KR20190113098A - 다층 투명 도전체 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20190113098A
KR20190113098A KR1020180035313A KR20180035313A KR20190113098A KR 20190113098 A KR20190113098 A KR 20190113098A KR 1020180035313 A KR1020180035313 A KR 1020180035313A KR 20180035313 A KR20180035313 A KR 20180035313A KR 20190113098 A KR20190113098 A KR 20190113098A
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김승국
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 다층 투명 도전체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체는 금속층, 상기 금속층의 일면에 형성된 제1 도전성 산화막 및상기 금속층의 타면에 형성된 제2 도전성 산화막을 포함하고, 상기 제2 도전성 산화막의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm이다.
본 발명에 따르면, 열처리를 이용해 투명도전성산화막/금속층/투명도전성산화막 다층 투명 도전체의 구성요소의 결정화도를 증가시켜 표면조도를 높임으로써, 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

다층 투명 도전체 및 그 제조방법{MULTILAYER TRANSPARENT ELECTRIC CONDUCTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 다층 투명 도전체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 열처리를 이용해 구성요소의 결정화도를 증가시켜 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킨 다층 투명 도전체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 투명 도전체는 터치 센서, 디스플레이 등의 다양한 전자소자의 투명 전극으로 이용되고 있다.
현재 투명 전극에 가장 널리 활용되는 소재로는 투명 전도성 산화물, 탄소나노튜브, 그래핀 및 고분자 전도체 등이 알려져 있으며, 이러한 소재들 중에서도 투명 전도성 산화물의 일종인 인듐주석 산화물 (Indium Tin Oxide, ITO)은 높은 광투과도 및 전도성을 보유한 관계로 대부분의 투명 전극에 널리 활용되고 있다.
그러나, ITO 전극 소재는 제조과정에서 고온의 열처리 공정을 필요로 하고, ITO의 제조에 사용되는 희소 금속인 인듐의 공급에 한계가 있다는 점, 및 플렉시블 특성의 확보가 어렵다는 점 등의 문제점이 있다.
특히, ITO는 투과율이 약 87% 이상으로 고투과율을 가지기는 하지만, 면저항이 약 30ohm/sq로서 저항이 높기 때문에, 10ohm/sq 이하의 저 저항이 요구되는 환경에서는 적용되기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2010-0028705 호(공개일자: 2011년 10월 06일, 명칭: 투명도전막 상에 금속인쇄층이 형성된 정전용량방식 터치패널 및 그 제조방법)
본 발명은 열처리를 이용해 구성요소의 결정화도를 증가시켜 표면조도를 높임으로써, 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 다층 투명 도전체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다층 투명 도전체는 금속층, 상기 금속층의 일면에 형성된 제1 도전성 산화막 및상기 금속층의 타면에 형성된 제2 도전성 산화막을 포함하고, 상기 제2 도전성 산화막의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm이다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체는 상기 제2 도전성 산화막에 형성된 오버코트층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체는 상기 제1 도전성 산화막이 형성된 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체에 있어서, 상기 금속층은 Ag, Cu, Ni, Al, Cr, Mo, Co, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체를 포함하는 터치 센서를 제공한다.
윈도우 적층체는 윈도우 기판, 편광층 및 상술한 예시적인 실시예들에 따른 다층 투명 도전체를 포함하는 터치 센서를 포함할 수 있다.
윈도우 기판은 예를 들면 하드 코팅 필름을 포함하며, 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판의 일면의 주변부 상에 차광 패턴이 형성될 수 있다. 차광 패턴은 예를 들면 컬러 인쇄 패턴을 포함할 수 있으며, 단층 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 차광 패턴에 의해 화상 표시 장치의 베젤부 혹은 비표시 영역이 정의될 수 있다.
편광층은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포할 수 있다. 이 경우, 편광층은 상기 액정 코팅층에 배향성을 부여하기 위한 배향막을 더 포함할 수 있다
예를 들면, 상기 편광판은 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함할 수 있다.
편광층은 윈도우 기판의 상기 일면과 직접 접합되거나, 제1 점접착층을 통해 부착될 수도 있다.
터치 센서는 필름 또는 패널 형태로 윈도우 적층체에 포함될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터치 센서는 제2 점접착층를 통해 편광층과 결합될 수 있다.
사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판, 편광층 및 터치 센서 순으로 배치될 수 있다. 이 경우, 터치 센서의 센싱 전극들이 편광층 아래에 배치되므로 패턴 시인 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
터치 센서가 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은 예를 들면 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨 공중합체 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 정면 위상차가 ±2.5nm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 터치 센서는 윈도우 기판 또는 편광층 상에 직접 전사될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판, 터치 센서 및 편광층 순으로 배치될 수도 있다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법은 기판 상에 제1 도전성 산화막을 형성하는 제1 도전성 산화막 형성단계, 상기 제1 도전성 산화막 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성단계, 상기 금속층 상에 제2 도전성 산화막을 형성하는 제2 도전성 산화막 형성단계 및 상기 제1 도전성 산화막, 상기 금속층, 상기 제2 도전성 산화막을 열처리하는 열처리 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 상기 제2 도전성 산화막의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm이다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 상기 열처리 단계에 의해 상기 금속층의 결정화도가 증가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 상기 열처리 단계에 의해 상기 제1 도전성 산화막 및 상기 제2 도전성 산화막의 결정화도가 증가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법은 상기 제2 도전성 산화막 상에 오버코트층을 형성하는 오버코트층 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 상기 열처리 단계에서 인가되는 열처리 온도는 225도 이상 400도 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 상기 기판은 경성 재질 또는 연성 재질을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열처리를 이용해 구성요소의 결정화도를 증가시켜 표면조도를 높임으로써 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 다층 투명 도전체 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법의 공정 순서도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 제1 도전성 산화막 형성단계의 예시적인 공정 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 금속층 형성단계의 예시적인 공정 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 제2 도전성 산화막 형성단계의 예시적인 공정 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 오버코트층 형성단계의 예시적인 공정 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 있어서, 열처리 단계의 예시적인 공정 단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, IZO/금속층/IZO 삼중막에 대한 열처리에 의한 결정화도의 증가 및 이에 따른 투과율 특성 및 저항 특성이 향상되는 원리를 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 종래 기술에 따라 열처리를 하지 않은 IZO/금속층/IZO 삼중막 및 본 발명의 일 실시 예에 따라 열처리를 한 IZO/금속층/IZO 삼중막을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 촬영한 사진이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체는 기판(10), 제1 도전성 산화막(20), 금속층(30), 제2 도전성 산화막(40) 및 오버코트층(50)을 포함한다. 후술하겠지만, 기판(10)과 오버코트층(50)은 제외될 수 있는 선택적인 구성요소임을 밝혀둔다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체의 세부 구성요소들을 설명하기에 앞서 본 발명의 주요 특징을 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체는 기본적으로 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조를 갖고, 제2 도전성 산화막(40)의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm이다.
이러한 표면조도는 Park System사의 XE-100 AFM 장비를 사용하여 측정한 결과이며, 본 발명의 일 실시 예에 따라 표면조도가 획득되는 원리 및 그에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.
제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체는 열처리에 의해 결정화도(degree of crystallinity)가 증가되어 있다. 달리 말해, 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체는 열처리에 의해 결정화도가 증가되며. 그 귀결로써, 금속층(30) 및 금속층(30)의 양면에 형성되는 노출되는 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40)의 표면조도가 결정화도에 비례하여 증가한다.
이에 따라, 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체가 터치 센서 등의 투명 전극으로 사용되는 경우, 투명 전극의 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체가 열처리되는 경우, 금속층(30)의 결정화도 증가에 따라 금속층(30)의 저항이 낮아지는 한편, 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40)의 결정화도 증가에 따라 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40) 투과율이 상승하기 때문에, 결론적으로, 3중막 구조체가 터치 센서 등의 투명 전극으로 사용되는 경우, 투명 전극의 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
금속층(30)은 Ag, Cu, Ni, Al, Cr, Mo, Co, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, Ag/Palladium/Cu의 합금인 금속층(30)는 면저항이 낮고 얇게 성막할 경우 투명한 특성을 갖기 때문에, 저 저항 특성과 고 투과 특성을 동시에 필요로 하는 전자소자에 적합하다.
기판(10)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체의 구성요소들이 형성되는 구조적인 기지를 제공한다.
예를 들어, 기판(10)은 유리, SUS 등과 같은 내화학성, 내열성이 우수한 경성 재질을 갖거나, 플렉서블 특성이 우수한 연성 재질을 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(10)이 연성 재질을 갖는 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체의 구성요소들은, 먼저, 유리, SUS 등과 같은 캐리어(carrier) 기판에 형성된 이후에 연성 재질의 기판(10)에 전사될 수 있다.
예를 들어, 연성 재질을 갖는 기판(10)은 투명 광학 필름 또는 편광판 등일 수 있다.
예를 들어, 투명 광학 필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열 안정성이 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 광학 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 ∼ 500㎛로 결정될 수 있다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 투명 광학 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 투명 광학 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 투명 광학 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
또한, 투명 광학 필름은 등방성 필름, 위상차 필름 또는 보호필름(Protective Film)일 수 있다.
등방성 필름인 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)ⅹd], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, d는 필름 두께이다.)가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]ⅹd, nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다.)가 -90nm ∼ +75nm 이며, 바람직하게는 -80nm ∼ +60nm, 특히 -70nm ∼ +45nm 가 바람직하다.
위상차 필름은 고분자 필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자 코팅, 액정 코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각 보상, 색감 개선, 빛샘 개선, 색미 조절 등의 광학 특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다. 위상차 필름의 종류에는 1/2 이나 1/4 등의 파장판, 양의 C플레이트, 음의 C플레이트, 양의 A플레이트, 음의 A플레이트, 이축성 파장판을 포함한다.
보호필름은 고분자 수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가 점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치 센서 표면의 보호, 공정성 개선을 위하여 사용될 수 있다.
편광판은 표시 패널에 사용되는 공지의 것이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 폴리비닐알코올 필름을 연신하여 요오드나 이색성 색소를 염색한 편광자의 적어도 일면에 보호층을 설치하여 이루어진 것, 액정을 배향하여 편광자의 성능을 갖도록 하여 만든 것, 투명필름에 폴리비닐알코올 등의 배향성 수지를 코팅하고 이것을 연신 및 염색하여 만든 것을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 도전성 산화막(20)은 기판(10) 상에 형성되어 있고, 금속층(30)는 제1 도전성 산화막(20) 상에 형성되어 있고, 제2 도전성 산화막(40)은 금속층(30) 상에 형성되어 있다.
즉, 금속층(30)의 양면에는 각각 제1 도전성 산화막(20)과 제2 도전성 산화막(40)이 형성되어 있으며, 이런 의미에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체는 3중막 구조를 갖는다고 할 수 있다.
예를 들어, 제1 도전성 산화막(20)과 제2 도전성 산화막(40)은 투명 도전성 물질이고, 소정의 굴절률, 예를 들어 1.9 이상의 굴절률을 갖는 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류가 제1 도전성 산화막(20)과 제2 도전성 산화막(40)에 사용될 수 있다.
금속층(30)의 양면 중에서 기판(10)을 향하면 면을 금속층(30)의 일면으로 지칭하고, 일면의 반대면, 즉, 오버코트층(50)을 향하는 면을 금속층(30)의 타면으로 지칭한다.
오버코트층(50)은 제2 도전성 산화막(40)에 형성되어 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체의 구성요소들을 외부의 환경 요인으로부터 보호하는 등의 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법의 공정 순서도이다.
도 2를 추가로 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법은 제1 도전성 산화막 형성단계(S10), 금속층 형성단계(S20), 제2 도전성 산화막 형성단계(S30), 오버코트층 형성단계(S40) 및 열처리 단계(S50)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법의 세부 단계들을 설명하기에 앞서 본 발명의 주요 특징을 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 투명 도전체 제조방법에 따라 제조되는 결과물인 다층 투명 도전체는 기본적으로 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조를 갖고, 제2 도전성 산화막(40)의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm이다.
이러한 표면조도가 획득되는 원리 및 그에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.
제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체는 열처리에 의해 결정화도(degree of crystallinity)가 증가된다. 달리 말해, 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체는 열처리에 의해 결정화도가 증가되며, 그 귀결로써, 금속층(30)의 양면에 형성되는 노출되는 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40)의 표면조도가 결정화도에 비례하여 증가한다.
보다 구체적으로, 제1 도전성 산화막(20)/금속층(30)/제2 도전성 산화막(40)의 3중막 구조체가 열처리되는 경우, 금속층(30)의 결정화도 증가에 따라 금속층(30)의 저항이 낮아지는 한편, 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40)의 결정화도 증가에 따라 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40) 투과율이 상승하기 때문에, 결론적으로, 3중막 구조체가 터치 센서 등의 투명 전극으로 사용되는 경우, 투명 전극의 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
금속층(30)은 Ag, Cu, Ni, Al, Cr, Mo, Co, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, Ag/Palladium/Cu의 합금인 금속층(30)는 면저항이 낮고 얇게 성막할 경우 투명한 특성을 갖기 때문에, 저 저항 특성과 고 투과 특성을 동시에 필요로 하는 전자소자에 적합하다.
먼저, 제1 도전성 산화막 형성단계(S10)에서는, 기판(10) 상에 제1 도전성 산화막(20)을 형성하는 과정이 수행된다.
예를 들어, 제1 도전성 산화막(20)과 제2 도전성 산화막(40)은 투명 도전성 물질이고, 소정의 굴절률, 예를 들어 1.9 이상의 굴절률을 갖는 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류가 제1 도전성 산화막(20)과 제2 도전성 산화막(40)에 사용될 수 있다.
금속층 형성단계(S20)에서는, 제1 도전성 산화막(20) 상에 금속층(30)를 형성하는 과정이 수행된다.
제2 도전성 산화막 형성단계(S30)에서는, 금속층(30) 상에 제2 도전성 산화막(40)을 형성하는 과정이 수행된다.
오버코트층 형성단계(S40)에서는, 제2 도전성 산화막(40) 상에 오버코트층(50)을 형성하는 과정이 수행된다. 이러한 오버코트층 형성단계(S40)는 필요에 따라 제외될 수 있는 선택적인 단계이다.
열처리 단계(S50)에서는, 열처리를 통해 금속층(30), 제1 도전성 산화막(20), 제2 도전성 산화막(40)의 결정화도를 증가시키는 과정이 수행된다.
열처리 단계(S50)에서 수행되는 열처리에 의해 금속층(30)의 결정화도가 증가하고, 금속층(30)의 결정화도 증가에 따라 금속층(30)의 저항이 낮아진다.
또한, 열처리에 의해 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40)의 결정화도가 증가하고, 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40)의 결정화도 증가에 따라 제1 도전성 산화막(20) 및 제2 도전성 산화막(40) 투과율이 상승한다.
예를 들어, 면저항 특성 및 투과율 특성을 고려한 적정 수준의 결정화도를 획득하기 위하여, 열처리 단계(S50)에서 인가되는 열처리 온도는 225도 이상 400도 이하인 것이 바람직하다.
예를 들어, 기판(10)은 경성 재질 또는 연성 재질을 가질 수 있으며, 기판(10)이 연성 재질을 갖는 경우에는, 유리 등과 같은 경성의 캐리어 기판에 형성된 구조물을 연성 재질의 기판(10)에 전사하는 공정이 추가로 수행될 수 있다.
다음 표 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 열처리된 다층 투명 도전체의 면저항 및 투과율을 열처리되지 않는 시료와 비교한 실험 결과이다. 표 1은 제1 도전성 산화막(20), 제2 도전성 산화막(40)으로 IZO가 예시적으로 사용된 실험 결과이다.
열처리 온도(℃)
미실시 215 225 230 300 400
면저항
(ohm/sq)		 9.2 9.0 8.9 8.9 8.7 8.1
투과율
(%)		 80.7 85.2 85.8 86.1 86.5 88.0
표 1을 참조하면, 열처리 온도가 225도 이상 400도 이하인 경우 면저항 특성과 투과율 특성이 동시에 유의미한 수준으로 향상된다는 것을 확인할 수 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, IZO/금속층/IZO 삼중막에 대한 열처리에 의한 결정화도의 증가 및 이에 따른 투과율 특성 및 저항 특성이 향상되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 추가로 참조하면, IZO/금속층/IZO 삼중막에 대한 열처리를 수행하면 IZO/금속층/IZO 삼중막의 결정화도가 증가하여 표면 거칠기가 증가하며, 이에 따라, 반사광을 분산시키는 방현(Anti Glare) 현상이 유도된다. 즉, 증가된 표면 거칠기에 의하여 입사광의 산란이 유도되기 때문에, 입사광의 반사율을 줄이고 투과율을 높일수 있다. 도 8에도 개시되어 있지만, 입사광이 IZO/금속층/IZO 삼중막의 표면 거칠기가 낮은 부분에 입사되는 경우에는 정반사(Specular Reflection) 성분이 증가하여 반사율이 높아지고 투과율이 낮아지지만, 입사광이 IZO/금속층/IZO 삼중막의 표면 거칠기가 높은 부분에 입사되는 경우에는 확산반사 또는 산란반사(Diffuse Reflection) 성분이 증가하여 반사율은 낮아지고 투과율이 높아진다. 또한, IZO/금속층/IZO 삼중막의 결정화도가 증가되는 경우 전하의 이동통로가 확대되기 때문에, IZO/금속층/IZO 삼중막의 면저항이 낮아져 저항 특성이 향상된다.
도 9는 종래 기술에 따라 열처리를 하지 않은 IZO/금속층/IZO 삼중막 및 본 발명의 일 실시 예에 따라 열처리를 한 IZO/금속층/IZO 삼중막을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 촬영한 사진이다.
도 9를 참조하면, 열처리가 진행될수록 금속층의 결정화도가 증가하여 격자가 더욱 선명해지고, 결정립(Crystal Grain)들이 더 선명하게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 도 9의 (a)는 열처리를 수행하지 않은 IZO/금속층/IZO 삼중막의 사진이고, 도 9의 (d)는 도 9의 (a)를 확대한 사진이고, 도 9의 (b)는 180도의 온도에서 열처리를 수행한 IZO/금속층/IZO 삼중막의 사진이고, 도 9의 (e)는 도 9의 (b)를 확대한 사진이고, 도 9의 (c)는 230도의 온도에서 열처리를 수행한 IZO/금속층/IZO 삼중막의 사진이고, 도 9의 (f)는 도 9의 (c)를 확대한 사진이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 열처리를 이용해 구성요소의 결정화도를 증가시켜 저 저항 특성 및 고 투과 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 다층 투명 도전체 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.
10: 기판
20: 제1 도전성 산화막
30: 금속층
40: 제2 도전성 산화막
50: 오버코트층
S10: 제1 도전성 산화막 형성단계
S20: 금속층 형성단계
S30: 제2 도전성 산화막 형성단계
S40: 오버코트층 형성단계
S50: 열처리 단계

Claims (14)

  1. 금속층;
    상기 금속층의 일면에 형성된 제1 도전성 산화막; 및
    상기 금속층의 타면에 형성된 제2 도전성 산화막을 포함하고,
    상기 제2 도전성 산화막의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm인, 다층 투명 도전체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전성 산화막에 형성된 오버코트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전성 산화막이 형성된 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 Ag, Cu, Ni, Al, Cr, Mo, Co, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 다층 투명 도전체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 다층 투명 도전체를 포함하는, 터치 센서.
  6. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 청구항 5항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
  8. 기판 상에 제1 도전성 산화막을 형성하는 제1 도전성 산화막 형성단계;
    상기 제1 도전성 산화막 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성단계;
    상기 금속층 상에 제2 도전성 산화막을 형성하는 제2 도전성 산화막 형성단계; 및
    상기 제1 도전성 산화막, 상기 금속층, 상기 제2 도전성 산화막을 열처리하는 열처리 단계를 포함하는, 다층 투명 도전체 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 도전성 산화막의 표면조도는 0.38nm 내지 0.40nm인, 다층 투명 도전체 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 열처리 단계에 의해 상기 금속층의 결정화도가 증가하는 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 열처리 단계에 의해 상기 제1 도전성 산화막 및 상기 제2 도전성 산화막의 결정화도가 증가하는 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 도전성 산화막 상에 오버코트층을 형성하는 오버코트층 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 열처리 단계에서 인가되는 열처리 온도는 225도 이상 400도 이하인 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 기판은 경성 재질 또는 연성 재질을 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 투명 도전체 제조방법.
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