導電金屬油墨組合物和用于形成導電圖形的方法

專利名稱：導電金屬油墨組合物和用于形成導電圖形的方法
技術領域：
本發明涉及一種導電金屬油墨組合物和用于形成導電圖形的方法。更具體而言，本發明涉及一種可以形成導電圖形的導電金屬油墨組合物和使用該組合物形成導電圖形的方法，所述圖形具有顯著提高的導電性和對面板(board)的優異的粘結強度，以及使在所述導電圖形高溫燒結之后產生的導電金屬的團聚現象最小化。本申請要求享受于2010年5月10日向KIPO(韓國專利局)提交的韓國專利申請第10-2010-0043431號的優先權，其公開的內容以引用的方式全部并入到本文中。
背景技術：
目前，廣泛使用多種平板顯示器。為了制造所述平板顯示器，在基板上形成多種導電圖形，例如，電極、金屬絲或電磁波濾波器，用于形成這些圖形的最廣泛使用的方法為光刻法。 然而，為了通過光刻法形成圖形，必須實施多步，例如，光敏材料的涂布、曝光、顯影和蝕刻，從而使得整個裝置的制備過程復雜和很大程度上降低了該方法的經濟效率。對此，目前對通過噴墨印刷法或輥印刷法形成導電圖形的方法的興趣日益增加。特別是在輥印刷法的情況下，由于該方法具有的優勢在于其可以形成通過噴墨印刷法難以形成的精細導電圖形，所以該方法受到更多的關注。然而，為了通過輥印刷法形成良好的導電圖形，用于導電圖形的導電油墨組合物必須具有低的初始粘度并順利地涂布到輥上，并且在涂布到輥上之后必須以所需的圖形形式順利地轉印到基板上。此外，由于在所述導電油墨組合物中包含的導電金屬對面板具有差的粘結強度，以及在燒結過程中容易團聚，所以所述導電圖形的表面特性和最終產品的物理性能可能會降低。因此，需要具有適合于通過滾印刷法形成良好導電圖形和對面板的高粘結強度特性的導電油墨組合物。然而，到目前為止，通過輥印刷法可以順利地形成精細圖形的導電油墨組合物還沒有開發出來。此外，在涂布以前開發的導電油墨組合物的情況下，導電性和對導電圖形的基板的粘結強度不足，而因此，需要開發可以形成具有更加優異特性的精細導電圖形的導電油墨組合物。

發明內容
技術問題因致力于提供一種可以形成導電圖形的導電金屬油墨組合物而作出本發明，所述圖形具有顯著提高的導電性和對面板的優異的粘結強度，以及使所述導電圖形高溫燒結之后產生的導電金屬團聚現象最小化。此外，還致力于提供一種通過使用所述導電金屬油墨組合物形成導電圖形的方法而作出本發明。技術方案
本發明的一個示例性的實施方式提供了一種導電金屬油墨組合物，其包含導電金屬粉末；非水溶劑，其包含在25°c下蒸氣壓為3托以下的第一非水溶劑和在25°C下蒸氣壓為大于3托的第二非水溶劑；有機磷酸化合物；和聚合物涂布性能改進劑。本發明的另一示例性的實施方式提供了用于形成導電圖形的方法，其包括將所述導電金屬油墨組合物涂布到輥上；通過使鉛印版(clich6)與所述輥接觸在所述輥上形成對應于導電圖形的油墨組合物的圖形，在所述鉛印版中凹刻有對應于所述導電圖形的圖形；將所述輥上的油墨組合物圖形轉印到基板上；和燒結轉印到所述基板上的圖形。有益效果根據本發明的示例性的的實施方式，提供了一種可以形成導電圖形的導電金屬油墨組合物和使用該組合物形成導電圖形的方法，所述圖形具有顯著提高的導電性和對面板的優異的粘結強度，以及使所述導電圖形高溫燒結之后產生的導電金屬的團聚現象最小化。特別地，如果將所述示例性的實施方式應用到輥印刷法中，其效果特別優異。·


圖I示意地示出了通過輥印刷法形成導電圖形的過程。圖2示出了在使用實施例2和4和對比實施例I的油墨組合物形成的導電圖形燒結之前和之后的XRD峰。圖3示出了在實施例2至4和對比實施例I中形成的導電圖形的SEM照片。
具體實施例方式在下文中，將更加詳細地描述根據本發明的詳細的示例性的實施方式的導電金屬油墨組合物和用于形成導電圖形的方法。本發明的一個示例性的實施方式可以提供一種導電金屬油墨組合物，其包含導電金屬粉末；非水溶劑，其包含在25°C下蒸氣壓為3托以下的第一非水溶劑和在25°C下蒸氣壓為大于3托的第二非水溶劑；有機磷酸化合物；和聚合物涂布性能改進劑。在本發明的一個示例性的實施方式中，有機磷酸化合物表示包含磷酸的有機化合物。本發明的發明人已經做了實驗，導致如下發現如果使用包含非水溶劑和有機磷酸化合物的導電金屬油墨組合物，可以更好地將所需的圖形形式轉印到基板上，更好地形成精細導電圖形，使得所述導電圖形對面板具有高粘結強度，并使所述導電圖形高溫燒結之后產生的導電金屬團聚現象最小化，從而完成了本發明。在用于涂布已知的導電金屬油墨組合物的輥印刷法中，由于所述導電金屬粉末具有不容易被附著到面板(例如玻璃)上的性能，難以穩定地形成所述導電圖形。此外，如果所述導電金屬(例如銀(Ag))在高溫下被燒制，由于所述金屬易團聚，所述導電圖形的表面特性變差，使得最終產品的物理性能(例如導電性)下降。因此，本發明的發明人已經持續進行了所述導電金屬油墨組合物的研究，通過實驗結果產生如下發現如果應用有機磷酸化合物，可以解決所述導電圖形穩定性和對面板的粘結強度的問題。所述有機磷酸化合物分散在所述導電金屬粉末之間，并提高面板(例如玻璃)和導電金屬粉之間的粘結強度，使得可以使由油墨組合物形成的導電圖形膜的剝離現象最小化。因此，即使應用在使用TFT的平板顯示器制備過程中包括的PECVD的苛刻條件，也可以保持由根據本發明的示例性的實施方式的導電金屬油墨組合物形成的導電圖形，同時可以堅固地粘附到所述面板上，而不會發生剝離現象。因此，如果通過使用包含所述有機磷酸化合物的導電金屬油墨組合物而實施所述輥印刷法，對所述基板的粘結強度顯著提高，以及可以得到甚至在高溫燒結步驟之后其中導電金屬粒子仍均勻分散的導電圖形。同時，所述導電金屬油墨組合物包括在常溫下具有不同蒸氣壓的第一和第二非水溶劑作為介質。所述第一和第二非水溶劑由于不同的蒸氣壓而具有不同的揮發性，以及特別地，所述第一非水溶劑在常溫下具有低蒸氣壓和低揮發性。因此，包含第一和第二非水溶劑的導電金屬油墨組合物在存儲和直至所述組合物被涂布到用于輥印刷的輥上的過程中具有低粘度，以及在所述包含第一和第二非水溶劑的介質中可以保持均勻的組成(例如導電金屬粉末)。
因此，所述導電金屬油墨組合物易于被均勻地涂布到輥上。此外，如果所述導電金屬油墨組合物暴露于空氣中，由于在介質中的第二非水溶劑的高揮發性，所述第二非水溶劑立即揮發，而在大約幾分鐘內粘度可以大大增加。此外，容易將涂布在輥上的油墨組合物按所需形式形成圖形，并且所述油墨組合物可以保持良好的圖形形式，甚至在形成圖形之后所述油墨組合物也不會從輥上流下。因此，如果通過使用所述導電金屬油墨組合物來實施所述輥印刷法，所需的圖形形式可以更順利地轉印到基板上，可以順利地形成精細導電圖形。同時，根據本發明的一個示例性的實施方式的導電金屬油墨組合物包含所述導電金屬粉末。作為所述導電金屬粉末，可以使用已知的顯示導電性的預定的金屬粉末，例如，可以使用選自銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鎢(W)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、鈀(Pd)和鉛(Pb)中的一種或多種金屬粉末。所述導電金屬粉末可以具有納米尺度的平均粒徑，這樣所述導電金屬粉末均勻的分散在所述油墨組合物中，以及由所述油墨組合物形成的導電圖形具有優異的和均勻的導電性。例如，所述導電金屬粉末可以具有I至IOOnm,優選5至70nm,且更優選5至50nm的平均粒徑。基于100重量份的總的油墨組合物，所述導電金屬粉末的含量可以為15至30重量份。如果所述導電金屬粉末的含量太少，則由所述油墨組合物形成的導電圖形的導電性可能不足，以及另一方面，如果所述含量太多，所述金屬粉末在油墨組合物中的分散性變差，使得導電圖形的性能變差或可能難以均勻地涂布所述油墨組合物。此外，所述導電油墨組合物包含第一和第二非水溶劑。所述第一非水溶劑為在25°C下的蒸氣壓為3托以下且顯示相對低揮發性的溶劑，并且可以作為所述油墨組合物的分散介質直至燒結。作為第一非水溶劑，可以使用已知的在25°C下的蒸氣壓為3托以下的預定的非水溶劑，以及例如，可以使用在25°C下的蒸氣壓為3托以下的基于醇的溶劑、基于二醇的溶齊U、基于多元醇的溶劑、基于二醇醚的溶劑、基于二醇醚酯的溶劑、基于酮的溶劑、基于烴的溶劑、基于乳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于質子惰性的亞砜的溶劑或基于腈的溶劑，或者可以使用包含選自其中的兩種以上的混合溶劑。作為第一非水溶劑的更具體的實例，可以為乙二醇、丙二醇、丙三醇、丙二醇丙醚、乙二醇單苯醚、乙二醇單異丙醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇乙醚、N-甲基吡咯烷酮、十六烷、十五烷、十四烷、十三烷、十二烷、十一烷、癸烷、DMSO、乙腈或丁基溶纖劑，以及可以使用選自其中的兩種以上的混合溶劑。同時，所述第二非水溶劑為在25°C下蒸氣壓為大于3托且顯示高揮發性的溶劑，以及如上所述，直至所述油墨組合物被涂布到輥上，該組分與所述第一非水溶劑保持所述油墨組合物的低粘度和對所述輥的優異的涂布性，以及通過揮發除去該組分，因此提高了所述油墨組合物的粘度并使得在所述輥上順利地進行形成和保持圖形。作為第二非水溶劑，可以使用已知的在25°C下蒸氣壓大于3托的預定的非水溶齊U，以及例如，可以使用在25°c下蒸氣壓大于3托的基于醇的溶劑、基于二醇醚的溶劑、基于二醇醚酯的溶劑、基于酮的溶劑、基于烴的溶劑、基于乳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于質子惰性的亞砜的溶劑或基于腈的溶劑，或者可以使用包含選自其中的兩種或以上的混合溶劑。作為所述第二非水溶劑的更具體的實例，可以為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、壬烷、辛烷、庚烷、己烷、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基溶纖劑、乙 基溶纖劑、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇甲醚乙酸酯、氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙燒、1，I, I- 二氯乙燒、1,1,2- 二氯乙燒、1，1，2_ 二氯乙燒、環己燒、四氫呋喃、丙烯臆、苯、甲苯或二甲苯，可以使用選自其中兩種或以上的混合溶劑。基于100重量份的總的油墨組合物，上述的第一和第二非水溶劑的含量分別可以為5至70重量份和10至74重量份。在其中所述第一非水溶劑的含量過少或所述第二非水溶劑的含量過大的情況下，在所述油墨組合物被涂布到輥上之后，干燥速率變快，使得難以實施轉印到基板上。另一方面，如果所述第一非水溶劑的含量太多或所述第二非水溶劑的過小，干燥速率太慢，使得處理時間變長，而難以均勻地涂布所述油墨組合物。同時，如果所述有機磷酸化合物可以容易地與第一和第二非水溶劑混合，其種類就不受限制。作為符合上述條件的所述有機磷酸化合物的實例為有機磷酸酯，具體而言，烷基磷酸酯、烷基醚磷酸酯及其衍生物，以及更具體而言，其實例可以由下面的通式I表示。所述有機磷酸化合物可以包括下面通式I的化合物。[通式I]
權利要求
1.一種導電金屬油墨組合物，其包含 導電金屬粉末； 非水溶劑，其包含在25°c下蒸氣壓為3托以下的第一非水溶劑和在25°C下蒸氣壓大于3托的第二非水溶劑； 有機磷酸化合物；和 聚合物涂布性能改進劑。
2.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，通過輥印刷法將所述導電金屬油墨組合物印刷在基板上，并且用于形成導電圖形。
3.根據權利要求2所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述導電金屬油墨組合物用于形成平板顯示器的電極。
4.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述導電金屬粉末包括選自銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鎢(W)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、鈀(Pd)和鉛(Pb)中的一種或多種金屬粉末。
5.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述導電金屬粉末的平均粒徑為 I 至 lOOnm。
6.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述第一非水溶劑包括選自在25°C下蒸氣壓為3托以下的基于醇的溶劑、基于二醇的溶劑、基于多元醇的溶劑、基于二醇醚的溶劑、基于二醇醚酯的溶劑、基于酮的溶劑、基于烴的溶劑、基于乳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于質子惰性的亞砜的溶劑和基于腈的溶劑中的一種或多種。
7.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述第二非水溶劑包括選自在25°C下蒸氣壓大于3托的基于醇的溶劑、基于二醇醚的溶劑、基于二醇醚酯的溶劑、基于酮的溶劑、基于烴的溶劑、基于乳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于質子惰性的亞砜的溶劑和基于腈的溶劑中的一種或多種。
8.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述有機磷酸化合物為有機磷酸酯。
9.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述有機磷酸化合物包括下面通式I的化合物 [通式I]
10.根據權利要求9所述的導電金屬油墨組合物，其中，在通式I中，R3為甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，以及A為包含I至20個含有I至3個碳原子的烯化氧的重復單元的聚烯化氧。
11.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述聚合物涂布性能改進劑選自基于環氧的聚合物、基于酚的聚合物、基于醇的聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯、基于松香的樹脂、基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的聚合物和基于聚酯的聚合物。
12.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其進一步包含 通過使包含氨基和羥基的有機配體與脂肪族羧酸銀(Ag)結合形成的配合物的有機銀配合物化合物。
13.根據權利要求12所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述脂肪族羧酸銀(Ag)選自含有2至20個碳原子的一級或二級脂肪族酸銀(Ag)鹽，以及所述有機配體選自被醇基團取代的伯胺至叔胺。
14.根據權利要求12所述的導電金屬油墨組合物，其中，在所述有機銀配合物化合物中，所述有機配體和脂肪族羧酸銀以I :1至5 :1的當量比彼此結合。
15.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其包括 基于100重量份的總的導電金屬油墨組合物， 15至30重量份的導電金屬粉末； 5至70重量份的第一非水溶劑； 10至74重量份的第二非水溶劑；和 O. 01至5重量份的聚合物涂布性能改進劑。
16.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其包括 基于100重量份的總的導電金屬油墨組合物， O. 01至5重量份的有機磷酸化合物。
17.根據權利要求12所述的導電金屬油墨組合物，其包括 基于100重量份的總的導電金屬油墨組合物， O. I至6重量份的有機銀配合物化合物。
18.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其進一步包含表面活性劑。
19.根據權利要求I所述的導電金屬油墨組合物，其中，所述導電金屬油墨組合物的初始粘度為IOcPs以下。
20.一種用于形成導電圖形的方法，其包括如下步驟 將根據權利要求I至19中任一項所述的導電金屬油墨組合物涂布到輥上； 通過使鉛印版與所述輥接觸而在所述輥上形成對應于導電圖形的油墨組合物的圖形，在所述鉛印版中凹刻有對應于所述導電圖形的圖形； 將所述輥上的油墨組合物圖形轉印到基板上；和 燒結轉印到所述基板上的圖形。
21.根據權利要求20所述的用于形成導電圖形的方法，其中，所述導電圖形為平板顯示器的電極圖形。
22.根據權利要求20所述的用于形成導電圖形的方法，其中，在350至600°C下進行燒結5至50分鐘。
23.通過將根據權利要求I至19中任一項所述的導電金屬油墨組合物轉印到基板上并且燒結所轉印的圖形得到的導電圖形。
全文摘要
本發明涉及一種導電金屬油墨組合物，其包含導電金屬粉末；非水溶劑；有機磷酸化合物；和聚合物涂布性能改進劑。本發明還涉及使用所述導電金屬油墨組合物形成導電圖形的方法。
文檔編號H01B1/22GK102892847SQ201180023660
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月6日 優先權日2010年5月10日
發明者田景秀, 成知玹, 許秀連, 黃智泳, 李宗澤 申請人:Lg化學株式會社