KR20190008281A - 전도성 층 또는 패턴을 제조하기 위한 잉크젯 잉크 세트 - Google Patents

전도성 층 또는 패턴을 제조하기 위한 잉크젯 잉크 세트 Download PDF

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Abstract

은 잉크젯 잉크 및 플러싱 액체를 포함하는 잉크젯 잉크 세트로서, 상기 플러싱 액체는 상기 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 25 wt%의 2-페녹시 에탄올을 포함하는, 잉크젯 잉크 세트.

Description

전도성 층 또는 패턴을 제조하기 위한 잉크젯 잉크 세트
본 발명은 전도성 층 또는 패턴을, 특히 전도성 은 층 또는 패턴을, 제조하기 위한 잉크젯 잉크 세트에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 온화한(moderate) 경화 조건에서 전도성 층 또는 패턴을 제조하는 방법에 관한 것이다.
금속성 나노입자를 포함하는 금속 인쇄 또는 코팅 유체에 대한 관심은, 주어진 금속의 벌크 특성과 비교할 때 그것들의 독특한 특성으로 인해, 지난 수십 년 동안 증가했다. 예를 들어, 금속 나노입자의 녹는 점은 입자 크기가 작아짐에 따라 감소하며, 이로 인해, 금속 나노입자는 인쇄된 전자장치(printed electronics), 전기화학, 광학, 자기 및 생물학적 응용 분야에서 관심대상이 되었다.
안정하며 농축된 금속성 인쇄 또는 코팅 유체(이것은, 예를 들어 잉크젯 인쇄에 의해 인쇄되거나, 또는 고속으로 코팅될 수 있음)의 생산은 매우 큰 관심을 받고 있는데, 이는, 이것이 저비용으로 전자 장치를 제조하는 것을 가능하게 하기 때문이다.
금속성 인쇄 또는 코팅 유체는 전형적으로 금속 나노입자 및 분산 매질을 포함하는 금속 나노입자 분산액이다. 이러한 금속 나노입자 분산액은 인쇄 또는 코팅 유체로서 직접 사용될 수 있다. 그러나, 생성된 금속성 인쇄 또는 코팅 유체의 특성을 최적화하기 위해, 금속 나노입자 분산액에 추가 성분이, 많은 경우에, 첨가된다.
전형적으로, 기재 상에 금속성 인쇄 또는 코팅 유체를 도포한 후에, 고온에서 소결 단계(경화 단계라고도 함)가 수행됨으로써, 도포된 층 패턴의 전도성을 유도/향상시킬 수 있다. 금속성 인쇄 또는 코팅 유체의 유기 성분(예를 들어, 폴리머성 분산제)은 소결 효율을 감소시킬 수 있고, 그에 따라, 도포된 층 패턴의 전도성을 감소시킬 수 있다. 이러한 이유 때문에, 유기 성분을 분해하기 위해서, 더 높은 소결 온도 및 더 긴 소결 시간이 많은 경우에 요구된다.
EP-A 2671927은, 폴리머성 분산제를 사용하지 않고, 더욱 안정한 분산을 유도하는 특정 분산매(예를 들어, 2-피롤리돈)을 포함하는 금속 나노입자 분산액(예를 들면, 은 잉크젯 잉크)을 개시한다.
미공개 EP-A 14199745.2(출원일: 2014년 12월 22일)에는 은 나노입자, 액체 캐리어 및 특정 분산-안정화 화합물을 포함하는 금속 나노입자 분산액이 개시되어 있다.
은 잉크젯 잉크를 사용할 때 종종 발생하는 문제는 소위 잉크젯 프린트헤드의 막힘 현상이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드의 막힘은 인쇄 결함을 초래할 수 있으며 프린트헤드의 수명을 단축시킬 수 있다.
잉크젯 노즐을 뚫거나 프린트헤드의 노즐 판을 세척하고, 잉크 탱크와 프린트헤드 사이의 모든 튜브 및 연결부를 청소하기 위해, 소위 "플러싱(flushing)" 또는 "세척(washing)" 액체를 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 플러싱 액체는 전형적으로, 프린트헤드의 안정성에 악영향을 주지 않으면서 모든 잉크젯 잉크 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있는 용매 또는 용매 혼합물을 포함한다. 또한, 플러싱 용액은 사용된 잉크젯 잉크와 모든 비율에서 상용성이 있어야 한다.
본 발명의 목적은, 전도성 층 또는 패턴을, 특히 전도성 은 층 또는 패턴을, 제조하기 위한 잉크젯 잉크 세트를 제공하되, 그에 따라, 인쇄 결함이 없거나 최소량으로 관찰되도록 하고, 또한, 잉크젯 프린트헤드의 수명이 개선되도록 하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 정의된 바와 같은 은 잉크젯 잉크 및 플러싱 액체를 포함하는 잉크젯 잉크 세트에 의해 실현된다.
본 발명은 또한, 상기 잉크젯 잉크 세트를 사용하여 온화한(moderate) 경화 조건에서 전도성 층 또는 패턴을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 장점들 및 구현예들은 다음의 설명 및 종속항으로부터 명백해질 것이다.
정의
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리머성 지지체 및 포일(polymeric support and foil)"은 자체지지(self-supporting) 폴리머-기반 시트를 의미하며, 이는 하나 이상의 접착층(adhesion layer), 예를 들어 하도층(subbing layer)과 관련될 수 있다. 지지체 및 포일은 통상적으로 압출을 통해 제조된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은 자체지지되지 않는 것으로 간주되며, (폴리머성) 지지체 또는 포일 상에 코팅 또는 분무됨으로써 제조된다.
PET는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 약자이다.
알킬이라는 용어는 알킬기의 각 탄소 원자 수에 대해 가능한 모든 변형체를 의미하며, 그 예로서는, 메틸; 에틸; 3개의 탄소 원자의 경우, n-프로필 및 이소프로필; 4개의 탄소 원자의 경우, n-부틸, 이소부틸 및 3차-부틸; 5개의 탄소 원자의 경우, n-펜틸, 1,1-디메틸-프로필, 2,2-디메틸프로필 및 2-메틸-부틸; 등;이 있다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 알킬기는 바람직하게는 C1 내지 C6 알킬기이다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 알케닐기는 바람직하게는 C2 내지 C6 알케닐기이다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 알키닐기는 C2 내지 C6 알키닐기가 바람직하다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 아르알킬기는 바람직하게는, 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 C1 내지 C6 알킬기를 포함하는 페닐기 또는 나프틸기이다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 알크아릴기는 바람직하게는 아릴기(바람직하게는, 페닐기 또는 나프틸기)를 포함하는 C1 내지 C6 알킬기이다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 아릴기는 바람직하게는, 치환된 또는 비치환된 페닐기 또는 나프틸기이다.
사이클릭기는 적어도 하나의 고리 구조를 포함하며, 하나 또는 그 보다 많은 고리가 함께 접합됨을 의미하는 단일 고리형(monocyclic) 또는 다고리형(polycyclic) 기일 수 있다.
헤테로사이클릭기는 그것의 고리(들)의 구성원으로서 둘 이상의 상이한 원소의 원자를 갖는 고리형 기이다. 헤테로사이클릭기의 반대는 호모사이클릭기인데, 이것의 고리 구조는 탄소로만 이루어진다. 달리 표시되지 않는 한, 치환된 또는 비치환된 헤테로사이클릭기는 바람직하게는, 1, 2, 3 또는 4개의 헤테로원자(바람직하게는 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 셀레늄 원자 또는 이들의 조합으로부터 선택됨)로 치환된 5원 또는 6원 고리이다.
지환족기는 고리 원자가 탄소 원자로 이루어진 비방향족 호모사이클릭기이다.
용어 헤테로아릴기는 그 고리 구조 내에 탄소 원자 및 하나 이상의 헤테로원자를, 바람직하게는 1개 내지 4개의 헤테로원자를, 포함하는 단일 고리형 또는 다고리형 방향족 고리를 의미하며, 이때, 헤테로원자는 질소, 산소, 셀레늄 및 황으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 헤테로아릴기의 바람직한 예는 다음을 포함하나 이에 제한되지 않는다: 피리디닐, 피리다지닐, 피리미딜, 피라질, 트리아지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 이미다졸릴, (1,2,3)- 및 (1,2,4)-트리아졸릴, 피라지닐, 피리미디닐, 테트라졸릴, 푸릴, 티에닐, 이속사졸릴, 티아졸릴, 이속사졸릴, 및 옥사졸릴. 헤테로아릴기는 비치환되거나 1개, 2개 또는 그 이상의 적합한 치환기로 치환될 수 있다. 바람직하게는, 헤테로아릴기는 단일 고리이며, 이때, 이 고리는 1 내지 5개의 탄소 원자 및 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함한다.
용어 "치환된"(예를 들어, 치환된 알킬기에서의)은, 알킬기가 이러한 기에 통상 존재하는 원자(예를 들어, 탄소 및 수소) 이외의 다른 원자로 치환될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 치환된 알킬기는 할로겐 원자 또는 티올기를 포함할 수 있다. 치환되지 않은 알킬기는 탄소 및 수소 원자만을 함유한다.
달리 표시되지 않는 한, 치환된 알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 알크아릴기, 치환된 아릴, 치환된 헤테로아릴 및 치환된 헤테로사이클릭기는 바람직하게는, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다: 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 1-이소부틸, 2-이소부틸 및 3차-부틸, 에스테르, 아미드, 에테르, 티오에테르, 케톤, 알데하이드, 술폭사이드, 술폰, 술포네이트 에스테르, 술폰아미드, -Cl, -Br, -I, -OH, -SH, -CN 및 -NO2.
잉크젯 잉크 세트
잉크젯 잉크 세트는 은 잉크젯 잉크 및 플러싱 액체를 포함하며, 플러싱 액체는 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 25 wt%의 2-페녹시에탄올을 포함한다.
플러싱 액체
플러싱 액체는 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 하여 25 wt% 이상, 바람직하게는 40 wt% 이상, 더욱 바람직하게는 50 wt% 이상의 2-페녹시에탄올을 함유한다.
플러싱 액체는 다른 용매를, 바람직하게는 고비점 용매를, 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급된 고비점 유기용매는 물의 끓는점보다 높은 끓는점(> 100 ℃)을 갖는 용매이다.
바람직한 고비점 용매를 표 1에 나타냈다.
화학식 화학물질 명칭 Bp (℃)
Figure pct00001
 4-메틸-1,3-디옥솔란-2-온
(프로필렌 카보네이트)		 242
Figure pct00002
 n-부탄올 117
Figure pct00003
 1,2-프로판디올 211-217
Figure pct00004
 4-하이드록시-4-메틸펜탄-2-온
(디아세톤 알코올)		 168
Figure pct00005
 펜탄-3-온
(디에틸 케톤)		 102
Figure pct00006
 2-부톡시에탄올
(에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르)		 171
Figure pct00007

 디하이드로푸란-2(3H)-온
(감마-부티로락톤)		 204
Figure pct00008
 2-피롤리돈 245
Figure pct00009
 1-메톡시-2-프로판올
(프로필렌글리콜 모노메틸에테르)		 120
플러싱 액체는 바람직하게는 적어도 25 wt%의 2-페녹시에탄올; 및 프로필렌 카보네이트, n-부탄올 및 2-피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 추가 용매;를 포함한다.
특히 바람직한 플러싱(flushing) 액체는 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 25 wt%의 2-페녹시에탄올 및 5 wt% 내지 20 wt%의 n-부탄올을 포함한다.
플러싱 액체의 25 ℃에서의 점도는 바람직하게는 20 mPa·s 미만, 더욱 바람직하게는 15 mPa·s 미만, 가장 바람직하게는 10 mPa·s 미만이다.
은 잉크젯 잉크
은 잉크젯 잉크는 바람직하게는, 은 나노입자, 액체 캐리어 및 분산-안정화 화합물(DSC)을 포함한다.
은 잉크젯 잉크는 폴리머성 분산제; 및 그 특성을 추가적으로 최적화하기 위한 첨가제;를 더 포함할 수 있다.
분산-안정화 화합물(dispersion-stabilizing compound: DSC )
은 잉크젯 잉크는 바람직하게는, 은 나노입자, 액체 캐리어, 및 하기 화학식 I, II, III 또는 IV에 따른 분산-안정화 화합물(DSC)을 포함한다:
Figure pct00010
화학식 I 화학식 II 화학식 III 화학식 IV
여기서,
Q는 치환된 또는 비치환된 5원 또는 6원 헤테로방향족 고리를 형성하는데 필요한 원자를 나타내며;
M은 수소, 1가 양이온기 및 아실기로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 알킬기, 치환된 또는 비치환된 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 알크아릴기, 치환된 또는 비치환된 아르알킬기, 치환된 또는 비치환된 아릴 또는 헤테로아릴기, 하이드록실기, 티오에테르, 에테르, 에스테르, 아미드, 아민, 할로겐, 케톤 및 알데하이드로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R1 및 R2는 5원 내지 7원 고리를 형성하는데 필요한 원자를 나타낼 수 있으며;
R3 내지 R5는 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 알킬기, 치환된 또는 비치환된 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 알크아릴기, 치환된 또는 비치환된 아르알킬기, 치환된 또는 비치환된 아릴 또는 헤테로아릴기, 하이드록실기, 티올, 티오에테르, 술폰, 술폭사이드, 에테르, 에스테르, 아미드, 아민, 할로겐, 케톤, 알데하이드, 니트릴 및 니트로기로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R4 및 R5는 5원 내지 7원 고리를 형성하는 데 필요한 원자를 나타낼 수 있다.
분산-안정화 화합물은 바람직하게는 화학식 I에 따른 화합물이다.
분산-안정화 화합물은 더욱 바람직하게는, Q가 5원 헤테로방향족 고리를 형성하는 데 필요한 원자를 나타내는 화학식 I에 따른 화합물이다.
특히 바람직한 분산-안정화 화합물은, Q가 이미다졸, 벤즈이미다졸, 티아졸, 벤조티아졸, 옥사졸, 벤즈옥사졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸 및 테트라졸로 이루어진 군으로부터 선택된 5원 헤테로방향족 고리인 화학식 I에 따른 화합물이다.
본 발명에 따른 분산-안정화 화합물(DSC)의 일부 예를 하기 표 11에 나타냈다.
DSC 화학식
DCS-01
Figure pct00011
DCS-02
Figure pct00012
DCS-03
Figure pct00013
DCS-04
Figure pct00014
DCS-05
Figure pct00015
DCS-06
Figure pct00016
DCS-07
Figure pct00017
DCS-08
Figure pct00018
DCS-09
Figure pct00019
DCS-10
Figure pct00020
DCS-11
Figure pct00021
DCS-12
Figure pct00022
DCS-13
Figure pct00023
DCS-14
Figure pct00024
DCS-15
Figure pct00025
DCS-16
Figure pct00026
분산-안정화 화합물은 바람직하게는, N,N-디부틸-(2,5-디하이드로-5-티옥소-1H-테트라졸-1-일-아세트아미드, 5-헵틸-2-메르캅토-1,3,4-옥사디아졸, 1-페닐-5-메르캅토테트라졸, 5-메틸-1,2,4-트리아졸로-(1,5-a) 프리미딘-7-올, 및 S-[5-[(에톡시-카르보닐)아미노]-1,3,4-티아디아졸-2-일] O-에틸 티오카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
화학식 I 내지 IV에 따른 분산-안정화 화합물은 바람직하게는 비폴리머성 화합물이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 비폴리머성 화합물은, 바람직하게는 1000 미만, 더욱 바람직하게는 500 미만, 가장 바람직하게는 350 미만의 분자량을 갖는 화합물을 의미한다.
은 잉크젯 잉크 중의 은(Ag)의 총 중량에 대한 wt%로 표현되는 분산-안정화 화합물(DSC)의 양은 바람직하게는 0.005 내지 10.0, 더욱 바람직하게는 0.0075 내지 5.0, 가장 바람직하게는 0.01 내지 2.5이다. 은의 총 중량에 대한 분산-안정화 화합물의 양이 너무 작으면 안정화 효과가 너무 낮을 수 있고, 너무 많은 양의 분산-안정화 화합물은 은 잉크젯 잉크에 의해 얻어진 코팅 또는 패턴의 전도성에 악영향을 미칠 수 있다.
은 나노입자
분산된 은 나노입자는 150 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만, 더욱 바람직하게는 50 nm 미만, 가장 바람직하게는 30 nm 미만의, 투과 전자 현미경으로 측정된 평균 입자 크기 또는 평균 입자 직경을 갖는다.
잉크젯에서 은 나노입자의 양은, 은 잉크젯 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 적어도 5 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 10 wt%, 가장 바람직하게는 적어도 15 wt%, 특히 바람직하게는 적어도 20 wt%이다.
은 나노입자는 EP-A 2671927의 단락 [0044] 내지 [0053] 및 그 실시예들에서 개시된 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
폴리머성 분산제
은 잉크젯 잉크는 폴리머성 분산제를 함유할 수 있다.
폴리머성 분산제는 전형적으로 분자의 한 부분에 소위 앵커기(anchor group)를 함유하는데, 이 앵커기는 분산될 은 입자에 흡착된다. 분자의 다른 부분에서, 폴리머성 분산제는, 분산 매질(액체 비이클로도 지칭됨) 및 최종 인쇄 또는 코팅 유체에 존재하는 모든 성분과 상용성인 폴리머 사슬을 갖는다.
폴리머성 분산제는 전형적으로 아크릴산, 메타크릴산, 비닐 피롤리디논, 비닐 부티랄, 비닐 아세테이트 또는 비닐 알코올 모노머로부터 제조된 호모 또는 코폴리머이다.
열 중량 분석법에 의해 측정되었을 때 300 ℃ 미만의 온도에서 95 wt%의 분해율을 갖는 EP-A 2468827에 개시된 폴리머성 분산제 또한 사용될 수 있다.
그러나, 바람직한 구현예에서, 은 잉크젯 잉크는 분산액의 총 중량을 기준으로 하여, 5 wt% 미만, 더욱 바람직하게는 1 wt% 미만, 가장 바람직하게는 0.1 wt% 미만의 폴리머성 분산제를 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서, 분산액은 폴리머성 분산제를 전혀 포함하지 않는다.
액체 캐리어
은 잉크젯 잉크는 액체 캐리어를 포함한다.
액체 캐리어는 바람직하게는 유기용매이다. 유기용매는 알코올, 방향족 탄화수소, 케톤, 에스테르, 지방족 탄화수소, 고급 지방산, 카르비톨, 셀로솔브 및 고급 지방산 에스테르 중에서 선택될 수 있다.
적합한 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 1-부탄올, 1-펜탄올, 2-부탄올, t-부탄올을 포함한다.
적합한 방향족 탄화수소는 톨루엔 및 크실렌을 포함한다.
적합한 케톤은 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 2,4-펜탄디온 및 헥사플루오로아세톤을 포함한다.
또한, 글리콜, 글리콜에테르, N,N-디메틸-아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드가 사용될 수 있다.
유기용매의 혼합물은 금속 나노입자 분산액의 특성을 최적화하는데 사용될 수 있다.
바람직한 유기용매는 고비점 용매이다. 본 명세서에서 언급된 고비점 유기용매는 물의 끓는점보다 높은 끓는점(> 100 ℃)을 갖는 용매이다.
바람직한 고비점 용매를 표 2에 나타냈다.
화학식 화학물질 명칭 Bp (℃)
Figure pct00027
 2-페녹시 에탄올
(에틸렌 글리콜 모노페닐에테르)		 247
Figure pct00028
 4-메틸-1,3-디옥솔란-2-온
(프로필렌 카보네이트)		 242
Figure pct00029
 n-부탄올 117
Figure pct00030
 1,2-프로판디올 211-217
Figure pct00031
 4-하이드록시-4-메틸펜탄-2-온
(디아세톤 알코올)		 168
Figure pct00032
 펜탄-3-온
(디에틸 케톤)		 102
Figure pct00033
 2-부톡시에탄올
(에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르)		 171
Figure pct00034
 디하이드로푸란-2(3H)-온
(감마-부티로락톤)		 204
Figure pct00035
 2-피롤리돈 245
Figure pct00036
 1-메톡시-2-프로판올
(프로필렌글리콜 모노메틸에테르)		 120
특히 바람직한 고비점 용매는 2-페녹시 에탄올, 프로필렌 카보네이트, 프로필렌 글리콜, n-부탄올, 2-피롤리돈 및 이들의 혼합물이다.
은 잉크는 바람직하게는 잉크의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 25 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 40 wt%의 2-페녹시 에탄올을 포함한다.
첨가제
인쇄 특성을 최적화하기 위해, 또한 사용되는 용도에 따라, 첨가제(예를 들어, 환원제, 젖음/레벨링제(wetting/levelling agents), 탈젖음제(dewettting agents), 유변학적 개질제, 접착제, 점착제(tackifiers), 습윤제(humectants), 분사제(jetting agents), 경화제, 살생물제 또는 산화방지제)를 앞에서 설명된 은 잉크젯 잉크에 첨가할 수 있다.
은 잉크젯 잉크는 계면활성제를 포함할 수 있다. 바람직한 계면활성제는 Byk® 410 및 411(둘 다 개질된 우레아의 용액임) 및 Byk® 430(고분자 우레아 개질된 중간 극성 폴리아미드의 용액)이다.
계면활성제의 양은 금속 나노입자 분산액의 총량을 기준으로 하여 바람직하게는 0.01 내지 10 wt%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5 wt%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.5 wt%이다.
EP-A 2821164에 개시된 바와 같은, 소량의 무기산의 금속; 또는 은 잉크젯 잉크로부터 형성된 금속 층 또는 패턴의 경화 중에 이러한 산을 발생시킬 수 있는 화합물;을 첨가하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 은 잉크젯 잉크로부터 형성된 층 또는 패턴의 더욱 높은 전도성 및/또는 더 낮은 경화 온도가 관찰되었다.
EP-A 3016763에 개시된 바와 같은, 하기 화학식 X에 따른 화합물을 함유하는 은 잉크젯 잉크를 사용할 때, 더욱 높은 전도도 및/또는 더 낮은 경화 온도가 또한 얻어질 수 있다:
Figure pct00037
화학식 X
여기서,
X는 치환된 또는 비치환된 고리를 형성하기 위해 필요한 원자를 나타낸다.
화학식 X에 따른 특히 바람직한 화합물은 아스코르브산 또는 에리토르브산의 유도체 화합물이다.
은 잉크젯 잉크의 제조
본 발명에 따른 은 잉크젯 잉크의 제조는 전형적으로, 교반, 고전단 혼합, 초음파 처리, 또는 이들의 조합과 같은 균질화 기술을 사용함으로써, 액체 캐리어, 분산-안정화 화합물 및 선택적(optional) 첨가제를 은 나노입자에 첨가하는 것을 포함한다.
은 잉크젯 잉크 제조에 사용되는 은 나노입자는 전형적으로, 은 나노입자의 페이스트 또는 고농도 분산물이다. 금속 나노입자의 바람직한 제조 방법은 EP-A 2671927에 개시되어 있다.
분산-안정화 화합물의 전부 또는 일부가 은 나노입자의 제조 방법 동안 첨가될 때 더 나은 결과가 얻어지는 것이 관찰되었다. 분산-안정화 화합물의 은 나노입자에 대한 흡착으로 인해, 은 나노입자의 제조 동안 첨가된 분산-안정화 화합물은, 최종 은 나노입자 분산물에서, 적어도 부분적으로 유지될 것이며, 이는 제조 방법에서 하나 이상의 세척 단계가 수행된 경우일지라도 마찬가지이다.
균질화 단계는 100 ℃ 이하의 상승된 온도에서 수행될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 균질화 단계는 60 ℃ 이하의 온도에서 수행된다.
은 층 또는 패턴
은 층 또는 패턴은 은 잉크젯 잉크로 인쇄될 수 있다.
전도성 은 층 또는 패턴은 지지체 상에 은 잉크젯 잉크를 분사하는 단계 및 그 후의 경화 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 방법에 의해 제조된다. 이러한 경화 단계는 또한 소결 단계라고도 지칭된다.
지지체는 유리, 종이 또는 폴리머성 지지체일 수 있다.
바람직한 폴리머성 지지체는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC) 기반 지지체이다.
상기 언급된 지지체에는, 도포된 전도성 잉크젯 잉크의 부착(adhesion), 흡수 또는 퍼짐을 개선시키기 위한 하나 이상의 층이 구비될 수 있다.
폴리머성 지지체는 바람직하게는, 도포된 전도성 잉크젯 또는 플렉소(flexo) 잉크의 부착(adhesion)을 향상시키기 위한 이른바 하도층(subbing layer)을 구비한다. 이러한 하도층은 전형적으로 비닐리덴 코폴리머, 폴리에스테르 또는 (메트)아크릴레이트에 기초한다.
이러한 목적을 위한 유용한 하도층은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 예를 들어 비닐리덴 클로라이드/아크릴로니트릴/아크릴산 삼원 폴리머 또는 비닐리덴 클로라이드/메틸 아크릴레이트/이타콘산 삼원 폴리머와 같은 비닐리덴 클로라이드의 폴리머를 포함한다.
적합한 비닐리덴 클로라이드 코폴리머는 다음을 포함한다: 비닐리덴 클로라이드, N-tert-부틸아크릴아미드, n-부틸아크릴레이트 및 N-비닐 피롤리돈(예를 들어, 70:23:3:4)의 코폴리머; 비닐리덴 클로라이드, N-tert-부틸아크릴아미드, n-부틸아크릴레이트 및 이타콘산(예를 들어, 70:21:5:2)의 코폴리머; 비닐리덴 클로라이드, N-tert-부틸아크릴아미드 및 이타콘산(예를 들어, 88:10:2)의 코폴리머; 비닐리덴 클로라이드, n-부틸 말레이미드 및 이타콘산(예를 들어, 90:8:2)의 코폴리머; 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 및 메타크릴산(예를 들어, 65:30:5)의 코폴리머; 비닐리덴 클로라이드, 비닐 클로라이드 및 이타콘산(예를 들어, 70:26:4)의 코폴리머; 비닐 클로라이드, n-부틸 아크릴레이트 및 이타콘산(예를 들어, 66:30:4)의 코폴리머; 비닐리덴 클로라이드, n-부틸 아크릴레이트 및 이타콘산(예를 들어, 80:18:2)의 코폴리머; 비닐리덴 클로라이드, 메틸 아크릴레이트 및 이타콘산(예를 들어, 90:8:2)의 코폴리머; 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, N-tert-부틸아크릴아미드 및 이타콘산(예를 들어, 50:30:18:2)의 코폴리머. 상기 언급된 코폴리머에서 괄호 사이에 주어진 모든 비율은 중량비이다.
다른 바람직한 하도층은 폴리에스테르-우레탄 코폴리머에 기초한 바인더를 포함한다. 더욱 바람직한 구현예에서, 폴리에스테르-우레탄 코폴리머는, 바람직하게는 테레프탈산 및 에틸렌 글리콜에 기초한 폴리에스테르 세그먼트 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 사용하는 이오노머 유형 폴리에스테르 우레탄이다. 적합한 폴리에스테르-우레탄 코폴리머는 HydranTM APX101 H(DIC Europe GmbH)이다.
하도층의 도포는 할로겐화은 사진 필름용 폴리에스테르 지지체 제조 분야에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, 이러한 하도층의 제조는 US 3649336 및 GB 1441591에 개시되어 있다.
바람직한 구현예에서, 하도층은 0.2 ㎛ 이하 또는 바람직하게는 200 mg/m2 이하의 건조 두께를 갖는다.
또 다른 바람직한 지지체는 ITO계 지지체이다. 이러한 지지체는 전형적으로 ITO 층 또는 패턴이 그 위에 제공된 유리 또는 폴리머성 지지체이다.
바람직한 종이 기반 지지체는 인쇄된 전자장치 제품용으로 Arjowiggins Creative Papers에 의해 설계된 기재인 Powercoat® 종이 기재이다.
다수의 은 층 또는 패턴, 즉 패턴화된 또는 비패턴화된 층들의 스택이 기재 상에 도포될 수 있다. 따라서, 은 층 또는 패턴을 제조하는 방법에서 언급된 지지체는 또한, 이전에 도포된 은 층 또는 패턴을 포함한다.
전도성 층 또는 패턴을 제조하는 잉크젯 인쇄 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 상기 Ag 잉크젯 잉크를 로딩하기 전에 앞에서 언급된 바와 같은 플러싱 액체로 프린트헤드를 세정하는 단계;
- 프린트헤드를 포함하는 잉크젯 프린터로 은 잉크젯 잉크를 지지체 상에 분사하여, 상기 지지체 상에 은 층 또는 패턴을 형성하는 단계;
- 은 층 또는 패턴을 경화시켜 전도성 층 또는 패턴을 형성하는 단계; 및
- 앞에서 설명된 플러싱 액체로 프린트헤드를 세정하는 단계.
은 잉크젯 잉크는 바람직하게는 앞에서 설명된 바와 같다.
바람직한 잉크젯 인쇄 방법에서 경화 온도는 150 ℃ 미만이고 경화 시간은 30 분 미만이다.
잉크젯 인쇄 장치
잉크젯 인쇄에 의해, 본 발명에 따른 은 잉크젯 잉크로부터 은 층 또는 패턴을 생성하기 위한 장치의 다양한 구현예가 사용될 수 있다.
플랫 베드 인쇄 장치(flat bed printing device)에서, 지지체는 플랫 베드 상에 제공된다. 은 잉크젯 유체의 액적은 프린트헤드로부터 지지체 상에 분사된다.
프린트헤드는 전형적으로 이동 지지체(y-방향)를 가로지르는 횡단 방향(x-방향)으로 앞뒤로 주사한다. 이러한 양방향 인쇄는 다중 통과 인쇄(multi-pass printing)라고 불린다.
다른 바람직한 인쇄 방법은, 프린트헤드들 또는 다수의 엇갈림 프린트헤드들(staggered print heads)이 지지체의 전체 폭을 덮는 이른바 단일 통과 인쇄(single-pass printing) 방법이다. 이러한 단일 통과 인쇄 방법에서, 프린트헤드는 통상적으로, 프린트헤드 아래로 지지체가 이송(y-방향)되는 동안, 정지 상태로 유지된다.
최대한의 도트 배치 정확도(dot placement accuracy)를 얻기 위해, 프린트헤드는 지지체의 표면에 가능한 한 가깝게 배치된다. 프린트헤드와 지지체 표면 사이의 거리는 바람직하게는 3 mm 미만, 더욱 바람직하게는 2 mm 미만, 가장 바람직하게는 1 mm 미만이다.
프린트헤드와 지지체 표면 사이의 거리가 도트 배치 정확도에 영향을 미칠 수 있으므로, 지지체의 두께를 측정하고, 프린트헤드와 지지체 표면 사이의 거리를 지지체 두께 측정에 기초하여 적응시키는 것이 유리할 수 있다.
정지 상태의 프린트헤드와 인쇄 장치 상에 장착된 지지체의 표면 사이의 거리는, 예를 들어 지지체의 울퉁불퉁함(waviness) 또는 지지체 표면의 다른 불규칙성으로 인해, 전체 지지체에 걸쳐 변할 수 있다. 그러므로, 지지체의 표면 토포그래피를 측정하고 측정된 표면 토포그래피의 차이를 보상하는 것이 또한 유리할 수 있으며, 이때, 그러한 차이 보상은, 지지체상의 경화성 유체의 액적의 소위 발사 시간(firing time)을 제어함으로써, 또는 프린트헤드와 지지체 표면 사이의 거리를 조정함으로써, 이루어질 수 있다. 리소그래피 지지체의 표면 토포그래피를 측정하는 측정 장치의 예가 ISO 12635:2008(E)에 개시되어 있다.
바람직한 구현예에서, 잉크젯 인쇄 장치는 지지체 아래에 진공 챔버와 같은 유지 수단(holding down means)을 구비하여, 소위 유지 영역(hold-down zone)에서 지지체를, 예를 들어 진공에 의해, 유지시킨다. 더욱 바람직한 구현예에서, 지지체는 지지체 아래의 복수의 진공 챔버와 같은 독립적으로 작동하는 유지 수단들에 의해 지지체에 기대어(against) 유지되며, 이때, 유지 수단들은 지지체 상에 걸리는 진공 압력을 향상시키도록 독립적으로 제어되며, 그에 따라, 하나보다 많은 유지 영역이 지지체 상에 생성된다. 지지체의 유지(holding down)는 분사된 액적들의 액적 배치 및 위치 정확성을 향상시킨다.
프린트헤드
잉크젯 인쇄 시스템을 위한 바람직한 프린트헤드는 압전 헤드이다. 압전 방식의 잉크젯 인쇄는, 전압이 인가된 압전 세라믹 변환기의 움직임에 기초한다. 전압을 인가하면, 프린트헤드의 압전 세라믹 변환기의 모양이 바뀌어 공극이 형성되고, 그 다음, 이 공극은 잉크로 채워진다. 전압을 다시 제거하면 세라믹이 원래 모양으로 팽창하여 프린트헤드로부터 잉크 액적이 분사된다. 그러나, 본 발명에 따른 잉크젯 인쇄 방법은 압전 잉크젯 인쇄에 한정되지 않는다. 다른 잉크젯 프린트헤드가 사용될 수 있고, 이는 연속 인쇄 유형과 같은 다양한 유형을 포함한다.
바람직한 프린트헤드는 ≤50 pL, 더욱 바람직하게는 ≤35 pL, 가장 바람직하게는 ≤25 pL, 특히 바람직하게는 ≤15 pL의 체적을 갖는 액적을 분사한다.
또 다른 바람직한 프린트헤드는 관통흐름 압전 잉크젯 프린트헤드(throughflow piezoelectric inkjet print head)이다. 관통흐름 압전 잉크젯 프린트헤드는, 프린트헤드의 액체 채널을 통해 액체의 연속적인 유동이 순환되어, 유동에서의 방해 효과 및 불량 액적 배치를 유발할 수 있는 액체 내의 응집을 방지하는 프린트헤드이다. 관통흐름 압전 잉크젯 프린트헤드를 사용하여 불량 액적 배치를 피함으로써 지지체 상의 전도성 패턴의 품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 관통흐름 프린트헤드를 사용하는 또 다른 장점은, 분사될 경화성 유체의 점도 한계가 더 높아짐으로써, 유체의 조성 변동의 범위를 넓힐 수 있다는 점이다.
경화 단계
층들 또는 패턴들이 지지체 상에 도포된 후에, 경화 단계로도 지칭되는 소결 단계가 수행된다. 이 소결 단계 동안, 용매가 증발하고 은 입자가 함께 소결된다. 금속 입자들 사이에 연속 퍼콜레이팅 네트워크(continuous percolating network)가 형성되면, 층 또는 패턴은 전도성이 된다. 통상적인 경화는 전형적으로 열을 가함으로써 수행된다. 경화 온도 및 시간은 사용되는 지지체 및 금속 층 또는 패턴의 조성에 의존한다. 은 층을 경화시키는 경화 단계는 200 ℃ 미만, 바람직하게는 180 ℃ 미만, 더욱 바람직하게는 150 ℃ 미만, 가장 바람직하게는 130 ℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다.
경화 시간은 선택된 온도, 지지체 및 금속 층의 조성에 따라 60 분 미만, 바람직하게는 2 내지 30 분, 더욱 바람직하게는 3 내지 20 분일 수 있다.
그러나, 가열에 의한 통상적인 소결 대신에 또는 이와 더불어, 대안적인 소결 방법, 예를 들어 아르곤 레이저, 마이크로파 복사, UV 복사, 저압 아르곤 플라즈마, 광자 경화, 플라즈마 또는 강화된 플라즈마, 전자 빔, 레이저 빔, 또는 펄스 전류에 대한 노출에 의한 소결이 사용될 수 있다.
다른 경화 방법은 소위 근적외선(NIR) 경화 기술을 사용한다. 코팅 또는 패턴의 금속(예를 들면, 은)은 근적외선(NIR) 방사선을 위한 흡수체로서 작용할 수 있다.
본 발명의 은 층은 종래 기술의 방법보다 낮은 경화 온도를 사용하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로 고온에서의 열처리를 견딜 수 없는 폴리머 기재(예를 들어, PET)를 사용할 수 있다. 경화 시간 또한 현저하게 감소될 수 있으며, 그에 따라, 종래 기술의 방법보다 시간당 생산량이 높아질 가능성을 가져온다. 은 층의 전도도는 유지되거나, 특정 경우에는, 심지어 향상된다.
전도성을 추가적으로 높이거나 경화 온도를 낮추기 위해서는, 금속 층 또는 패턴의 경화 중에 산을 방출할 수 있는 산 전구체 또는 산을 함유하는 용액과 은 층 또는 패턴을 접촉시키는 것이 유리할 수 있으며, 이는, EP-A 13175030.9(출원일: 04-07-2013)에 개시된 바와 같다.
은 층 또는 패턴은, 예를 들어 다음과 같은, 다양한 전자 장치 또는 이러한 전자 장치의 부품에 사용될 수 있다: 유기 광전지(OPV), 무기 광전지(c-Si, a-Si, CdTe, CIGS), OLED 디스플레이, OLED 조명, 무기 조명, RFID, 유기 트랜지스터, 박막 배터리, 터치 스크린, 전자 종이, LCD, 플라즈마, 센서, 멤브레인 스위치 또는 전자파 차폐.
또한, 은 층 또는 패턴은 다양한 보안 또는 장식 장치 또는 그러한 보안 또는 장식 장치의 부품에 사용될 수 있으며, 예를 들어, 그것의 완전한 또는 부분적인 재현을 방해할 특별한 특징을 갖는 이미지, 또는 금속 외관을 갖는 광 반사층이 필요한 경우에 사용될 수 있다.
< 실시예 >
재료
다음의 실시예에서 사용된 모든 재료는, 달리 명시되지 않는 한, ALDRICH CHEMICAL Co.(벨기에) 및 ACROS(벨기에)와 같은 표준 공급원으로부터 용이하게 입수 가능하다. 사용된 물은 탈이온수였다.
DSC-01은 Chemosyntha로부터 상업적으로 입수 가능한 분산-안정화 화합물인 N-디부틸-(2,5-디하이드로-5-티옥소-1H-테트라졸-1-일)아세트아미드(CASRN 168612-06-4)이다:
Figure pct00038
산화은, UMICORE로부터 상업적으로 입수 가능한 Ag2O.
2-페녹시-에탄올(CASRN 122-99-6): BASF로부터 상업적으로 입수 가능함.
감마-부티로락톤(CASRN 96-48-0): BASF로부터 상업적으로 입수 가능함.
프로필렌카보네이트(CASRN 108-32-7): Sigma Aldrich로부터 상업적으로 입수 가능함.
디아세톤 알코올(CASRN 123-42-2): ACROS CHIMICA로부터 상업적으로 입수 가능함.
n-부탄올(CASRN 71-36-3): ACROS CHIMICA로부터 상업적으로 입수 가능함.
1,2-프로판디올(CASRN 57-55-6): ACROS CHIMICA로부터 상업적으로 입수 가능함.
1-메톡시-2-프로판올(CASRN 107-98-2): DOW CHEMICALS로부터 상업적으로 입수 가능함.
2-부톡시에탄올(CASRN 111-76-2): DOW CHEMICALS로부터 상업적으로 입수 가능함.
Copol(ViCl2-MA-IA): Agfa Gevaert로부터의 비닐리덴클로라이드-메타크릴산과 이타콘산의 코폴리머.
Mersolat H40: Lanxess으로부터의 계면활성제.
Kieselsol 100F: Bayer로부터의 실리카.
측정 방법
은 코팅의 전도도
은 코팅의 표면 저항(SER)은 4점 동일선상 프로브(four-point collinear probe)를 사용하여 측정되었다. 표면 또는 시트 저항은 다음 공식에 의해 계산되었다:
SER = (π/ln2)*(V/I)
여기서,
SER은 Ω/square로 표현된 층의 표면 저항이며;
π는 대략 3.14인 수학 상수이며;
ln2는 자연 로그 값 2와 동일한 수학 상수이고, 대략 0.693이며;
V는 4점 프로브 측정 장치의 전압계로 측정된 전압이며;
I는 4점 프로브 측정 장치로 측정된 소스 전류(source current)이다.
각각의 샘플에 대해, 코팅의 상이한 위치에서 6회의 측정이 수행되었고, 평균값이 계산되었다.
코팅의 은 함량 MAg(g/m2)는 WD-XRF에 의해 결정되었다.
그 다음, 코팅된 층의 전도도는 다음 공식을 사용하여 은의 벌크 전도도의 백분율로서 전도도를 계산하여 결정되었다:
Figure pct00039
Figure pct00040
여기서, σAg는 은의 비전도도(6.3 x 107 S/m과 동일함)이고, σCoat는 Ag 코팅의 비전도도이며, ρAg는 은의 밀도(1.049 x 107 g/m3)이다.
불안정 지수(instability index) 측정
은 잉크/플러싱 액체 혼합물의 안정성은 혼합물의 분산 상태를 모니터링하기 위해 수직 주사(vertical scanning)와 결합된 다중 광 산란을 사용하여 측정되었다. 침전 현상의 가속은 예를 들어 측정 중 샘플의 빠른 원심 분리에 의해 유도될 수 있다.
상업적으로 이용가능한 장치는 예를 들어 Lumisizer®(LUM GmbH)이다. 샘플은 880 nm 방사선으로 3000 rpm에서 4 시간 동안 측정되었다. Lumisizer®에 의해 제공되는 불안정성 지수는 0과 1 사이이며, 불안정성은 0으로부터 1까지 증가한다.
점도 측정
다르게 제시되지 않는 한, 점도는 DHR-2 레오미터(이중 벽 고리(double wall ring))(TA Instruments)와 같은 상업적으로 이용가능한 점도계를 사용하여 1000 s-1의 전단 속도에서 25 ℃에서 측정되었다.
실시예 1
은 잉크 AgInk -01의 제조
450 g의 산화은(Umicore로부터 상업적으로 입수 가능함)을 875 g의 에탄올 및 517 g의 2-피롤리돈의 혼합물에 교반하면서 첨가하였다. 얻어진 예비 분산액을 23 ℃에서 15 시간 동안 더 교반하였다.
그 다음, 2.8 g의 DSC-01을 혼합물에 첨가한 다음 교반하면서 23 ℃의 온도를 유지하면서 73 g의 포름산(10.0 mL/분)을 첨가했다. 포름산을 첨가한 후, 혼합물을 23 ℃에서 추가적으로 15 시간 동안 더 교반하였다.
그 다음, 분산액을 유기용매의 증발에 의해 농축시켜 은 함량이 약 45 wt%인 농축 은 나노입자 분산액을 수득하였다.
그 다음, 농축된 은 나노입자 분산액 44 wt%를 2-페녹시에탄올 50 wt%, 프로필렌카보네이트 6 wt% 및 n-부탄올 10 wt%와 혼합하여 은 잉크 AgInk-01을 제조하였다(모든 wt%는 은 잉크의 총 중량을 기준으로 한다).
플러싱 액체 플러시-01 내지 플러시-12의 제조
다양한 용매들을 실온에서 혼합함으로써, 표 3에 나타낸 조성을 갖는 플러싱 액체(플러시-01 내지 플러시-12)를 제조하였다.
성분(wt%) 플러시-01 플러시-02 플러시-03 플러시-04 플러시-05 플러시-06
2-페녹시에탄올 69 64 59 54 50 50
프로필렌 카보네이트 21 16 11 6 50 -
n-부탄올 10 20 30 40 0 -
2-피롤리돈 - - - - - 50
에탄올 - - - - - -
플러시-07 플러시-08 플러시-09 플러시-10 플러시-11 플러시-12
2-페녹시에탄올 50 100 - - - -
프로필렌 카보네이트 25 - 100 - - -
n-부탄올 - - - 100 - -
2-피롤리돈 25 - - - 100 -
에탄올 - - - - - 100
각각의 제조된 플러싱(앞에서 언급된 바와 같이 전단 속도 1000 s-1에서 25 ℃에서 측정됨)의 점도를 표 4에 나타내었으며, 아울러, Ag 잉크:플러싱 액체 혼합물의 전체 시리즈에 대한 불안정성 지수(앞에서 언급된 바와 같이 측정됨)도 나타내었다. 불안정성 지수는 은 잉크 AgInk-01와 플러싱 액체 플러시-01 내지 플러시-06의 몇몇 혼합물들에 대해 측정되었으며, 이들의 중량/중량 비는 표 4에 나타낸 바와 같다. 표 4에서, 혼합물 1:99는 은 잉크 1 wt% 및 플러싱 액체 99 wt%를 포함하는 혼합물을 나타낸다.
플러싱 액체 점도
(mPa.s)		 불안정성 지수
1:99 10:90 30:70 50:50
플러시-01 7.3 0.09 0.13 0.08 0.09
플러시-02 6.2 - 0.15 0.10 0.09
플러시-03 5.4 - 0.22 0.17 0.12
플러시-04 4.9 0.33 0.36 0.23 0.17
플러시-05 5.0 0.92 0.18 0.25 0.30
플러시-06 17.0 0.01 0.03 0.04 0.06
플러시-07 9.4 0.03 0.13 0.17 0.24
플러시-08 20.4 0.00 0.02 0.03 0.03
플러시-09 2.6 1.00 1.00 0.64 0.61
플러시-10 2.7 1.00 1.00 0.93 0.64
플러시-11 13.3 1.00 0.08 0.08 0.015
플러시-12 0.9 1.00 1.00 1.00 1.00
표 4의 결과로부터 명백한 바와 같이, 2-페녹시에탄올을 적어도 25 wt% 함유하지 않는 플러싱 용액(플러시-09 내지 플러시-12)과 은 잉크젯 잉크 AgInk-01의 혼합물은 안정하지 못하다.
100 wt%의 2-페녹시에탄올을 함유한 플러싱 용액은 20 mPas.s(전단 속도 1000 s-1에서 25 ℃에서 측정됨)보다 높은 점도를 갖는다. 이러한 높은 점도는, 프린트헤드 및 프린터 시스템에 따라, 예를 들어 Ag 잉크젯 잉크를 시스템에 로딩하기 전에 또는 세정 공정 동안에, 이러한 고점성 액체를 프린터 튜빙 및 프린트헤드에 도입하여 유동시킬 때, 어려움을 초래할 수 있다.
낮은 점도와 높은 안정성을 결합한 최상의 결과가 얻어진 경우는, 적어도 25 wt%의 2-페녹시에탄올 및 5 wt% 내지 20 wt%의 부탄올을 포함하는 플러시-01(모든 wt%는 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 함)을 사용했을 때이다. 따라서, Ag 잉크젯 잉크를 프린팅 시스템에 로딩할 때 또는 세정 공정 동안에, Ag 나노입자의 침강(sedimentation)이 프린트헤드 또는 프린팅 시스템 내부에서 발생하지 않을 것이며, 그에 따라, 프린트헤드의 수명이 증가될 뿐만 아니라, Ag 잉크젯 잉크의 더욱 우수한 분사 성능을 얻는 것이 가능하게 된다.

Claims (15)

  1. 은 잉크젯 잉크 및 플러싱 액체(flushing liquid)를 포함하는 잉크젯 잉크 세트로서,
    상기 플러싱 액체는 상기 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 적어도 25 wt%의 2-페녹시 에탄올을 포함하는,
    잉크젯 잉크 세트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플러싱 액체는 프로필렌 카보네이트, n-부탄올 및 2-피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 다른 용매를 더 포함하는, 잉크젯 잉크 세트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플러싱 액체는 상기 플러싱 액체의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 wt%의 n-부탄올을 포함하는, 잉크젯 잉크 세트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러싱 액체의 점도는 1000 s-1의 전단 속도에서 25 ℃에서 측정되었을 때 15 mPa·s보다 낮은, 잉크젯 잉크 세트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 은 잉크젯 잉크는 은 나노입자, 액체 캐리어, 및 하기 화학식 I, II, III 또는 IV에 따른 비폴리머성 분산-안정화 화합물(dispersion-stabilizing compound: DSC)을 포함하는, 잉크젯 잉크 세트:
    Figure pct00041

    화학식 I 화학식 II 화학식 III 화학식 IV
    여기서,
    Q는 치환된 또는 비치환된 5원 또는 6원 헤테로방향족 고리를 형성하는데 필요한 원자를 나타내며;
    M은 수소, 1가 양이온기 및 아실기로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    R1 및 R2는 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 알킬기, 치환된 또는 비치환된 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 알크아릴기, 치환된 또는 비치환된 아르알킬기, 치환된 또는 비치환된 아릴 또는 헤테로아릴기, 하이드록실기, 티오에테르, 에테르, 에스테르, 아미드, 아민, 할로겐, 케톤 및 알데하이드로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    R1 및 R2는 5원 내지 7원 고리를 형성하는데 필요한 원자를 나타낼 수 있으며;
    R3 내지 R5는 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 알킬기, 치환된 또는 비치환된 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 알크아릴기, 치환된 또는 비치환된 아르알킬기, 치환된 또는 비치환된 아릴 또는 헤테로아릴기, 하이드록실기, 티올, 티오에테르, 술폰, 술폭사이드, 에테르, 에스테르, 아미드, 아민, 할로겐, 케톤, 알데하이드, 니트릴 및 니트로기로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    R4 및 R5는 5원 내지 7원 고리를 형성하는 데 필요한 원자를 나타낼 수 있다.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 은 잉크젯 잉크는 상기 화학식 I에 따른 분산-안정화 화합물을 포함하고, 여기서 Q는 5원 헤테로방향족 고리를 형성하는데 필요한 원자를 나타내는, 잉크젯 잉크 세트.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 5원 헤테로방향족 고리는 이미다졸, 벤즈이미다졸, 티아졸, 벤조티아졸, 옥사졸, 벤즈옥사졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸 및 테트라졸로 이루어진 군으로부터 선택되는, 잉크젯 잉크 세트.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 분산-안정화 화합물은 N,N-디부틸-(2,5-디하이드로-5-티옥소-1H-테트라졸-1-일-아세트아미드, 5-헵틸-2-메르캅토-1,3,4-옥사디아졸, 1-페닐-5-메르캅토테트라졸, 5-메틸-1,2,4-트리아졸로-(1,5-a) 프리미딘-7-올, 및 S-[5-[(에톡시-카르보닐)아미노]-1,3,4-티아디아졸-2-일] O-에틸 티오카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 잉크젯 잉크 세트.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 금속 나노입자 분산액 중의 은의 총 중량에 대한 wt%로 표현되는 상기 분산-안정화 화합물의 양은 0.005 내지 10.0인, 잉크젯 잉크 세트.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 캐리어는 2-페녹시 에탄올, 4-메틸-1,3-디옥솔란-2-온, n-부탄올, 1,2-프로판디올, 4-하이드록시-4-메틸 펜탄-2-온, 펜탄-3-온, 2-부톡시-에탄올, 1-메톡시-2-프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 고비점 용매(high boiling solvent: HBS)인, 잉크젯 잉크 세트.
  11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 캐리어는 적어도 25 wt%의 2-페녹시에탄올 및 5 내지 20 wt%의 n-부탄올을 포함하는, 잉크젯 잉크 세트.
  12. 다음의 단계들을 포함하는, 전도성 층 또는 패턴을 제조하는 잉크젯 인쇄 방법:
    제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 정의된 은 잉크젯 잉크 및 플러싱 액체를 포함하는 잉크젯 잉크 세트를 제공하는 단계;
    - 상기 플러싱 액체로 프린트헤드를 세정하는 단계;
    - 상기 은 잉크젯 잉크를 지지체 상에 분사하여 상기 지지체 상에 은 층 또는 패턴을 형성하는 단계;
    - 상기 은 층 또는 패턴을 경화시켜 전도성 층 또는 패턴을 형성하는 단계.
  13. 제 12 항에 있어서, 경화가 150 ℃ 미만의 온도에서 수행되는, 잉크젯 인쇄 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 경화 시간이 30 분 미만인, 잉크젯 인쇄 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 경화가 근적외선(NIR) 방사선으로 수행되는, 잉크젯 인쇄 방법.
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