KR20090069886A - Ito(indium tin oxide) film for transparent electrode manufactured using low frequency sputtering apparatus, and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명 전극용 산화인듐주석 박막에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 저주파 스퍼터링 장치(Low frequency sputtering apparatus)를 이용하여 제조되는 투명 전극용 산화인듐주석(Indium Tin Oxide: 이하 ITO) 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indium tin oxide thin film for transparent electrodes, and more particularly, to an indium tin oxide thin film (ITO) thin film for transparent electrode manufactured using a low frequency sputtering apparatus, and a preparation thereof. It is about a method.
일반적으로, 유기전계발광소자(OLED), 액정 표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 디스플레이 장치는 글래스 기판 상에 투명한 전도층(투명 전극층)을 형성하고, 이러한 전도층이 전극으로 작동하는 구조를 갖도록 제작된다.In general, display devices such as an organic light emitting diode (OLED), a liquid crystal display (LCD), and a plasma display panel (PDP) form a transparent conductive layer (transparent electrode layer) on a glass substrate, and the conductive layer is an electrode. It is built to have a working structure.
유기전계발광소자(OLED)의 경우, 투명한 전극 상에 다양한 유기물층이 증착되고, 이때, 유기물층은 일반적으로 수십 ㎚ 범위의 매우 얇은 두께를 가지며, 여기에 금속으로 이루어진 반대편 전극과 결합한 후, 이를 밀봉함으로써 디스플레이 장치가 완성된다. 여기서, 투명 전극은 일반적으로 ITO가 사용된다.In the case of an organic light emitting diode (OLED), various organic material layers are deposited on a transparent electrode, where the organic material layer generally has a very thin thickness in the range of several tens of nm, and is bonded to the opposite electrode made of metal, and then sealed by The display device is completed. Here, ITO is generally used for a transparent electrode.
ITO는 산화인듐주석(Indium-Tin Oxide)으로서, 전기 전도도가 우수하면서 밴 드갭(Band-gap)이 2.5eV 이상으로 가시광역에서 투명하기 때문에 터치 패널 또는 디스플레이 장치의 투명 전극으로 많이 사용되며, 다른 투명 전극 재료에 비해 전극 패턴 가공성이 우수하고, 화학적 열적 안정성이 뛰어나며 코팅시 막 저항이 낮다는 장점이 있다.ITO is Indium-Tin Oxide, which is widely used as a transparent electrode in touch panels or display devices because it has excellent electrical conductivity and transparent band-gap in the visible range of 2.5 eV or more. Compared with the transparent electrode material, the electrode pattern has excellent workability, excellent chemical and thermal stability, and low film resistance during coating.
도 1a는 종래의 기술에 따른 투명 전극용 ITO 박막 제조방법의 공정흐름도이고, 도 1b는 도 1a의 제조방법에 의해 제조된 글래스 기판의 단면도이다.1A is a process flowchart of a method for manufacturing an ITO thin film for a transparent electrode according to the related art, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a glass substrate manufactured by the method of FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 ITO 박막 형성에 있어서, 글래스 기판(11)을 준비한 후(S11), 상기 글래스 기판(11)을 정해진 크기로 절단하고(S12), 이온 빔 및 플라스마 처리에 의한 연마를 거친 후(S13), 연마된 글래스 기판(11)을 세정한다(S14). 이후, 고주파(RF) 또는 직류(DC) 스퍼터링 장치를 이용하여 방전시킴으로써(S15), ITO 박막(12)이 형성된다(S16). 후속적으로, ITO 박막(12)의 면저항 및 광투과도를 개선하기 위해 고온 열처리 공정을 거치고(S17), 평탄도 향상을 위해 이온 빔 및 플라스마 처리를 이용한 연마 공정을 거침으로써(S18), OLED용 ITO 박막(12)이 완성된다.1A and 1B, in forming an ITO thin film according to the related art, after preparing a glass substrate 11 (S11), the
그런데, 투명 전극인 ITO 박막(12)의 표면이 매끄럽지 못하거나, 예리한 모서리 등을 가지는 경우, 회로의 단락이나 전하 집적의 원인이 될 뿐만 아니라 OLED의 유기물층을 관통하여 누설전류의 원인이 되는 등 소자의 특성을 떨어뜨리는 여러 가지 결함을 발생시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해서 ITO 박막(12)의 두께는 유기물층의 두께에 비하여 매우 평탄한 표면을 가져야만 한다.However, when the surface of the ITO
구체적으로, OLED에서 요구되는 투명 전극용 ITO 박막의 특성은 전압구동형 인 LCD와 달리 그 요구 특성이 매우 엄격하다. 즉, 전기저항은 LCD에서 요구되는 저항값 중에서 가장 낮은 전기 면저항인 10Ω/㎠ 정도의 값을 가져야 하며, 동시에 광투과도는 80% 정도의 수준이 유지되어야 한다. 게다가, 피크(peak)와 밸리(valley)의 높이차로 나타내는 표면조도 값(Rp-v)의 경우, 현재의 20㎚~30㎚ 수준인 LCD와 달리 유기물층의 전기적 특성에 영향을 미치지 않는 10㎚ 이하로 낮아져야 한다.Specifically, the characteristics of the ITO thin film for transparent electrodes required in the OLED is very stringent, unlike the voltage-driven LCD. That is, the electrical resistance should have a value of about 10 mA / cm 2, which is the lowest electrical sheet resistance among the resistance values required by the LCD, and at the same time, the light transmittance should be maintained at about 80%. In addition, in the case of the surface roughness value (Rp-v) represented by the height difference between the peak and the valley, unlike the LCD of the current 20nm to 30nm level, it is 10 nm or less which does not affect the electrical properties of the organic layer. Should be lowered to.
전술한 높은 전기 전도도와 투명도를 갖는 평탄한 ITO 박막(12)은 기존의 직류(DC) 스퍼터링이나 고주파(RF) 스퍼터링 장치를 통하여 1회의 증착으로 얻어지기 어렵기 때문에, 이를 위하여 종종 고가의 이온-어시스티드(ion-assisted) 스퍼터링 또는 이온 플레이팅 공정을 적용하고 있다. 하지만, 그 공정이 까다로울 뿐만 아니라 고가의 장비로 인하여 그 적용이 용이하지 않은 실정이다. 게다가, 일반적인 스퍼터링 장치인 DC 스퍼터링이나 RF 스퍼터링 장치를 이용하는 경우, 저온 증착시 전기적, 광학적 성질이 떨어진다는 문제점이 있고, 고온 증착시 ITO의 재결정에 따른 표면조도의 열화가 발생한다는 문제점이 있다.The flat ITO
따라서 통상의 일반적인 스퍼터링 소스, 특히, DC 또는 RF 스퍼터링 장치를 이용한 공정이 적용되는 경우, 상기 ITO 박막(12)은 우수한 전기적, 광학적 성질 및 평탄도를 확보하기 위하여, 도 1b에 도시한 바와 같이 글래스 기판(11)의 연마 공정을 거치고, 재료의 재결정 온도(ITO 박막의 경우 약 250℃) 이상의 온도를 갖는 기지 상에 ITO 박막(12)이 생성되며, 이러한 고온 공정이 수행된 후에 전술한 표면조도 요구조건을 만족시키기 위하여 추가적인 기계적 연마와 이에 따른 추가 공정을 수행하여야 한다. 이에 따라 제조비용이 증가하고 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있다.Therefore, when a conventional general sputtering source, particularly a process using a DC or RF sputtering apparatus, is applied, the ITO
한편, 전술한 문제점들을 해결하기 위한 제1 선행기술로서, 대한민국 특허공개번호 제2006-9724호에는“저주파 스퍼터링 장치 및 금속산화물 층의 형성방법”이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다. 또한, 제2 선행기술로서, 대한민국 특허공개번호 제2007-19317호에는“투명전극용 아이티오 박막 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 투명전극용 아이티오 박막”이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.On the other hand, as a first prior art for solving the above-described problems, Korean Patent Publication No. 2006-9724 discloses the invention named "low frequency sputtering apparatus and method of forming a metal oxide layer". In addition, as a second prior art, Korean Patent Publication No. 2007-19317 discloses an invention entitled “ITIO thin film for transparent electrode and ITO thin film for transparent electrode manufactured using the same”.
여기서, 제2 선행기술에 따른 아이티오 박막은 상기 제1 선행기술에 따른 저주파 스퍼터링 장치를 사용하며 제조되며, 제1 및 제2 선행기술은 본원 발명의 출원인들과 일부 동일한 출원인들에 의해 출원되었으며, 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.Here, the Ithio thin film according to the second prior art is manufactured using the low frequency sputtering apparatus according to the first prior art, and the first and second prior art have been filed by some of the same applicants as the applicants of the present invention. It is incorporated herein by reference, and forms part of the invention.
도 2는 종래의 기술에 따른 투명 전극용 ITO 박막을 제조하기 위한 저주파 스퍼터링 장치 내의 저주파 전원 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a low frequency power supply device in a low frequency sputtering apparatus for manufacturing an ITO thin film for a transparent electrode according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 저주파 전원 장치(20)는, 전압 승압부(21), 전압 조절부(22), 전압 측정부(23), 전류 측정부(24), 안정장치부(25), 단자부(26), 제1 및 제2 전압입력부(27a, 27b), 제1 및 제2 전원 연결부(28a, 28b) 및 접지부(29)를 포함하여 구성됨으로써, 저주파 스퍼터링 장치에 저주파 전원을 공급하게 된다. 여기서, 각각의 구성요소에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.Referring to FIG. 2, the low frequency
그러나 제1 선행기술에 따른 저주파 전원 장치(20)는 저주파 스퍼터링 장치 의 초기 방전 시에 고전압으로 인해 단락(Short) 현상이 발생할 수 있고, 이에 따라 불안정한 방전 출력을 초래함으로써 ITO 박막 증착시 불량 원인이 된다는 문제점이 있다.However, in the low frequency
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단층 또는 다층의 실리콘산화막이 코팅된 글래스 기판이나 다양한 고분자 필름 기지 상에 ITO 박막을 형성함으로써, 높은 기체 차단 특성과 광투과도를 가지면서 동시에 양호한 표면조도를 갖는 저주파 스퍼터링 장치를 이용하여 제조되는 투명 전극용 산화인듐주석 박막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to form an ITO thin film on a glass substrate or various polymer film bases coated with a single layer or a multi-layer silicon oxide film, thereby having high gas barrier properties and light transmittance. At the same time, to provide an indium tin oxide thin film for transparent electrodes produced using a low frequency sputtering apparatus having a good surface roughness and a method of manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 저주파 전원에서 초기의 방전 전류를 안정시키는 보호회로를 장착하여 구동 전압을 안정화시킴으로써, 상온의 저주파 스퍼터링 방전으로 ITO 박막을 증착할 수 있는 저주파 스퍼터링 장치를 이용하여 제조되는 투명 전극용 산화인듐주석 박막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to use a low frequency sputtering apparatus capable of depositing an ITO thin film at low temperature sputtering discharge at room temperature by mounting a protection circuit to stabilize an initial discharge current at a low frequency power source. It is to provide an indium tin oxide thin film for a transparent electrode to be produced and a method of manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 저주파 스퍼터링 방법을 도입하여 고분자 필름 또는 글래스 기판 상에 ITO 박막을 형성함으로써 후속적으로 ITO 박막을 표면처리하지 않는 무연마 ITO 박막을 제작할 수 있는 저주파 스퍼터링 장치를 이용하여 제조되는 투명 전극용 산화인듐주석 박막 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to introduce a low frequency sputtering method to form an ITO thin film on a polymer film or a glass substrate by low frequency sputtering apparatus that can produce a non-abrasive ITO thin film that does not subsequently surface the ITO thin film It is to provide an indium tin oxide thin film for a transparent electrode produced by using and a method of manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 저주파 스퍼터링 장치를 이용하여 제조되는 투명 전극용 ITO 박막 제조방법에 의해 제조된 투명 전극용 ITO 박막을 포함하는 터치패널 및 유기전계발광소자를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a touch panel and an organic light emitting display device including an ITO thin film for transparent electrodes manufactured by a method for manufacturing an ITO thin film for transparent electrodes manufactured using a low frequency sputtering apparatus. .
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 투명 전극용 ITO 박막 제조방법은, 저주파 스퍼터링 장치를 사용하여 투명 전극용 산화인듐주석(Indium Tin Oxide: ITO) 박막을 제조하는 방법에 있어서, a) 기지(Matrix) 상에 실리콘산화막(Silicon Oxide)을 코팅하는 단계; b) 상기 실리콘산화막이 코팅된 기지를 상기 저주파 스퍼터링 장치에 탑재하는 단계; c) 상기 저주파 스퍼터링 장치에서 초기 방전 전압을 안정시키는 보호회로를 구비한 저주파 전원 장치를 사용하여 전원을 발생시키는 단계; d) 인듐 및 주석 산화물을 타깃으로 사용하여 상기 실리콘산화막이 코팅된 기지 상에 스퍼터링 방전시키는 단계; 및 e) 상온(room temperature)에서 상기 스퍼터링 방전에 의해 상기 실리콘산화막이 코팅된 기지 상에 ITO 박막을 증착시키는 단계를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above-described technical problem, the method for producing a transparent electrode ITO thin film according to the present invention, in the method for producing an indium tin oxide (ITO) thin film for transparent electrodes using a low frequency sputtering apparatus a) coating a silicon oxide film on a matrix; b) mounting the substrate coated with the silicon oxide film on the low frequency sputtering device; c) generating power using the low frequency power supply device having a protection circuit which stabilizes the initial discharge voltage in the low frequency sputtering device; d) sputtering discharge on said silicon oxide film-coated base using indium and tin oxide as targets; And e) depositing an ITO thin film on the silicon oxide film-coated base by the sputtering discharge at room temperature.
여기서, 상기 a) 단계의 기지는 고분자 필름(Polymer film)이거나 글래스(Glass) 기판일 수 있다.Here, the base of step a) may be a polymer film or a glass substrate.
여기서, 상기 고분자 필름은 PES(PolyEtherSulfone), PC(PolyCarbonate), PET(PolyEthyleneTerephthalate) 및 PEN(PolyEthyleneNaphthalate)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Here, the polymer film may be any one selected from the group consisting of PES (PolyEtherSulfone), PC (PolyCarbonate), PET (PolyEthylene Terephthalate) and PEN (PolyEthyleneNaphthalate).
여기서, 상기 a) 단계의 실리콘산화막은 단층의 실리콘산화막(SiO2) 또는 다층의 실리콘산화막(SiO2/SiO2/SiO2/SiO2/SiO2)으로서, 상기 실리콘산화막은 상기 기지 상에 단면 또는 양면으로 코팅될 수 있다.Here, the silicon oxide film of step a) is a single layer silicon oxide film (SiO 2 ) or a multi-layer silicon oxide film (SiO 2 / SiO 2 / SiO 2 / SiO 2 / SiO 2 ), wherein the silicon oxide film has a cross section on the substrate. Or coated on both sides.
여기서, 상기 e) 단계의 ITO 박막은 상기 고분자 필름 기지에 코팅된 경우, 400㎚ 내지 700㎚ 파장에 대하여 최소 77% 이상의 평균 광투과도를 갖는 것을 특징으로 한다.Here, when the ITO thin film of step e) is coated on the polymer film matrix, the ITO thin film has an average light transmittance of at least 77% with respect to a wavelength of 400 nm to 700 nm.
여기서, 상기 e) 단계의 ITO 박막은 상기 고분자 필름 기지에 코팅된 경우, 20~2000 Ω/㎠의 면저항을 갖는 것을 특징으로 한다.Here, when the ITO thin film of step e) is coated on the polymer film matrix, it has a sheet resistance of 20 ~ 2000 Ω / ㎠.
여기서, 상기 e) 단계의 ITO 박막은 상기 고분자 필름 기지에 코팅된 경우, 평균조도 값(Ra)이 0.7~2㎚이고, 자승평균 표면조도 값(Rms)이 0.7~2㎚이며, 피크(Peak)와 밸리(Valley)의 높이차로 나타낸 표면조도 값(Rp-v)이 1~20㎚인 것을 특징으로 한다.Here, when the ITO thin film of step e) is coated on the polymer film matrix, the average roughness value (Ra) is 0.7-2 nm, the squared average surface roughness value (Rms) is 0.7-2 nm, and the peak (Peak) Surface roughness value (Rp-v) represented by the height difference between the valley (Valley) is characterized in that 1 ~ 20nm.
여기서, 상기 e) 단계의 ITO 박막은 소면적 내지 대면적 롤투롤(Roll To Roll) 필름 제조 공정 방식으로 형성될 수 있다.Here, the ITO thin film of step e) may be formed by a small to large area roll to roll film manufacturing process.
여기서, 상기 c) 단계의 보호회로는 상기 저주파 전원장치의 초기 구동시 고전류를 안정하게 조절하는 가변저항일 수 있다.Here, the protection circuit of step c) may be a variable resistor for stably adjusting the high current during the initial driving of the low frequency power supply.
본 발명에 따르면, 단층 또는 다층의 실리콘산화막이 코팅된 글래스 기판이나 다양한 고분자 필름 기지 상에 ITO 박막을 형성함으로써, 높은 기체 차단 특성과 광투과도를 가지면서 동시에 양호한 표면조도를 가질 수 있다.According to the present invention, by forming an ITO thin film on a glass substrate coated with a single layer or a multilayer silicon oxide film or on various polymer film substrates, it is possible to have high gas barrier properties and light transmittance and at the same time have good surface roughness.
본 발명에 따르면, 저주파 전원에서 초기의 방전 전류를 안정시키는 보호회로를 장착하여 구동 전압을 안정화시킴으로써, 상온의 저주파 스퍼터링 방전으로 ITO 박막을 증착할 수 있다.According to the present invention, an ITO thin film can be deposited by a low frequency sputtering discharge at room temperature by mounting a protection circuit to stabilize an initial discharge current in a low frequency power supply.
본 발명에 따르면, 저주파 스퍼터링 방법을 도입하여 고분자 필름 또는 글래 스 기판 상에 ITO 박막을 형성함으로써 후속적으로 ITO 박막을 표면처리하지 않는 무연마 ITO 박막을 제작할 수 있다.According to the present invention, by introducing a low frequency sputtering method to form an ITO thin film on a polymer film or a glass substrate, it is possible to produce a non-abrasive ITO thin film that does not subsequently surface-treated the ITO thin film.
본 발명에 따르면, 저주파 스퍼터링 장치를 이용하여 제조되는 투명 전극용 ITO 박막 제조방법에 의해 제조된 투명 전극용 ITO 박막을 포함하는 터치패널 및 유기전계발광소자를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a touch panel and an organic light emitting display device including the transparent electrode ITO thin film manufactured by the method for manufacturing the transparent electrode ITO thin film manufactured using a low frequency sputtering apparatus.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
본 발명의 실시예는 단층 또는 다층의 실리콘산화막(SiO2)이 각각 코팅된 글래스 기판 또는 고분자 필름 기지 상에 ITO 박막을 제조하는 것에 관한 것으로, ITO 박막은 터치 패널 또는 디스플레이 장치용 투명 전극으로 사용된다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 투명 전도성 ITO 박막은 저주파 스퍼터링 방법에 의해 제조되며, 실리콘산화막(SiO2)이 각각 코팅된 글래스 기판 또는 고분자 필름 기지 상에 100℃ 이하의 낮은 온도에서 코팅되는 장점을 지니고, 보호회로가 갖추어진 저주파 전원 장치를 도입하였다.An embodiment of the present invention relates to the manufacture of an ITO thin film on a glass substrate or a polymer film base coated with a single layer or a multilayer silicon oxide film (SiO 2 ), respectively, which is used as a transparent electrode for a touch panel or a display device. do. Specifically, the transparent conductive ITO thin film according to the embodiment of the present invention is manufactured by a low frequency sputtering method, and the silicon oxide film (SiO 2 ) is coated on a glass substrate or a polymer film substrate coated with a low temperature of 100 ° C. or less, respectively. Introduced a low-frequency power supply with advantages and equipped with a protection circuit.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 글래스 기판 상에 ITO 박막을 제조하는 방법의 공정흐름도이다.3 is a process flowchart of a method of manufacturing an ITO thin film on a glass substrate by low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 글래스 기판 상에 ITO 박막을 제조하는 방법은, 먼저, 글래스 기판 상에 실리콘산화막을 코팅한다(S110). 여기서, 실리콘산화막은 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 글래스 기판의 단면 또는 양면에 코팅될 수 있다. 이러한 실리콘산화막이 코팅되는 이유는 부착력을 높이고, 수분 및 산소 침투를 막기 위한 것이다. 이때, 실리콘산화막의 두께는 10㎚~1000㎚로 다양하게 조절될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the method of manufacturing an ITO thin film on a glass substrate by a low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention, first, a silicon oxide film is coated on the glass substrate (S110). Here, the silicon oxide film may be a single layer or multiple layers, and may be coated on one or both surfaces of the glass substrate. The reason why the silicon oxide film is coated is to increase adhesion and prevent moisture and oxygen penetration. In this case, the thickness of the silicon oxide film may be variously adjusted to 10 nm to 1000 nm.
다음으로, 실리콘산화막이 코팅된 글래스 기판을 절단한 후, 이를 세정하며0), 이후, 상기 세정된 글래스 기판을 저주파 스퍼터링 장치 내에 탑재한다(S130).Next, after cutting the glass substrate coated with the silicon oxide film, and cleans it (0), thereafter, the cleaned glass substrate is mounted in a low frequency sputtering apparatus (S130).
다음으로, 저주파 스퍼터링 장치에서 초기 방전 전압을 안정시키는 보호회로가 구비된 저주파 전원장치로 전원을 발생시킨다(S140). 이때, 보호회로는 저주파 전원장치의 초기 구동시 고전류를 안정하게 조절하는 가변저항일 수 있다.Next, in the low frequency sputtering device, power is generated by the low frequency power supply device having a protection circuit for stabilizing the initial discharge voltage (S140). In this case, the protection circuit may be a variable resistor for stably adjusting the high current during the initial driving of the low frequency power supply.
구체적으로, 본 발명의 실시예는 종래의 저주파 전원 장치의 단점인 초기 방전 시에 고압으로 인한 단락 현상을 제거하는 것에 초점을 두었다. 즉, 불안정한 방전 출력으로 인해 ITO 박막 증착 공정시 불량의 원인이 되므로, 이를 개선하기 위해 저주파 전원 장치의 출력단에 보호회로를 구성하였다. 본 발명의 실시예에서 보호회로는 가변저항으로서, 50W~200W 및 50ΩJ~200ΩJ의 값에서 조절될 수 있고, 100W 및 100ΩJ의 값이 바람직하다.Specifically, an embodiment of the present invention focuses on eliminating a short circuit phenomenon due to high voltage during initial discharge, which is a disadvantage of the conventional low frequency power supply. That is, since the unstable discharge output causes a defect in the ITO thin film deposition process, a protection circuit is configured at the output terminal of the low frequency power supply device to improve this. In the embodiment of the present invention, the protection circuit is a variable resistor, and can be adjusted at values of 50W to 200W and 50ΩJ to 200ΩJ, and values of 100W and 100ΩJ are preferable.
이러한 보호회로를 장착하여 박막 증착 공정을 반복하여 출력한 결과 고전류 를 보호회로에서 조절해 주는 역할로 인하여 안정된 전류를 공급할 수 있게 된다.As a result of repeating the thin film deposition process by mounting such a protection circuit, a stable current can be supplied due to the role of controlling a high current in the protection circuit.
다음으로, 인듐 및 주석 산화물을 타깃으로 사용하여 실리콘산화막이 코팅된 글래스 기판 상에 스퍼터링 방전시킴으로써(S150), ITO 박막이 형성된다(S160).Next, an ITO thin film is formed by sputtering discharge (S150) on a glass substrate coated with a silicon oxide film using indium and tin oxide as targets (S160).
결국, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 글래스 기판 상에 ITO 박막을 제조하는 방법은, 글래스 기판을 절단하고 세정 공정을 거친 후, 고온 분위기하에 저주파(Low Frequency: LF) 스퍼터링 방전을 이용하여 ITO 막을 형성한다. 이는 어떠한 연마공정을 필요로 하지 않는 장점을 지닌다. 이때, 상기 고온 분위기는 반드시 필수적인 것은 아니고, 필요에 따라 상온 또는 가열된 기지 상에 상기 주파수 범위의 저주파 스퍼터링 방전을 통하여 ITO를 형성할 수 있다. 상기 글래스 기판의 온도는 ITO의 재결정 온도 이하의 어떠한 온도도 가능하며, 바람직하게는 상기 글래스 기판의 온도는 최대 400 ℃인 것이 ITO의 광학적, 전기적 특성의 확보 및 평탄도 확보 측면에서 좋고, 더욱 바람직하게는 250 ± 25℃인 것이 좋다.As a result, a method of manufacturing an ITO thin film on a glass substrate by a low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention, after cutting the glass substrate and undergoing a cleaning process, a low frequency (LF) sputtering discharge under a high temperature atmosphere To form an ITO film. This has the advantage of not requiring any polishing process. In this case, the high temperature atmosphere is not necessarily essential, and ITO may be formed through low frequency sputtering discharge of the frequency range on a room temperature or a heated base, if necessary. The temperature of the glass substrate may be any temperature below the recrystallization temperature of ITO, and preferably, the temperature of the glass substrate is at most 400 ° C. in terms of securing optical and electrical properties of ITO and securing flatness, and more preferably. Preferably it is 250 ± 25 ℃.
한편, 최근에는 평판 디스플레이의 대형화에 따라 깨지기 쉬운 글래스 기판보다는 내충격성이나 굽힘성 등이 우수한 고분자 기판을 사용한 제품의 개발이 활발히 진행되고 있다. 고분자 필름 기지 표면에 전도성을 부여하는 방법은 저렴한 고분자 필름 기지 사용 등의 경제성과 유연성 등의 물성적 특성 때문에 관심의 대상이 되고 있다.On the other hand, in recent years, as the size of flat panel displays increases, development of products using polymer substrates having superior impact resistance and bendability, rather than fragile glass substrates, has been actively conducted. The method of imparting conductivity to the surface of the polymer film substrate has been of interest because of its physical properties such as economics and flexibility such as the use of inexpensive polymer film substrates.
따라서 고분자 필름 기지에 전도성을 부여하여 내구성이 있는 투명 또는 불투명 전도성 전극을 제조함에 있어 상온에서 금속이나 금속산화물을 증착하는 기술 은 필수적이다. 특히, 투명 전도층은 액정표시소자(LCD)나 일렉트로크로믹디스플레이(ECD), 유기전계발광소자(OLED), 태양전지, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전자페이퍼, 터치패널 등의 전원인가용 공통전극이나 화소전극으로 널리 사용되고 있다.Therefore, a technique of depositing a metal or a metal oxide at room temperature is essential in manufacturing a durable transparent or opaque conductive electrode by imparting conductivity to a polymer film base. In particular, the transparent conductive layer is common for applying power to liquid crystal display (LCD), electrochromic display (ECD), organic light emitting display (OLED), solar cell, plasma display panel (PDP), electronic paper, touch panel, etc. It is widely used as an electrode or a pixel electrode.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 고분자 필름 상에 ITO 박막을 제조하는 방법의 공정흐름도이다.4 is a process flowchart of a method of manufacturing an ITO thin film on a polymer film by low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 고분자 필름 상에 ITO 박막을 제조하는 방법은, 먼저, 고분자 필름 상에 실리콘산화막을 코팅한다(S210). 여기서, 실리콘산화막은 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 글래스 기판의 단면 또는 양면에 코팅될 수 있다. 이러한 실리콘산화막이 코팅되는 이유는 부착력을 높이고, 수분 및 산소 침투를 막기 위한 것이다. 이때, 실리콘산화막의 두께는 10㎚~1000㎚로 다양하게 조절될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the method of manufacturing an ITO thin film on a polymer film by low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention, first, a silicon oxide film is coated on the polymer film (S210). Here, the silicon oxide film may be a single layer or multiple layers, and may be coated on one or both surfaces of the glass substrate. The reason why the silicon oxide film is coated is to increase adhesion and prevent moisture and oxygen penetration. In this case, the thickness of the silicon oxide film may be variously adjusted to 10 nm to 1000 nm.
다음으로, 실리콘산화막이 코팅된 고분자 필름을 저주파 스퍼터링 장치 내에 탑재한다(S220).Next, the polymer film coated with the silicon oxide film is mounted in the low frequency sputtering apparatus (S220).
다음으로, 저주파 스퍼터링 장치에서 초기 방전 전압을 안정시키는 보호회로가 구비된 저주파 전원장치로 전원을 발생시킨다(S230). 이때, 보호회로는 저주파 전원장치의 초기 구동시 고전류를 안정하게 조절하는 가변저항으로서, 50W~200W 및 50ΩJ~200ΩJ의 값에서 조절될 수 있고, 100W 및 100ΩJ의 값이 바람직하다.Next, in the low frequency sputtering device, power is generated by the low frequency power supply device having the protection circuit for stabilizing the initial discharge voltage (S230). At this time, the protection circuit is a variable resistor for stably adjusting the high current during the initial driving of the low-frequency power supply, it can be adjusted at the value of 50W ~ 200W and 50ΩJ ~ 200ΩJ, the value of 100W and 100ΩJ is preferred.
이러한 보호회로를 장착하여 박막 증착 공정을 반복하여 출력한 결과 고전류를 보호회로에서 조절해 주는 역할로 인하여 안정된 전류를 공급할 수 있게 된다.As a result of repeating the thin film deposition process by mounting such a protection circuit, it is possible to supply a stable current due to the role of controlling the high current in the protection circuit.
다음으로, 인듐 및 주석 산화물을 타깃으로 사용하여 실리콘산화막이 코팅된 고분자 필름 상에 스퍼터링 방전시킴으로써(S240), 상온에서 ITO 박막이 형성된다(S250).Next, an ITO thin film is formed at room temperature by sputtering discharge (S240) on a polymer film coated with a silicon oxide film using indium and tin oxide as targets (S250).
이때, 상기 고분자 필름은 PES(PolyEtherSulfone), PC(PolyCarbonate), PET(PolyEthyleneTerephthalate), PEN(PolyEthyleneNaphthalate) 등일 수 있으며, 이 중에서 PES는 180℃, PC는 120℃, PET와 PEN은 150℃ 정도까지 기판을 가열할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 필름 기지는 별도의 냉각장치 없이 ITO 박막을 형성할 수 있고, 또한, 어떠한 연마 공정을 필요로 하지 않는 장점을 지닌다.In this case, the polymer film may be PES (PolyEtherSulfone), PC (PolyCarbonate), PET (PolyEthyleneTerephthalate), PEN (PolyEthyleneNaphthalate), etc. Of these, PES is 180 ℃, PC is 120 ℃, PET and PEN substrate up to about 150 ℃ Can be heated. Accordingly, the polymer film base according to the embodiment of the present invention can form an ITO thin film without a separate cooling device, and also has the advantage of not requiring any polishing process.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 고분자 필름 상에 ITO 박막을 제조하는 방법은, 고분자 필름을 절단하고 상온 분위기하에 저주파 스퍼터링 방전을 이용하여 ITO 막을 형성한다. 마찬가지로, 어떠한 연마공정을 필요로 하지 않는 장점을 지닌다. 상기 상온 분위기는 반드시 필수적인 것은 아니고, 필요에 따라 상온 또는 가열된 기지 상에 상기 주파수 범위의 저주파 스퍼터링 방전을 통하여 ITO를 형성할 수 있다. 상기 고분자 필름 기지의 온도는 고분자 필름을 손상하지 않는 온도 이하의 어떠한 온도도 가능하며 바람직하게는 상기 고분자 필름 기지의 온도는 최대 200 ℃인 것이 ITO의 광학적, 전기적 특성의 확보 및 평탄도 확보 측면과 고분자 필름 기지의 보호를 위하여 좋다.As a result, in the method of manufacturing the ITO thin film on the polymer film by the low frequency sputtering discharge according to the embodiment of the present invention, the ITO film is formed by cutting the polymer film and using the low frequency sputtering discharge in a room temperature atmosphere. Likewise, it has the advantage of not requiring any polishing process. The room temperature atmosphere is not necessarily essential, and ITO may be formed through low frequency sputtering discharge of the frequency range on a room temperature or a heated base, if necessary. The temperature of the polymer film matrix may be any temperature below the temperature that does not damage the polymer film. Preferably, the polymer film matrix has a maximum temperature of 200 ° C. in terms of securing optical and electrical properties and flatness of ITO. It is good for the protection of polymer film matrix.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단층의 실리콘산화막(SiO2)이 코팅된 PET(PolyEthyleneTerephthalate) 필름 기지 상에 ITO 박막을 제조한 것을 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다층의 실리콘산화막이 코팅된 PET(PolyEthyleneTerephthalate) 필름 기지 상에 ITO 박막을 제조한 것을 나타내는 단면도이다.On the other hand, Figure 5 is a cross-sectional view showing the production of an ITO thin film on a single layer of silicon oxide film (SiO 2 ) coated PET (PolyEthylene Terephthalate) film base according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is an embodiment of the present invention Fig. 1 is a cross-sectional view showing the manufacture of an ITO thin film on a multilayer polysilicon oxide film coated PET (PolyEthylene Terephthalate) film base.
도 5는 단층의 실리콘산화막(SiO2)(120)이 코팅된 고분자 필름 기지(110), 예를 들면, PET(PolyEthyleneTerephthalate) 필름 기지(110)상에 저주파 스퍼터링 장치를 사용하여 ITO 박막(130)이 형성된 것을 나타내고 있다.FIG. 5 illustrates the ITO
도 6은 다층의 실리콘산화막(SiO2/SiO2/SiO2/SiO2/SiO2)(140a~140e)이 코팅된 고분자 필름 기지(110), 예를 들면, PET(PolyEthyleneTerephthalate) 필름 기지(110)상에 저주파 스퍼터링 장치를 사용하여 ITO 박막(130)이 형성된 것을 나타내고 있다.6 is a
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치의 구성도이다.On the other hand, Figure 7 is a block diagram of a low frequency sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치(200)는, 셔터(210a, 210b), 터보분자 펌프(220), 영구자석(230a, 230b), 가스공급 조절부(240a, 240b), 기판부(250a, 250b), 윈도우부(260), 챔버(270), 기판 가열부(280a, 280b), 모터(290), 타깃(310a, 310b), 로터리 펌프(320) 및 저주파 전원장치(400)를 포함하며, 이때, 저주파 전원장치(400)는 보호회로(500)를 구비한다.Referring to FIG. 7, the low
셔터(210a, 210b)는 기판의 전면에 배치되어 증착 공정에서 증착 여부를 일정하게 조절하는 역할을 한다.The
가스공급 조절부(240a, 240b)는 안정적인 아르곤 및 산소 등의 가스를 챔버(270)에 공급한다.The gas
챔버(270)는 스퍼터링이 이루어지는 공간이며, 기판부(250a, 250b)는 상기 챔버(270) 내에 스퍼터링 증착이 이루어지는 기지인 기판을 장착한다. 상기 기판부(250a, 250b)는 기판(기지)을 장착시킬 수 있도록 스텝이 져 있는 것이 바람직하며, 또한 고온용 폴리머 기판 이외에도 다양한 폴리머 기판을 사용할 수 있도록 그 내부에 냉각장치를 설치하여 기판의 손상을 줄이는 낮은 온도에서 증착이 이루어지게 한다.The
윈도우부(260)는 전측과 좌측에 각각 위치하여 공정진행 상태를 파악할 수 있게 한다.The
기판 가열부(280a, 280b)는 기판 가열 및 기판 온도를 제어할 수 있고, 모터(290)는 상기 기판을 각각 회전시켜 박막의 질을 향상시키기 위한 것이다.The
타깃(310a, 310b)은 상기 챔버(270) 상에 장착되며, 타깃(310a, 310b)은 그 아래쪽에 영구자석(230a, 230b)이 장착되도록 구성할 수 있고, 이때, 영구자석(230a, 230b)은 이상적인 방전을 위해 설치된다.
상기 타깃(310a, 310b)의 형상은 원형, 평면상 등의 공지의 다양한 형상으로 구성할 수 있으며, 그 예로는 상기 타깃(310a, 310b) 아랫부분에 그 중앙이 S극, 둘레가 N극의 링으로 된 모양의 영구자석(230a, 230b)을 배치할 수 있다. 이를 통하여 자기장으로 플라스마를 모을 수 있어 스퍼터링 수율을 높일 수 있다.The shape of the
터보분자 펌프(220)는 초고진공으로 진공 배기를 하기 위해 설치되고, 로터 리 펌프(320)는 고진공으로 진공 배기를 하기 위해 설치된다.The
본 발명의 실시예에 따른 저주파 전원장치(400)는 초기 구동시 고전류를 안정하게 조절하는 보호회로(500)를 구비하는데, 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.The low
결국, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치는, 저온 공정이 가능하므로 냉각장치를 별도로 부가하지 않을 수도 있으며, 필요에 따라 상기 기판부(250a, 250b)에 장착되는 기지의 냉각을 요구하는 경우, 별도의 냉각장치를 상기 기판부(250a, 250b) 내부에 더 포함하도록 할 수 있다.As a result, the low frequency sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention may be a low temperature process, so that a cooling apparatus may not be additionally added, and if the cooling of the substrate to be mounted on the
본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치는, 기지 상에 스퍼터링에 의한 ITO 박막을 형성하기 위해서, 50 내지 500㎐, 바람직하게는 60㎐의 저주파 전원을 타깃(310a, 310b)과 기판 사이에 인가한다.In the low frequency sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention, a low frequency power source of 50 to 500 Hz, preferably 60 Hz, is applied between the
또한, 유연성이 있는(Flexible) 디스플레이 장치 또는 터치 패널을 제조하기 위하여 PES, PET, PC, PEN과 같은 고분자 기판 상에는 100℃ 이하의 저온 공정이 필수적인데, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치는, 성막 당시 기판의 온도가 100℃ 이하이므로 기판에 별도의 냉각장치 없이도 성막이 가능하다는 장점을 지닌다. 이때, 기판의 온도는 저주파 전원의 인가전압에 따라 달라질 수 있다.In addition, in order to manufacture a flexible display device or a touch panel, a low temperature process of 100 ° C. or less is essential on a polymer substrate such as PES, PET, PC, or PEN. The low frequency sputtering device according to an embodiment of the present invention In addition, since the temperature of the substrate at the time of film formation is less than 100 ℃ has the advantage that the film can be formed without a separate cooling device on the substrate. In this case, the temperature of the substrate may vary depending on the voltage applied to the low frequency power supply.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치 내의 보호회로를 구비한 저주파 전원 장치의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a low frequency power supply having a protection circuit in a low frequency sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 전원 장치(400)는, 전압 승압부(410), 전압 조절부(420), 전압 측정부(430), 전류 측정부(440), 안정장치부(450), 단자부(460), 제1 및 제2 전압입력부(470a, 470b), 전원 연결부(480a, 480b), 접지부(490) 및 보호회로부(500)를 포함하여 구성된다. 즉, 도 2에 도시된 종래의 기술에 따른 저주파 전원 장치(20)와 비교하면, 보호회로부(500)가 추가로 구성된다.Referring to FIG. 8, the low frequency
전압 승압부(410)는 저주파 스퍼터링 장치 내에 입력되는 전원의 전압을 올리는 역할을 하며, 상기 전압 승압부(410)는 트랜스포머의 코일 비에 의해 1:9로 승압할 수 있다. 즉, 입력이 교류(AC) 220 볼트(V)인 경우에는, 출력은 교류(AC) 0∼2000 볼트(V)로 승압이 가능하다.The
전압 조절부(420)는 상기 전압 승압부(410)로부터 승압된 전원의 전압을 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 전압조절부(420)는 방전시의 파워 조절을 위해 별도의 트랜스듀서를 두고, 이때 출력범위는 교류(AC) 0∼140 볼트(V)이다.The
전압 측정부(430)는 입력되는 전원 전압 및 승압된 전원 전압을 모니터링하여 방전시의 전원에서 승압된 트랜스포머의 양극성의 전위차를 측정하기 위한 것이다. 이는 주로 볼트(V)메타(120)로 측정하는 것이 바람직하며, 그 출력 범위는 교류(AC) 0∼1999 볼트(V)이다.The
전류 측정부(440)는 방전시의 공급 전원의 전류의 흐름을 측정하기 위한 것이다. 이는 주로 암페어(A)메타(130)로 측정하는 것이 바람직하며, 그 출력 범위는 교류(AC) 0∼1.999 암페어(A)이다. 또한, 일반적인 고주파(RF)(13.56㎒) 스퍼터링 장치의 경우, 높은 주파수로 인하여 복잡한 플라스마의 안정을 위해 매칭 박스를 별도로 두고 있으나, 본 발명의 실시예는 60㎐의 상용 저주파(LF)를 이용하기 때문에 별도의 매칭 박스를 둘 필요가 없다.The
안정장치부(450)는 전원 공급시 과전류 공급에 따른 과부하의 방지를 위해 설치되며, 예를 들면, 250V 및 5A의 퓨즈가 설치될 수 있다.The
단자부(460)는 방전 전압을 인가하는 역할을 하고, 제1 및 제2 전압입력부(470a, 470b)는 적절한 전압을 제공하며, 제1 및 제2 전원 연결부(480a, 480b)로서, 예를 들면 커넥터일 수 있다.The terminal portion 460 serves to apply a discharge voltage, and the first and second
접지부(490)는 회로를 보호하기 위한 것으로, 일반적으로 그라운드(Ground)를 나타낸다.The
보호회로부(500)는 저주파 전원장치의 초기 구동시 고전류를 안정하게 조절하는 가변저항으로서, 구체적으로, 종래의 저주파 전원 장치의 단점인 초기 방전 시에 고압으로 인한 단락 현상을 제거하기 위해서, 저주파 전원 장치의 출력단에 보호회로(500)가 추가적으로 구성된다. 본 발명의 실시예에서 보호회로(500)는 가변저항으로서, 50W~200W 및 50ΩJ~200ΩJ의 값에서 조절될 수 있고, 100W 및 100ΩJ의 값이 바람직하다.The
결국, 본 발명의 실시예에 따른 저주파 전원 장치(400)는 보호회로(500)를 구비함으로써, 안정적인 전류 공급으로 인한 개선된 플라즈마를 발생할 수 있고, 또한, 동일한 물질의 다층화로 인해 밀도를 향상시킬 수 있으며, ITO 박막의 표면조도를 감소시킬 수 있고, 전기적 전도성을 향상시킬 수 있다.As a result, the low
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구체적인 제1 내지 제3 실험예는 아래에 기술하는 바와 같으며, 종래의 기술에 따른 제1 내지 제3 실험예들과 비교하여 설명한다.Meanwhile, specific first to third experimental examples according to embodiments of the present invention are as described below, and will be described in comparison with first to third experimental examples according to the prior art.
제 1 내지 제3 1st to 3rd 실험예Experimental Example
도 9a 및 도 9b는 각각 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치를 이용하여 PES 기판 상에 ITO 박막을 제조하기 위한 제1 내지 제3 실험예의 공정 조건을 나타내는 테이블이다.9A and 9B are tables showing the process conditions of the first to third experimental examples for manufacturing the ITO thin film on the PES substrate using the conventional technique and the low frequency sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention, respectively.
도 9a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 제1 내지 제3 실험예는 고분자 필름 기지 위에 ITO 박막을 플라스마 방전 기법을 이용하여 증착하기 위한 실험 조건을 나타낸다. 여기서, 저주파 스퍼터링 방전시의 진공은 2.5mTorr이고, 25 SCCM의 아르곤 주입, 280V의 인가전압, 60㎐의 주파수, 타깃과 기판과의 거리는 100㎜, 증착 시간은 각각 10분, 15분, 20분으로 하였고, 기판의 두께는 각각 79.2㎚, 118.8㎚ 및 158.4㎚이었다. 이때, 종래의 실험예들은 기판 온도를 실온으로 하여 ITO 박막을 제작하였다.Referring to FIG. 9A, the first to third experimental examples according to the prior art show experimental conditions for depositing an ITO thin film on a polymer film base using a plasma discharge technique. Here, the vacuum at low frequency sputtering discharge is 2.5 mTorr, argon injection of 25 SCCM, applied voltage of 280 V, frequency of 60 Hz, distance between target and substrate is 100 mm, deposition time is 10 minutes, 15 minutes, and 20 minutes, respectively. The thicknesses of the substrates were 79.2 nm, 118.8 nm and 158.4 nm, respectively. At this time, the conventional experimental example was to produce the ITO thin film with the substrate temperature at room temperature.
도 9b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 실험예, 제2 실험예, 제3 실험예에 대한 공정 조건으로서, 고분자 필름 기지(110) 위에 ITO 박막(130)을 증착하기 위한 실험 조건을 나타낸다.Referring to FIG. 9B, experiments for depositing the ITO
본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제3 실험예는 전술한 도 6a 및 도 6b에 도시된 단층(SiO2)의 실리콘산화막(120) 또는 다층(SiO2/SiO2/SiO2/SiO2/SiO2)의 실리콘산화막(140a~140e)이 각각 코팅된 고분자 필름 기지(110) 위에 ITO 박막(130)을 플라스마 방전 기법을 이용하여 증착하게 된다. 여기서, 저주파 스퍼터링 방전시의 진공은 2.2mTorr이고, 30SCCM의 아르곤 주입, 320V의 인가전압, 60㎐의 주파수, 타 깃과 기판과의 거리는 100㎜, 증착 시간은 10분으로 하여 공정을 수행하였다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제3 실험예는 기판 온도를 실온으로 하여 ITO 박막(130)을 형성하였다.In the first to third experimental examples according to the embodiment of the present invention, the
한편, 도 10a 및 도 10b는 각각 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제3 실험예에 의해 제조된 ITO 박막의 면저항, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도 및 표면조도를 나타내는 테이블이다. 여기서, 면저항은 전기적 특성을 나타내고, 평균 광투과도는 광학적 특성을 나타내며, 표면조도는 구조적 특성을 각각 나타낸다.10A and 10B are tables showing surface resistance, 400 nm to 700 nm average light transmittance and surface roughness of the ITO thin films prepared by the conventional techniques and the first to third experimental examples according to the embodiments of the present invention, respectively. to be. Here, sheet resistance represents electrical characteristics, average light transmittance represents optical characteristics, and surface roughness represents structural characteristics, respectively.
도 10a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 제1 실험예에서, 면저항 값은 307Ω/㎠, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도는 80%, 표면조도 값은 Ra: 0.754㎚, Rms: 1.043㎚ 및 Rp-v: 4.435㎚로 측정되었다. 종래의 기술에 따른 제2 실험예에서, 면저항 값은 794Ω/㎠, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도는 80%, 표면조도 값은 Ra: 0.811㎚, Rms: 1.193㎚ 및 Rp-v: 5.711㎚로 측정되었다. 종래의 기술에 따른 제3 실험예에서, 면저항 값은 57Ω/㎠, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도는 79%, 표면조도 값은 Ra: 0.928㎚, Rms: 1.256㎚ 및 Rp-v: 5.833㎚로 측정되었다. 여기서, Ra는 평균조도 값이고, Rms는 자승평균 표면조도 값이며, Rp-v는 피크(Peak)와 밸리(Valley)의 높이차로 나타낸 표면조도 값을 각각 나타낸다.Referring to Figure 10a, in the first experimental example according to the prior art, the sheet resistance value is 307Ω / ㎠, 400nm ~ 700nm average light transmittance is 80%, surface roughness value is Ra: 0.754nm, Rms: 1.043nm and Rp-v: measured at 4.435 nm. In the second experimental example according to the prior art, the sheet resistance value is 794 Ω /
도 10b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 실험예는 다층(SiO2/SiO2/SiO2/SiO2/SiO2)의 실리콘산화막(140a~140e)이 코팅된 고분자 필름 기 지(110) 위에 ITO 박막(130)을 코팅한 결과를 나타내며, 구체적으로, 면저항 값은 107Ω/㎠, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도는 77%, 표면조도 값은 Ra: 1.27㎚, Rms: 1.58㎚, Rp-v: 8.55㎚로 측정되었다.Referring to FIG. 10B, a first experimental example according to an embodiment of the present invention is a polymer film base coated with a
본 발명의 실시예에 따른 제2 실험예는 단층(SiO2)의 실리콘산화막(120)이 코팅된 고분자 필름 기지(110) 위에 ITO 박막(130)을 코팅한 결과를 나타내며, 구체적으로, 면저항 값은 164Ω/㎠, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도는 80%, 표면조도 값은 Ra: 1.82㎚, Rms: 2.24㎚ 및 Rp-v: 11.59㎚로 측정되었다.The second experimental example according to the embodiment of the present invention shows a result of coating the ITO
본 발명의 실시예에 따른 제3 실험예는 고분자 필름 기지(110) 위에 ITO 박막(130)을 코팅한 결과, 면저항 값은 115Ω/㎠, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도는 79%, 표면조도 값은 Ra: 1.33㎚, Rms: 1.66㎚ 및 Rp-v: 8.79㎚로 측정되었다.According to the third experimental example according to the embodiment of the present invention, as a result of coating the ITO
따라서 본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제3 실험예의 측정 결과에 따르면, 각각의 실험예에 의해 제조된 ITO 박막(130)은 디스플레이 장치 내부의 투명 전극으로 사용되며, 각각 전기적, 광학적 및 구조적인 측정 결과가 적절한 수치를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 이때, 전기적인 값, 광학적인 값 및 구조적인 값은 저주파 전원(500) 및 스퍼터링 장치(200)에 적용되는 매개변수에 의해 달라질 수 있으므로, 적절한 조건을 감안하여야 한다.Therefore, according to the measurement results of the first to third experimental examples according to the embodiment of the present invention, the ITO
예를 들면, 면저항 값은 작을수록 양호하며, 평균 광투과도는 클수록 양호하며, 표면조도 값은 작을수록 양호하다.For example, the smaller the sheet resistance value is, the better the average light transmittance is, and the smaller the surface roughness value is, the better.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 제1 실험예에 따른 측정 결과가 제2 및 제3 실험예의 측정 결과에 비해 전기적인 평가 및 구조적인 평가에서 보다 양호한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the measurement result according to the first experimental example according to the embodiment of the present invention shows better results in the electrical evaluation and the structural evaluation than the measurement results in the second and third experimental examples.
이것은 플라즈마 방전의 특성상 두꺼운 단층의 실리콘산화막(120) 구조보다는 동일한 물질(Material)을 여러 번에 걸쳐 나누어 증착한 다층의 실리콘산화막(140a~140e)의 경우, 입자의 밀도가 높아지게 되고, 이에 따라 전기적 및 구조적인 측정 결과가 만족할만한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한 다층의 실리콘산화막(140a~140e)에서 전기적 및 구조적인 측면은 입자의 방향성과 밀접한 관계가 있다.This is because, due to the characteristics of the plasma discharge, in the case of the multilayer
한편, 본 발명의 실시예는 높은 광투과도, 매끄러우면서 기판에 접착력이 우수하고, 동시에 고분자 기판의 변형이 없을 정도의 낮은 증착 온도로 고분자 기판에 ITO 박막을 형성할 수 있는데, 후속적으로, 이와 같이 제조된 ITO 박막은 여러 디스플레이 장치 또는 터치패널(Touch Panel)용 투명 전도성 전극에 사용될 수 있다.Meanwhile, embodiments of the present invention can form an ITO thin film on a polymer substrate at a low deposition temperature such that high light transmittance, smooth and excellent adhesion to the substrate, and at the same time there is no deformation of the polymer substrate. The ITO thin film manufactured as described above may be used in a transparent conductive electrode for various display devices or a touch panel.
예를 들면, 일반적인 4선식 터치패널(Touch Panel)은 글래스와 필름을 겹치는 구조이며, 서로 겹치는 안쪽에는 도전성 물질, 즉, ITO가 전류가 잘 흐르도록 코팅되어 있고, 글래스와 도전성 물질 위에 실버 전극이 형성되어 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따라 글래스 기판 상에 또는 다양한 고분자 필름 기지 상에 투명 전도층, 예를 들면, ITO 박막을 형성하고, 상기 전도층이 전극으로서 작동하도록 하는 구조를 갖도록 터치패널이 제작된다.For example, a typical 4-wire touch panel (Touch Panel) is a structure that overlaps the glass and the film, the inside of the overlapping conductive material, that is, ITO is coated so that the current flows well, and the silver electrode on the glass and the conductive material Formed. At this time, according to an embodiment of the present invention, the touch panel is manufactured to form a transparent conductive layer, for example, an ITO thin film on a glass substrate or on various polymer film substrates, and to have the structure to operate the conductive layer as an electrode. do.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 ITO 박막은 소면적 내지 대면적 롤투롤(Roll To Roll) 방식으로 제조될 수 있는데, 여기서, 롤투롤(Roll To Roll) 방식은 회전 롤에 감아 사용하는 것으로, 롤투롤 공법은 기존 시트 방식이 지닌 생산량 저하나 가공시간 증가 등의 문제점을 극복하고 가공 시간 및 인력과 비용을 줄일 수 있다.In addition, the ITO thin film according to an embodiment of the present invention can be manufactured in a small to large area roll-to-roll (Roll To Roll) method, where the roll-to-roll (Roll To Roll) method is to use a roll wound The roll-to-roll method overcomes problems such as reduced production and increased processing time of the existing sheet method, and reduces processing time, manpower and cost.
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.The description of the present invention is for the purpose of illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1a는 종래의 기술에 따른 투명 전극용 ITO 박막 제조방법의 공정흐름도이고, 도 1b는 도 1a의 제조방법에 의해 제조된 글래스 기판의 단면도이다.1A is a process flowchart of a method for manufacturing an ITO thin film for a transparent electrode according to the related art, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a glass substrate manufactured by the method of FIG. 1A.
도 2는 종래의 기술에 따른 투명 전극용 ITO 박막을 제조하기 위한 저주파 스퍼터링 장치 내의 저주파 전원 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a low frequency power supply device in a low frequency sputtering apparatus for manufacturing an ITO thin film for a transparent electrode according to the prior art.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 글래스 기판 상에 ITO 박막을 제조하는 방법의 공정흐름도이다.3 is a process flowchart of a method of manufacturing an ITO thin film on a glass substrate by low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 방전에 의해 고분자 필름 상에 ITO 박막을 제조하는 방법의 공정흐름도이다.4 is a process flowchart of a method of manufacturing an ITO thin film on a polymer film by low frequency sputtering discharge according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단층의 실리콘산화막(SiO2)이 코팅된 PET(PolyEthyleneTerephthalate) 필름 기지 상에 ITO 박막을 제조한 것을 나타내는 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the manufacture of an ITO thin film on a PET (PolyEthyleneTerephthalate) film base coated with a single layer silicon oxide film (SiO 2 ) according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다층의 실리콘산화막(SiO2/SiO2/SiO2/SiO2/ SiO2)이 코팅된 PET(PolyEthyleneTerephthalate) 필름 기지 상에 ITO 박막을 제조한 것을 나타내는 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the manufacture of an ITO thin film on a PET (PolyEthyleneTerephthalate) film base coated with a multilayer silicon oxide film (SiO 2 / SiO 2 / SiO 2 / SiO 2 / SiO 2 ) according to an embodiment of the present invention. .
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a low frequency sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스퍼터링 장치 내의 보호회로를 구비한 저주파 전원 장치의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a low frequency power supply having a protection circuit in a low frequency sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 각각 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 저주파 스 퍼터링 장치를 이용하여 PES 기판 상에 ITO 박막을 제조하기 위한 제1 내지 제3 실험예의 공정 조건을 나타내는 테이블이다.9A and 9B are tables showing the process conditions of the first to third experimental examples for manufacturing an ITO thin film on a PES substrate using the conventional technique and the low frequency sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention, respectively.
도 10a 및 도 10b는 각각 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제3 실험예에 의해 제조된 ITO 박막의 면저항, 400㎚~700㎚ 평균 광투과도 및 표면조도를 나타내는 테이블이다.10A and 10B are tables showing surface resistance, 400 nm to 700 nm average light transmittance, and surface roughness of the ITO thin films prepared by the conventional techniques and the first to third experimental examples according to the embodiments of the present invention, respectively.
< 도면부호의 간단한 설명 ><Brief Description of Drawings>
110: PET 필름 기지(Film matrix) 120: 단층 실리콘산화막110: PET film matrix 120: single layer silicon oxide film
130: ITO 박막 140a~140e: 다층 실리콘산화막130: ITO
200: 저주파 스퍼터링 장치200: low frequency sputtering device
210a, 210b: 제1 및 제2 셔터(Shutter) 220: 터보분자 펌프210a and 210b: first and second shutters 220: turbomolecular pump
230a, 230b: 영구자석 240a: 아르곤 가스공급 조절부230a, 230b:
240b: 산소 가스공급 조절부 250a, 250b: 제1 및 제2 기판부240b: oxygen gas
260: 모니터링부 270: 챔버260: monitoring unit 270: chamber
280a, 280b: 제1 및 제2 기판 가열부 290: 모터280a and 280b: first and second substrate heating units 290: motor
310a, 310b: 제1 및 제2 타깃 320: 로터리 펌프310a, 310b: first and second targets 320: rotary pump
400: 저주파 전원 장치400: low frequency power supply
410: 전압 승압부(Transformer) 420: 전압 조절부410: voltage transformer 420: voltage regulator
430: 전압 측정부 440: 전류 측정부430: voltage measuring unit 440: current measuring unit
450: 안정장치부 460: 단자부450: stabilizer portion 460: terminal portion
470a, 470b: 제1 및 제2 전압 입력부 470a and 470b: first and second voltage inputs
480a, 480b: 제1 및 제2 전원 연결부 490: 접지부480a and 480b: first and second power connection portions 490: grounding portion
500: 보호회로부(가변저항)500: protection circuit part (variable resistor)
Claims (13)
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