KR20060095534A - Conductive material and evaporating target thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 도전막의 재료로 사용되는 도전성 재료와 및 그것을 이용한 증착용 타겟 및 투명 도전막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스퍼터링법 등에서의 막 형성 시의 안정성과 생산성이 좋은 투명 도전막용 도전성 소결체와, 그 소결체로 이루어진 스퍼터링용 타겟 및 이 타겟을 사용하여 형성된 투명 도전막과 그것을 이용한 투명 전극의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a conductive material used as a material for a transparent conductive film, a target for deposition and a transparent conductive film using the same, and more particularly, a conductive sinter for a transparent conductive film having good stability and productivity during film formation in a sputtering method or the like. And a sputtering target made of the sintered compact, a transparent conductive film formed by using the target, and a method for producing a transparent electrode using the same.
도전성 재료, 증착용 타겟, 투명 도전막 Conductive material, evaporation target, transparent conductive film
Description
도1 - 투명 도전성 재료에 대한 X-선 회절 패턴 Figure 1-X-ray diffraction pattern for transparent conductive material
도2 - 각각의 두께 별 파장에 따른 광선 투과율 Fig. 2-Light transmittance for each thickness wavelength
일반적으로, 투명 도전재는 도전막의 형태로 플라스마 디스플레이 페널(PDP), 액정 디스플레이(LCD) 소자, 발광 다이오드 소자(LED), 유기 전자 발광소자(EL) 또는 태양전지 디스플레이 및 도전성 투명 터치 패널 등에 사용된다.In general, the transparent conductive material is used in the form of a conductive film, such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD) device, a light emitting diode device (LED), an organic electroluminescent device (EL) or a solar cell display and a conductive transparent touch panel. .
이렇게 형성된 투명 도전성 막은 높은 도전성 (예를들면, 1x10-3Ωcm 이하의 비저항)과 가시광 영역에서 높은 투과율을 가지기 때문에 태양전지, 액정표시소자, 플라즈마 디스플레이 패널, 도전성 투명 터치 패널 및 그 이외의 각종 수광 소자와 발광소자의 전극으로 이용되는 것 이외에 자동차 창유리나 건축물의 창유리등에 쓰이는 열선 반사막, 대전 방지막 냉동 쇼케이스 등의 투명 발열체로 사용되고 있다.The transparent conductive film thus formed has high conductivity (eg, resistivity of 1 × 10 −3 Ωcm or less) and high transmittance in the visible light region, so that solar cells, liquid crystal display devices, plasma display panels, conductive transparent touch panels, and other various light receiving devices In addition to being used as electrodes of devices and light emitting devices, it is used as a transparent heating element such as a heat ray reflecting film used in automobile window glass or building window glass, and an antistatic film freezing showcase.
투명 도전성 박막으로는 안티몬이나 불소가 도핑된 산화주석(SnO2)막, 알루미늄이나 칼륨이 도핑된 산화 아연(ZnO)막, 주석이 도핑된 산화인듐(In2O3)막 등이 광범위하게 이용되고 있다.As the transparent conductive thin film, a tin oxide (SnO 2 ) film doped with antimony or fluorine, a zinc oxide (ZnO) film doped with aluminum or potassium, and an indium oxide (In 2 O 3 ) doped with tin are widely used. It is becoming.
특히, 주석이 도핑된 산화 인듐막, 즉 In2O3-Sn계의 막은 ITO(Indium tin oxide)막이라고 불리워지고, 저 저항의 막을 쉽게 얻을 수 있기 때문에 많이 이용되고 있다.In particular, an indium oxide oxide film doped with tin, that is, an In 2 O 3 -Sn-based film is called an indium tin oxide (ITO) film and is widely used because a low resistance film can be easily obtained.
ITO의 경우 제반 물성이 우수하고 현재까지 공정 투입의 경험이 많은 장점을 가지고 있지만, 산화인듐(In2O3)은 아연(Zn) 광산 등에서 부산물로 생산되기 때문에 수급이 불안정하고 가격적인 면에서 매우 고가이기 때문에 보다 범용의 저가 소재 개발이 필요하다. In the case of ITO, it has excellent physical properties and has a lot of experience in the process input to date, but since indium oxide (In 2 O 3 ) is produced as a by-product from zinc (Zn) mines, supply and demand is unstable and very expensive. As it is expensive, it is necessary to develop a general purpose low cost material.
이와같은 요구에 따라서 산화인듐의 함유량을 줄이기 위하여 산화 아연-산화 주석 화합물 혹은 산화 인듐-산화 주석-산화 아연 화합물 등에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 알루미늄을 첨가한 산화아연(AZO)도 높은 전도도를 가지고 있다고 알려져 있으나, 아직까지 전도도나 투명도에 있어서 ITO의 특성에 이르지 못하고 있다. In order to reduce the content of indium oxide, a lot of researches have been conducted on zinc oxide-tin oxide compounds or indium oxide-tin oxide-zinc oxide compounds, and zinc oxide (AZO) containing aluminum has high conductivity. Although it is known to have, it has not yet reached the characteristics of ITO in conductivity and transparency.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 산화 아연, 산화 알루미늄 및 산화 갈륨 등을 특정 비율로 함유하는 화합물의 소결체를 투명 도전 재료에 사용함에 의해 스퍼터링법 등에 의한 막 형성 조작을 안정하고도 생산성이 좋게 실행할 수 있는 금속 산화물의 소결체로 형성되는 도전성 재료와 그것을 이용한 증착용 타겟 및 투명 도전막을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior arts, and by using a sintered body of a compound containing zinc oxide, aluminum oxide, gallium oxide and the like in a specific ratio in a transparent conductive material, a film by sputtering or the like It is an object of the present invention to provide a conductive material formed of a sintered body of a metal oxide capable of performing the formation operation stably and with high productivity, a deposition target and a transparent conductive film using the same.
그리고, 상기 소결체로 이루어진 타겟 및 해당 타겟에 의해 형성된 막의 투명성이나 도전성, 전극 가공성이 좋은 투명 도전 유리 및 투명 도전 필름 등의 투명 도전막 및 그 제조방법을 제공하는 것을 또한 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a transparent conductive film such as a transparent conductive glass and a transparent conductive film having good transparency, conductivity, and electrode workability of the target made of the sintered compact and the target.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산화 아연, 산화 알루미늄 및 산화 갈륨의 각 성분을, 그의 금속 원자비에 있어서, ZnO/(ZnO + Al2O3 + Ga2O3) = 0.60 내지 0.99, Al2O3/(ZnO + Al2O3 + Ga2O3 ) = 0.01 내지 0.30, Ga2O3/(ZnO + Al2O3 + Ga2O3 ) = 0.001 내지 0.10의 비율로 화합물을 함유하는 소결체로써 형성됨을 특징으로 하는 투명 도전막을 기술적 요지로 한다.According to the present invention for achieving the above object, each component of zinc oxide, aluminum oxide, and gallium oxide is represented by ZnO / (ZnO + Al 2 O 3 in terms of the metal atomic ratio thereof. + Ga 2 O 3 ) = 0.60 to 0.99, Al 2 O 3 / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.01 to 0.30, Ga 2 O 3 / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = transparent conductive film, characterized in that it is formed as a sintered body containing the compound in the ratio of 0.001 to 0.10 as the technical gist.
여기서, 상기 소결체는 비저항 값이 1 Ω·cm 미만이 되고, 상기 소결체는, 소결체의 분모항에 있는 ZnO + Al2O3 + Ga2O3 화합물의 전 금속 원자에 대하여 +3가의 금속 산화물인 산화 인듐(In2O3), +4가의 금속산화물인 산화 규소(SiO2), 산화 주석(SnO2)으로 구성된 그룹 중 적어도 하나 이상이 첨가되고, 상기 소결체는 스퍼터링(sputtering)용 타겟, 전자빔용 타겟, 이온도금용 타겟으로 사용되는 것이 바람직하다.Here, the sintered compact has a specific resistance value of less than 1 Ω · cm, and the sintered compact is ZnO + Al 2 O 3 in the denominator term of the sintered compact. Among the group consisting of + trivalent metal oxide indium oxide (In 2 O 3 ), + tetravalent metal oxide silicon oxide (SiO 2 ), and tin oxide (SnO 2 ) with respect to all metal atoms of the Ga 2 O 3 compound At least one or more is added, and the sintered body is preferably used as a sputtering target, an electron beam target, or an ion plating target.
그리고, 상기 소결체는 유리표면 또는 투명 수지필름 표면에 피복되고, 광선투과율이 75 % 이상이고, 비저항이 5 mΩ·cm 이하가 되는 것이 바람직하다.The sintered compact is preferably coated on a glass surface or a transparent resin film surface, has a light transmittance of 75% or more, and a resistivity of 5 mΩ · cm or less.
본 발명은 아연화합물(ZnO)을 제2원소인 산화 알루미늄(Al2O3) 및 산화 갈륨(Ga2O3)과 혼합하되, 제2원소/(ZnO+제2원소)의 원자비가 0.4 이하가 되도록 혼합하여, 800℃ 내지 1500℃에서 소성하여 소결체를 형성시키고, 상기 소결체를 타겟으로 이용하여 기판표면에 피복되어 형성되는 도전성 재료와 그 그것을 이용한 증착용 타겟 및 투명 도전막을 기술적 요지로 한다.In the present invention, the zinc compound (ZnO) is mixed with aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and gallium oxide (Ga 2 O 3 ), which are the second element, but the atomic ratio of the second element / (ZnO + second element) is 0.4 or less. It is mixed as much as possible, and it is baked at 800 to 1500 degreeC, and a sintered compact is formed, The electroconductive material formed by coat | covering the surface of a board | substrate using this sintered compact as a target, the vapor deposition target using the same, and a transparent conductive film are technical points.
여기서, 상기 제3원소로서는 산화 인듐(In2O3), 산화 규소(SiO2 ), 산화 주석(SnO2 )으로 구성된 그룹 중 적어도 하나 이상이 포함되고, 상기 소결체는 스퍼터링용 타겟, 전자빔용 타겟, 이온도금용 타겟 중 하나로 사용되고, 상기 소결체는 유리표면 또는 투명수지필름에 피복되는 것이 바람직하다.Here, the third element includes at least one or more of a group consisting of indium oxide (In 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) , tin oxide (SnO 2 ) , and the sintered body is a sputtering target and an electron beam target. It is preferably used as one of the targets for ion plating, the sintered body is preferably coated on a glass surface or a transparent resin film.
본 발명은 아연화합물(ZnO)을 제2원소인 산화 알루미늄(Al2O3) 및 산화 갈륨(Ga2O3)과 혼합하되, 제2원소/(ZnO+제2원소)의 원자비가 0.4이하가 되도록 혼합하여 도포용액을 조제하여 300℃ 내지 600℃로 소성한 후에 환원처리해서 주요 양이온 원소로서 산화아연을 함유하는 산화물로 이루어지도록 하는 도전성 재료와 그것을 이용 한 증착용 타겟 제조방법 및 투명 도전막을 기술적 요지로 한다. 여기서, 상기 아연 화합물이 아연의 카르복시산염, 무기 아연화합물, 아연 알콕시드로 된 것을 이용한 군으로부터 선택된 적어도 1종이 되는 것이 바람직하다.In the present invention, a zinc compound (ZnO) is mixed with aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and gallium oxide (Ga 2 O 3 ), which are the second element, and the atomic ratio of the second element / (ZnO + second element) is 0.4 or less. To prepare a coating solution by mixing so as to prepare a coating solution and to bake at 300 ℃ to 600 ℃ and reducing the conductive material to be made of an oxide containing zinc oxide as the main cationic element, a method of manufacturing a target for deposition using the same and a transparent conductive film Make a point. Here, it is preferable that the said zinc compound is at least 1 sort (s) chosen from the group which used the thing which consists of carboxylate of zinc, an inorganic zinc compound, and zinc alkoxide.
이에 따라, 도전성 재료를 이용하여 만들어진 증착용 타겟으로 증착함으로써 광투과율이 70% 이상인 투명 도전막이 형성되어 플라스마 디스플레이 페널(PDP), 액정 디스플레이(LCD) 소자, 발광 다이오드 소자(LED), 유기 전자 발광소자(EL) 또는 태양전지 디스플레이, 도전성 투명 터치 패널 등에 사용 가능하다는 이점이 있다.As a result, a transparent conductive film having a light transmittance of 70% or more is formed by depositing with a deposition target made of a conductive material, thereby forming a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD) device, a light emitting diode device (LED), and organic electroluminescence There is an advantage that it can be used for the element (EL) or solar cell display, conductive transparent touch panel.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 도전성 재료의 X-선 회절무늬를 나타낸 그림이고, 도2는 도전성 재료를 이용하여 만들어진 증착용 타겟으로 증착되어진 투명 도전막에서의 투과도를 나타낸 그림이다.FIG. 1 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a conductive material according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing transmittance in a transparent conductive film deposited with a deposition target made using a conductive material.
이하에서는 본 발명의 실시 형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described.
(1) 도전성 재료의 제조(1) Preparation of Conductive Material
본 발명의 도전성 재료는, 투명 도전막의 막 형성에 사용되는 투명 도전 재료이며, 그 기본적인 구성 성분은, 산화 아연, 산화 알루미늄 및 산화 갈륨의 각 성분 으로 이루어진 것이다.The electroconductive material of this invention is a transparent conductive material used for the film formation of a transparent conductive film, The basic structural component consists of each component of zinc oxide, aluminum oxide, and gallium oxide.
그리고, 이들 각 성분은, 그 조성 비율이 원자비에 있어서,And in each of these components, the composition ratio is an atomic ratio,
ZnO/(ZnO+Al2O3+Ga2O3) = 0.60 내지 0.99ZnO / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.60 to 0.99
Al2O3/(ZnO+Al2O3+Ga2O3) = 0.01 내지 0.30Al 2 O 3 / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.01 to 0.30
Ga2O3/(ZnO+Al2O3+Ga2O3) = 0.001 내지 0.10의 조성을 갖는 것이다.Ga 2 O 3 / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.001 to 0.10.
본 발명에 있어서, 그 구성 성분인 산화 아연, 산화 알루미늄 및 산화 갈륨의 조성을 상기와 같이 하는 것은, 산화 아연, 산화 알루미늄의 혼합물은 높은 투명도를 가지고 있으나 충분한 전도도를 가지지 못하기 때문에 산화 아연, 산화 알루미늄의 혼합물에 산화 갈륨을 소량 첨가하면 전도도에 있어서 개선이 이루어진다.In the present invention, the composition of zinc oxide, aluminum oxide and gallium oxide as its constituents is as described above, since the mixture of zinc oxide and aluminum oxide has high transparency but does not have sufficient conductivity. Small additions of gallium oxide to the mixture result in an improvement in conductivity.
산화아연에 산화 알루미늄 혹은 산화 아연에 산화 갈륨을 각각 첨가한 경우 소결체의 온도를 변화 하면서 전도도를 측정하였을 때, 온도가 증가하면 비저항이 작아지는 반도체적 특성이 나타나지만, 산화 아연에 산화 알루미늄과 산화 갈륨을 동시에 첨가하였을 경우 상온 근처에서는 온도가 증가하면 비저항이 커지는 금속특성을 나타내었다.When gallium oxide was added to zinc oxide or gallium oxide, respectively, when the conductivity was measured while changing the temperature of the sintered body, the semiconductor properties of the specific resistance decreased as the temperature increased, but the zinc oxide and gallium oxide on zinc oxide At the same time, when the temperature was increased, the specific resistance of the metal increased as the temperature increased.
이와 같은 구성 성분으로 이루어진 본 발명의 소결체는, 전술한 대로 도전율이 높고, 비저항 값이 1 Ω·cm 미만인 것이다. 따라서, 이 소결체를 스퍼터링 장치 등의 타겟으로 사용하여 막을 형성하면 안정성이 높고, 막 형성 제품의 생산성이 좋아 진다.The sintered compact of this invention which consists of such a structural component has high electrical conductivity as mentioned above, and has a specific resistance value less than 1 ohm * cm. Therefore, when a film is formed using this sintered compact as a target, such as a sputtering apparatus, stability is high and productivity of a film formation product improves.
또한, 상기의 산화 아연, 산화 알루미늄 및 산화 갈륨의 각 성분에 대하여, +3가의 금속 산화물인 산화 인듐(In2O3), +4가의 금속산화물인 산화 규소(SiO2 ), 산화 주석(SnO2) 중 하나 이상의 물질을 이들 금속의 전 금속 원자에 대하여 0.1 내지 10원자%로 함유시킨 소결체를 형성하였는 바, 함유하지 않은 소결체에 비하여 투명도와 전도도에 있어서 다소 개선이 있으면서 소결 온도가 낮을 때에도 전도도가 유지되는 특성이 있었다.In addition, in each of the above components of zinc oxide, aluminum oxide and gallium oxide, indium oxide (In 2 O 3 ), which is a + trivalent metal oxide, silicon oxide (SiO 2 ), which is a + tetravalent metal oxide, and tin oxide (SnO) 2) when compared to one or more of the non-containing bars, hayeotneun form a sintered body which contains from 0.1 to 10 atomic%, the sintered body with respect to the total metal atoms of the metal while some improvement in the transparency and the conductivity is low sintering temperature conductivity Had the property to remain.
따라서, 이 소결체로 이루어진 스퍼터링용 타겟 등을 사용하여 막을 제조한 투명 도전막은, 막의 형성 온도를 감소시키게 된다.Therefore, the transparent conductive film which produced the film | membrane using the sputtering target etc. which consist of this sintered compact will reduce the formation temperature of a film | membrane.
다음으로, 본 발명의 소결체를 제조하는 방법에 있어서는, 상기 각 금속 산화물의 분말을, 혼합 분쇄기, 예를 들면 습식 볼밀(ball mill)이나 비즈 밀(beads mill), 초음파등에 의해 균일하게 혼합하고 분쇄한 후, 프레스 성형에 의해 소망하는 형상으로 정형(整形)하고, 소성에 의해 소결하는 것이 좋다. 여기서의 원료 분 말의 혼합 분쇄는, 미세하게 분쇄하는 것이 좋지만, 통상, 평균 입경이 1㎛ 이하가 되도록 혼합 분쇄 처리한 것을 사용하면 좋다. 또한, 이 경우의 소성 조건은, 통상, 1,200 내지 1,500℃이며, 바람직하게는 1,250 내지 1,480℃에서 10 내지 72 시간으로 하면 된다.Next, in the method for producing the sintered compact of the present invention, the powder of each metal oxide is uniformly mixed and pulverized by a mixing mill, for example, a wet ball mill, beads mill, ultrasonic wave, or the like. Then, it is good to shape | mold to a desired shape by press molding, and to sinter by baking. Although fine grinding | pulverization is good for the mixed grinding | pulverization of the raw material powder here, what mixed and grind | pulverized so that average particle diameter may be 1 micrometer or less may be used normally. Moreover, baking conditions in this case are 1,200-1,500 degreeC normally, Preferably you may be 10 to 72 hours at 1,250-1,480 degreeC.
(2) 본 발명에 있어서의 투명 전극 유리 및 투명 전극 필름의 형성(2) Formation of transparent electrode glass and transparent electrode film in this invention
상기한 바와 같이 하여 제조된 소결체를 타겟 물질로 사용하며, 막 형성할 때에 사용하는 투명 기재로서는, 종래부터 사용하고 있는 유리 기판이나, 높은 투명성을 갖는 합성 수지 제품의 필름 및 시이트가 사용된다. 이와 같은 합성수지로서는, 폴리카보네이트 수지, 폴리 메틸메타크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리아릴레이트 수지 등도 적합하다.The sintered compact manufactured as mentioned above is used as a target substance, and as a transparent base material used when forming a film, the glass substrate used conventionally, the film and the sheet | seat of the synthetic resin product which have high transparency are used. As such a synthetic resin, polycarbonate resin, poly methyl methacrylate resin, polyester resin, polyether sulfone resin, polyarylate resin and the like are also suitable.
상기 타겟을 사용하여, 투명 도전막을 투명 기재상에 스퍼터링법에 의해 막 형성하는데 있어서는, 마그네트론 스퍼터링 장치가 적합하게 사용된다. 또한, 이 장치를 사용하여 스퍼터링에 의해 막 형성할 때의 조건으로서는, 타겟의 표면적이나 투명 도전막의 막 두께에 의해 플라즈마의 출력은 변동하지만, 통상, 이 플라즈마 출력을, 타겟의 표면적 1cm2 당 0.3 내지 4W의 범위로 하여, 막 형성 시간을 2 내지 120분간으로 하는 것이 이상적이다.A magnetron sputtering apparatus is suitably used in forming a transparent conductive film by sputtering on a transparent substrate using the target. In addition, as a condition of forming a film by sputtering using this apparatus, the output of the plasma varies depending on the surface area of the target and the film thickness of the transparent conductive film, but the plasma output is usually 1 cm 2 of the target. It is ideal to set the film forming time to 2 to 120 minutes in the range of 0.3 to 4 W per sugar.
한편, 상기 소결체를 장착한 전자빔 장치나 이온도금 장치의 타겟을 사용하여 막 형성하는 경우에 있어서도, 상기와 동일한 막 형성 조건 하에서 투명 도전막을 형성 할 수 있다.On the other hand, also in the case of forming a film using a target of an electron beam device or an ion plating device equipped with the sintered compact, a transparent conductive film can be formed under the same film forming conditions as described above.
이렇게 하여 제조된 투명 도전 유리나 투명 도전 필름은 , 이들 투명 기재 상에 형성 되는 투명 도전막을 가지며, 광선 투과율이 높고, 또한 비저항이 낮다. 또한, 이 투명 도전막을 투명 전극으로서 사용하기 위해 에칭 가공을 하는 경우에는, 염산이나 옥살산 등에 의한 처리부와 비처리부와의 경계부의 단면 형상이 평활하고, 이 처리부와 비처리부가 명확히 구분되어, 균일한 폭 및 두께를 갖는 전극선으로 이루어진 회로를 형성할 수 있다.The transparent conductive glass and transparent conductive film produced in this way have the transparent conductive film formed on these transparent base materials, are high in light transmittance, and are low in specific resistance. In addition, in the case of performing an etching process for using this transparent conductive film as a transparent electrode, the cross-sectional shape of the boundary portion between the treatment portion and the non-treatment portion by hydrochloric acid, oxalic acid, or the like is smooth, and the treatment portion and the non-treatment portion are clearly distinguished and uniform. A circuit composed of electrode lines having a width and a thickness can be formed.
따라서, 본 발명의 투명 도전 유리나 투명 도전 필름에 있어서의 투명 도전막은, 통상의 에칭가공을 실시할 뿐만 아니라, 전극 가공성이 뒤떨어지는 투명 도전막의 에칭 가공의 경우에 발생하는 회로 내의 부분적인 전기 저항의 증대나 감소 혹은 절연부에서의 유인 통로나 회로의 절단 등을 초래하는 위험이 없는 투명 전극을 얻을 수 있다.Therefore, the transparent conductive film in the transparent conductive glass and the transparent conductive film of the present invention not only performs normal etching processing but also the partial electrical resistance in the circuit generated in the case of etching processing of the transparent conductive film having poor electrode workability. A transparent electrode can be obtained without the risk of causing an increase or a decrease or a disconnection path or a circuit break in the insulation.
이렇게 하여 제조된 투명 도전 유리나 투명 도전 필름은, 막 형성에 사용한 소결체와 동일한 조성으로 이루어진 금속 산화물의 조성물로 이루어진 투명 도전막을 가지이상 나오는 것이 특징이다. 그 투명 도전막의 투명성에 대하여서는, 파장 500 nm의 빛의 광선투과율이 70 % 이상 나오게 된다. 또한, 이 투명 도전막의 도전성에 대하여서도, 대부분의 것은 비저항이 1 mΩ·cm 이하가 된다.The transparent conductive glass and the transparent conductive film thus produced are characterized by having at least one transparent conductive film made of a composition of a metal oxide composed of the same composition as the sintered compact used for film formation. Regarding the transparency of the transparent conductive film, the light transmittance of light having a wavelength of 500 nm is 70% or more. Moreover, also regarding the electroconductivity of this transparent conductive film, most have a specific resistance of 1 m (ohm) * cm or less.
이와 같이, 본 발명의 투명 도전 유리나 투명 도전 필름은, ITO가 사용되는 각 종 표시 장치에서 ITO 대용 투명 전극으로서 적합하게 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 ITO에 비하여 훨씬 저렴하게 만들어지기 때문에 원가절감에도 크게 기여할 수 있다.As described above, the transparent conductive glass and the transparent conductive film of the present invention can be suitably used as a transparent electrode for ITO in various display devices in which ITO is used. In addition, it is much cheaper than ITO, which can greatly contribute to cost reduction.
다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들의 예에 의해 어떠한 방식으로도 한정되지 않는다.Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited in any way by these examples.
< 실시예 ><Example>
(1) 도전성 소결체의 제조(1) Preparation of Conductive Sintered Body
원료로서, 산화 아연, 산화 알루미늄 및 산화 갈륨의 분말을,As raw materials, powders of zinc oxide, aluminum oxide and gallium oxide,
ZnO/(ZnO+Al2O3+Ga2O3) = 0.956 ZnO / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.956
Al2O3/(ZnO+Al2O3+Ga2O3) = 0.04Al 2 O 3 / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.04
Ga2O3/(ZnO+Al2O3+Ga2O3) = 0.004Ga 2 O 3 / (ZnO + Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) = 0.004
의 금속 원자비로 이루어지도록 혼합하여 1차, 2차, 3차 소결을 각각 800℃ 1st, 2nd, 3rd sintering at 800 ℃
내지 1300℃ 사이에서 수시간 실시하고 분쇄하였다.It was carried out for several hours between 1300 ℃ and pulverized.
이어서, 제조된 분쇄물을 조립한 후, 직경 2인치, 두께 5mm의 치수로 프레스 Subsequently, after assembling the prepared pulverized product, the press was pressed to a diameter of 2 inches and a thickness of 5 mm.
성형하고, 이를 소성로에서 1200℃~ 1300℃ 에서 수시간 가압 소성하였다.It shape | molded and it baked by pressurization at 1200 degreeC-1300 degreeC for several hours in the kiln.
상기의 과정을 통하여 투명 도전막의 기본재료인 도전성 소결체를 형성하였다.Through the above process, a conductive sintered body, which is a base material of the transparent conductive film, was formed.
(2) 투명 도전 유리의 제조(2) Preparation of Transparent Conductive Glass
상기 (1)에 있어서 형성된 소결체에 의해, 직경 2인치, 두께 5mm의 스퍼터링용 타겟을 제조하고, 이를 알에프(RF) 마그네트론 스퍼터링 장치에 장착하고, 유리 기판상에서 막을 형성하였다.By the sintered compact formed in said (1), the target for sputtering of 2 inches in diameter and 5 mm in thickness was manufactured, this was mounted in the RF magnetron sputtering apparatus, and the film | membrane was formed on the glass substrate.
여기서의 스퍼터 조건으로서는, 스퍼터링 가스는 아르곤 가스를 사용하고, 스퍼터 압력 10mTorr, 타겟과 기판과의 거리는 3-5cm, 기판 온도 250℃~ 500℃, 투입 전력 50W~100W, 막 형성 시간은 10-60분으로서 수행하였다.As the sputtering conditions, the sputtering gas uses argon gas, the sputtering pressure of 10 mTorr, the distance between the target and the substrate is 3-5 cm, the substrate temperature of 250 ° C. to 500 ° C., the input power of 50 W to 100 W, and the film formation time of 10 to 60. It was performed as a minute.
이렇게 하여 얻어진 투명 도전 유리상의 투명 도전막은, 그 두께는 1,000Å 내지 9,000Å 이며 결정질이다.The transparent conductive film on the transparent conductive glass thus obtained has a thickness of 1,000 kPa to 9,000 kPa and is crystalline.
또한, 이 투명 도전막의 광선투과율을 분광광도계에 의해 파장 500nm의 광선에 대하여 측정한 결과 85%이상이다.The light transmittance of this transparent conductive film was measured by a spectrophotometer with respect to a light having a wavelength of 500 nm, and the result was 85% or more.
한편, 4-탐침법에 의해 측정한 투명 도전막의 비저항은, 약 1~5x10-4 Ω·cm 이며, 도전성이 높은 것이다.On the other hand, the specific resistance of the transparent conductive film measured by the 4-probe method is about 1-5x10 <-4> ( ohm) * cm, and is high in electroconductivity.
얻어진 도전성 재료와 투명 도전 필름의 투명 도전막의 분석평가를 한바, 결과를 표I과 도1, 도2에 나타내었다.The analytical evaluation of the transparent conductive film of the obtained electroconductive material and a transparent conductive film was performed, and the result was shown to Table I and FIG. 1, FIG.
도1은 투명 도전성 재료에 대한 X-선 회절무늬를 나타내었으며, 도1에 나타난 바와 같이, 산화아연의 X-선 회절무늬 패턴과 유사함을 알 수 있다.Figure 1 shows the X-ray diffraction pattern for the transparent conductive material, as shown in Figure 1, it can be seen that similar to the X-ray diffraction pattern of zinc oxide.
표1은 각각의 두께에 따른 투명 도전막에 대한 전기적 성질인 표면저항 및 광선투과율을 나타내었으며, 표1에서 전기적 성질란의 ㅁ는 측정이 이루어진 투명 도전막이 사각형 도전막을 나타낸다.Table 1 shows the surface resistance and the light transmittance, which are electrical properties of the transparent conductive film according to each thickness. In Table 1, ㅁ of the electrical property column represents a rectangular conductive film in which the transparent conductive film was measured.
[표 1]TABLE 1
표1에 나타난 바와 같이, 비저항을 계산하면 비저항 = 두께×표면저항으로 계산되는 바, 두께 100㎚ 투명 도전막인 경우의 비저항은 100×10-9m ×45Ω = 4.5×10-4 Ω·cm 의 비저항 값을 가짐을 알 수 있다.As shown in Table 1, when the specific resistance is calculated, it is calculated as specific resistance = thickness x surface resistance, and in the case of a 100 nm thick transparent conductive film, the specific resistance is 100 x 10 -9 m x 45 Ω = 4.5 x 10 -4 Ωcm It can be seen that it has a specific resistance value of.
그리고 200㎚ 투명 도전막인 경우의 비저항은 4×10-4 Ω·cm 이고, 300㎚ 투명 도전막인 경우의 비저항은 2.7×10-4 Ω·cm이고, 600 ㎚ 투명 도전막인 경우의 비저항은 3×10-4 Ω·cm 이며, 900 ㎚ 투명도전막인 경우의 비저항은 2.25×10-4 Ω·cm인 바, 도전성이 우수함을 알 수 있다.The specific resistance in the case of a 200 nm transparent conductive film is 4 × 10 -4 Ω · cm, and the specific resistance in the case of a 300 nm transparent conductive film is 2.7 × 10 −4 Ω · cm, and the specific resistance in the case of a 600 nm transparent conductive film. Is 3 × 10 −4 Ω · cm, and the specific resistance of the 900 nm transparent conductive film is 2.25 × 10 −4 Ω · cm, indicating that the conductivity is excellent.
도2는 각각의 두께에 따라 파장에 따른 광선 투과율을 나타내었으며, C3 100 ㎚, C3 200 ㎚, C3 300 ㎚ 및 C3 600 ㎚는 표1에서와 같이 투명 도전막의 두께를 나타낸다.Figure 2 shows the light transmittance according to the wavelength according to each thickness,
도2에 나타난 바와 같이, 일반적인 가시광선 영역인 400 ㎚ 내지 700 ㎚ 파장 영역대에서의 광선투과율은 80 % 이상으로 광선투과율이 우수함을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the light transmittance in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, which is a general visible light region, is 80% or more.
상기와 같이 구성된 본 발명의 도전성 소결체를 이용하여 만들어진 타겟을 사용하여 증착하면 도전성 및 광투과성이 우수한 투명 도전막이 형성되는 효과가 있다.Deposition using a target made using the conductive sintered body of the present invention configured as described above has the effect of forming a transparent conductive film excellent in conductivity and light transmittance.
그리고, 투명 도전막은 플라스마 디스플레이 페널(PDP), 액정 디스플레이(LCD) 소자, 발광 다이오드 소자(LED), 유기 전자 발광소자(EL) 또는 태양전지 디스플레이, 도전성 투명 터치 패널 등에 사용 가능하다는 효과가 또한 있다.In addition, the transparent conductive film can also be used for plasma display panels (PDP), liquid crystal display (LCD) devices, light emitting diode devices (LEDs), organic electroluminescent devices (EL) or solar cell displays, conductive transparent touch panels, and the like. .
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Cited By (3)
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KR101136953B1 (en) * | 2006-10-06 | 2012-04-23 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | Oxide Sintered Body, Manufacturing Method Therefor, Transparent Conductive Film, and Solar Cell Using The Same |
KR20140037991A (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Compound for transparent electroconductive thin film, method for forming thin film using the same and transparent electroconductive thin film manufacutred thereby |
CN115141012A (en) * | 2022-07-25 | 2022-10-04 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | Ternary metal oxide ceramic target material and preparation method thereof |
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- 2006-06-24 KR KR1020060057162A patent/KR20060095534A/en not_active Application Discontinuation
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