KR102077690B1 - 은 잉크 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 은 잉크 조성물을 제조하는 방법 및 은 잉크 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 전극박막과 기판 간의 계면 접촉력, 전기 전도성 및 저온 소결 특성이 우수한 투명한 은 잉크를 경제적으로 용이하게 제조할 수 있다.

Description

은 잉크 조성물 및 이의 제조방법{Silver ink composition and methods for preparing the same}

본 발명은 전도성 은 잉크 조성물, 및 전도성 은 잉크 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 트랜지스터, 유연한 디스플레이, 광전지, 배터리, 무선 주파수 식별태그, 센서 및 태양 전지 배열 등 다양한 분야에서 배선이나 전극 형성을 위해 전도성 있는 재료를 이용한 직접 인쇄방식이 큰 주목을 받고 있다. 직접 인쇄방식은 직접적으로 배선을 이루기 때문에 인쇄 기술을 실현하기 위해서는 전도성 잉크의 역할이 매우 중요하다. 이에 따라, 전극 소재로 전도성 고분자, 탄소 및 금속 잉크 등을 사용하는 여러 연구 결과가 다수 보고되고 있다. 그러나 유기 잉크는 낮은 전도성을 나타내고, 나노입자 잉크는 벌크 은과 같은 정도의 전기 전도도를 달성하기 위해 높은 열처리 온도(200~350℃)가 필요하다는 단점이 있다.

한편, 금속 은은 기록 재료나 인쇄 쇄판의 재료로서, 또한 도전성이 우수하다는 점에서 고도전성 재료로서 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 전극용 잉크소재로서 일반적으로 사용되는 은 페이스트의 경우, 다양한 프린팅 기술에 대한 적용성이 떨어지고, 페이스트를 잉크로 적용하기 위한 전처리 공정들을 거쳐야만 하는 등의 문제점이 나타났다. 반면에 은 전구체 잉크는 인쇄 전자장치에 널리 사용될 수 있지만, 상대적으로 낮은 분자량의 리간드를 갖는 은 카바메이트 착화합물(complex) 또는 다른 형태의 은 착화합물이 합성되기 때문에 이를 분해하기 위해서는 150℃ 이상에서 열처리해야 한다. 그러나 이러한 높은 소결 온도는 플라스틱이나 종이와 같은 유연 기판에 전자장치를 제조할 경우에 기술적 어려움을 초래한다. 따라서 저온(100℃ 미만)의 소결로도 높은 전도성과 기판/전극 계면 간의 우수한 접착성을 가지며, 다양한 프린팅 기술에 적용할 수 있는 안정적인 은 잉크의 개발이 요구되는 실정이다. 그 동안 많은 연구 그룹들이 잉크 특성을 개선하기 위해 다양한 유기 안정제를 사용했지만, 열처리 온도가 높고, 열처리 후에 완전히 제거되지 않은 안정제 잔사가 전극의 전도성을 저하시키는 문제를 안고 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명자들이 예의 노력한 결과, 쉽고 경제적인 방법에 의해 저온의 소결시 전도성과 접착성을 향상시킬 수 있는 은 잉크조성물을 제조할 수 있는 것을 확인하고서 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 일 목적은 은 잉크 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 은 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

일 양태는 하기 화학식 1의 착화합물을 형성하는 단계를 포함하는, 은 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.

<화학식 1>

용어 "착화합물(complex)"이란 1개 또는 그 이상의 금속 또는 금속과 유사한 원소를 중심으로 다른 이온이나 분자가 방향성을 갖고 입체적으로 결합된 원자집단을 의미하며, 본 명세서에서 '착물' 또는 '복합체'라고도 명명될 수 있다. 여기서, 중심이 되는 원자 또는 이온에 배위하고 있는 원자이온분자 또는 원자단을 리간드(ligand)라고 부른다.

상기 화학식 1의 착화합물은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다,

(a) 은 화합물 및 착화제를 혼합하는 단계; 및

(b) 상기 혼합물에 환원제를 첨가하는 단계.

상기 은 화합물은 예를 들면 탄산은, 산화은, 티오시아네이트화은, 황화은, 시안화은, 인산은, 아세틸아세토네이트화은, 젖산은, 또는 그 유도체일 수 있다. 또한 상기 은 화합물은 바람직하게 탄산은일 수 있다.

예를 들어, 은 화합물로서 아세트산은을 사용하는 경우 합성공정 중에 생성된 용액 내 아세트산이 제조된 필름에 영향을 미칠 수 있으며, 또한 어닐링 후에 전도도를 감소시킬 수 있다. 또한 은 화합물로서 질산은 또는 황산은을 사용하는 경우에도 아세트산은과 동일 또는 유사한 문제가 발생할 수 있다. 그러나 은 화합물로 탄산은을 사용하는 경우 잉크 보관 안정성이 우수하면서 저온 소성이 가능하고, 어닐링 후에도 높은 전도도가 유지될 수 있다.

상기 착화제는 에틸아민 및 수산화암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 또한 상기 착화제는 바람직하게 에틸아민 및 수산화암모늄일 수 있다.

상기 환원제는 바람직하게 포름산일 수 있다.

본 발명의 은 잉크 조성물의 제조방법은 상기 복합체 형성 이후, 하기의 단계를 더 포함할 수 있다,

(d) 안정화제를 첨가하는 단계; 및/또는

(e) 분산제 또는 점도조절제를 첨가하는 단계.

상기 안정화제는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 화합물이나 상기의 암모늄 카바메이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 바이카보네이트계 화합물 또는 최소한 1개 이상의 이들 혼합물을 포함할 수 있다. 아민 화합물은 예를 들면 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, 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 디메틸 아세탈, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 아닐린, 아니시딘, 아미노벤조니트릴, 벤질아민 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌이민과 같은 고분자 화합물 및 그 유도체 등일 수 있다. 또한 암모늄 카바메이트, 카보네이트, 바이카보네이트계 화합물은 예를 들면, 암모늄 카바메이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 바이카보네이트, 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, 이소프로필암모늄 바이카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 또는 그 유도체일 수 있다. 또한 상기 안정화제는 바람직하게 에틸아민, 수산화암모늄, 또는 이의 조합일 수 있으며, 보다 바람직하게 에틸아민 및 수산화암모늄일 수 있다.

이러한 안정화제의 사용량은 본 발명의 잉크 특성에 부합되는 한 특별히 제한할 필요는 없다. 그러나 그 함량이 은 화합물에 대하여 몰비로 0.1% ~ 90%, 보다 바람직하게는 1% ~ 50%, 보다 더 바람직하게는 5% ~ 30%일 수 있다. 이 범위를 넘는 경우 박막의 전도도의 저하가 생길 수 있고, 이하의 경우 잉크의 저장 안정성이 떨어질 수 있다. 잉크의 저장안정성의 저하는 결국 도막의 불량을 야기시키고, 더구나 상기 안정제는 저장안정성 뿐만 아니라 은 잉크 조성물을 코팅한 후 소성하여 도막을 생성하였을 때, 상기 범위의 안정제가 사용되지 않을 경우에는 균일하고 치밀한 박막이 형성되지 못하거나 균열(crack)이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.

상기 분산제 또는 점도조절제는 폴리카르복실산이나 그 유도체와 같은 유기 화합물, 에탄올아민, 실리카계 화합물, 또는 셀룰로오스계 화합물이 주로 사용될 수 있다. 상기 분산제 또는 점도조절제로서 사용되는 셀룰로스계 화합물은 에틸하이드록시에틸 셀룰로스(HEC), 하이드록시메틸 셀룰로스, 카르복실메틸 셀룰로스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한 상기 분산제 또는 점도조절제는 바람직하게 에틸하이드록시에틸 셀룰로스(HEC), 에탄올아민 또는 이의 조합일 수 있다. 또한 보다 바람직하게 상기 분산제 또는 점도 조절제는 에틸하이드록시에틸 셀룰로스 및 에탄올아민일 수 있다. 본 발명의 은 잉크 점도는 특별히 제한할 필요는 없다. 즉 박막 제조 및 프린팅 방법에 문제가 없으면 좋으며 그 방법 및 종류에 따라 다를 수 있지만, 보통 0.1 ~ 200,000cps 범위가 바람직하고 1 ~ 10,000cps가 보다 바람직하다. 프린팅 방법 중에서 예를 들면, 잉크젯 프린팅으로 박막 및 패턴 형성 시에는 잉크의 점도가 중요한데 점도 범위는 0.1 ~50cps, 좋게는 1 ~ 20cps, 보다 좋게는 2 ~ 15cps 범위가 좋다. 만약 이 범위보다 낮은 경우는 소성 후 박막의 두께가 충분하지 못해 전도도 저하가 우려되며, 범위보다 높게 되면 원활하게 잉크가 토출되기 어려운 단점이 있다.

본 발명의 은 잉크 조성물의 제조방법은 은-암모니아-에틸아민-포르메이트 착화합물을 포함하는 조성물에 안정화제를 혼합한 후에 분산제(또는 점도 조절제)를 혼합함으로써, 첨가제의 혼합 순서를 최적화하여 소결시 전도성과 접착성을 향상시킬 수 있도록 하였다. 일 실시예에서 에탄올아민의 혼합 후 하이드록시에틸 셀룰로스의 혼합이 잉크 조성물의 전도성과 접착성을 향상시키는 것을 확인하였다.

또한 본 발명의 은 잉크 조성물의 제조방법은 소포제, 광안정제, 결합제, 계면활성제, 습윤제, 칙소제, 레벨링제, 또는 pH조절제 등의 기타 첨가제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가제는 잉크의 도막물성, 분산성, 인쇄성 등의 기능을 보강하는 역할을 하고, 필요에 따라 사용되거나 사용되지 않을 수 있다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 은 잉크 조성물은 낮은 소결 온도를 특징으로 한다. 저온(100℃ 미만)의 소결 처리에도 본 발명에 따라 제조된 은 잉크 조성물은 높은 전도성과 기판과 전극 간의 우수한 접착성을 유지한다. 일 실시예에서, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 은 필름이 70℃에서 어닐링 후에 10⁶~10⁷S/m 정도의 매우 높은 전도도를 나타냈다.

다른 양태는 하기 화학식 1의 착화합물을 포함하는 은 잉크 조성물을 제공한다.

<화학식 1>

본 발명의 은 잉크 조성물에 포함되는 화학식 1의 착화합물은 본 명세서에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 제조방법에서 언급한 바와 동일하다.

본 발명의 은 잉크 조성물은 바람직하게 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 조성물일 수 있다.

상기 은 잉크 조성물에서 화학식 1의 착화합물은 바람직하게 은 화합물로 탄산은을 이용하여 제조된 것일 수 있다. 또한 은-암모니아-에틸아민-포르메이트 착화합물은 보다 바람직하게 탄산은, 수산화암모늄, 에틸아민을 혼합한 후, 포름산으로 환원시켜 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 안정화제를 더 포함할 수 있다. 상기 안정화제는 바람직하게 에틸아민, 수산화암모늄, 또는 이의 조합일 수 있으며, 보다 바람직하게 에틸아민 및 수산화암모늄일 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 분산제 및/또는 점도조절제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제 또는 점도조절제는 바람직하게 에틸하이드록시에틸 셀룰로스(HEC), 에탄올아민 또는 이의 조합일 수 있으며, 보다 바람직하게 에틸하이드록시에틸 셀룰로스 및 에탄올아민일 수 있다.

상기 잉크 조성물은 소포제, 광안정제, 결합제, pH조절제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에서 제조된 은 잉크 조성물은 안정성 및 용해성이 우수하여 도포나 다양한 프린팅 공정에 쉽게 적용 가능한데, 예를 들면 금속, 유리, 실리콘 웨이퍼, 세라믹, 폴리에스테르나 폴리이미드와 같은 플라스틱 필름, 고무시트, 섬유, 목재, 종이 등과 같은 기판에 코팅하여 박막을 제조하거나 직접 프린팅할 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. 박막 제조 및 프린팅 방법으로는 잉크의 물성에 따라 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.

또 다른 양태는 상기 은 잉크 조성물을 사용하여, 금속 은을 형성하여 얻어진 도전체를 제공한다.

또 다른 양태는 상기 은 잉크 조성물을 사용하여, 기재 상에 금속 은을 형성하여 얻어진 도전체를 구비한 기기를 제공한다.

본 발명은 저온에서 은 전극의 결정성을 높일 수 있고, 전극박막과 기판간의 계면 첩촉력이 우수하고, 기계적 강도와 내구성이 우수하여, 플라스틱, 섬유 등 유연 전자소자, 태양전지, 배터리, 무선 주파수 식별(RFID) 태그, 화학센서, 바이오센서, 생의학적 장치 등 다양한 전자장치 제작에 활용될 수 있다. 또한, 본 발명에서 제공하는 은 전구체 잉크는 값싼 원료를 사용하여 간단한 방법으로 제조할 수 있으므로, 다양한 전자장치의 신뢰성과 경제성을 제고시켜 줄 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 은 잉크 조성물을 이용하여 유리 기판 상에 다양한 속도(a: 400rpm, b: 500rpm, c: 800rpm, d: 1000rpm, 및 e: 1500rpm)로 스핀-코팅하고 어닐링한 은 필름의 FESEM 이미지이다.
도 2는 본 발명의 은 잉크 조성물을 이용하여 유리 기판 상에 500rpm 속도로 스핀-코팅하고, 어닐링한 은 필름의 AFM 토포그래피 이미지(a: 2D, b: 3D) 및 EDX 스펙트럼(c)이다.
도 3은 본 발명의 은 잉크 조성물을 이용하여 PET 기판 상에 다양한 속도(a: 2000mm/s, b: 3000mm/s, c: 4000mm/s, d: 5000mm/s 및 e: 6000mm/s, f: 7000mm/s, 및 g: 8000mm/s)로 노즐-젯 인쇄 라인을 형성하고 어닐링한 은 필름의 FESEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 은 잉크 조성물을 이용하여 PET 기판 상에 2000mm/s 속도로 노즐-젯 인쇄 라인을 형성하고, 어닐링한 은 필름의 AFM 토포그래피 이미지(a: 2D, b: 3D)이다. c는 PET 기판 상에 2000mm/s 내지 8000mm/s 속도로 형성된 노즐-젯 인쇄라인의 2D 표면 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 은 잉크 조성물을 이용한 전도성 잉크 펜에 의해 형성되고 어닐링된 은 글자의 FESEM 이미지(a: 저 해상도, b: 고 해상도) 및 AFM 토포그래피 이미지(c: 2D, d: 3D)이다. e는 PET 기판 상에 은 잉크 펜에 의해 형성된 전도성 은 전극 글자와 LED를 연결한 결과를 보여준다.
도 6은 본 발명의 은 잉크 조성물의 UV- 스펙트럼(a) 및 점성 측정(b) 결과를 보여준다.
도 7은 본 발명의 은 잉크 조성물을 이용한 스핀-코팅 및 노즐-젯 인쇄에 의해 형성된 은 필름(어닐링 후)의 표면저항 및 전도도를 보여준다, a: 유리 기판 상에 형성된 스핀-코팅 은 필름, b: PET 기판 상에 형성된 스핀-코팅 은 필름, c: 유리 기판 상에 형성된 노즐-젯 은 인쇄 라인, 및 d: PET 기판 상에 형성된 노즐-젯 은 인쇄 라인.

이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

제조예 1. 은 전구체 잉크 제조

0.5g 탄산은(Ag₂CO₃, 99%)을 10 ml의 유리 바이알에서 1 ml 에틸아민(C₂H₅NH₂, 메탄올 중 2.0M, 비점=16~20℃)과 1.5 ml 수산화암모늄(NH₄OH, 28.0~30.0% NH₃ 기준, 비점=24.7℃)을 혼합하여 크림색 콜로이드 용액을 형성시켰다. 그런 다음 침전물이 녹고 흑색으로 변할 때까지 0.1 ml의 포름산(HCOOH, ≥98.0%, 비점=100.8℃)을 용액에 첨가하였다. 그 후, 미리 제조된 회색 용액에 0.2 ml의 에탄올아민(≥99.0%)을 가하여 교반시켜 혼합하였다. 2% 하이드록시에틸 셀룰로스(Hydroxyethyl Cellulose(HES), 물-메탄올 용액 중 2%)를 용액에 혼합하여 분산과 점도를 향상시켰다. 제조된 잉크를 12시간 지난 후 200nm 필터주사기로 여과하여 투명한 은 잉크를 만들었다.

제조예 2. 스핀코팅, 노즐-제트 인쇄 및 전도성 잉크 펜에 의한 박막 제조

스핀-코팅/노즐-분사 인쇄 또는 전도성 특성을 형성하기 전에 모든 기판(유리 및 PET)을 비누, 물, 증류수 및 에탄올/이소프로판올 혼합물로 세정하였다.

기판을 건조시킨 후, 상기 제조예 1에서 제조된 은 잉크를 유리 및 PET 기판 상에 각각 400~1500 rpm의 속도로 40초 동안 스핀코팅하였다. 유사하게, 상기 은 잉크를 2000~8000 mm/s 사이의 속도로 노즐젯 프린터에 의해 유리와 PET에 인쇄하였다. 노즐 압력은 약 50kPa로, 온도는 70℃에서 유지되었다. 또한, 상기 은 잉크를 잉크펜에 주입하여 펜으로 기판(예, PET) 위에 전극 회로를 만들었다. 생산된 각 전도성 박막, 배선, 인쇄물을 70℃ 온도의 오븐에서 6시간 동안 각각 어닐링하였다.

실험예 1. 은 필름 및 은 인쇄물의 형태적 특성 확인

상기 제조예 2에서 제조된 은 필름 및 인쇄물의 형태적 특성을 확인하기 위해, 에너지 분산형 엑스레이(energy dispersive x-ray, EDX)가 장착된 필드 방사 주사전자 현미경(field emission scanning electron microscopy, FESEM)으로 각 은 필름 및 은 인쇄물을 분석하였다. 노즐-젯에 의한 은 인쇄 라인의 가로 단면 및 표면은 2D 표면 프로파일 분석기로 조사하였고, 인쇄물 및 필름의 2D 및 3D 형태는 원자현미경(atomic force microscopy, AFM)을 이용하여 분석하였다.

도 1은 유리 기판 상에 형성된 스핀-코팅 은 필름의 FESEM 이미지이다. 형성된 은 필름은 매끄럽고 균일한 특성을 나타냈다. 도 1의 a1-e1은 저배율의 FESEM 이미지로, 균일하게 분포되고 치밀한 나노입자를 확인할 수 있었다. 도 1의 a2-e2는 고배율의 FESEM 이미지로, 치밀하게 성장한 나노입자 및 은 전구체 잉크에 존재한 리간드의 빠른 휘발로 인해 형성된 공간을 확인할 수 있었다. 도 1의 a3-e3은 은 필름의 절단 단면 FESEM 이미지로, 어닐링된 필름이 기판 상에 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있었다. 도 2는 유리 기판 상에 형성된 스핀-코팅 은 필름의 2D 및 3D AFM 토포그래피 이미지 및 EDX 스펙트럼 분석 결과이다. 은 필름의 매끄러운 표면을 확인할 수 있었고, 또한 은 필름이 2wt.% 탄소를 함유하는 것을 확인하였다.

도 3은 PET 기판 상에 다양한 속도로 형성된 노즐-젯 은 인쇄 필름의 FESEM 이미지로, 은 인쇄 라인의 윤곽이 분명하였으며, 균일하고 매끄러운 표면을 형성하는 것을 확인하였다. 도 4는 PET 기판 상에 형성된 노즐-젯 은 인쇄 필름의 2D 및 3D AFM 토포그래피 이미지 및 2D 표면 프로파일 스펙트럼 결과이다. 인쇄된 전극의 두께는 노즐-젯 속도가 증가함에 따라 감소하였다.

도 4는 PET 기판 상에 은 잉크 펜에 의해 형성된 은 인쇄물의 FESEM 이미지, AFM 토포그래피 이미지 및 LED와 연결 결과를 나타낸다. 형성된 은 인쇄물은 입자가 치밀하게 형성된 나노구조물이었으며, ~34nm의 RMS 값을 보여주어 구조적 불규칙성이 없다는 것을 확인하였다. 또한 PET 기판 상에서 LED와 연결될 수 있음을 보여줌으로써 본 발명의 잉크 조성물이 플렉시블 전극에 적용될 수 있다는 것을 입증하였다.

실험예 2. 은 잉크의 저장 안정성 확인

제조된 은 잉크는 투명하고 입자가 없는 특성을 갖는다. 상기 제조예 1에서 제조된 은 잉크의 저장 안정성을 확인하기 위해, 자외선-가시광선 분광광도계에 의해 은잉크 조성물의 광학적 특성을 확인하였다. 또한 은 잉크의 유동적 특성을 확인하기 위해 점도계를 이용하여 은 잉크의 점도를 측정하였다.

은 잉크의 자외선-가시광선 스펙트럼 결과, 400-500cm^-1 파장에서 은 입자와 관련한 특징적인 피크가 나타나지 않았으며, 이에 따라 1~4 주가 지난 후에도 은 잉크 조성물에 입자가 존재하지 않는 것을 확인하였다 (도 6a).

또한 은 잉크의 점성 측정 결과, 낮은 전단속도부터 높은 전단속도까지 은 잉크 조성물은 실질적인 변화없이 일정하게 유지되어 본 발명의 은 잉크 조성물의 안정성을 확인할 수 있었다(도 6b)

실험예 3. 은 필름 및 은 인쇄물의 전도성 확인

상기 제조예 2에서 제조된 은 필름 및 은 인쇄물의 전도성을 확인하기 위해 각각의 표면저항을 측정하였다. 전도도는 측정된 표면저항을 이용하여 계산하였다. 다양한 속도로 각각의 유리 기판 및 PET 기판에 형성된 스핀-코팅 은 필름 및 노즐-젯 은 인쇄라인의 측정된 표면저항 및 계산된 전도도를 그래프로 나타냈다(도 7).

그 결과, 유리 기판 및 PET 기판에 형성된 스핀-코팅 은 필름의 전도도는 각각 1.01×10⁶~3.72×10⁶ S/m 및 1.08×10⁶~4.02×10⁶ S/m이었다. 스핀-코팅 속도의 감소에 따라 전도도의 증가는 은 입자의 밀도 및 치밀도가 증가하였기 때문인 것으로 여겨진다. 유리 기판 및 PET 기판에 형성된 노즐-젯 은 인쇄 라인의 전도도는 각각 7.05×10⁶~1.12×10⁷ S/m 및 7.22×10⁶~1.06×10⁷ S/m으로 나타났다. 노즐-젯 속도의 감소에 따른 전도도의 증가는 전자적 움직임이 완화되어 밀도의 증가 및 빈 공간이 사라졌기 때문이라고 해석된다.

결론적으로, 스핀코팅 및 노즐-젯 인쇄에 의해 형성된 은 필름 및 인쇄물은 70℃에서 어닐링 후에 10⁶~10⁷ S/m의 매우 높은 전도도를 나타낸다. 특히, 노즐-젯 인쇄 라인은 벌크 실버(~10⁷ S/m)와 동일한 전기전도를 나타냈다.

Claims (12)

1. 탄산은, 착화제로 에틸아민 및 수산화암모늄을 혼합하는 단계;
   상기 혼합물에 환원제로 포름산을 첨가하여 하기 화학식 1의 착화합물을 형성하는 단계;
   상기 착화합물에 안정화제로 에탄올아민을 첨가 후 혼합하는 단계; 및
   상기 에탄올아민 혼합물에, 분산제 또는 점도조절제로 하이드록시에틸 셀룰로스를 첨가 후 혼합하여 은 잉크 조성물을 형성하는 단계;
   를 포함하여 상기 은 잉크 조성물을 기판에 도포한 상태에서 70℃의 온도로 어닐링하는 경우 10⁶ ~ 10⁷ S/m의 전기 전도도를 나타내는 것을 특징으로 하는 은 잉크 조성물의 제조방법:
   <화학식 1>
   

   
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7. 제 1 항에 의해 제조되며 하기 화학식 1의 착화합물을 포함하는 은 잉크 조성물로, 상기 은 잉크 조성물을 기판에 도포한 상태에서 70℃의 온도로 어닐링하는 경우 10⁶ ~ 10⁷ S/m의 전기 전도도를 나타내는 것을 특징으로 하는 은 잉크 조성물.
   <화학식 1>
   

   

   
   
   
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