KR102667756B1 - 고분자 보호층을 포함하는 다층 투명 전극 및 이의 제조방법 - Google Patents

고분자 보호층을 포함하는 다층 투명 전극 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는, 기판; 상기 기판 상에 위치하되, 제1금속산화물층, 상기 제1금속산화물층 상에 위치하는 금속중간층 및 상기 금속중간층 상에 위치하는 제2금속산화물층을 포함하는 다층 전극; 상기 다층 전극 상에 위치하는 고분자 보호층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극으로 및 그 제조방법이다.
상기 구성에 따르면 상기 다층 전극이 장기간 고온 다습한 환경에 노출되었을 때 가지는 한계를 극복하여 전극의 내구성과 신뢰성을 높일 수 있고 기계적 특성까지도 악화하지 않고 유지할 수 있으며, 그 제조방법은 반도체 제조의 필수 공정법인 마그네트론 스퍼터링 공법을 이용하여 신속하고 연속적으로 신뢰도 높은 다층 전극을 제조할 수 있다.

Description

고분자 보호층을 포함하는 다층 투명 전극 및 이의 제조방법{MULTILAYER TRANSPARENT ELECTRODE INCLUDING A POLYMER PROTECTIVE LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 다층 투명 전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 보호층을 포함하여 고온 다습한 환경에 대한 내열 및 내습성이 개선된 다층 투명 전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 급속도로 발전해 가는 스마트 정보 기술, 이동통신기술, 디스플레이 기술로 인해 미래 디스플레이, 웨어러블 기기 등 많은 디바이스들이 개발되고 있다.
이러한 미래 디스플레이, 웨어러블 기기 등은 기존의 디바이스들이 제한된 환경에서 사용되던 것과 달리 고온 다습한 환경 등 다양한 환경에서 사용 가능할 것이 요구되는 추세이다.
마찬가지로 최신 디바이스들에 내장되는 모든 부품 역시 다양한 환경에서 사용 가능할 것이 요구된다.
여러 가지 최신 디바이스 부품 중 전도성 필름이라 불리는 플렉시블 투명 전극은 가시광-영역에서 높은 투과도와 낮은 면저항(높은 전도도)을 가지는 전극 물질로 플렉시블 디스플레이용 전극뿐만 아니라 면저항에 따라 스마트 윈도우의 Thin film heater, 정전기 방지막, 안테나, 광학 필터로도 응용이 가능한 정보 전자 에너지 분야의 핵심 부품 소재이며 디바이스의 성능을 좌우하는 매우 중요한 부품/소재이다.
플렉시블 투명 전극의 기술 개발 과제를 살피면 특히 고온 다습한 환경에 퍼포먼스가 저하되지 않아야 하며 이를 위해 고온 다습한 환경에 높은 저항을 갖는 보호층의 개발이 요구된다.
이러한 목적 하에 기술 개발 동향을 살피면, 보호층의 소재 측면에서 디바이스의 전극을 보호하기 위한 다양한 산화물 보호층(SiOx, Al2O3, TiOx, ZnO, Y2O3 등)에 관한 연구가 활발히 되어 왔으나 고분자(polymer) 보호층에 관한 연구는 부족한 실정이다.
또한 전극 소재 측면에서 Oxide/Metal/Oxide(OMO) 다층 전극의 보호층에 관한 연구도 부족한 실정이다. Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 경우 상부 Oxide 층이 높은 온도와 습도에 대한 저항력이 높지 않아, 불순물과 수분의 침투에 취약하며, 침투된 불순물 및 수분은 OMO 다층 전극의 Metal 층을 산화시키고 응집시켜 전기적, 기계적 성능을 저하시킨다. 또한 다수의 black spot이 발생하여 광학적 특성을 저하시키며, 산화된 Metal 층은 취성(brittle)이 강해져 유연함까지 떨어지는 문제가 발생한다.
따라서 플렉시블 투명 전극의 주요 소재인 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 보호층 개발이 시급하며, 특히 유연성을 위해 산화물 보호층의 한계를 극복할 수 있는 고분자 보호층에 관한 기술 개발이 시급하다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1621571호(발명의 명칭 : 안정한 투명 전극 제조 방법)는 투명 전극의 보호층 형성 방법으로 초박 금속 필름을 열처리하여 산화시키는 방식으로 산화물 보호층을 형성하는 방법을 개시하고 있으나, 앞서 언급한 바와 같이 산화물 보호층은 플렉시블 투명 전극에 요구되는 유연성에 한계를 가지고 있다.
따라서 이하 본 명세서를 통해 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극을 위한 고분자 보호층 및 그 제조방법에 관하여 제시하고자 한다.
대한민국 등록특허 제10-1621571호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 플렉시블 투명 전극의 주요 소재인 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 보호층 및 그 제조방법을 제공하는 것이며,
특히 유연성을 위해 산화물 보호층의 한계를 극복할 수 있는 고분자 보호층 및 그 제조방법을 제공하는 것이며,
더 나아가서 고온 다습한 환경에서 내열 및 내습성이 개선된 고분자 보호층 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 내열 및 내습성이 개선된 고분자 보호층을 제조함에 있어서 신속하고 쉽게 연속 공정이 가능하며 오염물 제어로 내구성 및 신뢰성이 향상된 고분자 보호층을 형성할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극은, 기판; 상기 기판 상에 위치하되, 제1금속산화물층, 상기 제1금속산화물층 상에 위치하는 금속중간층 및 상기 금속중간층 상에 위치하는 제2금속산화물층을 포함하는 다층 전극; 상기 다층 전극 상에 위치하는 고분자 보호층;을 구성으로 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1금속산화물층 및 상기 제2금속산화물층의 금속산화물은 ITO, IZO, AZO, ZnO, IGZO, IZTO 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금속중간층의 금속은 Au, Ag, Cu, AgPdCu 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 고분자 보호층은, PTFE, PI, PA 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 고분자 보호층의 두께는, 200nm 이상 300nm 이하일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 고분자 보호층은 산소 이온빔으로 표면 처리된 다층 전극 상에 형성되는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조방법은, (i) 기판 상에 제1금속산화물층을 형성하는 단계; (ii) 상기 제1금속산화물층 상에 금속중간층을 형성하는 단계; (iii) 상기 금속중간층 상에 제2금속산화물층을 형성하는 단계; 및 (iv) 상기 제2금속산화물층 상에 고분자 보호층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, (v) 상기 (iii) 단계와 (iv) 단계 사이에 상기 제2금속산화물층 표면을 산소 이온빔으로 표면 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (i) 단계 내지 (v) 단계는 하나의 챔버 내에서 연속적으로 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (i) 단계 내지 (v) 단계는 마그네트론 스퍼터링법으로 수행되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (v) 단계의 고분자 보호층은 200nm 이상 300nm 이하의 두께로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예는 상기 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 포함하는 박막 히터일 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극이 장기간 고온 다습한 환경에 노출되었을 때 가지는 한계를 극복하여 전극의 내구성과 신뢰성을 높일 수 있으며, 기계적 특성까지도 악화하지 않고 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 반도체 제조의 필수 공정법인 마그네트론 스퍼터링 공법을 이용하여 신속하고 연속적으로 쉽게 전극의 증착이 가능하다.
위와 같은 효과를 가지는 본 발명인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극은 장기간 고온 다습한 환경에 노출되어도 특성 유지가 가능하므로 웨어러블 기기, 미래 디스플레이 등의 전자기기에 적용할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 구조도이다.
도2는 본 발명의 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조방법의 순서도이다.
도3은 하나의 챔버 내에서 이온건이 포함된 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용하여 본 발명의 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 제조하는 공정의 모식도이다.
도4(a)는 ITO/APC/ITO로 구성한 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극을 나타낸 이미지이며 도4(b)는 PTFE를 이용한 고분자 보호층이 형성되어 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 나타낸 이미지이다.
도5(a)는 ITO/APC/ITO로 구성한 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 ITO 표면에 대한 FESEM 이미지이며, 도5(b)는 PTFE를 이용한 고분자 보호층이 형성되어 있는 PTFE 표면에 대한 FESEM 이미지이다.
도6은 PTFE/ITO/APC/ITO로 구성한 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 단면을 나타낸 HRTEM 이미지이다.
도7(a)는 O2 ion beam treatment(IBT)의 모식도이며, 도7(b)는 O2 ion beam treatment(IBT)의 차이를 비교하고자 처리 전/후 박막 표면에 대한 FESEM 이미지이며, 도7(c)는 O2 ion beam treatment(IBT) 처리 전/후 박막의 기판에 대한 접촉각(contact angle) 차이를 비교한 데이터이며, 도7(d)는 XPS 분석으로 O2 ion beam treatment(IBT) 처리 전/후 박막 표면의 잔존 오염물 차이를 비교한 데이터이다.
도8은 O2 ion beam treatment(IBT)가 수행되지 않은 PTFE 200nm가 증착된 OMO 다층 전극(a)과 O2 ion beam treatment(IBT)가 수행된 PTFE 200nm가 증착된 OMO 다층 전극(b)의 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 상태를 비교한 박막 표면 이미지이다.
도9(a)는 PTFE 고분자 보호층을 200nm에서 300nm까지 50nm씩 증가시키며 쌓은 다층 전극의 면저항 및 비저항을 나타낸 데이터이며, 도9(b)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 10시간마다 200시간까지 면저항 변화를 나타낸 데이터이며, 도9(c)는 투과도를 나타낸 데이터이며, 도9(d)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 10시간마다 200시간까지 투과도의 변화를 나타낸 데이터이다.
도10은 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극과 본 발명인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 구현하여 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 상태를 확인한 이미지이다.
도11(a)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 및 PTFE 고분자 보호층의 두께 증가에 따른 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 접촉각(contact angle) 변화를 나타낸 데이터이며, 도11(b)는 XPS 분석으로 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 잔존 오염물을 비교한 데이터이며, 도11(c)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 및 PTFE 고분자 보호층의 두께 증가에 따른 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 표면 에너지(surface energy) 변화를 나타낸 데이터이며, 도11(d)는 XPS 분석으로 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 잔존 오염물을 비교한 데이터이다.
도12는 XPS depth profiling 분석을 (a) 기존의 OMO 다층 전극, (b) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극, (c) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후, (d) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후를 대상으로 실시한 데이터이다.
도13은 (a) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 (b) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후에 대한 HRTEM 이미지와 EDS mapping 분석 결과이다.
도14는 outer/inner critical radius bending 실험 데이터로 (a, c) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후와 (b, d) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후에 대한 결과이다.
도15는 outer/inner dynamic fatigue 실험 데이터로 (a) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후와 (b) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후에 대한 결과이다.
도16은 (a) 기존의 OMO 다층 전극으로 제작한 Thin Film Heater(TFH)를 대상으로 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 최고 온도를 비교한 데이터이며, (b, c, d, e) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극으로 제작한 Thin Film Heater(TFH)를 대상으로 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 (b) 최고 온도를 비교한 데이터이며, (c) cyclic test 데이터, (d) stability test 데이터, (e) 전압을 인가하여 물을 증발시키는 실험 결과이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도1 및 도4를 참고하여 본 발명의 일 실시 예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 구조도이며, 도4(a)는 ITO/APC/ITO로 구성한 기존의 Oxide/Metal/Oxide(이하 OMO) 다층 전극을 나타낸 이미지이며 도4(b)는 PTFE를 이용한 고분자 보호층이 형성되어 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 나타낸 이미지이다.
본 발명인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극은, 기판(100); 상기 기판(100) 상에 위치하되, 제1금속산화물층(200), 상기 제1금속산화물층(200) 상에 위치하는 금속중간층(300) 및 상기 금속중간층(300) 상에 위치하는 제2금속산화물층(400)을 포함하는 다층 전극; 상기 다층 전극 상에 위치하는 고분자 보호층(500);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기판(100)은 투명 전극을 지지하고 보호하는 역할을 한다. 투명 전극이 사용되는 환경이 유연성을 요구하는 점을 고려할 때 연성을 가진 재료가 바람직하다. 예를 들어 polymer 기판으로 COP(Cyclic Olefin Polymer), CPI(Colorless and Transparent Polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), PI(polyimide), PU(polyurethane), PEN(Polyethylene naphthalate), PP(Polypropylene)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 다층 전극은 투명 전극 기술 분야에서 통용되는 Oxide/Metal/Oxide 구조의 다층 전극을 의미한다. 다층 전극은 상기 제1금속산화물층(200); 상기 제1금속산화물층(200) 상에 금속중간층(300); 및 상기 금속중간층(300) 상에 제2금속산화물층(400)이 위치하는 구조이다.
기존의 산화물 기반의 다층 전극에서는 상기 금속중간층(300) 상에 제2금속산화물층(400)이 없는 경우도 있으나 상기 금속중간층(300)의 물질로 Ag를 포함하여 사용하는 경우에는 금속중간층(300)의 산화를 방지하고 Ag의 유출을 방지하는 제2금속산화물층(400)이 요구된다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1금속산화물층(200) 및 상기 제2금속산화물층(400)의 금속산화물은, ITO, IZO, AZO, ZnO, IGZO, IZTO 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 포함할 수 있으며, 다만 이에 제한되지 않으며 투명 전극의 산화물층으로 사용될 수 있는 물질은 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금속중간층(300)의 금속은, Au, Ag, Cu, AgPdCu(APC) 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 다만 이에 제한되지 않으며 투명 전극의 금속중간층(300)으로 사용될 수 있는 물질은 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 고분자 보호층(500)은 상기 제2금속산화물층(400) 상에 위치하며, 증착 전에 상기 제2금속산화물층(400)을 산소 이온빔으로 표면 처리한 후 형성되는 것을 특징으로 한다. 이와 관련하여서는 하기 제조방법에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 고분자 보호층(500)은 상기 OMO 다층 전극을 고온 다습한 환경으로부터 보호한다. 상기 OMO 다층 전극은 수분이나 산소에 노출되면 상부 Oxide 층이 심하게 악화되어 불순물이나 수분이 침투하기 쉬워진다. 악화된 상부 Oxide 층을 통해 불순물이나 수분이 Metal 층으로 침투하면, Metal 층이 산화되고 응집이 발생하여 OMO 다층 전극의 면저항 및 투과도는 급격하게 저하된다. 따라서 상기 고분자 보호층(500)을 통한 OMO 다층 전극의 보호는 전극 성능 유지에 있어서 매우 중요하다.
상기 고분자 보호층(500)을 형성하면 고온 다습한 환경에서도 상기 OMO 다층 전극의 면저항 및 투과도의 저하가 현저하게 방지되며, 불순물이나 수분의 침투로 발생하는 black spot이 억제되어 전기적, 광학적 특성의 저하 또한 방지된다.
또한 고분자 보호층(500)을 형성하면 불순물이나 수분의 Metal층 침투로 인해 응집이 발생하고, 응집된 금속중간층(300)이 상부, 하부 산화물층을 밀어내어 공극의 발생과 층간의 경계가 침범되어 다층 전극의 성능이 급격하게 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
또한 고분자 보호층(500)은 기존의 산화물 보호층과 달리 유연성을 가지므로 휨이나 구부림 등의 유연성이 요구되는 환경에서 상기 OMO 다층 전극의 기계적 특성을 보완하고 보호하는 역할을 한다. 이에 따라 본 발명인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극은 기계적 특성의 악화 없이 우수한 외력 저항성과 유연성을 가진다.
상기 고분자 보호층(500)은 구성 물질로 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PI(polyimide), PA(Polyamide) 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 제조예에서는 PTFE를 사용하였다. 여러 고분자 박막 중에서 PTFE는 강한 C-F 결합으로 구성된 대표적인 fluoropolymer로서 매우 안정적이며, F 원자는 전기 음성도가 높고 반응성이 매우 강함에도 불구하고 PTFE가 다른 화합물과 반응하지 않는다. 따라서 PTFE의 사슬 구조는 초소수성 코팅, 부식 방지 기능을 하고 우수한 차단 특성을 구현할 수 있다.
또한, PTFE는 300°C 이상을 견딜 수 있는 능력이 있고, 낮은 표면 에너지와 투명하다는 특성이 있어 유연하고 투명한 특성을 요구하는 투명 전극의 고분자 보호층(500) 물질로 바람직하며, 또한 응용 분야의 하나인 TFH(Thin Film Heater)에 적용되는 Flexible TCE(Transparent Conductive Electrode)의 보호층에 매우 바람직하다.
다음으로 상기 고분자 보호층(500)의 두께는 200nm 이상 300nm 이하인 것을 특징으로 한다. 고분자 보호층(500)의 두께는 어느 정도 두께부터는 더디게 증착이 되어 시간이 너무 오래 걸리고 또한 두꺼운 두께가 증착되면 PTFE의 insulating 특성으로 인해 비저항이 급격히 증가하게 되는 이유에서 200nm 이상 300nm 이하여야 한다.
결과적으로 상기 고분자 보호층(500)은 200nm 이상 300nm이하의 두께로 형성될 때 본 발명이 목적하는 기존 oxide/metal/oxide 전극의 특성을 저감하지 않고 고온 다습한 환경에서 우수한 저항을 갖는 효과를 나타낼 수 있다.
이하 도3 및 도4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조방법을 설명하기로 한다. 이때 상기 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극과 중복되는 구성은 동일하게 해석되어야 하며 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도3은 하나의 챔버 내에서 이온건이 포함된 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용하여 본 발명의 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 제조하는 공정의 모식도이다.
도4(a)는 ITO/APC/ITO로 구성한 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극을 나타낸 이미지이며 도4(b)는 PTFE를 이용한 고분자 보호층(500)이 형성되어 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 나타낸 이미지이다.
상기 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극은 구성으로 (i) 기판 상에 제1금속산화물층을 형성하는 단계(S100); (ii) 상기 제1금속산화물층 상에 금속중간층을 형성하는 단계(S200); (iii) 상기 금속중간층 상에 제2금속산화물층을 형성하는 단계(S300); 및 (iv) 상기 제2금속산화물층 상에 고분자 보호층을 형성하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (i) 단계(S100) 내지 (iii) 단계(S300)는 마그네트론 스퍼터링법으로 수행되는 것을 포함하여 OMO 다층 전극 분야에서 통상적으로 이해되는 증착 공정으로 제조되는 것을 의미하며 본 발명에서 실시한 구체적인 방법은 하기 제조예에서 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (iii) 단계(S300)와 (iv) 단계(S500) 사이에 상기 제2금속산화물층(400) 표면을 산소 이온빔으로 표면 처리하는 단계(S400);를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 OMO 다층 전극의 상부에 위치하는 상기 제2금속산화물층(400)과 증착될 상기 고분자 보호층(500) 사이에 ALIS(anode layer type linear ion source) 이온건 treatment가 수행된다.
상기 고분자 보호층(500)의 증착에 앞서 산소 이온빔으로 표면 처리를 하면 두 층 사이의 오염물질들이 O2 이온의 physical etching effect를 통해 제거되며 표면 에너지가 제어되어 층 간의 접착력이 높아진다. 상기 효과 측면에서 산소 이온빔을 이용한 표면 처리는 상기 OMO 다층 전극의 증착 전에도 수행될 수 있다.
구체적으로 상기 산소 이온빔을 이용한 표면 처리를 수행함에 따라 상기 제2금속산화물층(400) 표면의 거칠기가 감소하여 부드러워지고, 표면 에너지가 증가하며, 친수성(hydrophilic)이 증가하며, 오염물질이 현저하게 감소한다. 이에 따라 장기간 고온 다습한 환경에 노출된 다층 전극에서 나타나는 black spot이 현저하게 감소하여 전기적, 광학적 특성이 유지 또는 개선된다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (iv) 단계의 고분자 보호층을 형성하는 단계(S500)는 RF 마그네트론 스퍼터링으로 수행된다. 인가되는 RF 파워에 따라 상기 고분자 보호층(500)의 두께를 조절할 수 있으며, 고분자 보호층(500)의 두께에 관하여는 앞서 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극과 같다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (i) 단계(S100) 내지 (v) 단계(S400)는 하나의 챔버 내에서 연속적으로 수행되며 마그네트론 스퍼터링법으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 마그네트론 스퍼터링 공정은 현대 전자소자 산업 공정과의 연계성이 뛰어나며, 필수적으로 사용되는 플라즈마 기반의 진공 공정이다. 특히 저온에서 연속적으로 공정이 가능해서 오염을 거의 일으키지 않는 공정이 가능하며, 우수한 step coverage, 균일성, 신뢰성의 이점을 지닌다. 게다가 금속, 산화물, 고분자, 절연체 등 재료 선택이 비교적 자유로우며 대면적 공정이 가능하다는 강점을 가진다.
상기 마그네트론 스퍼터링 공정을 하나의 챔버 내에서 연속적으로 수행하는 이점을 살피면, 상기 OMO 다층 전극 및 상기 고분자 보호층(500)을 신속하며 오염으로부터 제어된 환경에서 제작할 수 있게 하며, 더불어 OMO 다층 전극의 상기 제2금속산화물층(400)과 상기 고분자 보호층(500) 사이에 연속적으로 수행된 산소 이온 빔 처리는 층 간의 오염을 더욱 제거 및 제어하여 높은 접착력과 고품질의 전극 제조를 가능하게 한다.
다음으로 본 발명의 또 다른 실시예인 박막 히터를 설명하기로 한다.
상기 박막 히터는 상기 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 응용 분야로 상기 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 박막 히터는 상기 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 포함하므로 고온 다습한 환경에 노출되어도 전기적, 광학적, 기계적 특성의 저하가 현저히 적으므로 다양한 환경에서 사용될 수 있으며, 외력 저항성 및 유연성이 우수하므로 곡면에 사용되거나 반복적인 휨, 구부림 등 moving이 발생하는 환경에서도 높은 신뢰성을 보이며 사용될 수 있는 장점을 가진다.
제조예
본 발명의 실시예인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조
(1) 전처리 단계
먼저, Oxide/Metal/Oxide 다층 전극을 제작하기 전에 마그네트론 스퍼터링 시스템 내 표면처리장치인 이온건을 이용하여 진공도 1.0×10-6Torr 이하, DC 파워 50W, 공정 압력 3mTorr, 가스 유량은 oxygen 20sccm, 기판의 회전 속도는 25rpm의 조건으로 30s 동안 표면처리하였다.
(2) ITO 전극 증착 단계
이후, Oxide/Metal/Oxide 다층 전극을 제작하기 위해 연속 공정이 가능한 마그네트론 스퍼터링의 Rotary pump와 TMP(Turbo Molecular Pumps)를 이용하여 타겟 물질에 관계없이 공정 시작 시 진공도를 1.0×10-6Torr 이하로 낮춘다.
하부 Oxide층으로 ITO를 증착하며, DC 파워 100W, 공정 압력 3mTorr, 가스 유량은 argon 20sccm과 oxygen 0.2sccm, 기판의 회전 속도는 15rpm의 조건으로 208sec 동안 수행하여 40nm의 하부 ITO층을 증착하였다.
(3) Metal층 증착 단계
중간 Metal층으로 APC를 증착하며, DC 파워 150W, 공정 압력은 throttle valve를 Full open 상태로, 가스 유량은 argon 20sccm, 기판의 회전 속도는 25rpm의 조건으로 12sec 동안 증착하였다.
(4) 상부 ITO 전극 증착 단계
상부 Oxide층은 하부 Oxide층과 같은 방법으로 ITO 40nm를 증착하면 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 제작이 완료된다.
(5) PTFE 증착 전 이온빔 처리 단계
상부 ITO층과 PTFE 보호층 사이의 접착력을 높여주기 위해 제일 처음 표면처리로 하였던 산소 이온빔 처리를 상부 ITO층 표면에 같은 공정 조건으로 20sec 진행한다.
(6) PTFE 증착 단계
이후 Polymer 보호층으로 PTFE를 증착하며, RF 파워 150W, 공정 압력은 4mTorr 상태로, 가스 유량은 argon 20sccm, 기판의 회전 속도는 15rpm의 조건으로 수행하였으며, 시간을 조절하여 보호층 역할을 가장 적절히 수행하는 두께로 증착한다.
공정 실시 조건은 하기 [표1]에 정리하여 나타내었다.
[표1] 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조 공정 조건
실험예1
O 2 ion beam treatment(IBT)에 따른 표면 상태, contact angle, XPS 분석 실험
도7을 참조하여 설명한다.
도7(a)는 O2 ion beam treatment(IBT)의 모식도이며, 도7(b)는 O2 ion beam treatment(IBT)의 차이를 비교하고자 처리 전/후 박막 표면에 대한 FESEM 이미지이며, 도7(c)는 O2 ion beam treatment(IBT) 처리 전/후 박막의 기판에 대한 접촉각(contact angle) 차이를 비교한 데이터이며, 도7(d)는 XPS 분석으로 O2 ion beam treatment(IBT) 처리 전/후 박막 표면의 잔존 오염물 차이를 비교한 데이터이다.
도면 7(b)는 O2 IBT 전과 후의 FESEM 이미지인데 O2 IBT 후에 ITO 표면이 더 부드러워졌고 AFM 분석을 통해 평균 거칠기와 root-mean-square 거칠기가 감소하는 것을 확인하였다.
도면 7(c)는 O2 IBT 전과 후의 contact angle을 측정하고 표면 에너지를 계산하여 비교한 데이터로 O2 IBT 후에 더 hydrophilic 해지고 표면 에너지가 증가한다는 것을 확인하였다.
도면 7(d)는 XPS 분석을 통해 O2 IBT 후에 O2 이온이 physical etching effect를 통해 오염들을 제거하면서 접착력이 올라갈 수 있도록 한다는 사실을 확인하였고 많은 분석의 결과들을 통해 O2 ion beam treatment가 효과적으로 ITO 표면 위의 오염물질들을 제거해주고 접착력이 좋게 하는 효과가 있다는 것을 확인하였다.
각 분석의 수치들은 하기 [표2]에 정리하여 나타내었다.
[표2] ITO 표면 위에 진행된 O2 ion beam treatment 전과 후에 진행된 contact angle, surface energy, surface roughness, chemical composition 수치
실험예2
O 2 ion beam treatment(IBT) 여부에 따른 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%) 조건에서 200시간 경과 후 상태 비교 실험
도8을 참조하여 설명한다.
도8은 O2 ion beam treatment(IBT)가 수행되지 않은 PTFE 200nm가 증착된 OMO 다층전극 (a)과 O2 ion beam treatment(IBT)가 수행된 PTFE 200nm가 증착된 OMO 다층전극 (b)의 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 상태를 비교한 박막 표면 이미지이다.
도8에 따르면, O2 ion beam treatment가 상부 ITO와 PTFE 보호층 사이의 접착력을 높여주며 보호층 역할을 더 확실히 해서 black spot의 개수가 현저히 줄어든 것을 볼 수 있었다. 이를 통해 O2 ion beam treatment의 효과를 확인할 수 있었다.
실험예3
고분자 보호층 두께에 따른 다층 전극의 전기적, 광학적 특성 비교 실험
도9 및 도10을 참조하여 설명한다.
도9(a)는 PTFE 고분자 보호층을 200nm에서 300nm까지 50nm씩 증가시키며 쌓은 다층 전극의 면저항 및 비저항을 나타낸 데이터이며, 도9(b)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 10시간마다 200시간까지 면저항 변화를 나타낸 데이터이며, 도9(c)는 투과도를 나타낸 데이터이며, 도9(d)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 10시간마다 200시간까지 투과도의 변화를 나타낸 데이터이다.
도10은 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극과 본 발명인 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 구현하여 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 상태를 확인한 이미지이다.
도9(a, c)에 따르면, PTFE의 두께가 증가할수록, 면저항은 비슷하게 유지하지만, 비저항은 약간 증가하는 경향을 보이고 투과도는 증가하는 경향을 보인다.
도9(c, d)에 따르면, 200시간의 85℃/85% RH test 후에 IAI 다층 전극의 면저항은 10.4ohm/sq에서 74.4ohm/sq로 크게 증가했지만 300nm PTFE/IAI 다층 전극의 면저항은 11.4ohm/sq에서 12ohm/sq로 변화가 미미하였다.
또한, IAI 다층 전극의 가시광선 영역에서의 평균 투과도는 90.28%에서 65.51%로 현저히 감소하였지만 300nm PTFE/IAI 다층전극의 가시광선 영역에서의 평균 투과도는 93.89%에서 85.64%로 거의 변화가 없었다.
도10에 따르면, IAI 다층 전극은 85℃/85% RH test 후에 black spot이 모든 부분에 나타나고 그만큼 전기적, 광학적 특성이 악화되었다. 반면에, PTFE 보호층 300nm를 쌓은 다층 전극은 85℃/85% RH test 전과 후의 차이가 거의 없다는 것을 확인할 수 있었다.
상기 결과를 통해 본 발명이 제안하는 고분자 보호층이 OMO 다층 전극의 전기적, 광학적 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.
실험예4
고분자 보호층 두께에 따른 contact angle, surface energy 변화, XPS 분석 실험
도11을 참조하여 설명한다.
도11(a)는 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 및 PTFE 고분자 보호층의 두께 증가에 따른 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 접촉각(contact angle) 변화를 나타낸 데이터이며, 도11(b)는 XPS 분석으로 기존의 Oxide/Metal/Oxide 다층 전극의 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 잔존 오염물을 비교한 데이터이며, 도11(c)는 표면 에너지(surface energy) 변화를 나타낸 데이터이며, 도11(d)는 XPS 분석으로 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극의 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 전/후 잔존 오염물을 비교한 데이터이다.
도11(a, c)에서 PTFE/IAI 다층 전극은 PTFE 보호층의 두께가 증가하면서 contact angle이 증가하였으며, 85℃/85% RH test 후에 PTFE가 보호층의 역할을 확실히 하여 contact angle의 감소 폭이 IAI 다층 전극의 contact angle의 감소 폭보다 훨씬 적다는 것을 확인할 수 있었고 그로 인해 PTFE/IAI 다층 전극의 표면 에너지의 증가 폭도 IAI 다층 전극의 표면 에너지의 증가 폭보다 훨씬 작게 증가했다는 것을 확인하였다.
contact angle과 표면 에너지의 정확한 수치는 [표3]에 정리하여 나타내었다.
[표3] 고분자 보호층 두께에 따른 contact angle과 표면 에너지 변화
도11(b, d)에 따르면, IAI 다층 전극에서는 C=O, C-O 피크가 85℃/85% RH test 후에 크게 증가하는 반면에 PTFE/IAI 다층 전극에서는 C=O, C-O 피크가 85℃/85% RH test 후에 큰 변화가 없다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, Contact angle과 XPS 표면 분석 변화를 분석한 결과 PTFE 보호층이 장기간의 고온 다습한 환경에서 IAI 다층 전극 안으로 침투하는 불순물과 수분을 확실하게 막아준다는 것을 확인하였다.
실험예5
고온 다습한 조건에서 고분자 보호층 유/무에 따른 XPS depth profiling 분석 실험
도12를 참조하여 설명한다.
도12는 XPS depth profiling 분석을 (a) 기존의 OMO 다층 전극, (b) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극, (c) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후, (d) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후를 대상으로 실시한 데이터이다.
도12(a, c)에 따르면, 200시간의 85℃/85% RH test 후에 IAI 다층 전극의 APC 층에서 Ag 원소가 많이 감소하였고 감소한 만큼 상부/하부 ITO 층으로 확산이 일어나 층과 층 사이의 경계가 모호해지고 서로 침범했다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Ag 원소만큼은 아니지만, In, Sn, O 또한 확산이 일어나 다른 층으로 침범이 일어난 것을 알 수 있었다.
반면에, 도12(b, d)에 따르면, 200시간의 85℃/85% RH test 후에도 PTFE/IAI 다층 전극에서는 모든 원소가 큰 변화 없이 잘 버텼다는 것을 알 수 있었다.
따라서, PTFE가 IAI 다층 전극의 보호층 역할을 확실히 하고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
실험예6
고분자 보호층 유/무를 비교한 HRTEM과 EDS mapping 분석 실험
도13을 참조하여 설명한다.
도13은 (a) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 (b) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후에 대한 HRTEM 이미지와 EDS mapping 분석 결과이다.
도13(a)의 HRTEM 분석 이미지를 보면, 고온 다습한 대기의 불순물들과 수분들이 상부 ITO 층을 뚫고 들어오면서 APC 층에서 Ag corrosion이 발생해 Ag가 응집되며 상부/하부 ITO 층을 각각 위아래로 조금씩 밀어내 APC 층이 넓어지고 빈 공간이 생겼다. 이를 통해 APC 층이 주 conduction layer이기 때문에 Ag 응집이 일어나고 상부/하부 ITO층으로 확산이 일어나면서 IAI 다층 전극의 특성들이 악화되었다는 것을 확인했다.
EDS mapping 이미지를 보면, Ag 원소가 한쪽에 응집해서 모여있고 위아래로 퍼져있는 것을 더 직접적으로 확인했다. 또한, In, O, C 원소를 보면 APC 층이 넓어져 상부/하부 ITO 층이 위아래로 밀려난 것과 APC 층의 빈 공간에 Carbon이 가득 차 있는 것까지 확인했다.
반면에, 도13(b)에 따르면, IAI 다층 전극과는 다르게 4개의 층 모두 분명하게 경계를 잘 유지하였으며 APC 층의 Ag 응집과 확산도 전혀 일어나지 않고 평평하고 고르게 APC층을 잘 유지하고 있다는 것을 확인했다.
상기 결과들을 통해 PTFE 보호층이 IAI 다층 전극을 명확하게 잘 보호해주고 있다는 것을 확인하였다.
실험예7
고분자 보호층 유/무를 비교한 outer/inner critical radius bending 실험
도14를 참조하여 설명한다.
도14는 outer/inner critical radius bending 실험 데이터로 (a, c) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후와 (b, d) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후에 대한 결과이다.
도14(a, c)에 따르면, 85℃/85% RH test 전의 outer critical radius는 6mm, inner critical radius는 2mm지만 85℃/85% RH test 후의 outer critical radius는 7mm, inner critical radius는 4mm로 많이 증가하면서 기계적 특성이 악화했다는 것을 확인했다.
반면에, 도14(b, d)는 300nm PTFE/IAI 다층 전극의 85℃/85% RH test 전과 후의 outer/inner critical radius bending test 분석 결과이다. 85℃/85% RH test 전과 후의 outer critical radius는 5mm, inner critical radius는 2mm로 기계적 특성이 악화되지 않고 같게 유지하였다.
상기 결과를 통해 PTFE가 고온 다습한 환경에서 IAI 다층 전극의 보호층 역할을 명확히 해서 기계적 특성도 악화되지 않고 유지하는 결과를 확인했다. 또한, 유연성이 좋은 PTFE를 IAI 다층 전극 위에 성막했기 때문에 outer critical radius가 6mm에서 5mm로 기계적 특성이 증가하는 것도 확인했다.
실험예8
고분자 보호층 유/무를 비교한 outer/inner dynamic fatigue 실험
도15를 참조하여 설명한다.
도15는 outer/inner dynamic fatigue 실험 데이터로 (a) 기존의 OMO 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후와 (b) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극이 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후에 대한 결과이다.
도15(a)에 따르면, outer/inner 모두에서 85℃/85% RH test 전 fatigue test 결과와 비교하면 85℃/85% RH test 후에 저항이 많이 증가하였고 기계적 특성의 악화가 일어난 것을 확인했다.
FESEM 이미지에서도 85℃/85% RH test 후에 outer/inner 모두에서 crack이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
반면에 도15(b)에 따르면, 300nm PTFE/IAI 다층 전극의 경우 10000번의 사이클 동안 저항의 큰 차이가 없었고 FESEM 이미지에서도 crack 없이 깨끗한 표면을 확인했다.
상기 결과를 통해 본 발명의 고분자 보호층이 다층 전극의 취성 및 기계적 특성을 개선함을 확인할 수 있다.
실험예9
다층 전극 이용하여 제조한 Thin Film Heater의 thermal profile 분석
도16을 참조하여 설명한다.
도16은 (a) 기존의 OMO 다층 전극으로 제작한 Thin Film Heater(TFH)를 대상으로 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 최고 온도를 비교한 데이터이며, (b, c, d, e) 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극으로 제작한 Thin Film Heater(TFH)를 대상으로 고온 다습한 환경(85℃, 상대 습도 85%)에서 200시간 경과 후 (b) 최고 온도를 비교한 데이터이며, (c) cyclic test 데이터, (d) stability test 데이터, (e) 전압을 인가하여 물을 증발시키는 실험 결과이다.
도16(a)에 따르면, Test 전에 4V에서 최고 온도는 101.9℃이지만 test 후에는 62.6℃까지 최고 온도가 감소하였다. HRTEM 분석에서 보았듯, 주 conduction 층인 APC 층의 응집과 확산으로 인해 TFH의 성능이 현저히 감소한 것을 확인했다.
반면에, 도16(b)에서 test 전의 300nm PTFE/IAI 다층 전극 TFH는 최고 온도가 118.4℃에서 Test 후의 116.3℃로 거의 변화 없이 TFH의 성능을 유지하는 결과를 확인하였다.
도16(c), (d)를 보면 Test 후의 300nm PTFE/IAI 다층 전극 TFH의 cyclic test와 stability test를 진행하여 내구성과 신뢰도까지 좋은 TFH의 특성을 확인했다.
도16(e)는 전압을 가했을 때, 짧은 시간 동안 높은 온도에 도달하여 물을 증발시키는 실험을 진행하였다.
상기 결과들을 통해 PTFE가 IAI 다층 전극의 보호층 역할을 확실히 하여 TFH 소자의 특성까지 악화하지 않고 잘 유지하게 함을 확인하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 기판
200 : 제1금속산화물층
300 : 금속중간층
400 : 제2금속산화물층
500 : 고분자 보호층

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하되, 제1금속산화물층, 상기 제1금속산화물층 상에 위치하는 금속중간층 및 상기 금속중간층 상에 위치하는 제2금속산화물층을 포함하는 다층 전극;
    상기 다층 전극 상에 위치하는 고분자 보호층;을 포함하고,
    상기 고분자 보호층은 PTFE층이고 두께는, 200nm 이상 300nm 이하인 것을 특징으로 하고,
    상기 고분자 보호층은 산소 이온빔으로 표면 처리된 다층 전극 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속산화물층 및 상기 제2금속산화물층의 금속산화물은, ITO, IZO, AZO, ZnO, IGZO, IZTO 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속중간층의 금속은, Au, Ag, Cu, AgPdCu 및 이들의 결합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. (i) 기판 상에 제1금속산화물층을 형성하는 단계;
    (ii) 상기 제1금속산화물층 상에 금속중간층을 형성하는 단계;
    (iii) 상기 금속중간층 상에 제2금속산화물층을 형성하는 단계; 및
    (iv) 상기 제2금속산화물층 상에 고분자 보호층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    (v) 상기 (iii)단계와 (iv) 단계 사이에 상기 제2금속산화물층 표면을 산소 이온빔으로 표면 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 (v) 단계의 고분자 보호층은 PTFE층이고 200nm 이상 300nm 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (i) 단계 내지 (v) 단계는 하나의 챔버 내에서 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (i) 단계 내지 (v) 단계는 마그네트론 스퍼터링법으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 따른 내열 및 내습성이 개선된 다층 전극을 포함하는 박막 히터.
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