专利名称：导电金属油墨组合物和用于形成导电图形的方法
技术领域：
本发明涉及一种导电金属油墨组合物和用于形成导电图形的方法。更具体而言，本发明涉及一种可以形成导电图形的导电金属油墨组合物和使用该组合物形成导电图形的方法，所述图形具有显著提高的导电性和对面板(board)的优异的粘结强度，以及使在所述导电图形高温烧结之后产生的导电金属的团聚现象最小化。本申请要求享受于2010年5月10日向KIPO(韩国专利局)提交的韩国专利申请第10-2010-0043431号的优先权，其公开的内容以引用的方式全部并入到本文中。
背景技术：
目前，广泛使用多种平板显示器。为了制造所述平板显示器，在基板上形成多种导电图形，例如，电极、金属丝或电磁波滤波器，用于形成这些图形的最广泛使用的方法为光刻法。 然而，为了通过光刻法形成图形，必须实施多步，例如，光敏材料的涂布、曝光、显影和蚀刻，从而使得整个装置的制备过程复杂和很大程度上降低了该方法的经济效率。对此，目前对通过喷墨印刷法或辊印刷法形成导电图形的方法的兴趣日益增加。特别是在辊印刷法的情况下，由于该方法具有的优势在于其可以形成通过喷墨印刷法难以形成的精细导电图形，所以该方法受到更多的关注。然而，为了通过辊印刷法形成良好的导电图形，用于导电图形的导电油墨组合物必须具有低的初始粘度并顺利地涂布到辊上，并且在涂布到辊上之后必须以所需的图形形式顺利地转印到基板上。此外，由于在所述导电油墨组合物中包含的导电金属对面板具有差的粘结强度，以及在烧结过程中容易团聚，所以所述导电图形的表面特性和最终产品的物理性能可能会降低。因此，需要具有适合于通过滚印刷法形成良好导电图形和对面板的高粘结强度特性的导电油墨组合物。然而，到目前为止，通过辊印刷法可以顺利地形成精细图形的导电油墨组合物还没有开发出来。此外，在涂布以前开发的导电油墨组合物的情况下，导电性和对导电图形的基板的粘结强度不足，而因此，需要开发可以形成具有更加优异特性的精细导电图形的导电油墨组合物。
发明内容
技术问题因致力于提供一种可以形成导电图形的导电金属油墨组合物而作出本发明，所述图形具有显著提高的导电性和对面板的优异的粘结强度，以及使所述导电图形高温烧结之后产生的导电金属团聚现象最小化。此外，还致力于提供一种通过使用所述导电金属油墨组合物形成导电图形的方法而作出本发明。技术方案
本发明的一个示例性的实施方式提供了一种导电金属油墨组合物，其包含导电金属粉末；非水溶剂，其包含在25°c下蒸气压为3托以下的第一非水溶剂和在25°C下蒸气压为大于3托的第二非水溶剂；有机磷酸化合物；和聚合物涂布性能改进剂。本发明的另一示例性的实施方式提供了用于形成导电图形的方法，其包括将所述导电金属油墨组合物涂布到辊上；通过使铅印版(clich6)与所述辊接触在所述辊上形成对应于导电图形的油墨组合物的图形，在所述铅印版中凹刻有对应于所述导电图形的图形；将所述辊上的油墨组合物图形转印到基板上；和烧结转印到所述基板上的图形。有益效果根据本发明的示例性的的实施方式，提供了一种可以形成导电图形的导电金属油墨组合物和使用该组合物形成导电图形的方法，所述图形具有显著提高的导电性和对面板的优异的粘结强度，以及使所述导电图形高温烧结之后产生的导电金属的团聚现象最小化。特别地，如果将所述示例性的实施方式应用到辊印刷法中，其效果特别优异。·
图I示意地示出了通过辊印刷法形成导电图形的过程。图2示出了在使用实施例2和4和对比实施例I的油墨组合物形成的导电图形烧结之前和之后的XRD峰。图3示出了在实施例2至4和对比实施例I中形成的导电图形的SEM照片。
具体实施例方式在下文中，将更加详细地描述根据本发明的详细的示例性的实施方式的导电金属油墨组合物和用于形成导电图形的方法。本发明的一个示例性的实施方式可以提供一种导电金属油墨组合物，其包含导电金属粉末；非水溶剂，其包含在25°C下蒸气压为3托以下的第一非水溶剂和在25°C下蒸气压为大于3托的第二非水溶剂；有机磷酸化合物；和聚合物涂布性能改进剂。在本发明的一个示例性的实施方式中，有机磷酸化合物表示包含磷酸的有机化合物。本发明的发明人已经做了实验，导致如下发现如果使用包含非水溶剂和有机磷酸化合物的导电金属油墨组合物，可以更好地将所需的图形形式转印到基板上，更好地形成精细导电图形，使得所述导电图形对面板具有高粘结强度，并使所述导电图形高温烧结之后产生的导电金属团聚现象最小化，从而完成了本发明。在用于涂布已知的导电金属油墨组合物的辊印刷法中，由于所述导电金属粉末具有不容易被附着到面板(例如玻璃)上的性能，难以稳定地形成所述导电图形。此外，如果所述导电金属(例如银(Ag))在高温下被烧制，由于所述金属易团聚，所述导电图形的表面特性变差，使得最终产品的物理性能(例如导电性)下降。因此，本发明的发明人已经持续进行了所述导电金属油墨组合物的研究，通过实验结果产生如下发现如果应用有机磷酸化合物，可以解决所述导电图形稳定性和对面板的粘结强度的问题。所述有机磷酸化合物分散在所述导电金属粉末之间，并提高面板(例如玻璃)和导电金属粉之间的粘结强度，使得可以使由油墨组合物形成的导电图形膜的剥离现象最小化。因此，即使应用在使用TFT的平板显示器制备过程中包括的PECVD的苛刻条件，也可以保持由根据本发明的示例性的实施方式的导电金属油墨组合物形成的导电图形，同时可以坚固地粘附到所述面板上，而不会发生剥离现象。因此，如果通过使用包含所述有机磷酸化合物的导电金属油墨组合物而实施所述辊印刷法，对所述基板的粘结强度显著提高，以及可以得到甚至在高温烧结步骤之后其中导电金属粒子仍均匀分散的导电图形。同时，所述导电金属油墨组合物包括在常温下具有不同蒸气压的第一和第二非水溶剂作为介质。所述第一和第二非水溶剂由于不同的蒸气压而具有不同的挥发性，以及特别地，所述第一非水溶剂在常温下具有低蒸气压和低挥发性。因此，包含第一和第二非水溶剂的导电金属油墨组合物在存储和直至所述组合物被涂布到用于辊印刷的辊上的过程中具有低粘度，以及在所述包含第一和第二非水溶剂的介质中可以保持均匀的组成(例如导电金属粉末)。
因此，所述导电金属油墨组合物易于被均匀地涂布到辊上。此外，如果所述导电金属油墨组合物暴露于空气中，由于在介质中的第二非水溶剂的高挥发性，所述第二非水溶剂立即挥发，而在大约几分钟内粘度可以大大增加。此外，容易将涂布在辊上的油墨组合物按所需形式形成图形，并且所述油墨组合物可以保持良好的图形形式，甚至在形成图形之后所述油墨组合物也不会从辊上流下。因此，如果通过使用所述导电金属油墨组合物来实施所述辊印刷法，所需的图形形式可以更顺利地转印到基板上，可以顺利地形成精细导电图形。同时，根据本发明的一个示例性的实施方式的导电金属油墨组合物包含所述导电金属粉末。作为所述导电金属粉末，可以使用已知的显示导电性的预定的金属粉末，例如，可以使用选自银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铬(Cr)、铝(Al)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、钼(Pt)、钯(Pd)和铅(Pb)中的一种或多种金属粉末。所述导电金属粉末可以具有纳米尺度的平均粒径，这样所述导电金属粉末均匀的分散在所述油墨组合物中，以及由所述油墨组合物形成的导电图形具有优异的和均匀的导电性。例如，所述导电金属粉末可以具有I至IOOnm,优选5至70nm,且更优选5至50nm的平均粒径。基于100重量份的总的油墨组合物，所述导电金属粉末的含量可以为15至30重量份。如果所述导电金属粉末的含量太少，则由所述油墨组合物形成的导电图形的导电性可能不足，以及另一方面，如果所述含量太多，所述金属粉末在油墨组合物中的分散性变差，使得导电图形的性能变差或可能难以均匀地涂布所述油墨组合物。此外，所述导电油墨组合物包含第一和第二非水溶剂。所述第一非水溶剂为在25°C下的蒸气压为3托以下且显示相对低挥发性的溶剂，并且可以作为所述油墨组合物的分散介质直至烧结。作为第一非水溶剂，可以使用已知的在25°C下的蒸气压为3托以下的预定的非水溶剂，以及例如，可以使用在25°C下的蒸气压为3托以下的基于醇的溶剂、基于二醇的溶齐U、基于多元醇的溶剂、基于二醇醚的溶剂、基于二醇醚酯的溶剂、基于酮的溶剂、基于烃的溶剂、基于乳酸酯的溶剂、基于酯的溶剂、基于质子惰性的亚砜的溶剂或基于腈的溶剂，或者可以使用包含选自其中的两种以上的混合溶剂。作为第一非水溶剂的更具体的实例，可以为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丙二醇丙醚、乙二醇单苯醚、乙二醇单异丙醚、丙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、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、乙腈或丁基溶纤剂，以及可以使用选自其中的两种以上的混合溶剂。同时，所述第二非水溶剂为在25°C下蒸气压为大于3托且显示高挥发性的溶剂，以及如上所述，直至所述油墨组合物被涂布到辊上，该组分与所述第一非水溶剂保持所述油墨组合物的低粘度和对所述辊的优异的涂布性，以及通过挥发除去该组分，因此提高了所述油墨组合物的粘度并使得在所述辊上顺利地进行形成和保持图形。作为第二非水溶剂，可以使用已知的在25°C下蒸气压大于3托的预定的非水溶齐U，以及例如，可以使用在25°c下蒸气压大于3托的基于醇的溶剂、基于二醇醚的溶剂、基于二醇醚酯的溶剂、基于酮的溶剂、基于烃的溶剂、基于乳酸酯的溶剂、基于酯的溶剂、基于质子惰性的亚砜的溶剂或基于腈的溶剂，或者可以使用包含选自其中的两种或以上的混合溶剂。作为所述第二非水溶剂的更具体的实例，可以为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、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、甲基异丁基酮、甲基溶纤剂、乙 基溶纤剂、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、1，2-二氯乙烧、1，I, I- 二氯乙烧、1,1,2- 二氯乙烧、1，1，2_ 二氯乙烧、环己烧、四氢呋喃、丙烯臆、苯、甲苯或二甲苯，可以使用选自其中两种或以上的混合溶剂。基于100重量份的总的油墨组合物，上述的第一和第二非水溶剂的含量分别可以为5至70重量份和10至74重量份。在其中所述第一非水溶剂的含量过少或所述第二非水溶剂的含量过大的情况下，在所述油墨组合物被涂布到辊上之后，干燥速率变快，使得难以实施转印到基板上。另一方面，如果所述第一非水溶剂的含量太多或所述第二非水溶剂的过小，干燥速率太慢，使得处理时间变长，而难以均匀地涂布所述油墨组合物。同时，如果所述有机磷酸化合物可以容易地与第一和第二非水溶剂混合，其种类就不受限制。作为符合上述条件的所述有机磷酸化合物的实例为有机磷酸酯，具体而言，烷基磷酸酯、烷基醚磷酸酯及其衍生物，以及更具体而言，其实例可以由下面的通式I表示。所述有机磷酸化合物可以包括下面通式I的化合物。[通式I]
权利要求
1.一种导电金属油墨组合物，其包含 导电金属粉末； 非水溶剂，其包含在25°c下蒸气压为3托以下的第一非水溶剂和在25°C下蒸气压大于3托的第二非水溶剂； 有机磷酸化合物；和 聚合物涂布性能改进剂。
2.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，通过辊印刷法将所述导电金属油墨组合物印刷在基板上，并且用于形成导电图形。
3.根据权利要求2所述的导电金属油墨组合物，其中，所述导电金属油墨组合物用于形成平板显示器的电极。
4.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述导电金属粉末包括选自银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铬(Cr)、铝(Al)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、钼(Pt)、钯(Pd)和铅(Pb)中的一种或多种金属粉末。
5.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述导电金属粉末的平均粒径为 I 至 lOOnm。
6.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述第一非水溶剂包括选自在25°C下蒸气压为3托以下的基于醇的溶剂、基于二醇的溶剂、基于多元醇的溶剂、基于二醇醚的溶剂、基于二醇醚酯的溶剂、基于酮的溶剂、基于烃的溶剂、基于乳酸酯的溶剂、基于酯的溶剂、基于质子惰性的亚砜的溶剂和基于腈的溶剂中的一种或多种。
7.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述第二非水溶剂包括选自在25°C下蒸气压大于3托的基于醇的溶剂、基于二醇醚的溶剂、基于二醇醚酯的溶剂、基于酮的溶剂、基于烃的溶剂、基于乳酸酯的溶剂、基于酯的溶剂、基于质子惰性的亚砜的溶剂和基于腈的溶剂中的一种或多种。
8.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述有机磷酸化合物为有机磷酸酯。
9.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述有机磷酸化合物包括下面通式I的化合物 [通式I]
10.根据权利要求9所述的导电金属油墨组合物，其中，在通式I中，R3为甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，以及A为包含I至20个含有I至3个碳原子的烯化氧的重复单元的聚烯化氧。
11.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述聚合物涂布性能改进剂选自基于环氧的聚合物、基于酚的聚合物、基于醇的聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯、基于松香的树脂、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.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其进一步包含 通过使包含氨基和羟基的有机配体与脂肪族羧酸银(Ag)结合形成的配合物的有机银配合物化合物。
13.根据权利要求12所述的导电金属油墨组合物，其中，所述脂肪族羧酸银(Ag)选自含有2至20个碳原子的一级或二级脂肪族酸银(Ag)盐，以及所述有机配体选自被醇基团取代的伯胺至叔胺。
14.根据权利要求12所述的导电金属油墨组合物，其中，在所述有机银配合物化合物中，所述有机配体和脂肪族羧酸银以I :1至5 :1的当量比彼此结合。
15.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其包括 基于100重量份的总的导电金属油墨组合物， 15至30重量份的导电金属粉末； 5至70重量份的第一非水溶剂； 10至74重量份的第二非水溶剂；和 O. 01至5重量份的聚合物涂布性能改进剂。
16.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其包括 基于100重量份的总的导电金属油墨组合物， O. 01至5重量份的有机磷酸化合物。
17.根据权利要求12所述的导电金属油墨组合物，其包括 基于100重量份的总的导电金属油墨组合物， O. I至6重量份的有机银配合物化合物。
18.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其进一步包含表面活性剂。
19.根据权利要求I所述的导电金属油墨组合物，其中，所述导电金属油墨组合物的初始粘度为IOcPs以下。
20.一种用于形成导电图形的方法，其包括如下步骤 将根据权利要求I至19中任一项所述的导电金属油墨组合物涂布到辊上； 通过使铅印版与所述辊接触而在所述辊上形成对应于导电图形的油墨组合物的图形，在所述铅印版中凹刻有对应于所述导电图形的图形； 将所述辊上的油墨组合物图形转印到基板上；和 烧结转印到所述基板上的图形。
21.根据权利要求20所述的用于形成导电图形的方法，其中，所述导电图形为平板显示器的电极图形。
22.根据权利要求20所述的用于形成导电图形的方法，其中，在350至600°C下进行烧结5至50分钟。
23.通过将根据权利要求I至19中任一项所述的导电金属油墨组合物转印到基板上并且烧结所转印的图形得到的导电图形。
全文摘要
本发明涉及一种导电金属油墨组合物，其包含导电金属粉末；非水溶剂；有机磷酸化合物；和聚合物涂布性能改进剂。本发明还涉及使用所述导电金属油墨组合物形成导电图形的方法。
文档编号H01B1/22GK102892847SQ201180023660
公开日2013年1月23日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月10日
发明者田景秀, 成知玹, 许秀连, 黄智泳, 李宗泽 申请人:Lg化学株式会社