KR20160000593A

KR20160000593A - 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160000593A
Application number: KR1020140077810A
Authority: KR
Inventors: 정세진; 정민채; 김광현; 정채원; 정아진
Original assignee: 주식회사 은성
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-01-05

Abstract

본 발명은 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기압에서 균일하게 박막을 기판에 증착시키고, 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없어 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치는 가이드관과, SnCl₄·5H₂O(Tin Chloride Pentahydrate)를 용질, 에탄올을 용매로 하여 0.66~0.69M으로 만들어진 제1용액을 저장하는 제1용액저장부와, NH₄F(Ammonium fluoride)를 용질, 증류수를 용매로 하여 0.950~0.954M의 용액을 만든 후 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)이 0.14~0.18M이 되도록 첨가하여 만들어진 제2용액을 저장하는 제2용액저장부와, 상기 제1용액과 상기 제2용액을 혼합하여 만든 코팅액을 상기 가이드관의 내부에서 상부에서 하부로 분사하는 스프레이노즐수단과, 상기 스프레이노즐수단에서 분사되는 미세입자를 상기 가이드관의 수평방향으로 불기 위한 열풍기와, 상기 열풍기에 의해 이동되는 상기 미세입자가 증착되도록 기판을 장착하여 상기 기판을 200~300℃로 가열 시키는 가열판과, 상기 기판에 증착되는 상기 코팅액이 균일하게 코팅될 수 있도록 상기 기판을 회전시키는 모터를 포함한다.
본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법에 의하면, 미세입자가 상부에서 하부로 분사되고 분사된 미세입자를 열풍기를 사용하여 수평으로 불어서 기판에 균일한 크기의 미세입자만을 기판에 증착시킨다. 그래서 균일한 박막을 형성할 수 있다.
또한, 제1용액과 제2용액을 따로 저장한 후 공정시에만 이를 혼합하여 코팅액으로 만들어 분사시킨다. 그래서 공정시에만 코팅액을 만들어 사용하므로 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없어서 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

Description

불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법{Coating method and apparatus of fluorine-dopped tin oxide transparent conductive}

본 발명은 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기압에서 균일하게 박막을 기판에 증착시키고, 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없어 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차, 항공기, 건축물 등의 유리의 방담 또는 빙결방지를 위한 발열저항체나 태양전지, 액정표시소자, 플라즈마 발광표시소자, 일렉트로루미네센스 표시소자 등의 표시소자류의 전극으로써, 가시광에 대하여 고투과성을 갖는 전극재료가 사용되는 것이 일반적이다. 이와 같은 투명전도성 재료로는 안티몬을 함유하는 산화주석(ATO)이나, 주석을 함유하는 산화인듐(ITO) 등이 있다. 특히, ITO는 비저항이 낮고, 투명전극으로 뛰어난 특성을 가져 널리 사용되어 왔다.

그러나 ITO는 고온에서 전기적 물성이 바뀌는 문제점과 내열성, 내화학성 및 내마모성이 약한 문제점이 있다. 또한, ITO는 주재료인 인듐의 매장량이 고갈되어 수요에 비하여 공급량이 떨어져 제조비용이 높다는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 ITO를 대체할 수 있는 투명전도막으로 인듐을 포함하지 않는 FTO(Fluorine dopped Tin Oxide; 불소 함유 산화주석)가 제안되었다. FTO는 SnO₂에 소량의 불소가 도핑된 소재로 ITO에 비하여 내열성, 내화학성 및 내구성이 우수한 장점이 있다.

등록특허 제10-1206989호는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법에 관하여 개시하고 있다. 상기 특허에서는 제1용액과 제2용액을 혼합하고 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)을 첨가하여 코팅액을 만든 후 상기 코팅액을 상부에서 하부로 분사하여 기판에 박막으로 증착시킨다.

상기 특허의 경우, 기판이 하부에 위치하여 코팅액을 상부에서 하부로 분사시켜 코팅하였다. 이 경우 미세입자의 크기에 상관없이 기판에 코팅된다. 따라서 미세입자의 크기가 균일하지 않은 경우 기판에 박막이 균일하게 형성되지 않는다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 특허의 경우, 제1용액과 제2용액을 혼합하여 코팅액을 만든 후 이를 보관하여 사용하였다. 이 경우 코팅액은 그 보관시간이 길지 아니하여 일정한 시간이 경과한 경우에는 코팅액이 굳어져서 사용하지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 박막을 균일하게 형성시킬 수 있는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없어서 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치는 가이드관과, SnCl₄·5H₂O(Tin Chloride Pentahydrate)를 용질, 에탄올을 용매로 하여 0.66~0.69M으로 만들어진 제1용액을 저장하는 제1용액저장부와, NH₄F(Ammonium fluoride)를 용질, 증류수를 용매로 하여 0.950~0.954M의 용액을 만든 후 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)이 0.14~0.18M이 되도록 첨가하여 만들어진 제2용액을 저장하는 제2용액저장부와, 상기 제1용액과 상기 제2용액을 혼합하여 만든 코팅액을 상기 가이드관의 내부에서 상부에서 하부로 분사하는 스프레이노즐수단과, 상기 스프레이노즐수단에서 분사되는 미세입자를 상기 가이드관의 수평방향으로 불기 위한 열풍기와, 상기 열풍기에 의해 이동되는 상기 미세입자가 증착되도록 기판을 장착하여 상기 기판을 200~300℃로 가열 시키는 가열판과, 상기 기판에 증착되는 상기 코팅액이 균일하게 코팅될 수 있도록 상기 기판을 회전시키는 모터를 포함한다.

또한, 상기의 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치에 있어서, 상기 스프레이노즐수단은 상기 코팅액의 Sn과 F의 몰비율이 1:1.4 가 되도록 상기 제1용액과 상기 제2용액을 혼합시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법은 제1용액이 저장된 제1용액저장부와 제2용액이 저장된 제2용액저장부에서 상기 제1용액과 상기 제2용액을 배출시켜 혼합하여 코팅액을 만드는 혼합단계와, 스프레이노즐을 사용하여 상부에서 하부로 상기 코팅액을 미세입자로 분사하는 분사단계와, 상기 스프레이노즐에 의하여 분사된 미세입자를 열풍기를 사용하여 수평방향으로 불어서 이동시키는 이동단계와, 상기 수평방향으로 이동되는 미세입자가 기판에 균일하게 코팅되기 위하여 상기 기판을 상기 미세입자가 접촉하도록 세워서 회전시키는 회전단계와, 상기 기판에 코팅되는 상기 미세입자가 증착되도록 상기 기판을 200~300℃로 가열시키는 가열단계를 포함한다.

또한, 상기의 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법에 있어서, 상기 혼합단계에서는 상기 제1용액은 SnCl₄·5H₂O(Tin Chloride Pentahydrate)를 용질, 에탄올을 용매로 하여 0.66~0.69M으로 만들어지며, 상기 제2용액은 NH₄F(Ammonium fluoride)를 용질, 증류수를 용매로 하여 0.950~0.954M의 용액을 만든 후 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)이 0.14~0.18M이 되도록 첨가하여 만들어지며, 상기 제1용액과 상기 제2용액이 Sn과 F의 몰비율이 1:1.4로 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 방법에 의하면, 미세입자가 상부에서 하부로 분사되고 분사된 미세입자를 열풍기를 사용하여 수평으로 불어서 기판에 균일한 크기의 미세입자만을 기판에 증착시킨다. 그래서 균일한 박막을 형성할 수 있다.

또한, 제1용액과 제2용액을 따로 저장한 후 공정시에만 이를 혼합하여 코팅액으로 만들어 분사시킨다. 그래서 공정시에만 코팅액을 만들어 사용하므로 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없어서 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치 및 코팅방법의 일실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치는 제1용액저장부(11)와, 제2용액저장부(13)와, 가이드관(21)과 스프레이노즐수단(23)과, 열풍기(25)와, 가열판(33)과, 모터(35)를 포함한다.

제1용액저장부(11)는 SnCl₄·5H₂O(Tin Chloride Pentahydrate)를 용질, 에탄올(Ethyl alcohol)을 용매로 하여 0.66~0.69M으로 만들어진 제1용액을 저장한다. 특히, 제1용액은 0.68M이 되도록 용질과 용매를 혼합하는 것이 바람직하다.

제2용액저장부(13)는 NH₄F(Ammonium fluoride)를 용질, 증류수를 용매로 하여 0.950~0.954M의 용액을 만든 후 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)이 0.14~0.18M이 되도록 첨가하여 만들어진 제2용액을 저장한다. 특히, 제2용액은 먼저 만들어진 용액이 0.952M이 되도록 용질과 용매를 혼합하는 것이 바람직하며, 첨가되는 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)은 0.16M이 되는 것이 바람직하다.

스프레이노즐수단(23)은 제1용액과 제2용액을 혼합하여 만든 코팅액을 분사하는 역할을 한다. 이를 위하여 스프레이노즐(24)을 구비한다. 스프레이노즐(24)을 통해 분사되는 코팅액은 제1용액이 저장된 제1용액저장부(11)와 제2용액이 저장된 제2용액저장부(13)에서 제1용액과 제2용액을 배출시켜 주석(Sn)과 불소(F)의 몰비율이 1:1.4가 되도록 혼합하여 만든다. 만들어진 코팅액을 분사하는 스프레이노즐(24)은 가이드관(21)의 상부에 설치되어 가이드관(21)의 내부에서 상부에서 하부로 코팅액을 미세입자(3)로 분사한다.

열풍기(25)는 가이드관(21)의 일측에 설치되어 스프레이노즐(24)에서 분사되는 미세입자(3)를 수평방향으로 불어 이동시킨다. 이때, 이동되는 미세입자(3)는 상부에서 하부로 분사되는 미세입자(3)중 일정크기 이하의 것들만 열풍기(25)의 바람에 의해 이동된다. 일정크기 이상의 미세입자(3)는 가이드관(21)의 하부로 떨어지게 된다. 따라서 열풍기(25)의 바람에 의하여 일정한 크기 이하의 균일한 미세입자(3)만 기판(31)으로 이동될 수 있다.

가열판(33)은 일측에 기판(31)을 장착하고 열풍기(25)에 의해 이동된 미세입자(3)가 증착되도록 열풍기(25)와 마주보도록 설치되어 기판(31)의 온도가 200~300℃가 되도록 가열한다.

모터(35)는 기판(31)에 증착되는 코팅액이 균일하게 코팅될 수 있도록 기판(31)을 회전시키는 역할을 한다. 스프레이노즐(24)에서 분사된 미세입자(3)가 열풍기(25)에 의해 이동되어 기판(31)에 증착되면 미세입자(3)는 박막(5)을 형성하게 되는데 이때, 기판(31)이 회전하면서 미세입자(3)가 기판(31)의 특정한 위치에만 증착되거나, 또는 특정한 위치에만 증착이 되지 않는 것을 방지하여 보다 균일하게 박막(5)을 형성할 수 있다.

도 1에 도시된 장치를 사용하여 본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법을 설명한다.

본 발명에 따른 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법은 혼합단계(S11), 분사단계(S13), 이동단계(S15), 회전단계(S17), 가열단계(S19)를 포함한다.

혼합단계(S11)는 제1용액이 저장된 제1용액저장부(11)와, 제2용액이 저장된 제2용액저장부(13)에서 제1용액과 제2용액을 배출시켜 혼합하여 코팅액을 만든다. 제1용액과 제2용액이 혼합된 코팅액은 보관시간이 길지 아니하여 일정시간이 지나면 굳어진다. 본 실시예의 경우 코팅을 할 경우에만 제1용액과 제2용액을 혼합하여 코팅액을 만들어 사용하므로 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없다. 그래서 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

분사단계(S13)는 스프레이노즐(24)을 사용하여 상부에서 하부로 코팅액을 미세입자(3)로 분사한다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이 가이드관(21)의 내부에 스프레이노즐(24)을 사용하여 상부에서 하부로 미세입자(3)를 분사한다.

이동단계(S15)는 스프레이노즐(24)에 의하여 분사된 미세입자(3)를 열풍기(25)를 사용하여 수평방향으로 불어서 이동시킨다. 분사단계(S13)에서 상부에서 하부로 분사된 미세입자(3)는 입자의 크기에 따라 일정크기 이하인 미세입자(3)는 열풍기(25)의 바람에 의해 기판(31)으로 이동하고, 일정크기 이상인 미세입자(3)는 가이드관(21)의 내부로 떨어진다.

회전단계(S17)는 수평방향으로 이동되는 미세입자(3)가 기판(31)에 균일하게 코팅되기 위하여 기판(31)을 미세입자(3)와 접촉하도록 세워서 회전시킨다. 기판(31)이 열풍기(25)와 마주보도록 세워진 상태에서 이동된 미세입자(3)와 접촉하면서 증착이 시작된다. 이때, 모터(35)를 사용하여 기판(31)을 회전시킨다. 기판(31)이 회전하면 이동된 미세입자(3)가 특정한 위치에만 증착되거나, 또는 특정한 위치에만 증착이 되지 않는 것을 방지하여 보다 균일하게 박막(5)을 형성할 수 있다.

가열단계(S19)는 기판(31)에 코팅되는 미세입자(3)가 증착되도록 기판(31)을 200~300℃로 가열한다. 기판(31)은 도 1에 도시된 바와 같이 가열판(33)의 일측에 열풍기(25)와 마주보도록 배치되고, 가열판(33)에 의하여 200~300℃가 되도록 가열된다. 가열된 기판(31)은 미세입자(5)를 가열 및 기화시켜 박막(5)으로 증착된다.

이와 같은 본 발명은 상부에서 하부로 분사된 미세입자를 열풍기를 사용하여 수평으로 불어서 기판에 균일한 크기의 미세입자만을 증착시킴으로써, 균일한 박막을 형성할 수 있다.

또한, 제1용액과 제2용액을 따로 저장한 후 공정시에만 이를 혼합하여 코팅액으로 만들어 사용함으로써, 코팅액을 장시간 보관할 필요가 없어 코팅액이 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

3 : 미세입자 5 : 박막
11 : 제1용액저장부 13 : 제2용액저장부
21 : 가이드관 23 : 스프레이노즐수단
24 : 스프레이노즐 25 : 열풍기
31 : 기판 33 : 가열판
35 : 모터

Claims

가이드관과,
SnCl₄·5H₂O(Tin Chloride Pentahydrate)를 용질, 에탄올을 용매로 하여 0.66~0.69M으로 만들어진 제1용액을 저장하는 제1용액저장부와,
NH₄F(Ammonium fluoride)를 용질, 증류수를 용매로 하여 0.950~0.954M의 용액을 만든 후 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)이 0.14~0.18M이 되도록 첨가하여 만들어진 제2용액을 저장하는 제2용액저장부와,
상기 제1용액과 상기 제2용액을 혼합하여 만든 코팅액을 상기 가이드관의 내부에서 상부에서 하부로 분사하는 스프레이노즐수단과,
상기 스프레이노즐수단에서 분사되는 미세입자를 상기 가이드관의 수평방향으로 불기 위한 열풍기와,
상기 열풍기에 의해 이동되는 상기 미세입자가 증착되도록 기판을 장착하여 상기 기판을 200~300℃로 가열 시키는 가열판과,
상기 기판에 증착되는 상기 코팅액이 균일하게 코팅될 수 있도록 상기 기판을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 스프레이노즐수단은 상기 코팅액의 Sn과 F의 몰비율이 1:1.4 가 되도록 상기 제1용액과 상기 제2용액을 혼합시키는 것을 특징으로 하는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅장치.
제1용액이 저장된 제1용액저장부와 제2용액이 저장된 제2용액저장부에서 상기 제1용액과 상기 제2용액을 배출시켜 혼합하여 코팅액을 만드는 혼합단계와,
스프레이노즐을 사용하여 상부에서 하부로 상기 코팅액을 미세입자로 분사하는 분사단계와,
상기 스프레이노즐에 의하여 분사된 미세입자를 열풍기를 사용하여 수평방향으로 불어서 이동시키는 이동단계와,
상기 수평방향으로 이동되는 미세입자가 기판에 균일하게 코팅되기 위하여 상기 기판을 상기 미세입자가 접촉하도록 세워서 회전시키는 회전단계와,
상기 기판에 코팅되는 상기 미세입자가 증착되도록 상기 기판을 200~300℃로 가열시키는 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 함유 산화`주석 투명전도막 코팅방법.
제3항에 있어서,
상기 혼합단계에서는 상기 제1용액은 SnCl₄·5H₂O(Tin Chloride Pentahydrate)를 용질, 에탄올을 용매로 하여 0.66~0.69M으로 만들어지며, 상기 제2용액은 NH₄F(Ammonium fluoride)를 용질, 증류수를 용매로 하여 0.950~0.954M의 용액을 만든 후 HOCH₂CH₂OH(Ethyle Glycol)이 0.14~0.18M이 되도록 첨가하여 만들어지며, 상기 제1용액과 상기 제2용액이 Sn과 F의 몰비율이 1:1.4로 혼합되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 산화주석 투명전도막 코팅방법.