KR20120043647A - 인쇄용 용제 또는 용제 조성물 - Google Patents

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KR20120043647A
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요우지 스즈끼
야스유끼 아까이
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가부시끼가이샤 다이셀
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Abstract

본 발명은 결합제 수지 등의 수지 첨가물의 용해성이 높고, 흡습성이 낮은 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물을 제공한다.
본 발명의 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물은 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자 패턴을 인쇄법에 의해 형성할 때에 사용하는 용제 또는 용제 조성물로서, 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 2개의 말단 알킬기 중 한쪽이 메틸기이고, 다른 한쪽이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 인쇄법으로서는, 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 마이크로컨택트 인쇄법, 나노임프린트법으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 방법이 바람직하다.

Description

인쇄용 용제 또는 용제 조성물{SOLVENT FOR PRINTING}
본 발명은 흡습하기 어렵고 수지 용해성이 우수한, 인쇄법에 의해 패턴 형성할 때에 이용되는 용제 또는 용제 조성물에 관한 것이다.
종래, 배선 기판이나 디스플레이 등의 전자 부품의 패턴 형성은, 포토리소그래피라고 불리는 방법으로 형성되는 경우가 많았다. 포토리소그래피는 페이스트 조성물을 기판에 도포하고, 미세 패턴을 노광하여 소부하고, 에칭으로 불필요한 부분을 제거하여 패턴 형성을 행하는 방법이다. 그러나, 일반적으로 에칭 폐액 처리 설비를 필요로 하는 것으로부터 장치 자체가 거대해져서, 거액의 설비 투자가 필요하고, 재료의 사용 효율도 나쁘고, 제조 공정이 많기 때문에 생산성이 나쁘다는 것이 문제였다. 또한, 장치의 용량이 제한되기 때문에 대면적 기판에의 패턴 형성은 곤란하였다.
그 때문에, 최근에 패턴 형성 방법으로서는, 거대한 장치가 불필요하고, 재료의 사용 효율이 좋고, 대면적 기판에의 대응도 용이한 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 마이크로컨택트 인쇄법, 나노임프린트법 등의 인쇄법이 주목받고 있다. 인쇄법에 이용되는 페이스트 조성물에 사용되는 용제로서는, 디에틸렌글리콜디메틸에테르나 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르나, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디부틸에테르 등의 디프로필렌글리콜디알킬에테르가 사용되는 예가 많다. 그러나, 디에틸렌글리콜디메틸에테르나 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르는 생태 독성을 갖기 때문에 사용하기 어렵다는 문제가 있었다(비특허문헌 1).
한편, 디프로필렌글리콜디알킬에테르는 태양 전지를 구성하는 소자를 형성하는 페이스트 조성물에 용제로서 사용하는 것이 알려져 있고(특허문헌 1), 특허문헌 2에는, 특히 친유성이 강한 디프로필렌글리콜디부틸에테르를 사용하는 것이 기재되어 있다.
또한, 유기 박막 트랜지스터, 유기 전계 발광 디바이스 및 전자 페이퍼를 구성하는 소자를 형성하는 페이스트 조성물에 있어서는, 디프로필렌글리콜디메틸에테르가 용제로서 이용되는 것이 알려져 있다(특허문헌 3, 4, 5).
일본 특허 공개 제2010-132736호 공보 일본 특허 공개 제2008-243600호 공보 국제 공개 WO 2009-098996호 공보 일본 특허 공개 제2010-103105호 공보 일본 특허 공개 제2009-090662호 공보
국제 화학 물질 간결 평가 문서 No.41 Diethylene Glycol Dimethyl Ether(2002)
디프로필렌글리콜디알킬에테르는 휘발성이 우수한데, 특히 디프로필렌글리콜디메틸에테르는 친수성이 높고 흡습하기 쉽기 때문에, 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스를 구성하는 소자를 형성하는 페이스트 조성물에 용제로서 사용하면 소자를 열화시킬 우려가 있고, 한편 디프로필렌글리콜디부틸에테르는 친유성이 높고 흡습성은 낮지만, 페이스트 조성물에 함유하는 에틸셀룰로오스나 아크릴 수지 등의 결합제 수지의 용해성이 낮기 때문에, 인쇄용 용제로서 사용하는 것은 곤란한 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 결합제 수지 등의 수지 첨가물의 용해성이 높고, 흡습성이 낮은 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스(예를 들면, 디스플레이, 조명 등) 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물을 함유하는 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 형성용 페이스트 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 형성용 페이스트 조성물을 사용하여 패턴 형성을 행하는 패턴 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명자 등은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 한쪽의 말단 알킬기가 메틸기이고, 또 다른 한쪽의 말단 알킬기가 직쇄상 또는 분지쇄상의 C3 -5 알킬기인 화합물은, 수지 첨가물의 용해성 및 흡습성의 균형이 우수한 것, 상기 화합물을 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스를 구성하는 소자 패턴을 형성할 때에 용제로서 사용하면, 인쇄법에 의해 소자 패턴의 형성을 행하는 데 충분한 결합제 수지 용해성을 발휘할 수 있고, 또한 흡습에 의해 열화하기 어려운 소자를 형성할 수 있는 것을 발견하였다. 본 발명은 이들 지견에 기초하여 완성시킨 것이다.
즉, 본 발명은 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터(이후, 「유기 TFT」라고 칭하는 경우가 있음), 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스(이후, 「유기 EL 디바이스」라고 칭하는 경우가 있음)를 구성하는 소자 패턴을 인쇄법에 의해 형성할 때에 사용하는 용제 또는 용제 조성물로서, 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 2개의 말단 알킬기 중 한쪽이 메틸기이고, 다른 한쪽이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물(이후, 간단히 「패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물」이라고 칭하는 경우가 있음)을 제공한다.
상기 인쇄법으로서는, 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 마이크로컨택트 인쇄법, 나노임프린트법으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 방법이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물과 결합제 수지를 적어도 함유하는 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스의 패턴 형성용 페이스트 조성물(이후, 간단히 「패턴 형성용 페이스트 조성물」이라고 칭하는 경우가 있음)을 제공한다.
상기 결합제 수지로서는 셀룰로오스계 수지 및/또는 아크릴계 수지가 바람직하다.
본 발명은 또한 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자의 패턴 형성 방법으로서, 기판 상에 상기 패턴 형성용 페이스트 조성물을 인쇄법을 이용하여 도포함으로써 패턴층을 형성하는 공정과, 상기 패턴층을 경화 또는 소성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물은 상기 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 2개의 말단 알킬기 중 한쪽이 메틸기이고, 다른 한쪽이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기인 화합물을 함유하기 때문에, 결합제 수지 등의 수지 첨가물의 용해성이 우수하고, 또한 매우 흡습성이 낮다.
그 때문에, 본 발명의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물을 함유하는 패턴 형성용 페이스트 조성물은 대면적 및/또는 플렉시블한 기재에 대해서도, 인쇄법에 의해 효율적으로 균일하게 도포할 수 있고, 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자의 제조에 있어서, 미세한 소자 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 흡습하기 어렵기 때문에, 습기에 의한 소자의 열화를 억제할 수 있다.
[패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물]
본 발명에 따른 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물은 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자 패턴을 인쇄법에 의해 형성할 때에 사용하는 용제 또는 용제 조성물로서, 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 2개의 말단 알킬기 중 한쪽이 메틸기이고, 다른 한쪽이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄법으로서는, 예를 들면 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 마이크로컨택트 인쇄법, 나노임프린트법 등을 들 수 있다.
디프로필렌글리콜디알킬에테르의 말단 알킬기에 있어서의 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기로서는, 예를 들면 n-프로필, n-부틸, n-펜틸기 등의 직쇄상 알킬기; 이소프로필, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 이소펜틸, s-펜틸, t-펜틸기 등의 분지쇄상 알킬기를 들 수 있다. 본 발명에서는, 그 중에서도 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 알킬기가 바람직하고, 특히 원료를 조달하기 용이하다는 점에서, n-프로필, n-부틸, n-펜틸기가 바람직하다.
본 발명에서의 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 2개의 말단 알킬기 중 한쪽이 메틸기이고, 다른 한쪽이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기인 화합물로서는, 예를 들면 디프로필렌글리콜메틸-n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜메틸-n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸-n-펜틸에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물은 친수성과 친유성의 균형이 잡힌 것임이 바람직하고, 예를 들면 함수율이 3％ 이하(그 중에서도, 1.5％ 이하)인 것이 바람직하다. 함수율이 상기 범위를 상회하면 본 발명에 따른 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물을 사용하여 형성한 소자가 열화하기 쉬워지는 경향이 있다.
또한, 본 발명에 따른 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물은 에틸셀룰로오스 등의 수지 첨가물의 용해성이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들면 에틸셀룰로오스를 5 중량％ 이상 용해하는 것이 바람직하다. 에틸셀룰로오스 등의 수지 첨가물의 용해량이 상기 범위를 하회하면 점도가 낮아져서, 틱소트로피성 및 인쇄물의 형상 안정성이 부족한 경향이 있다.
본 발명의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물은 상기 디프로필렌글리콜디알킬에테르 이외에도, 친수성과 친유성의 균형을 손상시키지 않는 범위에서, 필요에 따라서 다른 용제를 혼합하여 이용할 수도 있다. 다른 용제의 배합 비율은 적절하게 조정할 수 있다.
다른 용제로서는 인쇄 용도에 일반적으로 사용되고 있는 용제를 사용할 수 있고, 예를 들면 카프로산, 카프릴산 등의 카르복실산류; 이소프로필알코올, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 등의 디에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 테트라히드로푸란 등의 다른 에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 디프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜프로필에테르, 프로필렌글리콜부틸에테르 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르류; 디프로필렌글리콜메틸에테르, 디프로필렌글리콜프로필에테르, 디프로필렌글리콜부틸에테르 등의 디프로필렌글리콜모노알킬에테르류; 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 트리프로필렌글리콜부틸에테르 등의 트리프로필렌글리콜모노알킬에테르류; 프로필렌글리콜메틸프로필에테르, 프로필렌글리콜메틸부틸에테르, 프로필렌글리콜메틸펜틸에테르 등의 프로필렌글리콜디알킬에테르류; 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르 등의 상기 이외의 디프로필렌글리콜디알킬에테르류; 트리프로필렌글리콜디메틸에테르 등의 트리프로필렌글리콜디알킬에테르류; 프로필렌글리콜디아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 1,6-헥산디올디아세테이트, 1,4-부탄디올디아세테이트 등의 디아세테이트류; 시클로헥산올아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 락트산에틸아세테이트, 트리아세틴, 디히드로테르피닐아세테이트 등의 그 밖의 아세테이트류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세토닐아세톤, 시클로헥사논, 이소포론, 2-헵타논, 3-헵타논 등의 케톤류; 2-히드록시프로피온산메틸, 2-히드록시프로피온산에틸, 아세트산벤질, 에틸아세틸락테이트, 벤조산에틸, 옥살산디에틸, 말레산디에틸, γ-부티로락톤, 탄산에틸렌, 탄산프로필렌, 2-히드록시-2-메틸프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 히드록시아세트산에틸, 2-히드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 4-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 포름산아밀, 아세트산아밀, 프로피온산부틸, 부티르산에틸, 부티르산프로필, 부티르산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 2-옥소부탄산에틸 등의 에스테르류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 테르피네올, 디히드로테르피네올, 디히드로테르피닐프로피오네이트, 리모넨, 멘탄, 멘톨 등의 테르펜류; 미네랄스피리트, 석유나프타 S-100, 석유나프타 S-150, 테트랄린, 테레빈유 등의 고비점 용제 등을 들 수 있다.
[패턴 형성용 페이스트 조성물]
본 발명에 따른 패턴 형성용 페이스트 조성물은, 적어도 상기 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물과 결합제 수지를 함유하는 것을 특징으로 한다.
결합제 수지로서는 특별히 한정되지 않고, 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자의 형성에 사용되는 주지관용의 수지를 사용할 수 있고, 예를 들면 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시셀룰로오스, 메틸히드록시셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올 등의 비닐 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 그 중에서도 도포 시의 판 분리가 좋고, 틱소트로피성 및 인쇄물의 형상 안정성이 우수하다는 점에서, 셀룰로오스계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
패턴 형성용 페이스트 조성물에 있어서의 상기 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물의 함유량으로서는, 예를 들면 1 내지 99 중량％ 정도, 바람직하게는 3 내지 75 중량％ 정도이다. 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물의 함유량이 상기 범위를 하회하면 패턴 형성용 페이스트 조성물의 점도가 너무 높아져, 인쇄 용도에 사용하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물의 함유량이 상기 범위를 상회하면 건조에 시간이 걸려 작업 효율이 저하되는 경향이 있다.
패턴 형성용 페이스트 조성물에 있어서의 결합제 수지의 함유량으로서는, 예를 들면 0.1 내지 15 중량％ 정도, 바람직하게는 1 내지 10 중량％ 정도이다. 결합제 수지의 함유량이 상기 범위를 하회하면 틱소트로피성 및 인쇄물의 형상 안정성이 부족한 경향이 있고, 한편 결합제 수지의 함유량이 상기 범위를 상회하면 점도가 너무 높아져, 인쇄용으로서 사용하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.
본 발명에 따른 패턴 형성용 페이스트 조성물은 도체 기능, 절연 기능, 반도체 기능 중 어느 하나를 발현하는 것일 수도 있고, 상기 이외에 다른 첨가물을 배합할 수도 있다. 다른 첨가물로서는, 예를 들면 금속 산화물, 유전체 재료 등의 금속 재료, 색발광 재료, 유기 TFT 재료, 도전성 고분자 재료, 이온 전도체 재료, 유기-무기 혼성 이온 전도 재료, 유기 또는 무기 안료, 분산제, 소포제, 안정제, 산화 방지제, 경화 촉진제, 증감제, 충전제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등을 들 수 있다. 다른 첨가물의 배합량으로서는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내이면 되고, 예를 들면 패턴 형성용 페이스트 조성물 전체의 0.1 내지 99 중량％ 정도이다.
본 발명에 따른 패턴 형성용 페이스트 조성물은, 예를 들면 상기 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물, 결합제 수지, 및 필요에 따라서 다른 첨가물을 배합하고, 혼합 믹서 등의 교반 장치를 이용하여 충분히 혼련하여, 균일하게 분산함으로써 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 패턴 형성용 페이스트 조성물은 인쇄법에 의해 기재 등에 도포함으로써 패턴 형성이 가능하기 때문에, 대면적이며 플렉시블한 기판 표면에도 용이하게 효율적으로, 또한 염가로 소자를 형성할 수 있다.
[패턴 형성 방법]
본 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자의 패턴 형성 방법으로서, 기판 상에 상기 패턴 형성용 페이스트 조성물을 인쇄법을 이용하여 도포함으로써 패턴층을 형성하는 공정(패턴 인쇄 공정)과, 상기 패턴층을 경화 또는 소성하는 공정(패턴 경화 또는 소성 공정)을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 패턴 인쇄 공정에 있어서의 인쇄법으로서는, 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 마이크로컨택트 인쇄법, 나노임프린트법으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 방법을 들 수 있다.
상기 인쇄법에 의해 형성된 패턴층은 건조시키고, 그 후 가열 처리 및/또는 광 조사함으로써 경화시킬 수 있다. 또한, 건조 후, 경화시키지 않고 소성할 수도 있다. 건조 방법으로서는, 예를 들면 80 내지 200℃ 정도의 온도에서, 예를 들면 0.1 내지 3시간 정도 가열하는 방법 등을 들 수 있다. 가열 처리를 행하는 경우, 그 온도로서는, 반응에 제공하는 성분이나 촉매의 종류 등에 따라서 적절하게 조정할 수 있고, 예를 들면 50 내지 200℃ 정도이다. 또한, 가열 시간으로서는, 예를 들면 0.5 내지 3시간 정도이다. 광 조사를 행하는 경우, 그의 광원으로서는, 예를 들면 수은 램프, 크세논 램프, 카본아크 램프, 메탈할라이드 램프, 태양광, 전자선, 레이저광 등을 사용할 수 있다. 광 조사 시간으로서는, 예를 들면 0.5 내지 30분 정도이다. 소성을 행하는 경우, 소성 온도로서는, 예를 들면 200 내지 1500℃ 정도이다. 또한, 소성 시간으로서는, 예를 들면 0.1 내지 5시간 정도이다.
상기 방법에 의해 얻어지는 패턴층 두께는 용도에 따라서 적절하게 조정할 수 있고, 예를 들면 수 nm 내지 200 ㎛ 정도이다.
패턴층을 형성하는 기판으로서는, 내열성 및 내용제성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리플루오로에틸렌 등의 불소 함유 수지, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 시클로올레핀 공중합체, 도전성 중합체, 나일론, 셀룰로오스, 유리, ITO 등을 들 수 있다. 기판 두께로서는, 예를 들면 0.1 내지 50 mm 정도이다.
일반적으로, 태양 전지(특히, 유기 태양 전지)는 n형 반도체층과 p형 반도체층을 포함하는 광전 변환층이 광 입사측 전극(버스 전극 및 핑거 전극을 포함함)과 이면측 전극 사이에 끼워진 구조를 갖는다.
태양 전지는, 예를 들면 하기 방법에 의해 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 패턴 형성 방법에 따르면, 태양 전지를 구성하는 소자를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
1: B(보론 원자) 등을 불순물로서 첨가한 p형 반도체를 인쇄법에 의해 형성한다.
2: 얻어진 p형 반도체 표면에 텍스쳐(요철) 가공을 실시하고 나서, P(인 원자) 등을 불순물로서 첨가한 n형 반도체를 인쇄법에 의해 적층한다.
3: p형 반도체 표면에 질화규소, 산화티탄 등의 반사 방지막을 형성한다.
4: n형 반도체 표면에 버스 전극과 핑거 전극(광 입사측 전극)을 인쇄법에 의해 형성한다.
일반적으로, 유기 TFT는 전극층(게이트 전극층, 소스 전극층, 드레인 전극층) 및 유기 반도체층으로 구성된다. 본 발명에 따른 패턴 형성 방법에 따르면, 유기 TFT를 구성하는 소자를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
일반적으로, 전자 페이퍼는 표시층과 그것을 제어하는 드라이버층이 기판 사이에 끼워진 구조를 갖는다. 그리고, 드라이버층으로서 상기 유기 TFT를 채용함으로써 플렉시블한 디스플레이를 실현할 수 있다.
일반적으로, 유기 EL 디바이스는 한층 내지 다층으로 이루어지는 발광층이 2개의 전극(양극, 음극) 사이에 끼워진 구조를 갖는다.
유기 EL 디바이스는, 예를 들면 하기 공정을 거쳐 제조된다. 본 발명에 따른 패턴 형성 방법에 따르면, 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
1: 유리 등의 기판 상에 양극을 형성한다.
2: 유리 등의 기판 상의, 양극을 형성한 부분 이외의 부분에 격벽을 형성한다.
3: 양극 상에 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 발광층을 인쇄법에 의해 형성하고 경화시킨다.
4: 발광층 및 격벽 상에 음극을 형성한다.
본 발명에 따른 패턴 형성 방법은 인쇄법을 이용하기 때문에, 기판에 대하여 비접촉의 상태에서 패턴을 형성할 수 있고, 대면적 및/또는 플렉시블한 기판에도 용이하게 패턴 형성을 행할 수 있다. 그 때문에, 특히 태양 전지, 유기 TFT, 전자 페이퍼 또는 유기 EL 디바이스를 구성하는 소자의 제조에 있어서, 미세한 소자 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 마스크의 제조 등의 복잡한 공정을 거치지 않고 직접 묘사하는 것이 가능하여, 미세가공 기술을 이용할 필요가 없다. 또한, 상온상압 환경 하에서 제조할 수 있다. 그 때문에, 제조 공정의 대폭적인 간소화, 설비의 간소화, 제조 비용의 삭감이 가능하다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
디프로필렌글리콜메틸-n-부틸에테르(상품명 「DPMNB」, 다이셀 가가꾸 고교(주) 제조, 이후 「DPMNB」라고 칭하는 경우가 있음) 20 g, 증류수 20 g을 50 ml 플라스크에 넣고, 약 10분간 교반한 후, 10분간 정치하고, 유기상의 수분 측정을 행한 바, 25℃ 환경 하에서의 수분 농도는 0.9％였다.
상기 DPMNB를 4개의 50 ml 플라스크에 각각 20.00 g씩 넣고, 상품명 「에토셀」(등록상표)(에틸셀룰로오스, DOW(주) 제조)를 각각 1.05 g(5％ 용액), 1.28 g(6％ 용액), 1.51 g(7％ 용액), 1.74 g(8％ 용액) 추가하였다. 그 후, 65℃에서 교반하여 정치하고, 25℃까지 자연 냉각한 후, 에틸셀룰로오스의 용해성을 육안으로 확인하고, 하기 기준으로 평가하였다.
평가 기준
에틸셀룰로오스가 완전히 용해하였다: ○
에틸셀룰로오스가 일부 불용 또는 완전히 불용이었다: ×
실시예 2
디프로필렌글리콜메틸-n-프로필에테르(상품명 「DPMNP」, 다이셀 가가꾸 고교(주) 제조, 이후 「DPMNP」라고 칭하는 경우가 있음) 20 g, 증류수 20 g을 50 ml 플라스크에 넣고, 약 10분간 교반한 후, 10분간 정치하고, 유기상의 수분 측정을 행한 바, 25℃ 환경 하에서의 수분 농도는 1.3％였다.
DPMNB 대신에 상기 DPMNP를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 에틸셀룰로오스의 용해성을 평가하였다.
비교예 1
디프로필렌글리콜디메틸에테르(상품명 「DMM」, 다이셀 가가꾸 고교(주) 제조, 이후 「DMM」이라고 칭하는 경우가 있음) 20 g, 증류수 20 g을 50 ml 플라스크에 넣고, 약 10분간 교반한 후, 10분간 정치하고, 유기상의 수분 측정을 행한 바, 25℃ 환경 하에서의 수분 농도는 4.7％였다.
DPMNB 대신에 상기 DMM을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 에틸셀룰로오스의 용해성을 평가하였다.
비교예 2
「제5판 실험 과학 강좌 14」(마루젠 가부시끼가이샤 슛빤, p239-241)에 기재된 방법에 의해 합성한 디프로필렌글리콜디부틸에테르(이후, 「DPDB」라고 칭하는 경우가 있음) 20 g, 증류수 20 g을 50 ml 플라스크에 넣고, 약 10분간 교반한 후, 10분간 정치하고, 유기상의 수분 측정을 행한 바, 25℃ 환경 하에서의 수분 농도는 0.1％였다.
DPMNB 대신에 상기 DPDB를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 에틸셀룰로오스의 용해성을 평가하였다.
상기 결과를 하기 표에 통합하여 나타낸다.
Figure pat00001

Claims (5)

  1. 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스를 구성하는 소자 패턴을 인쇄법에 의해 형성할 때에 사용하는 용제 또는 용제 조성물로서, 디프로필렌글리콜디알킬에테르의 2개의 말단 알킬기 중 한쪽이 메틸기이고, 다른 한쪽이 탄소수 3 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 인쇄법이 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 마이크로컨택트 인쇄법, 나노임프린트법으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 방법인, 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 인쇄용 용제 또는 용제 조성물과 결합제 수지를 적어도 함유하는, 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 형성용 페이스트 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 결합제 수지가 셀룰로오스계 수지 및/또는 아크릴계 수지인, 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 형성용 페이스트 조성물.
  5. 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스를 구성하는 소자의 패턴 형성 방법으로서, 기판 상에 제3항 또는 제4항에 기재된 태양 전지, 유기 박막 트랜지스터, 전자 페이퍼 또는 유기 전계 발광 디바이스의 패턴 형성용 페이스트 조성물을 인쇄법을 이용하여 도포함으로써 패턴층을 형성하는 공정과, 상기 패턴층을 경화 또는 소성시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
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