KR20060077548A - 고분자 아이티오 복합층, 동 제조방법 및 동 제조장치 - Google Patents

고분자 아이티오 복합층, 동 제조방법 및 동 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화면 표시 장치의 제조에 사용되는 투명 도전막 형성용 ITO에 관한 것으로, 분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔 조사에 의해 개질된 표면을 갖는 고분자 기판, 산소분위기하에서 상기 개질된 표면상에 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스로 스퍼터링 증착되는 제 1두께의 제 1 ITO 층 및 상기 제 1 ITO층 위에 DC 스퍼터링 증착되는 제 2두께의 제 2 ITO 층을 포함하는 고분자 ITO 복합층,동 제작방법 및 동 제작장치를 제공한다. 본 발명에 의한 고분자 ITO복합층은 표면평탄도 등 물리적 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라 고분자기판과 ITO층 사이 접착력도 매우 우수하며, 본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층 제작방법 및 동 제작장치에 의해 매우 뛰어난 생산성으로 제작될 수 있다.
고분자 기판, 표면개질, 이온빔 스퍼터링, DC-스퍼터링

Description

고분자 아이티오 복합층, 동 제조방법 및 동 제조장치{multi-layered ITO deposited on polymer substrate, manufacturing method of the same and manufacturing apparatus of the same}
도 1는 본발명에 따른 고분자 ITO 복합층 제조 장치의 전체적인 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본발명에 따른 표면 개질부의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3는 본 발명의 제 1 ITO층 증착부의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 ITO층 증착부의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5은 본 발명에 따른 이온빔으로 표면 개질된 폴리카보네이트 표면에 대한 물의 접촉각 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 이온빔으로 표면 개질된 폴리카보네이트 표면의 화학 변화를 나타낸 XPS 결과이다.
도 7 및 8는 본 발명에 따른 이온빔으로 표면 개질된 폴리카보네이트 표면의 에너지 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본발명에 따른 고분자 ITO 복합층 표면의 결정립구조를 나타내는 사진이다.
도 11는 종래의 DC 증착방법에 따른 ITO 표면의 도메인(Domain) 구조를 나타내는 사진이다.
도 12은 본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층과 종래의 DC 증착방법에 따른 ITO 표면구조를 XRD에 의해 비교 분석한 사진이다.
도 13는 종래의 DC 증착법에 따른 ITO의 AFM 측정 결과를 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층의 AFM 측정 결과를 나타낸다.
도 15은 본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층의 광 투과도 결과이다.
본 발명은 화면 표시 장치의 제조에 사용되는 투명 도전막 형성용 ITO에 관한 것으로서, 상세하게는 고분자 기판의 개질된 표면상에 스퍼터링에 의해 ITO층이 적층된 고분자 ITO 복합층, 동 증착방법 및 동 증착장치에 관한 것이다.
종래의 유리기판상에 ITO 박막을 증착하는 방법으로는 이온빔 스퍼터링(Ion beam sputtering), DC-스퍼터링(dc-sputtering), 알에프-스퍼터링(rf-sputtering), 전자빔 이베포레이션(e-beam evaporation), 반응성 이베포레이션(reactive evaporation) 등의 물리적 증착법 (physical vapor deposition)과 솔-겔(sol-gel), 스프레이 파이로리시스(spray pyrolysis)등의 화학적 증착법 (chemical vaopr deposition)이 있다. 이중 이온빔 스퍼터링법 및 DC-스퍼터링법이 가장 대표적인 ITO 박막의 증착법으로 사용되고 있다. 그러나 이온빔 스퍼터링 증착 방식은 ITO 결정구조가 상기 다결정이면서 한가지의 결정방향성만을 우선 성장시킴으로써 그레인 특성을 가지는 결정 구조로 형성하게 되어 표면 거칠기가 좋은 반면에 낮은 증착율로 인하여 생산성이 현저히 떨어져 양산화 하기엔 어려운 문제점이 있으며, DC 스퍼터링 증착 방식은 증착율이 높아 생산성에는 유리한 면도 있으나, ITO결정구조가 다 결정질인 도메인구조를 형성하게 되어 표면 거칠기가 좋지 않아서 ITO증착후 별도의 연마공정을 실시하여 표면거칠기 상태를 개선해야 하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 특허 출원 No. 10-2004-0110987에서 제시한바와 같이, 이온빔 스퍼터링과 DC 스퍼터링 방법을 접목하여 각각의 장점만을 취합함으로써 표면특성 등 물리적 성질이 우수할 뿐만 아니라 생산성을 크게 향상시킨 ITO 복합층, 동 증착방법 및 동 증착장치를 제공한바 있다.
한편, 최근 들어 투명 전도성 박막을 유리 기판이 아닌 투명도가 좋은 고분자 기판위에 증착하려는 시도가 진행되고 있는 바, 유리 기판 대신에 고분자 기판을 사용할 경우 제품의 경량화가 가능할 뿐만아니라 잘 깨지지 않는 장점과 고분자 기판은 유연성을 갖고 있으므로 유연한 회로 기판의 제조가 가능해지는 장점이 있다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 현재 유리기판 대신에 고분자 기판을 사용하는데는 많은 제약들이 있다. 그중 하나는, 고분자 기판은 유리 기판에 비하여 낮은 표면에너지를 갖고 있으므로 그 위에 증착되는 박막과의 접착력이 약하기 때문이다. 이에 고분자의 표면에너지를 증가시키려는 많은 시도가 행해져 왔으며 그 중에 주된것은 플라즈마나 화학적 처리 방법이다. 그러나 이러한 방법들은 고분자 표면에 물리적이거나 화학적인 큰 손상을 주기 때문에 기판의 투명도가 감소하거나 접착 특성이 크게 개선되지 못하는 문제점이 있다.
상기 특허 출원 No. 10-2004-0110987 에서 제시한 ITO 복합층, 동 증착방법 및 동 증착 장치는 유리기판을 상정한 것으로서, 기판이 상기한 바와 같이 고분자 물질일 경우에는 ITO층과 고분자 기판사이 접착력이 떨어져 적용되기 어려운 문제점이 상존하고 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서,
본 발명의 목적은 표면평탄도 등 물리적 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라 고분자기판과 ITO층 사이 접착력이 향상된 고분자 ITO 복합층을 제공하는 것이며, 동 복합층을 높은 생산성을 가지고 제조할 수 있는 고분자 ITO 복합층 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한, 본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층은,
분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔 조사에 의해 개질된 표면을 갖는 고분자 기판;
산소분위기하에서 상기 개질된 표면상에 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스로 스퍼터링 증착되는 제 1두께의 제 1 ITO 층; 및
상기 제 1 ITO층 위에 DC 스퍼터링 증착되는 제 2두께의 제 2 ITO 층을 포함한다.
바람직하게는, 상기 고분자 기판의 표면 개질에 이용되는 상기 분위기 가스는 산소이고, 상기 산소는 10~30ml/min의 속도로 공급된다.
또한, 상기 고분자 기판의 표면에 조사되는 상기 이온빔은 아르곤 이온으로 형성되고, 상기 아르곤 이온의 조사 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량 1013~1018 ions/cm2이다.
그리고, 상기 제 1 ITO층 및 제 2 ITO층에 사용되는 스퍼터링 가스는 각각 아르곤이다.
상기 제 2 ITO층 은 결정립 구조를 가지며, 상기 제 1 ITO층 및 상기 제 2 ITO층 은 모두 (222)면에 [111]방향으로 성장된 결정립 구조를 갖는다.
그리고, 상기 제 1두께는 50~300Å, 제 2두께는 1200~1450Å로 형성된다.
상기 고분자 기판으로는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리 테레프탈레이트 등과 같은 다양한 고분자 물질이 이용 가능하다.
본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층을 제조하는 방법은,
고분자 기판의 표면위에 분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔을 조사하여 고분자 기판의 표면을 개질하는 단계;
산소분위기하에서 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스에 의해 상기 유리 기판상에 제 1두께의 제 1 ITO층 을 제 1증착속도로 이온빔 스퍼터링 증착하는 단계;및
상기 제 1 ITO층 상에 제 2 두께의 제 2 ITO층 을 제 2증착속도로 스퍼터링 가스에 의해 DC 스퍼터링 증착하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 고분자 기판의 표면 개질에 이용되는 상기 분위기 가스는 산소이고, 상기 산소는 10~30ml/min의 속도로 공급된다.
또한, 상기 고분자 기판의 표면에 조사되는 상기 이온빔은 아르곤 이온으로 형성되고, 상기 아르곤 이온의 조사 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량 1013~1018 ions/cm2이다.
그리고, 상기 제 1 ITO층 및 제 2 ITO층에 사용되는 스퍼터링 가스는 각각 아르곤이다.
상기 제 2 ITO층 은 결정립 구조를 가지며, 상기 제 1 ITO층 및 상기 제 2 ITO층 은 모두 (222)면에 [111]방향으로 성장된 결정립 구조를 갖는다.
상기 제 1 ITO층 및 상기 제 2 ITO층 은 모두 (222)면에 [111]방향으로 성장된 결정립 구조를 갖는다.
그리고, 상기 제 1두께는 50~300Å, 제 2두께는 1200~1450Å로 형성된다.
상기 고분자 기판으로는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테레프탈레이트 등과 같은 다양한 고분자 물질이 이용 가능하다.
본 발명에 따른 고분자 ITO 복합층 제조 장치는,
고분자 기판의 표면위에 분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔을 조사하여 고분자 기판의 표면을 개질하는 표면 개질부;
유리기판위의 분위기를 산소분위기로 한 상태에서 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스로 상기 유리기판상에 제 1두께를 갖는 제 1 ITO층으로 이온빔 스퍼터링 증착하는 제 1 ITO층 증착부;및
상기 제 1 ITO층 표면상에 DC 스퍼터링 증착에 의하여 제 2두께를 갖는 제 2 ITO층 을 증착하는 제 2 ITO층 증착부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 고분자 기판의 표면 개질에 이용되는 상기 분위기 가스는 산소이고, 상기 산소는 10~30ml/min의 속도로 공급된다.
또한, 상기 고분자 기판의 표면에 조사되는 상기 이온빔은 아르곤 이온으로 형성되고, 상기 아르곤 이온의 조사 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량 1013~1018 ions/cm2이다.
그리고, 상기 제 1 ITO층 및 제 2 ITO층에 사용되는 스퍼터링 가스는 각각 아르곤이다.
그리고, 상기 제 1두께는 50~300Å, 제 2두께는 1200~1450Å로 형성된다.
(실시 예)
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 와인더 포트(10)로부터 입력된 고분자 기판(60)은 표면개질부(20)에서 상기 고분자 기판(60)의 표면을 개질하고, 그 다음 제 1 ITO층 증착부(30)에서 ECR 이온빔 스파터링 증착장치를 이용하여 상기 고분자 기판(60)의 개질된 표면상에 제 1두께의 제 1 ITO층을 증착하게 된다. 그런 후에, 제 2 ITO층 증착부(40)에서 DC 마그네트론 스퍼터링 증착장치를 이용하여 상기 제 1 ITO층 표면상에 제 2두께의 제 2 ITO층을 증착한 후 고분자 ITO 복합층을 언와인더(50)를 통해서 감는다.
도 2에 나타난 바와 같이, 표면개질부(20)는 쳄버(21)와 챔버내의 진공을 유지하기 위한 진공수단(23)과, 이온빔을 발생시키는 이온건을 갖은 이온원(25)과 표면개질되는 고분자 기판(60) 이송을 위한 이송장치(27), 반응성 가스를 고분자 기 판(60)위에 공급하는 분위기 가스 주입부(29)등으로 구성된다. 분위기 가스 주입부(29)에서는 고분자 기판(60)의 표면위로 산소를 10~30ml/min의 속도로 공급하는 상태에서, 상기 고분자 기판(60)의 표면에 이온의 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량 1013~1018 ions/cm2인 아르곤 이온빔을 조사하여 상기 고분자 기판(60)의 표면이 새로운 화학적 구조를 가지도록 개질한다.
상기 고분자 기판으로는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테레프탈레이트 등과 같은 다양한 고분자 물질이 이용 가능하다.
상기 이온빔의 이온원으로는 카우프만 타입 이온원(Kaufman type ion source),콜드 할로우 캐소드 이온원(Cold hollow cathode ion source), 고주파 이온원(high frequency ion source),ECR 이온원(Electron cyclotron resonance)등이 사용가능 하다.
도 3에 나타난 바와 같이, 제 1 ITO층 증착부(30)는, 선형으로 수평이동하는 고분자 기판(60)을 중심으로 상기 고분자 기판(60)의 하방부에 인접하여 제 1 ITO층 증착용 밀폐 공간을 제공하기 위한 진공 쳄버(32), 상기 고분자 기판(60)의 상방부에 일정 간격 이격되어 고분자 기판(60) 방향으로 평행하게 설치된 가열 히터(33), 상기 쳄버(32)의 벽중 상기 고분자 기판(60)과 수직한 벽들중 하나의 벽에 설치되어 이온 빔을 발생시키는 ECR 이온 원(34), 상기 ECR 이온원에 대향하는 상기 쳄버(32)의 벽에 설치된 진공 펌프(35) 및 증착될 ITO 막과 동일한 화학적 조성을 갖는 타겟(36)을 포함한다.
상기 제 1 ITO층 증착부(30)에 사용되는 이온건은, 이온빔의 발진 면적이 비교적 선형이고 빔 프로파일 제어에 유리하며 이온원이 리니어한 형태를 가지고 이온빔의 발진부에 직사각형 형상을 갖는 2단 그리드(Grid)가 설치되어 이온을 가속시킬수 있도록 이루워진 독일 IOT사의 이온건을 사용한다.
상기 제 1 ITO 층 증착부(30)의 공정변수로서, 상기 제 1 ITO층 증착부의 작업 진공도는 약 10-4 torr로하며 작업가스 Ar과 반응성 가스로는 O2를 사용한다. 상기 제 1 ITO층 증착부의 작업온도는 50~150도 수준으로 비교적 저온에서 작업된다.
상기 제 1 ITO층 증착부(30)의 증착과정을 설명하면, ECR 효과에 의해 아르곤 가스를 이온화 한 후, 이온화된 아르곤 양이온을 타겟(36) 쪽으로 발진시킨다.상기 발진된 아르곤 양이온은 타겟(36)의 표면에 충돌하게 되고, 상기 충돌로 인하여 타겟(36)에 물리적 힘이 가해지고 이런 물리적 힘에 의해 타겟(36)의 원자가 튀어 나간다. 튕겨져 나간 타겟(36)의 원자는 고분자 기판(60)에 다시 충돌하여 고분자 기판(60)에 안착되면서 고분자 기판(60)에 순차적으로 증착이 이루워지면서 (222)면의 [111]방향으로 우선 성장된 두께 50~300Å의 제 1 ITO층을 이온 에너지량 500~700eV 수준으로 2.5~4.5Å/s의 증착속도로 형성된다.
상기의 연속작업이 이루워지는 가운데 주입된 산소는 고분자 기판(60)에 증 착되는 타겟(36)의 원자와 화학적 반응을 하며 특정한 화학적 작용을 하는데 이때 전기적, 결정학적 특성에 기인하게 된다.
도 4에 나타난 바와 같이, 상기 제 2 ITO층 증착부(40)는 고분자 기판(60)의 오버히팅을 방지하기 위한 원통형의 냉각드럼(42), 고분자 기판(60)의 표면 열처리를 위해 상기 냉각드럼(42) 주변에 부착된 가열부(44) 및 제 1 ITO층위에 제 2 ITO층을 스퍼터링에 의해 증착하는 복수개의 DC 스퍼터 장치(46)를 포함한다. 이외에도, 제 2 ITO층 증착부(40)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 제 2 ITO층 형성 챔버로서의 진공챔버, 상기 진공 챔버 내부의 진공상태를 제어하기 위한 진공제어부, 플라즈마 방전용 DC 고압 전원과 전원라인을 통해 DC 고압전원에 접속된 스퍼터링 캐소드부 및 아르곤과 같은 작업 가스를 진공챔버내에 공급하기 위한 스퍼터 가스 공급부를 더 포함하며, 상기 스퍼터링 캐소드부는 ITO 타겟판, 백킹 플레이트 및 영구자석을 포함하고 타겟 판은 백킹플레이트상에 고정되어 배치되며 영구자석은 백킹 플레이트 후방에 배치된다.
상기 제 2 ITO층 증착부(40)의 공정변수로서, 작업 진공도는 약 10-3torr 영역으로 하고 작업 가스 아르곤, 반응성 가스로는 산소를 사용한다. 상기 제 2 ITO층의 증착부(40)의 작업온도는 150~200도 수준으로 비교적 저온상태에서 진행되고 고분자 기판(60)과 밀착되어 냉각에 기인하는 상기 냉각드럼(42)은 일반적으로 상온 이하의 냉각수를 사용한다.
상기 DC 스퍼터 장치(46)의 증착과정를 설명하면, 영구자석은 타겟의 상단에 자기장을 형성하고 DC 파워에서 음극인 케소드에 마이너스 전압을 인가한다. 주입된 아르곤 가스는 형성된 자기장 부근에서 이온화한다. 상기 이온화된 아르곤 양이온은 마이너스 전압을 가진 음극에서 가속되어 돌진한다. 가속된 아르곤 양이온은 음극에 부착된 타겟의 표면에 충돌하게 된다. 이때 충돌 에너지에 의해 타겟의 원자는 충돌된 반대 방향 즉 제 1증착부를 거친 상기 제 1 ITO층 방향으로 튕겨져 나간다. 상기의 연속 동작에 의해 증착이 이루어져 상기 제 1 ITO층상에 (222)면의 [111]방향으로 우선성장된 두께 1200~1450Å의 제 2 ITO층을 200~400Å/s의 증착 속도로 형성한다.
상기 제 1 ITO층 증착부 및 상기 제 2 ITO층에 사용되는 타겟은 중량% 비율로 In203 과 Sn2O3이 9 : 1로 함유된 순도 99.99%(4 nine 이상)의 ITO를 사용한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 산소분위기 하에서의 고분자 표면 개질이 접촉각을 더욱 효과적으로 감소시킴을 알수 있다.
도 6에 나타난 바와 같이, 산소 분위기에서 아르곤 이온빔으로 개질된 폴리카보네이트(a)의 표면에는 아르곤 이온만으로 처리한 시료(b)보다 친수성기인 카르보닐기(carbonyl; C=O)의 양이 증가함을 알수 있다.
도 7 및 8에 나타난 바와 같이, 아르곤 이온만으로 개질한 경우 (도 8)는 50ergs/cm2의 표면에너지를 가지나, 산소 분위기 하에서 개질된 경우 (도 9)는 70ergs/cm2까지 표면에너지가 증가하고 있다. 따라서, 고분자 표면에 친수성기가 증가하면 고분자의 표면에너지가 증가함을 알수 있다. 이는 주로 친수기 생성에 따른 극력 (polar force)의 증가에 기인한다.
도 10 및 도 11에 나타난 바와 같이, 종래의 DC-증착법에 의해서 증착된 ITO 막은 표면거칠기가 큰 도메인 구조를 나타내는 반면에, 본발명에 따라서 증착된 ITO 복합층은 표면 평탄도가 매우 우수한 그레인 구조를 나타낸다.
도 12에 나타난 바와 같이, 종래의 DC 증착법에 의해 형성된 ITO막은 큰 (222)면의 피크(점유율이 높다)를 나타내며 상기 (222)면의 피크외의 피크가 거의 없는 반면, 종래의 DC 증착법에 의해 형성된 ITO 막은 상기 면의 피크 뿐만아니라,　（４００）、（４４０）면 등의 피크가 나타나고 있다. 이는 본 발명에 따른 ITO 증착 장치 및 방법은, 종래의 DC 증착방식에 비하여, 표면 특성이 탁월한 ITO 막이 기판위에 형성됨을 단적으로 보여준다.
또한, 도 13 및 도 14에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 ITO 복합층은 결정립 구조로서 종래의 DC 증착법에 의해 형성된 도메인 구조보다 표면거칠기가 매우 향상됨을 보여준다. 그리고 도 15는 본 발명에 따른 방법으로 증착된 박막이 높은 투과율을 갖는 것을 나타내며, 종래의 방법에 따른 ITO 막의 투과율과 본 발명 의 방법에 따른 ITO 복합층의 투과율은 동등한 수준임을 나타낸다.
본 발명에 의하면, 표면평탄도 등 물리적 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라 고분자기판과 ITO층 사이 접착력이 향상된 고분자 ITO 복합층을 얻을 수 있으며, 상기 고분자 ITO 복합층을 높은 생산성을 가지고 제조할 수 있는 고분자 ITO 복합층 제조장치 및 제조방법을 얻을 수 있다.

Claims (26)

  1. 분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔 조사에 의해 개질된 표면을 갖는 고분자 기판;
    산소분위기하에서 상기 개질된 표면상에 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스로 스퍼터링 증착되는 제 1두께의 제 1 ITO 층; 및
    상기 제 1 ITO층 위에 DC 스퍼터링 증착되는 제 2두께의 제 2 ITO 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분위기 가스는 산소인 것을 특징으로하는 고분자 ITO 복합층.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 산소는 10~30ml/min의 속도로 공급되는 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 이온빔은 아르곤 이온인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 아르곤 이온의 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량은 1013~1018 ions/cm2 인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 ITO층 및 제 2 ITO층에 사용되는 스퍼터링 가스는 각각 아르곤인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 ITO층 은 결정립 구조인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 ITO층 및 상기 제 2 ITO층 은 모두 (222)면에 [111]방향으로 성장된 결정립 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1두께는 50~300Å, 제 2두께는 1200~1450Å인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 고분자 기판은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테레프탈레이트로 구성되는 그룹중에서 선택되는 어느 하나인것을 특징으로하는 고분자 ITO 복합층.
  11. 고분자 기판의 표면위에 분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔을 조사하여 고분자 기판의 표면을 개질하는 단계;
    산소분위기하에서 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스에 의해 상기 고분자 기판상에 제 1두께의 제 1 ITO층 을 제 1증착속도로 이온빔 스퍼터링 증착하는 단계; 및
    상기 제 1 ITO층 상에 제 2 두께의 제 2 ITO층 을 제 2증착속도로 스퍼터링 가스에 의해 DC 스퍼터링 증착하는 단계를 포함하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 분위기 가스는 산소인 것을 특징으로하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 산소는 10~30ml/min의 속도로 공급되는 것을 특징으로하는 고분자 ITO복합층 제조 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 이온빔은 아르곤 이온인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 아르곤 이온의 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량은 1013~1018 ions/cm2 인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층
  16. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 ITO층 및 제 2 ITO층에 사용되는 스퍼터링 가스는 각각 아르곤인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법
  17. 제 11항에 있어서, 상기 제 2 ITO층 은 결정립 구조인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 ITO층 및 상기 제 2 ITO층 은 모두 (222)면에 [111]방향으로 성장된 결정립 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 제 1두께는 50~300Å, 제 2두께는 1200~1450Å인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  20. 제 11항에 있어서, 상기 고분자 기판은 폴리카보네이트인, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테레프탈레이트로 구성되는 그룹중에서 선택되는 어느 하나것을 특징으로하는 고분자 ITO 복합층 제조 방법.
  21. 고분자 기판의 표면위에 분위기 가스를 공급하는 상태에서 이온빔을 조사하여 고분자 기판의 표면을 개질하는 표면 개질부;
    고분자기판위의 분위기를 산소분위기로 한 상태에서 이온원에서 공급한 스퍼터링 가스로 상기 고분자기판상에 제 1두께를 갖는 제 1 ITO층으로 이온빔 스퍼터링 증착하는 제 1 ITO층 증착부;및
    상기 제 1 ITO층 표면상에 DC 스퍼터링 증착에 의하여 제 2두께를 갖는 제 2 ITO층 을 증착하는 제 2 ITO층 증착부를 포함하는 고분자 ITO 복합층 제조장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 분위기 가스는 산소인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 분위기 가스는 10~30ml/min의 속도로 공급되는 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조장치.
  24. 제 21항에 있어서, 상기 이온빔은 아르곤 이온인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조장치.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 아르곤 이온의 강도는 300~1000eV 수준이며 이온주입량 1013~1018 ions/cm2 인 것을 특징으로 하는 고분자 ITO 복합층 제조장치.
  26. 제 21항에 있어서, 상기 제 1두께는 50~300Å, 제 2두께는 1200~1450Å인 것을 특징으로 하는 투명 전극용 ITO 복합층 제조 장치.
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KR100867352B1 (ko) * 2007-05-22 2008-11-06 건국대학교 산학협력단 자가조립단층 형성을 이용한 투명전극의 표면개질 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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