초록 ▼

본 연구의 목표는 탄소나노튜브를 이용하여 유연한 플라스틱 기판상에 코팅가능한 고투명 저저항의 플렉서블 디스플레이용 유기투명전극을 개발하는 것이다. 탄소나노튜브는 직경이 1nm, 길이가 수백∼수천nm의 긴 원통형 튜브로, 자체 비저항이 $3X10\^{-5}Ωcm$정도로 구리금속(비저항 : $1.7X10\^{-6}Ωcm$)과 거의 유사하지만, 탄소나노튜브간의 강한 van der Waals힘 때문에 쉽게 응집되어 번들 혹은 번들들의 응집체로 존재하기 때문에 투명성을 부여하는 것이 매우 어렵다.

본 연구의 목표는 탄소나노튜브를 이용하여 유연한 플라스틱 기판상에 코팅가능한 고투명 저저항의 플렉서블 디스플레이용 유기투명전극을 개발하는 것이다. 탄소나노튜브는 직경이 1nm, 길이가 수백∼수천nm의 긴 원통형 튜브로, 자체 비저항이 $3X10\^{-5}Ωcm$정도로 구리금속(비저항 : $1.7X10\^{-6}Ωcm$)과 거의 유사하지만, 탄소나노튜브간의 강한 van der Waals힘 때문에 쉽게 응집되어 번들 혹은 번들들의 응집체로 존재하기 때문에 투명성을 부여하는 것이 매우 어렵다.
따라서 탄소나노튜브를 이용하여 투명전극을 제조하기 위해서는 순도 높은 탄소나노튜브를 매트릭스에 나노스케일로 미세하게 분산시키는 기술이 매우 중요하다. 탄소나노튜브의 분산매질로 전도성 고분자 나노입자 수분산액을 이용하게 되면, 전도성 용액의 낮은 pH로 인해 탄소나노튜브의 분산이 촉진될 뿐만아니라, 탄소나노튜브가 전도성 고분자 나노입자의 전도 채널을 형성해 주기 때문에, 전도성 고분자간의 접촉저항을 감소시키게 되어 필름의 전도도가 향상된다.
본 과제에서는 전도성 고분자와 탄소나노튜브 복합체를 구성하여 가시광선 투과율 80%에 면저항 100Ω/sp인 복합체 투명전극을 개발하였다. 또한 전도성 고분자만을 이용하여 첨가제를 도입하여 도핑 상태나 형태학을 조절함으로써 전도성 고분자간의 접촉저항을 감소시키고 나노기공을 형성하여 투과율 대비 전도도를 향상시킨 투명전극도 개발하였다.

Abstract ▼

The flat panel display market is growing faster and the market for transparent conductive materials for these products is expected to be $1 billion by 2006. Vacuum deposited indium tin oxide (ITO) is the current industrial standard material to provide optically transparent electrical conductivity to

The flat panel display market is growing faster and the market for transparent conductive materials for these products is expected to be $1 billion by 2006. Vacuum deposited indium tin oxide (ITO) is the current industrial standard material to provide optically transparent electrical conductivity to glass and polymer substrates. However, ITO electrode can be formed through deposition or sputtering with expensive vacuum equipment and patterned by expensive photolithographic and etching processing. Moreover, the performance of ITO can be inadequate for many emerging flexible display technology based on plastic substrates. The deposited ITO is fragile and is readily damaged during bending or other strain. Conducting polymers represent the most investigated alternative to ITO coatings. However, after over a decade of research and development conducting polymers still cannot match the optical and electrical performance of ITO.
DPI Solutions has focused on enhancing electrical conductivity of conducting polymer coatings while maintaining high optical transparency by controlling nanophase structure and doping state of conducting polymer and carbon nanotube. In order to achieve these goal we developed unique techniques such as;­ Purification of carbon nanotube­ Isolation of metallic carbon nanotube­ Dispersion of carbon nanotube­ Morphology control of conducting polymer film­ Doping state control of conducting polymer­ Composite or carbon nanotube and conducting polymer
We recently develop water born conductive coating formulations based on commercial polythiophene developed by Bayer and carbon nanotube modified by DPI Solutions I unique separation and dispersion technique. Our transparent electrode coated plastic film shows 100W/sq of surface resistivity with 80% of total light transmission, which can be applicable for E-paper(90%T, 900Ω/sq), touch panels (87%T, 700Ω/sq), EL keypads(83%T, 200Ω/sq) and PDLC(80%T, 100Ω/sq).And we are now developing novel coating formulations that allow high conducting organic electrode to source, drain electrode for organic thin film transistor and line electrode of flat panel display and flexible display using conducting polymer and carbon nanotube.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...6
• SUMMARY ...8
• CONTENTS ...10
• 목차 ...12
• 제 1 장 기술개발과제의 개요...14
• 제 1 절 기술개발의 필요성...14
• 제 2 절 디스플레이용 전극...14
• 1. 투명전극 (화소전극)...16
• 2. 투명전극재료...17
• 3. 플렉서블 디스플레이용 투명전극 구성시 고려사항...20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...22
• 제 3 장 기술개발수행 내용 및 결과...26
• 제 1 절 탄소나노튜브...26
• 1. 탄소나노튜브의 정제...27
• 2. 탄소나노튜브의 분산...39
• 가. 용매분산...39
• (1) 탄소나노튜브 블록공중합체...39
• (2) 탄소나노튜브 금속나노입자 하이브리드...43
• 나. 수분산...48
• (1) 탄소나노튜브/무기나노입자 복합체...48
• (2) 탄소나노튜브/무기나노입자 구조체...50
• 3, 번들로부터 탄소나노튜브의 분리...50
• 가. 기존의 번들로부터 탄소나노튜브를 분리하는 방법...50
• 나. 디피아이솔루션스의 탄소나노튜브 분리 방법...54
• 4. 탄소나노튜브의 자체 전도 특성...59
• 가. 투명 전극의 전도도 측정법...59
• 나. 탄소나노튜브의 자체 전도 특성...61
• 제 2 절 전도성 고분자 투명 전극...64
• 1. 전도성 고분자의 선정...64
• 2. 전도성 고분자의 형태학 조절...67
• 가. 폴리티오펜계 전도성 고분자...67
• 나. 용매의 영향...72
• 다. 전도성 고분자 나노입자의 도핑상태 조절...77
• 3. 전도성 고분자 투명전극 시제품 제작...77
• 제 3 절 전도성 고분자/탄소나노튜브 복합재 투명전극...86
• 1. 전도성 고분자/은나노입자 복합재 투명전극...86
• 2. 전도성 고분자/탄소나노튜브 복합재 투명전극...89
• 제 4 절 응용분야...91
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...97
• 제 5 장 기술개발결과의 활용계획...98
• 제 6 장 기술개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...100
• 제 7 장 참고문헌...103
• 핵심기술개발사업 기술개발성과 활용계획서...104