Effect of Dispersant Contents on the Dispersity of Conductive Carbon-black and Properties of Screen-printed Source-drain Electrodes for OTFTs

We have fabricated source-drain electrodes for OTFTs using a screen-printing technique with carbon-black pastes as conductive paste. And effects of dispersants contents (SOP 10-40%) on the dispersity of carbon-black pastes and characteristics of screen-printed source-drain electrodes for OTFTs using two types of dispersants (DB-2150, DB-9077) were investigated. As contents of both dispersants were increased the dispersity of carbon-black mill-bases was improved, whereas the carbon-black pastes exhibited different dispersion characteristics. For the case of DB-2150, the dispersity of the pastes was improved with increasing dispersant content and the storage modulus G' in their rheology characteristics were reduced. But, for the DB-9077, the storage modulus G' of pastes were increased with dispersant content due to the flocculated network structure formed by interactions among carbon-black powders and dispersants. But, since this flocculated network structure of the pastes using DB-9077 resulted in the conduction path of carbon-black structures, the conductivities of screen-printed electrodes and mobilities of the OTFTs with them were better than those using pastes with DB-2150.

분산제 함량에 따른 전도성 카본블랙의 분산 특성 및 스크린 인쇄된 OTFTs용 소스-드레인 전극 물성

유기 박막 트랜지스터 (OTFTs)의 소스-드레인 전극을 스크린 인쇄를 통해 제작하였고, 전극용 페이스트로써 전도성 카본블랙 페이스트를 사용하였다. 전도성 카본블랙 페이스트를 제조하기 위해 서로 다른 분자량 및 고분자 사슬 구조를 갖는 2종류의 분산제(DB-2150, DB-9077)를 사용하여 분산제 함량(SOF; solid on powder, 10-40%)에 따른 카본블랙 밀베이스의 분산 특성을 검토한 결과, 분산제 함량이 증가함에 따라 분산 특성이 더 우수해 짐을 알 수 있었다. 전도성 카본블랙 페이스트를 제조하여 레올로지 측정을 통해 카본블랙의 분산상태 및 응집구조에 대해 검토한 결과, 분산제로 DB-2150을 사용한 페이스트들은 분산제 함량이 증가함에 따라 페이스트의 분산 특성이 향상되어 저장 탄성률(G')이 감소하였지만, DB-9077을 사용한 페이스트들은 카본블랙 사이의 상호작용에 의해 망목구조가 존재하였고, 분산제 함량이 증가함에 따라 카본블랙과 분산제간 또는 분산제간의 상호작용에 의해 페이스트의 저장 탄성률(G')은 더욱 증가하였다. 이러한 응집구조는 페이스트의 내부 저항력 (tacky)을 발생시켜 DB-9077을 사용한 페이스트들은 분산제 함량이 증가함에 따라 스크린 인쇄 적성이 좋지 못하였다. 하지만, 스크린 인쇄된 OTFTs용 소스-드레인 전극의 전기적 특성은 카본블랙 사이에 형성된 망목구조에 의해 카본블랙의 도전 경로(conduction Path)가 형성됨에 따라 DB-2150을 사용한 페이스트들의 OTFTs에 비해 더 우수하였다. 그러나, 2종류의 분산제를 사용한 페이스트 모두, 분산제의 함량이 증가함에 따라 카본블랙 표면을 감싸는 분산제 함량 또한 증가하게 되어 이로 인해 카본블랙간의 도전 경로 형성은 어렵게 되고 전극의 특성은 점점 열화되었다.