KR101661517B1 - Manufacturing method of metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 플렉서블 투명 기판과, 상기 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬와, 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되어 있지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 코팅되어 있는 탄소나노튜브를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 10∼100nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 플렉서블 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬 상부에 탄소나노튜브가 선택적으로 코팅되어 있는 플렉서블 투명전극으로서, 상기 탄소나노튜브가 상기 메탈메쉬의 반사율을 낮추는 흑화 역할을 할 뿐만 아니라 상기 메탈메쉬의 산화 또는 정전기를 방지하는 보호층으로 작용하여 안정성이 확보되고 메탈메쉬 전극의 시인성, 산화, 정전기 등의 문제점을 보완할 수 있으며, 플렉서블 터치 패널, 태양전지, 디스플레이와 같은 차세대 전자 소자의 투명전극으로 사용할 수 있다.The present invention relates to a method for fabricating a transparent metal substrate, which comprises a flexible transparent substrate, a lattice-shaped metal mesh formed on the transparent substrate, and a flexible transparent substrate exposed between the metal mesh and the metal mesh, And the carbon nanotubes have a thickness of 10 to 100 nm. The present invention also relates to a method of manufacturing a flexible metal electrode. According to the present invention, a flexible transparent electrode in which carbon nanotubes are selectively coated on a metal mesh having a lattice shape formed on a flexible transparent substrate, the carbon nanotube not only serves as a blackening for lowering the reflectance of the metal mesh, The metal mesh electrode functions as a protective layer for preventing oxidation or static electricity of the metal mesh, thereby securing stability and solving the problems of visibility, oxidation and static electricity of the metal mesh electrode. It is also possible to solve the problems of the next generation electronic device such as a flexible touch panel, Can be used as a transparent electrode.
Description
본 발명은 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬 상부에 탄소나노튜브가 선택적으로 코팅되어 있는 플렉서블 투명전극으로서, 상기 탄소나노튜브가 상기 메탈메쉬의 반사율을 낮추는 흑화 역할을 할 뿐만 아니라 상기 메탈메쉬의 산화 또는 정전기를 방지하는 보호층으로 작용하여 안정성이 확보될 수 있고 메탈메쉬 전극의 시인성, 산화, 정전기 등의 문제점을 보완할 수 있으며, 플렉서블 터치 패널, 태양전지, 디스플레이와 같은 차세대 전자 소자의 투명전극으로 사용할 수 있는 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a flexible transparent electrode in which carbon nanotubes are selectively coated on a metal mesh having a grid shape formed on a flexible transparent substrate, The carbon nanotubes serve as a protective layer for preventing the oxidation or static electricity of the metal mesh as well as the blackening which lowers the reflectance of the metal mesh, thereby securing stability. The present invention relates to a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode which can be used as a transparent electrode of a next generation electronic device such as a flexible touch panel, a solar cell, and a display.
투명전극으로 주로 인듐-주석 산화물(ITO; Indium-Tin-Oxide)이 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, ITO를 사용한 투명전극은 메탈산화물이 갖는 특성 즉, 연성이 아닌 취성이 강해 투명전극을 과도하게 휘면 투명전극이 단선되어 저항이 높아지는 문제점이 있다. 또한, ITO는 희토류 원소인 인듐(In)을 사용하는데, 전세계적으로 인듐(In)의 가격이 지속적으로 상승하고 있어 이를 대체할 투명전극의 개발이 요구되고 있다. Indium-tin-oxide (ITO) is widely used as a transparent electrode. However, the transparent electrode using ITO has a problem that the resistance of the transparent electrode is high due to the breakage of the transparent electrode when the transparent electrode is excessively bent due to the characteristic of the metal oxide, that is, not brittle but brittleness. In addition, ITO uses indium (In), which is a rare earth element, and the price of indium (In) is continuously rising around the world, and development of a transparent electrode to replace it is required.
한편, 탄소나노튜브 투명전극은 현재까지 산업화하기에는 아직까지 전도도 및 투과율에 문제가 있다. On the other hand, carbon nanotube transparent electrodes still have problems in conductivity and transmittance until industrialization.
메탈메쉬 전극의 경우는 재료 특성상 높은 반사율로 인한 시인성의 문제가 있다. 또한, 메탈메쉬 전극은 산화, 정전기 등의 문제점이 있다.
In the case of the metal mesh electrode, there is a problem of visibility due to high reflectance due to the characteristics of the material. In addition, the metal mesh electrode has problems such as oxidation and static electricity.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플렉서블 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬 상부에 탄소나노튜브가 선택적으로 코팅되어 있는 플렉서블 투명전극으로서, 상기 탄소나노튜브가 상기 메탈메쉬의 반사율을 낮추는 흑화 역할을 할 뿐만 아니라 상기 메탈메쉬의 산화 또는 정전기를 방지하는 보호층으로 작용하여 안정성이 확보될 수 있고 메탈메쉬 전극의 시인성, 산화, 정전기 등의 문제점을 보완할 수 있으며, 플렉서블 터치 패널, 태양전지, 디스플레이와 같은 차세대 전자 소자의 투명전극으로 사용할 수 있는 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법을 제공함에 있다. Disclosure of the Invention A problem to be solved by the present invention is to provide a flexible transparent electrode having carbon nanotubes selectively coated on a lattice-shaped metal mesh formed on a flexible transparent substrate, wherein the carbon nanotubes have a role of reducing the reflectance of the metal mesh In addition, it acts as a protective layer for preventing oxidation or static electricity of the metal mesh, thereby securing stability and solving the problems of visibility, oxidation and static electricity of the metal mesh electrode. The present invention provides a method of manufacturing a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode which can be used as a transparent electrode of a next-generation electronic device such as a plasma display panel.
본 발명은, 플렉서블 투명 기판과, 상기 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬와, 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되어 있지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 코팅되어 있는 탄소나노튜브를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 10∼100nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극을 제공한다.The present invention relates to a method for fabricating a transparent metal substrate, which comprises a flexible transparent substrate, a lattice-shaped metal mesh formed on the transparent substrate, and a flexible transparent substrate exposed between the metal mesh and the metal mesh, Wherein the carbon nanotubes have a thickness of 10 to 100 nm. The present invention also provides a flexible metal nanotube-transparent electrode.
상기 메탈메쉬의 격자 간격은 10∼1,000㎛이고, 상기 메탈메쉬의 선폭은 2∼15㎛이며, 상기 메탈메쉬의 두께는 10∼300nm를 이루는 것이 바람직하다.The lattice spacing of the metal mesh is 10 to 1,000 mu m, the line width of the metal mesh is 2 to 15 mu m, and the thickness of the metal mesh is preferably 10 to 300 nm.
상기 플렉서블 투명 기판은 유연성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 기판일 수 있다.The flexible transparent substrate may be formed of flexible polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polystyrene (PS) ), Polyethylene naphthalate (PEN), polymethylmethacrylate (PMMA), or polydimethylsiloxane (PDMS).
또한, 본 발명은, 플렉서블 투명 기판 상부에 격자 형태의 메탈메쉬를 형성하는 단계와, 탄소나노튜브 현탁액을 형성하기 위해 용매에 해리되어 이온화되는 분산제와 탄소나노튜브를 용매에 혼합하는 단계와, 탄소나노튜브 현탁액 내에서 상기 탄소나노튜브는 상기 분산제로부터 공급된 이온화된 양이온을 흡수하여 양전하로 대전되는 단계와, 상기 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판과 전도성의 상대전극을 상기 탄소나노튜브 현탁액에 담그는 단계 및 상기 메탈메쉬에 음전압을 인가하고 상기 상대전극에 양전압을 인가하는 전기영동법으로 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 10∼100nm의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a carbon nanotube suspension, comprising the steps of: forming a lattice-shaped metal mesh on a flexible transparent substrate; mixing a dispersant and a carbon nanotube, which are dissociated into a solvent to form a carbon nanotube suspension, Wherein the carbon nanotubes in the nanotube suspension are charged with positive charges by absorbing the ionized cations supplied from the dispersant and immersing the flexible transparent substrate and the conductive counter electrode on the metal nanotubes in the suspension of the carbon nanotubes And applying a negative voltage to the metal mesh and applying a positive voltage to the counter electrode, wherein the carbon nanotube is selectively coated on the metal mesh by the electrophoresis method, The upper surface of the flexible transparent substrate exposed between the metal meshes is not coated, Sh metal mesh, characterized in that is coated to a thickness of 10~100nm at the top - provides a method for producing carbon nanotubes, a flexible transparent electrode.
상기 메탈메쉬의 격자 간격은 10∼1,000㎛를 이루고, 상기 메탈메쉬의 선폭은 2∼15㎛를 이루며, 상기 메탈메쉬의 두께는 10∼300nm를 이루게 상기 메탈메쉬를 형성하는 것이 바람직하다.The metal mesh may have a lattice spacing of 10 to 1,000 mu m, a line width of the metal mesh may be 2 to 15 mu m, and a thickness of the metal mesh may be 10 to 300 nm.
상기 플렉서블 투명 기판은 유연성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 기판을 사용할 수 있다.The flexible transparent substrate may be formed of flexible polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polystyrene (PS) ), Polyethylene naphthalate (PEN), polymethylmethacrylate (PMMA), or polydimethylsiloxane (PDMS).
상기 탄소나노튜브와 상기 분산제는 1:0.01∼3의 중량비로 용매에 혼합하는 것이 바람직하다.The carbon nanotubes and the dispersant are preferably mixed in a solvent at a weight ratio of 1: 0.01 to 3.
상기 분산제는 질산마그네슘(Mg(NO3)2), 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O), 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화니켈(NiCl2) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The dispersing agent is one or more materials that are selected from magnesium nitrate (Mg (NO 3) 2) , magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O), magnesium chloride (MgCl 2) and nickel chloride (NiCl 2) .
상기 전기영동법은 상기 음전압과 상기 양전압의 전압차를 10∼200V로 하고 10초∼60분 동안 수행하여 양전하로 대전된 탄소나노튜브가 음전압이 인가된 메탈메쉬에 선택적으로 코팅되게 하는 것이 바람직하다.
In the electrophoresis method, the voltage difference between the negative voltage and the positive voltage is set to 10 to 200 V for 10 seconds to 60 minutes, so that the positively charged carbon nanotube is selectively coated on the negative metal mesh desirable.
플렉서블 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬 상부에 탄소나노튜브를 선택적으로 코팅하여 플렉서블 투명전극으로 제작함으로써, 상기 탄소나노튜브가 상기 메탈메쉬의 반사율을 낮추는 흑화 역할을 할 뿐만 아니라 상기 메탈메쉬의 산화 또는 정전기를 방지하는 보호층으로 작용하여 안정성이 확보될 수 있고 메탈메쉬 전극의 시인성, 산화, 정전기 등의 문제점을 보완할 수 있다. 전기전도성 및 투과율이 우수한 메탈메쉬 위에 탄소나노튜브를 코팅함으로써 반사율을 저감시키고 산화를 방지하여 시인성 및 안정성이 확보된 고성능 플렉서블 투명전극을 제작할 수 있다. The carbon nanotubes are selectively coated on the upper portion of the grid-shaped metal mesh formed on the flexible transparent substrate to form a flexible transparent electrode. Thus, the carbon nanotubes not only serve to blacken the reflectance of the metal mesh, Oxidation or static electricity, so that stability can be secured and the problems of visibility, oxidation, static electricity, etc. of the metal mesh electrode can be compensated. By coating carbon nanotubes on a metal mesh having excellent electrical conductivity and transmittance, it is possible to manufacture a high-performance flexible transparent electrode having low reflectance and oxidation and ensuring visibility and stability.
본 발명에 의하면, 현재 전자기기에 주로 사용되고 있는 ITO 전극을 대체할 수 있고, 플렉서블 터치 패널, 태양전지, 디스플레이와 같은 차세대 전자 소자에 적용할 수 있다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to replace ITO electrodes, which are currently used in electronic devices, and can be applied to next-generation electronic devices such as flexible touch panels, solar cells, and displays.
도 1은 메탈메쉬를 형성하기 위한 패턴이 형성된 마스크의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 탄소나노튜브를 메탈메쉬 위에 선택적으로 코팅하기 위한 전기영동증착 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 메탈메쉬 위에 탄소나노튜브가 선택적으로 코팅되어 형성된 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극을 보여주는 도면이다.1 is a view showing an example of a mask having a pattern for forming a metal mesh.
2 is a schematic view of an electrophoretic deposition system for selectively coating carbon nanotubes on a metal mesh.
FIG. 3 is a view showing a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode formed by selectively coating carbon nanotubes on a metal mesh. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명은 플렉서블 투명 기판 위에 메탈메쉬를 형성한 후, 탄소나노튜브를 메탈메쉬 위에 선택적으로 코팅한 플렉서블 투명전극을 제시한다. 상기 탄소나노튜브는 메탈메쉬의 반사율을 낮추는 흑화 역할을 할 뿐만 아니라 메탈의 산화 또는 정전기를 방지하는 보호층으로 작용한다. 메탈메쉬 전극은 시인성, 산화, 정전기 등의 문제점이 있으나, 탄소나노튜브를 메탈메쉬 위에만 선택적으로 코팅함으로써 이러한 메탈메쉬 전극의 문제점(시인성, 산화, 정전기)을 보완할 수 있다. The present invention discloses a flexible transparent electrode in which a metal mesh is formed on a flexible transparent substrate and then carbon nanotubes are selectively coated on a metal mesh. The carbon nanotubes not only serve as a blackening for lowering the reflectance of the metal mesh but also serve as a protective layer for preventing oxidation or static electricity of the metal. The metal mesh electrode has problems such as visibility, oxidation, and static electricity. However, problems (visibility, oxidation, static electricity) of the metal mesh electrode can be compensated by selectively coating the carbon nanotube on the metal mesh.
본 발명의 메탈메쉬-탄소나노튜브 하이브리드 투명전극은 플렉서블 터치 패널, 태양전지, 디스플레이와 같은 차세대 전자 소자의 투명전극으로 사용할 수 있다. The metal mesh-carbon nanotube hybrid transparent electrode of the present invention can be used as a transparent electrode of a next generation electronic device such as a flexible touch panel, a solar cell, and a display.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극은, 플렉서블 투명 기판과, 상기 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬와, 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되어 있지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 코팅되어 있는 탄소나노튜브를 포함한다. A metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention includes: a flexible transparent substrate; a metal mesh in a lattice shape formed on the transparent substrate; and a flexible metal oxide film formed between the metal mesh and the metal mesh, And carbon nanotubes not coated on the substrate and selectively coated on the metal mesh.
상기 탄소나노튜브는 10∼100nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.The carbon nanotubes preferably have a thickness of 10 to 100 nm.
상기 메탈메쉬의 격자 간격은 10∼1,000㎛일 수 있고, 구체적으로, 10∼800㎛, 보다 구체적으로, 100∼500㎛일 수 있고, 상기 메탈메쉬의 선폭은 2∼15㎛, 구체적으로, 5∼15㎛일 수 있으며, 상기 메탈메쉬의 두께는 10∼300nm를 이루는 것이 바람직하다.The lattice spacing of the metal mesh may be 10 to 1,000 m, specifically 10 to 800 m, more specifically 100 to 500 m, and the line width of the metal mesh may be 2 to 15 m, And the thickness of the metal mesh is preferably 10 to 300 nm.
격자 간격이 너무 좁을 경우에는 투과율이 낮아질 수 있고, 격자 간격이 너무 클 경우에는 투과율이 높아지나 전극으로서의 전도도가 낮아질 수 있다. 선폭이 너무 좁을 경우에는 투과율이 높아지나 전극으로서의 전도도가 낮아질 수 있고, 선폭이 너무 클 경우에는 투과율이 낮아질 수 있다.If the lattice spacing is too narrow, the transmittance may be lowered, and if the lattice spacing is too large, the transmittance may be increased but the conductivity as an electrode may be lowered. If the line width is too narrow, the transmittance may be high but the conductivity as an electrode may be low, and if the line width is too large, the transmittance may be low.
메탈메쉬의 격자 간격을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 비제한적인 예는 다음과 같다.The method of measuring the lattice spacing of the metal mesh is not particularly limited, and a non-limiting example is as follows.
전자현미경인 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 사용하여 격자 간격을 확인할 수 있다.The grid spacing can be confirmed by using an electron microscope, FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope).
메탈메쉬의 선폭을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 비제한적인 예는 다음과 같다. The method of measuring the line width of the metal mesh is not particularly limited, and a non-limiting example is as follows.
전자현미경인 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 사용하여 선폭을 확인할 수 있다.The line width can be confirmed by using an electron microscope, FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope).
메탈메쉬의 두께를 측정하는 방법은 별히 제한되지 아니하며, 비제한적인 예는 다음과 같다. The method of measuring the thickness of the metal mesh is not particularly limited, and a non-limiting example is as follows.
메탈메쉬의 두께는 Profiler(Alpha-Step)을 사용하여 측정하였다.The thickness of the metal mesh was measured using a Profiler (Alpha-Step).
본 실시예에 따른 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 저항은 25 Ω/sq 이하이며, 상기 범위 내에서, 대면적의 터치 패널용 투명전극을 제작시, 목적하는 전도도를 달성할 수 있는 효과가 있다.The resistance of the metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode according to the present embodiment is 25 Ω / sq or less. Within the above range, when the large-area transparent electrode for a touch panel is manufactured, desired conductivity .
상기 플렉서블 투명 기판은 유연성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리에테르 설폰(PES; polyether sulfone), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리스티렌(PS; polystylene), 폴리프로필렌(PP; polypropylene), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN; polyethylene naphthalate), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA; polymethylmethacrylate) 또는 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethylsiloxane)로 이루어진 기판일 수 있다.The flexible transparent substrate may be formed of flexible polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR) a substrate made of polyarylate, polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene naphthalate (PEN), polymethylmethacrylate (PMMA), or polydimethylsiloxane (PDMS) Lt; / RTI >
본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법은, 플렉서블 투명 기판 상부에 격자 형태의 메탈메쉬를 형성하는 단계와, 탄소나노튜브 현탁액을 형성하기 위해 용매에 해리되어 이온화되는 분산제와 탄소나노튜브를 용매에 혼합하는 단계와, 탄소나노튜브 현탁액 내에서 상기 탄소나노튜브는 상기 분산제로부터 공급된 이온화된 양이온을 흡수하여 양전하로 대전되는 단계와, 상기 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판과 전도성의 상대전극을 상기 탄소나노튜브 현탁액에 담그는 단계 및 상기 메탈메쉬에 음전압을 인가하고 상기 상대전극에 양전압을 인가하는 전기영동법으로 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 10∼100nm의 두께로 코팅된다.Another embodiment of the present invention provides a method of fabricating a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode according to an embodiment of the present invention. Specifically, a method of manufacturing a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode includes the steps of forming a metal mesh in a lattice shape on a flexible transparent substrate, a dispersing agent which is dissociated into a solvent and ionized to form a carbon nanotube suspension, Mixing the nanotubes with a solvent; and in the suspension of carbon nanotubes, the carbon nanotubes absorb the ionized cations supplied from the dispersant and are positively charged; and a step of mixing the flexible transparent substrate with the metal mesh A step of immersing the counter electrode in the suspension of carbon nanotubes, and a step of selectively applying carbon nanotubes on the metal mesh by an electrophoresis method in which negative voltage is applied to the metal mesh and positive voltage is applied to the counter electrode, , The carbon nanotubes are exposed between the metal mesh and the metal mesh Lexus block the upper transparent substrate is coated to a thickness of 10~100nm the metal mesh top is not coated.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.
플렉서블 투명 기판을 준비한다. 상기 플렉서블 투명 기판은 유연성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 기판일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고, 유연성을 갖고 투명한 기판이라면 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다. Prepare a flexible transparent substrate. The flexible transparent substrate may be formed of flexible polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polystyrene (PS) ), Polyethylene naphthalate (PEN), polymethylmethacrylate (PMMA), or polydimethylsiloxane (PDMS). However, the present invention is not limited thereto. no.
플렉서블 투명 기판 상부에 격자 형태의 메탈메쉬를 형성한다. 상기 메탈메쉬의 격자 간격, 선폭 및 두께는 선술한 일 실시예의 플렉서블 투명 전극이 포함하는 것과 실질적으로 동일하므로, 관련 설명은 생략한다. 상기 메탈메쉬는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni)과 같은 전도성의 금속 또는 이들의 금속합금으로 형성할 수 있다. A metal mesh in the form of a lattice is formed on the flexible transparent substrate. The lattice spacing, the line width, and the thickness of the metal mesh are substantially the same as those of the flexible transparent electrode of the embodiment described above, so that a description thereof will be omitted. The metal mesh is formed of a conductive metal such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), aluminum (Al) can do.
이하에서, 메탈메쉬를 형성하는 방법을 예를 들어 설명하며, 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a method of forming a metal mesh will be described by way of example, but not limited thereto.
플렉서블 투명 기판 위에 스핀 코팅(Spin coating)을 이용하여 포토레지스트(PR; Photoresister)를 코팅한다. 상기 스핀 코팅은 100∼4000rpm의 속도로, 구체적으로 100∼2000rpm의 속도로, 보다 구체적으로 100∼1000rpm 정도의 속도로 회전시키면서 코팅하는 것이 바람직하다.A photoresist (PR) is coated on the flexible transparent substrate by spin coating. The spin coating is preferably performed while rotating at a speed of 100 to 4000 rpm, specifically 100 to 2000 rpm, more specifically, at a speed of about 100 to 1000 rpm.
코팅된 포토레지스트를 굳히기 위해 소프트 베이킹(Soft baking) 과정을 수행한다. 상기 소프트 베이킹은 40∼90℃ 정도의 온도에서 1분∼6시간, 구체적으로, 1분∼4시간, 보다 구체적으로 1분∼2시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. A soft baking process is performed to harden the coated photoresist. The soft baking is preferably performed at a temperature of about 40 to 90 DEG C for about 1 minute to about 6 hours, specifically about 1 minute to about 4 hours, more specifically about 1 minute to about 2 hours.
메탈메쉬를 형성하려는 패턴이 형성된 마스크를 사용하여 포토레지스트 상부를 마스킹하고, 얼라이너(Aligner)를 사용하여 자외선(UV; ultraviolet ray)을 조사한다. 도 1은 패턴이 형성된 마스크의 일 예를 보여주는 도면이다. 마스크에 형성된 패턴에 의해 형성하려는 메탈메쉬의 격자 간격과 선폭이 결정되게 된다. The top of the photoresist is masked using a mask having a pattern to form a metal mesh, and an ultraviolet (UV) beam is irradiated using an aligner. 1 is a view showing an example of a patterned mask. The lattice spacing and line width of the metal mesh to be formed by the pattern formed on the mask are determined.
포토레지스트에 자외선이 조사된 플렉서블 투명 기판을 현상액(developer)에 담가서 포토레지스트가 선택적으로 제거되게 하여 포토레지스트 패턴을 현상한다. 현상 과정에서 자외선이 조사된 영역의 포토레지스트는 제거되게 된다. A flexible transparent substrate to which ultraviolet rays are irradiated on a photoresist is immersed in a developer to selectively remove the photoresist, thereby developing the photoresist pattern. The photoresist in the region irradiated with ultraviolet rays is removed in the developing process.
포토레지스트 패턴이 형성된 결과물 상부에 스퍼터 등의 방법을 이용하여 전도성의 메탈(금속뿐만 아니라 금속합금을 포함)을 증착한다. 상기 전도성의 메탈은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni)과 같은 전도성의 금속 또는 이들의 금속합금일 수 있다. 상기 증착은 플렉서블 투명 기판과 포토레지스트 패턴의 용융 온도보다 낮은 온도에서 수행한다. 상기 메탈의 증착 두께는 포토레지스트 패턴의 제거와 투명전극으로 사용되는 것을 고려하여 10∼300nm를 이루게 하는 것이 바람직하다. 증착 시간을 조절하여 메탈메쉬 두께를 조절할 수 있다. 상기 메탈의 증착 두께는 포토레지스트 패턴을 후속 공정에서 용이하게 제거하기 위하여 포토레지스트 패턴의 두께보다 작게 하는 것이 바람직하다. A conductive metal (including a metal alloy as well as a metal) is deposited on the resultant product on which the photoresist pattern is formed by a method such as sputtering. The conductive metal may be a conductive metal such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), aluminum (Al) . The deposition is performed at a temperature lower than the melting temperature of the flexible transparent substrate and the photoresist pattern. The deposition thickness of the metal is preferably 10 to 300 nm in consideration of the removal of the photoresist pattern and the use of the transparent electrode. The thickness of the metal mesh can be controlled by controlling the deposition time. The deposition thickness of the metal is preferably smaller than the thickness of the photoresist pattern in order to easily remove the photoresist pattern in a subsequent process.
메탈을 증착한 후, 스트리퍼(Stripper) 용액에 담그고 세척하여 포토레지스트 패턴을 제거한다. After depositing the metal, it is immersed in a stripper solution and washed to remove the photoresist pattern.
상기와 같은 공정을 통해 플렉서블 투명 기판 위에 메탈메쉬를 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 메탈메쉬는 투명전극으로 사용되는 것을 고려하여 격자 간격이 10∼1,000㎛를 이루고, 선폭이 2∼15㎛를 이루며, 두께는 10∼300nm를 이루는 것이 바람직하다. Through the above process, a metal mesh can be formed on the flexible transparent substrate. Considering that the metal mesh thus formed is used as a transparent electrode, it is preferable that the lattice spacing is 10 to 1,000 mu m, the line width is 2 to 15 mu m, and the thickness is 10 to 300 nm.
탄소나노튜브 현탁액을 형성하기 위해 용매에 해리되어 이온화되는 분산제와 탄소나노튜브를 용매에 혼합한다. 상기 탄소나노튜브와 상기 분산제는 1:0.01∼3의 중량비로 용매에 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 분산제는 탄소나노튜브 현탁액 내에서 탄소나노튜브의 응집(aggregation) 현상을 억제하는 역할도 한다. A dispersant and a carbon nanotube, which are dissociated into a solvent and ionized to form a suspension of carbon nanotubes, are mixed in a solvent. The carbon nanotubes and the dispersant are preferably mixed in a solvent at a weight ratio of 1: 0.01 to 3. The dispersant also inhibits aggregation of carbon nanotubes in the suspension of carbon nanotubes.
상기 분산제는 용매에 해리되어 이온화된 양이온을 제공할 수 있는 질산마그네슘(Mg(NO3)2), 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O), 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화니켈(NiCl2) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 용매에 해리되어 이온화될 수 있으면서 탄소나노튜브의 분산성을 높일 수 있는 물질이라면 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다. The dispersant may be at least one selected from the group consisting of magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ), magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O), magnesium chloride (MgCl 2 ) Nickel (NiCl 2 ). However, the present invention is not limited thereto, and there is no limitation in the use of the material as long as it can dissociate into a solvent and can ionize and increase the dispersibility of carbon nanotubes .
상기 용매는 이소프로필 알콜(IPA; isopropyl alcohol), 에틸 알콜(ethyl alcohol), 증류수(distilled water) 등일 수 있으며, 이에 한정되는 것이 아니고 탄소나노튜브를 용해시키지 않으면서 분산제를 용해하여 해리시킬 수 있는 용매라면 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다.The solvent may be isopropyl alcohol (IPA), ethyl alcohol, distilled water, or the like, but is not limited thereto. The solvent may be any solvent capable of dissolving and dissolving the dispersant without dissolving the carbon nanotubes The use of a solvent is not limited thereto.
탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)는 탄소 원자들로 이루어진 육각형의 네트워크를 둥글게 말은 형태를 갖는다. 말은 각도에 따라 끝 부분이 지그 재그 모양과 팔걸이 의자 모양을 갖는다. 또한 둥글게 말리어진 형태는 벽이 하나인 구조인 단일벽(Single Wall) 형태와 다수의 벽을 갖는 다중벽(Multi Wall) 구조를 취하게 되며, 이 외에도 단일벽(Single Wall)이나 다중벽(Multi Wall)이 다발로 되어 있는 형태(Nano tube bundle), 튜브의 내부에 금속이 존재하는 형태(Metal-atom-filled nano tube) 등이 있다. 이러한 탄소나노튜브 내의 불순물들을 제거하기 위하여 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)의 혼합 용액(예컨대, 황산과 질산이 2:1의 부피비로 혼합된 용액)에 탄소나노튜브를 넣고, 초음파(ultrasonic) 처리하여 정제하는 것이 바람직하다.Carbon nanotubes (CNTs) have a rounded form of hexagonal networks of carbon atoms. Depending on the angle, the end of the horse has a jig shape and an arm rest shape. In addition, the rounded shape has a single wall structure with a single wall and a multi wall structure with multiple walls. In addition, a single wall or a multi wall Wall (Nano tube bundle), and a metal-atom-filled nano tube. Carbon nanotubes were put into a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and nitric acid (HNO 3 ) (for example, a mixture of sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 2: 1) to remove impurities in the carbon nanotubes, It is preferable to perform purification by ultrasonic treatment.
탄소나노튜브 현탁액 내에서 탄소나노튜브는 분산제로부터 공급된 이온화된 양이온을 흡수하여 양전하로 대전되게 된다. 예컨대, 이소프로필 알콜(IPA)에 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O)과 탄소나노튜브를 첨가하게 되면, 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O)이 해리되어 마그네슘 이온(Mg2 +)이 이온화되며, 탄소나노튜브는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 흡수하여 양전하로 대전되게 된다.In the suspension of carbon nanotubes, the carbon nanotubes absorb the ionized cations supplied from the dispersing agent and are positively charged. For example, when magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O) and carbon nanotubes are added to isopropyl alcohol (IPA), magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O) (Mg 2 + ) is ionized, and the carbon nanotubes absorb the magnesium ion (Mg 2 + ) and are charged positively.
탄소나노튜브 현탁액을 전기영동증착 시스템(장치)에 장입하고, 전기영동법(EPD; electrophoretic deposition)을 이용하여 메탈메쉬 상부에 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅한다. The carbon nanotube suspension is charged into an electrophoretic deposition system (apparatus), and carbon nanotubes are selectively coated on the metal mesh using electrophoretic deposition (EPD).
도 2는 탄소나노튜브를 메탈메쉬 위에 선택적으로 코팅하기 위한 전기영동증착 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 2 is a schematic view of an electrophoretic deposition system for selectively coating carbon nanotubes on a metal mesh.
도 2를 참조하면, 전기영동증착 시스템은 모터 제어 박스(motor control box)(10), 파워공급수단(power supply)(20), 양극(anode)(40), 음극(cathode)(50), 탄소나노튜브 현탁액(60), 음극(50)에 연결되어 음전압이 인가되는 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판(70), 양극(40)에 연결되어 양전압이 인가되는 상대전극(80), 플렉서블 투명 기판(70)과 상대전극(80)을 지지하여 고정하기 위한 홀딩장치(holding machine)(30)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the electrophoretic deposition system includes a
탄소나노튜브 현탁액을 전기영동증착 시스템(장치)에 장입하고, 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판(70)과 전도성의 상대전극(80)을 탄소나노튜브 현탁액(60)에 담근다. 상대전극(80)은 구리(Cu)와 같은 전도성의 금속 또는 금속합금일 수 있다. The suspension of the carbon nanotubes is charged into an electrophoretic deposition system (apparatus), and the flexible
음극(50)에 상기 메탈메쉬를 전기적으로 연결하여 음전압을 인가하고 양극(40)에 상대전극(80)을 전기적으로 연결하여 양전압을 인가하는 전기영동법으로 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅한다. 상기 전기영동법은 상기 음전압과 상기 양전압의 전압차를 10∼200V로 하고 10초∼60분 동안 수행하는 것이 바람직하며, 이에 의해 양전하로 대전된 탄소나노튜브가 음전압이 인가된 메탈메쉬에 선택적으로 코팅되게 된다. 상기 탄소나노튜브는 투명전극으로 사용되는 것을 고려하여 상기 메탈메쉬 상부에 10∼100nm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다. 탄소나노튜브의 증착 시간을 조절하여 탄소나노튜브의 증착 두께를 조절할 수가 있다. 이와 같이 전기영동법으로 탄소나노튜브를 코팅하는 경우에, 탄소나노튜브는 메탈메쉬 상부에 선택적으로 코팅되게 되며, 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되지 않는다. 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에도 탄소나노튜브를 증착하는 경우에는 흑화 역할을 하는 탄소나노튜브로 인하여 투과율이 저하되는 문제가 있다. 탄소나노튜브는 탄소 재질로 이루어져 있기 때문에 공기나 수분에 노출되어도 산화되지 않는다. 메탈메쉬 상부에 선택적으로 코팅된 탄소나노튜브는 메탈메쉬의 반사율을 낮추는 흑화 역할을 할 뿐만 아니라 상기 메탈메쉬의 산화 또는 정전기를 방지하는 보호층으로 작용하여 안정성이 확보될 수 있고 메탈메쉬 전극의 시인성, 산화, 정전기 등의 문제점을 보완할 수 있다.A negative voltage is applied to the
전기영동법으로 메탈메쉬 위에만 선택적으로 코팅하여 메탈메쉬 전극의 문제점들을 개선하는 동시에 메탈메쉬가 없는 부분에는 코팅이 이루어지지 않기 때문에 투과율의 저하를 최소화할 수 있는 플렉서블 투명전극을 제작할 수 있다.Electrophoretic coating is applied selectively on the metal mesh to improve the problems of the metal mesh electrode, and since the coating is not performed on the part without the metal mesh, a flexible transparent electrode can be manufactured which can minimize the decrease in transmittance.
도 3은 메탈메쉬 위에 탄소나노튜브가 선택적으로 코팅되어 형성된 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극을 보여주는 도면이다. 이렇게 제조된 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극은, 플렉서블 투명 기판과, 상기 투명 기판 상부에 형성된 격자 형태의 메탈메쉬와, 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되어 있지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 코팅되어 있는 탄소나노튜브를 포함한다. FIG. 3 is a view showing a metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode formed by selectively coating carbon nanotubes on a metal mesh. FIG. The metal mesh-carbon nanotube flexible transparent electrode thus fabricated has a flexible transparent substrate, a lattice-shaped metal mesh formed on the transparent substrate, and a flexible transparent substrate exposed between the metal mesh and the metal mesh, And carbon nanotubes selectively coated on the metal mesh.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
<실험예 1><Experimental Example 1>
단일벽 탄소나노튜브(SW-CNT; single wall carbon nanotube)(Hanwha Chemical Corp, ASP-100F) 파우더(powder) 내의 불순물들을 제거하기 위하여, 2:1의 부피비를 가지는 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)의 혼합 용액에 상기 탄소나노튜브 파우더 10mg을 넣고, 30분 동안 초음파(ultrasonic) 처리하여 정제하였다.(H 2 SO 4 ) having a volume ratio of 2: 1 to remove impurities in the powder of a single wall carbon nanotube (SW-CNT) (Hanwha Chemical Corp, ASP-100F) Nitric acid (HNO 3 ), 10 mg of the carbon nanotube powder was added, and the mixture was subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes for purification.
이와 같이 정제된 탄소나노튜브 파우더를 진공 여과방법(vacuum filtration technique)을 사용하여 걸러내었다. The thus purified carbon nanotube powder was filtered using a vacuum filtration technique.
이소프로필 알콜(IPA; Isopropyl alcohol) 50㎖에 분산제인 질산마그네슘수화물(magnesium nitrate hexahydrante, Mg(NO3)2·6H2O) 15mg과 걸러낸 탄소나노튜브 파우더 10mg를 첨가한 후, 초음파 발생기 안에서 30분 동안 분산 공정을 수행하여 현탁액을 얻었다. 이소프로필 알콜에 의해 전해질로 작용하는 질산마그네슘이 이온화되고 현탁액 내에서 탄소나노튜브가 마그네슘 이온(Mg2 +)을 흡수하여 양전하로 대전되게 된다. 또한, 상기 질산마그네슘수화물은 현탁액 내에서 탄소나노튜브의 응집(aggregation) 현상을 억제하는 역할도 한다. 15 mg of magnesium nitrate hexahydrante (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O) as a dispersant and 10 mg of the filtered carbon nanotube powder were added to 50 ml of isopropyl alcohol (IPA) The dispersion process was carried out for 30 minutes to obtain a suspension. Magnesium nitrate serving as an electrolyte is ionized by isopropyl alcohol, and the carbon nanotubes absorb magnesium ions (Mg 2 + ) in the suspension, and are positively charged. In addition, the magnesium nitrate hydrate also inhibits aggregation of carbon nanotubes in the suspension.
현탁액 2㎖에 이소프로필 알콜(IPA) 100㎖를 희석하여 탄소나노튜브 현탁액을 제작하였다.100 ml of isopropyl alcohol (IPA) was diluted with 2 ml of the suspension to prepare a carbon nanotube suspension.
3cm×3cm 크기의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기판 위에 스핀 코팅(Spin coating)을 이용하여 포토레지스트(PR; Photoresister)를 균일하게 코팅하였다. 스핀 코팅은 500rpm으로 회전시키면서 5초 동안 코팅하고, 3000rpm으로 회전시키면서 40초 동안 코팅하고, 1000rpm으로 회전시키면서 5초 동안 코팅하고, 500rpm으로 회전시키면서 5초 동안 코팅하였다. 포토레지스트의 코팅 두께는 2100∼2300㎛ 정도였다. A photoresist (PR) was uniformly coated on a polyethylene terephthalate (PET) substrate of 3 cm x 3 cm in size by spin coating. The spin coating was performed for 5 seconds while rotating at 500 rpm, coating for 40 seconds while rotating at 3000 rpm, coating for 5 seconds while rotating at 1000 rpm, and coating for 5 seconds while rotating at 500 rpm. The coating thickness of the photoresist was about 2100 to 2300 탆.
코팅된 포토레지스트를 굳히기 위해 60℃의 오븐에 넣고, 10분 동안 소프트 베이킹(Soft baking) 과정을 수행하였다. The coated photoresist was placed in an oven at 60 DEG C for curing and subjected to a soft baking process for 10 minutes.
메쉬메쉬를 형성하려는 패턴이 형성된 마스크를 사용하여 포토레지스트 상부를 마스킹하고, 얼라이너(Aligner)를 사용하여 12초 동안 자외선(UV; ultraviolet ray)을 조사하였다. The top of the photoresist was masked using a mask having a pattern to form a mesh mesh, and irradiated with ultraviolet rays (UV) for 12 seconds using an aligner.
포토레지스트에 자외선이 조사된 PET 기판을 현상액(developer)에 3분 동안 담가서 포토레지스트가 선택적으로 제거되게 하여 포토레지스트 패턴을 현상하였다. 현상 과정에서 자외선이 조사된 영역의 포토레지스트는 제거되게 된다. The PET substrate irradiated with ultraviolet rays on the photoresist was immersed in a developer for 3 minutes to selectively remove the photoresist to develop the photoresist pattern. The photoresist in the region irradiated with ultraviolet rays is removed in the developing process.
포토레지스트 패턴이 형성된 결과물 상부에 스퍼터를 이용하여 은(Ag)을 증착하였다. 은(Ag)을 증착시키기 위한 스퍼터는 아래의 표 1에 나타낸 조건으로 수행하였다. Silver (Ag) was deposited on the resultant product having the photoresist pattern formed thereon by sputtering. Sputtering for depositing silver (Ag) was performed under the conditions shown in Table 1 below.
100nm 두께로 은(Ag)을 증착한 후, 스트리퍼(Stripper) 용액에 넣고 1시간 동안 세척을 하여 포토레지스트 패턴을 제거하였다. Silver (Ag) was deposited to a thickness of 100 nm, and then the resultant was placed in a stripper solution and washed for 1 hour to remove the photoresist pattern.
상기와 같은 공정을 통해 PET 기판 위에 은(Ag)으로 이루어진 메탈메쉬를 형성하였다. 이렇게 형성된 메탈메쉬는 격자 간격이 300㎛이고 선폭이 10㎛ 이며, 두께가 100nm 이었다. Through the above process, a metal mesh made of silver (Ag) was formed on the PET substrate. The metal mesh thus formed had a lattice spacing of 300 mu m, a line width of 10 mu m, and a thickness of 100 nm.
탄소나노튜브 현탁액을 사용하여 전기영동법으로 메탈메쉬 위에 탄소나노튜브가 코팅되게 하였다. 은(Ag)으로 이루어진 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판과 구리(Cu)로 이루어진 상대전극을 탄소나노튜브 현탁액에 담그고, 메탈메쉬에 음전압을 인가하고 상대전극에 양전압을 인가하여 메탈메쉬 상부에 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅하였다. PET 기판 위에 형성된 메탈메쉬 위에 전기영동법(EPD)을 이용하여 탄소나노튜브(CNT; carbon nanotube)를 증착하여 메탈메쉬 위에만 탄소나노튜브 100nm 이하가 코팅되게 하였다. 비접촉 면저항 측정기(Napson Corporation Japan, EC-80P)와 분광광도계(KONICA MINOLTA, CM-5)를 사용하여, 탄소나노튜브 코팅 전과 코팅 후의 저항, 투과율 및 반사율 변화를 측정하여 아래의 표 2에 나타내었다. Carbon nanotubes were coated on a metal mesh by electrophoresis using a suspension of carbon nanotubes. A negative electrode made of silver (Ag) and a counter electrode made of copper (Cu) are immersed in a suspension of carbon nanotubes, a negative voltage is applied to a metal mesh, a positive voltage is applied to the counter electrode, The carbon nanotubes were selectively coated. Carbon nanotubes (CNTs) were deposited on a metal mesh formed on a PET substrate using electrophoresis (EPD) to coat carbon nanotubes of less than 100 nm on a metal mesh. The resistance, transmittance and reflectance changes before and after coating of the carbon nanotubes were measured using a non-contact sheet resistance meter (Napson Corporation Japan, EC-80P) and a spectrophotometer (KONICA MINOLTA, CM-5) .
코팅 전후 저항의 측정Measurement of resistance before and after coating
비접촉 면저항 측정기를 사용하여 3 포인트 측정 후 평균값을 계산하였다.The average value was calculated after measuring 3 points using a non-contact sheet resistance meter.
투과율 측정 및 반사율 측정Measure transmittance and measure reflectance
투과율과 반사율은 미놀타의 CM-5 모델을 사용하여 가시영역(wavelength: 400nm∼700nm)에서의 평균값이며, 3 포인트를 측정하여 평균값을 계산하였다.The transmittance and the reflectance were averaged in the visible range (wavelength: 400 nm to 700 nm) using a CM-5 model of Minolta, and the mean value was calculated by measuring 3 points.
EPD
위의 표는 PET 기판을 포함하는 전체 투과율 및 반사율이다. 메탈메쉬 위에 탄소나노튜브가 코팅된 경우에 탄소나노튜브 코팅 전의 메탈메쉬보다는 저항, 투과율 및 반사율이 모두 감소하는 것으로 나타났다.
The above table shows the total transmittance and reflectance of the PET substrate. When the carbon nanotubes are coated on the metal mesh, the resistance, transmittance, and reflectance of the metal nanotubes are lower than those of the metal nanotubes.
<비교 실험예 1><Comparative Experimental Example 1>
PET 기판 위에 형성된 은(Ag) 메탈메쉬(실험예 1에서의 메탈메쉬와 동일) 위에 스프레이(spray) 방법을 이용하여 탄소나노튜브 현탁액을 분무하여 탄소나노튜브(CNT; carbon nanotube)를 코팅하였다. 분사 압력은 3㎖/min 였고, PET 기판과 스프레이 건 사이의 거리는 9㎝ 정도 였으며, PET 기판의 온도는 70℃ 정도 였다. 스프레이 방법으로 코팅하는 경우에 메탈메쉬 뿐만 아니라 메탈메쉬가 형성되지 않은 PET 기판 위에도 탄소나노튜브가 코팅되었다. 실험예 1과 동일한 측정 방법으로 탄소나노튜브 코팅 전과 코팅 후의 저항, 투과율 및 반사율 변화를 측정하여 아래의 표 3에 나타내었다. 메탈메쉬는 격자 간격이 300㎛이고 선폭이 10㎛ 이었다. Carbon nanotubes (CNTs) were coated by spraying a carbon nanotube suspension on a silver (Ag) metal mesh (same as the metal mesh in Experimental Example 1) formed on a PET substrate by using a spray method. The injection pressure was 3 ml / min, the distance between the PET substrate and the spray gun was about 9 cm, and the temperature of the PET substrate was about 70 ° C. In case of spray coating, carbon nanotubes were coated not only on the metal mesh but also on the PET substrate on which the metal mesh was not formed. The changes in resistance, transmittance, and reflectance before and after the carbon nanotube coating were measured by the same measurement method as in Experimental Example 1, and are shown in Table 3 below. The metal mesh had a lattice spacing of 300 mu m and a line width of 10 mu m.
Spray
위의 표는 PET 기판을 포함하는 전체 투과율 및 반사율이다. 메탈메쉬 위에 탄소나노튜브가 코팅된 경우에 탄소나노튜브 코팅 전의 메탈메쉬보다는 저항이 증가하는 것으로 나타났고, 투과율은 크게 감소하는 것으로 나타났으며, 반사율은 약간 감소하는 것으로 나타났다. The above table shows the total transmittance and reflectance of the PET substrate. When the carbon nanotubes were coated on the metal mesh, the resistance was increased rather than the metal mesh before the carbon nanotube coating, and the transmittance was significantly decreased, and the reflectance was slightly decreased.
표 2와 표 3을 비교하면, 실험예 1과 같이 메탈메쉬 위에만 탄소나노튜브가 코팅된 경우는 비교실험예 1과 같이 메탈메쉬 뿐만 아니라 메탈메쉬가 형성되지 않은 PET 기판 위에도 탄소나노튜브가 코팅된 경우와 동일한 투과율 변화율에서 비교하여 볼때 반사율의 변화율은 더 큰 것으로 나타났다. 전기영동법으로 메탈메쉬 위에만 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅한 경우가 투과율의 저하를 최소화하면서 반사율을 더욱 효과적으로 감소시키는 것(반사율 변화율/투과율 변화율이 크다)으로 나타났다.
When the carbon nanotubes were coated only on the metal mesh as in Experimental Example 1, carbon nanotubes were coated not only on the metal mesh but also on the PET substrate on which the metal mesh was not formed, The rate of change of the reflectance was larger than that of the case where the transmittance was changed. When the carbon nanotubes are selectively coated on the metal mesh by the electrophoresis method, the reflectance is more effectively reduced (reflectance change rate / transmittance change rate is great) while minimizing the transmittance degradation.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, This is possible.
10: 모터 제어 박스
20: 파워공급수단
30: 홀딩장치(holding machine)
40: 양극(anode)
50: 음극(cathode)
60: 탄소나노튜브 현탁액
70: 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판
80: 상대전극10: Motor control box
20: Power supply means
30: holding machine
40: anode
50: cathode
60: Carbon nanotube suspension
70: Flexible transparent substrate on which a metal mesh is formed
80: counter electrode
Claims (9)
탄소나노튜브 현탁액을 형성하기 위해 용매에 해리되어 이온화되는 질산마그네슘(Mg(NO3)2), 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O), 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화니켈(NiCl2) 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 탄소나노튜브를 용매에 혼합하는 단계;
탄소나노튜브 현탁액 내에서 상기 탄소나노튜브는 상기 질산마그네슘(Mg(NO3)2), 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O), 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화니켈(NiCl2) 중에서 선택된 1종 이상의 물질로부터 공급된 이온화된 양이온을 흡수하여 양전하로 대전되는 단계;
상기 메탈메쉬가 형성된 플렉서블 투명 기판과 전도성의 상대전극을 상기 탄소나노튜브 현탁액에 담그는 단계; 및
상기 메탈메쉬에 음전압을 인가하고 상기 상대전극에 양전압을 인가하는 전기영동법으로 상기 메탈메쉬 상부에 선택적으로 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하며,
상기 탄소나노튜브와 상기 질산마그네슘(Mg(NO3)2), 질산마그네슘수화물(Mg(NO3)2·6H2O), 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화니켈(NiCl2) 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 1:0.01∼3의 중량비로 용매에 혼합하고,
상기 전기영동법은 상기 음전압과 상기 양전압의 전압차를 10∼200V로 하고 10초∼60분 동안 수행하여 양전하로 대전된 탄소나노튜브가 음전압이 인가된 메탈메쉬에 선택적으로 코팅되게 하며,
상기 탄소나노튜브는 상기 메탈메쉬와 상기 메탈메쉬 사이에 노출된 플렉서블 투명 기판 상부에는 코팅되지 않고 상기 메탈메쉬 상부에 10∼100nm의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬-탄소나노튜브 플렉서블 투명전극의 제조방법.
Forming a lattice-shaped metal mesh on the flexible transparent substrate;
Magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ), magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O), magnesium chloride (MgCl 2 ) and nickel chloride dissociated and ionized in a solvent to form a carbon nanotube suspension (NiCl 2 ) and a carbon nanotube in a solvent;
In the carbon nanotube suspension, the carbon nanotubes may include at least one selected from the group consisting of magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ), magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O), magnesium chloride (MgCl 2 ) 2 ), < / RTI > and positively charged;
Immersing the flexible transparent substrate on which the metal mesh is formed and the conductive counter electrode in the suspension of carbon nanotubes; And
And selectively coating carbon nanotubes on the metal mesh by applying a negative voltage to the metal mesh and applying a positive voltage to the counter electrode,
One selected from the carbon nanotubes and the magnesium nitrate (Mg (NO 3) 2) , magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O), magnesium chloride (MgCl 2) and nickel chloride (NiCl 2) The above materials are mixed in a solvent at a weight ratio of 1: 0.01 to 3,
In the electrophoresis method, the voltage difference between the negative voltage and the positive voltage is set to 10 to 200 V for 10 seconds to 60 minutes so that the positively charged carbon nanotube is selectively coated on the negative metal mesh,
Wherein the carbon nanotube is coated on the metal mesh with a thickness of 10 to 100 nm without being coated on the flexible transparent substrate exposed between the metal mesh and the metal mesh. ≪ / RTI >
[5] The method of claim 4, wherein the metal mesh has a lattice spacing of 10 to 1,000 m, a line width of the metal mesh is 2 to 15 m, and a thickness of the metal mesh is 10 to 300 nm Wherein the metal nanowire is a transparent metal electrode.
The flexible transparent substrate according to claim 4, wherein the flexible transparent substrate is made of flexible polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyimide, polyether sulfone, polyarylate, polystyrene, The present invention relates to a metal mesh-carbon nanotube flexible substrate which is characterized by using a substrate composed of polystyrene, polystyrene, polypropylene, polyethylene naphthalate, polymethylmethacrylate or polydimethylsiloxane. A method of manufacturing a transparent electrode.
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