KR830000478B1 - 투명 도전막의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

투명 도전막의 제조방법

제1도는 본 발명에 관한 투명도전막의 제조방법의 1실시예에 사용하는 온도 스케줄의 그라프.

제2도는 시차열 곡선, 열천칭곡선의 그라프.

본 발명은 글라스 기판(glass 基板) 등에 투명 도전막(透明導電膜)을 형성하는 제조방법에 관한 것이다. 투명도전막은 액정표시소자(液晶表示素子)나 일렉트로 루미네선스(electro luminescence)등의 투명전극, 여러가지의 부품이나 장치의 대전(帶電) 방지막이나 전기적 차폐막(shield), 자동차등의 창유리의 빙결(氷結)방지용 히터등에 널리 사용되고 있다.

이와같은 투명도전막으로서는 원래부터 산화주석 및 산화인듐(indium oxide)의 막(膜)이 알려져 있다. 산화주석막은 기상성장법(chemical vapar deposition)등에 의해 형성되므로 생산성은 양호하나, 에치(etching)처리가 극히 어려우며, 미세패턴(fine pattern)의 투명전극을 형성함이 곤란하게 되어 복잡한 전극패턴을 가진 액정표시소자등에 사용하는 것은 부적당하다. 또, 산화인듐막은 에칭이 용이하나, 산화인들을 진공증착장치내에서 저항가열 또는 전자비임(electron beam) 가열하여 증착에 의하여 막을 형성하기 위해 배취(batch)처리로 되어 생산성에 문제가 있다. 즉 작업 시간이 1배취당 60~120분이나 요하여 작업능률이 저하된다. 진공증착장치를 증설하면 이 문제는 해결되지만 증설투자가 증가하여 경제적이 못된다. 또 100×100mm 이상의 큰 기판에 있어서는 균일한 박막을 형성하는 것이 곤란하게 되어 치수의 제한을 받게 된다.

그래서 인듐을 주성분으로 하는 화합물을 용액으로하여 기판에 도포하고, 이것을 소성(燒成)하여 산화인듐막을 형성하는 방법이 강구중에 있다.

그러나 도포법에 의한 산화인듐막은 일반적으로 기판과의 접착성이 나쁘며, 또한 막강도(膜强度)도 낮다. 이 때문에 산화인듐막 형성 후 소정패턴을 만들기 위한 에칭처리 또는 에칭하기 위하여 도포한 레지스트막을 취출제거하는 레지스트 제거공정에서 형성된 산화인듐막이 기판으로부터 벗겨지기 쉽고, 또 작업중에 흠이 생겨 전극 패턴의 단선을 일으키는 수가 있다.

따라서 액정표시소자와 같이 미세패턴을 형성하는 투명전도막으로서는 부적당한 것이었다. 또 도포법에 의한 산화인듐막은 쉬트(sheet)저항이 높아지며, 또한 막면이 희게되는 소위 백탁현상(白濁現象)을 일으켜 액정표시소자등에 사용될 만한 투명도전막을 얻기에는 곤란한 것이었다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것이며 그 목적하는 바는 생산성이 우수하고, 또한 투광성이 좋은 쉬트저항을 낮게할 수 있는 투명도전막의 제조방법을 제공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 인듐화합물 및 주석화합물을 유기용제에 용해한 용액을 기판에 도포하는 도포공정과 용액을 도포한 기판을 35~100℃의 온도로 건조하는 가 건조공정과, 이 기판을 매분 20℃ 이상의 승온속도로서 400℃ 이상의 온도까지 가열하는 승온공정과 계속해서 400℃ 이상의 온도에서 소성(燒成)하는 소성공정등으로 구성된 것이다. 또한 본 발명은 이상의 각 공정을 2회 이상 반복하여 다층막구조(多層膜構造)를 형성하도록한 것이다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 상세히 설명하면, 아세틸 아세톤에 질산인듐을 용해한 용액을 A라 하고, 아세틸 아세톤과 질산의 혼합용액에 주석을 넣고 아세틸 아세톤의 공존하에서 주석과 질산을 반응시켜서 주석을 용해한 용액을 B라 한다. 이 용액 A와 B를 혼합하여 용질(solute)이라 한다. 용질이 분해되어 산화인듐(In₂O₃)과 산화주석(SnO₂)이 되었을 때, 산화주석의 링에 산화인듐과 산화주석의 총량의 6중량%가 되도록 용액 A와 B의 혼합비를 결정한다.

이 용질에 메타놀, 에타놀 또는 아세톤의 적어도 하나이상을 포함한 유기용제를 용매로 하여 가열희석하여 도포액으로 한다. 이때, 용매의 양은 도포액을 증발시킨후의 잔사(殘渣) 고형분이 6중량%로 될 수 있는 양으로 조정한다.

다음으로, 파이렉스글라스(pyrex glaw)로 부터 이루어지는 글라스기판을 충분히 세정하여 청정시키고 거의 실온으로 유지하여 조(槽)에 넣어놓은 상기 도포액에 침적한다.

다음에 일정 속도로 도포액이 피착된 글라스기판을 끌어 낸다. 여기서 매분 45cm의 속도로 글라스기판을 끌어올리면, 후술하는 소성후에 약 500A의 두께의 투명도전막이 얻어진다.

더우기 투명도전막의 막두께는 도포액의 잔사고형분량, 끌어올리는 속도 등에 의해 임의의 값으로 설정할 수 있다. 이상의 도포공정이 완료된 후 글라스기판은 즉시 미리 55℃로 설정된 건조로(爐)에 투입된다. 이 건조로내에서 약 10분간 건조공정을 행한다.

다음에 글라스기판은 이 건조로에서 풋셔에 의해 미리 500℃±10℃에 제어된 비산화성의 불활성 개스분위기의 소성로안에 고속으로 투입된다. 이 때 글라스기판의 승온속도를 열전대(熱電對)로 측정한 즉, 매분 약 100℃이었다. 글라스기판은 소성로중을 콘베어로 운반되어 약 1시간의 소성공정을 마치고 이후 콘베어의 이동과 더불어 온도가 서서히 내리며 소성로로부터 나와서 실온으로 되돌아간다.

제1도는 이상의 공정의 온도스케이쥴을 표로 나타낸 것이다. 이와같이 하여 글라스 기판상에 형성된 투명도전막은 막 두께가 500A±50A이며, 또 쉬트저항은 1.5㏀/□±0.5Ω/□ 정도의 낮은 값이 얻어졌다. 더우기 백탁현상도 없고, 경도도 MIL 규격(C-6-75A의 규정 4,6,11항)의 러빙테스트(rubbing tests)로 시험한 결과 100회 이상의 러빙에도 손상은 전혀 볼 수가 없었다.

다음에 소성로로부터 끄집어내어 실온으로 되돌린 글라스기판에 상기와 같은 상태로 도포공정, 가건조공정 및 소성공정을 행하면 2층째의 투명도전막이 형성되며, 막두께는 1000A±80A, 쉬트저항은 0.6㏀/±0.1㏀/□이 얻어졌다. 이와같이 하여 다시 다층막구조로 할 수가 있다. 다층막구조로 하는 경우 1층의 것에 비해 투명도전막의 핀홀(pin holl)등의 결함이 적어진다.

또 쉬트저항을 아주 적게하기 위해서는 막 두께를 아주 두껍게 할 필요가 있으나, 1층에서 막을 두껍게 하면 백탁현상을 일으키기 쉽게 되지만, 다층에서 같은 막두께를 형성하면 백탁현상도 없이 투광율도 좋아 쉬트저항도 현저하게 적게 된다.

본 발명은 가건조공정과 승온공정이 특징이지만 가건조공정을 없애고 도포공정후 직접 500℃의 소공정에 들어가면, 투명도전막이 백탁현상을 일으켜 투광율이 크게 떨어져 투명도전막으로서의 기능을 수행하지 못함에 명백히 드러났다. 또한 가건조를 하여 두면 이 상태에서 수 10시간 방치할 수도 있어 작업상 대단히 유리하다. 이 가건조공정의 온도는 유기용제를 불문하고 온도범위가 필요하며 35~100℃가 적당하나, 특히 45~70℃가 최적이었음이 확인되었다. 또 승온공정에서는 승온속도가 빠를수록 투명도전막의 경도가 증가하며, 쉬트저항도 낮아진다. 승온속도를 매분 약 5℃로 하면 백탁현상을 일으켜 쉬트저항은 약 7㏀/□로 되며, 더구나 러빙테스트에 있어서 10회 정도에서 손상을 일으키고 만다. 승온 속도가 매분 약 15℃이라도 백탁현상은 일으나며 쉬트저항은 약 5㏀/□이지만, 매분 약 20℃로 되면 백탁현상은 없어지며 쉬트저항도 약 1.5㏀/□로 된다. 승온속도가 매분 20℃에서는 경도가 충분치 못하며 약간 상처받기 쉬우나, 이 이상으로 속도를 증가하면 경도는 현저하게 크게 된다.

승온속도는 매분 400℃가 최적이다.

또한 소성온도는 500℃가 최적이나 이 이상 너무 크게 하면 글라스판이 변형되므로 바람직하지 못하다. 유기물은 일반적으로 400℃에서 분해되므로 소성중에 불필요한 유기물은 없어지고 만다.

제2도는 온도에 대한 시차열분석(示差熱分析), 열천칭분석(熱天秤分析)의 관계를 나타낸 그라프이다. 실선의 시차열곡선은 용매의 증발에 따르는 것으로 생각되는 흡연피크의 인듐화합물의 분해에 따르는 것으로 생각되는 두개의 발열피크를 볼 수 있다.또 점선의 열천칭곡선은 각 흡열 및 증발피크에 대용하는 감량을 나타내고 있다. 두개의 곡선에서 약 400℃ 이상의 온도에서는 반응이 종료되어 있는 것을 알 수 있다.

또 투명도전막의 두께는 1층의 경우 700A 이하가 적당하며, 이보다 두껍게 형성하면 쉬트저항은 낮아지나 백탁현상을 일으켜 투광율이 저하되는 것을 알았다.

그리고 다층막구조에 의해 700A 이상 두껍게할 경우에는 지장이 없음은 물론이다.

또, 도포액으로서는 아세틸아세톤과 질산의 혼합액에 인듐 및 주석을 용해하여 인듐화합물과 주석화합물을 얻을 수 있게 한 것을 사용할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명에 관한 투명도전막의 제조 방법에 의하면 산화인듐막에 적량의 산화주석이 첨가되기 때문에 기판에 대한 접착강도가 크고, 광투과율이 좋으며 또 쉬트저항이 낮은 우수한 특성의 투명도전막을 얻을 수 있다. 또 한 도포법에 의해 기판상의 막을 형성할 수 있기 때문에 저렴한 원가로 다량생산에 적합한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 인듐화합물 및 주석화합물을 유기용제에 용해한 용액을 기판에 도포하는 도포공정과, 용액을 도포한 기판을 35~100℃의 온도에서 건조하는 가건조공정과 이 기판을 매분 20℃ 이상의 승온속도로서 400℃ 이상의 온도까지 가열하는 승온공정과 계속 400℃ 이상의 온도에서 소성하는 소성공정 등으로 이루어지는 각 공정을 1회 이상 반복하여 다층막 구조를 형성할 수 있도록 한 투명도전막의 제조방법.

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