KR100822275B1 - 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템 - Google Patents

선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폭이 0.5∼1.5m이고 균일한 선형 구리안테나로 유도되는 마이크로파(microwave) 발생기와 이에 상응하는 폭을 갖는 타원 또는 직사각형 도넛모양의 전자석으로 구성되어 타원궤도 전자회전공명(EO-ECR : Elliptical Orbit Electron Cyclotron Resonance)원리에 의해 높은 에너지를 갖는 이온들의 생성으로 플라스틱 필름과 화학결합에 의해 뛰어난 접착성을 갖는 화학증착방식으로 필름표면의 열 손상을 줄여 코팅층과 플라스틱 필름을 포함하여 국제조명위원회(CIE)에서 규정한 L*a*b표색계의 a와 b값이 낮은 값을 갖는 투명금속산화물을 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 의해 필름(film)에 연속적으로 대면적의 투명 전도막을 코팅함으로써 ITO(Indium Tin Oxide)를 물리 증착하는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법이나 기타 방법에 의하지 않고도 대면적의 투명 또는 불투명 전기 전도막을 얻을 수 있다.
타원궤도 전자회전공명, 투명 전도막, 선형 마이크로파, 롤투롤(roll-to-roll).

Description

선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템{large scale transparent conducting film manufacturing method and system by elliptical orbit electron cyclotron resonance having linear microwave}
도1은 마이크로파가 방출되는 폭이 1m 이상이고 직경이 1 cm인 선형구리 안테나의 축 방향으로 도입되고 유도된 마이크로파가 선형 구리안테나와 수직방향으로 360도 방사되어 도넛모양의 직사각형의 전자석에 의해 타원궤도 전자회전공명(EO-ECR) 영역이 넓게 형성되어 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 의해 필름 폭에 제한 없이 화학증착방법으로 원판 필름에 투명 전도막을 코팅하기 위한 본 발명에 의한 시스템을 보인 개략도이다.
도2는 타원 전자석과 선형 마이크로파에 의한 타원궤도 전자회전공명원리를 설명하기 위한 도면이다.
도3a 및 도3b는 본 발명에 의해 원단 필름에 형성된 코팅막의 표면 모폴로지(morphology)를 나타낸 사진이다.
도4a 및 도4b는 열처리에 따른 표면 저항(surface resistance)과 가시광투과도(transmittance) 변화를 나타낸 그래프이다.
도5는 본 발명에 의해 원단 필름에 형성된 코팅막에 외부충격이 가해진 후 표면 모폴로지를 나타낸 사진이다.
도6은 본 발명에 따른 화학증착방법에 의해 코팅된 투명금속산화물 전도필름으로 만들어진 4선 방식 터치 판넬 셀(Cell)을 보인 사진이다.
- 도면의 주요부분에 부호의 설명
1, 105 : 마이크로파 발생기 2, 110 : 금속 안테나
3, 104 : 전자석 4, 13 : 분리판
5 : 캐소드 6 : 분사노즐
7 : 금속이온가스 8 : 미케니컬 부스터 펌프
9 : 로터리 펌프 10, 112 : 메인 드럼
11 : 이중튜브 12 : 쉴드 판
14 : 아이들 롤 15, 18 : 센서
16 : 리와인더 롤 17 : 와인더 롤
19 : 극저온냉매 라인 20 : 드로틀 밸브
21 : 게이트 밸브 22 : 터보 몰레귤러 펌프
23 : 운반가스 24, 113 : 반응가스
25 : 도핑가스 26 : 2차 반응가스
27 : 불활성 가스 28 : 원단 필름
102 : 분사링 103 : 튜너
107 : 타원궤도 108 : 필름
109 : 전자기장 111 : 도파관
112 : 칠 롤
본 발명은 PDA(Personal Data Assistance) 등의 통신 단말기나 자동차 네비게이션(navigation) 등과 같은 각종 영상기기에 터치(touch) 기능에 의한 정보입력 및 검색기능 등과 같은 부가기능이 추가로 요구되면서 이에 필요한 터치 판넬(touch panel) 제조를 위해 연속적인 화학증착방법에 의해 대면적의 투명 플렉서블 플라스틱(flexible plastic) 필름에 전도성을 가지는 투명 전도막을 균일한 두께로 코팅하기 위한 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 대면적 코팅이 가능한 선형 금속(구리)안테나로 유도되는 연속 또는 펄스 마이크로파 출력과 이에 상응하는 타원 전자석에 의해 전자들이 타원으로 전자회전공명하면서 생성되는 높은 에너지를 갖는 이온들이 코팅하고자 하는 유기금속소스(organic metal source)를 이온화시켜 금속이온들이 저온상태에서 플라스틱 필름을 변형시키지 않고 표면에서 CVD(Chemical Vapor Deposition)방법으로 화학 결합하여, 뛰어난 접착력으로 넓은 면적의 플라스틱 필름에 코팅막이 연속적으로 형성될 수 있도록 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템에 관한 것이다.
기술의 발달로 높아진 소비자의 기대(요구)에 부응하고 각종 전자제품을 경 량화하는 한편 전자제품의 생산단가를 낮추기 위해 플라스틱 필름이나 성형물에 금속 또는 무기물코팅과 같은 목적에 따라 다양한 기능성을 갖는 중간제품이 요구되고 있고, 그 시장은 급격히 확대되고 있는 추세에 있다.
상기한 중간제품의 하나로서 투명 전도필름을 예로 들 수 있는 데, 이 투명 전도필름을 제조하기 위해 플라스틱 필름에 전기 전도성 기능을 갖는 금속물질을 저온 코팅하는 방식으로는 플라스틱 필름의 접착력을 증가시키기 위해 먼저 화학적 습식 전처리 또는 플라즈마를 이용한 건식 에칭방식에 의해 표면처리하고, 금속물질의 스퍼터링(sputtering) 또는 무전해 도금하여 기질 표면에 씨드층(seed layer)을 만들어 전해도금 방식이나 얇은 금속필름을 직접 접착제로 붙여 경화시키는 라미네이팅(laminating) 방식 등이 일반적으로 실용화되어 있다.
상기 투명 전도필름은 태양광 중 가시광에 대한 투과율이 86%이상이고 전기 전도성을 띄는 것으로서 전기 전도도의 범위에 따라 정전기 방지제와 같은 고 저항 전도체, 터치 판넬용과 같은 정보입출력을 위한 전극물질로 수십 Ω/□~수백 Ω/□가 요구되는 전도체뿐만 아니라 전자파 차폐, 태양전지, 디지털 페이퍼, 평판 디스플레이(flat panel display), 스마트 창(smart window) 등 유해파의 차단 및 에너지 생산을 위한 광전자소자와 정보표시 소자 단말기용 저저항 배선 전극물질로 응용범위가 확대 적용되고 있다.
이와 같이 투명성을 갖는 전기 전도성 필름제작을 위한 방법으로는 유기전도성 고분자 코팅방법이나 카본 나노 튜브(carbon nano tube)를 전도성 고분자와 혼합 또는 UV(ultraviolet-visible) 경화제와 분산제가 혼합된 용액을 이용하는 코팅 방법 및 SnO2, ITO(Indium Tin Oxide), In2O3, IZO(Indium Zinc Oxide), CdSnO4 등 금속산화물을 증발(evaporation)이나 스퍼터(sputter)하는 방법 등이 있다.
여기서 유기 전도성 고분자는 터치 판넬 셀(touch panel cell) 제작이나 전극물질로 응용 시 공정 중 중간 전극물질의 접착력향상을 위해 100℃ 이상의 열처리과정이 수반되므로 100℃ 이상의 공정에 직접 적용할 수 없다. 또한 카본 나노 튜브는 뛰어난 전도성과 내구성, 내열성, 형상변형 유연성 등 다양한 장점을 지니고 있으나, 전기 전도도를 증가시키기 위해 CNT의 함량을 증가시켜야 하나 높은 함량은 가시광 투과율을 감소시키는 상반되는 특성을 지니고 있으므로 86% 이상의 광 투과도를 갖는 필름의 표면저항은 650Ω/□ 까지 가능하고 저 저항과 고 투과율을 갖는 필름의 대량생산이 어려워 높은 가격으로 인해 양산단계까지는 많은 시간과 연구투자가 필요하다.
현재 상업적으로 이용되고 있는 방식은 인듐산화물(Indium Oxide)과 주석산화물(Tin Oxide)이 혼재된 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터 방식에 의해 필름표면에 물리 증착하는 방식으로 주로 생산되고 있으나, 인듐 매장량이 제한되어 있어 가격이 급등하고 날로 증가하는 수요에 반하여 경쟁력이 떨어질 뿐만 아니라 투명막의 특성은 고투과율 특성과 L*a*b표색계의 a와 b값이 낮은 색도를 갖지 않는 양질의 막이 요구되지만 타겟(target)으로부터 에칭(etching)된 높은 에너지를 갖는 분자 단위의 입자가 필름표면으로 이동하여 투명막이 형성되므로 필름표면에 높은 열에너지를 전달하여 열 손상으로 인한 표면 탄화현상 때문에 높은 a 값을 갖는 투 명막이 생성된다.
이를 해결하기 위해, 20여 년 전부터 표면에 낮은 열에너지를 전달하고 높은 이온화로 저온에서 양질의 전도성 막을 제조하는 한편 막의 형성속도를 높이기 위해 전자회전공명원리를 이용하여 결정성 무기물과 금속을 기판표면에 코팅하는 기술에 대한 연구 개발이 진행되어 왔다.
지금까지 이 기술은 저온공정이 유리하여 플라스틱기판에 전도성 금속을 코팅하는 기술로 연구단계에서 이루어져 왔다. 이 기술의 원리는 마이크로파가 발생기로부터 직각 도파관을 타고 챔버 내부로 유도되고 원형 전자석 또는 영구자석에 의해 발생된 자기장이 전기장과 일치하면서 발생되는 공명조건을 만들어 코팅표면으로 이온을 전달하여 코팅 막을 형성하는 것으로서 소규모 배치타입(batch type) 반응기에만 적용되어 왔다. 대면적화를 위해 마이크로파가 유도되는 도파관을 여러 개로 분리하고 대형 원통형 관과 원형전자석을 이용하여 이온화한 후 직사각형 모양의 슬릿 통로로 이온들이 공급되도록 설계된 바도 있다.
그러나 근본적으로 원형전자석의 사용과 도파관을 통해 원형 구배를 갖고 유입되는 마이크로파에 의해 생성되는 이온분포가 원형 구배에 따라 변하여 코팅막의 두께도 변하므로 코팅막을 균일하게 하는데 한계가 있고, 큰 직경의 원형 전자석과 플라즈마 발생원을 필름코팅설비에 적용하는데 한계가 있다.
또한 스퍼터(sputter) 방식이나 금속증발(metal evaporation)방식은 냉각드럼을 사용하여도 순간 높은 에너지를 지니고 필름표면에 도달하는 원자들에 의해 물리적으로 코팅이 진행되므로 필름 계면에 손상을 주어 표색계의 높은 a와 b값을 갖는 옐로우(yellow)화 또는 레드(red)화 현상이 발생된다. 이를 해결하기 위해 필름표면에서 열 축적을 줄이기 위해 얇은 필름에 투명금속산화물을 코팅한 후 다시 하드코팅(hard coating)된 이면에 접착제로 적층(laminating)하여 색도를 낮추는 2단계 공정을 거쳐 제품을 생산하고 있으나, 이는 생산 공정의 추가로 1.5배의 가격상승 요인이 되고 대면적 제품에 적용 시 여러 층으로 만들어져 표시화면 중심부의 접착층에서 처짐 현상이 발생하여 대면적 적용에 한계가 있다.
뿐만 아니라 기존방식은 마이크로파 발생기로부터 생성된 마이크로파가 직각 도파관을 통해 실린더 형태의 반응기 중심축과 평행하게 인가되고 마이크로파의 인가방향에 직각으로 설치된 원형전자석에 의해 원형궤도 전자회전공명플라즈마 발생으로 코팅면적이 원형모양의 국소 면적으로 제한되고, 필름 중심에서는 에너지가 높고 가장자리로 이동할수록 에너지가 낮아 에너지 분포에 따라 생성된 이온농도의 변화로 인해 필름에 코팅된 막의 두께가 불균일하기 때문에 빛의 굴절률 차이로 발생할 수 있는 레인보우(rainbow) 현상에 의해 대면적화 실현이 불가능하다.
상기와 같은 종래의 한계점들을 해결하기 위한 본 발명은 선형 마이크로파의 유도와 타원전자석에 의해 필름 폭 범위에 균일한 전자기장을 생성하고 상온조건에서 플라스틱 필름에 변형을 주지 않고 필름과 접착력이 뛰어나며 전도성막을 코팅하였을 때 86%이상의 고투과율을 지니면서 정보표시소자의 전극물질부터 전자파차폐 및 정전기제거까지 용도에 따라 표면 전기저항을 수십 Ω/□~수MΩ/□제어할 수 있을 뿐만 아니라 고가인 인듐(Indium)을 사용하지 않고도 대 면적 투명전도필름을 롤투롤(roll to roll) 방식으로 연속 제조할 수 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 전자회전공명으로 생성된 이온단위를 갖는 활성종이 표면에 도달하여 순간 아주 불안정한 상태에서 표면과 안정화를 위한 결합이 진행되므로 표면에 전달된 이온은 열에너지가 낮고 극도로 불안정한 상태에서 안정화를 위해 순간 표면반응이 진행되어 막이 형성되므로 표면에 전달되는 열에너지가 낮아 표면 탄화현상을 줄일 수 있어 L*a*b 표색계의 색상과 채도를 표시하는 a와 b값이 낮은 옐로우(yellow)화 또는 레드(red)화 현상을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 냉각드럼을 사용함으로써 마이크로파의 장시간 사용과 875 가우스(gauss)의 자기장세기 조건에서 생성된 이온들과 라디칼들이 필름이 감겨있는 드럼(drum)에 도달하면서 열에너지를 전달하여 장시간이 지나도 열이 축적되지 않고 일정한 온도조건을 유지할 수 있도록 하여 코팅조건의 변화와 코팅 물성에 영향을 주지 않도록 하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 필름의 이동방향과 평행하게 설치된 금속 안테나 양단의 마이크로파 발생기를 통해 마이크로파가 금속 안테나의 방향과 수직방향으로 360도 석영관 외벽 밖으로 방사되고 마이크로파 전달을 위한 금속 안테나와 수평으로 설치된 직사각형 도넛 모양의 전자석에 의해 타원궤도를 갖는 전자회전공명의 발생과 동시에 이동하는 필름에 활성화된 이온을 제공함으로써 화학증착방법에 의한 연속적인 대면적 코팅이 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 대면적 연속코팅을 위한 필름 폭 전면에 마이크로파를 조사할 수 있는 연속 또는 펄스출력을 갖는 마이크로파 발생기와 상기 마이크로파 발생기의 마이크로파를 반응기 내에 선형으로 균일하게 유도할 수 있는 상기 필름 폭보다 긴 폭을 가지는 구리 봉의 선형 금속 안테나와 상기 금속 안테나에 유도된 선형 마이크로파에 편차가 3% 이내로 균일한 자기장세기를 발생시켜 전자들이 타원궤도로 회전공명할 수 있는 조건을 형성하기 위한 직사각형 도넛모양의 전자석으로 구성된 타원궤도 전자회전공명 발생수단; 코팅하고자 하는 금속이온소스와 반응가스를 필름 폭보다 넓고 균일하게 분사시킬 수 있는 분사노즐들로 구성된 분사 링; 필름이 밀착되어 일정한 온도를 유지하면서 이동되는 드럼(drum or chill roll)과 필름의 공급 및 이송 시스템으로 구성된 롤(roll)들로 필름을 풀고 제품을 감는 와인더(winder) 롤과 리와인더(rewinder) 롤, 필름표면에 코팅되는 속도를 일정하게 제어할 수 있는 AC 벡터서버(vector servo) 구동 모터(motor), 필름이송 중 필름에 걸리는 장력을 균일하게 유지 또는 제어할 수 있는 텐션(tension)롤, 필름에 작용하는 텐션차이로 인해 겹치거나 주름의 발생을 막아주는 스프레드(spread)롤 들로 구성되고, 이온들을 발생시키는 마이크로파 발생기와 전자석을 드럼과 일정거리로 유지하고 지지할 수 있는 이동시스템; 공정 중 금속이온소스와 운반가스, 반응가스를 공급하여 반응이 진행될 때 반응기 내 압력을 저 진공상태로 일정하게 유지할 수 있도록 필름 와인더 롤과 리와인더 롤이 위치한 비 반응영역과 분자들을 이온화시키는 EO-ECR(Elliptical Orbit Electron Cyclotron Resonance) 소스가 위치한 각 위치에 터보 몰 큘러 펌프(turbo molecular pump)와 미케니컬 부스터펌프(mechanical booster pump), 로터리 벤 펌프(rotary van pump)로 구성된 진공시스템; 공정 중 압력을 일정하게 유지하기 위해 압력을 측정하고 이를 조절하기위한 고·저진공용 압력게이지와 드로틀 밸브(throttle valve), 드럼과 전자석, 샤워링, 챔버 외벽을 일정온도로 냉각시키기 위한 냉·온매 칠러(chiller), 코팅금속 소스가 담겨있는 케니스터(canister)의 증기압을 일정하게 유지하는 칠러, 이들 증착수단을 포함한 모든 시스템을 유지 및 보수가 용이하게 이루어진 양방향 개폐형 도어(door), 레어(rear), 메인 챔버바디(chamber body)로 세 부분이 레일을 타고 분리가 가능하도록 구성되고 연속적으로 상온조건에서 대 면적 필름에 표면과 화학결합으로 접착력이 강하고 필름표면에 열 손상을 주지 않으며 고투명도를 유지하면서 연속적으로 대면적의 전도성의 투명금속산화물을 필름에 코팅하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 2.45 GHz를 갖는 마이크로파와 특정 위치에서 875 가우스(Gauss)의 자기장을 갖는 전자석에 의해 상온조건에서 회전 공명하는 전자들이 반응기 내에 공급되는 금속원자를 포함한 유기금속이 결합된 분자들과 기상 이온충돌, 분해반응에 의해 반응기 내의 전체적인 분위기로는 중성이나 각 이온들은 순간 수만 ℃에 이르는 높은 에너지를 갖는 이온상태로 존재하여 극도로 활성화된 불안정한 상태로서 필름에 도달함으로써 필름 표면을 구성하고 있는 원자에게 에너지를 전달하고 에너지를 받은 원자는 표면 분자구조를 재배치하면서 활성화된 표면에서 화학반응으로 코팅층과 계면을 구성하고 있는 원자들과 뛰어난 계면접착력을 갖는 막이 형성된다.
또한 본 발명은 필름 폭이 0.5∼1.5m를 갖는 롤(roll)을 와인더(winder)에 장착하여 롤 속도를 제어하면서 필름 폭 이상의 대면적을 연속적으로 처리하기 위해서는 이 범위에서 균일한 이온농도 분포를 갖도록 이온을 생성할 수 있는 에너지원으로 이루어진다.
상기 대면적 플라즈마 이온의 생성은 타원 전자석과 선형으로 마이크로파를 발생시킬 수 있는 마이크로파 발생기에 의해 타원궤도 전자회전 경로를 구성함으로써 가능하다.
또한 본 발명은 가시광영역의 파장에서 기판 필름의 투명도를 포함해서 86%이상의 투명한 전도성 코팅막의 형성은 특정 금속산화물의 생성과 코팅하고자하는 기판의 초기 투명도와 상관관계가 있으며, 투명 금속산화물로는 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(Indium Tin Oxide), In2O3(산화인듐), 산화인듐아연(IZO, Indium Zinc Oxide), 산화주석가드뮴 CdSnO4) 등의 단일 또는 복합물질과 수분저항력 기능을 부여하기 위해 CF6, SF6, NF3, F2와 같은 불소를 함유한 불소(Fluorine) 도핑한 혼합물 코팅막으로 구성되며, 투명 금속산화물 생성을 위한 소스로는 트리메틸인듐(In(CH3)3), 트리에틸인듐(In(C2H5)3), 테트라메틸틴(Sn(CH3)4), 테트라에틸틴(Sn((C2H5)4), In(OC2H5)3, In(C3H7)3, In(OC4H9)3, Sn(OC2H5)4, Sn(C3H7)4, Sn(OC4H9)4 등 중 어느 하나 또는 혼합한 화합물을 포함한다.
또한 본 발명에 의한 투명전도막의 성능은 고투명성을 유지하기 위한 기판으로 사용되는 필름에 의존하며 이에 해당되는 필름은 폴리에테르에테르케톤, 폴리설폰, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드, 사이클로올레핀폴리머, 폴리부틸렌테레플탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴, 아세틸셀룰로스, 염화비닐, 폴리에테르 이미드 등이 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
또한 본 발명은 투명금속산화물막을 생성하기 위해 적정비율의 산소와 수소 그리고 불소 도핑가스와 금속소스로 구성되며 필름 폭 전면에 균일한 코팅을 위해 필름 폭보다 넓은 균일한 분사노즐로 구성된 분사 링에 의해 반응가스가 공급되면서 타원궤적을 갖고 분해된 전자와 이온들과의 충돌에 의해 분해되어 균일한 막이 형성되도록 구성되어 있으며, 일정한 분압을 갖고 반응기 내부로 공급될 수 있도록 유량조절 밸브와 유량제어로 이루어진 캐니스터와 잔량을 측정할 수 있는 초음파 센서, 캐니스터 내부의 내용물을 일정한 온도로 유지 및 조절할 수 있는 칠러로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
도1은 마이크로파가 방출되는 폭이 0.5∼1.5m이고 직경이 1 cm인 금속 안테나(2) 즉, 선형 구리 금속 안테나의 축 방향으로 도입되고 유도된 마이크로파가 금속 안테나(2)와 수직방향으로 360도 방사되어 도넛모양의 직사각형의 전자석(3)에 의해 타원궤도 전자회전공명(EO-ECR) 영역이 넓게 형성되므로 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 의해 필름 폭에 제한 없이 화학증착방법에 의해 원단 필름(28)에 투 명 전도막을 코팅할 수 있는 본 발명에 의한 장치를 보인 개략도이다.
상기 본 발명의 제조장치는 2.45 GHz의 마이크로파를 연속파형 또는 펄스파형으로 필름 폭의 범위에서 균일한 마이크로파 세기를 갖고 발생시킬 수 있도록 양 끝단에 마이크로파 발생기(1)와 마이크로파 발생기(1)에서 생성된 파형을 그대로 유지하면서 도파관을 따라 반응기 내로 유도할 수 있는 금속 안테나(2)와 금속 안테나(2)를 반응물의 증착이나 에칭으로부터 보호할 수 있는 석영관으로 이루어지고, 금속 봉을 타고 챔버 내부로 유도된 마이크로파가 금속 봉의 길이방향과 수직방향으로 방사되면서 마이크로파의 유도범위에서 전자들이 마이크로파와 공진 조건을 이룰 수 있는 875 가우스(Gauss)의 자기장을 발생하고 가운데가 비어있는 타원모양의 전자석(3)으로 인가되는 파워 세기의 조절로 전자들이 타원궤도를 갖고 공명 회전하는 위치를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 전자석(3)과 마이크로파 유도를 위한 금속 안테나(2)를 포함하는 장치는 주변의 자기장과 마이크로파에 의해 각각 전자석(3)과 마이크로파의 발생으로 분해된 이온과 전자들이 받는 영향을 배제하기 위해 자성을 띄지 않는 분리판(4)에 의해 보호되고 있다. 이 분리판(4)은 코팅에 필요한 활성이온 이외에 부산물로 발생되는 코팅막 형성에 불필요한 성분들이 배출되기 전에 주변에 위치한 다른 마이크로파와 전자석(3)에 의해 발생되는 이온농도 분포를 변화시켜 코팅효율을 낮추거나 불순물이 코팅막 내부로 들어가는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 타원 전자석(3)과 선형 마이크로파 출력은 코팅막의 형성에 필요한 이온의 생성과 전자들을 생성할 수 있는 반응가스(24) 공급에 의해 일차적으로 타원 궤도 전자공진회전으로 고밀도의 이온과 전자들을 발생시킨다.
따라서 발생된 높은 에너지를 보유하고 있는 이온과 전자들은 타원궤도를 갖고 금속이온소스(7)와 도핑가스(25)와 2차 반응가스(26)가 유입되는 분사노즐(6) 주변에서 기상충돌 분해반응으로 금속 또는 금속산화물 이온들을 생성하므로 메인드럼(10) 표면에 존재하는 원단필름(28)과의 화학결합에 의해 원단 필름(28)에 전도성 투명막이 생성된다.
여기서 금속이온소스(7)는 상온조건에서 높은 증기압을 갖는 특성을 지니므로 아르곤 등과 같은 불활성가스인 운반가스(23)를 사용하고 낮은 공정압력조건에서 공급되는 금속이온소스(7)의 증기압력을 조절하기 위한 유량 제어기와 일정 온도로 유지하기 위한 부동액이 들어있는 칠러(29)를 사용한다.
특히, 분리판(4)은 코팅 필름의 가시광선 투명도를 높이기 위해 스퍼터링에 의해 반사 방지(Anti-Reflection)막을 코팅할 수 있는 캐소드(5)에 부산물인 불순물들이 혼합될 경우 투명도뿐만 아니라 색도와 탁도에도 영향을 주므로 이 기능은 아주 중요하다. 또한 캐소드(5)에서 생성된 중성원자와 타원궤도를 갖는 전자회전공진영역에서 서로 다른 활성화를 위한 소스에 의해 유입된 이온 또는 원자들이 새로운 화합물을 생성할 가능성과 서로 다른 에너지원의 간섭으로 고유 에너지원의 발생을 상쇄시키는 역할을 방지하기 위해 분리판(4)이 사용된다.
상기 반사 방지(AR)막은 투명 전도성 금속산화물 막을 코팅하기 전에 PET 또는 기타 투명필름의 고유 굴절률과 표면 상태에 따라 가시광선이 반사에 의한 광의 투과손실을 줄이기 위해 원단 필름(28)에 코팅된 것으로서, 반사 방지(AR)막은 필 름표면에 유입되는 가시광선의 굴절률을 변화시켜 반사되는 빛을 직진시키는 역할을 하며, 이와 같이 굴절률을 변화시키는 물질들이 캐소드(5)의 타겟(target)으로 사용된다.
이렇게 캐소드(5)에 있는 반사방지 코팅물질을 에칭(etching)시키기 위해 불활성가스(27)가 공급된다. 전자들이 타겟 표면을 때려 반사방지 코팅물질을 원자단위로 에칭시키기 위해 가해지는 에너지원은 라디오파(radio-frequency)와 직류전류(Direct Current)전원이 이용될 수 있다.
투명 전도성물질을 코팅한 후 터치스크린 판넬과 같은 디스플레이에 응용하기 위해서 전극물질을 코팅한 후에도 가시광 투과도가 86% 이상을 유지해야 하는데, 이 가시광 투과도는 전극물질을 코팅하기 전의 원단필름(28)의 고유 투과율에 영향을 많이 받는다.
이 고투과율을 갖는 광학용 원단 필름(28)은 도면에서와 같이 와인더 롤(17)에 장착되고 균일한 텐션을 유지하면서 주름을 방지하고 부드럽게 공급하는 확산 롤(spread roll)과 필름 흐름을 유도하는 아이들 롤(14)들을 거쳐 메인 드럼(chill roll)(10)으로 공급된다.
이 메인드럼(10)은 플라즈마에서 유입되는 에너지가 장시간 가해지면서 축적되는 열에너지를 분산 또는 제거하기 위해 냉각수가 원단 필름(28)과 근접한 메인드럼(10) 내부에서 흐르도록 이중 튜브(11)형상을 가지는 것으로서 원단 필름(28)과 접촉부위에서 발생할 수 있는 스크레치 방지를 위해 크롬 도금과 연마 처리로 매끄러운 표면을 유지하고 원단 필름(28)과 밀착되도록 하고, 원단 필름(28)의 이 동속도와 메인드럼(10)의 회전속도가 일치되도록 메인드럼(10)의 회전속도와 센서(15)(18)에 의해 원단 필름(28)의 이동속도를 감지하고 회전속도를 조절하는 기능이 포함된다.
즉, 투명 전도막 코팅을 위한 원단 필름(28)을 공급하기 위한 와인더 롤(17)을 포함하는 다수의 롤과 투명 전도막이 코팅된 원단 필름(28)을 되감기 위한 리와인더 롤(16)을 포함하는 다수의 롤들이 서로 대칭구조로 배치되어 있고, 다수의 센서(15)(18)들이 원단 필름(28)의 이동속도를 감지하고, 도시되지 않은 제어수단이 와인더 롤(17)과 리와인더 롤(16) 및 메인 드럼(10)의 회전속도가 조절됨으로써 메인 드럼(10)에 공급되는 원단 필름(28)의 이송속도가 일정하게 유지될 수 있다.
위와 같이 이송되는 원단 필름(28)은 캐소드(5)에 의해 반사방지 코팅막이 만들어진 후 투명 전도성 산화물막이 생성되는데, 전자회전공명에 의해 코팅막을 생성하는 플라즈마 원을 1개 이상 설치하여 코팅 속도를 증가시킬 수 있다.
코팅막 형성을 위해 원단 필름(28)이 통과할 때 주변에서 발생된 이온들이나 불순물이 플라즈마 발생영역 외에서 막내로 혼입되는 것을 방지하기 위해 코팅되는 영역을 제외한 모든 부분을 차단해야 양질의 필름생산이 가능하므로 이를 위해 쉴드(shield)판(12)이 설치되어 있다.
또한 로터리 펌프(9)와 미케니컬 부스터펌프(8)가 순차적으로 연결된 진공펌프를 이용하여 러핑 라인으로 초기의 챔버 내의 압력을 낮춰 주므로 반응기 내의 공정압력이 수 mTorr 범위에서 일정하게 유지되고, 터보 몰레큘러 펌프(turbo molecular pump)(22)를 가동하여 2×10-6mTorr를 유지하고 진공 라인과 챔버(chamber) 사이에 게이트 밸브(gate valve)(21)를 둠으로 반응 전에 초진공 상태가 유지되는 한편 챔버 압력을 측정하고 드로틀 밸브(throttle valve)(20)를 이용하여 설정압력에 도달할 수 있도록 조절함으로 공정 중 챔버 내의 압력이 일정하게 유지된다.
플라즈마 이온의 생성과 코팅반응이 일어나는 공정영역과, 공정영역에서 생성된 이온들이나 불순물들에 의해 원단필름(28)을 로딩(loading)하고 코팅된 원단필름(28)이 뒤감기는 비 반응영역에 터보 몰레큘러 펌프(22)가 각각 설치되어 있고, 상기 공정영역과 비 반응영역이 분리판(13)에 의해 구획되어 있으므로 공정영역에서 생성되는 불순물들이나 활성이온들이 비 반응영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
캐소드(5)와 전자회전공명에 의한 플라즈마 생성을 위해 반응영역에 반응가스(24)와 운반가스(23)가 공급되는데, 빠른 압력제어를 위해 플라즈마 발생장치 양단에 설치하여 효율적으로 제어하고 코팅필름 표면에서 배기로 인한 압력차에 의해 활성종의 농도분포가 비대칭성을 갖는 것을 방지하고 균일한 이온농도를 유지할 수 있도록 반응가스(24)와 운반가스(23)가 메인 드럼 길이의 중앙부분에서 분사될 수 있도록 구성되어 있다.
코팅막이 형성되는 원단필름(28) 표면에서 균일한 막의 두께와 표면저항을 갖는 막을 얻기 위해서는 금속 이온소스(7)와 반응가스(24)가 메인 드럼의 중심점 을 기준으로 대칭으로 분사되어야 한다. 이 조건을 만족하기 위해서 분사 노즐(6)의 중앙부분에서 가장자리까지 위치에 따라 서로 다른 직경을 갖는 노즐이 구성되어야 한다. 반응가스(24)가 분사 링 양쪽 끝단 가장자리에서 공급되면 1차적으로 관 내부에서 균일한 분압이 되도록 분산시킨 후 다시 외측 관의 노즐을 통해 근접해 있는 원단필름(28) 표면으로 분사되도록 분사 링은 이중 관 형상을 갖는다. 장시간 마이크로파와 플라즈마에 노출되면서 분사 링 표면과 이온충돌로 인해 상승되는 온도를 일정하게 유지하기 위해 이중 관으로 형성된 플라즈마에 직접 노출되는 외측 부분을 냉각시키기 위해 냉각관이 부착되어 있다.
코팅 전의 원단 필름(28)은 원단필름(28)이 감겨있는 지관 또는 금속 및 플라스틱 수지로 된 관이나 원단필름(28) 표면에 부착될 수 있는 수분을 제거하기 위해 진공 전처리 챔버에 보관하고, 원단필름(28)을 코팅 챔버에 장착한 후 일부 잔류해 있는 수분을 제거하고, 공정 중 금속이온소스(7)와 반응가스(24)의 분해로 생성되는 부산물들 중에 응축성분인 유기화합물과 수분을 효율적으로 제거하여 펌프의 가동 효율을 증가시키기 위해 -150℃로 냉각되는 극저온 냉매라인(19)과 이의 제어를 위한 극저온 냉동기가 설치되어 있다.
도2는 타원 전자석과 선형 마이크로파에 의한 타원궤도 전자회전공명에 의해 플라즈마가 발생하는 원리를 설명하기 위한 것이다.
먼저 마이크로파 발생기(105)에서 2.45 GHz의 주파수를 갖는 마이크로파가 생성되는데, 양단에 설치된 두 개의 마이크로파 발생기(105)로부터 생성된 마이크로파는 도파관(111)을 통해 금속(구리) 안테나(110)를 따라 챔버 내로 유도된다.
이때 마이크로파 발생기(105)에서 발생되는 마이크로파의 반사파를 5% 이내로 최소화하기 위해 마이크로파 발생기(105)의 출력단에는 반사파를 조절할 수 있는 튜너(103)가 설치되어 있는데, 이는 원격 또는 수동으로 조절에 의해 최적화할 수 있는 기능을 포함한다.
최적화된 마이크로파가 금속 안테나(110)를 따라 챔버 내부로 유도되면 이 마이크로파는 금속 안테나(110)의 길이와 수직방향으로 방사되는데, 이때 석영관이 금속 안테나(110)를 보호하고 있으므로 분사 링을 통해 공급되는 반응가스(113)에 의해 금속 안테나(110) 표면에서 일어날 수 있는 화학반응을 방지할 수 있다.
반응가스(113)가 분사 링(102)을 통해 공급되면 타원 도넛모양의 전자석(104)에 의해 형성되는 자기장과 마이크로파 발생기(105)에서 발생되는 마이크로파의 진동 주파수가 일치하는 지점에서 전자들이 타원궤도(107)를 갖고 회전공진하면서 공급된 안정한 분자 또는 원자들과 기상충돌로 반응성이 큰 다양한 이온 종들을 생성한다.
이때 생성된 이온 종들이 전자기장(109)을 따라 메인 드럼(112)에 밀착된 플라스틱 필름(108)이 있는 주변에 위치한 금속이온소스가 공급되는 분사링 주변에서 2차 충돌하면서 반응성이 큰 이온들이 생성되고, 이 이온들이 플라스틱 필름(108) 표면으로 이동하면서 계면에서 표면 확산을 통해 표면화학반응으로 코팅막이 생성된다.
또한 발생된 이온들을 플라스틱 필름(108) 표면으로 효율적으로 유도하기위해 분사링 주변에 영구자석이 대칭되게 배치되어 이온들이 집속되므로 슬릿(slit) 효과에 의해 효율을 증가시킬 수 있다.
이하, 아래의 표1을 참조하여 본 발명의 여러 실시 예를 설명한다.
- 실시예1 : 주석산화물 투명전도필름
표1에 나타낸 두께가 188㎛이고 필름 표면 경도가 3H인 PET 필름원단을 사용하여 주석산화물 투명전도필름을 코팅하였다. PET 필름원단의 투명도와 색도와 같은 기본물성과 경도를 높이기 위해 사용되는 하드코팅물질은 투명필름을 코팅하는 과정에 필름 표면에 가해지는 에너지에 의해 투명전도필름을 코팅하기 전에 원단 필름의 가시광 투과도, 투명도, 색도를 변화시킬 수 있기 때문에 초기물성은 아주 중요하다.
실시예1에서 사용한 3H 경도를 갖는 PET 필름원단의 투명도는 96.48%, 표색계의 색도가 a=-0.03, b=0.19이고 가시광 투과도가 89.2%인 필름을 사용하였다.
폭이 600 mm인 필름원단을 와인더 롤에 장착하고 초기 진공을 5×10-5 mTorr로 3시간 유지하면서 수분제거와 시스템을 안정화시킨 후 공정압력 10 mTorr조건에서 선형 마이크로파 발생기에 의해 양단에서 연속파형을 갖는 출력을 각각 1.8kW씩 가하고 타원궤도를 갖는 자기장형성을 위해 전자석의 전류와 전압을 200A, 25V 입력한 조건에서 주석산화물을 생성하기 위한 주석 금속소스로 테트라 메틸틴(Tetra methyl thin)과 코팅막을 형성한 후 수분에 의해 주석산화물코팅막이 부피팽창으로 손상될 가능성을 제거하기 위해 투명막 코팅과 동시에 불소처리하여 막을 안정화시 켰다.
상기한 방법에 의해 코팅된 막의 두께는 300 nm이고, 이때 4침식표면저항계(4 point probe test meter)를 이용하여 측정한 표면저항은 480Ω/□이며, 색상과 채도를 표시하는 색도는 a=-0.01, b=4.95이며, 평균 가시광 투과도는 85.6%로 색도는 붉은색 계열을 갖는 것으로 나타났다. 이는 산화막을 형성하기위해 공급되는 산소와 과잉 공급되는 수소의 몰비에 의해 영향을 받았다.
비교예2는 실시예1과 동일한 조건에서 반응가스로 공급되는 산소를 증가시키고 수소비율을 감소시켜 얻어진 투명산화물막의 물성으로 코팅막의 두께가 220 nm이고, 표면저항은 500∼480Ω/□이며 색도가 실시예1에 나타난 결과보다 붉은색은 줄어들었으나 푸른색을 나타내고 막 두께가 감소하여 가시광 투과도가 86.1%로 개선된 코팅막이 얻어졌다.
- 실시예 2 : 펄스입력 값을 갖는 마이크로파에 의해 코팅된 투명전도필름
실시예1과 동일한 공정조건에서 선형 금속안테나에 가해지는 마이크로파출력을 높이기 위해 양단에 각각 2.5kW의 펄스 마이크로파를 가하여 코팅된 막의 가시광 특성을 측정한 결과 동일한 시간 동안 막 두께는 높은 에너지의 입력으로 이온화율이 증가하여 증착 속도의 증가로 340 nm의 두께를 갖는 막이 얻어졌으나, 표면에 가해지는 높은 에너지에 의해 표면 색도가 a=0.7, b=4.42이고 가시광투과도가 84.8%로 나타났다.
실시예2의 조건에 코팅된 필름원단의 단면과 표면 모폴로지를 도3에 나타내 었다.
필름원단 표면을 구성하고 있는 주석산화물들은 평균 그레인 크기가 30 nm정도의 작고 균일하게 형성되어있고 필름원단 표면과 코팅층 경계면에서는 양 층간에 표면화학결합으로 막이 형성되어 있은 것을 확인할 수 있다.
실시예1, 2와 비교예1에서 얻어진 투명 전도성 산화물 코팅막의 경우 높은 마이크로파 출력으로 인하여 표면에 열화 현상으로 붉은색 색도를 갖는 특징을 보이고 파장이 낮은 450-550 nm영역에서 낮은 가시광 투과도를 갖는 것으로 나타났다.
- 실시예 3 : 자기장출력 변화에 의한 투명전도필름
전자석에 가해지는 자기장 출력 값에 따른 코팅막의 물성을 개선하기 위해 자기장세기 변화에 따라 코팅된 결과를 실시예3과 비교예4 내지 6에 나타내었다.
실시예1과 동일한 조건에서 전자석의 전압을 250A, 30V로 가하여 코팅한 필름의 색도는 푸른색을 갖는 a=-1.22, b=-0.66을 나타내었다. 이는 자기장세기의 증가로 이온화율이 증가하고 이온들의 운동에너지가 증가되면서 순간 표면 화학반응이 진행되면서 막이 형성되므로 열화현상이 줄어들어 붉은색의 색도는 나타나지 않았고 광 투과도가 86%이상인 양질의 코팅막이 만들어졌다.
비교예4와 5는 실시예3 보다 낮은 마이크로파 출력과 공급되는 산소를 증가시키고 수소의 몰비를 낮추어 얻어진 코팅막의 특성으로 나타내었다. 낮은 마이크로파 출력과 높은 자기장에 의해 이온들의 내부에 축적되는 열에너지보다 운동에너 지가 증가하여 필름표면에 전달되는 열에너지의 감소로 막 손상을 줄이면서 낮은 색도 값을 갖는 코팅막이 얻어졌다.
비교예5는 공급되는 주석소스에 대하여 주석과 산소의 양론비가 1:2인 막의 형성을 위해 최적의 수소/산소 몰비를 갖도록 공급하여 막을 코팅했을 때 높은 투과도를 갖는 필름이 얻어졌고, PET 원단필름에 거의 근접하는 색도를 띄지 않는 투명 전도필름이 얻어졌다.
비교예6은 비교예5와 동일한 조건에서 마이크로파 출력을 2.5KW 펄스로 가했을 때 코팅된 막의 물성을 나타내었으며 비교예5의 결과와 비교하면 투명도는 유사하였으나 마이크로파의 높은 펄스출력 값으로 필름표면에 전달된 열 에너지에 의해 푸른색의 색도를 갖는 막이 형성되었다.
구분 박막두께 (nm) 표면 저항 (Ω/□) L a b T% Average 400 nm 450 nm 500 nm 550 nm 600 nm 650 nm 700 nm
Raw PET 0 - 96.48 -0.03 0.19 89.20 86.23 88.55 89.43 89.84 90.07 90.30 90.31
실시예 1 300 480 94.04 -0.01 4.95 85.60 75.81 79.68 84.48 88.64 90.49 90.40 89.70
비교예 2 220 500 94.56 -1.44 3.43 86.10 75.57 83.12 87.91 89.89 89.78 88.70 87.47
실시예 2 340 450 93.35 0.70 4.42 84.80 76.54 78.90 82.70 86.84 89.19 89.88 89.65
실시예 3 250 490 94.37 -1.22 -0.66 86.10 81.56 87.65 87.92 87.39 86.91 86.11 85.48
비교예 4 220 480 94.19 -1.12 -1.21 86.30 82.72 88.50 88.22 87.40 85.92 85.78 85.58
비교예 5 230 460 94.13 -0.66 -0.31 86.40 82.96 87.49 87.67 87.44 86.66 86.28 86.10
비교예 6 220 510 94.68 -1.52 1.61 86.30 78.16 86.28 88.77 88.39 88.15 87.61 86.77
- 실시예4 : 투명전도성 코팅 필름의 열처리에 변화
코팅된 투명 주석 산화물막의 열처리에 따른 필름 물성변화를 확인하기 위해 비교예5에서 얻어진 필름으로 대기압 분위기의 강제 순환 오븐에서 승온 속도 5℃/min으로 내부온도를 150±1℃로 유지한 상태에서 60분 동안 열처리하고 60분 동안 실온까지 온도를 떨어뜨린 후 2회 반복 열처리하면서 사각형 모양 필름의 가장자리 4곳과 중앙부 2곳을 표면온도 25 ℃, 상대습도 45 %인 조건에서 4침식 표면저항계(JIS K 7194)와 가시광 분광광도계로 표면저항(surface resistance)과 투과도(transmittance)를 측정하여 그 결과를 도4a 및 도4b에 나타내었다.
열처리 결과, 코팅막 내의 불순물의 외부로 탈착과 근접해 있는 미결합수들의 재결합으로 조밀막이 형성되면서 표면전도도는 초기저항에 대하여 최대 10 %정도 낮은 전도성이 좋은 막이 형성되었고, 투명도는 큰 차이 없이 처음 상태의 물성을 유지하고 있는 것으로 나타났다.
이는 PET 원단필름의 기본물성과 코팅된 막의 물성변화는 없이 단지 코팅층에서 분자의 재배치와 재결합으로 인하여 저항값에 변화를 가져왔고, 150 ℃의 열처리에 따른 PET필름과 코팅막의 열팽창 차이에 의한 코팅표면에 손상은 없었다. 이와 같은 방법으로 2회 동일한 실험을 수행한 결과 1회 열처리한 조건에서 나타난 코팅막 특성과 유사하였다.
- 실시예 5 : 외부충격에 대한 코팅막 표면파괴 형상
도5는 비교예5와 동일한 조건에서 코팅된 투명 주석산화물막의 표면을 직경 1000㎛를 갖는 금속 핀을 사용하여 2.5 N으로 로드를 가하였을 때 코팅막이 손상되는 형상을 나타내었다.
손상된 표면은 충격을 가한 부분의 주위로 동심원 모양을 갖으며 부분적으로 파괴되고 넓게 크랙(crack)이 가는 현상이 없는 형상을 나타내고 있다. 이는 코팅과정에서 필름표면에 높은 에너지를 갖고 도달한 이온들에 의해 고분자필름의 경화현상이 발생하지 않고 필름물성을 그대로 유지하며 코팅층에 일부 무정형막이 포함되어 있어 외부충격 에너지를 흡수하여 차단하는 내구성을 갖는 의미를 포함한다.
- 실시예 6 : 4선방식 터치판넬용 셀
타원궤도 전자회전공명방법에 의해 188 ㎛ 두께를 갖는 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 원단필름의 투명도가 89%이고 3H경도(hardness)를 갖는 글레어(glare) 타입의 필름에 200 nm두께의 불소가 도핑된 주석산화물막을 코팅하여, 가시광투과도가 87%이고, 표면 전기저항이 480Ω/□이며, 코팅막 표면저항 균일도가 3.5%이며, a=2.2, b=-0.1의 색도를 갖는 필름에 5 mm간격으로 스페이서(space)를 도포하여 만든 4선 저항방식 터치판넬용 셀의 사진을 도6에 나타내었다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 상온조건에서 투명한 고분자 필름에 투명성이 뛰어나고 전기저항이 낮은 금속산화물을 대 면적이 가능한 선형 마이크로파 발생기와 타원전자석으로 구성된 타원궤적 전자회전공명원리로 접착력이 뛰어난 막을 형성하는 기술로 금속막의 표면저항을 수Ω/□~수MΩ/□, 금속막과 원단필름을 포함한 가시광 투과도 86%이상, 색도 a=+2.0~-2.0, b=2.0~-2.0 범위를 만족하고, 코팅면을 내측으로 갖는 직경 3 ㎝로 둥근 원을 형성했을 때 표면 크랙이 없는 양질의 필름을 갖는 폭 60 ㎝ 이상의 대면적 코팅이 가능하다.

Claims (10)

  1. 챔버 내부를 상온과 진공상태로 유지하면서 코팅하고자 하는 필름을 메인드럼을 거쳐 이송하는 제1단계;
    펄스 또는 연속적으로 유도되는 선형 마이크로파와 도넛모양의 직사각형 전자석으로부터 발생되는 타원모양의 자기장에 의해 마이크로파와 자기장이 동일 파장을 갖는 조건에서 전자들이 전자기장을 따라 타원궤도 전자회전공명에 의해 대면적 범위에서 고밀도 플라즈마 이온들을 생성하는 제2단계; 및
    냉각수가 흐르는 이중 분사 링에서 공급되는 금속이온소스를 분해하여 상온조건에서 필름에 가시광선에 투명한 전도성을 갖는 투명 금속산화물 막을 대면적 연속 롤투롤(roll to roll) 방식으로 형성하는 제3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    스퍼터를 위한 캐소드를 설치하여 SiO2, TiO2, MgF 중 하나 또는 그 이상의 성분을 코팅하여 굴절률을 변화시켜 반사를 방지하는 반사방지(AR) 막을 코팅하고, 그 위에 주석산화물(SnO2), 아연산화물(ZnO), 인듐산화물(In2O3) 중 하나 또는 그 이상 투명한 복합산화물을 대면적 타원궤도 전자회전공명에 의해 형성하는 것을 특 징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    필름에 투명금속산화물을 코팅한 후 수분을 함유한 대기환경조건에서 투명금속산화물의 수분함량에 의해 부피팽창으로 발생할 수 있는 코팅막 손상을 방지하기위해 투명금속산화물의 코팅과 동시에 불소를 도핑하여 소수성 특성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조방법.
  4. 대면적 연속코팅을 위한 필름 폭 전면에 마이크로파를 조사할 수 있는 연속 또는 펄스출력을 갖는 마이크로파 발생기와 상기 마이크로파 발생기의 마이크로파를 반응기 내에 선형으로 균일하게 유도할 수 있는 상기 필름 폭보다 긴 폭을 가지는 구리 봉의 선형 금속 안테나와 상기 금속 안테나에 유도된 선형 마이크로파에 편차가 3% 이내로 균일한 자기장세기를 발생시켜 전자들이 타원궤도로 회전공명할 수 있는 조건을 형성하기 위한 직사각형 도넛모양의 전자석으로 구성된 타원궤도 전자회전공명 발생수단;
    코팅하고자 하는 금속이온소스와 반응가스를 필름 폭보다 넓고 균일하게 분사시킬 수 있는 분사노즐들로 구성된 분사 링,
    코팅을 위해 와인더 롤에 장착된 원단필름을, 다수의 롤을 통해 온도조절기 능을 가지며 상기 이온들을 발생시키는 마이크로파 발생기 및 전자석과 일정간격을 유지하고 있는 메인드럼에 균일한 장력을 유지하면서 일정한 속도로 이송하고 이를 리와인더 롤에 뒤감는 필름 이송수단;
    필름이 공급되고 감기는 비 반응영역과 분자들을 이온화시키는 EO-ECR(Elliptical Orbit Electron Cyclotron Resonance) 소스가 위치한 곳에 각각 설치되어 공정 중 금속이온소스와 운반가스 및 반응가스를 공급하여 반응이 진행될 때 반응기 내의 압력을 저 진공상태로 일정하게 유지시켜 주는 터보 몰레큘러 펌프(turbo molecular pump)와 미캐니컬 부스터펌프(mechanical booster pump), 로터리 밴 펌프(rotary van pump) 및 드라이 펌프(dry pump)나 이와 순차적으로 연결되는 크라이오 펌프(cryo pump) 또는 디퓨전펌프(diffusion pump)로 구성된 진공 형성수단;
    공정 중 압력을 일정하게 유지하기 위해 압력을 측정하고 이를 조절하기 위한 압력측정 및 조절수단; 및
    상기 메인드럼과 전자석, 샤워링, 챔버 외벽을 일정온도로 냉각시키기 위한 온도 조절수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속 안테나는 반응물의 증착이나 에칭으로부터 보호할 수 있는 석영관 이 씌워진 이중구조를 가지는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 금속이온소스의 운반가스로 불활성가스인 아르곤이 이용되고 낮은 공정압력조건에서 공급되는 금속이온소스의 증기압력을 조절하기 위한 유량 제어기와 일정온도를 유지시키기 위한 냉매가 들어있는 칠러를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    스퍼터링에 의해 필름에 가시광선 투명도를 높이기 위해 반사 방지(anti-reflection) 막을 형성하기 위한 캐소드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 분사 링은 이중관으로 이루어지고 장기간 마이크로파와 플라즈마에 노출되면서 이온충돌로 인해 상승된 온도가 일정온도를 유지케 하는 냉각관이 외측에 부착되는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의 한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 메인 드럼은 원단 필름이 공급되는 상기 메인 드럼을 일정온도로 유지시키기 위해 내부에 냉각수가 흐르는 이중 튜브형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 전자석과 상기 금속 안테나에 유도된 마이크로파에 의해 분해된 이온과 전자들이 주변의 자기장과 마이크로파에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위해 상기 금속 안테나와 상기 전자석의 양측에 비자성체의 분리판이 설치되는 것을 특징으로 하는 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한 대면적 투명전도필름 제조시스템.
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