. to 135 ° C., for complete curing. The heat treatment temperature and heat treatment time may be adjusted according to the type of substrate and the properties of the binder.

한편, 상기 보호층은 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 보호층을 탄소나노튜브 전극층 상에 코팅시키는 단계(S300)에서, 상기 보호층이 세라믹 바인더 및 탄소나노튜브 혼합물을 포함할 수 있다. 이를 위하여 탄소나노튜브 분산액에 세라믹 바인더를 혼합하여 코팅용 혼합액을 제조하고, 상기 코팅용 혼합액을 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 코팅할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 분산액의 농도가 진하면 투명 전극의 투과도가 급격히 저하되고 농도가 묽으면 탑 코팅 후 도막의 전도성이 떨어진다.Meanwhile, the protective layer may include carbon nanotubes. That is, as shown in FIG. 6, in the step (S300) of coating the protective layer on the carbon nanotube electrode layer, the protective layer may include a ceramic binder and a carbon nanotube mixture. To this end, a ceramic binder may be mixed with the carbon nanotube dispersion to prepare a coating liquid, and the coating liquid may be coated on the carbon nanotube electrode layer. When the concentration of the carbon nanotube dispersion is high, the permeability of the transparent electrode is sharply decreased, and when the concentration is thin, the conductivity of the coating film is decreased after the top coating.

상기 코팅방법은 스프레이를 코팅, 그라비아 코팅, 스핀코팅, 롤 코팅 등 일 반적인 코팅방법이 이용될 수 있다. The coating method may be a general coating method such as spray coating, gravure coating, spin coating, roll coating.

상기 코팅의 두께는 10~500nm인 것이 바람직한데, 상기 코팅의 두께가 500nm 이상이면 광 투과도가 저하되며, 10nm 이하이면 내구성 특성이 저하된다. The thickness of the coating is preferably 10 ~ 500nm, if the thickness of the coating is 500nm or more, the light transmittance is lowered, if it is 10nm or less, durability characteristics are lowered.

탄소나노튜브 분산액과 실리콘 바인더를 혼합한 코팅액을 사용하게 되면 보호층의 탄소나노튜브의 번들과 기존 탄소나노튜브 박막의 번들이 엉키면서 코팅제의 접착성이 더 향상된다. 이러한 접착성 향상은 일반적으로 사용되는 도전성 접착제의 내부에 금, 은과 같은 도전성 입자가 분포되는 코팅 방법에서 보다 코팅 후 박막의 안정성을 더 향상시킨 도전성 필름의 특징을 나타낸다. The use of a coating solution in which the carbon nanotube dispersion and the silicon binder are mixed causes the bundle of the carbon nanotubes of the protective layer and the bundle of the existing carbon nanotube thin film to be entangled, thereby further improving the adhesion of the coating agent. This improvement in adhesion shows the characteristics of the conductive film which further improves the stability of the thin film after coating than in a coating method in which conductive particles such as gold and silver are distributed in the conductive adhesive generally used.

<실시예><Examples>

실시예 1은 탄소나노튜브 전극층이 코팅된 기저층 상에 보호층으로 실리콘 바인더를 코팅하였다.In Example 1, a silicon binder was coated with a protective layer on a base layer coated with a carbon nanotube electrode layer.

실시예 2는 탄소나노튜브 전극층이 코팅된 기저층 상에 보호층으로 실리콘 바인더 및 탄소나노튜브 혼합액을 코팅하였다. Example 2 was coated with a silicon binder and a carbon nanotube mixed solution as a protective layer on the base layer coated with the carbon nanotube electrode layer.

비교예는 기저층 상에 탄소나노튜브 전극층을 코팅하였으며, 별도의 보호층이 코팅하지 않았다. In Comparative Example, the carbon nanotube electrode layer was coated on the base layer, and a separate protective layer was not coated.

디들을 제조된 투명전극의 내구성 특성을 확인하기 위해 고온고습 테스트를 실시하였다. 이 경우, 실험조건은 65℃, 95%, 240시간으로 항온항습기를 이용하였다. The high temperature and high humidity test was performed to confirm the durability characteristics of the prepared transparent electrode. In this case, the experimental conditions were a constant temperature and humidity chamber at 65 ℃, 95%, 240 hours.

테스트 전후의 면저항값을 변화를 측정하여 내구성을 확인한 결과, 실시예 1 의 경우, 초기 면저항(Ro)이 600Ω/□인 면저항 값이 65℃, 95%, 240시간 고온고습 test후 면저항(R)이 600Ω/□으로 변화하여 변화율 R/Ro = 1.0으로 안정함을 알 수 있었다. As a result of measuring the change in the sheet resistance before and after the test and confirming the durability, in the case of Example 1, the sheet resistance with an initial sheet resistance (Ro) of 600 Ω / □ was 65 ° C., 95%, after a high temperature and high humidity test for 240 hours. It turns out that it is changed to 600 ohms / square, and it is stable by change rate R / Ro = 1.0.

실시예 2의 경우, 초기 면저항(Ro)이 550 Ω/□인 면저항 값이 65℃, 95%, 240시간 고온고습 test후 면저항(R)이 550Ω/□으로 변화하여 변화율 R/Ro = 1.0으로 안정함을 알 수 있다. In the case of Example 2, after the initial sheet resistance (Ro) of 550 Ω / □ sheet resistance value 65 ℃, 95%, 240 hours high temperature and high humidity test, the sheet resistance (R) is changed to 550 Ω / □ to change rate R / Ro = 1.0 It can be seen that it is stable.

즉, 보호층에 탄소나노튜브가 포함되는 경우는, 보호층으로 실리콘 바인더 단독으로 사용되는 경우, 면저항의 저하라는 장점을 가져오나 일정 투과도의 증가가 나타내어지는바 투명전극의 요구 특성을 확인하여 사용되는 용도에 따라 코팅 방법을 선정하는 것이 바람직하다. In other words, when carbon nanotubes are included in the protective layer, when the silicon binder alone is used as the protective layer, the sheet resistance is reduced, but a certain increase in transmittance is observed. It is desirable to select a coating method depending on the intended use.

비교예의 경우, 초기 면저항(Ro)이 500Ω/□인 면저항 값이 65℃, 95%, 240시간 고온고습 test후 면저항(R)이 1000Ω/□으로 변화하여 변화율 R/Ro = 2.0으로 불안정함을 알 수 있었다. 즉, 일반적인 투명전극 요구특성인 변화율 (R/Ro) 1.2%이상으로 나타나 고온 고습의 특성에 안정화하지 못함을 알 수 있다. In the comparative example, the initial sheet resistance (Ro) is 500Ω / □ and the sheet resistance value is 65 ℃, 95%, after 240 hours high temperature and high humidity test, the sheet resistance (R) is changed to 1000Ω / □, which is unstable at the change rate R / Ro = 2.0. Could know. In other words, the change rate (R / Ro) of 1.2% or more, which is a required characteristic of a transparent electrode, may be found to be unstable at high temperature and high humidity.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막의 일단면을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing one end surface of a carbon nanotube conductive film according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도1의 A부를 확대도시한 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1.

도 3은 도 2의 변형예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a modification of FIG. 2.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막의 각 층을 SEM 촬영한 사진이다.4 is a SEM photograph of each layer of the carbon nanotube conductive film according to the embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막의 제조방법을 도시한 블록도다.5 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a carbon nanotube conductive film according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6은 도 5의 변형예를 도시한 블록도다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a modification of FIG. 5.

Claims (18)

기저층;Base layer; 상기 기저층 상에 형성된 탄소나노튜브 전극층; 및 A carbon nanotube electrode layer formed on the base layer; And 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 세라믹 바인더를 포함하여 이루어진 보호층;을 구비하며,And a protective layer formed on the carbon nanotube electrode layer and including a ceramic binder. 상기 보호층은, 적어도 하나의 알킬기를 측쇄로 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.The protective layer has at least one alkyl group as a side chain carbon nanotube conductive film. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 보호층은 탄소나노튜브를 포함하는 탄소나노튜브 도전막.The protective layer is a carbon nanotube conductive film containing carbon nanotubes. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 보호층은, 규소에 두개의 알킬기가 치환된 [ -Si(R1R2)-O-]n 형태의 골격을 가진 구조로서, 상기 알킬기는 상기 탄소나노튜브 전극층 표면의 반대 바깥쪽으로 위치하게 배열되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.The protective layer has a structure having a skeleton of [-Si (R1R2) -O-] n type in which two alkyl groups are substituted on silicon, and the alkyl groups are arranged to be located outwardly opposite to the surface of the carbon nanotube electrode layer. Carbon nanotube conductive film characterized in that. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 두개의 알킬 치환 [ -Si(R1R2)-O-]부분과 규소와 산소의 두개 결합부분[-O-SiR1R2-O-]이 구조적으로 반대 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막. Carbon nanotube conductive film, characterized in that the two alkyl substituted [-Si (R1R2) -O-] portion and two bonded portions of silicon and oxygen [-O-SiR1R2-O-] has a structurally opposite direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호층에 포함된 알킬기의 탄소 수는 5 내지 15 개인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.Carbon nanotube conductive film, characterized in that 5 to 15 carbon atoms of the alkyl group contained in the protective layer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 보호층을 이루는 세라믹은, 산화주석, 산화 이트륨, 산화마그네슘, 산화규소, 산화아연, 및 실리콘 중에서 선택된 하나를 기본 골격 구조로 가지는 것으로, 상기 보호층의 농도는 커도 고형분 20wt% 인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.The ceramic constituting the protective layer has one selected from tin oxide, yttrium oxide, magnesium oxide, silicon oxide, zinc oxide, and silicon as a basic skeleton structure, and the concentration of the protective layer is 20 wt%, even though the concentration of the protective layer is large. Carbon nanotube conductive film. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 보호층은, 적어도 하나의 알킬기를 측쇄로 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.The protective layer has at least one alkyl group as a side chain carbon nanotube conductive film. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 보호층의 두께는 10-500nm 인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.Carbon nanotube conductive film, characterized in that the thickness of the protective layer is 10-500nm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 보호층두께/탄소나노튜브전극두께 비가 커도 2인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.A carbon nanotube conductive film, wherein the protective layer thickness / carbon nanotube electrode thickness ratio is large. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 탄소나노튜브 도전막은 초기 면저항 값을 기준으로 65℃, 95%, 240시간 고온고습 테스트 후의 면저항 값의 비가 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.The carbon nanotube conductive film is carbon nanotube conductive film, characterized in that the ratio of the sheet resistance value after the 65 ℃, 95%, 240 hours high temperature and high humidity test based on the initial sheet resistance value of 1.2 or less. 삭제delete 기저층을 준비하는 단계;Preparing a base layer; 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계; 및Coating carbon nanotubes on the base layer to form a carbon nanotube electrode layer; And 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 알킬기를 측쇄로 가지는 세라믹을 코팅하여 보호층을 형성하는 단계;Forming a protective layer by coating a ceramic having an alkyl group as a side chain on the carbon nanotube electrode layer; 를 포함하고,Including, 상기 세라믹은 하나 이상의 알킬기를 측쇄로 가지고, 알킬기의 탄소 수가 5 내지 15개인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.The ceramic has at least one alkyl group as a side chain, the carbon nanotube conductive film, characterized in that the alkyl group has 5 to 15 carbon atoms. 삭제delete 삭제delete 기저층을 준비하는 단계;Preparing a base layer; 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계; 및Coating carbon nanotubes on the base layer to form a carbon nanotube electrode layer; And 상기 탄소나노튜브 전극층 상에, 탄소나노튜브 및 세라믹을 혼합한 혼합코팅액을 코팅하여 보호층을 형성하는 단계;를 포함하고,And forming a protective layer on the carbon nanotube electrode layer by coating a mixed coating solution mixed with carbon nanotubes and a ceramic. 상기 보호층을 형성하는 단계는:Forming the protective layer is: 탄소나노튜브 농도가 0.01 내지 0.1 wt%인 탄소나노튜브 분산용액을 제조하는 단계; 및Preparing a carbon nanotube dispersion solution having a carbon nanotube concentration of 0.01 to 0.1 wt%; And 상기 탄소나노튜브 분산용액에 세라믹을 무게비로 1-20 wt%로 첨가하여 혼합하여 혼합코팅액을 제조하는 단계; Preparing a mixed coating solution by adding a ceramic to the carbon nanotube dispersion solution at a weight ratio of 1-20 wt% and mixing the mixture; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.Method for producing a carbon nanotube conductive film comprising a. 삭제delete 제 13 항 또는 제 16 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 13 or 16, 상기 보호층을 형성시키는 단계 이후에,After forming the protective layer, 상기 보호층을 40-60℃의 온도로 예열하는 경화 전처리하는 단계; 및Curing pretreatment to preheat the protective layer to a temperature of 40-60 ° C .; And 상기 경화 전처리 된 보호층을 100-160℃의 온도로 경화시키는 단계;Curing the curing pretreated protective layer to a temperature of 100-160 ℃; 를 더 포함하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.Carbon nanotube conductive film production method further comprising a.
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