KR20150093835A - 가요성 전자기기에 대한 개선된 은계 전도성 층 - Google Patents

가요성 전자기기에 대한 개선된 은계 전도성 층 Download PDF

Info

Publication number
KR20150093835A
KR20150093835A KR1020157018713A KR20157018713A KR20150093835A KR 20150093835 A KR20150093835 A KR 20150093835A KR 1020157018713 A KR1020157018713 A KR 1020157018713A KR 20157018713 A KR20157018713 A KR 20157018713A KR 20150093835 A KR20150093835 A KR 20150093835A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
silver
doped
transparent conductive
layers
Prior art date
Application number
KR1020157018713A
Other languages
English (en)
Inventor
모드 핫산
궈웬 딩
민 후 레
민 안 응우옌
지-웬 순
귀전 장
Original Assignee
인터몰레큘러 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인터몰레큘러 인코퍼레이티드 filed Critical 인터몰레큘러 인코퍼레이티드
Publication of KR20150093835A publication Critical patent/KR20150093835A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H01L51/56
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • H01L51/0097
    • H01L51/5234
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0274Optical details, e.g. printed circuits comprising integral optical means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes
    • H10K50/82Cathodes
    • H10K50/828Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers
    • H01L2251/56
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111Flexible substrates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Abstract

전도성 스택들을 제조하는 방법들은 인듐 주석 산화물 (ITO) 과 같은 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 형성하는 단계를 포함한다. 도핑된 은 또는 은 합금 층은 얇을 수 있어서, 예컨대 1.5 nm 내지 20 nm 사이에 있을 수 있어서, 투명할 수 있다. 도핑된 은 또는 은 합금은 개선된 연성 속성을 제공하여, 전도성 스택이 벤딩가능하게 할 수 있다. 투명 전도성 산화물 층들이 또한 얇아서, 전도성 스택이 개선된 연성 속성을 가질 수 있게 할 수 있다.

Description

가요성 전자기기에 대한 개선된 은계 전도성 층{IMPROVED SILVER BASED CONDUCTIVE LAYER FOR FLEXIBLE ELECTRONICS}
본 발명은 일반적으로 투명 전도성 막들에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 가요성 (flexible) 기판들 상에 퇴적되는 이러한 막들에 관한 것이다.
투명 전도성 막들은 광 스펙트럼의 가시 거리에 있어서의 광학 투과도와 대면적 전기 전도도 양쪽 모두를 제공할 수 있다. 투명 전도성 막들에 대한 잠재적인 애플리케이션들은 건축용 글라스들 및 플랫 패널 디스플레이들 (flat panel displays; FPD) 을 포함한다.
일반적으로 빌딩 글라스 윈도우들과 차량 윈도우들과 같은 애플리케이션들에 사용되는 건축용 글라스는, 통상적으로 높은 가시 투과 및 낮은 방사율을 제공한다. 높은 가시 투과는 보다 많은 태양광이 윈도우들을 통과하게 할 수 있어서, 많은 윈도우 애플리케이션들에 있어서 바람직하다. 낮은 방사율은 적외선 (infrared; IR) 방사를 차단하여 바람직하지 않은 내부 가열을 감소시킬 수 있다. 플랫 패널 디스플레이들은 다양한 전자 디바이스들에 사용된다. 예를 들어, 플랫 패널 디스플레이들은 액정 디스플레이들 (liquid crystal displays; LCD), 플라즈마 디스플레이들, 및 유기 발광 다이오드 디스플레이들 (organic light emitting diode displays; OLED) 을 포함할 수 있다. 플랫 패널 디스플레이에서, 전기적 상호연결을 제공하기 위해, 투명 전극들을 갖는 기판들이 제조될 수 있다.
콘택 층 및 전극들을 포함하여 디바이스의 많은 양태들에 의해 디스플레이 또는 조명 컴포넌트들에서의 가요성 디바이스들의 진보가 이루어지고 있다. 전도성 및 투명 재료로서, ITO (Indium-Tin-Oxide) 는 전기적 (높은 전도도) 및 광학적 (높은 투명도) 속성들의 조합으로 인해 가장 일반적으로 사용된다. 그러나, ITO 는 부서지기 쉬울 수 있어서, 디스플레이용 가요성 OLED들뿐만 아니라, 조명용 가요성 OLED들, 및 가요성 디스플레이들과 가요성 터치-스크린들을 포함하는 기판들의 벤딩 (bending) 과 성형을 요구하는 애플리케이션들에의 사용을 제한할 수 있다.
진보된 플랫 패널 디스플레이들, 예를 들어, 보다 큰 스크린 사이즈 및 보다 빠른 그래픽들은, 투명 전도성 막들에 있어서 보다 높은 전도도를 요구할 수 있다. 극박 (ultra thin) 의 은 층들은 통상적인 투명 전도성 막보다 훨씬 더 얇고 우수한 전도도를 여전히 제공할 수 있다. 또한, 은은 연성이어서, 디바이스가 벤딩될 수 있게 할 수 있다. 그러나, 은은 매우 내구성이 있는 재료가 아니어서, 극박 층으로서 사용되는 경우, 제한된 수명과 내구성을 야기할 수 있다. 따라서, 가요성 전자 애플리케이션들에 대한 은계 전도성 층들 (silver based conductive layers) 을 개선시키는 것이 바람직하다.
일부 실시형태들에서, 본 발명은 가요성 기판들에 대한 투명 전도성 스택을 형성하는 방법들을 개시한다. 이 방법들은 투명 전도성 산화물 층들의 2개 층들 사이에 개재된 (sandwiched) 도핑된 은 또는 은 합금 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 본 발명은, 연성인 것에 부가적으로, 투명하고 전도성일 수 있으며 가요성 애플리케이션들에 적합한 전도성 스택을 개시한다. 전도성 스택은 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 은 또는 은 합금 층을 포함할 수 있다. 도핑된 은 또는 은 합금 층은 얇아서, 예컨대 1.5 nm 내지 20 nm 사이, 또는 2 nm 와 12 nm 사이, 또는 5 nm 내지 9 nm 사이에 있을 수 있어서, 투명할 수 있다. 도핑된 은 또는 은 합금은 개선된 연성 속성들을 제공하여, 전도성 스택이 벤딩가능하게 될 수 있다. 투명 전도성 산화물 층들이 또한 얇을 수 있다, 예컨대 10 nm 와 100 nm 사이에 있을 수 있다. 전도성 스택의 투명 전도성 산화물 층들의 두께가 종래의 투명 전도성 산화물 층의 두께의 절반보다 더 작을 수 있기 때문에, 전도성 스택은 개선된 연성 속성들을 가질 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도핑된 은 또는 은 합금 층은 Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 와 같은, 산화물 형성의 낮은 엔탈피를 갖는 원소로 도핑된 은 재료를 포함한다. 따라서, 도펀트는 환경 내의 수분 또는 산소로 산화물들 또는 수산화물들을 형성하여, 은의 산화를 방지할 수 있다. 도펀트는 0.1 wt% 내지 10 wt% 사이의 농도로 은 층에서 단상 (single phase) 을 형성할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 도핑된 은은 단일 도펀트 종들을 포함할 수 있다. 은 합금은 산화물 형성의 낮은 엔탈피를 갖는 원소를 갖는 은의 이원 합금 (binary alloy) 을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 도핑된 은 층은 산화물 도펀트 또는 수산화물 도펀트로 도핑된 은을 포함할 수 있다. 도핑된 은 층은 산화물 도펀트 또는 수산화물 도펀트로 도핑된 은 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 본 발명은 투명하고 전도성이며 연성인 전도성 스택을 포함하는 가요성 디바이스들을 개시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내기 위해 동일한 도면 부호들이 사용되었다. 도면들은 스케일대로인 것은 아니며, 도면들에서의 다양한 엘리먼트들의 상대적인 치수들은 개략적으로 도시되며 반드시 스케일대로 도시되어 있지 않다.
본 발명의 기법들은 첨부 도면들과 함께, 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 용이하게 이해될 수 있다.
도 1 은 일부 실시형태들에 따른 전도성 스택을 예시한 것이다.
도 2a 및 도 2b 는 일부 실시형태들에 따른 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 시스템들을 예시한 것이다.
도 3 은 일부 실시형태들에 따른 인라인 (in-line) 퇴적 시스템을 예시한 것이다.
도 4 는 일부 실시형태들에 따른 롤투롤 (roll-to-roll) 퇴적 시스템을 예시한 것이다.
도 5 는 일부 실시형태들에 따른 코팅된 층들을 스퍼터링하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다.
도 6 은 일부 실시형태들에 따른 코팅된 층들을 스퍼터링하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다.
도 7 은 일부 실시형태들에 따른 코팅된 층들을 스퍼터링하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른 LCD 개념도를 예시한 것이다.
도 9 는 일부 실시형태들에 따른 OLED 개념도를 예시한 것이다.
도 10 은 일부 실시형태들에 따른 솔라 패널 개념도를 예시한 것이다.
도 11 은 일부 실시형태들에 따른 저방사율 투명 가요성 패널을 예시한 것이다.
하나 이상의 실시형태들의 상세한 설명이 첨부 도면들과 함께 아래에 제공된다. 상세한 설명이 이러한 실시형태들과 관련하여 제공되지만, 임의의 구체적인 예로 제한되지 않는다. 그 범위는 오직 청구항들에 의해서만 제한되며, 무수한 대안들, 변경들, 및 등가물들이 포함된다.
완전한 이해를 제공하기 위해 무수한 구체적인 세부 사항들이 다음 설명에 제시된다. 이들 세부 사항들은 예시의 목적을 위해 제공되며, 설명되는 기법들은 이들 구체적인 세부 사항들의 일부 또는 전부 없이도 청구항들에 따라 실시될 수도 있다. 명료성의 목적을 위해, 본 실시형태들에 관련된 기술 분야들에 공지되어 있는 기술 자료 (technical material) 는 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 자세히 설명되지 않았다.
일부 실시형태들에서, 가요성 (flexible) 코팅된 패널들을 제조하기 위한 방법들 및 장치들이 제공된다. 가요성 코팅된 패널들은, 은과 같은 전도성 재료를 갖는 전도성 스택과 같은, 가요성 기판 상에 형성된 코팅된 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 후속 층들의 퇴적으로부터의 또는 후속 고온 어닐들로부터의 산화에 대한, 전도성 스택의 내구성을 개선시키기 위해, 인듐 주석 산화물 (indium tin oxide; ITO) 과 같은 투명 전도성 산화물 층들의 2개 층들 사이에 개재된 (sandwiched), 도핑된 은 층 또는 합금 은 층이 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 가요성 코팅된 패널들을 제조하기 위한 방법들 및 장치들은 ITO 층과 같은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 그 다음에 도핑된 은 층 또는 합금 은 층, 그 다음에 ITO 층과 같은 제 2 투명 전도성 산화물 층을 퇴적시키는 것을 포함한다. 도핑된 또는 합금화된 은 층은 전도도를 제공할 수 있고, 개재된 투명 전도성 산화물 층들은, 코팅된 층들에서 다른 층들과 집적 양립성을 제공함과 함께, 도핑된 또는 합금화된 은 층을 보호할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 투명 전도성 산화물 층들은 ITO 와 같은 투명 전도성 재료들의 임의의 타입을 포함할 수 있다. 개재된 투명 전도성 산화물 층들은 종래의 투명 전도성 산화물 층보다 더 얇기 때문에, 예를 들어, 이들의 요구되는 두께는 전기 전도도를 위한 것이 아니라 보호를 위한 것이어서, 최소 두께가 사용될 수 있다. 투명 전도성 산화물 층들의 두께는 1 nm 와 100 nm 사이일 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은 층은 높은 산소 친화성을 갖는 도펀트를 포함할 수 있다. 높은 산소 친화성 도펀트는 은 원소로부터 산소를 끌어당길 수 있어서, 도핑된 또는 합금화된 은 층의 산화를 방지한다. 일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은 층은 높은 산소 친화성을 갖는 원소를 갖는 은의 합금을 포함할 수 있다. 산소 친화성 속성은 산화물 형성의 엔탈피, 예를 들어, 산소 플라즈마 주위에서 여기된 산소 종들 또는 주위에서의 수분과 같은, 환경 내의 산소로 산화물들 또는 수산화물들을 형성하는 능력으로 특성화될 수 있다. 도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께는 1.5 nm 와 20 nm 사이, 예컨대 5 nm 와 12 nm 사이, 또는 5 nm 와 9 nm 사이일 수 있다.
일부 실시형태들에서, 높은 산소 친화성 도펀트 (또는 원소) 는 산화물 형성의 높은 엔탈피를 가질 수 있는데, 이는 높은 산소 친화성 도펀트 또는 원소가 산화물을 쉽게 형성할 수 있다는 것을 의미한다. 다시 말해서, 이 형성의 엔탈피는 더욱 네거티브여서, 즉, 크기에 있어서 높은 네거티브 값을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 높은 산소 친화성 도펀트 (또는 원소) 는 (크기에 있어서) 약 1200 kJ/mol 보다 더 크거나, (크기에 있어서) 약 1000 kJ/mol 보다 더 크거나, (크기에 있어서) 약 800 kJ/mol 보다 더 크거나, 또는 (크기에 있어서) 약 600 kJ/mol 보다 더 큰 산화물 형성의 엔탈피를 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 높은 산소 친화성 도펀트는, 모든 금속 산화물들 중에서 상위 30% 에 있는, 예를 들어, 상위 10% 에 있는 금속 산화물의 형성 엔탈피를 갖는 금속성 원소를 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 높은 산소 친화성 도펀트는, 예컨대 높은 산소 친화성 도펀트의 퍼센티지가 50 wt% 보다 더 작은, 보다 적은 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 높은 산소 친화성 도펀트의 퍼센티지는 0.1 과 10 wt% 사이, 예컨대 0.25 와 5 wt% 사이에 있을 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도펀트들에 대해 부가적인 요건들이 부과될 수 있다. 예를 들어, 도펀트들은 적어도 사용되는 농도를 위해 은에서의 높은 용해도를 갖도록 또는 은을 갖는 단상 (single phase) 합금을 형성하도록 선택될 수 있다. 단상 합금은 균질 조성물을 가질 수 있고, 단상 합금에서, 합금의 성분들 대부분이 서로 용해된다. 또한, 이 원소들은 낮은 흡광 계수를 그의 금속성 형태로 그리고 그의 산화물 형태로 갖도록 선택될 수 있다. 낮은 흡광 계수는 예컨대 가시 거리에서 유입 광의 흡수를 감소시킬 수 있다. 일부 실시형태들에서, 이 원소들은 약 8 보다 더 작은 흡광 계수를 가질 수 있거나, 또는 약 5 또는 6 보다 더 작을 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은은, 예를 들어, 단상 이원 은 합금 (single phase binary silver alloy) 을 형성하기 위해, 단일 도펀트를 포함할 수 있다. 재료 속성들의 최적화에 사용되는 변형들 및 파라미터들이 상당히 감소될 수 있기 때문에 단일 도펀트들의 사용은 도핑된 또는 합금화된 은의 성장을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 단일 도펀트들은 Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 의 금속 원소들을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은은 하나 이상의 도펀트들을 포함할 수 있다. 다수의 도펀트들의 사용은 도핑된 또는 합금화된 은의 가능한 속성들의 범위를 넓힐 수 있다. 일부 실시형태들에서, 다수의 도펀트들은 Ti, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 의 원소들을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은은 산화물 도펀트 또는 수산화물 도펀트를 포함할 수 있다.
도핑된 또는 합금화된 은 층은 전도성 스택, 예를 들어, 2개의 투명 전도성 산화물 층들 사이에 개재된 은 층에 대한 연성 (ductility) 을 제공할 수 있어서, 전도성 스택이 가요성 기판 애플리케이션들에서 벤딩 (bending) 또는 사용되게 할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 패널들을 제조하기 위한 방법들 및 장치들은 투명 전도성 산화물 층들의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택을 포함한다. 이러한 은 층은 개선된 전도도를 제공하여, 투명 전도성 산화물 층들이 얇아지게 되어, 가요성 동작들 동안 잠재적인 크랙 또는 손상을 피하게 할 수 있다. 도핑된 또는 합금화된 은 층에서의 도펀트들은 개선된 연성을 제공하여, 가요성을 더 개선시킬 수 있다. 이 패널들은 가요성 및 신뢰성과 관련하여 전도성 스택의 개선된 전체 품질을 가질 수 있다.
전도성 스택을 갖는 코팅된 패널들은, 유기 폴리머들로 이루어진 기판들을 포함하여 투명 가요성 기판과 같은 가요성 기판을 포함할 수 있다. 코팅된 패널들은, 플라스틱 중간층 또는 가스-충전된 밀봉 공간이 없는 또는 이를 갖는 다중 글레이징들 또는 모놀리스식 글레이징들에서, 차량 및 빌딩 윈도우들, 스카이라이트들, 또는 글라스 도어들과 같은 윈도우 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 코팅된 패널들은 광전자 디바이스들 또는 플랫 패널 디스플레이들에 사용될 수 있다.
도 1 은 일부 실시형태들에 따른 전도성 스택을 예시한 것이다. 투명 전도성 산화물 층 (140) 은 도핑된 또는 합금화된 은 층 (130) 상에 배치되고, 이 도핑된 또는 합금화된 은 층 (130) 은 다른 투명 전도성 산화물 층 (120) 상에 배치되고, 이 다른 투명 전도성 산화물 층 (120) 은 가요성 기판 (110) 상에 배치되어 코팅된 투명 패널 (100) 을 형성하며, 이 코팅된 투명 패널 (100) 은 가요성 애플리케이션들을 위해 높은 연성을 갖는 전기 전도를 위한 전도성 스택을 갖는다.
이 층들, 예를 들어, 120, 130, 및 140 은 상이한 프로세스들 및 장비를 사용하여 스퍼터 퇴적될 수 있고, 예를 들어, 타깃들은 직류 (DC), 펄스형 DC, 교류 (AC), 무선 주파수 (RF) 또는 임의의 다른 적합한 조건들 하에서 스퍼터링될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 최적의 전도 및 연성을 갖는 층들을 퇴적시키기 위한 물리적 기상 증착 방법들이 개시된다. 대안적으로, 이러한 층들은 이온 빔 퇴적, 화학적 기상 증착, 이온 빔 향상된 퇴적, 증발, 및 레이저 어블레이션 퇴적과 같은 다른 퇴적 프로세스들에 의해 퇴적될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 은 층은, 예를 들어, 은 층에서의 불순물들을 최적화함으로써, 높은 전도도를 획득하도록 제어될 수 있다. 순수 은 층은 은 산화물에 비해 가장 높은 전도도를 제공할 수 있다. 그러나, 은은, 예를 들어, 후속 층들의 퇴적에서의 산소 반응 스퍼터링 프로세스 동안 쉽게 산화될 수 있다. 부가적으로, 고온 어닐링 프로세스 동안, 또는 글라스가 수분 또는 반응 환경에 노출될 수도 있는 장기 사용 동안, 은 층은 산소 확산을 가질 수 있다.
예를 들어, 후속 층들의 퇴적으로부터의 또는 후속 고온 어닐들로부터의 산화에 대한, 은 층의 전도도를 유지하기 위해, 도펀트가 은 층에 도입되어, 도핑된 또는 합금화된 은 층을 형성할 수 있다. 도펀트 원소들은, 은보다, 예를 들어, 산소와 쉽게 반응하는, 더 높은 산소 친화성을 가질 수 있어서, 은 층을 산소 확산에 의한 산화로부터 보호할 수 있다. 도펀트 원소들은, 산화된 경우에 전기 전도의 저하를 감소시키기 위해, 원소와 산화물 형태들 양쪽 모두에서 높은 전기 전도도를 갖도록 선택될 수 있다. 산소 게터링 속성에 부가적으로, 도펀트 원소들에 대한 다른 바람직한 속성들이 있을 수 있다. 예를 들어, 도펀트 원소들은, 예를 들어, 단상 재료를 형성하기 위해, 은에서의 높은 용해도를 가질 수 있다.
일부 실시형태들에서, 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 투명 전도성 스택들, 및 이를 형성하는 방법들이 개시된다. 투명 전도성 스택은 가요성 기판 상에 제작된 디바이스들이, 예를 들어, 벤딩으로 인해 손상되는 것으로부터 보호하기 위해 가요성 기판 상에 형성될 수 있다.
투명 전도성 스택들은 은의 산소 친화성보다 더 높은 산소 친화성을 갖는 도펀트 원소를 갖는 은의 합금을 포함할 수 있다. 도펀트 원소의 높은 산소 친화성 속성은, 예를 들어, 후속 층들의 퇴적으로부터 또는 후속 고온 프로세스들로부터 산소를 끌어당김으로써 은 원소의 산화를 방지할 수 있다. 도펀트 원소 및 은은 산소 게터링 속성을 나타낼 수 있는 도핑된 또는 합금화된 재료를 형성할 수 있다. 산화 보호 속성을 달성하도록 선택된, 은에 대한 도펀트 원소의 비율이 최적화될 수 있다, 예를 들어, 도펀트 원소의 양이 최소로 될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은 구조들이 개시된다. 이러한 은 구조들은 하나 이상의 도펀트 원소들을 갖는 은의 도핑 또는 합금화를 포함할 수 있다. 도펀트 원소는 Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 및 Sb 를 포함할 수 있고, 이들은 높은 산소 친화성 속성을 가질 수 있다. 원소 형태와 산화물 형태 양쪽 모두에서 높은 전기 전도도를 가질 수 있는 도펀트 원소들이 사용될 수 있다.
부가적으로, 도펀트 원소들은 은에서의 높은 용해도를 가져서, 은과의 단상 혼합을 유발하여, 은 전도도의 최소 저하를 일으킬 수 있다. 도펀트 원소들은 금속성과 금속 산화물 형태들 양쪽 모두에서 낮은 흡광 계수를 가질 수 있어서, 고온 프로세스로 인한 구조적 또는 광학적 변화들 또는 광 투과의 저하를 최소화할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 가요성 기판 상에 퇴적된 전도성 스택에 대해 적용될 수 있는 스퍼터 퇴적 프로세스들이 개시된다. 예를 들어, 전도성 스택은, 높은 전기 전도 및 가시 광 투과를 유지하면서, 가용성 기판을 손상되는 일 없이 벤딩시킬 수 있다.
일부 실시형태들에서, 예를 들어, 보다 높은 품질의 코팅된 층들 및 코팅된 패널들을 달성하기 위해, 스퍼터 퇴적 동안 높은 산소 친화성 재료 및 은의 합금을 갖는 층을 사용하는 퇴적 프로세스들 및 이 프로세스로부터 제작되는 코팅된 물품들이 개시된다.
일부 실시형태들에서, 합금 층은 합금화된 타깃으로부터 스퍼터링될 수 있고, 또는 상이한 원소 타깃들로부터 동일한 기판 상에 코-스퍼터링될 (co-sputtered) 수 있다. 이 프로세스는 (순수 금속성 배리어 층을 퇴적시키는) 순수 AR 에 존재할 수도 있고, 또는 막을 약간 산화시키는 산소를 포함할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b 는 일부 실시형태들에 따른 물리적 기상 증착 (PVD) 시스템들을 예시한 것이다. 도 2a 에서, 일반적으로 스퍼터 시스템 또는 스퍼터 퇴적 시스템이라고도 불리는 PVD 시스템 (200) 은, 프로세싱 챔버 (240), 기판 (230), 타깃 어셈블리 (210), 및 외측 소스 (220) 로부터 전달된 반응 종들을 규정하거나 둘러싸는 하우징을 포함한다. 퇴적 동안, 타깃은 아르곤 이온들로 충격이 가해져서, 기판 (230) 을 향해 스퍼터링된 미립자들을 방출시킨다. 스퍼터 시스템 (200) 은 기판 (230) 상에 블랭킷 퇴적을 수행하여, 전체 기판, 예를 들어, 타깃 어셈블리 (210) 로부터 생성된 스퍼터링된 미립자들에 의해 도달될 수 있는 기판의 영역을 커버하는 퇴적된 층을 형성할 수 있다.
타깃 (210) 에 사용되는 재료들은, 예를 들어, Ag, Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, Sb, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다 (즉, 단일 타깃은 몇몇 금속들의 합금으로 이루어질 수도 있다). 부가적으로, 타깃들에 사용되는 재료들은 상술된 금속들의 산화물들을 형성하기 위해 산소를 포함할 수도 있다. 부가적으로, 단 하나의 타깃 어셈블리 (210) 만이 도시되지만, 부가적인 타깃 어셈블리들이 사용될 수도 있다. 이와 같이, 타깃들의 상이한 조합들이 사용되어, 예를 들어, 상술된 층들을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도핑된 은 재료가 팔라듐 은인 일부 실시형태들에서, 팔라듐 및 은은 개별적인 팔라듐 및 은 타깃들에 의해 제공될 수도 있고, 또는 이들은 단일 팔라듐-은 합금 타깃에 의해 제공될 수도 있다.
스퍼터 퇴적 시스템 (200) 은 기판을 지지하기 위한 기판 지지체와 같은 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 기판 지지체는 진공 척, 정전 척, 또는 다른 공지된 메커니즘들을 포함할 수 있다. 기판 지지체는 기판의 표면에 수직인 축 둘레를 회전하는 것이 가능할 수 있다. 부가적으로, 기판 지지체는 수직 방향으로 또는 평면 방향으로 이동할 수도 있다. 수직 방향 또는 평면 방향으로의 이동 및 회전은, 마그네틱 드라이브들, 선형 드라이브들, 워엄 스크류들, 리드 스크류들, 드라이브를 통해 차동적으로 펌핑된 회전 공급기 (rotary feed) 등을 포함하는 공지된 구동 메커니즘들을 통해 달성될 수도 있다는 것을 인식해야 한다.
일부 실시형태들에서, 기판 지지체는, 파워 서플라이에 연결되어, 예를 들어, RF 또는 DC 바이어스를 기판에 제공하거나, 또는 프로세스 하우징 (240) 에 플라즈마 환경을 제공하는 전극을 포함한다. 타깃 어셈블리 (210) 는, 파워 서플라이에 연결되어 프로세스 하우징에 플라즈마를 생성하는 전극을 포함할 수 있다. 타깃 어셈블리 (210) 는 기판 (230) 을 향해 배향되는 것이 바람직하다.
스퍼터 퇴적 시스템 (200) 은 또한 타깃 전극에 커플링된 파워 서플라이를 포함할 수 있다. 파워 서플라이는 전극들에 전력을 제공하여, 적어도 일부 실시형태들에서는, 재료가 타깃으로부터 스퍼터링되게 한다. 스퍼터링 동안, 아르곤 또는 크립톤과 같은 불활성 가스들이 가스 유입구 (220) 를 통해 프로세싱 챔버 (240) 내에 도입될 수도 있다. 반응 스퍼터링이 사용되는 실시형태들에서, 타깃들로부터 분출된 미립자들과 반응하여 기판 상에 산화물들을 형성하는, 산소와 같은 반응 가스들이 또한 도입될 수도 있다.
스퍼터 퇴적 시스템 (200) 은 또한, 예를 들어, 프로세서 및 메모리를 갖는 제어 시스템 (미도시) 을 포함할 수 있고, 이 제어 시스템은 다른 컴포넌트들과 동작가능한 통신을 하고 그 동작을 제어하여 여기에 설명된 방법들을 수행하도록 구성된다.
도 2b 는 일부 실시형태들에 따른 코-스퍼터링 타깃들을 갖는 스퍼터 시스템을 도시한 것이다. 스퍼터 퇴적 챔버 (205) 는 외측 소스 (225) 로부터 전달된 반응 종들을 포함하는 플라즈마 환경 (245) 에 배치된 2개의 타깃들 (212 및 214) 을 포함할 수 있다. 타깃들 (212 및 214) 은, 기판 (230) 상에 산화물 도핑된 은 층의 합금을 퇴적시키는 산소의 옵션적 반응 종들과 함께, 도핑된 또는 합금화된 은 층의 도펀트 원소, 예를 들어, Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 및 은을 포함할 수 있다. 이 구성은 일 예로서 기능하고, 합금 재료를 갖는 단일 타깃과 같은 다른 스퍼터 시스템 구성들이 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 투명 전도성 산화물의 층들에 의해 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 갖는 전도성 스택을 형성하는 것을 포함하는, 가요성 패널들을 제조하기 위한 방법들 및 장치들이 개시된다. 이 패널들은, 예를 들어, 벤딩으로 인한 잠재적인 손상들을 최소화한 얇은 투명 전도성 산화물 층들 및 전도도를 제공하는 도핑된 또는 합금화된 은 층으로 인해, 양호한 전기적 컨덕턴스, 연성 및 내구성을 나타낼 수 있다.
일부 실시형태들에서, 대면적 코터 (coater) 들에서 가요성 패널들을 제조하는 방법들이 개시된다. 표면 보호 층과 같은 다른 층들과 함께, 2개의 투명 전도성 산화물 층들 사이에 개재된 도핑된 은 층을 퇴적시키기 위해, 하나 이상의 스퍼터 타깃들 아래에 가요성 기판들을 이동시키도록 수송 메커니즘이 제공될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 퇴적 스테이션들 사이에 기판들을 이동시키기 위한 수송 메커니즘을 포함하는 인라인 (in-line) 퇴적 시스템들이 개시된다.
도 3 은 일부 실시형태들에 따른 인라인 퇴적 시스템을 예시한 것이다. 컨베이어 벨트 또는 복수의 롤러들과 같은 수송 메커니즘 (370) 은 상이한 스퍼터 퇴적 스테이션들 사이에 기판 (330) 을 전송할 수 있다. 예를 들어, 기판은 타깃 어셈블리 (310A) 를 갖는 스테이션 #1 에 포지셔닝된 후에, 타깃 어셈블리 (310B) 를 갖는 스테이션 #2 로 전송된 후에, 타깃 어셈블리 (310C) 를 갖는 스테이션 #3 으로 전송될 수 있다. 타깃 (310A) 을 갖는 스테이션 #1 은 투명 전도성 산화물 층을 스퍼터링하는 투명 전도성 산화물 퇴적 스테이션일 수 있다. 타깃 (310B) 을 갖는 스테이션 #2 는 은보다 더 높은 산소 친화성 재료를 갖는 원소 및 도핑된 또는 합금화된 은 층을 스퍼터링하는 도핑된 또는 합금화된 은 퇴적 스테이션일 수 있다. 도시된 바와 같이, 스테이션 #2 는 단일 타깃 (310B) 을 포함한다. 그러나, 2개의 상이한 타깃들을 활용하는 코-스퍼터링 시스템과 같은 다른 구성들이 사용될 수 있다. 타깃 (310C) 을 갖는 스테이션 #3 은 다른 투명 전도성 산화물 층을 퇴적시키는데 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 가요성 플라스틱 기판들 상의, 투명 전도성 산화물 박막들의 2개 층들 사이에 개재된 은계 합금 박막 (silver-based alloy thin film) 을 포함하는 전도성 스택들의 롤루롤 퇴적을 위한 방법들이 제공된다. 이 방법들은 가요성 디스플레이 전극들을 성장시키는데 사용될 수 있다.
도 4 는 일부 실시형태들에 따른 롤투롤 (roll-to-roll) 퇴적 시스템을 예시한 것이다. 컨베이어 벨트 또는 복수의 롤러들과 같은 수송 메커니즘 (470) 은 상이한 스퍼터 퇴적 스테이션들 사이에 가요성 기판 (430) 의 롤을 전송할 수 있다. 예를 들어, 기판은 타깃 어셈블리 (410A) 를 갖는 스테이션 #1 에 포지셔닝된 후에, 타깃 어셈블리 (410B) 를 갖는 스테이션 #2 로 전송된 후에, 타깃 어셈블리 (410C) 를 갖는 스테이션 #3 으로 전송될 수 있다. 타깃 (410A) 을 갖는 스테이션 #1 은 투명 전도성 산화물 층을 스퍼터링하는 투명 전도성 산화물 퇴적 스테이션일 수 있다. 타깃 (410B) 을 갖는 스테이션 #2 는 은보다 더 높은 산소 친화성 재료를 갖는 원소 및 금속성 도핑된 또는 합금화된 은 층을 스퍼터링하는 도핑된 또는 합금화된 은 퇴적 스테이션일 수 있다. 도시된 바와 같이, 스테이션 #2 는 단일 타깃 (410B) 을 포함한다. 그러나, 2개의 상이한 타깃들을 활용하는 코-스퍼터링 시스템과 같은 다른 구성들이 사용될 수 있다. 타깃 (410C) 을 갖는 스테이션 #3 은 다른 투명 전도성 산화물 층을 퇴적시키기 위해 사용될 수 있다.
도 5 는 일부 실시형태들에 따른 코팅된 층들을 스퍼터링하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다. 가요성 기판 상에 제 1 투명 전도성 산화물 층을 형성한 후에, 도핑된 또는 합금화된 은 층이 제 1 투명 전도성 층 상에 스퍼터링되어 퇴적될 수 있다. 그 후에, 제 2 투명 전도성 산화물 층이 은 층 상에 스퍼터링되어 퇴적될 수 있다. 도핑된 또는 합금화된 은 층은 도펀트 원소와 은의 합금을 포함할 수 있고, 여기서 도펀트 원소는 전도성 층의 가요성을 개선시키도록 또는 적어도 저하시키지 않도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 도펀트 원소들은, 원소 형태들과 산화물 형태들 양쪽 모두에서 높은 전기 전도도를 갖기 위해, 은에서의 높은 용해도를 갖도록 선택될 수 있다. 또한, 도펀트 원소들은, 예컨대 은의 산소 친화성보다 더 높은, 높은 산소 친화성을 갖도록 선택될 수 있다. 도펀트 원소들은 원소와 산화물 형태들 양쪽 모두에서 5 보다 더 작은 흡광 계수를 가질 수 있다.
동작 500 에서, 가요성 기판이 제공된다. 이 기판은 폴리머 기판과 같은 투명 기판일 수 있다. 다른 기판들도 또한 사용될 수 있다. 동작 510 에서, 그 기판 상에 제 1 층이 형성된다. 제 1 층은 제 1 투명 전도성 층으로서 동작가능할 수 있다. 제 1 층은 ITO 와 같은 투명 전도성 산화물 재료를 포함할 수 있다.
동작 520 에서, 제 1 층 상에 제 2 층이 형성된다. 제 2 층은 도핑된 또는 합금화된 은 재료를 포함할 수 있다. 도펀트 원소들은 은 층의 가요성을 개선시키도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 도펀트 원소들은, 원소 형태들과 산화물 형태들 양쪽 모두에서 높은 전기 전도도를 갖기 위해, 은에서의 높은 용해도를 갖도록 선택될 수 있다. 도펀트 농도는 0.1 내지 10 wt% 사이, 예컨대 0.25 와 5 wt% 사이일 수 있다. 또한, 도펀트 원소들은, 예컨대 은의 산소 친화성보다 더 높은, 높은 산소 친화성을 갖도록 선택될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 산소 친화성 속성은 산화물 형성의 엔탈피 또는 자유 에너지로 특성화될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도펀트 원소는 크기에 있어서 1200 kJ/mol 보다 더 크거나, 1000 kJ/mol 보다 더 크거나, 800 kJ/mol 보다 더 크거나, 또는 600 kJ/mol 보다 더 큰 산화물 형성의 엔탈피를 갖는 재료들을 포함할 수 있다.
도펀트 원소들은 원소와 산화물 형태들 양쪽 모두에서 5 보다 더 작은 흡광 계수를 가질 수 있다. 제 2 층의 두께는 1.5 nm 와 20 nm 사이일 수 있고, 5 nm 와 12 nm 사이일 수도 있고, 또는 5 nm 와 9 nm 사이일 수 있다. 도펀트 원소들은 원소 형태와 산화물 형태 양쪽 모두에서 높은 전기 전도도를 가질 수 있다.
동작 530 에서, 제 3 층이 제 2 층 상에 스퍼터 퇴적된다. 제 3 층은 제 2 투명 전도성 층으로서 동작가능할 수 있다. 제 3 층은 ITO 와 같은 투명 전도성 산화물 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착 층 또는 보호 층과 같은 부가적인 층들이 가요성 기판 상에 형성될 수 있다.
도 6 은 일부 실시형태들에 따른 코팅된 층들을 스퍼터링하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다. 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된, 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택이 형성될 수 있다. 도핑된 또는 합금화된 은 층은 단일 도펀트 원소와 은의 합금을 포함할 수 있고, 여기서 도펀트 원소는 Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 일 수 있다.
동작 600 에서, 가요성 기판이 제공된다. 이 기판은 폴리머 기판과 같은 투명 기판일 수 있다. 다른 기판들도 또한 사용될 수 있다. 동작 610 에서, 그 기판 상에 제 1 층이 형성된다. 제 1 층은 제 1 투명 전도성 층으로서 동작가능할 수 있다. 제 1 층은 ITO 와 같은 투명 전도성 산화물 재료를 포함할 수 있다.
동작 620 에서, 제 1 층 상에 제 2 층이 형성된다. 제 2 층은 이원 도핑된 또는 이원 합금화된 은 재료를 포함할 수 있다. 도펀트 원소들은 Ti, Pd, Cu, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 일 수 있다. 도펀트 농도는 0.1 내지 10 wt% 사이, 예컨대 0.25 와 5 wt% 사이일 수 있다. 제 2 층의 두께는 1.5 nm 와 20 nm 사이일 수 있고, 5 nm 와 12 nm 사이일 수도 있고, 또는 5 nm 와 9 nm 사이일 수 있다.
동작 630 에서, 제 3 층이 제 2 층 상에 스퍼터 퇴적된다. 제 3 층은 제 2 투명 전도성 층으로서 동작가능할 수 있다. 제 3 층은 ITO 와 같은 투명 전도성 산화물 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착 층 또는 보호 층과 같은 부가적인 층들이 가요성 기판 상에 형성될 수 있다.
도 7 은 일부 실시형태들에 따른 코팅된 층들을 스퍼터링하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다. 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된, 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택이 형성될 수 있다. 도핑된 또는 합금화된 은 층은 하나 이상의 도펀트 원소들과 은의 합금을 포함할 수 있고, 여기서 도펀트 원소들은 Ti, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 중 적어도 하나일 수 있다.
동작 700 에서, 가요성 기판이 제공된다. 이 기판은 폴리머 기판과 같은 투명 기판일 수 있다. 다른 기판들도 또한 사용될 수 있다. 동작 710 에서, 그 기판 상에 제 1 층이 형성된다. 제 1 층은 제 1 투명 전도성 층으로서 동작가능할 수 있다. 제 1 층은 ITO 와 같은 투명 전도성 산화물 재료를 포함할 수 있다.
동작 720 에서, 제 1 층 상에 제 2 층이 형성된다. 제 2 층은 도핑된 또는 합금화된 은 재료를 포함할 수 있다. 도펀트 원소들은 Ti, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 중 적어도 하나일 수 있다. 도펀트 농도는 0.1 내지 10 wt% 사이, 예컨대 0.25 와 5 wt% 사이일 수 있다. 제 2 층의 두께는 1.5 nm 와 20 nm 사이일 수 있고, 5 nm 와 12 nm 사이일 수도 있고, 또는 5 nm 와 9 nm 사이일 수 있다.
동작 730 에서, 제 3 층이 제 2 층 상에 스퍼터 퇴적된다. 제 3 층은 제 2 투명 전도성 층으로서 동작가능할 수 있다. 제 3 층은 ITO 와 같은 투명 전도성 산화물 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착 층 또는 보호 층과 같은 부가적인 층들이 가요성 기판 상에 형성될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도핑된 또는 합금화된 은을 포함하는 전도성 스택은, 예를 들어, 순수 은에 비해, 화학적 시험에서, 보다 양호한 성능을 나타낼 수 있다. 기본 화학물질의 내구성 시험들에서, 도핑된 은 저하의 비율은 순수 은에 비해 15X 보다 더 많이 감소된다. 도핑된 또는 합금화된 은 층은 전도성 스택에 대한 개선된 내구성을 제공할 수 있고, 이는 전도성 스택을 그 위에 배치한 패널들의 수명을 상당히 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 도펀트 원소들은, 은을 그대로 둔 상태에서, 우선적으로 수분 및 산소와 반응하여 산화물들 및 수산화물들을 형성하도록 기능할 수 있다. 도핑된 또는 합금화된 은 층은 또한 전도성 스택에 대한 연성을 제공할 수 있고, 이는 스택이 벤딩되게 하여 가요성 애플리케이션들에 사용되게 할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 투명 전도성 스택을 제작하는 방법들이 제공된다. 전도성 스택은 투명 전도성 산화물 박막들의 2개 층들 사이에 개재된 은계 합금 박막을 포함할 수 있다. 전도성 스택은 액정 디스플레이들, 플랫 패널 디스플레이들, 플라즈마 디스플레이들, 솔라 셀들, 유기 발광 다이오드들, 및 일렉트로크로믹 또는 에너지 효율적인 윈도우들과 같은 다양한 광전자 디바이스 애플리케이션들에 대한 가용성 기판들 상의 투명 전기 전도체로서의 사용에 적합할 수 있다. 은 합금 막의 두께는 20 nm 보다 더 작을 수 있다. 은 합금들은 상당히 양호한 내식성과 함께 중간에서 높은 정도의 전기 전도도 및 반사율을 가질 수 있다. 부가적으로, 복합 층들은 개선된 연성을 가져서, 벤딩시 층들의 크랙을 방지할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 가요성 기판은 전도성 스택을 지지할 수 있는 폴리머 막을 포함할 수 있다. 가요성 기판은 충분한 두께 및 기계적 무결성을 가질 수 있다. 예를 들어, 가요성 기판의 두께는 100 내지 500 ㎛ 사이일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 전도성 스택은 액정 디스플레이 (LCD) 또는 유기 발광 다이오드 (OLED) 와 같은 가요성 플랫 패널 디스플레이에 사용될 수 있다.
일반적으로, LCD 는 액정 용액을 개재하는 편광 재료의 2개 시트들을 포함할 수 있다. 이 액정은 광 스위치들로서 사용되어, 제공된 전기장에 기초하여 그의 불투명도 (또는 투명도) 를 변화시킬 수 있다. 여기에 개시된 전도성 스택과 같은 투명 전극들은 스위칭 엘리먼트들을 제공하는데 사용될 수 있다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른 LCD 개념도를 예시한 것이다. 2개의 편광자들 (810 및 880) 은 LCD 패널을 통과한 광의 편광을 제어하도록 기판들 (820 및 870) 에 각각 부착될 수 있다. 편광자들 (810 및 880) 은 액정 층 (840) 을 개재할 수 있고, 이 액정 층 (840) 은 그의 상태에 따라 상이한 광-반사 특성들을 나타낼 수 있다. 액정 층 (840) 은 전극 층들 (830 및 850) 에 의해 생성된 전기장으로 인해 그의 상태를 변화시킬 수 있다. 전극 층 (830) 은, 선택 픽셀들에 전압을 인가하는 것으로 신호 회로에 의해 구동되는 박막 트랜지스터 어레이를 포함할 수 있다. 전극 층 (850) 은 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택을 포함할 수 있다. 컬러 필터 층 (860) 은 각각의 화소의 컬러를 변화시키는데 사용될 수 있다. 광 소스 (890) 는 백라이트를 제공하는데 사용될 수 있다.
도 9 는 일부 실시형태들에 따른 OLED 개념도를 예시한 것이다. OLED 패널은 유기 또는 폴리머 발광 층 (940) 을 포함할 수 있고, 이 유기 또는 폴리머 발광 층 (940) 은, 예를 들어, 이 층 양단에 전압을 인가함으로써 발광하는 전계발광을 할 수 있다. 전압이 전극 층들 (930 및 950) 에 인가될 수 있고, 이 전극 층들 (930 및 950) 은 발광 층 (940) 을 개재한다. 전극 층 (930) 은 선택 픽셀들에 전압을 인가하는 것으로 신호 회로에 의해 구동되는 박막 트랜지스터 어레이를 포함할 수 있다. 전극 층 (950) 은 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택을 포함할 수 있다. 컬러 필터 층 (960) 은 각각의 화소의 컬러를 변화시키는데 사용될 수 있다.
투명 전도성 산화물의 2개 층들에 의해 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택은, 예를 들어, 전도성 스택의 연성을 개선시킴으로써 가요성 플랫 패널 디스플레이들에 대한 개선을 제공할 수 있다. 전도성 스택은 투명 전도성 산화물 층들에 비해 유사한 전도도에 대해 훨씬 더 얇은 두께를 가질 수 있다. 전도성 스택은 보다 평활할 수 있고, 투명 전도성 산화물 층들에 비해 더 가요성일 수 있다. 전도성 스택은 보다 낮은 온도에서 퇴적되어, 폴리머 가요성 기판들의 사용을 가능하게 할 수 있다. 또한, 전도성 스택은 디스플레이 제작 프로세스의 수율을 개선시킬 수 있다, 예컨대 투명 전도성 산화물, 예를 들어, ITO 의 단일 층에 비해 전도성 스택의 퇴적 레이트를 개선시킬 수 있다.
일부 실시형태들에서, 전도성 스택은 특히 가요성 기판들에 대해 투명 전도성 산화물에 대한 대체물로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 전도성 스택은 ITO 보다 10 내지 25X 더 얇을 수 있고, 10 내지 100X 더 빠른 퇴적 레이트로 퇴적될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 전도성 스택은 가요성 솔라 패널들에 사용될 수 있다. 솔라 패널에서, 태양광은 전자 및 정공 쌍들을 생성하도록 솔라 패널의 p-n 접합에 도달할 수 있다. 전자 및 정공 쌍들은 상부 및 하부 전극들로 이동하여 전류를 생성하고, 이 전류는 디바이스들을 전력공급하는데 사용될 수 있다.
도 10 은 일부 실시형태들에 따른 솔라 패널 개념도를 예시한 것이다. 솔라 패널은 p-n 접합 층 (1040) 을 포함할 수 있고, 이 p-n 접합 층 (1040) 은 상부 전극 (1050) 및 하부 전극 (1030) 에 의해 개재된다. 하부 전극은 가요성 기판 (1020) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극 (1050) 은 보호 층 (1070) 에 의해 보호될 수 있다. 상부 전극 (1050) 은 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 전도성 스택은 가요성 저방사율 패널들에 대한 반사 층으로서 기능할 수 있다. 도 11 은 일부 실시형태들에 따라 저방사율 투명 가요성 패널을 예시한 것이다. 저방사율 투명 패널은 가요성 기판 (1120) 및 그 가요성 기판 (1120) 위에 형성된 저방사율 (low-e) 스택을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 가요성 기판 (1120) 은 플라스틱 또는 폴리카보네이트로 이루어지고, 예를 들어, 1 과 10 밀리미터 (mm) 사이의 두께를 갖는다. 기판 (1120) 은 정사각형 또는 직사각형일 수 있고 직경이 약 0.5 - 2 미터 (m) 일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 기판 (1120) 은 롤 구성으로 형성될 수도 있다.
low-e 스택은 하위 보호 층 (1130), 하위 산화물 층 (1140), 반사 층 (1154), 배리어 층 (1156), 상위 산화물 층 (1160), 광 필터 층 (1170), 및 상위 보호 층 (1180) 을 포함할 수 있다. 일부 층들은 옵션적일 수 있고, 계면 층들 또는 접착 층들과 같은 다른 층들이 부가될 수 있다. 반사 층 (1154) 은 투명 전도성 산화물의 2개 층들 사이에 개재된 도핑된 또는 합금화된 은 층을 포함하는 전도성 스택을 포함할 수 있다. 이 층들 (1130 내지 1180) 각각에 의해 제공된 기능성에 대한 예시적인 세부 사항들이 아래에 제공된다.
low-e 스택에서의 다양한 층들은 물리적 기상 증착 (PVD) 및/또는 반응 (또는 플라즈마 향상된) 스퍼터링 프로세싱 툴을 사용하여 기판 (1120) 상에 순차적으로 (즉, 하측에서부터 상측으로) 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, low-e 스택은 전체 기판 (1120) 위에 형성된다. 그러나, 다른 실시형태들에서, low-e 스택은 기판 (1120) 의 절연 부분들 상에만 단지 형성될 수도 있다.
하위 보호 층 (1130) 은 기판 (1120) 의 상부 표면 상에 형성된다. 하위 보호 층 (1130) 은 헤이즈 감소 속성들을 개선시키기 위해 또는 기판 (1120) 으로부터의 확산으로부터 스택에서의 다른 층들을 보호할 수 있다. 하위 산화물 층 (1140) 은 하위 보호 층 (1130) 상에 그리고 기판 (1120) 위에 형성된다. 하위 산화물 층은 반사방지 층으로서 기능할 수 있다.
반사 층 (1154) 은 하위 산화물 층 (1140) 상에 형성된다. 일반적으로, IR 반사 막은 열 에너지의 통과를 차단하는 양호한 전기 전도체를 포함한다. 반사 층 (1154) 상에는 배리어 층 (1156) 이 형성되고, 이 배리어 층 (1156) 은 반사 층 (1154) 을 보호할 수 있다. 배리어 층 (1156) 상에는 상위 산화물 층 (1160) 이 형성되고, 이 상위 산화물 층 (1160) 은 상이한 기능적 목적들을 위해 단일 층 또는 다수의 층들을 포함하는 반사방지 막 스택으로서 기능할 수 있다. 투과율, 굴절률, 점착성, 화학적 내구성, 및 열 안정성에 기초하여 선택된 반사방지 층 (1160) 은 가시 광의 반사를 감소시키도록 기능한다. 광 필터 층 (1170) 은, 예를 들어, 반사방지 속성을 제공하기 위해, low-e 스택에 적절한 두께를 제공하는데 사용될 수 있다. 상위 보호 층 (1180) 은, 예를 들어, 물리적 또는 화학적 마모로부터 패널을 보호하기 위해, 전체 막 스택을 보호하는데 사용될 수 있다.
전술한 예들은 이해의 명료성의 목적들을 위해 약간 자세히 설명되었지만, 본 발명은 제공되는 세부 사항들로 제한되지 않는다. 본 발명을 구현하는 많은 대안적인 방법들이 있다. 개시된 예들은 예시적이며 비한정적이다.

Claims (20)

  1. 코팅된 물품을 제조하는 방법으로서,
    투명하고 가요성인 (flexible) 재료를 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 위에, 제 1 투명 전도성 산화물 재료를 포함하는 제 1 층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 층 위에, 도펀트 원소와 은의 이원 합금 (binary alloy) 을 포함하는 제 2 층을 형성하는 단계로서, 상기 도펀트 원소는 상기 은의 산화물 형성의 엔탈피보다 더 높은 산화물 형성의 엔탈피를 갖는, 상기 제 2 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 층 위에, 제 2 투명 전도성 산화물 재료를 포함하는 제 3 층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도펀트 원소는 Ti, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 중 하나를 포함하는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도펀트 원소는 Pd 를 포함하는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 투명 전도성 산화물은 인듐 주석 산화물을 포함하는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 투명 전도성 산화물은 인듐 주석 산화물을 포함하는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도펀트 원소의 농도는 0.1 wt% 와 10 wt% 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도펀트 원소의 농도는 0.25 wt% 와 5 wt% 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께가 1.5 nm 내지 20 nm 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께가 5 nm 내지 12 nm 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께가 5 nm 내지 9 nm 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  11. 코팅된 물품을 제조하는 방법으로서,
    투명하고 가요성인 재료를 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 위에, 인듐 주석 산화물을 포함하는 제 1 층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 층 위에, 도펀트 원소와 은의 이원 합금을 포함하는 제 2 층을 형성하는 단계로서, 상기 도펀트 원소는 Ti, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 중 하나를 포함하는, 상기 제 2 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 층 위에, 인듐 주석 산화물을 포함하는 제 3 층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도펀트 원소의 농도는 0.25 wt% 와 5 wt% 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께가 5 nm 내지 9 nm 사이에 있는, 코팅된 물품을 제조하는 방법.
  14. 코팅된 물품으로서,
    투명하고 가요성인 재료를 포함하는 기판;
    상기 기판 위에 형성되고 제 1 투명 전도성 산화물 재료를 포함하는 제 1 층;
    상기 제 1 층 위에 형성되고 도핑 원소와 은의 이원 합금을 포함하는 제 2 층으로서, 상기 도핑 원소는 Ti, Cr, Mn, Zn, Ni, Sn, Ta, Pt, Bi, 또는 Sb 중 하나를 포함하는, 상기 제 2 층; 및
    상기 제 2 층 위에 형성되고 제 2 투명 전도성 산화물 재료를 포함하는 제 3 층
    을 포함하는, 코팅된 물품.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 투명 전도성 산화물은 인듐 주석 산화물을 포함하는, 코팅된 물품.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 투명 전도성 산화물은 인듐 주석 산화물을 포함하는, 코팅된 물품.
  17. 제 14 항에 있어서,
    도펀트 원소의 농도는 0.1 wt% 와 10 wt% 사이에 있는, 코팅된 물품.
  18. 제 14 항에 있어서,
    도펀트 원소의 농도는 0.25 wt% 와 5 wt% 사이에 있는, 코팅된 물품.
  19. 제 14 항에 있어서,
    도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께가 1.5 nm 내지 20 nm 사이에 있는, 코팅된 물품.
  20. 제 14 항에 있어서,
    도핑된 또는 합금화된 은 층의 두께가 5 nm 내지 9 nm 사이에 있는, 코팅된 물품.
KR1020157018713A 2012-12-14 2013-12-13 가요성 전자기기에 대한 개선된 은계 전도성 층 KR20150093835A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/715,477 US9121100B2 (en) 2012-12-14 2012-12-14 Silver based conductive layer for flexible electronics
US13/715,477 2012-12-14
PCT/US2013/074910 WO2014093766A1 (en) 2012-12-14 2013-12-13 Improved silver based conductive layer for flexible electronics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150093835A true KR20150093835A (ko) 2015-08-18

Family

ID=50931246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157018713A KR20150093835A (ko) 2012-12-14 2013-12-13 가요성 전자기기에 대한 개선된 은계 전도성 층

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9121100B2 (ko)
KR (1) KR20150093835A (ko)
CN (1) CN104918716A (ko)
WO (1) WO2014093766A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11599003B2 (en) 2011-09-30 2023-03-07 View, Inc. Fabrication of electrochromic devices
US9007674B2 (en) 2011-09-30 2015-04-14 View, Inc. Defect-mitigation layers in electrochromic devices
US10802371B2 (en) 2011-12-12 2020-10-13 View, Inc. Thin-film devices and fabrication
TWI514628B (zh) * 2013-10-24 2015-12-21 Lextar Electronics Corp 電極結構與具有電極結構的發光二極體結構
US10319489B2 (en) 2015-02-10 2019-06-11 University Of Houston System Scratch resistant flexible transparent electrodes and methods for fabricating ultrathin metal films as electrodes
CN107533267A (zh) 2015-03-20 2018-01-02 唯景公司 更快速地切换低缺陷电致变色窗
KR102032630B1 (ko) * 2015-06-26 2019-10-15 알프스 알파인 가부시키가이샤 입력 장치
CN105271819A (zh) * 2015-09-30 2016-01-27 中国建筑材料科学研究总院 可钢化低辐射镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃及其制备方法
AT15048U1 (de) 2015-11-27 2016-11-15 Plansee Se Beschichtetes flexibles Bauteil
EP3500891A4 (en) 2016-08-22 2020-03-25 View, Inc. ELECTROCHROME WINDOW WITH ELECTROMAGNETIC SHIELD
JP6834424B2 (ja) * 2016-12-02 2021-02-24 日亜化学工業株式会社 半導体素子及びその製造方法
CN106814513A (zh) * 2017-04-01 2017-06-09 深圳市华星光电技术有限公司 Ips型阵列基板及液晶显示面板
US10901543B1 (en) 2017-09-29 2021-01-26 Apple Inc. Touch screen with transparent electrode structure
SE543408C2 (en) 2018-10-22 2021-01-05 Mimsi Mat Ab Glazing and method of its production
RU2768097C1 (ru) * 2018-11-09 2022-03-23 Сэн-Гобэн Гласс Франс ПРОЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОГО ДИСПЛЕЯ (HUD) С p-ПОЛЯРИЗОВАННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
WO2021214111A1 (en) * 2020-04-21 2021-10-28 Mimsi Materials Ab Segmented planar sputtering target and methods for using the same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952783A (en) * 1989-03-20 1990-08-28 W. H. Brady Co. Light transmitting flexible film electrical heater panels
CA2179853C (en) 1995-06-26 2007-05-22 Susumu Suzuki Laminate
CN1665678A (zh) * 2002-05-08 2005-09-07 目标技术有限公司 银合金薄膜反射器和透明导电体
US7217344B2 (en) 2002-06-14 2007-05-15 Streaming Sales Llc Transparent conductive film for flat panel displays
US7514037B2 (en) * 2002-08-08 2009-04-07 Kobe Steel, Ltd. AG base alloy thin film and sputtering target for forming AG base alloy thin film
US6787005B2 (en) 2002-09-04 2004-09-07 Guardian Industries Corp. Methods of making coated articles by sputtering silver in oxygen inclusive atmosphere
JP3993530B2 (ja) * 2003-05-16 2007-10-17 株式会社神戸製鋼所 Ag−Bi系合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
US20070020138A1 (en) * 2003-12-10 2007-01-25 Tomokazu Obata Silver alloy excellent inreflectance maintenance property
US7630029B2 (en) * 2005-02-16 2009-12-08 Industrial Technology Research Institute Conductive absorption layer for flexible displays
US20110088763A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for improving photovoltaic efficiency
TW201218397A (en) * 2010-07-09 2012-05-01 Applied Materials Inc High performance multi-layer back contact stack for silicon solar cells

Also Published As

Publication number Publication date
US20140170413A1 (en) 2014-06-19
CN104918716A (zh) 2015-09-16
WO2014093766A1 (en) 2014-06-19
US20150327366A1 (en) 2015-11-12
US9408303B2 (en) 2016-08-02
US9121100B2 (en) 2015-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9408303B2 (en) Silver based conductive layer for flexible electronics
JP2020013159A (ja) エレクトロクロミック素子の製造方法
US9321676B2 (en) Low-E glazing performance by seed structure optimization
KR102266536B1 (ko) 금속산화물 박막, 금속산화물 박막을 증착하기 위한 방법 및 금속산화물 박막을 포함하는 장치
EP2128876A1 (en) Process for producing electroconductor
US20140048013A1 (en) SEED LAYER FOR ZnO AND DOPED-ZnO THIN FILM NUCLEATION AND METHODS OF SEED LAYER DEPOSITION
WO2008105597A1 (en) Transparent electrode for solar cell and manufacturing method thereof
EP2969994B1 (en) Titanium nickel niobium alloy barrier for low-emissivity coatings
JP2022176332A (ja) エレクトロクロミック調光部材、光透過性導電ガラスフィルムおよびエレクトロクロミック調光素子
KR20150141928A (ko) 최적의 기저층 재료 및 층 스택을 갖는 개선된 저 방사율 코팅
US9448345B2 (en) Silver barrier materials for low-emissivity applications
US20140170434A1 (en) Two Layer Ag Process For Low Emissivity Coatings
US9704610B2 (en) Manganese tin oxide based transparent conducting oxide and transparent conductive film and method for fabricating transparent conductive film using the same
US20200283334A1 (en) Transparent conductive film-attached glass sheet, transparent conductive film-attached glass roll, and manufacturing method therefor
US9627652B2 (en) Organic light emitting diode with light extracting electrode
JP2004050643A (ja) 薄膜積層体
WO2014165202A1 (en) New design for improving color shift of high lsg low emissivity coating after heat treatment
KR101264072B1 (ko) 박막태양전지용 투명성 전도박막 제조방법
KR102364549B1 (ko) 내습성 및 기계적 성질이 우수한 투명 전도성 산화물을 포함하는 투명 박막 히터 및 그 제조방법
KR20230093614A (ko) 고평탄 저저항 투명전극 및 제조방법
KR20200127426A (ko) 질소 도핑 산화물 기반 투명 전도성 산화물 박막 및 그 제조방법
KR20110080683A (ko) 투명 도전 필름의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application