KR101872040B1 - 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 패터닝 방법 - Google Patents

도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 패터닝 방법 Download PDF

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Abstract

도전성 고분자에 대해 우수한 에칭 능력을 갖고, 얻어지는 패턴의 정밀도가 높은 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용한 도전성 고분자의 패터닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 도전성 고분자용 에칭제, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용한 패터닝 방법이다.

Description

도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 패터닝 방법 {INK FOR CONDUCTIVE POLYMER ETCHING AND METHOD FOR PATTERNING CONDUCTIVE POLYMER}
본 발명은, 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 패터닝 방법에 관한 것이다.
현재, 투명 도전막으로는, 인듐을 포함하는 ITO (산화인듐주석) 가 주로 사용되고 있으나, In 은 채취 가능 매장량이 3 천톤이라는 희소 원소로 빠르면 2011년 ∼ 2013년경에는 채취 가능 매장량을 다 사용해 버린다는 예측도 있어, In 을 사용하지 않는 ITO 의 대체 재료가 연구되고 있다. 도전성 고분자의 도전율은 눈부시게 향상하고 있어, ITO 의 대체 재료로서 도전성 고분자는 유망하다.
이 도전성 고분자는, 도전성, 광의 투과성, 발광성, 막형성 후에도 플렉시블하다는 특징을 갖고 있어, 투명 도전막, 전해 콘덴서, 대전 방지제, 전지 및 유기 EL 소자 등에 대한 응용이 연구되고, 일부에서는 실용화되어 있다.
전해 콘덴서의 전해액보다 도전성이 높고 안정성도 높은 도전성 고분자를 사용함으로써, 주파수 특성을 개선할 수 있어 내열성도 우수한 전해 콘덴서를 만들 수 있다.
도전성 고분자를 폴리머 필름의 표면에 얇게 막형성함으로써 투명성을 유지한 채로 정전기를 방지할 수 있기 때문에, 이와 같은 것은 사용하기 편리한 대전 방지 필름이나 대전 방지 용기로서 사용되고 있다.
도전성 고분자를 2 차 전지의 정극 (正極) 으로서 사용하여, 리튬폴리아닐린 전지나 리튬 이온 폴리머 전지 등에 사용되고 있다.
발광층에 도전성 고분자를 사용한 고분자 유기 EL 디스플레이가 있고, 기판에 유리가 아니라 플라스틱을 사용함으로써, 플렉시블한 디스플레이를 제작할 수 있다. 또, 정공 수송층에도 도전성 고분자를 사용할 수 있다. 고분자 유기 EL 디스플레이를 포함하는 유기 EL 디스플레이는, 자발광의 디스플레이이므로 시야각이 넓고, 박형화하기 쉬우며, 색의 재현성이 우수하다. 또, 정공과 전자의 재결합에 의한 발광이므로 응답 속도가 빠르다. 유기 EL 디스플레이는 이와 같은 우수한 특징을 갖고 있기 때문에, 장래 유망한 디스플레이이다.
또, 도전성 고분자를 사용하여 다이오드나 트랜지스터 등의 전자 소자를 제조할 수 있고, 성능의 향상이 연구되고 있다. 도전성 고분자를 백금 대신에 색소 증감형 태양 전지의 이산화티탄의 대극 (對極) 으로서 사용함으로써, 현재 주류가 되어 있는 실리콘을 이용한 태양 전지보다 저렴한 태양 전지의 개발을 목표로 하여 연구되고 있다.
이와 같이 도전성 고분자는 장래의 일렉트로닉스 산업에 있어서 유익한 재료이며, 도전성 고분자의 패터닝 방법은 도전성 고분자를 사용함에 있어서 중요한 기술이다.
도전성 고분자를 패터닝하는 방법으로는, 예를 들어, 도전성 재료를 포함하는 액상체 재료를 사용하는 방법이 특허문헌 1 및 2 에 기재되어 있다.
특허문헌 1 에는, 적어도 전극을 가짐과 함께 타일 형상을 갖는 타일상 소자를, 적어도 전극을 갖는 기판에 접합하여 회로 장치를 형성하는 경우에, 그 타일상 소자의 전극과 그 기판의 전극을 전기적으로 접속하는 전기 배선을 형성할 때에 사용되는 타일상 소자용 배선 형성 방법으로서, 상기 기판 및 타일상 소자의 적어도 일방의 표면에 있어서의 상기 전기 배선이 형성되는 영역인 배선 영역의 적어도 일부에, 도전성 재료를 포함하는 액상체 재료를 잉크젯 노즐이나 디스펜서로 인쇄함으로써 타일상 소자용 배선 형성 방법이 개시되어 있다.
또, 에칭에 의해 패터닝하기 위하여 필요한 방법이나 잉크 조성물 등에 관한 개시는 없다.
또, 특허문헌 2 에는, 10 ∼ 5000 mg/㎡ 의 도전성 폴리머를 함유하는 층을 지지체 상에 적용하여 도전성층을 만드는, 및 ClO-, BrO-, MnO4 -, Cr2O7 --, S2O8 -- 및 H2O2 로 이루어지는 군에서 선택된 산화제를 함유하는 인쇄 용액을 사용하여 상기 층 상에 전극 패턴을 인쇄하는 방법이 기재되어 있다.
또, 산화물막을 에칭하는 방법으로는, 예를 들어, 특허문헌 2 에 기재된 방법을 들 수 있다.
특허문헌 3 에는, 염화 철 (III) 또는 염화 철 (III) 6 수화물의, 산화물 표면의 에칭을 위한 조성물에 있어서의, 에칭 성분으로서의 사용이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2005-109435호 일본 공개특허공보 2001-35276호 일본 공표특허공보 2008-547232호
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 도전성 고분자가 용제에 난용이기 때문에, 잉크의 조제가 어렵고, 노즐이 막히기 쉽거나 한 문제가 있었다.
또, 특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 얻어지는 패터닝의 정밀도가 나쁘다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 3 에는, ITO 등의 산화막에 염화철 화합물을 포함하는 수계 페이스트를 디스펜서나 스크린을 이용하여 인쇄하고, 산화막을 에칭에 의해 제거함으로써 패터닝하는 방법이 기재되어 있으나, 도전성 고분자 에칭용 잉크에 적합한 잉크 조성이나 특성은 개시되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 도전성 고분자에 대해 우수한 에칭 능력을 갖고, 얻어지는 패턴의 정밀도가 높은 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용한 도전성 고분자의 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 극복하기 위하여 예의 검토한 결과, 이하의 ＜1＞, ＜8＞, ＜12＞ ∼ ＜15＞ 또는 ＜20＞ 에 의해 상기 과제를 달성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 바람직한 실시양태인 ＜2＞ ∼ ＜7＞, ＜9＞ ∼ ＜11＞, 및 ＜16＞ ∼ ＜19＞ 및 ＜21＞ ∼ ＜23＞ 과 함께 이하에 기재한다.
＜1＞ 도전성 고분자용 에칭제, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜2＞ 상기 도전성 고분자용 에칭제가, (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, (NH4)4Ce(SO4)4, 염화니트로실, 브롬산 화합물, 염소산 화합물, 과망간산 화합물, 6 가 크롬 화합물 및 차아염소산염으로 이루어지는 군에서 선택된 화합물인, 상기 ＜1＞ 에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜3＞ 상기 도전성 고분자용 에칭제가, (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, (NH4)4Ce(SO4)4, 과망간산 화합물 및 차아염소산염으로 이루어지는 군에서 선택된 화합물인, 상기 ＜1＞ 또는 ＜2＞ 에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜4＞ 상기 증점제가, 실리카 입자, 알루미나 입자, 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물 및 계면 활성제로 이루어지는 군에서 선택된 증점제인, 상기 ＜1＞ ∼ ＜3＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜5＞ 상기 증점제가, 실리카 입자, 알루미나 입자 및 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 증점제인, 상기 ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜6＞ 상기 증점제가 계면 활성제인, 상기 ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜7＞ 상기 수계 매체가 물인, 상기 ＜1＞ ∼ ＜6＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜8＞ 기재 상에 도전성 고분자의 막을 형성하는 막형성 공정, 상기 막에 있어서의 도전성 고분자를 제거하는 영역에 상기 ＜1＞ ∼ ＜7＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크를 부여하는 인쇄 공정, 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크에 의해 상기 제거하는 영역의 도전성 고분자를 에칭하는 에칭 공정, 그리고, 잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사를 기판 상으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자의 패터닝 방법,
＜9＞ 상기 도전성 고분자가, 폴리아세틸렌류, 폴리파라페닐렌류, 폴리파라페닐렌비닐렌류, 폴리페닐렌류, 폴리티에닐렌비닐렌류, 폴리플루오렌류, 폴리아센류, 폴리아닐린류, 폴리피롤류 및 폴리티오펜류로 이루어지는 군에서 선택된 도전성 고분자인, 상기 ＜8＞ 에 기재된 도전성 고분자의 패터닝 방법,
＜10＞ 상기 도전성 고분자가, 폴리아닐린류, 폴리피롤류 또는 폴리티오펜류인, 상기 ＜8＞ 또는 ＜9＞ 에 기재된 도전성 고분자의 패터닝 방법,
＜11＞ 상기 도전성 고분자가, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 인, 상기 ＜8＞ ∼ ＜10＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자의 패터닝 방법.
＜12＞ (NH4)2Ce(NO3)6 또는 Ce(SO4)2 와, 증점제와, 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜13＞ 차아염소산염, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜14＞ 과망간산 화합물, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜15＞ (NH4)4Ce(SO4)4, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜16＞ 상기 증점제가, 실리카 입자, 알루미나 입자, 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물 및 계면 활성제로 이루어지는 군에서 선택된 증점제인, 상기 ＜12＞ ∼ ＜15＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜17＞ 상기 증점제가, 실리카 입자, 알루미나 입자 및 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 증점제인, 상기 ＜12＞ ∼ ＜16＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜18＞ 상기 증점제가 계면 활성제인, 상기 ＜12＞ ∼ ＜16＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜19＞ 상기 수계 매체가 물인, 상기 ＜12＞ ∼ ＜18＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크,
＜20＞ 기재 상에 도전성 고분자의 막을 형성하는 막형성 공정, 상기 막에 있어서의 도전성 고분자를 제거하는 영역에 상기 ＜12＞ ∼ ＜19＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크를 부여하는 인쇄 공정, 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크에 의해 상기 제거하는 영역의 도전성 고분자를 에칭하는 에칭 공정, 그리고, 잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사를 기판 상으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자의 패터닝 방법,
＜21＞ 상기 도전성 고분자가, 폴리아세틸렌류, 폴리파라페닐렌류, 폴리파라페닐렌비닐렌류, 폴리페닐렌류, 폴리티에닐렌비닐렌류, 폴리플루오렌류, 폴리아센류, 폴리아닐린류, 폴리피롤류 및 폴리티오펜류로 이루어지는 군에서 선택된 도전성 고분자인, 상기 ＜20＞ 에 기재된 도전성 고분자의 패터닝 방법,
＜22＞ 상기 도전성 고분자가, 폴리아닐린류, 폴리피롤류 또는 폴리티오펜류인, 상기 ＜20＞ 또는 ＜21＞ 에 기재된 도전성 고분자의 패터닝 방법,
＜23＞ 상기 도전성 고분자가, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 인, 상기 ＜20＞ ∼ ＜22＞ 중 어느 하나에 기재된 도전성 고분자의 패터닝 방법.
본 발명에 의하면, 도전성 고분자에 대해 우수한 에칭 능력을 갖고, 얻어지는 패턴의 정밀도가 높은 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용한 도전성 고분자의 패터닝 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 「％」는 특별히 명기하지 않는 한 「중량％」를 나타낸다.
(도전성 고분자 에칭용 잉크)
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크 (이하, 간단히 「본 발명의 잉크」라고도 한다) 는, 도전성 고분자용 에칭제, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 도전성 고분자에 접촉함으로써, 당해 접촉 부분의 도전성 고분자를 에칭할 수 있다. 즉, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 원하는 형상으로 도전성 고분자 상에 부여하고, 에칭함으로써, 원하는 형상으로 도전성 고분자를 패터닝할 수 있다.
종래의 도전성 고분자의 패터닝 방법으로는, 레지스트막을 사용하는 방법이 알려져 있으나, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용함으로써, 레지스트막을 사용하지 않고, 간편하게 도전성 고분자의 패터닝을 행할 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 제 1 측면으로는, (NH4)2Ce(NO3)6 또는 Ce(SO4)2 와, 증점제와, 수계 매체를 포함하는 도전성 고분자 에칭용 잉크를 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 2 측면으로는, 차아염소산염, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크를 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 3 측면으로는, 과망간산 화합물, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크를 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 4 측면으로는, (NH4)4Ce(SO4)4, 증점제 및 수계 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크를 들 수 있다.
또, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크의 점도는, 안정성이나 얻어지는 패턴의 정밀도의 관점에서, B 형 점도계를 사용하여 6 rpm (25℃) 으로 측정하였을 때에 얻어지는 점도가, 50 ∼ 100,000 mPa·s 인 것이 바람직하고, 200 ∼ 50,000 mPa·s 인 것이 보다 바람직하고, 500 ∼ 20,000 mPa·s 인 것이 특히 바람직하다. 또, B 형 점도계를 사용하여 60 rpm (25℃) 으로 측정하였을 때에 얻어지는 점도가, 10 ∼ 20,000 mPa·s 인 것이 바람직하고, 40 ∼ 10,000 mPa·s 인 것이 보다 바람직하고, 40 ∼ 4,000 mPa·s 인 것이 특히 바람직하다.
또, 틱소트로픽 인덱스 (TI 값) 는, 2 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서의 잉크의 점도는, 잉크를 교반 등에 의해 균일한 상태로 한 후, 측정한 값으로 한다.
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크에 있어서의 점도의 측정 방법으로는, 특별히 제한은 없지만, 회전식 점도계에 의해 측정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, B 형 점도계에 의해 측정하는 방법을 바람직하게 예시할 수 있다. 또한, B 형 점도계란, 회전 점도계의 1 종으로서, 측정 시료 (잉크) 중에 있어서 일정 속도로 내통을 회전시켜, 그 내통 자신이 받는 힘을 측정하는 점도계이다. 또, B 형 점도계를 브룩필드 점도계라고도 한다.
또한, 틱소트로픽 인덱스 (TI 값) 란, 2 종의 상이한 회전 속도 (전단 속도) 에 있어서의 겉보기의 점도의 비로서, JIS K 6883-1：2008 에, 회전 속도를 1：10 으로 변화시켜 측정한 각각의 점도의 비라는 정의가 있다.
틱소트로픽 인덱스 (TI 값) 는, 상기 점도의 측정 방법에 의해 6 rpm (25℃) 에서의 점도 δ6 및 60 rpm (25℃) 에서의 점도 δ60 을 측정하여, δ6/δ60 을 구함으로써 산출하였다.
통상적인 화상 인쇄용 잉크에 있어서는, 번짐이나 흘러내림을 방지하기 위하여 점도는 높게 조정되고, 동시에 잉크를 판에 부착 또는 통과시킬 때의 유동성을 높이는 것에 더하여, 인쇄 후의 잉크의 표면을 서서히 평평하게 레벨링시켜, 잉크 표면에 광택을 갖게 하기 위하여 점도의 조정이 행해진다. 그러나, 본 발명의 에칭용 잉크를 사용할 때에는 에칭 잉크의 표면의 광택이나 심미성은 필요가 없기 때문에, 에칭에 의해 얻어지는 패턴의 양호한 끊김을 제 1 지표로 하여 탐색을 행한 결과, 상기의 바람직한 점도 및 TI 값에 더하여, 쉐어를 건 후의 점도의 회복 속도가 일정 범위인 잉크를 사용한 경우, 특히 세밀한 패턴을 실현할 수 있는 것을 알아냈다.
쉐어를 건 후의 점도의 회복 속도는, 예를 들어 TI 값의 측정과 동일한 방법으로, 회전 점도계에 의해 고회전 (고쉐어) 에서의 측정 후에, 짧은 일정 시간을 둔 후에 저회전에 의한 점도 측정을 함으로써 결정할 수 있다. 원리로는, 잉크가 고쉐어의 전단에 의해 구조가 파괴되어 저점도가 된 후, 다시 구조가 구축되어 점도가 상승할 때까지의 시간의 길이가, 잉크의 계 (에칭제 등) 와 증점제의 조합에 따라 상이하고, 그 결과, 정밀한 패턴을 주는 최적의 조합이 있는 것을 본 발명자들은 알아냈다.
＜도전성 고분자용 에칭제＞
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 도전성 고분자용 에칭제를 포함한다.
본 발명에 사용할 수 있는 도전성 고분자용 에칭제로는, 도전성 고분자를 에칭 가능한 화합물이면, 특별히 제한은 없지만, 도전성 고분자를 에칭 가능한 산화제인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 사용할 수 있는 도전성 고분자용 에칭제로는, 에칭성의 관점에서, (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, (NH4)4Ce(SO4)4, 염화니트로실, 브롬산 화합물, 염소산 화합물, 과망간산 화합물, 6 가 크롬 화합물 및 차아염소산염으로 이루어지는 군에서 선택된 화합물인 것이 바람직하고, (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, (NH4)4Ce(SO4)4, 과망간산 화합물 및 차아염소산염으로 이루어지는 군에서 선택된 화합물인 것이 보다 바람직하다. 이들 중에서도, 에칭성의 관점에서는, (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2 및 (NH4)4Ce(SO4)4 로 이루어지는 군에서 선택된 화합물인 것이 특히 바람직하고, 비용 및 범용성의 관점에서는, 차아염소산염이 특히 바람직하다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서 (NH4)2Ce(NO3)6 을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 잉크에 (NH4)2Ce(NO3)6 을 사용하는 경우, 본 발명의 잉크에 있어서의 (NH4)2Ce(NO3)6 의 함유량은, 에칭성의 관점에서, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.5 ％ 이상이 바람직하고, 1.0 ％ 이상이 보다 바람직하고, 또, 농도와 함께 처리 속도가 빨라지지만 용해도의 관점에서는, 70 ％ 이하가 바람직하고, 40 ％ 이하가 보다 바람직하고, 2.0 ∼ 30 ％ 가 더욱 바람직하고, 5.0 ∼ 15 ％ 가 특히 바람직하다.
(NH4)2Ce(NO3)6 을 사용한 본 발명의 잉크에 있어서, 잉크 중에 있어서의 4 가의 세륨 화합물의 분해를 방지하기 위하여, 안정제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안정제로는, HNO3 또는 HClO4 가 바람직하다.
상기 안정제로서 HNO3 을 사용하는 경우, 그 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.1 ％ 보다 높은 것이 바람직하고, 또, 70 ％ 이하가 바람직하고, 1.0 ∼ 60 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 50 ％ 인 것이 더욱 바람직하고, 10 ∼ 20 ％ 인 것이 가장 바람직하다.
또, 상기 안정제로서 HClO4 를 사용하는 경우, 그 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.1 ％ 보다 높은 것이 바람직하고, 또, 60 ％ 이하가 바람직하고, 1.0 ∼ 50 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 40 ％ 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 잉크에 (NH4)2Ce(NO3)6 을 사용하는 경우에 있어서, 안정제가 상기 범위의 농도이면 에칭액의 안정성이 향상된다.
또한, 황산은, (NH4)2Ce(NO3)6 을 포함하는 잉크를 백탁시키므로 안정제로서 바람직하지 않다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서 Ce(SO4)2 를 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 잉크에 Ce(SO4)2 를 사용하는 경우, 본 발명의 잉크에 있어서의 Ce(SO4)2 의 함유량은, 에칭성의 관점에서, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.5 ％ 이상이 바람직하고, 1.0 ％ 이상이 보다 바람직하고, 또, 농도와 함께 처리 속도가 빨라지지만 용해도의 관점에서는, 30 ％ 이하가 바람직하고, 20 ％ 이하가 보다 바람직하고, 2.0 ∼ 25 ％ 가 더욱 바람직하고, 5 ∼ 15 ％ 가 특히 바람직하다.
Ce(SO4)2 를 사용한 본 발명의 잉크에 있어서, 잉크 중에 있어서의 4 가의 세륨 화합물의 분해를 방지하기 위하여, 안정제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안정제로는, HNO3 또는 H2SO4 가 바람직하고, HNO3 이 보다 바람직하다.
상기 안정제로서 HNO3 을 사용하는 경우, 그 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.1 ％ 보다 높은 것이 바람직하고, 또, 70 ％ 이하가 바람직하고, 1.0 ∼ 60 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 5.0 ∼ 50 ％ 인 것이 더욱 바람직하다.
또, 상기 안정제로서 H2SO4 를 사용하는 경우, 그 농도는, 0.1 ％ 보다 높은 것이 바람직하고, 또, 40 ％ 이하가 바람직하고, 1.0 ∼ 30 ％ 가 보다 바람직하고, 5.0 ∼ 20 ％ 가 더욱 바람직하다.
본 발명의 잉크에 Ce(SO4)2 를 사용하는 경우에 있어서, 안정제가 상기 범위의 농도이면, 잉크의 에칭능의 저하를 방지할 수 있다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서 (NH4)4Ce(SO4)4 를 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 잉크에 (NH4)4Ce(SO4)4 를 사용하는 경우, (NH4)4Ce(SO4)4 의 함유량은, 에칭성의 관점에서, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.5 ％ 보다 많은 것이 바람직하고, 1.0 ％ 이상이 바람직하고, 또, 농도와 함께 처리 속도가 빨라지지만 용해도의 관점에서, 30 ％ 이하가 바람직하고, 25 ％ 이하가 보다 바람직하고, 2.0 ∼ 25 ％ 가 더욱 바람직하고, 5 ∼ 15 ％ 가 특히 바람직하다.
(NH4)4Ce(SO4)4 를 사용한 본 발명의 잉크에 있어서, 잉크 중에 있어서의 4 가의 세륨 화합물의 분해를 방지하기 위하여, 안정제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안정제는, H2SO4 가 바람직하다. 상기 안정제로서 H2SO4 를 사용한 경우, 그 농도는, 1.0 ％ 보다 높은 것이 바람직하고, 또, 40 ％ 이하가 바람직하고, 2.0 ∼ 30 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 3 ∼ 20 ％ 인 것이 더욱 바람직하다. H2SO4 가 상기 범위의 농도이면, 잉크의 에칭능의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 질산은, (NH4)4Ce(SO4)4 를 함유하는 본 발명의 잉크를 백탁시키므로 안정제로서 바람직하지 않다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서 염화니트로실을 바람직하게 사용할 수 있다.
염화니트로실은 하기 식과 같이 염산과 질산을 혼합함으로써 활성 염소와 함께 발생한다.
HNO3 ＋ 3HCl → NOCl ＋ Cl2 ＋ 2H2O
본 발명의 잉크가 염화니트로실을 함유하는 경우, 염화니트로실에 더하여 염산과 질산을 추가로 포함하는 것이 바람직하고, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 염산을 5 ％ 이상 함유하고, 질산을 20 ％ 이상 함유하고, (염산 농도 ＋ 0.51 × 질산 농도) 의 값이 35 ％ 이하이며, 또한, (염산 농도 ＋ 0.5 × 질산 농도) 의 값이 30 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 잉크에 염화니트로실을 사용하는 경우, 질산의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 20 ％ 이상인 것이 바람직하고, 25 ∼ 50 ％ 가 보다 바람직하고, 30 ∼ 40 ％ 가 더욱 바람직하다.
또, 본 발명의 잉크에 염화니트로실을 사용하는 경우, 염산의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 5 ％ 이상인 것이 바람직하고, (염산 농도 ＋ 0.51 × 질산 농도) 로 나타내는 식의 값이 35 ％ 이하이며, 또한, (염산 농도 ＋ 0.5 × 질산 농도) 로 나타내는 식의 값이 30 ％ 이상이 되는 관계를 만족시키는 것인 것이 보다 바람직하다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서, 브롬산 화합물 또는 염소산 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
브롬산 화합물 및 염소산 화합물은, 산과 조합하여 사용함으로써 에칭 능력을 높일 수 있다.
상기 브롬산 화합물은, 브롬산의 알칼리 금속염인 것이 바람직하고, 나트륨염 또는 칼륨염이 보다 바람직하다.
본 발명의 잉크에 브롬산 화합물을 사용하는 경우, 브롬산 화합물의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 3 ∼ 40 ％ 가 바람직하고, 5 ∼ 35 ％ 가 보다 바람직하고, 10 ∼ 30 ％ 가 더욱 바람직하다.
브롬산 화합물과 병용하는 무기산으로는, 인산, 질산 및 황산을 예시할 수 있고, 질산 및 황산이 바람직하다. 병용하는 무기산의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 4 ∼ 30 ％ 가 바람직하고, 10 ∼ 25 ％ 가 보다 바람직하다.
상기 염소산 화합물은, 염소산의 알칼리 금속염인 것이 바람직하고, 나트륨염 또는 칼륨염이 보다 바람직하다.
본 발명의 잉크에 염소산 화합물을 사용하는 경우, 염소산 화합물의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 6 ∼ 40 ％ 가 바람직하고, 10 ∼ 35 ％ 가 보다 바람직하다.
염소산 화합물과 병용하는 무기산으로는, 할로겐화수소가 바람직하고, 염산 및 브롬화수소산을 예시할 수 있고, 염산이 바람직하다. 병용하는 무기산의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 7 ∼ 30 ％ 가 바람직하고, 10 ∼ 25 ％ 가 보다 바람직하다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서, 과망간산 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 과망간산 화합물은, 알칼리 금속염이 바람직하고, 나트륨염 또는 칼륨염이 보다 바람직하다.
본 발명의 잉크에 과망간산 화합물을 사용하는 경우, 과망간산 화합물의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.001 ∼ 20 ％ 가 바람직하고, 0.01 ∼ 10 ％ 가 보다 바람직하고, 0.1 ∼ 5 ％ 가 더욱 바람직하다.
과망간산 화합물은, 카운터 이온의 영향으로 잉크가 알칼리성이 되는 경우가 있으나, 산을 첨가하여 잉크의 pH 를 조정해도 된다.
과망간산 화합물에 병용하는 산으로는, 유기산 또는 무기산을 예시할 수 있고, 본 발명에 있어서는 무기산이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 유기산으로는, 포름산, 아세트산 및 프로피온산 등을 예시할 수 있고, 바람직하게는 아세트산이다. 무기산으로는, 인산, 질산 및 황산을 예시할 수 있고, 질산 및 황산이 바람직하고, 황산이 보다 바람직하다. 과망간산 화합물과 병용하는 산의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 1 ∼ 50 ％ 가 바람직하고, 5 ∼ 25 ％ 가 보다 바람직하다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서, 6 가 크롬 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
6 가 크롬 화합물에는, 산화크롬, 크롬산 화합물과 2 크롬산 화합물이 있고, 크롬산 화합물로는 알칼리 금속염인 것을 예시할 수 있고, 2 크롬산 화합물로서도 알칼리 금속염인 것을 예시할 수 있고, 이들 알칼리 금속염으로는 나트륨염 또는 칼륨염이 바람직하다.
상기 6 가 크롬 화합물로는, 크롬산 화합물보다 산화크롬 또는 2 크롬산 화합물이 바람직하고, 산화크롬이 보다 바람직하다.
본 발명의 잉크에 6 가 크롬 화합물을 사용하는 경우, 6 가 크롬 화합물의 사용 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 3 ∼ 30 ％ 가 바람직하고, 5 ∼ 25 ％ 가 보다 바람직하고, 10 ∼ 20 ％ 가 더욱 바람직하다.
6 가 크롬 화합물에 무기산을 병용하는 것이 바람직하고, 이 무기산으로는, 인산, 질산 및 황산을 예시할 수 있고, 질산 및 황산이 바람직하고, 황산이 보다 바람직하다. 6 가 크롬 화합물과 병용하는 무기산의 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 1 ∼ 50 ％ 가 바람직하고, 5 ∼ 25 ％ 가 보다 바람직하다.
상기 도전성 고분자용 에칭제로서, 차아염소산염을 바람직하게 사용할 수 있다.
차아염소산염은, 수산화 알칼리 금속 또는 수산화 알칼리 토금속에 염소를 흡수시켜 제조하는 경우가 많고, 그 경우, 미반응의 수산화 알칼리 금속 또는 수산화 알칼리 토금속의 영향으로 그 수용액은 강알칼리성을 나타낸다.
본 발명의 잉크의 pH 를 조정하기 위하여, 산을 병용해도 된다. 병용하는 산으로는 무기산 및 유기산을 어느 것이나 사용할 수 있다. 구체적으로는, 염산, 황산, 질산, 인산, 아세트산, 시트르산 등을 바람직하게 예시할 수 있고, 이들 중에서도 황산 또는 질산이 보다 바람직하다.
본 발명의 잉크에 차아염소산을 사용하는 경우, 본 발명의 잉크의 pH 는, 특별히 제한은 없으며, 사용하는 기재나 도전성 고분자막의 재질에 따라 선택하면 되는데, 염소 가스 발생의 억제나 에칭성의 관점에서, pH 가 4 ∼ 13 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 12.5 인 것이 보다 바람직하고, 7 ∼ 12 인 것이 더욱 바람직하고, 7 ∼ 11 인 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 잉크의 pH 의 측정은, 시판되고 있는 pH 미터를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 잉크에 차아염소산을 사용하는 경우, 차아염소산의 유효 염소 농도는, 증점제의 중량을 제외한 잉크의 전체 중량에 대해 0.06 ％ 이상인 것이 바람직하고, 0.1 ％ 이상이 보다 바람직하고, 0.2 ％ 이상이 더욱 바람직하고, 또, 3 ％ 이하가 바람직하고, 2 ％ 이하가 보다 바람직하고, 1 ％ 이하가 더욱 바람직하다. 유효 염소 농도가 이 범위 내이면 도전성 고분자의 에칭을 효율적으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 차아염소산의 유효 염소 농도는, Na2SO3 로의 적정법에 의해 측정한다. 즉, 측정하는 시료를 W 그램 채취하고, 이온 교환수를 첨가하여 250 ㎖ 로 한다. 이 시료액 10 ㎖ 를 분취하고, 요오드화칼륨 10 ％ 수용액 10 ㎖ 를 첨가한다. 그리고, 아세트산 (1：2) 10 ㎖ 를 첨가하여 pH 를 산성으로 하고, 0.1 규정 농도 티오황산나트륨 수용액으로 적정한다 (적정 도중에 종점을 판정하기 쉽게 하기 위하여 가용성 전분을 첨가해도 된다). 0.1 규정 농도 Na2SO3 의 적정량 및 시료 채취량 W 와 다음 식으로부터 유효 염소 농도를 구한다.
[수학식 1]
Figure 112012089209173-pct00001
또한, f (팩터) 는, 0.1 규정 농도 Na2SO3 의 보정 계수, 즉, 실제로 사용한 Na2SO3 수용액과 0.1 규정 농도 Na2SO3 수용액의 차이를 보정하는 계수를 나타낸다.
＜증점제＞
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 증점제를 포함한다.
본 발명에 사용할 수 있는 증점제로는, 잉크의 안정성 및 도전성 고분자용 에칭제와의 비반응성의 관점에서, 무기 입자, 및/또는, 계면 활성제인 것이 바람직하다.
무기 입자의 재질로는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아, 산화세륨, 산화아연, 실리콘카바이드, 탤크, 마이카 및 카올린 등을 예시할 수 있다.
무기 입자의 형상으로는, 특별히 제한은 없으며, 구상, 판상, 바늘상, 섬유상, 부정형상 등을 들 수 있는데, 구상인 것이 바람직하다.
무기 입자의 평균 1 차 입경으로는, 3 nm ∼ 1 ㎛ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 500 nm 인 것이 보다 바람직하고, 3 ∼ 100 nm 인 것이 더욱 바람직하다.
증점제로는, 비용이나 잉크의 안정성의 관점에서, 계면 활성제인 것이 바람직하다.
계면 활성제로는, 음이온 계면 활성제, 양이온 계면 활성제, 양쪽성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제를 사용할 수 있다.
음이온 계면 활성제로는 지방산염, 알킬벤젠술폰산염, 모노알킬황산염을 들 수 있다. 양쪽성 계면 활성제로는, 알킬아민옥사이드, 베타인 화합물을 들 수 있다. 비이온성 계면 활성제로는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 들 수 있다.
이들 중에서도, 계면 활성제로는, 모노알킬황산염 또는 알킬아민옥사이드가 바람직하고, 모노알킬황산염이 보다 바람직하다.
모노알킬황산염으로는, 도데실황산염, 테트라데실황산염을 바람직하게 들 수 있고, 도데실황산염을 보다 바람직하게 들 수 있다.
또, 모노알킬황산염을 사용한 경우, 모노알킬황산염은 산 성분이 존재하면 용해도가 높아지기 때문에, 산성 성분과 함께 사용하는 것이 바람직하다. 산성 성분은, 무기산, 유기산 중 어느 것이라도 좋고, 에칭제에 악영향이 없는 것을 적절히 선택하면 된다.
모노알킬황산염의 바람직한 첨가량으로는, 잉크의 전체 중량에 대해 3 ∼ 40 중량％ 인 것이 바람직하고, 7 ∼ 35 중량％ 인 것이 보다 바람직하고, 9 ∼ 35 중량％ 인 것이 더욱 바람직하고, 9 ∼ 25 중량％ 인 것이 가장 바람직하다.
모노알킬황산염으로는, 특히, 본 발명의 잉크가 (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2 및 (NH4)4Ce(SO4)4 로 이루어지는 군에서 선택된 화합물을 함유하는 경우에 함유하는 것이 바람직하다.
알킬아민옥사이드로는, 라우로일아미도프로필디메틸아민옥사이드, 팔미토일아미도프로필디메틸아민옥사이드, 스테아로일아미도프로필디메틸아민옥사이드, 코코일아미도프로필디메틸아민옥사이드, 올레일아미도프로필디메틸아민옥사이드, 경화 우지 알킬로일아미도프로필디메틸아민옥사이드, 야자유 디메틸아민옥사이드, 야자유 디에틸아민옥사이드 야자유, 야자유 메틸에틸아민옥사이드, N,N-디메틸-N-알킬아민옥사이드 등을 예시할 수 있다.
알킬아민옥사이드로는, 특히, 본 발명의 잉크가 차아염소산을 함유하는 경우에 함유하는 것이 바람직하다.
증점제로는, 비용이나 잉크의 안정성, 도전성 고분자용 에칭제와의 비반응성, 패턴 정밀도의 관점에서, 무기 입자가 바람직하다.
무기 입자로는, 금속 산화물 입자가 바람직하고, 산화규소(실리카) 입자, 산화티탄 입자, 산화세륨 입자, 산화알루미늄(알루미나) 입자, 산화아연 입자, 산화주석 입자나, 이들의 복합 산화물 입자 및 혼합물이 보다 바람직하다.
이들 중에서도, 실리카 입자 및/또는 알루미나 입자가 더욱 바람직하고, 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물은 상기의 쉐어를 건 후의 점도의 회복 속도가 빠른 점에서 특히 바람직하다.
또, 도전성 고분자용 에칭제로서, (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, 및/또는, (NH4)4Ce(SO4)4 를 사용한 경우에는, 비용이나 도전성 고분자용 에칭제와의 비반응성의 관점에서, 실리카 입자인 것이 특히 바람직하고, 차아염소산염을 사용한 경우에는, 도전성 고분자용 에칭제와의 비반응성의 관점에서, 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 잉크에 있어서의 증점제의 함유량은, 원하는 점도가 되도록 적절히 조정할 수 있는데, 잉크의 전체 중량에 대해 0.5 ∼ 50 중량％ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 20 중량％ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 10 중량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
＜수계 매체＞
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 수계 매체를 포함한다.
본 발명에 사용할 수 있는 수계 매체는, 에칭 처리에 영향이 없는 매체이면, 특별히 제한은 없지만, 물인 것이 바람직하다.
본 발명의 잉크는, 수계 매체를 25 중량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상 함유하는 것이 보다 바람직하다.
또, 전술한 바와 같이, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크에는, 산을 포함하고 있어도 된다.
또, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 수성 잉크인 것이 바람직하다.
＜도전성 고분자＞
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크는, 도전성 고분자에 대해 우수한 에칭 능력을 갖는다.
도전성 고분자는, π 전자가 이동하여 도전성을 나타낸다. 이와 같은 도전성 고분자는 다수 보고되어 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 도전성 고분자로는, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리페닐렌, 폴리플루오렌, 폴리비티오펜, 폴리이소티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리이소티아나프텐, 폴리이소나프토티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리디아세틸렌, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리아센, 폴리티아질, 폴리에틸렌비닐렌, 폴리파라페닐렌, 폴리도데실티오펜, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티에닐렌비닐렌, 폴리페닐렌술파이드 등이나 이들의 유도체를 예시할 수 있다. 이들 중에서도, 폴리아닐린류, 폴리피롤류 또는 폴리티오펜류가 바람직하고, 폴리피롤류 또는 폴리티오펜류가 보다 바람직하고, 전기 전도도, 공기 중에서의 안정성 및 내열성이 우수한 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 이 가장 바람직하다.
또, 본 발명에 사용할 수 있는 도전성 고분자는, 수불용성의 도전성 고분자인 것이 바람직하다.
또, 도전성 고분자를 사용할 때에 보다 높은 전기 전도도를 발현할 목적에서, 도펀트라고 불리는 도핑제를 병용할 수 있다. 상기 도전성 고분자에 사용할 수 있는 도펀트로는, 공지된 도펀트를 사용할 수 있고, 도전성 고분자의 종류에 따라 할로겐류 (브롬, 요오드, 염소 등), 루이스산 (BF3, PF5 등), 프로톤산 (HNO3, H2SO4 등), 천이 금속 할라이드 (FeCl3, MoCl5 등), 알칼리 금속 (Li, Na 등), 유기 물질 (아미노산, 핵산, 계면 활성제, 색소, 알킬암모늄 이온, 클로라닐, 테트라시아노에틸렌 (TCNE), 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (TCNQ) 등) 등을 예시할 수 있다. 도전성 고분자 자체에 도핑 효과를 갖는 자기 도프형 도전성 고분자여도 된다. 또, 폴리티오펜류를 사용하는 경우, 도펀트로는 폴리스티렌술폰산을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 도전성 고분자의 도전율은, 도전성을 나타내는 값의 범위이면 특별히 제한은 없지만, 10-6 ∼ 104 S/cm 인 것이 바람직하고, 10-5.5 ∼ 103 S/cm 인 것이 보다 바람직하고, 10-5 ∼ 5 × 102 S/cm 인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에 있어서 사용하는 도전성 고분자의 도전율이 상기 범위이면, 접속 부분의 패터닝 등에 있어서 바람직하다.
또, 본 발명에 사용할 수 있는 도전성 고분자는, 그 사용시에 있어서, 가시광역에 있어서의 투과율이 높은 것이 바람직하다. 또한, 투과율은, 파장 550 nm 에 있어서 60 ∼ 98 ％ 인 것이 바람직하고, 70 ∼ 95 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 80 ∼ 93 ％ 인 것이 더욱 바람직하다. 도전성 고분자 자체의 투과율이 상기 범위이면, 디스플레이 등의 용도에 바람직하게 사용할 수 있다.
여기서, 본 발명에 있어서, 가시광역이란 400 ∼ 700 nm 이다. 또한, 투과율의 측정은, 분광 광도계에 의해 측정할 수 있다.
각종 도전성 고분자가 시판되고 있다. Panipol 사에 의해 제조되고 「Panipol」의 상품명으로 시판되고 있는 폴리아닐린은, 기능성 술폰산으로 도프한 유기 용매 가용형 폴리아닐린이다. Ormecon 사에 의해 제조되고 「Ormecon」의 상품명으로 시판된 폴리아닐린은, 유기산을 도펀트에 사용한 용매 분산형 폴리아닐린이다. Bayer 사에 의해 제조되고 「Baytron」의 상품명으로 시판되고 있는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 은 폴리스티렌술폰산을 도펀트로 하고 있다. 그 밖에, 아킬레스 (주) 로부터 상품명 「ST 폴리」로 시판되는 폴리피롤, 도요 방적 (주) 로부터 상품명 「PETMAX」로 시판되는 술폰화폴리아닐린, 마루아이 (주) 로부터 상품명 「SCS-NEO」로 시판되는 폴리아닐린도 본 발명에 사용할 수 있다.
특허 유통 촉진 사업으로서 특허 유통 지원 차트의 2001년도 화학 6 「유기 도전성 폴리머」에 기재되어 있는 도전성 고분자도 본 발명에 사용할 수 있다.
(도전성 고분자의 패터닝 방법)
본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법 (이하, 간단히 「본 발명의 패터닝 방법」이라고도 한다) 은, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용하여 행하는 방법이다.
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 도전성 고분자에 접촉시킴으로써, 당해 접촉 부분을 에칭할 수 있다.
본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법에 의해 에칭하는 도전성 고분자의 형상은, 특별히 제한은 없으며, 임의의 형상이면 되는데, 막형상인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 기재 상에 도전성 고분자의 막을 형성하는 막형성 공정, 상기 막에 있어서의 도전성 고분자를 제거하는 영역에 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 부여하는 인쇄 공정, 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크에 의해 상기 제거하는 영역의 도전성 고분자를 에칭하는 에칭 공정, 그리고, 잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사를 기판 상으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
＜막형성 공정＞
본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 기재 상에 도전성 고분자의 막을 형성하는 막형성 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
기재로는, 특별히 제한은 없으며, 사용 용도에 따라 선택할 수 있고, 구체적으로는, 유리, 석영, 폴리에스테르 (예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 폴리올레핀 (예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등), 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 막형성 공정에 있어서의 도전성 고분자의 막의 두께로는, 특별히 제한은 없으며, 원하는 두께이면 되는데, 1 nm ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하고, 2 nm ∼ 1 ㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 500 nm 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 막형성 공정에 있어서의 도전성 고분자로는, 전술한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 막형성 공정에 있어서의 기재 상에 도전성 고분자의 막을 형성하는 방법으로는, 특별히 제한은 없으며, 공지된 방법에 의해 형성하면 된다. 구체적으로는, 도전성 고분자의 용액을 기재 상에 스핀 코트나 딥 코트하여, 건조시키는 방법 등을 예시할 수 있다.
기재와 도전성 고분자의 막 사이에는, 필요에 따라 다른 층을 갖고 있어도 된다. 또, 상기 인쇄 공정 전에, 도전성 고분자의 막 상에 필요에 따라 다른 층을 형성해도 된다.
기재 상에 형성하는 도전성 고분자의 막은, 균일한 막이어도 되고, 일부가 이미 본 발명의 패터닝 방법 또는 다른 방법에 의해 패터닝된 막이어도 된다.
＜인쇄 공정＞
본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 상기 막에 있어서의 도전성 고분자를 제거하는 영역에 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 부여하는 인쇄 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
도전성 고분자를 제거하는 영역에 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 부여하는 방법으로는, 공판 인쇄, 볼록판 인쇄, 오목판 인쇄 및 평판 인쇄 등을 예시할 수 있다. 이들 중에서도, 에칭에 충분한 잉크량을 용이하게 조정할 수 있는 점에서, 공판 인쇄가 바람직하고, 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄 및 패드 인쇄가 보다 바람직하고, 스크린 인쇄가 더욱 바람직하다.
상기 인쇄 공정에 있어서의 본 발명의 잉크를 부여하는 양으로는, 특별히 제한은 없으며, 잉크의 조성, 도전성 고분자의 재질이나 막의 두께, 에칭을 행하는 시간이나 온도, 에칭을 행하는 깊이 등에 의해 적절히 선택할 수 있다.
또, 상기 인쇄 공정에 있어서의 본 발명의 잉크를 부여하는 양은, 상기 막의 면적당 일정한 양을 부여해도 되고, 필요에 따라 일부분의 잉크량을 그 밖의 부분의 잉크량에 대해 증감시켜도 된다.
또, 상기 막에 있어서의 도전성 고분자를 제거하는 영역의 형상은, 특별히 제한은 없으며, 필요에 따른 형상이면 된다. 또, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 예를 들어, 나노 오더 내지 센티 오더의 선폭의 에칭에 바람직하게 사용할 수 있고, 마이크로 오더 내지 밀리 오더의 선폭의 에칭에 의해 바람직하게 사용할 수 있다.
＜에칭 공정＞
본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 상기 도전성 고분자 에칭용 잉크에 의해 상기 제거하는 영역의 도전성 고분자를 에칭하는 에칭 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 에칭 공정에 있어서는, 상기 도전성 고분자의 막 중, 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크가 접촉하고 있는 부분이 에칭되므로, 상기 인쇄 공정 후, 상기 제거하는 영역의 에칭에 필요한 시간을 경과시키면 된다.
상기 에칭 공정에 있어서의 경과 시간 (에칭 시간) 은, 특별히 제한은 없으며, 잉크의 조성, 도전성 고분자의 재질이나 막의 두께, 에칭을 행하는 온도, 에칭을 행하는 깊이 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 에칭 공정에 있어서의 에칭시의 온도로는, 특별히 제한은 없으며, 예를 들어, 상온 (10 ∼ 30℃) 에서 행할 수 있다. 또, 에칭 속도의 조정 등을 위하여, 에칭 분위기 및/또는 도전성 고분자의 막을 갖는 기재를 가열 또는 냉각해도 된다.
또, 에칭 공정에 있어서, 상기 제거하는 영역의 제거는, 필요에 따라, 막을 관통시켜 완전히 에칭하는 양태여도 되고, 막을 관통시키지 않고 상기 제거하는 영역의 일부만을 에칭하는 양태여도 된다.
또, 상기 에칭 공정에 있어서는, 상기 도전성 고분자의 막을 갖는 기재를 정치 (靜置) 해 두어도 되고, 반송 등, 에칭에 큰 영향이 없는 범위에서 상기 도전성 고분자의 막을 갖는 기재를 움직이고 있어도 된다.
＜제거 공정＞
본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사를 기판 상으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 고분자의 에칭 잔사로는, 예를 들어, 본 발명의 잉크에 의한 도전성 고분자의 분해물이나, 에칭에 의해 발생한 도전성 고분자의 미분 (微粉) 등을 들 수 있다.
또, 상기 제거 공정에 있어서는, 잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사 뿐만 아니라, 불필요한 에칭 잔사를 제거해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
상기 제거 공정에 있어서는, 간편성이나 비용의 관점에서, 수세에 의해 잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 수세에 사용하는 물의 양으로는, 상기 제거에 충분한 양이면 된다.
수세 방법으로는, 특별히 제한은 없으며, 패터닝된 도전성 고분자를 갖는 기재를 흐르는 물에 의해 세정하는 방법이나, 패터닝된 도전성 고분자의 막을 갖는 기재를 물에 침지하는 방법을 바람직하게 예시할 수 있다.
또, 상기 제거 공정에 있어서 수세를 행한 경우에는, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 상기 제거 공정 후에, 패터닝된 도전성 고분자의 막을 건조시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 건조 방법으로는, 특별히 제한은 없으며, 열에 의한 건조, 바람 건조, 온풍에 의한 건조 등, 공지된 방법을 이용할 수 있다.
또, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 상기 공정 이외에, 필요에 따라 다른 공정을 포함하고 있어도 된다.
예를 들어, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법을 행한 후, 또는, 행하기 전에 본 발명 이외의 다른 패터닝 방법에 의해 패터닝을 행해도 되고, 또한, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법을 2 회 이상 행해도 된다.
또, 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법에 있어서는, 필요에 따라 본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 2 종 이상 사용해도 된다.
본 발명의 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 본 발명의 도전성 고분자의 패터닝 방법은, 전해 콘덴서, 전지, 터치 패널, 액정 패널 및 유기 EL 소자 등에 사용하는 도전성 고분자의 에칭에 적용할 수 있다.
따라서, 고분자 유기 EL 디스플레이로 대표되는 디스플레이의 표시 화소 부분의 도전성 고분자 및 주변 회로와 도전성 고분자의 접속 부분의 패터닝, 터치 패널의 검출 부분의 도전성 고분자 및 주변 회로와 도전성 고분자의 접속 부분의 패터닝, 콘덴서 제조시에 불필요 부분에 부착된 도전성 고분자의 제거 등과 같은 에칭이 필요한 용도에 있어서 도전성 고분자의 이용을 촉진하는 것을 기대할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 설명하는데, 이들 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 기재에 있어서의 「부 (部)」란, 특별히 언급이 없는 한, 「중량부」를 나타내는 것으로 한다.
(실시예 1)
유효 염소 농도 13 ％ 의 차아염소산나트륨 50 부와 물 950 부를 혼합하고, 유효 염소 농도 0.65 ％ 의 차아염소산나트륨액 1,000 부를 제조하였다. 이 차아염소산나트륨액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 COK84 (실리카 입자와 알루미나 입자의 5：1 혼합물, 평균 1 차 입경：약 12 nm) 를 82 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,082 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 2)
유효 염소 농도 13 ％ 의 차아염소산나트륨 50 부와 물 950 부를 혼합하고, 유효 염소 농도 0.65 ％ 의 차아염소산나트륨액 1,000 부를 제조하였다. 이 차아염소산나트륨액에 0.062 중량％ 의 황산 600 부를 천천히 첨가하면서 교반하고, 마지막에 물을 400 부 첨가하여 혼합함으로써, 유효 염소 농도 0.325 ％ 의 차아염소산나트륨액 2,000 부를 제조하였다. 이 차아염소산나트륨액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 COK84 를 180 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 2,180 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 3)
유효 염소 농도 13 ％ 의 차아염소산나트륨 50 부에 48 중량％ 의 수산화나트륨 수용액 1.5 부와 물 948.5 부를 혼합하고, 유효 염소 농도 0.65 ％ 의 차아염소산나트륨액 1,000 부를 제조하였다. 이 차아염소산나트륨액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 COK84 를 65 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,065 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 4)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트 (막두께 약 100 nm)) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 1 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 5)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 2 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 6)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 3 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 7)
물과 질산 제2세륨암모늄과 농질산을 혼합하고, 질산 제2세륨암모늄 농도 10 ％·질산 농도 15 ％ 의 에칭액 1,000 부를 제조하였다. 이 에칭액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 130 (실리카 입자, 평균 1 차 입경：약 16 nm) 을 80 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,080 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 8)
물과 황산 제2세륨과 농황산을 혼합하고, 황산 제2세륨 농도 5 ％·황산 농도 15 ％ 의 에칭액 1,000 부를 제조하였다. 이 에칭액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 130 을 90 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,090 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 9)
물과 황산 제2세륨암모늄과 농황산을 혼합하고, 황산 제2세륨암모늄 농도 10 ％·황산 농도 15 ％ 의 에칭액 1,000 부를 제조하였다. 이 에칭액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 130 을 90 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,090 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 10)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 7 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 11)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 8 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 12)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 9 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(비교예 1)
유효 염소 농도 13 ％ 의 차아염소산나트륨 50 부와 물 950 부를 혼합하고, 유효 염소 농도 0.65 ％ 의 차아염소산나트륨액 1,000 부를 제조하였다. 이 차아염소산나트륨액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 COK84 를 45 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,045 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다. 그러나, 잉크의 점도가 낮기 때문에 일부 스크린 패턴으로부터 비어져 나와, 완성된 패턴의 정밀도는 낮았다.
(실시예 13)
물과 질산 제2세륨암모늄과 농질산을 혼합하고, 질산 제2세륨암모늄 농도 10 ％·질산 농도 15 ％ 의 에칭액 1,000 부를 제조하였다. 이 에칭액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 130 을 200 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,200 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다. 그러나 점도가 높기 때문에 스크린의 잉크 투과가 나빠, 실시예 7 ∼ 9 와 비교하여, 완성된 패턴의 정밀도는, 실용상 문제는 없는 레벨이지만, 약간 열등한 것이었다.
(실시예 14)
질산 제2세륨암모늄 10 ％·질산 15 ％ 용액 1,000 부에 대해 에어로질 130 을 81 부 첨가하여 도전성 고분자 에칭용 잉크를 조제하였을 때의 점도와 TI 값을 이하의 표 1 에 나타낸다.
또한, 점도의 측정에는, (주) 도쿄 계기 제조 형식 BM (B 형 점도계) 을 사용하고, JIS K 7117-1：1999 에 준거하여, 6 rpm (25℃) 에서의 측정값 및 60 rpm (25℃) 에서의 측정값, 그리고, 이들로부터 TI 값을 산출하였다.
에어로질 130 의
첨가량 (부)		 6 rpm 에서 측정한 점도 (mPa·s) 60 rpm 에서 측정한 점도 (mPa·s) TI 값
81 13,900 2,600 5.3
상기에서 제조한 도전성 고분자 에칭용 잉크를 각각 사용하여, 실시예 7 또는 실시예 10 과 마찬가지로, 폴리티오펜계 도전성 고분자 또는 폴리피롤계 도전성 고분자의 에칭을 행한 결과, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 얻어졌다.
(실시예 15)
유효 염소 농도 0.65 ％ 의 차아염소산나트륨액 1,000 부에 대해 에어로질 COK84 를 73 부 첨가하여 도전성 고분자 에칭용 잉크를 조제하였을 때의 점도와 TI 값을 이하의 표 2 에 나타낸다. 또한, 점도의 측정은, 실시예 14 와 동일한 방법으로 행하였다.
에어로질 COK84 의
첨가량 (부)		 6 rpm 에서 측정한 점도 (mPa·s) 60 rpm 에서 측정한 점도 (mPa·s) TI 값
73 9,800 900 10.9
상기에서 제조한 도전성 고분자 에칭용 잉크를 각각 사용하여, 실시예 1 또는 실시예 4 와 마찬가지로, 폴리티오펜계 도전성 고분자 또는 폴리피롤계 도전성 고분자의 에칭을 행한 결과, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 얻어졌다.
(실시예 16)
물과 과망간산칼륨과 농황산을 혼합하고, 과망간산칼륨 농도 1.5 ％·황산 농도 5 ％ 의 에칭액 1,000 부를 제조하였다. 이 에칭액에 닛폰 에어로질 (주) 제조의 에어로질 130 (실리카 입자, 평균 1 차 입경：약 16 nm) 을 175 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,175 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 17)
폴리피롤계 도전성 고분자의 박막을 갖는 시트 (아킬레스 (주) 제조 ST 진공 성형용 시트) 를 임의의 크기로 자르고, 별도로 준비한 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 사용하여, 손으로 조작하는 인쇄기로 박막과 스크린판을 세트하고, 실시예 16 에서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 18)
물과 질산 제2세륨암모늄과 농질산을 혼합하고, 질산 제2세륨암모늄 농도 5.5 ％·질산 농도 5.5 ％ 의 에칭액 1,000 부를 제조하였다. 이 에칭액에 와코 순약 공업 (주) 제조의 도데실황산나트륨 (와코 1 급) 을 250 부 첨가하여 교반하고 균일하게 분산시킴으로써, 1,250 부의 에칭 잉크를 얻었다. 별도로 A4 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 시트의 표면에 폴리티오펜계 도전성 고분자 (H. C. Starck (주) 제조 CLEVIOS PH 500) 의 박막 (두께 약 50 nm) 과 가로 세로 4.0 cm 의 PET 제 스크린판을 제조하였다. 손으로 조작하는 인쇄기로 박막을 형성한 PET 시트와 스크린판을 세트하고, 앞서 제조한 에칭 잉크를 적당량 올려 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄 종료 30 초 후, 박막 상의 에칭 잉크를 대량의 물로 씻어내고 건조시킴으로써, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 19)
도데실황산나트륨의 첨가량을 100 부로 한 것 이외에는, 실시예 18 과 동일한 조작을 행한 결과, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(주) 도쿄 계기 제조 형식 BM (B 형 점도계) 을 사용하고, JIS K 7117-1：1999 에 준거하여 6 rpm (25℃) 에서의 측정값 및 60 rpm (25℃) 에서의 측정값, 그리고, 이들로부터 TI 값을 산출하였다. 결과를 이하의 표 3 에 나타낸다.
도데실황산나트륨의
첨가량 (부)		 6 rpm 에서 측정한 점도 (mPa·s) 60 rpm 에서 측정한 점도 (mPa·s) TI 값
100 85,000 9,400 9.0
(실시예 20)
도데실황산나트륨의 첨가량을 500 부로 한 것 이외에는, 실시예 18 과 동일한 조작을 행한 결과, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 21)
도데실황산나트륨 대신에 테트라데실황산나트륨을 첨가한 것 이외에는, 실시예 18 과 동일한 조작을 행한 결과, 에칭 잉크가 올라가 있던 부분의 박막이 완전히 용해 또는 박리되어, 스크린 패턴에 따른 도전성 고분자의 패터닝이 완성되었다.
(실시예 22)
도데실황산나트륨의 첨가량을 30 부로 한 것 이외에는 실시예 18 과 동일한 조작을 행한 결과, 에칭 잉크가 스크린 패턴 이외의 부분으로도 퍼져, 완성된 패턴은 실시예 18 보다 열등하였다.
＜완성된 패턴의 현미경에 의한 관찰＞
스크린 인쇄의 판을 라인 앤드 스페이스가 100 ㎛, 200 ㎛, 400 ㎛ 인 것을 준비하였다. 전술한 실시예 및 비교예의 도전성 고분자 에칭용 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 행하고, 완성된 패턴을 현미경으로 관찰하였다. 결과를 하기 표 4 에 나타낸다.
도전성 고분자 에칭용 잉크 관찰 결과
실시예 1 100 ㎛ 까지 깨끗하게 패터닝할 수 있었다.
실시예 7 100 ㎛ 까지 깨끗하게 패터닝할 수 있었다.
비교예 1 400 ㎛ 에서도 잉크의 비어져 나옴에 의해 라인 부분의 단선이 있었다.
실시예 13 100 ㎛ 까지 패터닝할 수 있었으나, 잉크의 나옴이 나빠 패턴의 단부가 깨끗한 직선은 아니며 직선성이 나빴다.
실시예 19 100 ㎛ 까지 깨끗하게 패터닝할 수 있었다.
실시예 22 200 ㎛ 에서 잉크의 비어져 나옴에 의해 라인 부분의 단선이 있었다.

Claims (11)

  1. 도전성 고분자용 에칭제,
    증점제, 및
    수계 매체를 포함하고,
    상기 도전성 고분자용 에칭제가 (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, (NH4)4Ce(SO4)4, 염화니트로실, 브롬산 화합물, 염소산 화합물, 과망간산 화합물, 6 가 크롬 화합물 및 차아염소산염으로 이루어지는 군에서 선택된 화합물이고,
    상기 증점제가 실리카 입자, 알루미나 입자, 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물 및 계면 활성제로 이루어지는 군에서 선택된 증점제인 것을 특징으로 하는 도전성 고분자 에칭용 잉크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자용 에칭제가 (NH4)2Ce(NO3)6, Ce(SO4)2, (NH4)4Ce(SO4)4, 과망간산 화합물 및 차아염소산염으로 이루어지는 군에서 선택된 화합물인, 도전성 고분자 에칭용 잉크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 증점제가 실리카 입자, 알루미나 입자 및 실리카 입자와 알루미나 입자의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 증점제인, 도전성 고분자 에칭용 잉크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 증점제가 계면 활성제인, 도전성 고분자 에칭용 잉크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수계 매체가 물인, 도전성 고분자 에칭용 잉크.
  6. 기재 상에 도전성 고분자의 막을 형성하는 막형성 공정,
    상기 막에 있어서의 도전성 고분자를 제거하는 영역에 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 고분자 에칭용 잉크를 부여하는 인쇄 공정,
    상기 도전성 고분자 에칭용 잉크에 의해 상기 제거하는 영역의 도전성 고분자를 에칭하는 에칭 공정, 그리고,
    잔존하는 도전성 고분자 에칭용 잉크 및 도전성 고분자의 에칭 잔사를 기판 상으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고분자의 패터닝 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자가 폴리아세틸렌류, 폴리파라페닐렌류, 폴리파라페닐렌비닐렌류, 폴리페닐렌류, 폴리티에닐렌비닐렌류, 폴리플루오렌류, 폴리아센류, 폴리아닐린류, 폴리피롤류 및 폴리티오펜류로 이루어지는 군에서 선택된 도전성 고분자인, 도전성 고분자의 패터닝 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자가 폴리아닐린류, 폴리피롤류 또는 폴리티오펜류인, 도전성 고분자의 패터닝 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자가 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 인, 도전성 고분자의 패터닝 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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