KR102047099B1 - 유기 은 착화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 은 잉크 조성물, 은 전극, 전자 소자 및 디스플레이 - Google Patents

유기 은 착화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 은 잉크 조성물, 은 전극, 전자 소자 및 디스플레이 Download PDF

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KR102047099B1 KR1020120148488A KR20120148488A KR102047099B1 KR 102047099 B1 KR102047099 B1 KR 102047099B1 KR 1020120148488 A KR1020120148488 A KR 1020120148488A KR 20120148488 A KR20120148488 A KR 20120148488A KR 102047099 B1 KR102047099 B1 KR 102047099B1
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Abstract

본 발명은 유기 은 착화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 은 잉크 조성물, 은 전극, 전자 소자 및 디스플레이에 관한 것으로서, 상기 유기 은 착화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112012105383030-pat00010

(상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다)
상기 유기 은 착화합물은 안정성 및 용해성이 우수하며, 저온에서 분해되어 은 박막의 형성이 가능하다.

Description

유기 은 착화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 은 잉크 조성물, 은 전극, 전자 소자 및 디스플레이{ORGANIC SILVER COMPLEX COMPOUND, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND SILVER INK, SILVER ELECTRODE, ELECTRONIC DEVICE AND DISPLAY COMPOSITION COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유기 은 착화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 은 잉크 조성물, 은 전극, 전자 소자 및 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 안정성 및 용해성이 우수하며, 저온에서 분해되어 은 박막의 형성이 가능한 유기 은 착화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 은 잉크 조성물, 은 전극, 전자 소자 및 디스플레이에 관한 것이다.
은(Silver)은 귀금속이기도 하지만 세계 전체 생산량의 70% 이상을 공업용으로 사용하고 있는 산업적 응용성이 매우 높은 금속 중의 하나로 쉽게 산화되지 않고 항균, 살균 효과를 가지고 있으며 백금을 제외한 모든 금속 가운데 가장 큰 전기 전도성을 가지고 있다. 이로 인해 은 및 은화합물은 건축자재, 가전제품, 섬유, 주방, 의약, 자동차 기능 소재 등의 소비재로 사용되어 왔으며 근래에와서는 은의 높은 전도성을 이용하여 전자산업 부문에서 많이 활용되고 있다. 특히, 최근 전기전자부품 회로에서 납 사용의 규제와 저 저항 금속 배선, 인쇄회로기판(PCB), 무선인식(RFID), 플라즈마 디스플레이(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기발광다이오드(OLED), 플렉시블 디스플레이 등과 같은 새로운 분야에서 금속패턴으로 사용하기 위해 은에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 이유로 본 발명에서는 화학증착(CVD), 플라즈마 증착, 스퍼터링, 전기도금, 노광(photolithography), 레이저(laser), 소결(Sintering), 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 등의 다양한 방법으로 금속패턴을 형성시킬 수 있는 유기은 화합물을 개발하자 한다.
유기은 화합물 중에서 가장 일반적으로 잘 알려진 화합물은 카르복실산을 리간드로한 은 카르복실레이트 착화합물이다. 은 카르복실레이트는 일반적으로 빛에 민감하고 비교적 분해온도가 높으며 각종 용매에 대한 용해도가 낮기 때문에 간편한 합성 방법에도 불구하고 그 응용범위에는 한계를 보이고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 많은 연구 결과들이 보고되고 있다. 예를 들면 은과의 결합력이 약한 아민을 포함한 은 착화합물이나 길이가 짧은 알킬 체인의 카르복실산을 이용한 은 카르복실레이트, 암모늄 카바메이트 또는 암모늄 카보네이트계 화합물을 반응시켜 얻어지는 은 착체 화합물 등을 들 수 있다. 그러나 상기와 같은 유기은 화합물은 여전히 안정성이 낮고 용매에 대한 용해성이 떨어진다. 또한, 열에 의한 분해온도가 높고(200도 이상) 분해시간도 오래 걸린다는 단점을 갖고 있다.
대한민국 특허등록 제0727483호(등록일: 2007.06.05) 대한민국 특허공개 제2010-0009877호(공개일: 2010.01.29) 대한민국 특허공개 제2006-0048501호(공개일: 2006.05.18) 대한민국 특허공개 제2007-0093801호(공개일: 2007.09.19)
본 발명의 목적은 안정성 및 용해성이 우수하며, 저온에서 분해되어 은 박막의 형성이 가능한 유기 은 착화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기 은 착화합물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 유기 은 착화합물을 포함하는 은 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 유기 은 착화합물을 이용하여 제조된 은 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 은 전극을 포함하는 전자 소자 또는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 은 착화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112012105383030-pat00001
상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다.
구체적으로, 상기 R2, R4, 및 R7은 이소프로필기이고, 상기 R1, R3, R5, R6, R8 및 R9는 수소일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 은 착화합물의 제조 방법은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물을 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 2]
Ag2O
[화학식 3]
Figure 112012105383030-pat00002
상기 화학식 3에서, 상기 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다.
[화학식 4]
Figure 112012105383030-pat00003
상기 화학식 4에서, 상기 R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 몰부에 대하여 1 내지 10 몰부로 반응시킬 수 있다.
상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 몰부에 대하여 1 내지 10 몰부로 반응시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 은 착 화합물은 상기 유기 은 착화합물의 제조 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 은 잉크 조성물은 상기 유기 은 착화합물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전자 소자는 상기 은 전극을 포함한다.
상기 전자 소자는 저 저항 금속 배선, 인쇄회로기판(PCB) 및 무선인식시스템(radio frequency identification(RFID) system)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 디스플레이는 상기 은 전극을 포함한다.
상기 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 발광 다이오드(LED)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 유기 은 착화합물은 안정성 및 용해성이 우수하며, 저온에서 분해되어 은 박막의 형성이 가능하다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 유기 은 착화합물의 FT-IR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 유기 은 착화합물의 H-NMR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 유기 은 착화합물의 TGA 열분해 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 2에서 제조한 은 박막의 SEM 사진으로서, 도 4a는 박막 표면 사진이고, 도 4b는 박막 단면 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 은 착화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112012105383030-pat00004
상기 화학식 1로 표시되는 유기 은 착화합물은 안정성 및 용해성이 우수하며, 저온에서 분해되어 은 박막의 형성이 가능하다. 구체적으로 상기 유기 은 착화합물은 저온에서 분해가 가능하여 저온에서 금속 패턴을 형성할 수 있다. 상기 저온은 100 내지 150 ℃일 수 있다.
또한, 상기 유기 은 착화합물은 물에 대한 용해도가 매우 높으며, 이 착화합물에 열을 가하여 분해된 화합물은 산화된 상태가 아닌 전도성을 띄고 있는 0가 은이다.
상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다.
구체적으로, 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 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 그 유도체 등을 들 수 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 R2, R4, 및 R7은 이소프로필기이고, 상기 R1, R3, R5, R6, R8 및 R9는 수소일 수 있다. 이 경우 상기 유기 은 착화합물의 저온 분해 성능이 더욱 향상되어 바람직하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 은 착화합물의 제조 방법은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 유기 은 착화합물의 제조 방법에 의하여 제조되는 유기 은 착화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 유기 은 착화합물일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 상기 화학식 1과 다른 구조의 유기 은 착화합물일 수도 있다.
[화학식 2]
Ag2O
[화학식 3]
Figure 112012105383030-pat00005
[화학식 4]
Figure 112012105383030-pat00006
상기 화학식 3 및 4에서, 상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다.
구체적으로, 상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 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 그 유도체 등을 들 수 있고, 바람직하게 상기 R2 및 R4는 이소프로필기이고, 상기 R1, R3, R5 및 R6은 수소일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 산화 은이다. 상기 산화 은은 다른 은 화합물인 염화 은, 질산 은, 황산 은, 시아네이트 은 또는 옥살산 은에 비해 반응성이나 후처리, 합성 후 염소 이온, 질산 등의 부가물 제거가 필요 없다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 유기 은 착화합물이 저온에서 분해되도록 하기 위하여 선택된 것이다. 그러나, 상기 산화 은과 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물만 반응시키면, 침전물만 발생하고 착화합물이 형성되지 않는다. 본 발명의 발명자들은 상기 화학식 4로 표시되는 화합물을 더 첨가하는 경우 상기 산화 은과 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물이 반응하여 착화합물을 형성함을 발견하였다. 따라서, 상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물을 모두 반응시켜야만 저온에서 분해 가능한 유기 은 착화합물을 제조할 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 몰부에 대하여 1 내지 10 몰부로 반응시킬 수 있고, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 몰부에 대하여 1 내지 10 몰부로 반응시킬 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량이 1 몰부 미만인 경우 반응에 참여하지 않은 화학식 2가 다량 잔존할 수 있고, 10 몰부를 초과하는 경우 착화합물 수득에 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물의 함량이 1 몰부 미만인 경우 반응에 참여하지 않은 화학식 2가 다량 잔존할 수 있고, 10 몰부를 초과하는 경우 착화합물 수득에 문제가 있을 수 있다.
상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 상기 유기 은 착화합물을 제조하는 조건은 본 발명에서 한정되지 않는다. 다만, 구체적으로 예를 들면, 상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물의 혼합물을 질소와 같은 불활성 기체 분위기에서 상압 및 상온 상태에서 이루어 질 수 있다.
상기 반응은 용매 없이 직접 반응할 수 있고, 용매를 사용할 수도 있다. 용매를 사용하는 경우 물, 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, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매 또는 이들의 혼합용매 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 은 잉크 조성물은 상기 유기 은 착화합물을 포함한다.
상기 은 잉크 조성물은 상기 유기 은 착화합물과 함께 상기 잉크 조성물의 점도 조절이나 원활한 박막 형성을 위하여 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 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, 파라핀 오일, 미네랄 스피릿 과 같은 탄화수소계, 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매, 디메틸술폭사이드 또는 이들의 혼합 용매 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 은 잉크 조성물은 상기 유기 은 착화합물 및 용매 이외에, 필요에 따라 이미 공지의 바인더 수지(binder resin)나 환원제 그리고 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent) 또는 레벨링(levelling)제와 같은 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 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 음이온 계면활성제, 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 등이 포함된다. 습윤제 또는 습윤분산제로는 폴리에틸렌글리콜, 에어프로덕트사(Air Product) 제품의 써피놀 시리즈, 데구사(Deguessa)의 테고 웨트 시리즈와 같은 화합물을 사용할 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 사용할 수 있다.
또한, 상기 은 잉크 조성물은 소성을 쉽게 하기 위하여 환원제를 첨가하여 사용할 수 있는데, 예를 들면, 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 유기 화합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 은 전극은 상기 유기 은 착화합물을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 유기 은 착화합물을 이용하여 은 전극을 제조하는 방법은 종래의 전극 제조 방법이 모두 적용될 수 있는 바, 본 발명에서 그 방법이 특별히 제한되는 것은 아니다.
다만, 일 예로 상기 은 전극은 상기 유기 은 착화합물을 포함하는 은 잉크 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 즉, 상기 은 잉크 조성물은 기재에 코팅하여 은 박막을 제조하거나 프린팅 공정을 통해 인쇄를 할 수 있다.
구체적으로, 상기 은 잉크 조성물은 금속, 유리, 실리콘 웨이퍼, 세라믹, 폴리에스테르나 폴리이미드와 같은 플라스틱 필름, 고무시트, 섬유, 목재, 종이 등과 같은 기판에 코팅하여 박막을 제조하거나 직접 프린팅 할 수 있다. 이러한 기판은 수세 및 탈지 후 사용하거나 특별히 전처리를 하여 사용할 수 있는데 전처리 방법으로는 플라즈마, 이온빔, 코로나, 산화 또는 환원, 열, 에칭, 자외선(UV) 조사, 그리고 상기의 바인더나 첨가제를 사용한 프라이머(primer) 처리 등을 들 수 있다.
상기 박막 제조 및 프린팅 방법으로는 잉크의 물성에 다라 각각 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, 리소공정(lithography) 등을 선택하여 사용하는 것이 가능하다.
상기 은 잉크 조성물의 점도는 특별히 제한할 필요는 없으나, 상기 박막 제조 및 프린팅 방법에 문제가 없으면 좋으며 그 방법 및 종류에 따라 다를 수 있지만 보통 0.1 내지 200,000cps 정도가 바람직하고, 1 내지 10,000cps가 보다 바람직하다. 상기 프린팅 방법 중에서 예를 들면, 잉크젯 프린팅으로 박막 및 패턴 형성 시에는 잉크의 점도가 중요한데 점도 범위는 0.1 내지 50cps, 바람직하게는 1 내지 20cps, 보다 바람직하게는 2 내지 15cps가 좋다. 만약, 이 범위보다 낮은 경우는 소성 후 박막의 두께가 충분하지 못해 전도도 저하가 우려되며, 범위보다 높게 되면 원활하게 잉크가 토출되기 어려운 단점이 있다.
이와 같이 하여 얻어진 박막 또는 패턴을 산화 또는 환원 처리나 열처리, 적외선, 자외선, 전자 선(electron beam), 레이저(laser) 처리와 같은 후처리 공정을 통하여 금속 또는 금속산화물 패턴을 형성시키는데도 이용할 수 있다. 상기의 후처리 공정은 통상의 불활성 분위기 하에서 열처리할 수도 있지만 필요에 의해 공기, 질소, 일산화탄소 중에서 또는 수소와 공기 또는 다른 불활성 가스와의 혼합 가스에서도 처리가 가능하다. 상기 열처리는 보통 80 내지 400℃, 바람직하게는 80 내지 300℃, 보다 바람직하게는 120 내지 250℃에서 열처리하는 것이 박막의 물성을 위하여 좋다. 부가적으로, 상기 범위 내에서 저온과 고온에서 2단계 이상 가열처리하는 것도 박막의 균일성을 위해서 좋다. 예를 들면 80 내지 150℃에서 3 내지 30분간 처리하고, 150 내지 300℃에서 5 내지 30분간 처리할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전자 소자 또는 디스플레이는 상기 은 전극을 포함한다. 상기 은 전극을 포함하는 전자 소자 또는 디스플레이의 구조 및 제조 방법은 종래의 전자 소자 또는 디스플레이의 구조 및 제조 방법이 모두 적용될 수 있는 바, 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 소자는 저 저항 금속 배선, 인쇄회로기판(PCB) 또는 무선인식시스템(radio frequency identification(RFID) system) 등일 수 있고, 상기 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 발광 다이오드(LED) 등일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
( 실시예 1)
- 이소프로필포름아미드의 제조
플라스크에 1 당량의 이소프로필 아민을 넣고 교반하면서 1.2 당량의 개미산을 천천히 가하여 반응시킨다. 60℃의 온도를 유기하면서 1시간 반응시킨다. 반응 종료 후 약 30℃에서 감압증류기로 미 반응물과 용매를 제거하여, 최종적으로 점성을 가지는 액상의 이소프로필포름아미드를 제조하였다.
- 산화 은과 이소프로필포름아미드와의 반응
플라스크에 점성이 있는 액상의 이소프로필포름아미드 0.1몰과 이소프로필아민 0.2몰을 100밀리리터의 증류수에 용해시킨 후 산화 은 0.05몰을 첨가하여 상온에서 반응시킨다. 반응이 진행되면서 검은색 파우더였던 산화 은이 착화합물을 형성하면서 색이 옅어지다가 최종적으로는 투명한 용액으로 변한다. 필터를 통해 미반응 산화 은을 제거한 후 감압증류를 통해 용매를 제거하여 유기 은 착화합물을 얻었다.
상기 제조된 유기 은 착화합물에 대하여 FT-IR, H-NMR 및 TGA 분석을 실시하였고, 그 결과를 하기 도 1 내지 3에 나타내었다.
상기 도 1 내지 3을 참조하면, 상기 유기 은 착화합물을 FT-IR 스펙트럼으로 분석하면 포름아미드의 C=O 신축 밴드와 N-H굽힘 밴드를 확인 할 수 있고, H-NMR 스펙트럼 분석으로 포름아마이드계 화합물이 리간드로서 은과 결합하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 유기 은 착화합물의 TGA 열분해 곡선을 통해 낮은 온도인 90 내지 120℃에서 열분해가 일어나는 것을 알 수 있다.
( 비교예 )
플라스크에 점성이 있는 액상의 이소프로필포름아미드 0.1몰을 100밀리리터의 증류수에 용해시킨 후 산화 은 0.05몰을 첨가하여 상온에서 반응시켰다.
그러나, 실시예 1과 같이 반응이 진행되면서 검은색 파우더였던 산화 은이 착화합물을 형성하면서 색이 옅어지다가 최종적으로는 투명한 용액으로 변하는 것이 아니라, 침전물이 발생함을 확인하였다. 즉, 유기 은 착화합물이 형성되지 못함을 확인하였다.
( 실시예 2)
상기 실시예 1에서 제조된 유기 은 착화합물 6g을 증류수 7g, 이소프로파놀 10g의 혼합액에 첨가하고 첨가제로 2-에틸핵실아민을 1g 첨가하여 점도 10.4cps의 투명한 은 잉크 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 은 잉크 조성물을 PET 필름에 도포한 후 150℃에서 소성하여 은 박막을 제조하였고 SEM으로 분석한 결과를 하기 도 4에 나타내었다. 도 4a는 박막 표면 사진이고, 도 4b는 박막 단면 사진이다.
상기 제조된 은 박막에 대하여 스카치테이프(상표명: 3M사 제조)를 인쇄 면에 붙인 후 박리하여 접착면에 은막이 전사되는 상태를 평가한 결과 테이프의 접착면에 은 박막의 전사가 없는 것을 확인하였다.
또한, 패턴 1cm× 3cm의 직사각형 샘플을 제작한 후 이를 에이아이티(AIT) CMT-SR1000N으로 면저항을 측정하였고, 0.1Ω/sq의 우수한 저항값을 얻었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기 은 착화합물.
    [화학식 1]
    Figure 112019076383797-pat00007

    (상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R3 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이고,
    상기 R2는 이소프로필기이다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R4 및 R7은 이소프로필기이고,
    상기 R1, R3, R5, R6, R8 및 R9는 수소인 것인 유기 은 착화합물.
  3. 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 유기 은 착화합물의 제조 방법.
    [화학식 2]
    Ag2O
    [화학식 3]
    Figure 112019076383797-pat00008

    (상기 화학식 3에서, 상기 R1 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이고, 상기 R2는 이소프로필기이다)
    [화학식 4]
    Figure 112019076383797-pat00009

    (상기 화학식 4에서, 상기 R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 2 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기이다)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 몰부에 대하여 1 내지 10 몰부로 반응시키는 것인 유기 은 착화합물의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 몰부에 대하여 1 내지 10 몰부로 반응시키는 것인 유기 은 착화합물의 제조 방법.
  6. 제3항에 따른 유기 은 착화합물의 제조 방법을 이용하여 제조된 유기 은 착화합물.
  7. 제6항에 따른 유기 은 착화합물을 포함하는 은 잉크 조성물.
  8. 제1항에 따른 유기 은 착화합물을 이용하여 제조된 은 전극.
  9. 제8항에 따른 은 전극을 포함하는 전자 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자 소자는 저 저항 금속 배선, 인쇄회로기판(PCB) 및 무선인식시스템(radio frequency identification(RFID) system)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 전자 소자.
  11. 제8항에 따른 은 전극을 포함하는 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 발광 다이오드(LED)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 디스플레이.
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