KR20130077963A - 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판은, 폴리머로 이루어지며 이온빔에 의해 표면이 전처리된 투명모재와, 상기 투명모재에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어져 증착된 투명전도성박막과, 상기 투명전도성박막 외측에 형성된 내굴곡성박막을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법은, 폴리머로 이루어진 투명모재의 표면을 이온빔으로 전처리하는 전처리단계와, 상기 투명모재의 외면에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어진 투명전도성박막을 형성하는 투명전도성박막형성단계와, 상기 투명전도성박막 외면에 Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성된 내굴곡성박막을 형성하는 내굴곡성박막형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 물리적증기장착법(PVD:Physical Vapor Deposition)으로 연성의 투명모재상에 산화물계 투명전도성박막을 형성하고, 투명전도성박막 외측에 굽힘 특성이 우수한 내굴곡성박막을 형성하여 전도성과 내굴곡성이 향상되도록 한 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
근래의 전자제품은 다양한 기능이 내장됨과 동시에 휴대 용이성을 위하여 경량화되고 있는 추세이며 액정 표시 장치를 중심으로 Flexible 디스플레이 소자의 실현을 위한 요구도가 증대되고 있는 추세이다.
이에 따라 Flexible 디스플레이 소자의 표시창은 보다 가벼우면서 내구성이 보장되고 연성(Flexibility)이 우수한 폴리머가 주로 사용되고 있다.
예컨대 대한민국 공개특허 제10-2004-0014324호에는 표면에 전도성 박막이 형성되고, 전도성 박막의 표면에는 이를 보호하는 필름이 구비되는 투명 전도성 기판이 개시되어 있다.
또한 대한민국 공개특허 제10-2009-0050014호에는 탄소나노튜브 복합체 조성믈을 베이스기판상에 도포하여 탄소나노튜브 복합체 필름을 형성하고, 탄소나노튜브 복합체 필름을 산용액에서 소정 시간 동안 산처리하여 베이스기판 상에 투명전극을 형성하는 단계를 거쳐 제조되는 투명 전도성 기판이 개시되어 있다.
그러나, 현재 투명 전도성 박막으로 사용되고 있는 산화물계 물질의 경우 내굴곡 특성이 Flexible 디스플레이 소자의 실용화 요구에 미치지 못하며, 제조 공정이 복잡하므로 제조 원가 상승, 생산성 저하 등의 문제점을 야기하게 되므로 바람지하지 못하다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 물리적증기장착법(PVD:Physical Vapor Deposition)으로 연성의 투명모재상에 산화물계 투명전도성박막을 형성하고, 투명전도성박막 외측에 굽힘 특성이 우수한 내굴곡성박막을 형성하여 전도성과 내굴곡성이 향상되도록 한 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판은, 폴리머로 이루어지며 이온빔에 의해 표면이 전처리된 투명모재와, 상기 투명모재에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어져 증착된 투명전도성박막과, 상기 투명전도성박막 외측에 형성된 내굴곡성박막을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 투명전도성박막은 물리적증기장착법(PVD:Physical Vapor Deposition)으로 형성됨을 특징으로 한다.,
상기 투명모재는, PC, PET, PES, PEN, PAR, 투명 폴리머 기판 중 어느 하나가 적용됨을 특징으로 한다.
상기 내굴곡성박막은, Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 투명전도성박막은 0.01 내지 10㎛의 두께로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 투명전도성박막은 50Ω/□ 내지 10Ω/□의 면저항을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 내굴곡성박막은 0.05 내지 10㎛의 두께로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 투명전도성박막과 내굴곡성박막은 각각 1층 이상 형성되며, 다수 층으로 형성시에 교번하여 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법은, 폴리머로 이루어진 투명모재의 표면을 이온빔으로 전처리하는 전처리단계와, 상기 투명모재의 외면에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어진 투명전도성박막을 형성하는 투명전도성박막형성단계와, 상기 투명전도성박막 외면에 Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성된 내굴곡성박막을 형성하는 내굴곡성박막형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 투명전도성박막형성단계와 내굴곡성박막형성단계는 다수 회 실시됨을 특징으로 한다.
상기 전처리단계와 투명전도성박막형성단계는 동일한 진공챔버 내부에서 연속적으로 실시됨을 특징으로 한다.
상기 투명전도성박막형성단계에서 350V 이하의 저전압 플라즈마가 적용됨을 특징으로 한다.
본 발명의 목적은 물리적증기장착법(PVD:Physical Vapor Deposition)으로 연성의 투명모재상에 산화물계 투명전도성박막을 형성하고, 투명전도성박막 외측에 굽힘 특성이 우수한 내굴곡성박막이 형성된 투명유연기판 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 투명전도성박막과 내굴곡성박막에 의해 전도성과 내굴곡성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 간단한 공정을 통해 전도성과 내굴곡성을 갖게 되므로 제조 원가 절감 및 생산성 향상을 기대할 수 있다.
그리고, 종래의 산화물계 투명 전도성 기판이 가지고 있는 내굴곡 특성과 비교할 때 3배 이상 향상된 유연성을 가질 뿐만 아니라, 우수한 전기전도도를 갖게 되므로 종래 기술로는 실현할 수 없는 우수한 flexible 디스플레이, flexible 태양전지용 전도성 기판을 제조할 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 외관을 보인 실물 사진.
도 2 는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 구성을 개략적으로 보인 단면 모식도.
도 3 은 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4 는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 내굴곡성을 보인 실물 사진.
도 5 는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판과 비교예의 기판에 대하여 굽힘 시험 결과를 비교하여 나타낸 그래프.
도 2 는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 구성을 개략적으로 보인 단면 모식도.
도 3 은 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4 는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 내굴곡성을 보인 실물 사진.
도 5 는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판과 비교예의 기판에 대하여 굽힘 시험 결과를 비교하여 나타낸 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 구성을 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 외관을 보인 실물 사진이 첨부되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 구성을 개략적으로 보인 단면 모식도가 도시되어 있다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 투명유연기판(100)은, 폴리머로 이루어진 투명모재(120)와, 상기 투명모재(120) 상면에 형성된 투명전도성박막(140)과, 상기 투명전도성박막(140)의 외면에 형성된 내굴곡성박막(160)을 포함하여 구성되며, 상기 투명모재(120)와, 투명전도성박막(140) 및 내굴곡성박막(160) 모두 투명하여 도 1과 같이 투명하게 구성된다.
그리고, 상기 투명전도성박막(140)은 투명유연기판(100)에 전기 전도도를 부여하기 위한 구성이며, 상기 내굴곡성박막(160)은 투명유연기판(100)에 내굴곡성을 극대화하기 위한 구성이다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 투명모재(120)는 PC, PET, PES, PEN, PAR을 포함하는 연성 디스플레이 소자용 폴리머 기판 중 어느 하나로 이루어져 플렉시블하게 구성되며, 상기 투명유연기판(100)의 맨 하측에 위치한다.
그리고, 상기 투명전도성박막(140)은 투명모재(120) 상면에 위치하여 투명유연기판(100)에 전기 전도성을 부여하기 위한 구성으로, 상기 투명모재(120) 상면에 상기 투명모재(120)에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어진다.
즉, 상기 투명전도성박막(140)은 본 발명의 실시예에서 물리적증기장착법(PVD:Physical Vapor Deposition)이 채택되어 상기 투명모재(120) 외면에 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나 이상을 포함하도록 형성되며, 우수한 전기적 특성을 유지하기 위하여 350V 이하의 저전압 플라즈마를 이용하여 형성된다.
그리고, 상기 투명전도성박막(140)은 0.01 내지 10㎛의 두께로 형성되어 50Ω/□ 내지 10Ω/□의 면저항을 갖는다.
상기 투명전도성박막(140)의 외면에는 내굴곡성박막(160)이 구비된다. 상기 내굴곡성박막(160)은 Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성되어 투명유연기판(100)의 내굴곡성을 향상시키는 구성으로, 0.05 내지 10㎛의 두께로 형성된다.
그리고, 상기 투명전도성박막(140)과 내굴곡성박막(160)은 도 2와 같이 순차적으로 각각 단층으로 형성될 수도 있으며, 교번하여 다수회 적층될 수도 있다.
또한, 상기 투명전도성박막(140)과 내굴곡성박막(160)은 교번하여 형성하지 않고 각각 다수 층을 형성할 수도 있다.
이하 첨부된 도 3을 참조하여 상기 투명유연기판(100)을 제조하는 방법을 설명한다.
도 3에는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.
첨부된 도면과 같이, 상기 투명유연기판(100)은 폴리머로 이루어진 투명모재(120)의 표면을 이온빔으로 전처리하는 전처리단계(S100)와, 상기 투명모재(120)의 외면에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어진 투명전도성박막(140)을 형성하는 투명전도성박막형성단계(S200)와, 상기 투명전도성박막(140) 외면에 Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성된 내굴곡성박막(160)을 형성하는 내굴곡성박막형성단계(S300)를 순차적으로 실시하여 제조된다.
상기 전처리단계(S100)는 투명모재(120) 상에 잔존하는 흡착가스 입자들과 오염물질을 제거하기 위한 과정으로, 진공 챔버 내에 투명모재(120)를 거치한 후 저진공펌프와 고진공펌프를 이용하여 진공챔버 내부의 진공도를 1x10-5torr 로 맞춘 다음 유지하게 된다.
이런 상태에서 상기 이온빔장치를 작동시켜 상기 투명모재(120) 상에 존재하는 흡착가스 입자들과 오염물질을 제거하게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에서 이온빔장치는 필라멘트로부터 열전자를 방출하여 플라즈마를 발생시키고 플라즈마에 존재하는 이온들을 가속시켜 방출하는 엔드홀(End-Hall) 방식이 적용되었다.
보다 상세하게는 상기 진공챔버 내부에 혼합가스(Ar)을 주입하여 5x10-5torr 내지 5x10-4torr의 진공도를 유지하였고, 필라멘트의 파워는 약 400W(20A x 20V), 이온빔장치의 파워는 180W (2A x 90V)로 설정하여 3분 내지 5분 실시하였다.
상기와 같은 과정에 따라 전처리단계(S100)가 완료되면, ITO, IZO, AZO, GZO 등 투명 전도성 물질이 부착되어 있는 스퍼터링 타겟에 연결되어 있는 플라즈마 발생전원에 전원을 인가하여 1w/이하의 플라즈마 파워를 발생시켜 상기 투명모재(120) 외면에 상기 투명전도성박막(140)을 형성하게 된다.
상기 투명전도성박막형성단계(S200)에서 스퍼터링 공정에 의해 산화물계 투명전도성박막(140)이 형성된 후 내굴곡성박막형성단계(S300)를 실시하게 된다.
상기 내굴곡성박막형성단계(S300)는 Ag 나노 와이어가 포함된 페이스트 또는 전도성 폴리머 또는 전도성 잉크를 투명전도성박막(140)에 도포하여 내굴곡성박막(160)을 형성하는 과정으로, 결국 내굴곡 특성과 전기 전도도가 우수한 기판을 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4에는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 내굴곡성을 보인 실물 사진이 첨부되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 내굴곡성박막 및 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판과 비교예의 기판에 대하여 굽힘 시험 결과를 비교하여 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
[실시예1]
- 투명모재 : 재질 PET, 두께 188㎛, 투과도 92%
- 초기 진공도 : 3 × 10-5torr
- 이온빔 전처리
* 전처리단계에서 작업 진공도 : 2 × 10-4torr
* 전처리용 이온빔 플라즈마 Power : 100V ×1.5A
- 산화물계 투명전도성박막 코팅
* 스퍼터링타겟 :ITO
* 작업가스 : Ar(99.5%), 산소(0.5%)
* 작업 진공도 : 1.5 × 10-3torr
* RF 전력 : 400w (타겟 넓이- 400㎠)
* 코팅시간 : 30min
* 코팅 두께 : 150㎚
* 면저항 : 17Ω/□
- 내굴곡성박막 코팅 : 코팅 물질 ITO, 투과도 88%, 면저항 17Ω/□
내굴곡성 3000회 @ 10㎜ bending 지름
-Ag나노와이어가 포함된 투명 전도성 페이스트 코팅
* Ag 나노와이어 크기 : 직경 50㎚, 길이 50㎛
* 작업온도 : 50℃
* 코팅두께 :≤1㎛
- 내굴곡성박막의 특성 : 코팅물질 ITO, 투과도 86%, 면저항 15Ω/□
내굴곡성 3000회 @ 10㎜ bending 지름
상기한 실시예에 따라 제조된 투명유연기판(100)은 첨부된 도 4와 같이 유연성이 뛰어나며 투명도 또한 도 1과 같이 높다.
그리고 첨부된 도 5의 실험 결과와 같이, 본 발명의 실시예(도 5의 (b)참조)에 따라 제조된 투명유연기판(100)은 3,000회의 굴곡시험을 실시하더라도 저항이 거의 일정하게 낮은 수치를 기록하고 있다.
반면, 비교예(도 5의 (a)참조)는 상기 내굴곡성박막(160)을 형성하지 않고 투명전도성박막(140)만 형성한 것으로, 내굴곡시험을 3,000회 실시하는 동안 저항이 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 의한 투명유연기판(100)은 도 4와 같이 내굴곡성 및 전기전도도가 뛰어난 것을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100. 투명유연기판 120. 투명모재
140. 투명전도성박막 160. 내굴곡성박막
S100. 전처리단계 S200. 투명전도성박막형성단계
S300. 내굴곡성박막형성단계
140. 투명전도성박막 160. 내굴곡성박막
S100. 전처리단계 S200. 투명전도성박막형성단계
S300. 내굴곡성박막형성단계
Claims (12)
- 폴리머로 이루어지며 이온빔에 의해 표면이 전처리된 투명모재와,
상기 투명모재에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어져 증착된 투명전도성박막과,
상기 투명전도성박막 외측에 형성된 내굴곡성박막을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투명전도성박막은 물리적증기장착법(PVD:Physical Vapor Deposition)으로 형성됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 2 항에 있어서, 상기 투명모재는, PC, PET, PES, PEN, PAR, 투명 폴리머 기판 중 어느 하나가 적용됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 3 항에 있어서, 상기 내굴곡성박막은,
Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 4 항에 있어서, 상기 투명전도성박막은 0.01 내지 10㎛의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 5 항에 있어서, 상기 투명전도성박막은 50Ω/□ 내지 10Ω/□의 면저항을 갖는 것을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 6 항에 있어서, 상기 내굴곡성박막은 0.05 내지 10㎛의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명전도성박막과 내굴곡성박막은 각각 1층 이상 형성되며, 다수 층으로 형성시에 교번하여 형성됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판.
- 폴리머로 이루어진 투명모재의 표면을 이온빔으로 전처리하는 전처리단계와,
상기 투명모재의 외면에 스퍼터링법을 이용하여 ITO, IZO, AZO, GZO 중 어느 하나로 이루어진 투명전도성박막을 형성하는 투명전도성박막형성단계와,
상기 투명전도성박막 외면에 Ag 나노 와이어가 포함된 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 전도성 고분자 중 어느 하나 이상으로 형성된 내굴곡성박막을 형성하는 내굴곡성박막형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 투명전도성박막형성단계와 내굴곡성박막형성단계는 다수 회 실시됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 전처리단계와 투명전도성박막형성단계는 동일한 진공챔버 내부에서 연속적으로 실시됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 투명전도성박막형성단계에서 350V 이하의 저전압 플라즈마가 적용됨을 특징으로 하는 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판의 제조 방법.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020110146648A KR101297432B1 (ko) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | 내굴곡성박막과 투명전도성박막이 구비된 투명유연기판 및 이의 제조방법 |
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| KR102703507B1 (ko) * | 2023-08-03 | 2024-09-06 | 재단법인대구경북과학기술원 | 박막태양전지용 광학 기반 로컬 컨텍 하부 기판 및 이의 제조 방법 |
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-
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