WO2015152481A1 - 고경도 박막형 투명 박판 글라스, 이의 제조 방법, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널 - Google Patents

고경도 박막형 투명 박판 글라스, 이의 제조 방법, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널 Download PDF

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WO2015152481A1
WO2015152481A1 PCT/KR2014/010004 KR2014010004W WO2015152481A1 WO 2015152481 A1 WO2015152481 A1 WO 2015152481A1 KR 2014010004 W KR2014010004 W KR 2014010004W WO 2015152481 A1 WO2015152481 A1 WO 2015152481A1
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glass
thin
film layer
high hardness
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홍성철
이만호
정병헌
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(주)비엠씨
홍성철
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    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present application relates to a high hardness thin film transparent thin glass, a manufacturing method thereof, a high hardness thin film transparent thin conductive glass, and a touch panel including the same.
  • Thin glass which is used as a substrate for displays or touch panels, has been used in a wide range of applications because of its high optical transmittance and superior physical strength compared to plastic films.
  • the substrate should contain less impurities such as iron and have a higher surface strength.
  • aluminosilcate or soda-lime glass which is an expensive transparent thin glass glass, which has undergone a surface reinforcing treatment process. Is used as the substrate.
  • the chemical strengthening method involves immersing the glass in a molten salt (KNO3) bath heated to near a glass transition temperature (Tg) of about 500 degrees for 5-6 hours, thereby reducing the ion radius than the sodium (Na +) and sodium ions in the glass surface layer. And increasing the strength of the glass by replacing the larger volume of potassium ions (k +) to increase the glass surface volume density to form a compressive stress layer.
  • Tg glass transition temperature
  • k + potassium ions
  • the thickness of the ion substitution is referred to as a depth of layer (DOL), and the larger the DOL, the higher the rigidity.
  • the glass, which has undergone chemical strengthening has impact resistance 9 times higher than that of ordinary glass, and has high bending strength and scratch resistance.
  • the cover glass processing process has a lower degree of automation and labor-intensive characteristics than the display panel process or touch panel process, and the yield and quality are determined by the skill and know-how of the operator, and various chemical substances and heat treatments of 500 degrees or more. Due to the harsh working and noisy CNC cutting / polishing machines, the working environment was so poor that it was inefficient in terms of cost and time to apply the glass tempered with chemically strengthened cover glass.
  • the present application is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a high hardness thin-film transparent thin glass to replace the toughened alumino silica glass and soda lime glass, which is an expensive transparent glass, a method of manufacturing the same, high hardness thin-film transparent thin glass
  • An object of the present invention to provide a high hardness thin film transparent thin plate conductive glass comprising a and a touch panel including the same.
  • the high hardness thin film transparent thin glass according to the first aspect of the present application a glass substrate; And a thin film layer including an inorganic oxide and having a refractive index of 1.5 to 2.5, wherein the thin film layer may be formed on one surface of the glass substrate by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • high hardness thin film transparent thin glass manufacturing method preparing a glass substrate; And forming a thin film layer including an inorganic oxide and having a refractive index of 1.5 to 2.5 on one surface of the glass substrate.
  • the thin film layer may be formed by plasma enhanced chemical vapor deposition. .
  • the high hardness thin film transparent thin glass conductive glass according to the third aspect of the present application may include a transparent conductive layer formed on the other surface of the glass substrate.
  • the touch panel according to the fourth aspect of the present application may include a high hardness thin film-type transparent thin plate conductive glass according to the third aspect of the present application.
  • the high hardness thin film transparent thin glass, the high hardness thin film transparent thin conductive glass, and a touch panel including the same can be quickly and easily manufactured at low manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a high hardness thin film transparent thin glass according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a high hardness thin film transparent thin glass according to an embodiment of the present application.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a high hardness thin film transparent thin plate conductive glass.
  • the present application relates to a high hardness thin film transparent thin glass, a manufacturing method thereof, a high hardness thin film transparent thin conductive glass, and a touch panel including the same.
  • the high hardness thin film transparent thin glass (hereinafter referred to as 'the thin glass') 100 will be described.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a high hardness thin film transparent thin glass according to an embodiment of the present application.
  • the thin glass sheet 100 includes a glass substrate 111 and a thin film layer 113.
  • the glass substrate 111 may be a glass substrate commonly used.
  • the glass substrate 111 is much cheaper than aluminosilcate or soda-lime glass, which is an expensive transparent thin glass glass further subjected to a surface strengthening treatment process.
  • the glass substrate 111 will be described later in detail.
  • the thin film layer 113 is to improve the surface hardness of the glass substrate 111 so that the thin glass 100 can be applied as a conductive substrate or a cover glass of a touch panel or a substrate in a display field such as LCD, OLED, etc.
  • scratches, scratches, scratches, or the like may be prevented from being formed on the surface of the glass substrate 111 by an external magnetic pole.
  • the thin glass 100 may have excellent durability due to the improved breaking strength due to the thin film layer 113, and resistance to solvents and heat resistance may be improved.
  • the thin glass 100 is formed of a thin film layer 113 on a common glass substrate 111, which is inexpensive compared to an expensive glass substrate 111, which has undergone a surface treatment reinforcement process, and thus has high hardness characteristics without undergoing chemical strengthening treatment.
  • a common glass substrate 111 which is inexpensive compared to an expensive glass substrate 111, which has undergone a surface treatment reinforcement process, and thus has high hardness characteristics without undergoing chemical strengthening treatment.
  • the thin film layer 113 includes an inorganic oxide and has a refractive index of 1.5 to 2.5.
  • the thin film layer 113 may include an inorganic oxide and thus may have high hardness. Accordingly, the thin glass 100 may have a high hardness function.
  • the thin film layer 113 is formed on one surface of the glass substrate 111 by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • the thickness of the thin film layer 113 should be greater than or equal to a predetermined thickness, so that the deposition rate (coating speed) is important for mass production. Accordingly, the thin film layer 113 may be formed through the plasma-enhanced chemical vapor deposition method, which is assisted by the high energy and density of the plasma even in the CVD process, rather than the PVD method, in which the deposition rate of the oxide or carbide thin film is slower than that of CVD. Can be.
  • the thin film layer 113 may be formed by using an HD-PECVD method using an EEP (Electron Emission Plasma) Reactor.
  • the refractive index of the thin film layer 113 may be 1.5 to 2.5 in the visible light wavelength 550 nm region.
  • the thin film layer 113 may have a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less.
  • the glass substrate 111 may have a thickness of 50 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • the glass substrate 111 may have light transmittance.
  • the glass substrate 111 may be a thin glass substrate 111.
  • the glass substrate 111 may be a glass substrate 111 that has undergone reinforcement.
  • the glass substrate 111 may be a thin glass substrate or a tempered glass substrate.
  • the glass base material 111 may be an inexpensive glass base material 111 that is not reinforced, but according to a combination of components in which the thin film layer 113 of high hardness is formed on the glass base material 111 that has been reinforced,
  • the glass substrate 111 of FIG. May be provided.
  • the glass substrate 111 may be subjected to surface treatment for the planarization of the surface.
  • the glass substrate 111 may have a flat surface through corona treatment, ion gun treatment, plasma treatment, and the like.
  • a uniform thin film layer 113 may be formed on the glass substrate 111.
  • the inorganic oxide may be aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, tantalum oxide, or yttrium oxide. It may include one or more from the group consisting of (yttrium oxide), ytterbium oxide (ytterbium oxide) and silicon oxide (silicon oxide).
  • the inorganic oxide may be alumina (Al 2 O 3).
  • Alumina is a material having a sapphire molecular structure, has a high melting point, high thermal stability, high mechanical strength and hardness, excellent electrical insulation, and excellent corrosion resistance.
  • the high surface hardness for example, pencil hardness of 9H or more
  • the inorganic oxide is not limited thereto, and may include all materials capable of forming the thin film layer 113 on the glass substrate 111 by plasma-enhanced chemical vapor deposition.
  • the thin glass sheet 100 may include an antireflection layer 115 formed on one surface or both surfaces of the glass substrate 111.
  • the anti-reflection layer 115 Through the anti-reflection layer 115, light incident from the outside may be prevented from being reflected by the thin plate glass 100. For example, when the thin glass 100 is applied to a mobile device used for outdoor, sunlight is reflected on the surface of the thin glass 100 and output through the thin glass 100. The visibility may be low. However, the thin glass 100 can prevent this problem from occurring through the antireflection layer 115.
  • the thin glass plate 100 may include an anti-fingerprint coating layer 117 formed on one surface or both surfaces of the glass substrate 111.
  • the surface of the thin glass 100 may be kept clean.
  • the thin glass 100 is applied to a display screen or the like, the thin glass 100 is exposed to the outside, and contaminants such as foreign matters and fingerprints are easily attached.
  • the thin glass 100 may have an anti-fingerprinting function and a contamination blocking function from foreign substances through the anti-fingerprint coating layer 117.
  • contaminants and fingerprints, etc. adhered to the surface thereof can be easily removed.
  • the high hardness thin-film transparent thin glass manufacturing method for manufacturing a high-strength thin-film transparent thin glass according to an embodiment of the present salping (hereinafter referred to as 'this thin glass manufacturing method' Will be explained).
  • 'this thin glass manufacturing method' the same reference numerals are used for the same or similar components as those described in the above-described high hardness thin film transparent thin glass according to an exemplary embodiment of the present invention, and duplicate descriptions will be briefly or omitted.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a high hardness thin film transparent thin glass according to an embodiment of the present application.
  • the thin glass manufacturing method includes preparing a glass substrate 111 (S100) and forming a thin film layer 113 on one surface of the glass substrate 111 (S300).
  • the thin film layer 113 includes an inorganic oxide.
  • the thin film layer 113 has a refractive index of 1.5 to 2.5.
  • the thin film layer 113 is formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition method.
  • the plasma enhanced chemical vapor deposition method may increase the plasma concentration by densifying the number of electrons that dominate the dissociation and polymerization process.
  • the glass substrate 111 is immersed in a vacuum coating chamber equipped with a large area linear PECVD reactor to form the thin film layer 113 on one surface of the glass substrate 111. Can be formed.
  • the density of the thin film layer 113 which is laminated using a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) equipped with a linear PECVD reactor and affects the hardness of the formed thin film layer 113.
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • the glass substrate 111 mounted on the carrier (jig) is heat-treated at a high temperature (300 to 400) using a linear heater installed in the chamber, thereby supplying sufficient surface activation energy to the glass substrate 111 and PECVD vacuum.
  • argon (Ar) is injected into the reaction gas for plasma formation and the plasma is generated.
  • the precursor gas is vaporized and supplied into the vacuum chamber by an MFC (mass flow controller), which is an automatic gas input device, and thereafter, a reactive gas, O 2, is injected through the MFC to form a glass substrate ( 111) induce phase shift.
  • MFC mass flow controller
  • O 2 reactive gas
  • the power applied to the large area linear HD-PECVD reactor is applied using an AC oscillator of 40 kHz (MF).
  • the power may apply a preset power value optimized to dissociate the precursor and to recombine the dissociated radicals. This preset power value may be set to a value obtained through repetitive experience in accordance with the desired formation conditions and environment of the thin film layer 113.
  • a dense grain boundary structure of the stacked particles can be solved by inducing bombardment of ions generated in the vacuum chamber to increase the density of the thin film layer 113.
  • the activation energy may be supplied to the surface of the glass substrate 111 using a DC power ion bombarder.
  • the surface of the glass substrate 111 on which the thin film layer 113 is formed by bombarding particles in which a uniform magnetic field is formed by a magnet installed inside the DC Power Ion Bombarder and the Ar + ions ionized by the electric field effect by DC Power are laminated. Energy supply to the phase can help to form a stable film structure.
  • Another method to increase the density and refractive index of the thin film by supplying surface activation energy is to apply a sub-bias in the magnetic field formed by the large area linear HD-PECVD reactor to direct the direction of plasma ions generated inside the vacuum chamber. To focus on the glass substrate 111 disposed inside the vacuum chamber.
  • the vacuum degree of the PECVD vacuum chamber may be formed at 10 ⁇ 5 torr.
  • argon (Ar) may be injected into an activation gas for plasma formation to generate plasma.
  • the precursor gas may be vaporized and supplied into the vacuum chamber by an MFC (mass flow controller) which is an automatic gas input device.
  • the reactive gas O2 may be used as the MFC to be injected to induce phase shift on the glass substrate 111.
  • the reactive gas may be injected at an optimized gas amount such that the stoichiometric reaction amount with the precursor is calculated to achieve the best molecular bond.
  • the power applied to the large area linear PECVD reactor may be an AC generator of 40 kHz (MF).
  • the power may apply an optimal power value capable of dissociating a precursor and recombining dissociated radicals, which may be a value obtained through repeated experience. have.
  • the thin film layer 113 may be formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using a TMA (Tri-Methyl-Aluminium) precursor.
  • TMA Tri-Methyl-Aluminium
  • the TMA precursor has a molecular formula of C 3 H 9 Al, in which aluminum is linked to three methyl groups (—CH 3).
  • Such a TMA precursor has a relatively low vapor pressure and a boiling point among aluminum compounds, and is easily dissociated by plasma, so that the thin film layer 113 including alumina can be more easily formed.
  • the TMA precursor is dissociated by plasma to leave hydrocarbons, and the ionized Al ions are ion-bonded with oxygen injected into a reactive gas, whereby the lower thin film layer 113 containing alumina is formed of the glass substrate 111. It can be formed on.
  • the thin film layer 113 may include an aluminum-tri-isopropoxide (ATI) precursor, a tri-isobutyl-aluminum (TIA) precursor, an aluminum-s-butoxide (TSBA) precursor, and aluminum-i-TIPA (TIPA) precursor. It may be formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using a propoxide) precursor and the like.
  • ATI aluminum-tri-isopropoxide
  • TIA tri-isobutyl-aluminum
  • TSBA aluminum-s-butoxide
  • TIPA aluminum-i-TIPA
  • the plasma-enhanced chemical vapor deposition method may be performed while maintaining the initial vacuum degree.
  • the plasma-enhanced chemical vapor deposition method smoothly flows the power value applied to the plasma generating source optimized for the amount of precursor injected, the amount of activation gas, the amount of reactive gas, and the precursor to form an optimal thin film layer 113 uniformly and precisely. It can be carried out while maintaining the optimum working vacuum degree in the best conditions equipped with the optimum environmental conditions such as to enable.
  • Mean Free may sufficiently satisfy the characteristics of the thin film layer 113.
  • An initial base pressure may be maintained to maintain a working pressure that may have a path.
  • plasma-enhanced chemical vapor deposition can be performed with an initial vacuum of 10 ⁇ 5 torr.
  • the precursor is injected into the reactor at a controlled vapor pressure through a gas cabinet and a gas flow meter, and the reactivity optimized for the applied power and the amount of injected precursor
  • the gas amount, the activating gas, etc. can be adjusted and supplied with a gas flow meter.
  • the type of gas to be supplied may be determined according to a material included in the thin film layer 113 to be formed.
  • the precursor is dissociated by the electron collision of the generated plasma, and the dissociated precursor undergoes a chemical reaction with the reactive gases to form a hard thin film 30 on the substrate 10.
  • the hard thin film 30 may be formed at a deposition rate (DDR-Dynamic Deposition Rate) of up to about 100 nm / min.
  • the uniformity of the thin film layer 113 may be improved by designing a manifold capable of uniformly distributing an activation gas, a reactive gas, and a reactive precursor gas that causes a plasma reaction to the surface of the glass substrate 111. have.
  • the surface hardness of the formed thin film layer 113 is greatly influenced by the surface roughness forming the upper part of the thin film layer 113 by the grain size stacked even in the condition of achieving the best molecular bonding. That is, it was found that the higher the surface roughness of the thin film layer 113, the lower the surface hardness was measured under the same thickness, thin film density, and refractive index.
  • the Al2O3 thin film layer 113 is formed by PECVD, the AC power applied to the PECVD reactor, the amount of TMA precursor injected, the O2 partial pressure, the DC power value of the DC Power Ion Bombarder, and the sub-bias are applied.
  • the refractive index of the thin film layer 113 may be 1.5 to 2.5 in the visible light wavelength 550 nm region.
  • the thin film layer 113 may be formed to have a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less.
  • the glass substrate 111 may have a thickness of 50 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • the method of manufacturing the thin glass 100 includes forming the anti-reflection layer 115 on one surface or both surfaces of the glass substrate 111 after the forming of the thin film layer 113 (S300). can do.
  • the anti-reflection layer 115 may be implemented by alternately stacking the high refractive thin film and the low refractive thin film.
  • the antireflection layer 115 may be formed by an HD-PECVD method equipped with a large area linear PECVD reactor.
  • the anti-reflection layer 115 may be designed by an optical design program (Macleod) and formed through a plasma-enhanced chemical vapor deposition method equipped with an HD-PECVD Reactor.
  • the anti-reflection layer 115 may be formed by alternately stacking up to four to eight layers of the high refractive thin film and the low refractive thin film so that the reflectance is low.
  • the high refractive thin film can be formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition using Ti2Cl4 (Titaiumterachloride) precursor.
  • Ti2Cl4 Ti2Cl4 (Titaiumterachloride) precursor.
  • the present invention is not limited thereto, and may be formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using a TTIP precursor, a TEMA precursor, a TDMAT precursor, a TDEAT precursor, or the like.
  • the low refractive thin film can be formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition using a TMDSO (Tetramethyldisiloxane) precursor.
  • TMDSO Tetramethyldisiloxane
  • the present invention is not limited thereto, and the low refractive thin film may be formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition using HMDSO precursor, SiH 4, and the like, except for the kind of precursor for the process of forming the high refractive thin film. It can be formed by a technical configuration.
  • the anti-reflection layer 115 may be formed by, for example, vacuum deposition (E-Beam Evaporator, Sputtering), spin coating, dip coating, spray coating, or the like.
  • the method of manufacturing the thin glass 100 includes forming the anti-fingerprint coating layer 117 on one surface or both surfaces of the glass substrate 111 after the forming of the thin film layer 113 (S300). can do.
  • the anti-fingerprint coating layer 117 may be formed by an E-Beam Evaporator.
  • E-Beam Evaporator may be formed by, for example, vacuum deposition (E-Beam Evaporator, Sputtering), spin coating, dip coating, spray coating, or the like.
  • the step of forming the anti-fingerprint coating layer 117, the glass substrate 111 on which the thin film layer 113 is formed is immersed in the carrier, the super water-repellent and florin compound chemicals in a boat to which the electric heating wire is connected to the initial stage of the chamber
  • the pumping is carried out so that the base pressure reaches 6.0 x 10 -4 torr, the distance between the submerged glass substrate 111 and the evaporation source is set to 850, and the carrier is equipped with a dome so that a uniform coating is achieved. It can rotate at 15rpm speed.
  • the working vacuum degree is maintained at 4.0 x 10 -4 torr, and the glass substrate 111 is made while Assisting the ion beam. ) Can be irradiated with the beam.
  • a 2 mm thick glass substrate 111 was immersed in a vacuum coating chamber equipped with a large area linear PECVD reactor, and a thin film layer 113 was formed on one surface of the glass substrate 111.
  • the vacuum degree of the PECVD vacuum chamber is formed to 10 -5 torr, and then plasma is generated by injecting argon (Ar) into an activation gas to form plasma.
  • Ar argon
  • I was.
  • the precursor gas is vaporized and supplied into the vacuum chamber using a mass flow controller (MFC) which is an automatic gas input device.
  • MFC mass flow controller
  • O2 a reaction gas, is injected at an optimized gas amount to calculate the stoichiometric reaction amount with the precursor using MFC to achieve the best molecular bond.
  • MFC mass flow controller
  • O2 a reaction gas
  • a high hardness thin film transparent thin glass 100 including an Al 2 O 3 thin film layer 113 having a refractive index of about 1.67 was prepared.
  • the power applied to the large-area linear PECVD reactor is optimal for dissociating precursors and recombining dissociated radicals using an AC generator of 40 kHz (MF).
  • the power value of was obtained through repeated experience and applied.
  • a high hardness thin film transparent thin glass 100 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness of 113) was about 300 nm.
  • a high hardness thin film transparent thin glass 100 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness of 113) was about 200 nm.
  • a high hardness thin film transparent thin glass 100 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness of 113) was about 100 nm.
  • the thickness of the thin film layer 113 As factors for determining the hardness of the thin film layer 113, the thickness of the thin film layer 113, the bond energy between the molecules forming the thin film layer 113, and the bond distance between the molecules may be determined. Can be mentioned. In particular, the bond energy between the molecules (bond energy) and the bond distance between the molecules (bond distance) is assumed to be a factor related to the density of the hard thin film, and the optical refractive index.
  • the cause of the difference in density and minute refractive index of the thin film layer 113 can be found by comparing the deposition process of the thin film layer 113.
  • a process of forming the thin film layer 113 through an electron beam deposition process in which an ion gun is assisted and a process of forming the thin film layer 113 through PECVD used in the present thin glass manufacturing method (PECVD process)
  • PECVD process PECVD process
  • a 125 um thick transparent bare PET film was infiltrated into the E / Beam deposition chamber, and a thin film layer 113 including Al2O3 was formed on one surface of the substrate.
  • the difference in transmittance, color values (L, a *, b *), pencil hardness and scratch resistance of the high hardness thin film transparent thin glass 100 according to the thickness change of the was compared.
  • the ion gun was irradiated onto the glass substrate 111, and the Al2O3 deposition chemical immersed in the electron beam crucible was irradiated and dissolved by electron beam.
  • O2 gas was injected to increase the oxide reactivity.
  • the working vacuum degree at which the hard thin film was formed was maintained at 2.0 ⁇ 10 ⁇ 4 torr. Through this, a high hardness thin film transparent thin glass 100 made of Al 2 O 3 and having a thin film layer 113 having a thickness of 600 nm was manufactured.
  • the thickness and refractive index of the Al 2 O 3 thin film layer 113 formed in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 of the present application were measured using an ellipsometer spectroscopic ellipsometer (ELLi-SE). It was.
  • Average transmittance of the visible light region of the Al 2 O 3 thin film layer 113 formed in Examples 1 to 4, and Comparative Examples 1 to 4 of the present application was measured using a Hitachi U430 Spectrophotometer, the color value (Color coordinate value) was measured using CIE color coordinate measurement method and D 75 optical source.
  • Samples of high hardness thin-film transparent thin glass (100) are 150 mm x 100 mm, and pencil hardness is measured five times at a load of 750 g according to the pencil hardness test standard of JIS K 5600-5-4. Low values were selected and measured.
  • the pencil used for the pencil scratch test manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd. was used.
  • the symbols of H, F, and B indicate hardness and concentration, which are the acronyms of hard, firm, and black, respectively.
  • 9H is the highest hardness
  • 8H, 7H, 6H, 5H, 4H, 3H, 2H, H, F, B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 9B means a lower hardness do.
  • a sample of the high hardness thin transparent glass plate 100 is made of 200 mm x 200 mm, and the steel wool # 0000 is uniformly bonded to the flat surface of a 25 mm diameter circumference, and then the sample surface is loaded with 1.0 Kg. After reciprocating 30 times at a speed of about 100 mm per second, the number of scratches generated on the surface of the sample was visually counted, and the number of scratches was 10 or less (I), and the number of scratches was 11 or more and 29 or less (II). The number of scratches was classified into 30 or more (III).
  • the Al2O3 thin film layer 113 exhibits the highest average transmittance when 100 nm, which is a relatively thinnest thickness.
  • the b * value indicating the transmissive color (yellow) is relatively higher. That is, when forming the thin film layer 113 through the PECVD process, in order to secure optical transparency, it is preferable to form a thin thickness of the Al2O3 thin film layer 113.
  • Comparative Example 1 Comparative Example 4
  • Comparative Example 4 Comparative Example 4
  • the thickness of the Al2O3 thin film layer 113 is 100 nm, it shows the highest average transmittance.
  • the transmittance value is relatively low.
  • Example 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 the examples having the same thickness are compared with each other, compared to the Comparative Example in which the thin film layer 113 is formed through the electron beam deposition process, and the thin film layer through the PECVD process ( It can be seen that the embodiment formed 113) has a relatively high average transmittance and a low b * value. As a result, by forming the thin film layer 113 through the PECVD process, it can be seen that the high hardness thin film transparent thin glass 100 having high transmittance and low b * value can be manufactured.
  • the thicker the Al2O3 thin film 113 can be confirmed that the surface hardness is greater and the scratch resistance is excellent.
  • cover glass for touch panel was produced using expensive alumino-silcate or soda-lime glass, but in the manufacturing process, after physical processing (cutting, polishing, release processing) Chemical strengthening, bezel printing, and functional coating were performed. As a result, the reinforcement treatment and the functional coating are performed on the individual glass substrates that have been physically processed, resulting in an inefficient process, which lowers the yield of the overall process and adversely affects the increase in manufacturing cost.
  • the chemical strengthening treatment can be replaced by the step of forming the thin film layer 113 on the glass substrate 111, so that the yield improvement and the yield increase due to the reduction of the defective rate will be greatly expected. Can be.
  • a description will be given of a high hardness thin film transparent thin conductive glass (hereinafter, referred to as 'the present thin conductive glass') according to an embodiment of the present application.
  • 'the present thin conductive glass' a high hardness thin film transparent thin conductive glass
  • the same reference numerals are used for the same or similar components as those described in the above-described high hardness thin film transparent thin glass according to an exemplary embodiment of the present invention, and duplicate descriptions will be briefly or omitted.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a high hardness thin film transparent thin plate conductive glass.
  • the thin conductive glass 1000 includes a high hardness thin film transparent thin glass and a transparent conductive layer 300 according to an exemplary embodiment described above.
  • the transparent conductive layer 300 is formed on the other surface of the glass substrate 111.
  • the transparent conductive layer 300 may be formed through RF magnetron spattering. More specifically, using 95 wt%, indium oxide sintered body containing 5% by weight of tin monoxide, the chamber initial vacuum degree is maintained at 4.0 x 10 -6 torr, injecting 80% argon partial pressure and 20% oxygen gas partial pressure Thus, a conductive layer having a refractive index of 2.05 may be formed in a vacuum atmosphere of 4.0 ⁇ 10 ⁇ 3 torr.
  • the transparent conductive layer 300 may include indium tin oxide (ITO), antimony tin oxide (ATO), gallium zinc oxide (GZO), aluminum zinc oxide (AZO), indium zinc oxide (IZO), and a conductive polymer.
  • ITO indium tin oxide
  • ATO antimony tin oxide
  • GZO gallium zinc oxide
  • AZO aluminum zinc oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • Carbon nanotubes and graphene may include one or more materials from the group, or may include one or more of metal mesh and silver nanowires.
  • the transparent conductive layer 300 may be made of ITO.
  • the transparent conductive layer 300 may be provided with a metal mesh structure.
  • the transparent conductive layer 300 may be provided in the form of a layer in which silver nanowires are dispersed.
  • the transparent conductive layer 300 when the transparent conductive layer 300 includes indium tin oxide, the transparent conductive layer 300 may have a thickness of 15 nm to 80 nm.
  • a touch panel hereinafter referred to as 'the present touch panel'
  • 'the present touch panel' a touch panel according to an exemplary embodiment of the present application
  • the same reference numerals are used for the same or similar components as those described above, and redundant descriptions will be briefly or omitted.
  • the touch panel includes the high hardness thin film transparent thin plate conductive glass 1000 according to the exemplary embodiment described above.
  • the high hardness thin film transparent thin plate conductive glass 1000 may be applied as a panel plate of the present touch panel.
  • the touch panel may be a capacitance-type touch panel, but is not limited thereto.
  • the touch panel may be a resistive touch panel.

Abstract

고경도 박막형 투명 박판 글라스가 개시되며, 상기 고경도 박막형 투명 박판 글라스는, 글라스 기재; 및 무기 산화물을 포함하고 굴절률이 1.5 내지 2.5인 박막층을 포함하되, 상기 박막층은 플라즈마-강화 화학 기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 글라스 기재의 일면 상에 형성된다.

Description

고경도 박막형 투명 박판 글라스, 이의 제조 방법, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널
본원은 고경도 박막형 투명 박판 글라스, 이의 제조 방법, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.
디스플레이나 터치패널의 기판으로 사용하는 박판 글라스는 광학적 투과율이 높고 물리적 강도가 플라스틱 필름에 비해 우수하여 넓은 응용 범위에 사용 되어 왔다.
그런데, 기판은 철분과 같은 불순물의 함유가 적고 표면강도가 높아야 하는바 일반적으로, 표면 강화 처리 공정을 추가로 거친 고가의 투명 박판 글라스인 알루미노실리카(Aluminosilcate)나 소다라임(Soda-lime) 글라스를 기판으로 사용하고 있다.
글라스의 표면 강화 처리 기술로는, 물리적 강화(열 경화)와 화학적 강화(이온교환)방법이 사용되고 있는데, 물리적 강화는 글라스 표면 층과 중심 층 사이의 온도차이로 강화효과를 극대화할 수 없는 박판 글라스(<3mm)글라스나 열팽창 계수가 작은 글라스의 경우에 대해서는 강화가 잘 이루어 지지 않는 다는 단점과 고온으로 박판 글라스를 열 처리할 경우 연화 온도 부근에서 박판 글라스에 변형이 발생할 가능성이 크다는 단점을 가지고 있어, 일반적으로 디스플레이 기판용 글라스의 강화처리는 화학적 강화 방법이 주로 이용되고 있다.
화학적 강화 방법은, 약 500도의 유리 전이온도(Tg) 부근까지 가열시킨 용융염(KNO3) 욕조속에 글라스를 5 ~ 6시간 동안 침적시켜 유리 표면 층에 있는 나트륨(Na+)이온과 나트륨 이온보다 이온 반경 및 부피가 더 큰 칼륨이온(k+)을 치환하여 유리표면 체적밀도를 증가시켜 압축 응력 층을 형성시킴으로써 글라스의 강도를 증가시키는 것이다. 이때, 이온 치환이 일어난 두께를 DOL(Depth of Layer)라고 하며, DOL이 클수록 강성이 높아진다. 이러한, 화학적 강화를 거친 글라스는 내 충격성이 일반 판유리의 9배이고, 굽힘 강도 및 내 긁힘성이 높다.
그런데, 박판 글라스를 터치패널의 커버 글라스로 사용하기 위해서는 절삭, 연마, 이형 가공 등과 같은 물리적 가공과 베젤 인쇄, 기능성 코팅 등의 고정을 진행하게 되는데, 상술한 화학적 강화 방법으로 강화 처리된 글라스는 물리적 가공이 어렵다는 문제점이 있었다. 특히, 절단면이 강화되지 않아 측면 강성이 약해 2차적인 강화 공정이 추가로 필요하였다.
또한, 커버 글라스 가공 공정은 디스플레이 패널 공정이나 터치패널 공정에 비해 자동화 정도가 낮고 노동 집약적인 특성을 가지고 있어, 작업자의 숙련도와 노하우에 의해 수율이나 품질을 좌우되고, 각종 화학물질, 500도 이상의 열처리 공정, 소음이 심한 CNC 절삭/연마 기계들 때문에 작업 환경이 아주 열악한바, 화학적 강화 방법으로 강화 처리된 글라스를 커버 글라스로 적용하기에는 비용적 및 시간적 측면에 있어서 비효율적이었다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고가의 투명 글라스인 강화 처리된 알루미노실리카 글라스 및 소다라임 글라스를 대체하는 고경도 박막형 투명 박판 글라스, 이의 제조 방법, 고경도 박막형 투명 박판 글라스를 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스는, 글라스 기재; 및 무기 산화물을 포함하고 굴절률이 1.5 내지 2.5인 박막층을 포함하되, 상기 박막층은 플라즈마-강화 화학 기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 글라스 기재의 일면 상에 형성될 수 있다.
한편, 본원의 제2 측면에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법은, 글라스 기재를 준비하는 단계; 및 상기 글라스 기재의 일면 상에 무기 산화물을 포함하고 굴절률이 1.5 내지 2.5인 박막층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 박막층을 형성하는 단계에서, 상기 박막층은 플라즈마 강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본원의 제3 측면에 따른 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스는, 본원의 제1 측면에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스; 및 상기 글라스 기재의 타면 상에 형성되는 투명 도전층을 포함할 수 있다.
또한, 본원의 제4 측면에 다른 터치 패널은, 본원의 제3 측면에 따른 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스를 포함할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 글라스 기재 상에 무기 산화물을 포함하는 고경도의 박막층을 플라즈마 강화 화학 기상 증착법을 통해 형성함으로써, 화학적 강화처리 공정이 불필요하여 저렴한 일반 투명 박판 글라스 등을 사용할 수 있는바, 고경도 박막형 투명 박판 글라스, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널을 낮은 제조 비용으로 빠르고 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 고경도의 박막층을 형성한 다음 물리적 가공을 진행 할 수 있어, 생산량의 증대 및 불량율 감소로 인한 수율 향상이 기대될 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스의 단면도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스의 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원은 고경도 박막형 투명 박판 글라스, 이의 제조 방법, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스 및 이를 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.
먼저, 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(이하 '본 박판 글라스'라 함)(100)에 대해 설명한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 박판 글라스(100)는, 글라스 기재(111) 및 박막층(113)을 포함한다.
글라스 기재(111)는 일반적으로 통용되는 글라스 기재일 수 있다. 이러한 글라스 기재(111)는 표면 강화 처리 공정을 추가로 거친 고가의 투명 박판 글라스인 알루미노실리카(Aluminosilcate)나 소다라임(Soda-lime) 글라스보다 훨씬 저렴하다. 글라스 기재(111)에 대해서는 자세히 후술하겠다.
또한, 박막층(113)은 본 박판 글라스(100)가 LCD, OLED등과 같은 디스플레이 분야의 기판 또는 터치 패널의 도전성 기판 또는 커버 글라스로 적용될 수 있도록, 글라스 기재(111)의 표면경도를 향상시키기 위한 것으로서, 특히, 외부 자극에 의해 글라스 기재(111)의 표면에 스크래치, 찍힘, 흠집 등이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 박판 글라스(100)는 박막층(113)으로 인해, 파괴 강도가 향상되어 우수한 내구성을 가질 수 있고, 용제에 대한 내성과 내열 저항성이 향상될 수 있다.
즉 본 박판 글라스(100)는 표면 처리 강화 공정을 추가로 거친 고가의 글래스 기재(111)에 비해 저렴한 일반적인 글라스 기재(111)에 박막층(113)을 형성함으로써, 화학적 강화 처리를 거치지 않고도 고경도 특성을 가질 수 있다.
박막층(113)은 무기 산화물을 포함하고 굴절률이 1.5 내지 2.5이다.
박막층(113)은 무기 산화물을 포함함으로써, 고경도를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 박판 글라스(100)는 고경도 기능을 가질 수 있다.
박막층(113)은 플라즈마-강화 화학 기상 증착법(PECVD)에 의해 글라스 기재(111)의 일면 상에 형성된다.
박막층(113)이 고경도 기능을 수행하기 위해서는 박막층(113)의 두께가 일정 두께 이상은 되어야 하는바, 양산하기 위해서는 증착 속도(코팅 속도)가 중요하다. 이에 따라, CVD에 비해 산화물이나 탄화물 박막의 증착 속도가 느린 PVD법이 아닌, CVD 공정 중에서도 플라즈마의 높은 에너지와 밀도로 어시스트(assist)되는 플라즈마-강화 화학 기상 증착법을 통해 박막층(113)을 형성할 수 있다. 예시적으로, EEP(Electron Emission Plasma) Reactor를 사용한 HD-PECVD법을 사용하여 박막층(113)을 형성할 수 있다.
본 박판 글라스(100)와 관련한 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
박막층(113)의 굴절률은 가시광선 파장 550 nm 영역에서 1.5 내지 2.5일 수 있다.
또한, 박막층(113)은 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 글라스 기재(111)는 50 ㎛ 이상 2000 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 글라스 기재(111)는 광 투과성을 가질 수 있다.
또한, 글라스 기재(111)는 박판 형태의 글라스 기재(111)일 수 있다. 또한, 글라스 기재(111)는 강화 처리를 거친 글라스 기재(111)일 수 있다. 예시적으로, 글라스 기재(111)는, 박판 글라스 기재 또는 강화 글라스 기재일 수 있다.
즉, 글라스 기재(111)은 강화 처리가 되지 않은 저렴한 글라스 기재(111)일 수 있지만, 강화 처리 된 글라스 기재(111) 상에 고경도의 박막층(113)이 형성되는 구성 조합에 의하면, 보다 고경도의 글라스 기재(111)가 마련될 수 있다.
또한, 글라스 기재(111)는 표면의 평탄화를 위하여 표면처리를 거칠 수 있다. 예를 들어, 글라스 기재(111)는 코로나 처리, 이온건 처리, 플라즈마 처리 등을 통해 표면이 평탄화된 것일 수 있다.
이를 통해, 글라스 기재(111) 상에 균일한 박막층(113)이 형성될 수 있다.
한편, 무기 산화물은, 알루미늄 산화물(aluminium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 세륨 산화물(cerium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이터비움 산화물(ytterbium oxide) 및 실리콘 산화물(silicon oxide)로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
특히, 무기 산화물은 알루미나(alumina, Al2O3)일 수 있다.
알루미나는 사파이어 분자구조를 가지는 물질로서, 융점이 높아 열적 안정성이 높으며, 기계적 강도와 경도가 높고, 전기절연성이 우수하며, 내식성이 뛰어나다.
이러한 알루미나를 포함하는 박막층(113)을 글라스 기재(111) 상에 형성함으로써, 본 박판 글라스(100)의 높은 표면 경도(예를 들어, 연필경도 9 H 이상)를 확보할 수 있다.
다만, 무기 산화물은 이에만 한정되는 것은 아니고, 글라스 기재(111) 상에 플라즈마-강화 화학 기상 증착법을 통해 박막층(113)을 형성할 수 있는 물질을 모두 포함할 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 박판 글라스(100)는 글라스 기재(111)의 일면 상 또는 양면 상에 형성되는 반사 방지 층(115)을 포함할 수 있다.
반사 방지 층(115)을 통해, 외부로부터 입사된 광이 본 박판 글라스(100)에서 반사되는 것을 막을 수 있다. 예시적으로, 아웃도어용으로 사용되는 모바일 디바이스에 본 박판 글라스(100)가 적용되는 경우, 태양광이 본 박판 글라스(100)의 표면에 반사되어 본 박판 글라스(100)를 통해 출력되는 내용의 가시성이 낮을 수 있다. 그러나, 본 박판 글라스(100)는, 반사 방지 층(115)을 통해 이러한 문제가 발생하는 것을 막을 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 박판 글라스(100)는 글라스 기재(111)의 일면 상 또는 양면 상에 형성되는 지문 방지 코팅층(117)을 포함할 수 있다.
지문 방지 코팅층(117)을 통해 본 박판 글라스(100)의 표면을 깨끗하게 유지할 수 있다. 예시적으로, 본 박판 글라스(100)가 디스플레이 화면 등에 적용되는 경우, 본 박판 글라스(100)는 외부에 노출되어 이물질 등과 같은 오염물질 및 지문이 부착되기 쉽다. 그러나, 본 박판 글라스(100)는 지문 방지 코팅층(117)을 통해 내 지문(Anti Finger Pring) 기능 및 이물질로부터의 오염 차단 기능을 가질 수 있다. 또한, 본 박판 글라스(100)에 의하면, 지문 방지 코팅층(117)을 통해, 그 표면에 부착되는 오염물질 및 지문 등이 용이하게 제거될 수 있다.
한편, 이하에서는, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스를 제조하기 위한, 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법(이하 '본 박판 글라스 제조 방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 박판 글라스 제조 방법은, 글라스 기재(111)를 준비하는 단계(S100) 및 글라스 기재(111)의 일면 상에 박막층(113)을 형성하는 단계(S300)를 포함한다.
박막층(113)은 무기 산화물을 포함한다. 또한, 박막층(113)은 굴절률이 1.5 내지 2.5이다.
또한, 박막층(113)을 형성하는 단계(S300)에서, 박막층(113)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착법에 의해 형성된다.
박막층(113)을 형성하는 단계(S300)에서, 플라즈마 강화 화학 기상 증착법은, 해리 및 중합 과정을 지배하는 전자의 개수를 고밀도화시켜 플라즈마 농도를 높일 수 있다.
이를 통해, 보다 많은 플라즈마 이온들이 글라스 기재(111)에 충격(ion impact)하도록 하여 표면활성화 에너지를 공급함으로써, 박막층(113)의 밀도 및 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
본 박판 글라스(100) 제조 방법과 관련한 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
예시적으로, 박막층(113)을 형성하는 단계(S300)는 대면적 선형 PECVD Reactor를 장착한 진공 코팅 챔버에 글라스 기재(111)를 잠입하여 글라스 기재(111)의 일면 상에 박막층(113)을 형성할 수 있다.
무기 산화물로 박막층(113)을 형성할 때, Linear PECVD Reactor를 장착한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법(PECVD) 사용하여 적층하고, 형성되는 박막층(113)의 경도에 영향을 주는 박막층(113)의 밀도와 굴절률을 높이기 위하여 캐리어(지그)에 장착한 글라스 기재(111)를 챔버내에 설치된 Linear Heater를 사용하여 고온(300~400)으로 열처리하여 글라스 기재(111)에 충분한 표면활성화 에너지를 공급하고 PECVD 진공챔버의 진공도를 10-5 torr로 도달하게 한 후, 플라즈마(Plasma)형성을 위한 리액션(Activation)가스로 아르곤(Ar)을 주입하고 플라즈마를 발생(Ignition) 시킨다.
이후, 전구체(Precursor) 가스가 자동 가스 투입 장치인 MFC(mass Flow Controller)에 의하여 진공챔버의 내부로 기화되어 공급되고 그 후, 반응성 가스(Reaction gas)인 O2가 MFC를 통해 주입되어 글라스 기재(111) 상에 상변이를 유도한다. 이때, 반응성 가스는, 전구체와의 화학양론적 반응량이 계산되어 최상의 분자결합(Al:O = 40:60 wt%)이 이루어질 수 있도록, 박막층(113) 형성 조건 및 환경에 맞게 최적화하여 미리 설정된 가스량으로 주입될 수 있다.
또한, 대면적 선형HD-PECVD Reactor에 인가해주는 파워는, 40kHz (MF: Middle Frequency)의 AC발진기를 사용하여 인가한다. 또한, 파워는, 전구체를 해리(Dissociation)시키고 해리된 래디칼(Radical)들을 재결합(Recombination)시킬 수 있도록 최적화한 미리 설정된 전력값을 인가할 수 있다. 이러한 미리 설정된 전력값은 해당 박막층(113)의 원하는 형성 조건 및 환경에 맞추어 반복적인 경험을 통해 수득된 값으로 설정할 수 있다.
박막층(113)이 형성될 때, 적층되는 입자들의 조밀한 그래인 바운드리(grain boundary)구조로 박막층(113)의 밀도를 높이기 위해 진공 챔버 내에 발생된 이온들의 포격(bombardment)을 유도해 해결할 수 있는데, 이 방법으로 DC 파워 이온 봄바더(DC Power Ion Bombarder)를 사용하여 글라스 기재(111) 표면에 활성화 에너지를 공급할 수 있다. DC Power Ion Bombarder의 내부에 설치된 자석에 의해 균일한 자장이 형성되고 DC Power에 의한 전장 효과로 이온화된 Ar+이온이 적층되는 입자들을 포격하여, 박막층(113)이 형성되는 글라스 기재(111)의 표면 상에 에너지를 공급함으로써 안정된 막 구조를 형성하는데 도움을 줄 수 있다.
표면활성화 에너지를 공급하여 박막의 밀도와 굴절률을 높일 수 있는 또 다른 방법으로는, 대면적 선형HD-PECVD Reactor에 의해 형성된 자기장 속에 서브 바이어스(Bias)를 걸어 진공 챔버 내부에 발생된 플라즈마 이온들의 방향을 진공 챔버 내부에 배치된 글라스 기재(111) 쪽으로 집속하는 방법이 있다.
박막층(113)의 형성을 위해, PECVD 진공챔버의 진공도는 10-5 torr로 형성될 수 있다. 또한, 플라즈마(Plasma)형성을 위한 리액션(Activation)가스로 아르곤(Ar)이 주입되어 플라즈마를 발생(Ignition) 시킬 수 있다. 이 후, 전구체(Precursor) 가스가 자동 가스 투입 장치인 MFC(mass Flow Controller)에 의하여 진공챔버의 내부로 기화되어 공급될 수 있다. 그 후, 반응성 가스(Reaction gas)인 O2 가 MFC로 이용되어 주입되어, 하여 글라스 기재(111) 상에 상변이를 유도할 수 있다. 이때, 반응성 가스는, 전구체와의 화학양론적 반응량이 계산되어 최상의 분자결합이 이루어질 수 있도록 하는 최적화된 가스량으로 주입될 수 있다.
또한, 대면적 선형 PECVD Reactor에 인가해주는 파워는, 40kHz (MF: Middle Frequency)의 AC 발전기일 수 있다. 또한, 파워는, 전구체를 해리(Dissociation)시키고 해리된 래디칼(Radical)들을 재결합(Recombination)시킬 수 있는 최적의 전력값을 인가할 수 있으며, 최적의 전력값은 반복된 경험을 통해 수득된 값일 수 있다.
예시적으로, 박막층(113)은 TMA(Tri-Methyl-Aluminium) 전구체를 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다.
TMA 전구체는 분자식이 C3H9Al로서, 알루미늄이 메틸기(-CH3) 3개와 연결되어 있다. 이와 같은 TMA 전구체는 알루미늄 화합물 중 비교적 증기압과 끓는점이 낮은 편이며, 플라즈마에 의해 쉽게 해리되어, 알루미나를 포함하는 박막층(113)이 보다 쉽게 형성되도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, TMA 전구체는 플라즈마에 의해 해리되어 탄화수소(hydrocarbon)를 남기고, 이온화된 Al 이온은 반응성 가스로 주입한 산소와 이온 결합됨으로써, 알루미나를 포함하는 하박막층(113)이 글라스 기재(111) 상에 형성될 수 있다.
다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 박막층(113)은 ATI(Aluminium-Tri-Isopropoxide) 전구체, TIA(Tri-Isobutyl-Aluminium) 전구체, TSBA(Aluminium-s-butoxide) 전구체, TIPA(Aluminium-i-propoxide) 전구체 등을 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다.
또한, 박막층(113)을 형성하는 단계에서, 플라즈마-강화 화학 기상 증착법은 초기 진공도를 유지하며 수행될 수 있다.
플라즈마-강화 화학 기상 증착법은 균일하고 치밀한 최적의 박막층(113)을 형성시키기 위해, 주입되는 전구체 양에 최적화된 플라즈마 발생 소스에 인가하는 전력값, 이에 적합한 활성화 가스량, 반응성 가스량, 전구체가 원활하게 흐를 수 있도록 하는 최적의 환경조건 등이 구비된 최상의 조건에서 최적의 작업 진공도를 유지하며 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 모든 가스(예를 들어, 활성화 가스, 반응성 가스 등)들을 주입하고 플라즈마 발생 소스에 전력을 인가하여 플라즈마가 활성화되는 공정에서, 박막층(113)의 특성이 충분히 충족될 수 있는 Mean Free Path를 가질 수 있는 작업 진공도(Working Pressure)를 유지하기 위한 초기 진공도(base Pressure)를 유지할 수 있다.
예를 들어, 플라즈마-강화 화학 기상 증착법은 초기 진공도를 10-5 torr로 하여 수행될 수 있다.
또한, 반복된 경험으로 얻은 최적화된 DDR(Dynamic Deposition Rate)을 구현하기 위해, 가스 캐비닛과 가스 유량계를 통해 전구체를 조절된 증기압으로 반응기 내로 주입하고, 인가된 파워와 주입된 전구체 양에 최적화된 반응성 가스량, 활성화 가스 등을 가스 유량계로 조절하여 공급할 수 있다. 이 때, 공급되는 가스의 종류는 형성되는 박막층(113)이 포함하는 재질에 따라 결정될 수 있다.
이 후, 발생된 플라즈마의 전자충돌에 의해 전구체가 해리(Discharge)되고, 해리된 전구체가 반응성 가스들과 중합과정의 화학반응을 거침으로써, 기재(10) 상에 하드박막(30)이 형성될 수 있다. 이 때, 하드박막(30)은 최대 약 100 nm/min의 증착속도(DDR-Dynamic Deposition Rate)로 형성될 수 있다.
또한, 공정 중에 글라스 기재(111) 표면을 직접 가열함으로써, 형성되는 박막층(113)의 입자들의 활성화 에너지를 추가로 공급할 수 있다. 또한, 플라즈마 반응을 야기하는 활성화 가스, 반응성 가스 및 반응 전구체 가스를 글라스 기재(111)의 표면에 균일하게 배분할 수 있는 매니폴드(Manifolder)를 설계함으로써, 박막층(113)의 균일성을 향상시킬 수 있다.
형성된 박막층(113)의 표면경도는, 최상의 분자결합을 이루는 조건에서도, 적층되는 그래인 사이즈(grain size)에 의해 박막층(113)의 상부를 형성하는 표면 거칠기(Roughness)에 의해서도 크게 좌우된다. 즉, 박막층(113)의 표면 거칠기가 클수록 동일한 두께와 박막밀도, 굴절률을 가지는 조건에서 표면경도가 낮게 측정되는 것을 알 수 있었다. 이를 테면 PECVD법으로 Al2O3 박막층(113)을 형성 할 때, PECVD Reactor에 인가하는 AC 파워값과 주입되는 TMA Precursor 량, 이와 반응하는 O2 분압, DC Power Ion Bombarder의 DC 파워값, 서브 바이어스에 걸어주는 전압(Voltage)등에 민감한 상관관계가 있음을 실험을 통해서 알 수 있었고 이들 각각의 인자들의 미세한 변화에도 표면 거칠기가 0.5um~2.5um까지 변하는 것을 확인하였다.
박막층(113)의 굴절률은 가시광선 파장 550 nm 영역에서 1.5 내지 2.5일 수 있다.
또한, 박막층(113)을 형성하는 단계(S300)에서, 박막층(113)은 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 글라스 기재(111)는 50 ㎛ 이상 2000 ㎛ 이하의 두께를가질 수 있다.
또한, 본 박판 글라스(100) 제조 방법은, 박막층(113)을 형성하는 단계(S300) 이후에, 글라스 기재(111)의 일면 상 또는 양면 상에 반사 방지 층(115)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
반사 방지 층(115)은 고 굴절 박막과 저 굴절 박막이 교대로 적층됨으로써 구현될 수 있다. 예시적으로, 반사 방지 층(115)은, 대면적 선형 PECVD Reactor를 장착한 HD-PECVD법에 의해 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 반사 방지 층(115)은, 광학적 설계프로그램 (Macleod)으로 디자인하여 HD-PECVD Reactor를 장착한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법을 통해 형성할 수 있다. 또한, 반사 방지 층(115)는, 반사율이 낮아지도록, 고 굴절 박막과 저 굴절박막은 4층 내지 8층까지 교대로 적층됨으로써 형성될 수 있다.
고 굴절 박막은, Ti2Cl4(Titaiumterachloride) 전구체를 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, TTIP 전구체, TEMA전구체, TDMAT전구체, TDEAT전구체 등을 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다.
또한, 저 굴절 박막은 TMDSO(Tetramethyldisiloxane) 전구체를 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 저 굴절 박막은, HMDSO 전구체, SiH4 등을 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성될 수 있으며, 고 굴절 박막을 형성하는 공정에 대하여 전구체의 종류를 제외하고는 같은 기술 구성에 의해 형성될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 반사 방지 층(115)는, 예시적으로, 진공증착(E-Beam Evaporator, Sputtering등), 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이 코팅 등에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 박판 글라스(100) 제조 방법은, 박막층(113)을 형성하는 단계(S300) 이후에, 글라스 기재(111)의 일면 상 또는 양면 상에 지문 방지 코팅층(117)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
지문 방지 코팅층(117)은, 전자빔 증착법(E-Beam Evaporator)에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예시적으로, 진공증착(E-Beam Evaporator, Sputtering등), 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이 코팅 등을 통해 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 지문 방지 코팅층(117)을 형성하는 단계는, 박막층(113)이 형성된 글라스 기재(111)를 캐리어에 잠입하고, 전기열선이 연결된 보트에 초발수 및 플로린 화합물 약품을 담아 챔버의 초기 진공도(Base Pressure)가 6.0 x 10-4 torr에 도달하도록 펌핑을 진행하며, 잠입된 글라스 기재(111)와 증발원까지의 거리를 850로 설정하고, 균일한 코팅이 이루어지도록, 캐리어가 장착된 돔을 15rpm속도로 회전시킬 수 있다.
또한, 지문 방지 코팅층(117)의 밀착력과 내구성 향상을 위한 높은 밀도를 위하여 Ion Gun을 사용하여 O2를 주입하면서 작업 진공도가 4.0 x 10-4 torr를 유지하고, Ion Beam을 Assist하면서 글라스 기재(111)에 빔을 조사할 수 있다.
이하에서는, 실시예를 통해 본원에 의한 효과를 구체적으로 확인한다. 다만, 본원이 이하의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
대면적 선형 PECVD Reactor를 장착한 진공 코팅 챔버에 2 mm 두께의 글라스 기재(111)를 잠입하고, 글라스 기재(111)의 일면 상에 박막층(113)을 형성하였다.
박막층(113)의 형성을 위해, PECVD 진공챔버의 진공도를 10-5 torr로 형성한 후, 플라즈마(Plasma)형성을 위해 리액션(Activation)가스로 아르곤(Ar)을 주입하여 플라즈마를 발생(Ignition) 시켰다. 이 후, 전구체(Precursor) 가스를 자동 가스 투입 장치인 MFC(mass Flow Controller)를 이용하여 진공챔버의 내부로 기화시켜 공급한다. 그 후, 반응성 가스(Reaction gas)인 O2를 MFC를 이용하여 전구체와 화학양론적 반응량을 계산하여 최상의 분자결합이 이루어질 수 있도록 하는 최적화된 가스량으로 주입하여 글라스 기재(111) 상에 상변이를 유도함으로써, 약 1.67의 굴절률을 가진 600 nm 두께의 Al2O3 박막층(113)을 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
이 때, 대면적 선형 PECVD Reactor에 인가해주는 파워는, 40kHz (MF: Middle Frequency)의 AC 발전기를 사용하여, 전구체를 해리(Dissociation)시키고 해리된 래디칼(Radical)들을 재결합(Recombination)시킬 수 있는 최적의 전력값을 반복된 경험을 통해 수득하여 인가하였다.
[실시예 2]
Al2O3 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 조사하기 위해, 박막층(113)의 두께를 약 300 nm로 형성한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
[실시예 3]
Al2O3 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 조사하기 위해, 박막층(113)의 두께를 약 200 nm로 형성한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
[실시예 4]
Al2O3 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 조사하기 위해, 박막층(113)의 두께를 약 100 nm로 형성한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
[비교예 1]
박막층(113)의 하드니스(Hardness)를 결정하는 요소로는 박막층(113)의 두께, 박막층(113)을 이루는 분자들 간의 결합에너지(Bond Energy), 및 분자들 간의 결합거리(bond Distance)를 들 수 있다. 특히, 분자들 간의 결합에너지(Bond Energy)와 분자들 간의 결합거리(bond Distance)는 하드박막의 밀도, 및 광학적인 굴절률과 연관되는 요소로 추측되고 있다.
통상적으로, 박막층(113)의 밀도의 차이와 미세한 굴절률의 차이의 원인은 박막층(113)의 형성공정(Deposition Process)을 비교함으로써 찾아낼 수 있다. 본원에서는, Ion Gun이 Assist 되는 전자빔 증착공정(Electorn Beam Deposition Process)을 통한 박막층(113)의 형성 공정과, 본 박판 글라스 제조 방법에 사용되는 PECVD를 통한 박막층(113)의 형성 공정(PECVD Process )과의 비교를 진행하기 위해, E/Beam 증착챔버에, 기재로 125 um 두께의 투명 Bare PET 필름을 잠입하고, 이 기재의 일면에 Al2O3 를 포함하는 박막층(113)을 형성하였으며, 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 비교하였다.
E/Beam 증착챔버의 진공도를 6.0 x 10-6 torr로 형성한 후, Ion Gun을 글라스 기재(111)에 조사하면서, 전자빔 도가니에 잠입된 Al2O3 증착약품을 전자빔으로 조사하여 녹임으로써 이를 기상시킴과 동시에, O2 가스를 주입하여 산화물 반응도를 높여 주었다. 이 후, 하드박막이 형성되는 작업진공도를 2.0 x 10-4 torr 로 유지 시켰다. 이를 통해, Al2O3로 이루어지며 두께가 600 nm인 박막층(113)이 형성된 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
[비교예 2]
Al2O3를 포함하는 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100) 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 조사하기 위해, 박막층(113)의 두께를 약 300 nm로 형성한 것을 제외하고, 전술한 비교예 1과 동일한 방법으로 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
[비교예 3]
Al2O3를 포함하는 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100) 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 조사하기 위해, 박막층(113)의 두께를 약 200 nm로 형성한 것을 제외하고, 전술한 비교예 1과 동일한 방법으로 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
[비교예 4]
Al2O3를 포함하는 박막층(113)의 두께변화에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100) 투과율, 색상값(L, a*, b*), 연필경도특성 및 내스크래치 특성의 차이를 조사하기 위해, 박막층(113)의 두께를 약 100 nm로 형성한 것을 제외하고, 전술한 비교예 1과 동일한 방법으로 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 투과율, 색상값(L, a*, b*)의 결과값은 아래의 표 1과 같다.
[표 1]
Figure PCTKR2014010004-appb-I000001
또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 연필경도특성, 내스크래치 특성의 결과값은 아래의 표 2와 같다.
[표 2]
Figure PCTKR2014010004-appb-I000002
< 박막층의 두께 측정방법 >
본원의 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 형성되는 Al2O3 박막층(113) 의 두께 및 굴절률은 엘립소테크사의 타원분광 해석기(Spectroscopic Ellipsometer - ELLi-SE)를 사용하여 측정하였다.
< 가시광선 평균투과율 및 색상값 측정방법 >
본원의 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 형성되는 Al2O3 박막층(113)의 가시광선 영역의 평균 투과율은 히타치사의 U430 분광 광도계(Spectrophotometer)를 사용하여 측정하였으며, 색상값(색좌표값)은 CIE 색좌표 측정법과 D 75 광학소스를 사용하여 측정하였다.
< 연필경도 측정방법 >
고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 150 mm x 100 mm의 크기로 샘플을 만들고, JIS K 5600-5-4 기준의 연필경도 시험 규정에 준하여, 하중 750 g 에서 연필경도를 5회 측정하여 가장 낮은 값을 선택하여 계측하였다. 연필은 미츠비시 연필주식회사 제조한 연필 스크래치 시험용을 사용하였다. 연필경도에서 H, F, B 의 기호는 경도와 농도를 나타내는 것으로서 각각 hard, firm, black의 머리글자이고, 높은 숫자의 H심일수록 딱딱하며, 높은 숫자의 B심일수록 부드럽다. 즉, 9H가 제일 높은 경도이며, 8H, 7H, 6H, 5H, 4H, 3H, 2H, H, F, B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 9B 로 갈수록 낮은 경도를 의미한다.
< 내스크래치성 - 내찰상성 측정방법 >
고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 200 mm x 200 mm의 크기로 샘플을 만들고, 직경 25 mm 의 원주의 평탄한 면에 스틸울 #0000번을 균일하게 접착시킨 후, 하중 1.0 Kg으로 시료표면을 매초 약 100 mm의 속도로 30회 왕복한 다음, 시료 표면에 발생된 흠집의 개수를 육안으로 세어, 흠집의 개수가 10 개 이하(Ⅰ), 흠집의 개수가 11 개 이상 29 개 이하(Ⅱ), 흠집의 개수가 30 개 이상(Ⅲ)으로 분류하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 투과율, 색상값(L, a*, b*)의 비교한 표 1의 결과를 정리하면 다음과 같다.
먼저, 실시예 1 내지 실시예 4를 서로 비교해보면, Al2O3 박막층(113)은 비교적 가장 얇은 두께인 100 nm일 때, 가장 높은 평균 투과율을 보임을 확인할 수 있다. 또한, Al2O3 박막층(113)의 두께가 두꺼워질수록 투과착색(황색)을 나타내는 b*값이 상대적으로 높아짐을 확인할 수 있다. 즉, PECVD 공정을 통한 박막층(113)의 형성 시, 광학적 투명성을 확보하기 위해서는, Al2O3 박막층(113)의 두께를 얇게 형성함이 바람직하다.
다음으로, 비교예 1 내지 비교예 4를 서로 비교해보면, Al2O3 박막층(113)의 두께가 100 nm일 때, 가장 높은 평균 투과율을 보임을 확인할 수 있다. 또한, Al2O3 박막층(113)은 두께가 두꺼워질수록 투과율값이 상대적으로 낮아짐을 확인할 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4를 동일한 두께를 갖는 예시끼리 서로 비교해보면, 전자빔 증착공정을 통해 박막층(113)을 형성한 비교예에 비해, PECVD 공정을 통해 박막층(113)을 형성한 실시예가 비교적 평균 투과율이 높고, b*값이 낮음을 확인할 수 있다. 결과적으로, PECVD 공정을 통해 박막층(113)을 형성함으로써, 고투과율을 가지며 b*값이 낮은 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조할 수 있음을 알 수 있다.
상기 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)의 연필경도 및 내스크래치 측정값을 비교한 표 2의 결과를 정리하면 다음과 같다.
먼저, 실시예 1 내지 실시예 4를 서로 비교해보면, Al2O3 박막층(113)의 두께가 두꺼워질수록 표면경도가 크고 내스크래치성이 우수함을 확인할 수 있다.
다음으로, 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4를 동일한 두께를 갖는 예시끼리 서로 비교해보면, 전자빔 증착공정을 통해 박막층(113)을 형성한 비교예에 비해, PECVD 공정을 통해 박막층(113)을 형성한 실시예가 비교적으로 표면경도가 크고, 내스크래치성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, PECVD 공정을 통해 박막층(113)을 형성함으로써, 고경도와 우수한 상품성을 갖는 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 제조할 수 있음을 알 수 있다.
종래에는, 고가의 알루미노실리카(Alumino-silcate)나 소다라임(Soda-lime) 글라스를 사용하여 터치패널용 Cover 글라스를 생산하였는데, 제조공정에 있어서, 물리적 가공(절삭, 연마, 이형가공)후에 화학적 강화처리, 베젤인쇄, 기능성 코팅을 진행하였다. 이에 따라, 물리적 가공을 마친 개별 낱개의 글라스 기판에 대하여 강화 처리 및 기능성 코팅이 진행되는바, 비 효율적인 공정 과정이 진행되었고, 이로 인해 전체 공정의 수율이 떨어졌으며, 제조원가의 상승에 악영향을 주었다.
그러나, 상술한, 본 박판 글라스 제조 방법에 의하면, 화학적 강화 처리를 글라스 기재(111)에 박막층(113)을 형성하는 공정으로 대체할 수 있어, 불량율 감소로 인한 수율 향상 및 생산량 증대를 획기적으로 기대할 수 있다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스(이하 '본 박판 도전성 글라스'라 함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 3은 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 박판 도전성 글라스(1000)은, 상술한 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스 및 투명 도전층(300)을 포함한다.
투명 도전층(300)은 글라스 기재(111)의 타면 상에 형성된다.
예시적으로, 상술한 고경도 박막형 투명 박판 글라스(100)를 스파터 챔버에 잠입한 후, RF 마그레트론 스파터링을 통해 투명 도전층(300)을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 일산화 주석 5 중량 %를 함유한 95 중량 %, 산화인듐 소결체를사용하고, 챔버 초기 진공도는 4.0 x 10-6 torr 로 유지하며, 아르곤 가스분압 80 % 및 산소 가스분압 20%를 주입하여 4.0 x 10-3 torr인 진공분위기에서 굴절률 2.05를 가진 도전층을 형성할 수 있다.
또한, 예시적으로, 투명 도전층(300)은 산화 인듐 주석(ITO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 아연 (AZO), 산화 인듐 아연(IZO), 도전성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀으로 이루어진 군에서 1종 이상의 물질을 포함하거나, 메탈메쉬 및 실버나노와이어 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 투명 도전층(300)은 ITO로 이루어질 수 있다. 또는, 투명 도전층(300)은 메탈메쉬 구조로 구비될 수 있다. 또는, 투명 도전층(300)은 실버나노와이어가 분산된 레이어의 형태로 구비될 수도 있다.
또한, 투명 도전층(300)이 산화 인듐 주석을 포함하는 경우, 투명 도전층(300)은 15 nm 내지 80 nm의 두께를 가질 수 있다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 터치 패널(이하 '본 터치 패널'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본 터치 패널은 상술한 본원의 일 실시예에 따른 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스(1000)를 포함한다.
예시적으로, 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스(1000)는 본 터치 패널의 패널판으로 적용될 수 있다. 또한, 본 터치 패널은 정정용량 방식의 터치 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 저항막 방식의 터치 패널 등일 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (26)

  1. 고경도 박막형 투명 박판 글라스에 있어서,
    글라스 기재; 및
    무기 산화물을 포함하고 굴절률이 1.5 내지 2.5인 박막층을 포함하되,
    상기 박막층은 플라즈마-강화 화학 기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 글라스 기재의 일면 상에 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박막층의 굴절률은 가시광선 파장 550 nm영역에서 1.5 내지 2.5인 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 기재는, 박판 글라스 기재 또는 강화 글라스 기재이고, 광 투과성을 갖는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 두께를 가지는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 기재는 50 ㎛ 이상 2000 ㎛ 이하의 두께를 가지는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기 산화물은,
    알루미늄 산화물(aluminium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 세륨 산화물(cerium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이터비움 산화물(ytterbium oxide) 및 실리콘 산화물(silicon oxide)로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기 산화물은 알루미나(alumina, Al2O3)인 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 기재의 일면 상 또는 양면 상에 형성되는 반사 방지층을 더 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 기재의 일면 상 또는 양면 상에 형성되는 지문 방지 코팅층을 더 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은, 상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착법의 수행에 있어서, DC 파워 이온 봄바더에 의해 상기 글라스 기재의 표면 상에 활성화 에너지를 공급함으로써, 높은 밀도로 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 활성화 에너지는, 상기 DC 파워 이온 봄바더의 내부에 설치된 자석에 의해 균일한 자장이 형성되고, DC 파워에 의한 전장 효과로 이온화된 이온이 상기 박막층을 형성하기 위해 상기 글라스 기재 상에 적층되는 입자들을 포격함으로써, 상기 박막층이 형성되는 글라스 기재의 표면 상에 공급되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은, 상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착법의 수행에 있어서, 대면적 선형HD-PECVD Reactor에 의해 형성된 자기장 속에 서브 바이어스(Bias)를 걸어, 진공 챔버 내부에 발생된 플라즈마 이온들의 방향을 상기 진공 챔버 내부에 배치된 글라스 기재 쪽으로 집속함으로써, 높은 밀도로 형성되는 것인, 고경도 박막형 투명 박판 글라스.
  13. 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법에 있어서,
    글라스 기재를 준비하는 단계; 및
    상기 글라스 기재의 일면 상에 무기 산화물을 포함하고 굴절률이 1.5 내지 2.5인 박막층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 박막층을 형성하는 단계에서,
    상기 박막층은 플라즈마 강화 화학 기상 증착법에 의해 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 박막층의 굴절률은 가시광선 파장 550 nm 영역에서 1.5 내지 2.5인 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 박막층을 형성하는 단계에서,
    상기 박막층은 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 두께를 가지도록 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 글라스 기재는 50 ㎛ 이상 2000 ㎛ 이하의 두께를 가지는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 박막층을 형성하는 단계에서,
    상기 박막층은 TMA(Tri-Methyl-Aluminium) 전구체를 사용한 플라즈마-강화 화학 기상 증착법에 의해 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 박막층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 글라스 기재의 일면 상 또는 양면 상에 반사 방지 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 박막층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 글라스 기재의 일면 상 또는 양면 상에 지문 방지 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 박막층을 형성하는 단계에서,
    상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착법에 의해, DC 파워 이온 봄바더에 의해 상기 글라스 기재의 표면 상에 활성화 에너지를 공급함으로써, 상기 박막층이 높은 밀도로 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 활성화 에너지는, 상기 DC 파워 이온 봄바더의 내부에 설치된 자석에 의해 균일한 자장이 형성되고, DC 파워에 의한 전장 효과로 이온화된 이온이 상기 박막층을 형성하기 위해 상기 글라스 기재 상에 적층되는 입자들을 포격함으로써, 상기 박막층이 형성되는 글라스 기재의 표면 상에 공급되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 박막층을 형성하는 단계에서,
    상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착법에 의해, 대면적 선형HD-PECVD Reactor에 의해 형성된 자기장 속에 서브 바이어스(Bias)를 걸어, 진공 챔버 내부에 발생된 플라즈마 이온들의 방향을 상기 진공 챔버 내부에 배치된 글라스 기재 쪽으로 집속함으로써, 상기 박막층이 높은 밀도로 형성되는 것인 고경도 박막형 투명 박판 글라스 제조 방법.
  23. 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스에 있어서,
    제1 항에 따른 고경도 박막형 투명 박판 글라스; 및
    상기 글라스 기재의 타면 상에 형성되는 투명 도전층을 포함하는 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 투명 도전층은 산화 인듐 주석(ITO)를 포함하고, 15 nm 내지 80 nm의 두께를 가지는 것인 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 투명 도전층은,
    산화 인듐 주석(ITO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 아연 (AZO), 산화 인듐 아연(IZO), 도전성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀으로 이루어진 군에서 1종 이상의 물질을 포함하거나, 메탈메쉬 및 실버나노와이어 중 하나 이상을 포함하는 것인 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스.
  26. 터치 패널에 있어서,
    제23항에 따른 고경도 박막형 투명 박판 도전성 글라스를 포함하는 터치 패널.
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