KR101487342B1

KR101487342B1 - 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막

Info

Publication number: KR101487342B1
Application number: KR20100074393A
Authority: KR
Inventors: 정광춘; 조현남; 유지훈; 정윤호
Original assignee: 주식회사 잉크테크
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2015-01-30
Also published as: WO2012015263A3; CN103189928A; CN103189928B; US20130118786A1; KR20120021453A; US9299483B2; JP5613331B2; WO2012015263A2; JP2013539163A

Abstract

본 발명은, a) 기재 상에 투명 도전막용 코팅액을 도포하여 코팅막을 형성하는 코팅막 형성단계로서, 비극성용매; 상기 비극성용매와 비혼화성인 극성용매; 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 어느 한 용매에 혼화성인 전도성 금속 잉크; 및 상기 비극성용매 및 상기 극성용매 보다 증발속도가 빠른 계면활성제를 포함하는 상기 투명 도전막용 코팅액을 도포하는 코팅막 형성단계 및 b) 상기 코팅막을 건조 및 소성하여, 상기 기재 상에, 홀(hole) 형태의 투과부 및 상기 전도성 금속잉크로 형성된 패턴부를 갖는 전도성 패턴을 형성하는 전도성패턴 형성단계로서, b1) 상기 계면활성제가 증발되면 2개의 비혼화성 상으로 분리되되, 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 상기 전도성 금속잉크와 혼화성임에 따라 상기 전도성 금속잉크를 포함하고 있는 어느 한 용매 및 나머지 다른 한 용매로 상분리되는 단계; 및 b2) 상기 상분리 상태에서 상기 비극성용매 및 상기 극성용매가 증발되고, 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 되면, 상기 패턴부 및 상기 투과부가 형성되는 단계를 갖는 전도성패턴 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막을 제공한다.

Description

투명 도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막{METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT CONDUCTIVE LAYER AND TRANSPARENT CONDUCTIVE LAYER MANUFACTURED BY THE METHOD}

본 발명은, 간소화된 공정으로 전도도와 투과율이 우수한 투명 도전막을 제조할 수 있는 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막에 관한 것이다.

일반적으로 투명도전막은 표시소자의 전원 인가용, 가전기기의 전자파 차폐막, LCD, OLED, FED, PDP, 플렉시블 디스플레이, 전자종이 등 각종 디스플레이 분야의 투명전극 등 전기전자장비의 필수적인 구성요소로 사용되고 있고, 현재 주로 사용되고 있는 투명도전막 소재로는 ITO(Indium-Tin oxide), ATO(Antimony-Tin Oxide, AZO(Antimony-Zinc Oxide) 등과 같은 무기 산화물 도전성 소재를 사용하고 있다.

투명도전막은 상기 소재를 통상적으로 사용되고 있는 스퍼터링법, 이온빔법 또는 진공증착법 등으로 제조하면 높은 전도성과 투과율이 우수한 도전막을 제조 할 수 있으나, 진공장비에 의한 설비투자비가 크고 대량 생산 및 대형화에 어려운 점이 있으며 특히 플라스틱 필름과 같은 저온 공정이 요구되는 투명기판에는 한계가 있다.

스퍼터링 공정으로 증착 시 산소분압과 온도 등의 조건에 따라, 투명도전막의 조성이 변하면서 박막의 투과율과 저항이 급격히 변화되는 현상이 발생한다.

따라서, 저가격화와 대형화에 적합한 스핀코팅, 스프레이코팅, 침적코팅, 프린팅 등과 같은 습식 코팅법을 이용하여 코팅한 다음, 소성하여 투명 도전막을 사용하는 방법 등이 제안되고 있는데 예를 들면, 한국특허 공개번호 제1999-011487호에는 금속 미립자와 결합제를 이용한 투명도전막이 게시되어 있고, 한국특허 공개번호 제1999-064113호에는 산화주석에 중공형 탄화미세 섬유를 첨가하여 투명 도전막용 조성물이 게시되어 있으며, 한국특허 공개번호 제2000-009405호에는 산화주석 혹은 산화인듐에 산화네오디뮴을 첨가한 투명 도전성 광 선택 흡수피막 형성용 도포용액이 게시되어있다. 또한 일본특허 제2003-213441호에는 금이나 은 등의 금속 미립자를 함유한 투명 도전층 형성액의 제조방법에 대한 내용이 게시되어 있다.

상기 방법에 따라 제조된 투명 도전막의 표면 저항은 높고 또한 주위환경의 변화에 의해 시간에 따라 표면저항이 증가하는 등, 경시변화가 일어나 초기 도전성을 유지하지 못하게 되는 문제점이 있고, 투과율이 낮아 투명도전막으로 사용하기에는 한계를 가지고 있으며, 복잡하고 많은 공정수로 인해 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 제조공정이 간소화되어 공정수를 줄일 수 있으면서 전도도와 투과율이 우수한 투명 도전막을 제조할 수 있는 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막을 제공하는 것이다.

본 발명은, a) 기재 상에 투명 도전막용 코팅액을 도포하여 코팅막을 형성하는 코팅막 형성단계로서, 비극성용매; 상기 비극성용매와 비혼화성인 극성용매; 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 어느 한 용매에 혼화성인 전도성 금속 잉크; 및 상기 비극성용매 및 상기 극성용매 보다 증발속도가 빠른 계면활성제를 포함하는 상기 투명 도전막용 코팅액을 도포하는 코팅막 형성단계 및 b) 상기 코팅막을 건조 및 소성하여, 상기 기재 상에, 홀(hole) 형태의 투과부 및 상기 전도성 금속잉크로 형성된 패턴부를 갖는 전도성 패턴을 형성하는 전도성패턴 형성단계로서, b1) 상기 계면활성제가 증발되면 2개의 비혼화성 상으로 분리되되, 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 상기 전도성 금속잉크와 혼화성임에 따라 상기 전도성 금속잉크를 포함하고 있는 어느 한 용매 및 나머지 다른 한 용매로 상분리되는 단계; 및 b2) 상기 상분리 상태에서 상기 비극성용매 및 상기 극성용매가 증발되고, 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 되면, 상기 패턴부 및 상기 투과부가 형성되는 단계를 갖는 전도성패턴 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 투명 도전막을 제공한다.

본 발명에 따르면, 제조공정이 간소화되어 공정수를 줄일 수 있으면서 전도도와 투과율이 우수한 투명 도전막을 제조할 수 있는 투명도전막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 투명 도전막이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 전도성 금속잉크가 용해된 비극성용매와 극성용매가 상분리되어 형성한 투명부와 패턴부를 도시한 개략도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 투명 도전막의 전도성 패턴(불규칙한 메쉬형상)을 관찰한 마이크로 광학현미경 사진이다.

본 발명에 따른 투명 도전막의 제조방법은, a) 기재 상에 투명 도전막용 코팅액을 도포하여 코팅막을 형성하는 코팅막 형성단계로서, 비극성용매; 상기 비극성용매와 비혼화성인 극성용매; 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 어느 한 용매에 혼화성인 전도성 금속 잉크; 및 상기 비극성용매 및 상기 극성용매 보다 증발속도가 빠른 계면활성제를 포함하는 상기 투명 도전막용 코팅액을 도포하는 코팅막 형성단계 및 b) 상기 코팅막을 건조 및 소성하여, 상기 기재 상에, 홀(hole) 형태의 투과부 및 상기 전도성 금속잉크로 형성된 패턴부를 갖는 전도성 패턴을 형성하는 전도성패턴 형성단계로서, b1) 상기 계면활성제가 증발되면 2개의 비혼화성 상으로 분리되되, 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 상기 전도성 금속잉크와 혼화성임에 따라 상기 전도성 금속잉크를 포함하고 있는 어느 한 용매 및 나머지 다른 한 용매로 상분리되는 단계; 및 b2) 상기 상분리 상태에서 상기 비극성용매 및 상기 극성용매가 증발되고, 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 되면, 상기 패턴부 및 상기 투과부가 형성되는 단계를 갖는 전도성패턴 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 a) 단계의 상기 기재로는, 코팅이나 프린팅 공정을 통하여 용이하게 박막이나 패턴형성이 가능하다면 다양한 종류의 기판을 사용할 수 있다.

한 예로서, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에텔렌나

프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(Nylon), 폴리테트라플루오로에틸렌

(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR) 등과 같은 투명 플라스틱 필름이나 유리 기판을 사용할 수 있다. 그러나 이로 기재의 종류가 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명에 따른 투명 도전막의 제조방법은, 상기 a) 단계에서 상기 투명 도전막용 코팅액을 상기 기재에 도포하기 전에, 상기 기재를 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기재를 수세 및 탈지 후 사용하거나 특별히 전처리를 하여 사용할 수 있는데, 전처리 방법으로는, 예컨대 플라즈마, 이온빔, 코로나, 산화 또는 환원, 열, 에칭, 자외선(UV) 조사, 그리고 상기의 바인더나 첨가제를 사용한 프라이머(primer) 처리방법이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 a) 단계의 상기 전도성 금속잉크는, 전도성 패턴을 형성하기 위한 은 착체 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 은 착체 화합물은 하기의 화학식 1로부터 선택되는 하나 이상의 은 화합물; 및 하기 화학식 2 내지 화학식 4로부터 선택되는 하나 이상의 암모늄 카바메이트계 화합물 또는 암모늄 카보네이트계 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 이러한 은 착체 화합물은, 은과 암모늄 카바메이트계 화합물 또는 암모늄 카보네이트계 화합물로 이루어질 수 있다.

(상기 n은 1∼4의 정수이고, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라이트, 설페이트, 포스페이트, 티오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로보레이트, 아세틸아세토네이트, 카복실레이트 및 그들의 유도체로 구성된 군에서 선택되는 치환기이다.)

(화학식 2)

(화학식 3)

(화학식 4)

(상기 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ 및 R₆는 서로 독립적으로 각각 수소, 지방족 또는 지환족 (C1-C30)알킬기, 아릴기, 아랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 (C1-C30)알킬기, 관능기가 치환된 아릴기, 고분자화합물기, 헤테로고리화합물 및 그들의 유도체에서 선택되는 치환기이거나, 서로 독립적으로 R₁과 R₂, R₄와 R₅는 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.) 한편, R₁ 내지 R₆가 모두 수소인 경우는 제외할 수도 있다.

상기 화학식 1의 은 화합물을 구체적으로 예를 들면, 산화 은, 티오시아네이트화 은, 황화 은, 염화 은, 시안화은, 시아네이트화 은, 탄산 은, 질산 은, 아질산 은, 황산 은, 인산 은, 과염소산화 은, 사불소보레이트화 은, 아세틸아세토네이트화 은, 초산 은, 젖산 은, 옥살산 은 및 그 유도체 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 R₁ 내지 R₆은 구체적으로 예를 들면, 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 아밀, 헥실, 에틸헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 옥타데실, 도코데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 알릴, 히드록시, 메톡시, 히드록시에틸, 메톡시에틸, 2-히드록시 프로필, 메톡시프로필, 시아노에틸, 에톡시, 부톡시, 헥실옥시, 메톡시에톡시에틸, 메톡시에톡시에톡시에틸, 헥사메틸렌이민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 카르복시메틸, 트리메톡시실릴프로필, 트리에톡시실릴프로필, 페닐, 메톡시페닐, 시아노페닐, 페녹시, 톨릴, 벤질 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌이민과 같은 고분자 화합물 및 그들의 유도체에서 선택될 수 있는데 이로 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 2의 암모늄 카바메이트계 화합물로는, 암모늄 카바메이트(ammonium carbamate), 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카바메이트, 디부틸암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카바메이트, 모폴리늄 모폴린카바메이트, 피리디늄 에틸헥실카바메이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트, 벤질암모늄 벤질카바메이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카바메이트 및 그 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있다.

상기 화학식 3의 암모늄 카보네이트계 화합물로는, 암모늄 카보네이트 (ammonium carbonate), 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에 틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카보네이트, 모폴린암모늄 모폴린카보네이트, 벤질암모늄 벤질카보네이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트, 및 그 유도체로부터선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있다.

상기 화학식 4의 암모늄 바이카보네이트계 화합물로는, 암모늄 바이카보네이트(ammonium bicarbonate), 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타데실암모늄 바이카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 및 그 유도체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있다.

한편, 상기의 암모늄 카바메이트계, 암모늄 카보네이트계 또는 암모늄 바이카보네이트계 화합물의 종류 및 제조방법은 특별히 제한할 필요는 없다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,542,214호(1985.9.17)에서는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 또는 최소한 1개 이상의 이들 혼합물과 이산화탄소로부터 암모늄 카바메이트계 화합물을 제조할수 있다고 기술하고 있으며, 상기 아민 1몰당 물 0.5몰을 더 첨가하면 암모늄 카보네이트계 화합물이 얻어지고, 물 1몰 이상을 첨가하는 경우에는 암모늄 바이카보네이트계 화합물을 얻을 수 있다. 이때 상압 또는 가압상태에서 특별한 용매 없이 제조할 수 있으며, 용매를 사용하는 경우 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소계, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매 또는 이들의 혼합용매 등을 들 수 있고, 이산화탄소는 기상상태에서 버블링(bubbling)하거나 고체상 드라이아이스를 사용할 수 있으며 초임계(supercritical) 상태에서도 반응할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 암모늄 카바메이트계, 암모늄 카보네이트계 또는 암모늄 바이카보네이트계 유도체의 제조에는 상기의 방법 이외에도, 최종 물질의 구조가 같다면 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 즉, 제조를 위한 용매, 반응 온도, 농도 또는 촉매 등을 특별히 한정할 필요는 없으며, 제조 수율에도 무방하다.

이렇게 제조된 암모늄 카바메이트계 화합물 및 암모늄 카보네이트계 화합물과 은 화합물을 반응시켜 유기 은 착체 화합물을 제조할 수 있다. 예를 들면, 화학식 1에 나타낸 바와 같은 최소한 1개 이상의 은 화합물과 화학식 2 내지 화학식 4에 나타낸 바와 같은 최소한 1개 이상의 암모늄 카바메이트계 유도체 또는 암모늄 카보네이트계 유도체를 질소 분위기의 상압 또는 가압상태에서 용매 없이 직접 반응하거나, 용매를 사용하는 경우 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 카비톨아세테이트 같은 아세테이트류, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매 등을 사용할 수 있다. 그러나 유기 은 착체 화합물 제조 방법에는 특별히 제한할 필요는 없다. 즉, 최종 물질의 구조가 같다면 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들어 제조를 위한 용매, 반응 온도, 농도 또는 촉매 사용 유무 등을 특별히 한정할 필요는 없으며, 제조 수율에도 무방하다.

또한, 은 착체 화합물을 제조하는데 있어서 상기의 방법 이외에 화학식 1의 은 화합물과 1개 이상의 아민화합물이 혼합된 용액을 제조한 후, 이산화탄소를 반응시켜 얻어지는 은 착체 화합물을 본 발명에 사용할 수 있다. 이때에도 상기에서와 같이 상압 또는 가압상태에서 용매 없이 직접 반응하거나 용매를 사용하여 반응시킬 수 있다. 그러나 유기 은 착체 화합물 제조 방법에는 특별히 제한할 필요는 없다. 즉, 최종 물질의 구조가 같다면 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들어 제조를 위한 용매, 반응 온도, 농도 또는 촉매 사용 유무 등을 특별히 한정할 필요는 없으며, 제조 수율에도 무방하다.

한편, 상기 은 착체 화합물은 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.

(화학식 5)

Ag[A]m

상기 화학식 5에서, A는 화학식 2 내지 화학식 4 화합물이며, m은 0.7 내지 2.5이다.

상기 은 착체 화합물은, 메탄올과 같은 알코올류, 에틸아세테이트와 같은 에스테르류, 테트라히드로퓨란과 같은 에테르류 용매 등 상기의 본 발명의 유기 은 착체 화합물을 제조하는 용매를 포함한 다양한 용매에 잘 용해되는 특징이 있으며, 따라서 은 착체 화합물은 도포나 프린팅 공정에 쉽게 적용가능하고, 또한 보관 등의 안정성에 있어서도 매우 안정한 용액을 형성하여 3개월 이상 안정하게 용액상태로 보관 가능하다.

또한 유기 은 착체 화합물 용액을 유리, 실리콘 웨이퍼, 폴리에스테르나 폴리이미드와 같은 고분자 필름 등과 같은 기판에 도포하여 박막을 제조하거나 직접 프린팅 할 수 있다.

상기 a) 단계의 상기 전도성 금속잉크는, 필요에 따라, 첨가제로서 안정제, 박막보조제, 용매, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(wetting agent), 분산제, 칙소제(thixotropic agent), 레벨링(levelling)제, 또는 환원제를 더 포함할 수 있다.

상기 안정제로는 1차 아민, 2차 아민 또는 3차 아민과 같은 아민 화합물이나, 상기의 암모늄 카바메이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 바이카보네이트계 화합물, 또는 포스핀(phosphine)이나 포스파이트(phosphite)나 포스페이트(phosphate)와 같은 인 화합물, 티올(thiol)이나 설파이드(sulfide)와 같은 황 화합물 및 이들의 혼합물을 예로 들 수 있다.

구체적으로 예를 들면 아민화합물로는 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, 이소아밀아민, n-헥실아민, 2-에틸헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, 이소옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 도코데실아민, 시클로프로필아민, 시클로펜틸아민, 시클로헥실아민, 알릴아민, 히드록시아민, 암모늄하이드록사이드, 메톡시아민, 2-에탄올아민, 메톡시에틸아민, 2-히드록시 프로필아민, 2-히드록시-2-메틸프로필아민, 메톡시프로필아민, 시아노에틸아민, 에톡시아민, n-부톡시아민, 2-헥실옥시아민, 메톡시에톡시에틸아민, 메톡시에톡시에톡시에틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디에탄올아민, 헥사메틸렌이민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 2,2-(에틸렌디옥시)비스에틸아민, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 아미노아세트알데히드 디메틸아세탈, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 아닐린, 아니시딘, 아미노벤조니트릴, 벤질아민 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌 이민과 같은 고분자 화합물 및 그 유도체 등과 같은 아민 화합물을 들 수 있다.

상기 암모늄 카바메이트계 화합물로는, 암모늄 카바메이트(ammonium carbamate), 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카바메이트, 디부틸암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카바메이트, 모폴리늄 모폴린카바메이트, 피리디늄 에틸헥실카바메이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트, 벤질암모늄 벤질카바메이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카바메이트 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다.

상기 암모늄 카보네이트계 화합물로는, 암모늄 카보네이트(ammonium carbonate), 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카보네이트, 모폴린암모늄 모폴린카보네이트, 벤질암모늄 벤질카보네이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다.

상기 암모늄 바이카보네이트계 화합물로는, 암모늄 바이카보네이트(ammonium bicarbonate), 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타데실암모늄 바이카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다.

상기 인 화합물로는, 화학식 R₃P, (RO)₃P 또는 (RO)₃PO으로 나타내지는 인화합물로서 여기에서 R은 탄소수 1~20의 알킬 또는 아릴기를 나타내고 대표적으로 트리부틸포스핀, 트리페닐포스핀, 트리에틸포스파이트, 트리페닐포스파이트, 다이벤질포스페이트, 트리에틸포스페이트, 등을 예로 들 수 있다.

상기 황 화합물로는, 예를들면, 부탄티올, n-헥산티올, 디에틸 설파이드, 테트라히드로티오펜, 알릴다이설파이드, 머켑토벤조티아졸, 알킬머켑토아세테이트, 테트라하이드로티오펜, 옥틸티오글리콜레이트 등을 예로 들 수 있다.

이러한 안정제의 사용량은 본 발명의 잉크 특성에 부합되는 한 특별히 제한할 필요는 없다. 그러나 그 함량이 은 화합물에 대하여 몰비로 0.1% ~ 90%가 좋으며 보다 바람직하게는 1% ~ 50%이다. 이 범위를 넘는 경우 박막의 전도도의 저하가 생길 수 있고, 이하의 경우 잉크의 저장 안정성이 떨어질 수 있다.

상기 박막보조제는 유기산 및 유기산유도체가 사용될 수 있으며 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 구성될 수 있다.

상기 유기산의 예로는 초산(acetic acid), 옥살산(oxalic acid), 구연산(citric acid), 락트산(Lactic acid), 말레산(maleic acid), 아크릴산(acrylic acid), 부틸산(butyric acid), 발레산(valeric acid), 피발산(pivalicacid), n-헥산산(hexanoic acid), t-옥탄산(octanoic acid), 2-에칠-헥산산(2-ethyl-hexanoic acid), 네오데칸산(neodecanoic acid), 라우르산(lauric acid), 스테아린산(stearic acid), 올레산(oleic acid), 나프텐산(naphthenic acid), 도데칸산(dodecanoic acid), 리놀레산(linoleic acid) 등의 유기산을 예로 들 수 있다.

상기 유기산 유도체로는, 초산암모늄염, 구연산암모늄염, 라우르산암모늄염, 락트산암모늄염, 말레산암모늄염, 옥살산암모늄염 등의 유기산 암모늄염과 Au, Cu, Zn, Ni, Co, Pd, Pt, Ti, V, Mn, Fe, Cr, Zr, Nb, Mo, W, Ru, Cd, Ta, Re, Os, Ir, Al, Ga, Ge, In, Sn, Sb, Pb, Bi, Sm, Eu, Ac, Th 등과 같은 금속을 포함하는 유기산금속염을 예로 들 수 있다.

상기 유기산금속염으로는, 옥살산 망간, 초산 금, 옥살산 팔라듐, 2-에틸 헥산산 은, 옥탄산 은, 네오데칸산 은, 스테아린산 코발트, 나프텐산 니켈, 나프텐산 코발트 등을 예로 들 수 있다.

상기 박막보조제의 사용량은 특별히 한정하지는 않으나, 은 착체 화합물 또는 혼합물에 대하여 몰비로 0.1% ~ 25%가 바람직하다. 이 범위를 넘는 경우 균일한 박막형성이 어려우며, 그 이하인 경우 박막에 크랙이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

상기 용매의 경우, 은 착체 화합물 용액의 점도 조절이나 원활한 박막 형성을 위하여 용매가 필요한 경우 사용할 수도 있다.

상기 용매로는, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-메톡시프로판올, 부탄올, 에틸헥실 알코올, 테르피네올과 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 탄화수소계, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환용매, 아세토니트릴, 디메틸술폭사이드 또는 이들의 혼합용매 등을 예로 들 수 있다.

상기 바인더 수지로서, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 에스테르와 같은 아크릴계 수지, 에틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스계 수지, 지방족 또는 공중합 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세테이트와 같은 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에테르 및 우레아 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 불소수지, 폴리에틸렌과 같은 올레핀계 수지, 석유 및 로진계 수지 등과 같은 열가소성 수지나 에폭시계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지 등과 같은 열경화성 수지, 자외선 또는 전자선 경화형의 다양한 구조의 아크릴계 수지, 그리고 에틸렌-프로필렌계 고무, 스티렌-부타디엔계 고무 등도 함께 사용 가능하다.

상기 계면활성제로는, 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate)와 같은 음이온계면활성제, 노닐페녹시폴리에톡시에탄올(nonyl phenoxy- polyethoxyethanol), 듀폰사(Dupont)제품의 에프에스엔(FSN)과 같은 비이온성 계면활성제, 그리고 라우릴벤질암모늄 클로라이드 등과 같은 양이온성 계면활성제나 라우릴 베타인(betaine), 코코 베타인과 같은 양쪽성 계면활성제 등을 예로 들 수 있다.

상기 습윤제 또는 습윤분산제로는, 폴리에틸렌글리콜, 에어프로덕트사(Air Product) 제품의 써피놀 시리즈, 데구사(Deguessa)의 테고 웨트 시리즈와 같은 화합물을 예로 들 수 있다.

상기 칙소제 또는 레벨링제로는 비와이케이(BYK)사의 비와이케이(BYK) 시리즈, 데구사(Degussa)의 글라이드 시리즈, 에프카(EFKA)사의 에프카(EFKA) 3000 시리즈나 코그니스(Cognis)사의 디에스엑스(DSX) 시리즈 등을 예로 들 수 있다.

상기 환원제는 소성을 쉽게 하기 위하여 첨가될 수도 있는데, 예로 히드라진, 아세틱히드라자이드, 소디움 또는 포타슘 보로하이드라이드, 트리소디움 시트레이트, 그리고 메틸디에탄올아민, 디메틸아민보란(dimethylamineborane)과 같은 아민화합물, 제1염화철, 유산철과 같은 금속 염, 수소, 요오드화 수소, 일산화탄소, 포름알데히드, 아세트알데히드와 같은 알데히드 화합물, 글루코스, 아스코빅 산, 살리실산, 탄닌산(tannic acid), 피로가롤(pyrogallol), 히드로퀴논과 같은 유기화합물 등을 들 수 있다.

전술한 은 착체 화합물, 투명 은 잉크의 제조방법에 대해서는, 본원 발명자들에 의해 출원된 한국특허출원 제10-2006-0011083호 및 한국특허출원 제10-2005-0018364에 기재되어 있다.

이와 같이, 상기 a) 단계의 상기 전도성 금속잉크로는 예컨대, 상기 은 착체 화합물을 포함하는 상기 전도성 금속잉크를 사용할 수 있다고 앞서 설명하였는데, 이는 제조하는데 있어서, 상기 화학식 1의 은 화합물과 1개 이상의 과량의 아민화합물 또는 암모늄 카바메이트 또는 암모늄 카보네이트계 화합물 및 이들의 혼합된 용액을 제조하고, 여기에 필요에 따라 상기의 바인더 또는 첨가제 등을 넣은 후 이산화탄소를 반응시켜 투명 은 잉크를 얻을 수도 있다. 이때에도 상기에서와 같이 상압 또는 가압상태에서 용매 없이 직접 반응하거나 용매를 사용하여 반응시킬 수 있다.

구체적으로는, 상기 a) 단계의 상기 전도성 금속잉크로서, 2-에틸-1-헥실아민과 이산화탄소를 반응시켜 얻어지는 카바메이트로 제조한 투명 은 잉크를 사용하거나, 2-에틸-1-헥실아민, 이소부틸아민 혼합아민을 이산화탄소와 반응시켜 얻어지는 카바메이트로 제조한 투명 은 잉크를 사용할 수 있다.

상기 a) 단계에서 상기 비극성용매는 상기 전도성 금속잉크와 혼화성이고, 상기 극성용매는 상기 전도성 금속잉크 및 상기 비극성용매와 비혼화성이며, 이 경우 상기 b1) 단계에서는 상기 전도성 금속잉크를 포함하는 상기 비극성용매 및 상기 극성용매로 상분리될 수 있다.

이 경우, 상기 a) 단계에서, 상기 비극성 용매는, 상기 전도성 금속잉크에 대해 용해성을 가지고 상기 극성용매에 대해 비용해성을 갖는 용매로서, 방향족 용매, 탄화수소계 용매, 지방족사슬이 4개 이상의 알코올, 에테르계열 용매, 및 에스테르 계열 용매 중에서 선택된 1종 이상의 용매를 포함할 수 있다.

구체적으로는 상기 비극성용매의 경우 상기 극성용매와 상분리 특성을 나타내기 위해, 예컨대 친수성이 낮은 즉, 극성이 낮은 유기용제를 사용하게 된다.

또한, 상기 비극성용매는, 극성용매에 섞이지 않는 비용해성이면서 즉 극성용매와 비혼화성이면서, 상기 은착체 화합물을 포함하는 상기 전도성 금속잉크를 용해할 수 있는 용해성이면서 즉 상기 전도성 금속잉크와 혼화성이면서, 증발속도가 상기 휘발성 계면활성제 보다 느린 용매면 다양하게 본 발명에 모두 적용될 수 있다.

예로, BTX(벤젠, 톨루엔, 자일렌)과 같은 방향족용제, 헥산, 사이클로헥산등과 같은 탄화수소계 용제, 이소부틸알콜, 2-에틸-1-헥실알콜 지방족사슬이 4개 이상의 알코올, 에테르계열, 에스테르 계열을 들 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니면, 상기 조건을 만족하는 용매면 다양하게 적용될 수 있다.

상기 a) 단계에서, 상기 극성용매는, 상기 전도성 금속잉크 및 상기 비극성 용매에 대해 비용해성을 갖는 용매로서, 물을 포함할 수 있다. 그러나 이로 한정되는 것은 아니다.

구체적으로 설명하면, 상기 a) 단계의 상기 극성용매는, 비극성용매에 섞이지 않는 비용해성이면서 즉 비극성용매와 비혼화성이면서, 상기 은착체 화합물을 포함하는 상기 전도성 금속잉크와 섞이지 않는 비용해성이면서 즉 상기 전도성 금속잉크와 비혼화성이면서, 증발속도가 상기 휘발성 계면활성제 보다 느린 용매면 다양하게 본 발명에 모두 적용될 수 있다.

또는 상기 a) 단계에서 상기 비극성용매는 상기 전도성 잉크 및 상기 극성용매와 비혼화성이며, 상기 극성용매는 상기 전도성 금속잉크와 혼화성이고, 이 경우 상기 b1) 단계에서는 상기 전도성 금속잉크를 포함하는 상기 극성용매 및 상기 비극성용매로 상분리될 수 있다.

상기 a) 단계의 상기 계면활성제는, 상기 전도성 금속잉크, 상기 비극성용매, 및 상기 극성용매에 대해 용해성을 갖는 휘발성 계면활성제로서, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 및 이소프로판올 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

구체적으로 설명하면 상기 a) 단계의 상기 계면활성제는 극성용매 및 상기 은 착체 화합물을 포함하는 상기 전도성 금속잉크 가 용해되어 있는 비극성용매에 모두 친화성이어서 극성용매 및 상기 은 착체 화합물을 포함하는 상기 전도성 금속잉크가 용해되어 있는 비극성용매에 모두 잘 섞이며, 증발속도가 상기 극성용매 및 상기 비극성용매 보다 빠른 계면활성제면 다양하게 본 발명에 모두 적용될 수 있다.

한 예로서 저가 알코올류가 바람직하며, 구체적으로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올일 수 있다. 또한 Surfynol을 사용할 수 있다. 이 중에서 이소프로판올이 상분리 특성에 더욱 바람직할 수 있다.

상기 a) 단계의 상기 투명 도전막용 코팅액에 있어서, 증발속도가 빠른 순서대로 나열하면, 상기 계면활성제, 상기 비극성용매, 및 상기 극성용매 순일 수 있다.

또는, 상기 a) 단계의 상기 투명 도전막용 코팅액에 있어서, 증발속도가 빠른 순서대로 나열하면, 상기 계면활성제, 상기 극성용매, 및 상기 비극성용매 순일 수 있다. 여기서, 증발속도가 서로 상대적으로 빠르고 느린 차이를 확인할 수 있는 방법은 다양할 수 있으나, 예로 FP(flash point)로 확인할 수 있다.

이와 같이, 상기 비극성용매와 상기 극성용매로 상분리하기 위해서는, 상기 휘발성 계면활성제가 가장 먼저 증발할 수 있도록, 상기 비극성용매 및 극성용매 보다 상대적으로 증발속도가 빨라 가장 먼저 증발할 수 있는 계면활성제를 사용하여야 한다.

상기 계면활성제가 가장 먼저 증발한 후에, 상기 비극성용매와 상기 극성용매가 동시에 증발; 또는 상기 극성용매 보다 상대적으로 빠른 증발속도를 갖는 상기 비극성용매를 사용하여 상기 비극성용매가 상기 극성용매 보다 먼저 증발; 또는 상기 극성용매 보다 상대적으로 느린 증발속도를 갖는 상기 비극성용매를 사용하여 상기 극성용매가 상기 비극성용매 보다 먼저 증발되도록, 용매를 선택하여 이를 조절할 수 있다.

상기 a) 단계에서 상기 투명 도전막용 코팅액의 도포방법은, 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography) 및 리소그라피(lithography) 방법 중에서 선택될 수 있다.

한편, 상기 b) 단계는, 상기 a) 단계에서 형성된 코팅막을 건조 및 소성함으로써, 상기 기재 상에 상기 전도성 패턴을 형성하는 전도성 패턴형성단계이다.

상기 b) 단계의 건조 및 소성은, 열처리를 통해 이루어 진다.

예컨대 열처리 단계에서는, 보통 80 ~ 400℃ 사이, 바람직하게는 90 ~ 300℃, 보다 바람직하게는 100 ~ 150℃에서 열처리할 수 있다. 또는 상기 범위 내에서 저온과 고온에서 2단계 이상 가열 처리할 수도 있다. 예컨대 80 ~ 150℃에서 1 ~ 30분간 처리하고, 150 ~ 300℃에서 1 ~ 30분간 처리할 수 있다.

상기 b) 단계에서, 상기 투과부는, 상기 극성용매가 증발하기 전 상기 기재 상에서 점유하고 있던 공간으로 상기 극성용매가 증발된 후 형성되며, 상기 패턴부는 상기 비극성 용매가 증발하면서 상기 비극성 용매에 용해되어 있던 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 됨에 따라 형성될 수 있다(도 1참조).

또는 상기 b) 단계에서, 상기 투과부는, 상기 비극성용매가 증발하기 전 상기 기재 상에서 점유하고 있던 공간으로 상기 비극성용매가 증발된 후 형성되며, 상기 패턴부는 상기 극성 용매가 증발하면서 상기 극성 용매에 용해되어 있던 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 됨에 따라 형성될 수 있다(도 1참조).

상기 b) 단계에서, 상기 전도성 패턴은, 상기 홀형태의 투과부와 상기 전도성 금속잉크로 형성된 패턴부를 갖는 불규칙한 메쉬형태일 수 있다(도 2참조).

이하에서는, 상기 a) 단계 및 상기 b) 단계에 의해 상기 기재 표면에 상기 전도성 패턴이 형성되는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 a) 단계의 상기 투명 도전막용 코팅액에 있어서, 상기 계면 활성제의 경우에 상기 비극성용매 및 상기 극성용매 모두에 친화성이 있기 때문에, 상기 투명 도전막용 코팅액이 기판에 도포되었을 때까지도 상기 비극성용매 및 상기 극성용매의 상분리는 일어나지 않게 된다. 즉, 이때까지는 상기 전도성 금속잉크, 상기 비극성용매, 상기 극성용매, 및 상기 계면활성제를 포함하는 1액형의 코팅액으로 존재할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이러한 1액형 코팅액이 아니고, 금속분말용액을 제조하고, 에멀젼을 제조한 후, 이 둘을 혼합하여 코팅액을 제조하는 경우, 에멀젼을 위한 별도의 공정이 필요해 공정수가 증가하고, 에멀젼의 액안정성이 낮으며, 환원제 조건에서 열처리를 하여야 패턴이 형성된다는 단점이 있으나, 본 발명의 경우 1액형으로 액안정성이 우수하고, 이러한 1액형으로 제조하여 도포하면 상분리되어 별도의 환원제 조건 없이 열처리 후 패턴을 형성하기 때문에 간소화된 공정으로 용이하게 전도도 및 투과율이 우수한 전도성 패턴을 얻을 수 있다.

상기 a) 단계에서 상기 기재에 상기 투명 도전막용 코팅액을 도포한 후, 상기 b) 단계에서 상기 비극성용매와 상기 극성용매 보다 상대적으로 증발속도가 빠른 상기 계면활성제가 먼저 증발하게 되면, 그때 상기 전도성 금속잉크가 용해된 상기 비극성용매 1개의 상과 상기 극성용매 1개의 상으로 분리 즉, 2개의 비혼화성 상으로 상분리 된다.

이때, 상기 극성용매 예컨대 물이 상기 기재 상에 분포되어 있게 되고, 상기 전도성 금속잉크가 용해된 상기 비극성용매가 상기 물과 섞이지 않게 분포되어 있게 된다. 예컨대 상기 비극성용매에 용해되어 있는 상기 전도성 금속잉크가 상기 극성용매인 물을 감싸고 있는 형태가 될 수 있다.

다음으로 상기 계면활성제 보다 상대적으로 증발속도가 느린 상기 극성용매가 및 상기 비극성용매가 증발하게 되면, 상기 기재 표면에 위치해 있던 상기 극성용매 예컨대 물이 증발된 곳에는 빈공간이 남게 되고 즉 이것이 투과부가 되고, 상기 비극성용매가 상기 전도성 금속잉크만 상기 기재 표면에 남기고 증발하게 되므로, 상기 기재 표면에 남아 있는 전도성 금속잉크는 상기 패턴부가 되는 것이다.

또는 다음과 같이 진행될 수도 있다.

상기 a) 단계의 상기 투명 도전막용 코팅액에 있어서, 상기 계면 활성제의 경우에 상기 비극성용매 및 상기 극성용매 모두에 친화성이 있기 때문에, 상기 투명 도전막용 코팅액이 기판에 도포되었을 때까지도 상기 비극성용매 및 상기 극성용매의 상분리는 일어나지 않게 된다. 즉, 이때까지는 상기 전도성 금속잉크, 상기 비극성용매, 상기 극성용매, 및 상기 휘발성 계면활성제를 포함하는 1액형의 코팅액으로 존재할 수 있도록 하는 역할을 한다.

상기 a) 단계에서 상기 기재에 상기 투명 도전막용 코팅액을 도포한 후, 상기 b) 단계에서 상기 비극성용매와 상기 극성용매 보다 상대적으로 증발속도가 빠른 상기 계면활성제가 먼저 증발하게 되면, 그때 상기 전도성 금속잉크가 용해된 상기 극성용매 1개의 상과 상기 비극성용매 1개의 상으로 분리 즉, 2개의 비혼화성 상으로 상분리 된다.

이때, 상기 비극성용매가 상기 기재 상에 분포되어 있게 되고, 상기 전도성 금속잉크가 용해된 상기 극성용매가 상기 비극성용매와 섞이지 않게 분포되어 있게 된다. 예컨대 상기 극성용매에 용해되어 있는 상기 전도성 금속잉크가 상기 비극성용매를 감싸고 있는 형태가 될 수 있다.

다음으로 상기 계면활성제 보다 상대적으로 증발속도가 느린 상기 극성용매가 및 상기 비극성용매가 증발하게 되면, 상기 기재 표면에 위치해 있던 상기 비극성용매가 증발된 곳에는 빈공간이 남게 되고 즉 이것이 투과부가 되고, 상기 극성용매가 상기 전도성 금속잉크만 상기 기재 표면에 남기고 증발하게 되므로, 상기 기재 표면에 남아 있는 전도성 금속잉크는 상기 패턴부가 되는 것이다.

이와 같이 간소화된 공정으로 상기 투과부 및 상기 패턴부를 갖는 전도성 패턴을 형성할 수 있고, 또한 이렇게 제조된 전도성 패턴을 갖는 투명 도전막의 경우, 우수한 전도도 및 투과율을 제공할 수 있게 된다.

이하에서는, 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 이론 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

제조예

제조예 1(전도성 금속잉크)

항온장치가 부착된 서스 반응용기에 점성이 있는 2-에틸-1-헥실암모늄 2-에틸-1-헥실카바메이트와 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트의 혼합물 100g을 넣고 25℃를 유지하며 교반하였다. 위의 반응용기에 산화은(I) 30.7g을 천천히 투입하고 25℃를 유지하며 5시간 동안 교반하였다. 반응이 진행 됨에 따라 검은색 현탁액에서 착화합물이 생성되면서 색이 엷어지고 투명해 졌다. 반응이 완료 후 반응용액을 필터링하여 미반응 산화은(I)을 제거하여, 은함량 23.5%의 투명 은 잉크를 얻었다.

제조예 2(전도성 금속잉크)

제조예 1에서 사용한 2-에틸-1-헥실암모늄 2-에틸-1-헥실카바메이트와 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트의 혼합물 대신, 2-에틸-1-헥실암모늄 2-에틸-1-헥실카바메이트를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 과정으로 제조하여, 은함량 17.5%의 투명 은 잉크를 얻었다.

제조예 3(투명 도전막용 코팅액)

이소프로판올 52.6g과 제조예 1에서 얻은 투명 은 잉크 4.3g을 혼합하고 완전히 용해하였다. 여기에 자일렌 9.6g과 이소부탄올 4.8g을 혼합하고 교반하여 완전히 용해하였다. 여기에 정수(탈이온수) 28.8g을 천천히 첨가하며 교반하였다. 10분간 교반하여 완전히 섞어주고 0.45㎛의 필터를 이용하여 교반액을 필터링하였다. 무색 투명한 투명도전막용 코팅액을 얻었다.

제조예 4(투명 도전막용 코팅액)

이소프로판올 51.2g과 제조예 2에서 얻은 투명 은 잉크 5.7g을 혼합하고 완전히 용해하였다. 여기에 자일렌 9.6g과 이소부탄올 4.8g을 혼합하고 교반하여 완전히 용해하였다. 여기에 정수(탈이온수) 28.8g을 천천히 첨가하며 교반하였다. 10분간 교반하여 완전히 섞어주고 0.45㎛의 필터를 이용하여 교반액을 필터링 하였다. 무색 투명한 투명도전막용 잉크를 얻었다.

제조예 5(투명 도전막용 코팅액)

이소프로필알콜 46.4g과 제조예 2에서 얻은 투명 은 잉크 7.3g을 혼합하고 완전히 용해하였다. 여기에 자일렌 9.3g과 이소부틸알콜 9.3g을 혼합하고 교반하여 완전히 용해하였다. 여기에 정수(탈이온수) 27.8g을 천천히 첨가하며 교반하였다. 10분간 교반하여 완전히 섞어주고 0.45㎛의 필터를 이용하여 교반액을 필터링하였다. 무색 투명한 투명도전막용 잉크를 얻었다.

제조예 6(투명 도전막용 코팅액)

이소프로필알콜 47.1g과 제조예 2에서 얻은 투명 은 잉크 5.9g을 혼합하고 완전히 용해하였다. 여기에 헥산 23.5g과 톨루엔 23.5g, 이소부틸알콜 4.7g을 혼합하고 교반하여 완전히 용해하였다. 여기에 정수(탈이온수) 18.8g을 천천히 첨가하며 교반하였다. 10분간 교반하여 완전히 섞어주고 0.45㎛의 필터를 이용하여 교반액을 필터링하였다. 무색 투명한 투명도전막용 잉크를 얻었다.

실시예

실시예 1(투명 도전막 제조)

1) 투명 도전막용 기재의 전처리

투명도전막용 기재로는 SK의 SH82(PET 필름)라는 제품을 사용하였으며, 친수성을 증가 시키기 위해 상압플라즈마 처리를 진행하였다. 가스의 유량은 질소 200lpm, 산소 4lpm로 조절하였고 플라즈마 방전출력 12kw로 조절하여 10mm/s의 속도로 처리하였다. 정수기준으로 접촉각 35˚로 측정되었다. 처리된 기재의 가시광 투과율은 90%로 측정되었다.

2) 투명 도전막 제조

제조예 3에 따른 투명 도전막용 코팅액을, 전처리를 마친 PET 필름상에 스핀코팅을 이용하여 도포하였다. 스핀코팅 조건 1000rpm 5초로 진행하였으며, 컨벡션 오븐에서 150℃ 3분간 건조 및 소성을 진행하여 가시광 투과율 70%, 면저항 100Ω/□의 불규칙한 마이크로 메쉬 형태의 투명도전막을 얻었다(도 2참조).

실시예 2(투명 도전막 제조)

실시예 1에서 사용한 제조예 3에 따른 투명 도전막용 코팅액 대신, 제조예 4에 따른 투명 도전막용 코팅액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하여 가시광 투과율 65%, 면저항 100Ω/□의 불규칙한 마이크로 메쉬 형태의 투명 도전막을 얻었다.

실시예 3(투명 도전막 제조)

실시예 1에서 사용한 제조예 3에 따른 투명 도전막용 코팅액 대신, 제조예 5에 따른 투명 도전막용 코팅액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하여 가시광 투과율 68%, 면저항 100Ω/□의 불규칙한 마이크로 메쉬 형태의 투명 도전막을 얻었다.

실시예 4(투명 도전막의 제조)

실시예 1에서 사용한 제조예 3에 따른 투명 도전막용 코팅액 대신, 제조예 6에 따른 투명 도전막용 코팅액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전막을 제조하여 가시광 투과율 60%, 면저항 100Ω/□의 불규칙한 마이크로 메쉬 형태의 투명 도전막을 얻었다.

이와 같이 본 발명에 따른 실시예 1~4를 통해, 전도성 금속잉크, 비극성용매, 극성용매, 및 휘발성 계면활성제를 포함하는 투명 도전막용 코팅액을 사용함으로써, 비극성용매 및 극성용매와 상기 휘발성 계면활성제 간의 증발속도 차이와, 전도성 금속잉크 및 비극성용매와 극성용매의 반발력에 의한 상분리 현상을 이용해 간소화된 공정으로 용이하게 전도도 및 투과율이 우수한 투명 도전막을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims

a) 기재 상에 투명 도전막용 코팅액을 도포하여 코팅막을 형성하는 코팅막 형성단계로서, 비극성용매, 상기 비극성용매와 비혼화성인 극성용매, 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 어느 한 용매에 용해되는 전도성 금속 잉크 및 상기 비극성용매 및 상기 극성용매 보다 증발속도가 빠르며, 상기 전도성 금속잉크, 상기 비극성용매, 및 상기 극성용매에 대해 용해성을 갖는 휘발성 계면활성제를 포함하는 상기 투명 도전막용 코팅액을 도포하는 코팅막 형성단계 및
b) 상기 코팅막을 건조 및 소성하여, 상기 기재 상에, 홀 형태의 투과부 및 상기 전도성 금속잉크로 형성된 패턴부를 갖는 전도성 패턴을 형성하는 전도성패턴 형성단계로서,
b1) 상기 계면활성제가 증발되면 2개의 비혼화성 상으로 분리되되, 상기 비극성용매와 상기 극성용매 중에서 어느 하나에 상기 전도성 금속잉크가 용해성임에 따라 상기 전도성 금속잉크를 포함하고 있는 어느 한 용매와 다른 한 용매가 상분리되는 단계; 및
b2) 상기 상분리 상태에서 상기 비극성용매 및 상기 극성용매가 증발되어 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 되어 패턴부와 투과부를 형성되는 전도성패턴 형성단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 기재는 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트
(PET), 폴리에텔렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(Nylon), 폴리
테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC),
폴리아릴레이트(PAR) 또는 유리인 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 전도성 금속잉크는, 하기의 화학식 1로부터 선택되는 하나 이상의 은 화합물; 및 하기 화학식 2 내지 화학식 4로부터 선택되는 하나 이상의 암모늄 카바메이트계 화합물 또는 암모늄 카보네이트계 화합물을 반응시켜 제조된 은 착체 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법:
(화학식 1)

(상기 n은 1∼4의 정수이고, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라이트, 설페이트, 포스페이트, 티오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로보레이트, 아세틸아세토네이트, 카복실레이트 및 그들의 유도체로 구성된 군에서 선택되는 치환기이다.)
(화학식 2)

(화학식 3)

(화학식 4)

(상기 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ 및 R₆는 서로 독립적으로 각각 수소, 지방족 또는 지환족 (C1-C30)알킬기, 아릴기, 아랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 (C1-C30)알킬기, 관능기가 치환된 아릴기, 고분자화합물기, 헤테로고리화합물 및 그들의 유도체에서 선택되는 치환기이거나, 서로 독립적으로 R₁과 R₂, R₄와 R₅는 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.)
청구항 1에 있어서,
상기 비극성용매는 상기 전도성 금속잉크와 용해성이고,
상기 극성용매는 상기 전도성 금속잉크 및 상기 비극성용매와 비혼화성이며,
상기 b1) 단계에서는 상기 전도성 금속잉크를 포함하는 상기 비극성용매 및 상기 극성용매로 상분리되는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 비극성 용매는, 상기 전도성 금속잉크에 대해 용해성을 가지고 상기 극성용매에 대해 비용해성을 갖는 용매로서, 방향족 용매, 탄화수소계 용매, 지방족사슬이 4개 이상의 알코올, 에테르계열 용매, 및 에스테르 계열 용매 중에서 선택된 1종 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 극성용매는, 상기 전도성 금속잉크 및 상기 비극성 용매에 대해 비용해성을 갖는 용매로서, 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 비극성용매는 상기 전도성 금속잉크 및 상기 극성용매와 비혼화성이며,
상기 극성용매는 상기 전도성 금속잉크와 용해성이고,
상기 b1) 단계에서는 상기 전도성 금속잉크를 포함하는 상기 극성용매 및 상기 비극성용매로 상분리되는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 계면활성제는, 상기 전도성 금속잉크, 상기 비극성용매, 상기 극성용매에 대해 용해성을 갖는 휘발성 계면활성제로서, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 및 이소프로판올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 b) 단계에서는, 상기 계면활성제, 상기 비극성용매, 및 상기 극성용매 순서로 증발되는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 b) 단계에서는, 상기 계면활성제, 상기 극성용매, 및 상기 비극성용매 순서로 증발되는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 단계에서 상기 투명 도전막용 코팅액의 도포방법은, 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography) 및 리소그라피(lithography) 방법 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 b) 단계의 건조 및 소성은, 열처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 투과부는, 상기 극성용매가 증발하기 전 상기 기재 상에서 점유하고 있던 공간으로 상기 극성용매가 증발된 후 형성되며,
상기 패턴부는 상기 비극성 용매가 증발하면서 상기 비극성 용매에 용해되어 있던 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 됨에 따라 형성된 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 투과부는, 상기 비극성용매가 증발하기 전 상기 기재 상에서 점유하고 있던 공간으로 상기 비극성용매가 증발된 후 형성되며,
상기 패턴부는 상기 극성 용매가 증발하면서 상기 극성 용매에 용해되어 있던 상기 전도성 금속잉크가 상기 기재 상에 남게 됨에 따라 형성된 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 b) 단계의 상기 전도성 패턴은, 상기 홀형태의 투과부 및 상기 전도성 금속잉크로 형성된 패턴부를 갖는 메쉬(mesh) 형상인 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 단계 전에, 상기 기재를 전처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조방법.
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