KR101572712B1 - 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

투명 도전성 필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

투명필름, 고굴절층, 저굴절층, 도전층의 적층구조를 포함하고, 상기 도전층은 주석원자를 3중량% 내지 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하고, 5cm2/V·S 내지 15cm2/V·S의 홀이동도 및 9.0X1020/cm3 내지 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖는 투명 도전성 필름을 제공한다.
또한, 투명 필름 상에 습식법에 의해 고굴절층 및 저굴절층을 형성하는 단계; 상기 형성된 저굴절층 상에 산소농도 분위기 하에서 주석원자를 3중량% 내지 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 도전층을 열처리하여 5cm2/V·S 내지 15cm2/V·S의 홀이동도 및 9.0X1020/cm3 내지 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖도록 결정화하는 단계;를 포함하는 투명 도전성 박막의 제조방법을 제공한다.

Description

투명 도전성 필름 및 이의 제조방법{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
투명 도전성 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 투명기재상에 언더코트층을 적층한 필름 위에 도전성을 나타내는 투명 산화물 반도체를 적층하여 얻어진 투명 도전성필름을 제작하여 터치패널의 투명 전극 등 전기, 전자 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.
그러나 투명 도전성 필름이 적용되는 터치 패널의 크기가 커짐에 따라 투명 도전성 얇은 막의 전기적 특성이 우수한 도전성 박막이 필요한 경우가 발생하였다. 특히 정전 용량 방식의 터치 패널의 경우 해상도, 명암비 및 색상의 민감도를 잘 극복할 수 있는 고사양 투명 도전성 필름이 요구되나, 투명 도전성 필름 외에는 대안이 없는바, 광학특성 및 전도특성이 일정수준 이상의 투명 도전성 얇은 막을 포함하는 투명 도전성 필름의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 전도성 물질을 도핑함으로써 표면 저항을 낮게 유지할 수 있는 전기적 특성이 향상된 투명 도전성 필름을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 전기적 특성과 함께 광학적 특성을 확보하는 투명 도전성 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 투명필름, 고굴절층, 저굴절층, 도전층의 적층구조를 포함하고, 상기 도전층은 주석원자를 약 3중량% 내지 약 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하고, 약 5cm2/V·S 내지 약 15cm2/V·S의 홀이동도 및 약 9.0X1020/cm3 내지 약 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖는 투명 도전성 필름을 제공한다.
상기 인듐-주석 복합 산화물은 주석원자를 약 5중량% 내지 약 7중량% 함유할 수 있다.
상기 도전층은 면저항이 약 140Ω/□ 내지 약 150Ω/□일 수 있다.
상기 도전층은 비저항이 약 2.5X10-4Ω·cm 내지 약 2X10-3Ω·cm일 수 있다.
상기 도전층의 두께가 약 20nm 내지 약 30nm일 수 있다.
상기 고굴절층은 두께가 약 10nm 내지 약 100nm이고, 굴절률이 약 1.65 내지 약 1.75일 수 있다.
상기 저굴절층은 두께가 약 10nm 내지 약 30nm이고, 굴절률이 약 1.45 내지 약 1.55일 수 있다.
상기 투명필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트. 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 투명 필름의 일면 또는 양면에 형성되는 하드코팅층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 투명 필름 상에 습식법에 의해 고굴절층 및 저굴절층을 형성하는 단계; 상기 형성된 저굴절층 상에 산소 분위기 하에서 주석원자를 약 3중량% 내지 약 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 도전층을 열처리하여 약 5cm2/V·S 내지 약 15cm2/V·S의 홀이동도 및 약 9.0X1020/cm3 내지 약 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖도록 결정화하는 단계;를 포함하는 투명 도전성 박막 제조방법을 제공한다.
상기 도전층을 형성하는 단계에서, 산소 가스를 약 0.5% 내지 약 2% 포함하는 산소 분위기 하에서 수행될 수 있다.
상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서, 상기 열처리는 약 130℃ 내지 약 160℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서, 상기 열처리는 40분 내지 60분의 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 투명 도전성 필름은 낮은 표면 저항을 확보할 수 있으며, 대면적 디스플레이의 터치 패널 등에서 오작동 또는 노이즈의 발생을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 투명 도전성 필름은 대면적 디스플레이의 터치패널에서 신호 오류를 최소화하고 응답속도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 도전성 필름의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 도전성 필름의 단면을 나타낸 것이다.
도 3(a)는 실시예 2의 XRD측정결과를 도 3(b)는 실시예 3의 XRD측정결과는 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
투명 도전성 필름
본 발명의 일 구현예에서, 투명필름, 고굴절층, 저굴절층, 도전층의 적층구조를 포함하고, 상기 도전층은 주석원자를 3중량% 내지 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하고, 5cm2/V·S 내지 15cm2/V·S의 홀이동도 및 9.0X1020/cm3 내지 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖는 투명 도전성 필름을 제공한다.
보통 도전층은 투명 도전성 물질로 형성되는바, 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO), FTO(fluorine doped tin oxide, SnO2 : F) 등에서 선택된 하나를 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일구현예에서는 상기 도전층을 구성하는 물질의 도핑농도를 변화시켜 통상의 투명 도전성 필름보다 전도성이 향상되어 전기적 특성이 우수하고 이와 동시에 투과율이 높아 광학적 특성 또한 확보할 수 있게 하였다.
구체적으로, 도전층의 경우 인듐원자와 주석원자의 위치가 치환됨으로써 발생하는 자유전자(free electron)에 의해 전기적 특성을 나타나는 것으로, 주석원자의 함량이 늘어남에 따라 주석원자와 인듐원자가 치환되는 경우가 늘어나고, 이로 인해 자유전자의 발생이 늘어나 도전층의 전기적 특성이 향상할 수 있다. 그러나 주석원자의 양이 계속적으로 증가하는 경우 면저항이 감소하다가 다시 증가할 수 있는바, 이는 증가된 자유전자에 의해 산란(scattering) 현상이 발생하여 전기적 특성이 감소될 수 있기 때문이다.
그러므로, 전기적 특성과 함께 광학적 특성을 확보하기 위하여 도전층이 포함하는 인듐-주석 복합산화물의 주석원자 함량을 한정할 수 있고, 열처리 과정을 통해 결정화된 도전층의 홀이동도 및 캐리어 밀도를 한정할 수 있다. 상기 홀 이동도는 반도체 속의 전자나 양공이 이동하는 정도를 일컫는바, 보통 높은 캐리어 밀도를 유지하는 경우 높은 홀 이동도를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 도전성 필름의 단면을 나타낸 것으로, 상기 투명 도전성 필름은 투명필름(10), 고굴절층(20), 저굴절층(30) 및 도전층(40)을 포함한다.
상기 도전층은 주석원자를 약 3중량% 내지 약 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물, 구체적으로 주석원자를 약 5중량% 내지 약 7중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 인듐-주석 복합산화물이 주석원자를 약 3중량% 미만으로 포함하는 경우 충분한 전자를 내놓은 주석(Sn)의 부족으로 인하여 전기적 특성이 현저히 떨어질 우려가 있고, 상기 주석원자를 약 10중량%를 초과하여 포함하는 경우 다량의 주석(Sn) 함량으로 인하여 도전층 증착 후 진행되는 열처리 공정으로 결정화가 이루어지지 않아 인듐(In)과 주석(Sn)의 치환으로 생성되는 여분의 전자의 수가 떨어져 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있다.
그러므로 상기 인듐-주석 복합 산화물이 상기 범위 내에서 주석원자를 포함함으로써 인듐과 주석이 치환됨으로써 전기적 특성을 얻기 위한 전자를 내놓을 수 있다는 점 및 도전층 증착 후 진행되는 열처리 공정을 통하여 충분히 결정화를 이룰 수 있다는 점에서 유리하다.
구체적으로, 상기 주석원자를 약 3중량% 내지 약 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하는 도전층을 열처리하여 결정화하는바, 도전층 내에 존재하는 주석원자가 충분히 활성화되어 결정화를 높이고, 자유전자를 생성시킬 만큼의 열에너지가 발생할 수 있어 약 5cm2/V·S 내지 약 15cm2/V·S의 홀이동도 및 약 9.0X1020/cm3 내지 약 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 도전층은 주석원자의 도핑량을 한정하기 때문에 인듐원자 위치에서 치환된 주석원자의 양 및 캐리어 밀도를 조절하여 유지시킬 수 있다. 그러므로, 주석원자의 양을 조절함으로써 불순물로서 작용하는 주석원자의 양 및 수분의 양이 조정되는바, 일정시간 및 일정온도의 열처리 과정에도 불구하고 상기 도전층의 결정을 크게 성장시킬 수 있고, 홀 이동도를 증가시킬 수 있다.
상기 도전층(30)은 면저항이 약 140Ω/□ 내지 약 150Ω/□일 수 있다. 면저항이란 어떠한 물질의 표면이 갖는 저항성분을 의미하는바, 상기 도전층의 표면이 가지는 저항을 일컫는다. 도전층의 면저항은 약 200Ω/□ 내지 약 500Ω/□임이 보통이나 상기 범위로 면저항이 낮춰진 도전층을 포함하는 투명 도전성 필름을 사용함으로써 대면적 디스플레이의 터치 패널 등에서 오작동 또는 노이즈의 발생을 최소화 할 수 있고, 대면적 디스플레이의 터치패널에서 신호 오류를 최소화하고 응답속도를 개선할 수 있다.
상기 도전층은 비저항이 약 2.5X10-4Ω·cm 내지 약 2X10-3Ω·cm일 수 있다. 전술한 상기 면저항이 면형태의 도체가 갖는 저항을 일컫는 것에 비해, 상기 비저항은 고유 저항과 같은 의미로 저항율을 의미하는바, 단위면적당 단위길이당 저항이며 물질의 재료와 종류, 온도, 길이, 단면적 등에 따라 결정된다. 상기 도전층의 비저항은 약 2.5X10-4Ω·cm 내지 약 2X10-3Ω·cm일 수 있는바, 도전층이 주석원자를 약 3중량% 내지 약 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하는바, 도전층의 결정화 과정 중 충분한 주석원자가 활성되고, 자유전자를 생성시킬 수 있을 만큼의 열에너지가 존재하게 되는바, 상기 도전층은 상기 범위의 비저항을 가질 수 있다.
그러므로, 상기 도전층의 비저항이 상기 범위를 유지함으로써 전술한 면저항의 범위를 확보할 수 있고, 상기 도전층의 두께를 약 20nm 내지 약 25nm로 조절함으로써 상기 도전층의 비저항을 확보하여 투명 도전성 필름의 작동오류를 최소화 하고 터치 반응 속도를 낮출 수 있다.
상기 도전층(30)의 두께가 약 20nm 내지 약 30nm일 수 있다. 상기 도전층의 두께가 약 20nm미만인 경우 상기 도전층이 내화학성을 확보할 수 없고, 충분한 캐리어를 제공할 수 없는바, 일정수준의 면저항을 구현하지 못할 우려가 있고, 약 30nm를 초과하는 경우 광학특성이 확보가 어려워 투명 도전성 필름으로의 활용이 어려워 질 수 있다. 그러므로 상기 도전층의 두께를 상기 범위로 유지함으로써 전기적 특성 및 광학적 특성을 용이하게 구현할 수 있다.
상기 고굴절층(20)은 투명필름(10)과 도전층(40) 사이의 절연특성 및 투과도를 향상시키는 역할을 하며, 굴절율이 약 1.65 내지 약 1.75일 수 있다. 상기 고굴절층은 Si 또는 Nb타겟을 이용하면서 반응가스로 산소 또는 질소를 이용한 스퍼터링법을 이용하여 약 1.8 내지 약 2.0 사이의 굴절률을 갖는 니오븀 산화물, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물중 어느 하나가 투명필름에 증착되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 고굴절층(20)의 두께는 약 10nm 내지 약 100nm일 수 있다. 상기 고굴절층(20)이 상기 두께를 유지함으로서 막 응력이 감소하여 크랙이 발생할 염려가 없고 일정수준이상의 광학특성을 확보하며, 상기 고굴절층(20)의 두께를 상기 범위로 유지함으로써 고굴절층의 굴절률을 약 1.65 내지 약 1.75로 확보할 수 있고, 상기 도전층의 투과율 및 시인성의 문제 발생을 저하시킬 수 있다.
상기 저굴절층(30)은 상기 고굴절층(20)과 마찬가지로 투명필름(10)과 도전층(40) 사이의 절연특성 및 투과도를 향상시키는 역할을 하며, 굴절율이 약 1.45 내지 약 1.55일 수 있다. 상기 저굴절층(30)은 상기 고굴절층 상에 Si 타겟을 이용하면서 반응가스로 산소 또는 질소를 이용한 스퍼터링법을 이용하여 약 1.40 내지 약 1.45 사이의 굴절률을 갖는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiON)이 증착되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 저굴절층(30)의 두께는 약 10nm 내지 약 30nm일 수 있다. 상기 저굴절층(30)이 상기 두께를 유지함으로써 저굴절층 상부에 증착될 수 있는 도전층의 두께 및 굴절율을 조절할 수 있다는 면에서 유리하며, 고굴절층과의 관계를 통해서 광학특성의 향상 효과를 기대할 수 있다. 또한, 상기 저굴절층의 두께를 상기 범위로 유지함으로써 저굴절층의 굴절률을 약 1.45 내지 약 1.55로 확보할 수 있다.
상기 투명필름(10)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌(poly propylene, PP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 또한 투명 필름(10)은 단일 필름의 형태 또는 적층 필름의 형태가 될 수 있다.
상기 투명필름(10)의 두께는 기계적 강도 등을 고려할 때 약 20㎛ 내지 약 1000㎛ 정도인 것이 바람직하다. 투명필름(10)의 두께가 약 20㎛ 미만이면 기계적 강도가 부족하며, 고굴절층(20), 저굴절층(30) 및 도전층(40)을 연속적으로 형성하는 조작이 곤란해지는 경우가 있다. 반면, 투명필름(10)의 두께가 약 1000㎛를 초과하면, 터치 패널 등에 적용되었을 때, 타점 특성 등이 나쁘고, 투과율을 저하시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 도전성 필름의 단면을 나타낸 것으로, 투명 필름(10)의 상부 및 하부에 하드코팅층(50)이 더 형성되어 있다.
하드 코팅층(50)은 표면 경도를 향상시키는 역할을 하며, 아크릴계 화합물등 하드코팅 형성을 위하여 이용되는 것이라면 제한없이 이용될 수 있다. 하드 코팅층(50)은 도 2에서와 같이 투명 필름(10)의 양면에 형성될 수 있으나, 투명 필름(10)의 일면에만 형성될 수도 있다.
상기 투명 도전성 필름은 터치패널에 적용될 수 있고, 상기 투명 도전성 필름이 적용된 터치 패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel;PDP), 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes; OLED) 또는 전자종이(E-Paper)와 같은 디스플레이 장치에 장착되어 사용될 수 있다.
투명 도전성 필름 제조방법
본 발명의 다른 구현예에서, 투명 필름 상에 습식법에 의해 고굴절층 및 저굴절층을 형성하는 단계; 상기 형성된 저굴절층 상에 산소농도 분위기 하에서 주석원자를 3중량% 내지 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 도전층을 열처리하여 5cm2/V·S 내지 15cm2/V·S의 홀이동도 및 9.0X1020/cm3 내지 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖도록 결정화하는 단계;를 포함하는 투명 도전성 박막의 제조방법을 제공한다.
상기 투명필름 상에 고굴절층 및 저굴절층을 형성하는 경우 습식법에 의할 수 있다. 상기 습식법은 그라비어 코팅법, 다이 코팅법, 콤마 코팅법, 캐필러리 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법 등을 포함할 수 있는바, 상기 고굴절층 및 저굴절층의 형성에 습식법을 사용함으로써 상기 굴절층 등의 굴절율 및 두께를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 형성된 저굴절층 상에 산소농도 분위기 하에서 주석원자를 약 3중량% 내지 약 10중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하는 도전층을 형성하는 단계에 있어서, 상기 도전층은 당해 기술 분야에 잘 알려진 통상의 도전성 박막의 형성 방법, 예를 들면, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 스프레이 열분해(spray pyrolysis)법, 화학도금(chemical plating)법, 전기도금(electro plating)법, 웨트 코팅(wet coating)법 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 도전성 박막의 형성속도나 생산성 등을 고려할때, 진공 증착법이나 스퍼터링법, 웨트 코팅법을 사용할 수 있다.
상기 형성된 도전층을 열처리 하여 결정화하는 단계를 포함하는 바, 결정화 후의 상기 도전층은 약 5cm2/V·S 내지 약 15cm2/V·S의 홀이동도 및 약 9.0X1020/cm3 내지 약 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 가질 수 있다. 열처리는 금속 또는 합금에 요구되는 성질, 즉 강도, 경도, 내마모성, 내충격성, 가공성 등의 제반 성능을 부여하기 위해 수행하는 것으로, 금속 또는 합금의 재결정, 원자의 확산, 상변태를 이용하는 것을 일컫는바, 상기 도전층을 열처리하여 결정화 시킴으로써 투명 도전성 필름의 전도성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 도전층은 저굴절층 상에 형성됨으로써 홀이동도 및 캐리어 밀도가 한정된 특수한 특성을 가지는바, 열처리 후에 도전층은 결정이 매우 잘 성장하는 완전 결정막이라 할 수 있다. 구체적으로 열처리 후의 도전층은 우수한 투명성을 나타내는바 광투과율이 열처리 전에 비하여 향상되고, 황변현상을 나타내지 않으며, 습식 가열시험에서 저항의 변화정도가 적어 우수한 습식 가열 신뢰도를 나타낸다. 또한, 상기 도전층은 열처리 후 한정된 면저항 및 비저항을 나타내는 바, 터치패널 전극으로서 소모되는 전력의 증가를 방지할 수 있다.
상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서 상기 열처리는 산소 가스를 약 0.5% 내지 약 2% 포함하는 산소 분위기 하, 구체적으로 산소 가스를 약 0.5% 내지 약 1.2% 포함하는 산소 분위기 하에서 수행될 수 있다. 상기 열처리가 산소가스를 약 0.5%미만으로 포함하는 산소 분위기 하에서 수행되는 경우 도전층 증착시 금속성질이 강하여 광학특성이 저하되는 문제점이 있고, 약 2%를 초과하여 포함하는 산소 분위기 하에서 수행되는 경우 산화물 특성이 강하여 전기적 특성의 신뢰성에 문제가 될 우려가 있다.
또한, 상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서, 상기 열처리는 약 130℃ 내지 약 160℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열처리가 약 130℃ 미만으로 수행되는 경우 도전층의 결정화에 시간이 오래 걸리는 문제점이 있고, 약 160℃을 초과하여 수행되는 경우 투명필름 변형의 우려가 있다.
상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서, 상기 열처리는 약 40분 내지 약 60분의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위내의 시간 동안 열처리 함으로써 도전층의 결정성을 확보할 수 있고, 결정화로 인한 전기적 특성을 용이하게 구현할 수 있다.
상기의 과정으로 제조된 양면 투명 전도성 필름은 하나의 투명 필름을 이용하면서도, 투명필름을 기준으로 OCA(optical clear adhesive)를 사용하는 것 없이 2개의 투명 전도성 필름이 상호대칭되는 합착 구조를 가질 수 있는바, 터치 패널에 적용할 경우 구조 단순화 및 광학적 물성 향상 효과를 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
아크릴계 하드코팅층을 양면에 형성한 125㎛ 두께 PET 필름의 한 면 위에 습식법으로 실리콘 산화물 박막을 50nm 두께로 성막하여 굴절률이 1.8인 고굴절층, 실리콘 산화물 박막을 24nm 두께로 성막하여 굴절률이 1.4인 저굴절층을 형성하였다. 그 위에 주석원자를 3중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하고, 150℃에서 1시간 동안, 산소 가스가 0.5%를 포함하는 분위기 하에서 열처리하여 결정화된 24nm 두께의 도전층을 성막하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
실시예 2
인듐-주석 복합산화물이 주석원자를 5중량% 포함하고, 130℃에서 45분 동안, 산소가스가 0.5%를 포함하는 분위기 하에서 열처리하여 결정화된 20nm 두께의 도전층을 성막한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 투명 도전성 필름을 제조하였다.
실시예 3
인듐-주석 복합산화물이 주석원자를 7중량% 포함하고, 140℃에서 50분 동안, 산소가스가 1.5%를 포함하는 분위기 하에서 열처리하여 결정화된 28nm 두께의 도전층을 성막한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 투명 도전성 필름을 제조하였다.
실시예 4
인듐-주석 복합산화물이 주석원자를 10중량% 포함하고, 160℃에서 55분 동안, 산소가스가 2%를 포함하는 분위기 하에서 열처리하여 결정화된 30nm 두께의 도전층을 성막한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 투명 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 1
인듐-주석 복합산화물이 주석원자를 2중량% 포함한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 투명 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 2
인듐-주석 복합산화물이 주석원자를 12중량% 포함한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 투명 도전성 필름을 제조하였다.
주석원자 농도
(중량%)		 산소 분위기(%) 열처리 온도
(℃)		 열처리 시간 (분) 도전층 두께 (nm)
실시예1 3중량% 0.5 150 60 24
실시예2 5중량% 0.5 130 45 20
실시예3 7중량% 1.5 140 50 28
실시예4 10중량% 2 160 55 30
비교예1 2중량% 0.5 150 60 24
비교예2 12중량% 0.5 150 60 24
< 실험예1 > - 투명 도전성 필름의 전기적/광학적 특성
상기 실시예 및 비교예의 투명 도전성 필름의 표면 저항을 측정하기 위하여 Mitsubishi Chemical사의 저저항률계를 이용한 사탐침법으로 면저항을, 홀 효과 측정장비를 사용하여 비저항을 측정하였고, JIS K7105에 준하여 광투과율 및 광반사율을 측정하였다. 또한 열처리 후의 홀 이동도 및 캐리어 밀도를 홀 효과 측정(Hall effect measurement)를 통해 측정하였고, 이때 측정은 바이오 라드(BIO RAD)에서 제조한 HL5500PC측정 시스템에 의해 수행되었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
열처리 전 후 전 후 전 후 전 후
면저항
(Ω/□)		 227 150 471 135 405 145 368 139
광 투과율
(%)		 85.02 89.42 83.9 89.4 85.3 89.9 85.78 89.14
광 반사율
(%)		 11.41 10.12 11.81 9.79 11.27 10.8 11.67 10.76
캐리어밀도
(/cm3)		 - 1.81X1021 - 2.0X1021 - 1.49X1021 - 9.90X1020
홀이동도
(cm2/V·S)		 - 10.32 - 11.1 - 10.83 - 10.46
비저항
(Ω·cm)		 - 3.7X10-4 - 2.8X10-4 - 6.3X10-4 - 1.8X10-3
비교예1 비교예2
열처리 전 후 전 후
면저항(Ω/□) 730 368 543 230
광투과율(%) 85.12 87.23 84.2 87.5
광반사율(%) 11.59 11.27 11.87 11.26
캐리어밀도
(/cm3)		 - 8.0X1020 - 3.0X1021
홀이동도
(cm2/V·S)		 - 3.46 - 16.83
비저항
(Ω·cm)		 - 2.0X10-4 - 2.8X10-3
상기 실시예 1 내지 4의 경우 주석원자 함량이 3중량% 내지 10중량%인 도전층을 포함하는 투명 도전성 필름으로 구성되었는바, 상기 표 2를 참고하면 실시예 1 내지 4의 면저항이 150Ω/□이하로 측정되었는바, 전기적 특성이 우수함을 알 수 있었다. 구체적으로, 5중량%의 주석원자를 포함하는 도전층으로 형성된 실시예 2의 경우, 약 140Ω/□의 면저항을 얻었으며, 투과율 89%, 반사율 10%이하를 나타내었는바 전기적 특성과 함께 광학적 특성 또한 우수함을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 4의 도전층은 일정온도 및 일정시간 동안의 결정화를 위한 열처리 과정을 거쳤으며, 통상의 경우보다 캐리어 밀도가 높아 홀이동도가 높고 비저항이 낮게 측정되었는바, 도전층의 주석원자 함량을 한정함으로 열처리 후에 완전 결정화된 도전층을 수득할 수 있음을 확인하였다.
반면에 본 발명의 일 실시예의 주석원자 함량보다 적은 양을 포함하여 형성된 도전층을 포함하는 비교예1, 본 발명의 일실시예의 주석원자 함량보다 많은 양을 포함하여 형성된 도전층을 포함하는 비교예 2의 면저항은 150Ω/□이상으로 측정되었는바, 열처리를 함에도 불구하고 150Ω/□이상으로 여전히 높은 면저항을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 투과율 및 반사율을 측정값을 통해 광학적 특성도 실시예에 비해 우수하지 않음을 확인하였다.
나아가 열처리 후에도 결정화가 완전하게 이루어지지 않아, 캐리어 밀도 및 홀이동도는 낮게, 비저항은 높게 측정됨을 알 수 있었다.
< 실험예 2> - 주석원자 농도에 따른 결정화 정도
상기 실시예 2 및 3의 결정화 정도를 알아보기 위해, XRD측정을 하였는바, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 한정된 온도 및 시간으로 도전층을 열처리한 결과, 실시예 2의 경우 ITO PEAK를 나타내고 있는 반면에, 실시예 3의 경우 뚜렷한 PEAK선을 찾기에 어려움이 있었다. 그러므로, 실시예 3에 비하여 실시예 2의 경우가 도전층의 결정성이 우수함을 알 수 있었다.
10 : 투명필름
20 : 고굴절층
30 : 저굴절층
40 : 도전층
50 : 하드코팅층

Claims (13)

  1. 투명필름, 고굴절층, 저굴절층, 도전층의 적층구조를 포함하고,
    상기 도전층은 주석원자를 3중량% 내지 7중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하고,
    상기 고굴절층은 두께가 10nm 내지 100nm이고, 굴절률이 1.65 내지 1.75이고, 상기 저굴절층은 두께가 10nm 내지 30nm이고, 굴절률이 1.45 내지 1.55이며,
    상기 도전층의 비저항은 2.5X10-4Ω·cm 내지 2X10-3Ω·cm이고, 상기 도전층의 면저항은 140Ω/□ 내지 150Ω/□이고, 5cm2/V·S 내지 15cm2/V·S의 홀이동도 및 9.0X1020/cm3 내지 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖고,
    광반사율이 9.79% 내지 10.76%인,
    투명 도전성 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인듐-주석 복합 산화물은 주석원자를 5중량% 내지 7중량% 함유하는
    투명 도전성 필름.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도전층의 두께가 20nm 내지 30nm인
    투명 도전성 필름.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 투명필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트. 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    투명 도전성 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 필름의 일면 또는 양면에 형성되는 하드코팅층을 더 포함하는
    투명 도전성 필름.
  10. 투명 필름 상에 습식법에 의해 두께가 10nm 내지 100nm이고, 굴절률이 1.65 내지 1.75인 고굴절층 및 두께가 10nm 내지 30nm이고, 굴절률이 1.45 내지 1.55인 저굴절층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 저굴절층 상에 산소 분위기 하에서 주석원자를 3중량% 내지 7중량% 함유하는 인듐-주석 복합산화물을 포함하고, 비저항이 2.5X10-4Ω·cm 내지 2X10-3Ω·cm이고, 면저항이 140Ω/□ 내지 150Ω/□인 도전층을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 도전층을 열처리하여 5cm2/V·S 내지 15cm2/V·S의 홀이동도 및 9.0X1020/cm3 내지 2X1021/cm3의 캐리어 밀도를 갖도록 결정화하는 단계;를 포함하고,
    광반사율이 9.79% 내지 10.76%인,
    투명 도전성 박막 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 도전층을 형성하는 단계에서,
    산소 가스를 0.5% 내지 2% 포함하는 산소 분위기 하에서 수행되는
    투명 도전성 박막 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서,
    상기 열처리는 130℃ 내지 160℃의 온도에서 수행되는
    투명 도전성 박막 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 도전층을 열처리하여 결정화하는 단계에서,
    상기 열처리는 40분 내지 60분의 시간 동안 수행되는
    투명 도전성 박막 제조방법.
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