JP2013541602A

JP2013541602A - 導電性金属インク組成物および導電性パターンの形成方法

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Publication number: JP2013541602A
Application number: JP2013525840A
Authority: JP
Inventors: ジェヒュン・ソン; キョン・ス・ジョン; スー・ヨン・ヘオ; ジョン・テク・イ; ジ・ヨン・ファン; イン−ソク・ファン; スン・ホン・イ
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: JP5788003B2; US20130277096A1; KR101302345B1; CN103080247A; KR20120020086A; WO2012026791A3; CN103080247B; WO2012026791A2; US9449734B2

Abstract

本発明は、導電性を有する第１金属粉末、第１非水溶媒および第２非水溶媒を含む非水溶媒、付着増進剤、および高分子コーティング性向上剤を含む導電性金属インク組成物と、このような導電性金属インク組成物を利用した導電性パターンの形成方法に関し、このような導電性金属インク組成物は、ロールプリンティング工程などに適切に適用されることができ、より向上した導電度および基材に対する優れた付着力を示す導電性パターンを形成することができる。

Description

本発明は、導電性金属インク組成物および導電性パターンの形成方法に関し、より詳しくは、ロールプリンティング工程などに適切に適用され、より向上した導電度および基材に対する優れた付着力を示す導電性パターンの形成を可能にする導電性金属インク組成物およびこれを利用した導電性パターンの形成方法に関する。本出願は、２０１０年８月２７日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１０−００８３５８９号の出願日の利益を主張し、その内容すべては本明細書に含まれる。

近年、多様な平板ディスプレイ素子が広く用いられている。このような平板ディスプレイ素子の製造のために、電極、配線、または電磁波遮蔽フィルタなどの多様な導電性パターンを基板上に形成するようになり、このようなパターンを形成するために最も広く利用されてきたのがフォトリソグラフィである。

しかし、このようなフォトリソグラフィによるパターン形成のためには、感光性物質の塗布、露光、現像、およびエッチングなどの多様なステップの工程が行われなければならないため、全体的な素子製造工程を複雑にし、工程の経済性も大きく低下させるようになる。

このため、最近では、インクジェットプリンティング法またはロールプリンティング法などによる導電性パターン形成方法に対する関心が増加している。特に、ロールプリンティング法の場合、インクジェットプリンティング法では形成し難い微細な導電性パターンまでも形成することができるなどの工程上の長所があるため、さらに注目されている。

しかし、前記ロールプリンティング法によって良好な導電性パターンを形成するためには、導電性パターンの形成のための導電性インク組成物が低い初期粘度でローラに適切に塗布されなければならず、また、ローラに塗布された後には所望するパターン形態で基板上に良好に転写されなければならない。また、導電性インク組成物に含まれる導電性金属は、基材に対する付着力が良好ではなく、焼成過程において容易に凝集（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）するため、導電性パターンの表面特性および最終製品の物性を低下させるようになる。したがって、ロールプリンティング法によって良好な導電性パターンを形成するのに適切な特性および基材に対する高い付着力を有する導電性インク組成物が求められている。

しかし、ロールプリンティング法によって微細な導電性パターンを良好に形成できるようにする導電性インク組成物は、未だ開発されていないのが実情である。その上、以前に開発された導電性インク組成物を適用する場合は、導電性パターンの導電度および基材に対する付着力が十分でない。したがって、より優れた特性を有する微細導電性パターンの形成を可能にする導電性インク組成物の開発が継続して求められている。

本発明は、ロールプリンティング工程などに適切に適用され、より向上した導電度および基材に対する優れた付着力を示す導電性パターンの形成を可能にする導電性金属インク組成物を提供することを目的とする。

また、本発明は、前記導電性金属インク組成物を利用した導電性パターンの形成方法を提供することを他の目的とする。

本発明は、導電性を有する第１金属粉末；２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒ以下である第１非水溶媒および２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒを超過する第２非水溶媒を含む非水溶媒；ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタリウム（Ｔａ）、ニオビウム（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、タングステン（Ｗ）、およびバナジウム（Ｖ）からなる群より選択された１つ以上の第２金属粉末または第２金属の化合物を含む付着増進剤；および高分子コーティング性向上剤を含む、導電性金属インク組成物を提供する。

また、本発明は、前記導電性金属インク組成物をローラに塗布するステップ；導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成されたクリシェを前記ローラに接触させ、前記導電性パターンに対応するインク組成物のパターンを前記ローラ上に形成するステップ；前記ローラ上のインク組成物パターンを基板上に転写するステップ；および前記基板上に転写されたパターンを焼成するステップを含む、導電性パターン形成方法を提供する。

本発明によれば、ロールプリンティング工程などに適切に適用されることにより、より向上した導電度および基材に対する優れた付着力を示す導電性パターンの形成を可能にする導電性金属インク組成物および前記導電性金属インク組成物を利用した導電性パターンの形成方法が提供される。

ロールプリンティング工程による導電性パターンの形成過程を概略的に示す図である。本発明の実施例１に係る基板上の導電性パターンの付着状態を示す図である。本発明の比較例１に係る基板上の導電性パターンの付着状態を示す図である。

以下、発明の具体的な実施形態に係る導電性金属インク組成物および導電性パターン形成方法について、より詳しく説明する。

発明の一実施形態よれば、導電性を有する第１金属粉末、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒ以下である第１非水溶媒および２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒを超過する第２非水溶媒を含む非水溶媒、ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタリウム（Ｔａ）、ニオビウム（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、タングステン（Ｗ）、およびバナジウム（Ｖ）からなる群より選択された１つ以上の第２金属粉末または第２金属の化合物を含む付着増進剤、および高分子コーティング性向上剤を含む導電性金属インク組成物が提供されることができる。

本発明者は、前記非水溶媒および付着増進剤を含む導電性金属インク組成物を用いることにより、基板上に所望するパターン形態をより良好に転写することができ、微細な導電性パターンを良好に形成することができ、このような導電性パターンが基材に対して高い付着力を有するという点を実験によって確認して、発明を完成した。

導電性金属粉末は、ガラスなどの基材に適切に付着しない性質を有するため、従来の導電性金属インク組成物を適用するロールプリンティング工程では、導電性パターンが安定的に形成され難いだけでなく、苛酷な条件のＰＥＣＶＤ工程などにおいて導電性パターン膜のピーリング（ｐｅｅｌｉｎｇ）現象が発生するという問題点があった。

これに反し、発明の一実施形態では、前記第２金属粉末または第２金属の化合物を含んだ付着増進剤を適用するが、このような第２金属粉末または第２金属の化合物を含んだ付着増進剤は、ガラスなどの基材に容易に付着するだけでなく、前記導電性を有する第１金属粉末と合金（ａｌｌｏｙ）を形成することができ、導電性パターンと基材の付着性を著しく向上させることができる。これにより、前記導電性金属インク組成物を利用して形成された導電性パターンは、ＴＦＴなどを利用した平板ディスプレイ製造工程で適用される苛酷な条件のＰＥＣＶＤ工程を適用しても、導電性パターン膜のピーリング（ｐｅｅｌｉｎｇ）現象が生じることなく、基材に堅固に付着した状態を維持することができる。

より具体的に、前記第２金属粉末または第２金属の化合物は、前記第１金属粉末とガラスの間において一種の相溶化剤（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒ）として作用し、ガラスとの付着力が良くない第１金属粉末を含む薄膜がガラスと安定的に接触することを維持する役割をする。前記第２金属粉末または第２金属の化合物がこのような役割を円滑に実行しようとするためには、第２金属粉末または第２金属の化合物とガラスの付着力が良好でなければならず、ガラスとの付着力の良好な金属は、ガラスと原子的な結合を形成できるという特徴がある。

例えば、第２金属がガラスの成分のうちの１つであるシリコンとの原子的な結合によって安定的な珪化物を形成することができれば、第２金属とガラスの付着安全性は、そうでない金属に比べて良好になる。また、これに加えて、第２金属が第１金属と結合して安定した合金を形成することができれば、第１金属は熱処理によって一部少量が第２金属と合金を形成し、第２金属の一部はガラスと原子的な結合をなすことが可能となる。このような過程により、ガラスとの付着力が向上した導電性金属薄膜を形成することができる。安定的な珪化物を形成することができる金属の例は、ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタリウム（Ｔａ）、ニオビウム（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）などがある。

また、前記導電性金属インク組成物は、常温で蒸気圧が互いに異なる第１および第２非水溶媒を媒質として含む。これらの第１および第２非水溶媒は、互いに異なる蒸気圧によって相違した揮発性を有し、特に第２非水溶媒は、常温で低い蒸気圧およびこれによる高い揮発性を示す。したがって、これらの第１および第２非水溶媒を含む導電性金属インク組成物は、保存される間と、ロールプリンティングのためのローラに塗布されるまでは低い粘度を有し、前記第１および第２非水溶媒を含む媒質内で導電性金属粉末などの均一な組成を維持することができる。これにより、前記導電性金属インク組成物は、前記ローラ上に均一に塗布することが容易となる。

また、前記導電性金属インク組成物は、媒質中の第２非水溶媒の高い揮発性により、空気中に露出されれば前記第２非水溶媒が直ぐに揮発され始め、約数分内に粘度は大きく増加することができる。したがって、ローラ上に塗布されたインク組成物を所望する形態にパターニングすることが容易となり、パターン形成後にも前記インク組成物がローラ上から流れ落ちずに良好なパターン形態を維持することができる。

したがって、前記導電性金属インク組成物を利用してロールプリンティング工程を適用すれば、基板上に所望するパターン形態をより良好に転写できるようになり、微細な導電性パターンを良好に形成できるようになる。

一方、発明の一実施形態の導電性金属インク組成物は、導電性を有する第１金属粉末を含む。このような第１金属粉末としては、電気的導電性を現すものと知られた任意の金属粉末を用いることができるが、金属のうちで高い導電度を有する銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）のうちの１種以上を選ぶことが好ましい。

前記インク組成物内で前記第１金属粉末が均一に分散され、前記インク組成物から形成された導電性パターンが優れながらも均一な導電度を示すようにするために、前記第１金属粉末はナノスケールの平均直径を有することができる。例えば、前記第１金属粉末は１〜１００ｎｍ、好ましくは５〜７０ｎｍ、より好ましくは５〜５０ｎｍの平均直径を有することができる。

前記第１金属粉末は、前記インク組成物の各成分中に、例えば、第１金属粉末、第１および第２非水溶媒、および高分子コーティング性向上剤の重量に対して１５〜３０重量％の含量で含まれることができる。前記第１金属粉末の含量が過度に小さくなれば、前記インク組成物から形成された導電性パターンの導電度が十分でないことがあり、反対に過度に大きくなれば、インク組成物内で金属粉末の分散性が劣悪となって前記導電性パターンの特性が劣悪になるか、またはインク組成物が均一に塗布されなくなることがある。

また、前記導電性金属インク組成物は、第１および第２非水溶媒を含む。第１非水溶媒は、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒ以下と比較的低い揮発性を示す溶媒であって、焼成前までインク組成物の分散媒として作用することができる。

このような第１非水溶媒としては、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒ以下であるものと知られた任意の非水溶媒を用いることができ、例えば、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒ以下であるアルコール系溶媒、グリコール系溶媒、ポリオール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、グリコールエーテルエステル系溶媒、ケトン系溶媒、ハイドロカーボン系溶媒、ラクテート系溶媒、エステル系溶媒、非プロトン性スルホキシド系溶媒、またはニトリル系溶媒などを用いるか、あるいはこれらのうちから選択された２種以上の混合溶媒を用いることもできる。このような第１非水溶媒のより具体的な例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、プロピレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサデカン、ペンタデカン、テトラデカン、トリデカン、ドデカン、ウンデカン、デカン、ＤＭＳＯ、アセトニトリル、アセトンアルコール、またはブチルセロソルブなどを挙げることができ、これらのうちから選択された２種以上の混合溶媒も用いることができることは勿論である。

一方、第２非水溶媒は、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒを超過して高い揮発性を示す溶媒であって、上述したように、インク組成物がローラ上に塗布されるまでは第１非水溶媒と共にインク組成物の低い粘度およびローラに対する優れた塗布性を維持し、その後、蒸発によって除去されてインク組成物の粘度を高め、ローラ上でのパターン形成および維持が適切に行われるようにする成分である。

このような第２非水溶媒としては、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒを超過するものと知られた任意の非水溶媒を用いることができ、例えば、２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒを超過するアルコール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、グリコールエーテルエステル系溶媒、ケトン系溶媒、ハイドロカーボン系溶媒、ラクテート系溶媒、エステル系溶媒、非プロトン性スルホキシド系溶媒、またはニトリル系溶媒などを用いるか、あるいはこれらのうちから選択された２種以上の混合溶媒を用いることもできる。このような第２非水溶媒のより具体的な例としては、メタノール、エチルアルコール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ノサン、オクタン、ヘプタン、ヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエテン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、またはキシレンなどを挙げることができ、これらのうちから選択された２種以上の混合溶媒も用いることができることは勿論である。

上述した第１および第２非水溶媒は、前記インク組成物の各成分中に、例えば、第１金属粉末、第１および第２非水溶媒、および高分子コーティング性向上剤の重量に対してそれぞれ５〜７０重量％および１０〜７４重量％の含量で含まれることができる。

前記第１非水溶媒の含量が過度に小さくなるか、または前記第２非水溶媒の含量が過度に大きくなる場合、インク組成物をローラに塗布した後の乾燥速度が速くなり、基板に対する転写が困難になることがある。反対に、前記第１非水溶媒の含量が過度に大きくなるか、または前記第２非水溶媒の含量が過度に小さくなれば、乾燥速度が遅くなって工程時間が長くなり、インク組成物が均一に塗布されなくなることがある。

一方、発明の一実施形態の導電性金属インク組成物は、ガラスなどの基材との付着力を向上し、導電性パターンが安定的に形成されるようにするために、ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタリウム（Ｔａ）、ニオビウム（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、またはこれらの混合物の第２金属粉末または第２金属の化合物を含んだ付着増進剤を用いることができる。前記第２金属粉末または第２金属の化合物に含まれる第２金属成分は、第１金属粉末と合金を形成するだけでなく、ガラスなどの基材に対する付着力も極めて高いので、これを含む付着増進剤により、前記導電性金属インク組成物を用いて形成された導電性パターンはガラスなどの基材に安定的に付着するようになる。

より好ましくは、前記付着増進剤としては、前記第２金属の粉末、第２金属の化合物、またはこれらの混合物を用いることができる。金属の粉末形態で適用される付着増進剤は、ガラスなどの基材に対して高い付着力を有し、第１金属粉末と容易に合金をなすだけでなく、前記インク組成物上で安定的に分散することができる。

また、前記第２金属の化合物も、前記第２金属の粉末のように付着増進剤の役割を行うことができ、この具体的な例としては、上述した第２金属の酸化物や第２金属のカルボキシレート、第２金属のアセチルアセトネート、またはこれらの混合物などを挙げることができる。

前記付着増進剤が前記インク組成物内で均一に分散され、第１金属粉末と容易に合金を形成して基材に対して高い付着力を実現するために、前記第２金属の粉末はナノスケールの平均直径を有することができ、第２金属の化合物は適切な溶媒に溶解した後に添加することができる。

前記付着増進剤は、前記インク組成物に含まれた導電性を有する第１金属粉末の１００重量部を基準として０．１〜１０重量部の含量で含まれることができる。このような付着増進剤の含量が過度に小さくなれば、前記導電性パターンの基材に対する付着力は十分に向上することができず、前記付着増進剤の含量が過度に大きくなれば、インク組成物の粘度が高くなって工程進行に不便を招来することがある。

前記インク組成物上で前記第２金属粉末を安定的に分散させるために、導電性金属インク組成物に用いられるものと知られた任意の分散剤を追加で添加することができる。前記分散剤としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールソルビタントリオリエート、ポリエチレングリコールソルビタンモノリエート、ポリエチレングリコールソルビタンモノラウレート、ポリエチレングリコールソルビタンモノパルミテート、ポリエチレンアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウムなどの構造が知られた高分子およびこの誘導体を用いるか、または、ＢＹＫ社のＤｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１１１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１１０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０６、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１４０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０８、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１７４、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１８０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１８３、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１８４、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１９０、またはＴｅｇｏ社のＴｅｇｏ（登録商標）６５２などを用いることができるが、これに限定されることはない。

一方、前記導電性金属インク組成物は、高分子コーティング性向上剤を含むことができる。このようなコーティング性向上剤は、インク組成物内でバインダとして作用してインク組成物に接着性を付与し、前記インク組成物がローラだけでなく導電性パターンが形成される基板に適切に塗布または転写されるようにする成分である。

このようなコーティング性向上剤としては、エポキシ系高分子、フェノール系高分子、またはアルコール系高分子などを用いることができ、これらのうちから選択された２種以上の混合物を用いることもできる。このようなコーティング性向上剤のうちでエポキシ系高分子のより具体的な例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ高分子、ビスフェノールＦ型エポキシ高分子、ノボラック型エポキシ高分子、ブロム化エポキシ高分子などの難燃性エポキシ高分子、脂肪族環を有するエポキシ高分子、ゴム変性エポキシ高分子、脂肪族ポリグリシジル型エポキシ高分子、またはグリシジルアミン型エポキシ高分子などがある。また、フェノール系高分子のより具体的な例としては、ノボラック型フェノール高分子またはレゾール型フェノール高分子などがあり、アルコール系高分子としては、セルロース系高分子、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール高分子、またはベンジルアルコール高分子などを挙げることができる。その他、エチレンビニルアセテート、ロジン系樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン系高分子、またはポリエステル系高分子などを用いることもできる。

これらの具体的な例に属する物質として、当業界で広く知られるか、または常用化された物質を前記コーティング性向上剤として用いることができ、これらの物質以外にも、導電性インク組成物に使用可能であると知られた多様な高分子物質などを前記コーティング性向上剤として用いることもできる。

前記インク組成物がこれらのコーティング性向上剤を含むことにより、このようなインク組成物は、ローラに対する優れた塗布性および基板に対する良好な転写性などを示すことができ、ロールプリンティング工程などに適切に適用されることができ、基板上により微細な導電性パターンを良好に形成できるようになる。

前記高分子コーティング性向上剤は、前記インク組成物の各成分中に、例えば、第１金属粉末、第１および第２非水溶媒、および高分子コーティング性向上剤の重量に対して０．１〜５重量％の含量で含まれることができる。前記コーティング性向上剤の含量が過度に小さくなれば、インク組成物の塗布性や転写性が十分でないことがあり、反対に過度に大きくなれば、前記インク組成物から形成された導電性パターンの導電度が十分でないことがある。

また、本発明に係る導電性金属インク組成物は、界面活性剤などの添加剤を追加で含むことができる。前記界面活性剤の種類は特に限定されることはなく、当技術分野において知られた物質を利用することができる。

一方、発明の一実施形態の導電性金属インク組成物は、アミン基とヒドロキシ基を含む有機リガンドが脂肪族カルボン酸銀（Ａｇ）と結合して錯体を形成した有機銀錯化合物をさらに含むことができる。

このような有機銀錯化合物としては、韓国特許公開第２００８−００２９８２６号に開示されたものなどを例示することができ、溶媒に対して高い溶解度を有しながら常温で液状を維持し、別途の分散剤がなくてもインク組成物内で優れた安全性を示すことができる。すなわち、このような有機銀錯化合物は、一種の媒質としても作用することができ、それ自体に銀（Ａｇ）を含んでいる。このような有機銀錯化合物を前記導電性金属インク組成物に含ませれば、インク組成物内に含まれる非水溶媒の含量を減らしながらより多くの含量の導電性金属成分、例えば、銀（Ａｇ）またはその他の導電性粉末を含ませることができる。したがって、導電性を有する前記第１金属粉末と共にこのような有機銀錯化合物を含む導電性金属インク組成物は、より向上した導電性を示すことができる。

このような有機銀錯化合物は、アルコール基に置換された１次〜４次アミンからなるグループより選択された有機リガンドが脂肪族カルボン酸銀と結合したものとなることができる。また、前記脂肪族カルボン酸銀は、炭素数２〜２０の１級または２級脂肪酸銀（Ａｇ）塩からなるグループより選択されることができる。このような有機銀錯化合物をなす前記有機リガンドおよび脂肪族カルボン酸銀（Ａｇ）は、２：１の当量比で結合して錯体を形成することができる。

このような有機銀錯化合物は、錯体の形態を帯びることにより、低い結晶化度およびこれによる溶媒に対する優れた溶解度を示し、常温で液状を帯びることができる。このような有機銀錯化合物は、それ自体で液状媒質の役割を行うことができるため、これを前記インク組成物にさらに含ませることにより、インク組成物内に含まれる媒質、すなわち、非水溶媒の含量を減らしながらより多くの含量の導電性金属成分、例えば、第１金属粉末や前記錯化合物に含まれた銀（Ａｇ）成分の含量を増加させることができる。したがって、このようなインク組成物を適用することにより、ロールプリンティング工程によってより向上した導電度を示す導電性パターンが形成されることが明らかになった。

また、前記有機銀錯化合物は、有機リガンドおよび脂肪族カルボン酸銀を２：１の当量比で含み、１分子あたり２つのヒドロキシ基を有するため、例えば、常温（約２５℃）で５０〜２，０００ｃＰｓの高い粘度を示すことができる。したがって、前記有機銀錯化合物は、前記インク組成物の一種の媒質として好ましく作用することができ、低い含量の非水溶媒下でもインク組成物が優れた分散安全性を維持できるようにする。

これにより、前記インク組成物が前記有機銀錯化合物をさらに含めば、より高い導電性金属成分の密度およびこれによる優れた導電度を示す導電性パターンを良好に形成することができる。

このような有機銀錯化合物は、韓国特許公開第２００８−００２９８２６号に開示されたように、溶媒下で上述した有機リガンドおよび脂肪族カルボン酸銀を反応させる方法によって製造することができ、このときの溶媒としては、メタノール、テルピネオール、またはブチルカビトルアセテートなどを用いることができる。

前記有機銀錯化合物は、前記インク組成物に含まれた導電性を有する第１金属粉末の１００重量部を基準として０．１〜５重量部の含量で含まれることができる。このような有機銀錯化合物の含量が過度に小さくなれば、前記インク組成物から形成された導電性パターンの導電度が十分でないことがあり、前記有機銀着化合物の含量が過度に大きくなれば、インク組成物の粘度が高くなって工程進行に不便を招来することがある。

上述した発明の一実施形態に係る導電性金属インク組成物は、１０ｃＰｓ以下、好ましくは５ｃＰｓ以下の初期粘度を有することができる。このとき、初期粘度とは、前記導電性金属インク組成物の最初の製造時からロールプリンティング工程のためのローラに塗布されるまでの粘度を包括して意味することができる。前記導電性金属インク組成物は、第１および第２非水溶媒を含んでこのような低い初期粘度を有することができ、これによってローラに対する優れた塗布性を示すことができる。また、前記ローラに対する塗布後には、揮発性が高い第２非水溶媒の蒸発によってローラ上で粘度が高まるようになり、これによってローラ上で良好にパターンが形成および維持され、基板上に良好にパターンを転写させることができる。

したがって、前記導電性金属インク組成物を利用してロールプリンティング工程を適用することにより、基板上により微細な導電性パターンを良好に形成できるようになり、このような導電性パターンがより優れた導電度を示すことができるようになる。

これにより、前記導電性金属インク組成物は、ロールプリンティング工程によって基板、例えば、ガラス基板などに印刷されて導電性パターンを形成するために好ましく適用されることができ、特に、平板ディスプレイ素子の電極パターンなどを形成するために極めて好ましく適用されることができる。

発明の他の実施形態によれば、上述した導電性金属インク組成物を用いた導電性パターンの形成方法が提供される。このような導電性パターンの形成方法は、上述した導電性金属インク組成物をローラに塗布するステップ、導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成されたクリシェを前記ローラに接触させ、前記導電性パターンに対応するインク組成物のパターンを前記ローラ上に形成するステップ、前記ローラ上のインク組成物パターンを基板上に転写するステップ、および前記基板上に転写されたパターンを焼成するステップを含むことができる。

このような導電性パターンの形成方法において、前記クリシェとは、ローラ上に塗布されたインク組成物を所望する導電性パターン形態にパターニングするために用いられる一種の凹凸板を意味する。このために、前記クリシェ上には、前記導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成されることができる。

一方、添付の図面を参照しながら、前記発明の他の実施形態に係る導電性パターン形成方法を各ステップ別に説明すると、次のとおりとなる。図１は、ロールプリンティング工程による導電性パターンの形成過程を概略的に示す図である。

先ず、上述した導電性金属インク組成物を形成する。このために各成分を混合した後、撹拌または振蕩し、均一なインク組成物を形成することができる。また、不純物を取り除いて導電性パターンが均等に形成されるようにするために、前記インク組成物をろ過するステップをさらに進行することもできる。

続いて、前記導電性インク組成物２２をローラ２０に塗布する。このとき、前記ローラ２０の外面はブランケット２１で覆われることができ、このようなブランケット２１は、ポリメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）でなされることができる。このようなＰＤＭＳは、他の高分子材料に比べて粘弾性、変形特性、または転写性に優れており、前記ブランケット２１として適切に用いられることができる。前記導電性インク組成物２２は、供給装置の吐出口１０から吐出して前記ブランケット２１上に塗布されることができ、このときから第２非水溶媒が蒸発し始めながら、前記インク組成物２２の粘度が速い速度で増加し始める。

前記インク組成物２２をブランケット２１上に塗布した後、所望する導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成されたクリシェを前記ローラに接触させ、前記導電性パターンに対応するインク組成物のパターンを前記ローラ上に形成する。

すなわち、前記クリシェ３０は、インク組成物２２が塗布されたブランケット２１に接触して導電性パターン形成に必要のないインク部分３２を選択的に取り除く役割を行い、その結果、前記ローラ上に所望する導電性パターンに対応するインク組成物のパターンが形成されるようになる。このために、前記クリシェ３０は、ブランケット２１と接触する面に、所望する導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成された形態を帯びており、これによってクリシェ３０の突出部３１だけがブランケット２１上のインク組成物２２と接触し、導電性パターンの形成に必要のないインク部分３２を前記突出部３１に転写させて取り除くことができる。

前記ローラ上にインク組成物のパターンを形成した後、このようなインク組成物のパターンを基板上に転写する。このために、インク組成物のパターンが形成されたローラのブランケット２１を基板４０に接触させることができ、その結果、前記インク組成物のパターンが基板４０に転写されて基板４０上に所定のパターン４１を形成することができる。

このようなパターン転写後に焼成工程を進行し、基板上に導電性パターンを形成することができる。このような焼成工程は、形成しようとする導電性パターンの種類に応じて適切な条件で進行されることができ、例えば、前記導電性パターンが平板ディスプレイ素子の電極パターンなどになる場合、前記焼成工程は４００〜６００℃で５〜５０分間に渡って進行されることができ、例えば、４５０℃で１０〜４０分間に渡って進行されることができる。

上述したロールプリンティング工程を利用した導電性パターン形成方法により、以前に適用されたフォトリソグラフィ工程などに比べて、極めて簡単かつ迅速な工程によって基板上に導電性パターンを形成することができる。また、このようなロールプリンティング工程において、上述した発明の一実施形態に係る導電性金属インク組成物などを用いることにより、優れた導電度を示す微細な導電性パターン、例えば、平板ディスプレイ素子の電極パターンなどを良好に形成することができる。

発明について、下記の実施例を参照しながらより詳細に説明する。ただし、後述する実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の内容が後述する実施例によって限定されることはない。

＜実施例＞
＜実施例１＞導電性金属インク組成物および導電性パターンの形成
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、Ｔａｃｋｉｒｏｌ１６００．７ｇ、シリコン系界面活性剤であるＢＹＫ（登録商標）３３３０．２ｇ、および平均直径１００ｎｍのニッケルナノ粒子０．０８５７ｇとＤｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１８００．００４ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。ブルックフィールド粘度計を用いてインクの初期粘度を測定した結果、３．２ｃｐｓであった。

前記インク組成物をローラのＰＤＭＳブランケットに塗布した後、所望する導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成されたクリシェと前記ブランケットを接触させ、前記ローラ上にインク組成物のパターンを形成した。この後、このようなローラをガラス基板に接触させ、前記ガラス基板上にパターンを形成した。これを４５０℃の熱焼成炉で１０分間に渡って焼成して導電性パターンを形成した。

＜実施例２＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、Ｔａｃｋｉｒｏｌ１６００．７ｇ、ＢＹＫ（登録商標）３３３０．２ｇ、および平均直径１００ｎｍのスズナノ粒子０．０８５７ｇとスズ（ＩＩ）（２−エチルヘキサノエート）０．０１ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜実施例３＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、Ｔａｃｋｉｒｏｌ１６００．７ｇ、ＢＹＫ（登録商標）３３７０．８ｇ、および平均直径２０ｎｍの酸化マグネシウムナノ粒子０．０８５７ｇとＤｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１８００．００５ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜実施例４＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、ウレタンジオール系高分子０．０３ｇ、ＢＹＫ（登録商標）３３３０．２ｇ、およびビスマス（ＩＩＩ）ネオデカノエート０．０８ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜実施例５＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、アセトンアルコール（２５℃で蒸気圧２．９５ｔｏｒｒ）０．２４ｇ、Ｔａｃｋｉｒｏｌ１６００．７ｇ、Ｔｅｇｏ（登録商標）Ｇｌｉｄｅ４８２０．２ｇ、およびパラジウム（ＩＩ）アセテート０．０８ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜実施例６＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、スチレン−ベンジルメタクリレートの共重合体０．０８ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、アセトンアルコール（２５℃で蒸気圧２．９５ｔｏｒｒ）０．２４ｇ、ＢＹＫ（登録商標）３３３０．２ｇ、およびニッケル（ＩＩ）（２−エチルヘキサノエート）０．０８ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜実施例７＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、アセトンアルコール（２５℃で蒸気圧２．９５ｔｏｒｒ）０．２４ｇ、Ｔａｃｋｉｒｏｌ１６００．７ｇ、ＢＹＫ（登録商標）３３３０．２ｇ、およびコバルト（ＩＩＩ）アセテート０．０８ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜実施例８＞
平均直径５０ｎｍの銀ナノ粒子８．５７ｇ、メチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧６．２ｔｏｒｒ）２．３ｇ、エチルアルコール（２５℃で蒸気圧５９．３ｔｏｒｒ）７ｇ、ブチルセロソルブ（２５℃で蒸気圧０．７６ｔｏｒｒ）１０ｇ、ＢＹＫ（登録商標）３７３０．２ｇ、および銀ヘキサノエートとジエタノールアミンが２対１の当量比で結合した錯化合物０．８６ｇ、およびパラジウム（ＩＩ）アセテート０．０２ｇを混合し、２４時間に渡って撹拌した後、１μｍのフィルタでろ過してインク組成物を製造した。この後、実施例１と同じ方法によって導電性パターンを形成し、実施例１と同じ方法によって物性を評価した。

＜比較例１＞
前記平均直径１００ｎｍのニッケルナノ粒子を添加しない点を除いては、実施例１と同じ方法によってインク組成物を製造して導電性パターンを形成した。

＜実験例１＞付着性テスト
実施例１〜８および比較例１で形成された導電性パターンの付着性をＡＳＴＭＤ３３５９方法（ｃｒｏｓｓｃｕｔｔｉｎｇｔａｐｅｔｅｓｔ）に準じて評価した。具体的に、実施例１〜８および比較例１の導電性パターンに横および縦それぞれ１ｍｍの間隔で１１個の金を引き、ニチバンテープを付けて剥がしたときに除去された面積の割合を評価した。

＜実験例２＞ＰＥＣＶＤ蒸着テスト
実施例１〜８および比較例１の導電性パターンが形成されたガラス基板に、３５０℃および真空の条件でＳｉＮｘを５００ｎｍの厚さに蒸着した後、導電性パターン膜のピーリング（ｐｅｅｌｉｎｇ）現象の発生可否をＳＥＭおよび肉眼で評価した。

実施例１の導電性パターンは、ガラス基板に安定的に付着し、ピーリング（ｐｅｅｌｉｎｇ）現象が発生しないことが観察された。これに反し、比較例１の導電性パターンは、ガラス基板に不安定に付着し、ピーリング（ｐｅｅｌｉｎｇ）現象が発生する点が確認された。

実施例１および比較例１に係る基板上の導電性パターンの付着状態を、図１および図２に示した。

＜実験例３＞導電性パターンの比抵抗測定
実施例１〜８および比較例１の導電性パターンの面抵抗を４−ｐｏｉｎｔｐｒｏｂｅで測定し、厚さはＡｌｐｈａｓｔｅｐｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｆｉｌｅｒを利用して測定し、実施例１〜８および比較例１の導電性パターンの比抵抗を求めた。

＜実験例４＞硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）測定
実施例１〜８および比較例１の導電性パターンを柔らかい無塵布で数回に渡って擦り、インクが布に付く程度を測定した。

実験例１〜４の結果を下記表１に示した。

※前記テープテスト結果において、除去された面積の割合が０％とまったく変化のない場合は「◎」、０％超過５％以下の場合は「○」、５％超過２０％以下の場合は「△」、そして２０％超過する場合は「×」で示した。

※前記無塵布テスト結果において、無塵布で数回に渡って擦ったとき、無塵布にインクが付いたことを肉眼で確認することができず、さらにガラス基板でもインクが除去された跡を見つけられない場合は「◎」、無塵布にインクが極めて微量に付いたため無塵布では付いたインクを肉眼で確認し難いが、ガラス基板には擦った跡が肉眼で識別可能な程度に残った場合は「○」、そしてインクが付いたことを無塵布とガラス基板のすべてで確認することができる場合は「×」で示した。

上述した結果のように、本発明に係る導電性金属インク組成物は、ロールプリンティング工程などに適切に適用され、より向上した導電度および基材に対する優れた付着力を示す導電性パターンを形成することができる。

１０・・・インク供給器
２０・・・ローラ
２１・・・ブランケット
２２・・・導電性インク組成物
３０・・・クリシェ
３１・・・突出部
３２・・・導電性パターン形成に必要ないインク部分
４０・・・基板
４１・・・パターン

Claims

導電性を有する第１金属粉末；
２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒ以下である第１非水溶媒および２５℃で蒸気圧が３ｔｏｒｒを超過する第２非水溶媒を含む非水溶媒；
ニッケル（Ｎｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタリウム（Ｔａ）、ニオビウム（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、タングステン（Ｗ）、およびバナジウム（Ｖ）からなる群より選択された１つ以上の第２金属粉末または第２金属の化合物を含む付着増進剤；および
高分子コーティング性向上剤
を含む、導電性金属インク組成物。
前記第１金属粉末は、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）からなる群より選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記第１金属粉末の平均直径は１〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記第１非水溶媒は、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、プロピレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサデカン、ペンタデカン、テトラデカン、トリデカン、ドデカン、ウンデカン、デカン、ＤＭＳＯ、アセトニトリル、アセトンアルコール、およびブチルセロソルブからなる群より選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記第２非水溶媒は、メタノール、エチルアルコール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ノサン、オクタン、ヘプタン、ヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエテン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンからなる群より選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記付着増進剤は、第２金属粉末単独、第２金属の酸化物、第２金属のカルボキシレート、および第２金属のアセチルアセトネートからなる群より選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記付着増進剤の含量は、前記第１金属粉末の１００重量部を基準として０．１〜１０重量部であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記高分子コーティング性向上剤は、エポキシ系高分子、フェノール系高分子、およびアルコール系高分子からなる群より選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記導電性金属インク組成物は、有機銀錯化合物を追加で含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記有機銀錯化合物は、アルコール基に置換された１次〜４次アミンからなる群より選択される有機リガンドと脂肪族カルボン酸銀を含むことを特徴とする、請求項９に記載の導電性金属インク組成物。
前記有機銀錯化合物の含量は、前記第１金属粉末の１００重量部を基準として０．１〜５重量部であることを特徴とする、請求項９に記載の導電性金属インク組成物。
前記導電性金属インク組成物の粘度は１０ｃＰｓ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
前記導電性金属インク組成物はロールプリンティング工程用であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性金属インク組成物。
請求項１〜１３のうちのいずれか一項に記載の導電性金属インク組成物をローラに塗布するステップ；
導電性パターンに対応するパターンが陰刻で形成されたクリシェを前記ローラに接触させ、前記導電性パターンに対応するインク組成物のパターンを前記ローラ上に形成するステップ；
前記ローラ上のインク組成物パターンを基板上に転写するステップ；および
前記基板上に転写されたパターンを焼成するステップ
を含む、導電性パターンの製造方法。
前記焼成するステップは、４００〜６００℃で５〜５０分間に渡って実行されることを特徴とする、請求項１４に記載の導電性パターンの製造方法。
導電性パターンの製造方法によって製造され、比抵抗が４μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の導電性パターン。