KR102624678B1 - 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법 및 이에 의한 투명 발열 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는 소정의 투명도를 확보하면서도 고온의 발열을 수행할 수 있는 투명 발열 필름을 제조할 수 있는 도금 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법은, 투명한 소재로 형성되는 기판의 표면에 루테늄(Ru)을 증착시켜 루테늄층을 형성시키는 제1단계; 루테늄층의 표면에 폴리머를 포함하는 나노섬유가 전기방사되어 나노섬유패턴이 형성되는 제2단계; 나노섬유패턴을 따라 루테늄층이 식각되는 제3단계; 나노섬유가 제거되어 기판 상 루테늄으로 형성된 나노 패턴인 루테늄패턴이 형성되는 제4단계; 및 루테늄패턴의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 형성하는 제5단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법 및 투명 발열 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 소정의 투명도를 확보하면서도 고온의 발열을 수행할 수 있는 투명 발열 필름을 제조할 수 있는 도금 방법에 관한 것이다.
투명전극은 태양전지, 디스플레이, 터치스크린, 스마트윈도우, OLED 등의 광전 소자에 필수적인 구성요소로서, 최근 플렉서블한 소자에 대한 수요가 급증함에 15 따라 이러한 소자에 적용하기 위하여 종래 투명전극 물질로 사용되고 있는 ITO(Indium tin oxide), ZnO, AZO(Aluminium zinc oxide), FTO(Fluorine-doped tin oxide), IGZO(Indium gallium zinc oxide), ZnSnO, SnO2 등을 포함하는 반도체산화물이나 Au, Ag, Cu, Ni 등의 금속박막을 대체할 투명전극 재료에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.
뿐만 아니라, 단가가 저렴하면서도 유연한 필름형으로 제조가 용이하며 저저항, 고투과 특성을 유지할 수 있는 재료로 탄소나노튜브, 그래핀, 금속 나노선, 나노 입자 등을 이용한 투명전극 연구가 급증하고 있다.
최근에는 상기와 같은 투명전극을 고성능 발열체로 이용하여, 이와 같은 발열체를 자동차용 앞유리(김서림 방지), 고온히터, 또는 주방용 요리기구 등에 이용하는 연구도 활발히 진행되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1251541호(발명의 명칭: 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 이를 이용한 수직배향형 액정표시소자)에서는, (a) 기판상에 투명전극 형성 물질을 증착시켜 투명전극 층을 형성하는 단계; (b) 상기 투명전극 층상에 고분자 물질을 도포하여 고분자 층을 형성하는 단계; (c) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (d) 상기 투명전극 층을 이온 식각하여 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합구조체를 형성하는 단계; (e) 상기 고분자 복합구조체의 고분자 물질을 제거하여 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 층을 수득하는 단계; 및 (f) 상기 (b) 내지 (e) 단계를 적어도 1회 이상 반복하여 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극을 제조하는 단계를 포함하는 투명전극의 제조방법이 개시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 소정의 투명도를 확보하면서도 고온의 발열을 수행할 수 있는 투명 발열 필름을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 대면적의 금속 나노 패턴을 용이하게 구현하면서도, 비교적 단순한 방법으로 투명 발열 필름의 면저항과 투과도를 제어할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 투명한 소재로 형성되는 기판의 표면에 루테늄(Ru)을 증착시켜 루테늄층을 형성시키는 제1단계; 상기 루테늄층의 표면에 폴리머를 포함하는 나노섬유가 전기방사되어 나노섬유패턴이 형성되는 제2단계; 상기 나노섬유패턴을 따라 상기 루테늄층이 식각되는 제3단계; 상기 나노섬유가 제거되어 상기 기판 상 루테늄으로 형성된 나노 패턴인 루테늄패턴이 형성되는 제4단계; 및 상기 루테늄패턴의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하는 제5단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제5단계에서, 구리 무전해 도금 시간을 제어함으로써 상기 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제5단계에서, 구리 무전해 도금 시간은 1 내지 60분(min)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 루테늄층의 두께는, 10 내지 100 나노미터(nm)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제3단계에서, 상기 루테늄층에 대한 식각은 이온밀링(ion milling)으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제5단계 이 후, 상기 기판을 10 내지 100도(℃)의 건조 온도에서 건조시키는 제6단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 투명한 소재로 형성되는 기판; 상기 기판의 표면에 루테늄(Ru)이 소정의 나노 패턴으로 코팅되어 형성되는 루테늄패턴; 및 상기 루테늄패턴의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 통해 코팅되어 형성되는 도금층;을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기판은, 필름 형태일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기판은, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄, 폴리에터 술폰(PES) 및 폴리스타이렌(PS)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 구리 무전해 도금 시간을 제어하여 본 발명의 투명 발열 필름의 투과도 또는 면저항을 조절함으로써, 비교적 단순한 방법으로 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 조절할 수 있어, 본 발명의 투명 발열 필름의 제조 효율을 증대시킬 수 있고, 투과도와 면저항 제어에 대한 오차율을 감소시킬 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 전기방사 나노섬유에 의해 형성된 루테늄(Ru) 나노 패턴을 씨앗층으로 하는 Cu 무전해 도금을 이용하여 제작된 투명 발열 필름이, 은 또는 구리 나노와이어(Ag 또는 Cu nanowire)를 이용하여 제조된 투명 전극의 면저항 및 투과도 성능과 유사한 성능을 구비할 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 전압 인가에 따라 일정한 온도 상승을 구현하여 안정적인 성능을 구비할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도금 방법의 공정에 대한 이미지이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄층의 단면에 대한 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄패턴에 대한 구리 무전해 도금 전후의 SEM이미지이다.
도 6은 본 발명의 각 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 투과도에 대한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구리 무전해 도금 시간에 따른 면저항과 투과도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 성능지수(FOM)에 대한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름에 관련된 로그-로그 플롯 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 투과지수와 성능지수를 정리한 표이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 시간에 따른 온도 변화에 대한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄층의 두께와 면저항이 다른 각각의 투명 발열 필름의 시간에 따른 온도 변화에 대한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 XRD 그래프이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄층의 단면에 대한 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄패턴에 대한 구리 무전해 도금 전후의 SEM이미지이다.
도 6은 본 발명의 각 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 투과도에 대한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구리 무전해 도금 시간에 따른 면저항과 투과도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 성능지수(FOM)에 대한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름에 관련된 로그-로그 플롯 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 투과지수와 성능지수를 정리한 표이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 시간에 따른 온도 변화에 대한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄층의 두께와 면저항이 다른 각각의 투명 발열 필름의 시간에 따른 온도 변화에 대한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 XRD 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도금 방법의 공정에 대한 이미지이다. 구체적으로, 도 1의 (a)는 기판(10) 상에 루테늄층(100)과 나노섬유패턴이 형성된 사항을 나타내고, 도 1의 (b)는 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)이 식각된 사항을 나타내며, 도 1의 (c)는 루테늄패턴(110) 상의 나노섬유(210)가 제거된 사항을 나타내고, 도 1의 (d)는 루테늄패턴(110) 표면에 구리 도금층(220)이 형성된 사항을 나타낼 수 있다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄층(100)의 단면에 대한 SEM 이미지이다. 구체적으로, 도 2의 (a)는 루테늄층(100)의 두께가 10nm인 경우 해상도 100nm 이미지이고, 도 2의 (b)는 루테늄층(100)의 두께가 10nm인 경우 해상도 10nm 이미지이다. 또한, 도 3의 (a)는 루테늄층(100)의 두께가 30nm인 경우 해상도 100nm 이미지이고, 도 3의 (b)는 루테늄층(100)의 두께가 30nm인 경우 해상도 10nm 이미지이다. 그리고, 도 4의 (a)는 루테늄층(100)의 두께가 50nm인 경우 해상도 100nm 이미지이고, 도 4의 (b)는 루테늄층(100)의 두께가 50nm인 경우 해상도 10nm 이미지이다.
도 1의 (a) 및 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 도금 방법은, 먼저, 제1단계에서, 투명한 소재로 형성되는 기판(10)의 표면에 루테늄(Ru)을 증착시켜 루테늄층(100)을 형성시킬 수 있다.
기판(10)의 형성을 위해 투명한 소재가 이용될 수 있으며, 기판(10)은 합성수지, 유리 또는 실리콘으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(10)은 투명할 뿐만 아니라 유연한 성질을 구비하도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 기판(10)은, 필름 형태일 수 있다. 그리고, 기판(10)은, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄, 폴리에터 술폰(PES) 및 폴리스타이렌(PS)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
루테늄은 SSL(Secondary sputtering lithography)이 가능한 금속으로써, 스퍼터링(sputtering) 증착에 의해 기판(10) 상에 루테늄 입자가 증착되어 루테늄층(100)이 형성될 수 있다.
루테늄층(100)의 두께는, 10 내지 100 나노미터(nm)일 수 있다. 루테늄층(100)의 두께가 10나노미터 미만인 경우, 본 발명의 투명 발열 필름에 전원이 인가되어 발열이 수행되면 구리 도금층(220)이 산화되고 루테늄층(100)의 두께가 과소하여 본 발명의 투명 발열 필름의 내구성이 저하될 수 있다. 그리고, 루테늄층(100)의 두께가 100나노미터 초과인 경우, 본 발명의 투명 발열 필름의 투과도가 현저히 낮아 광 투과 성능이 저하될 수 있다.
그리고, 도 1의 (a)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 도금 방법은, 제2단계에서, 루테늄층(100)의 표면에 폴리머를 포함하는 나노섬유(210)가 전기방사되어 나노섬유패턴이 형성될 수 있다. 여기서, 나노섬유패턴의 형성을 위한 전기방사용액은 PVP(polyvinylpyrrolidone), PAN(polyacrylonitrile), 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아크릴니트릴, 메조페이스 핏치, 푸르프릴 알콜, 페놀, 셀룰로오스, 수크로오스, 나일론(nylons), 불소 중합체(fluoropolymers), 폴리올레핀(polyolefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리에스테르(poluesters), 폴리카프로락톤 (polycaprolactones), 기타 공학적인 폴리머들 또는 직물 형태의 폴리머 및 폴리비닐 클로라이드 등의 폴리머에 용매를 혼합하여 제조될 수 있다.
여기서, 용매는, 디메틸포름아미드, 테트라하이드로퓨란, N-메틸피롤리돈테트라하이로퓨란, 황산, 질산, 아세트산, 염산, 암모니아, 증류수, 에탄올, 메탄올, 프로판올 및 이소프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기된 폴리머를 용해시켜 전기방사액을 제조할 수 있는 것이면 모두 이용될 수 있다.
다음으로, 도 1의 (b)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 도금 방법은, 제3단계에서, 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)이 식각될 수 있다. 여기서, 루테늄층(100)에 대한 식각은 이온밀링(ion milling)으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 나노섬유패턴이 형성된 루테늄층(100)의 표면에 이온 빔을 조사하여 루테늄층(100)을 연마함으로써, 나노섬유패턴을 따라 형성되고 나노섬유패턴을 따라 형성되는 루테늄패턴(110)을 형성할 수 있다.
이 때, 이온 빔은 불활성 이온 빔일 수 있으며, 이와 같이 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 이용한 이온밀링을 수행하여 나노섬유패턴이 형성된 루테늄층(100)의 일 부위를 제외한 나머지 부위를 식각함으로써 나노섬유패턴의 하부에 루테늄패턴(110)이 형성될 수 있다.
그 후, 도 1의 (c)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 도금 방법은, 제4단계에서, 나노섬유(210)가 제거되어 기판(10) 상 루테늄으로 형성된 나노 패턴인 루테늄패턴(110)이 형성될 수 있다. 여기서, 나노섬유(210)를 제거하는 방식에는 화학적 식각에 의한 방식과 기계적 평탄화 방식의 2가지가 이용될 수 있다.
먼저, 화학적 식각으로써 반응성 이온 식각(RIE: Reactive ion Etching) 또는 습식 식각에 의해 나노섬유(210)를 제거함으로써, 기판(10) 상에 루테늄패턴(110)이 형성될 수 있다. 또는, 기계적 방법에 의해 나노섬유(210)를 제거함으로써 상부면이 평판형으로 형성되는 루테늄패턴(110)이 형성될 수 있다. 이와 같은 기계적 방법을 수행하기 위하여 나노밀링 장비 등이 이용될 수 있다.
그 다음, 본 발명의 도금 방법은, 제5단계에서, 루테늄패턴(110)의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기와 같이 표면에 루테늄패턴(110)이 형성된 기판(10)인 도금 전 기판(10)을 구리 무전해 도금 용액에 담지하여 루테늄패턴(110)의 표면을 구리 도금층(220)이 감싸도록 루테늄패턴(110)에 대한 도금을 수행할 수 있다. 무전해 구리 도금 용액의 제법에 대해서는 공지기술이 존재하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 본 발명의 도금 방법은, 제6단계에서, 루테늄패턴(110)이 도금된 도금 후 기판(10)을 10 내지 100도(℃)의 건조 온도에서 건조시킬 수 있다. 여기서, 건조 온도가 10도 미만인 경우, 도금된 구리 도금층(220)에 대한 건조가 제대로 수행되지 않을 수 있다. 그리고, 건조 온도가 100도 초과인 경우, 급속한 건조로 인해 도금된 구리가 박리되는 현상이 발생할 수 있다.
제5단계에서, 구리 무전해 도금 시간을 제어함으로써 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 조절할 수 있다. 여기서, 구리 무전해 도금 시간은 1 내지 60분(min)일 수 있다.
구리 무전해 도금 시간이 1분 미만인 경우, 구리 도금층(220)의 두께가 과소하여 본 발명의 투명 발열 필름의 면저항이 현저히 낮아 발열 성능이 저하될 수 있다. 그리고, 구리 무전해 도금 시간이 60분 초과인 경우, 본 발명의 투명 발열 필름의 투과도가 현저히 낮아 광 투과 성능이 저하될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 도금 방법을 이용하여 제조되는 투명 발열 필름은, 투명한 소재로 형성되는 기판(10); 기판(10)의 표면에 루테늄(Ru)이 소정의 나노 패턴으로 코팅되어 형성되는 루테늄패턴(110); 및 루테늄패턴(110)의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 통해 코팅되어 형성되는 도금층(220);을 포함할 수 있다.
그리고, 전원을 공급하는 전원부로부터 루테늄패턴(110)과 도금층(220)의 결합체로 전원이 인가되어 루테늄패턴(110)과 도금층(220)의 결합체에 발열이 수행될 수 있다. 이를 위해 루테늄패턴(110)과 도금층(220)의 결합체의 일 부위와 타 부위에는 통전을 위한 단자가 결합될 수 있다. 여기서, 단자는 전도성 금속 물질을 루테늄패턴(110)과 도금층(220)의 결합체의 일 부위와 타 부위에 증착시켜 형성될 수 있다.
본 발명의 투명 발열 필름에 대한 나머지 상세한 사항은, 상기된 본 발명의 도금 방법에 대한 사항과 동일하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄패턴(110)에 대한 구리 무전해 도금 전후의 SEM이미지이다. 도 5의 (a)에서, 큰 이미지는 도금 전 루테늄패턴(110)에 대한 해상도 10㎛ 이미지이고 우측 상단의 작은 이미지는 도금 전 루테늄패턴(110)의 일 부위에 대한 해상도 200㎛ 이미지이다. 그리고, 도 5의 (b)에서, 큰 이미지는 도금 후 루테늄패턴(110)에 대한 해상도 10㎛ 이미지이고 우측 상단의 작은 이미지는 도금 후 루테늄패턴(110)의 일 부위에 대한 해상도 200㎛ 이미지이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 상기와 같은 공정에 의해 기판(10) 상에 루테늄패턴(110)이 형성되고, 구리 무전해 도금을 통해 루테늄패턴(110)의 표면에 구리 도금층(220)이 코팅되어 형성되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 각 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 투과도에 대한 그래프이다. 도 6에서 각각의 그래프는 상기와 같은 공정에 의해 제조되는 투명 발열 필름에 있어서, 각각 제조 조건이 상이한 각각 다른 실시 예의 투명 발열 필름에 대한 투과도를 나타낼 수 있다.
구체적으로, a그래프에서 보는 바와 같이, Ru30nmPVP30sec는, 루테늄층(100)(Ru)의 두께를 30nm로 형성시키고 루테늄층(100) 상 PVP로 형성된 나노섬유(210)의 전기방사 시간을 30초(sec)로 하여 제조된 투명 발열 필름을 의미할 수 있다. 그리고, g그래프에서 보는 바와 같이, Ru30nmPVP30secCuEP5min는, 루테늄층(100)(Ru)의 두께를 30nm로 형성시키고 루테늄층(100) 상 PVP로 형성된 나노섬유(210)의 전기방사 시간을 30초(sec)로 하며 구리 무전해 도금(CuEP) 시간을 5분(min)으로 하여 제조된 투명 발열 필름을 의미할 수 있다.
도 6에서, a 내지 f 그래프에서 보는 바와 같이, 루테늄층(100)의 두께 증가 또는 나노섬유(210)의 전기방사 시간 증가에도 파장(wavelength) 400 내지 800nm 범위의 광에 대한 투명 발열 필름의 투과도는 95%를 초과하여 유지됨을 확인할 수 있다. 그리고, g 내지 i 그래프에서 보는 바와 같이, 루테늄패턴(110)에 대한 구리 무전해 도금 시간이 증가할수록 투명 발열 필름의 투과도는 감소되나, 파장(wavelength) 400 내지 800nm 범위의 광에 대한 투명 발열 필름의 투과도가 72.5%를 초과하여 우수한 투과도를 구현함을 확인할 수 있다.
이하, 각각의 실험 예에 대해 설명하기로 한다.
[실험 예 1]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 30nm의 루테늄층(100)을 형성하며, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 30초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하면서, 구리 무전해 도금 시간 별(3분 간격)로 투명 발열 필름의 면저항 R(Ω/□)과 파장 550nm인 광에 대한 투과도 T(%)를 측정하였다.
[실험 예 2]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 30nm의 루테늄층(100)을 형성하며, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하면서, 구리 무전해 도금 시간 별(3분 간격)로 투명 발열 필름의 면저항 R(Ω/□)과 파장 550nm인 광에 대한 투과도 T(%)를 측정하였다.
[실험 예 3]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 50nm의 루테늄층(100)을 형성하며, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 30초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하면서, 구리 무전해 도금 시간 별(3분 간격)로 투명 발열 필름의 면저항 R(Ω/□)과 파장 550nm인 광에 대한 투과도 T(%)를 측정하였다.
[실험 예 4]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 50nm의 루테늄층(100)을 형성하며, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하면서, 구리 무전해 도금 시간 별(3분 간격)로 투명 발열 필름의 면저항 R(Ω/□)과 파장 550nm인 광에 대한 투과도 T(%)를 측정하였다.
[실험 예 5]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 70nm의 루테늄층(100)을 형성하며, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 30초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하면서, 구리 무전해 도금 시간 별(3분 간격)로 투명 발열 필름의 면저항 R(Ω/□)과 파장 550nm인 광에 대한 투과도 T(%)를 측정하였다.
[실험 예 6]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 70nm의 루테늄층(100)을 형성하며, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하면서, 구리 무전해 도금 시간 별(3분 간격)로 투명 발열 필름의 면저항 R(Ω/□)과 파장 550nm인 광(at 550nm)에 대한 투과도 T(%)를 측정하였다.
도 7 내지 도 12에 있어서, 각각의 도트는 각각의 실험 예에 대한 데이터 값을 나타내며, 데이터 값의 전부 또는 일부가 표시된 것일 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구리 무전해 도금 시간에 따른 면저항과 투과도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7 내지 도 10의 각각의 그래프에서, 우측 상단의 도트로부터 좌측 하단의 도트로 갈수록 구리 무전해 도금 시간이 증가하는 데이터 값을 의미할 수 있다. 그리고, 도 7 내지 도 10 각각의 그래프에서 세로축은 파장 550nm의 광(at 550nm)에 대한 투과도 T(%)에 대한 것이고, 가로축은 면저항 R(Ω/□)에 대한 것이다.
여기서, 도 7 은 [실험 예 1], [실험 예 3] 및 [실험 예 5]에 대한 비교 그래프다. 그리고, 도 7에서, 원형 도트는 [실험 예 1]에 대한 그래프이고, 사각형 도트는 [실험 예 3]에 대한 그래프이며, 삼각형 도트는 [실험 예 5]에 대한 그래프이다.
또한, 도 8은 [실험 예 2], [실험 예 4] 및 [실험 예 6]에 대한 비교 그래프다. 그리고, 도 8에서, 원형 도트는 [실험 예 2]에 대한 그래프이고, 사각형 도트는 [실험 예 4]에 대한 그래프이며, 삼각형 도트는 [실험 예 6]에 대한 그래프이다.
도 7과 도 8에서 보는 바와 같이, 나노섬유(210)의 전기방사 시간이 동일하고 루테늄층(100)의 두께가 상이하게 제조된 각각의 투명 발열 필름은 구리 무전해 도금 시간이 증가함에 따라 유사한 패턴의 그래프를 형성하며, 각각의 투명 발열 필름에서 구리 무전해 도금 시간이 증가함에 따라 투과도와 면저항이 감소함을 확인할 수 있다.
그리고, 도 7과 도 8 모두를 이용하여, [실시 예 1]과 [실시 예 2]의 그래프 비교, [실시 예 3]과 [실시 예 4]의 그래프 비교, 그리고, [실시 예 5]와 [실시 예 6]의 그래프 비교에서 보는 바와 같이, 각각의 투명 발열 필름의 제조 공정에서 루테늄층(100)의 두께를 동일하게 하고 나노섬유(210)의 전기방사 시간을 증가시키면, 즉, 나노섬유(210)의 밀도(density)를 증가시키면, 구리 무전해 도금 시간에 따른 투과도 또는 면저항의 감소율이 증가하여 각각의 도트를 연결한 선그래프의 기울기가 증가할 수 있다.
다음으로, 도 9는 [실험 예 1]과 [실험 예 2]에 대한 비교 그래프이며, 도 9에서, 원형 도트는 [실험 예 1]에 대한 그래프이고, 사각형 도트는 [실험 예 2]에 대한 그래프이다. 그리고, 도 10은 는 [실험 예 5]와 [실험 예 6]에 대한 비교 그래프이며, 도 10에서, 원형 도트는 [실험 예 5]에 대한 그래프이고, 사각형 도트는 [실험 예 6]에 대한 그래프이다.
도 9와 도 10에서 보는 바와 같이, 루테늄층(100)의 두께가 동일하고 나노섬유(210)의 전기방사 시간이 상이하게 제조된 각각의 투명 발열 필름는 구리 무전해 도금 시간이 증가함에 따라 유사한 패턴의 그래프를 형성하며, 각각의 투명 발열 필름에서 구리 무전해 도금 시간이 증가함에 따라 투과도와 면저항이 감소함을 확인할 수 있다.
그리고, 도 9와 도 10 모두를 이용하여, [실시 예 1]과 [실시 예 5]의 그래프 비교, 그리고, [실시 예 2]와 [실시 예 6]의 그래프 비교에서 보는 바와 같이, 각각의 투명 발열 필름의 제조 공정에서 나노섬유(210)의 전기방사 시간을 동일하게 하고 루테늄층(100)의 두께를 증가시키면, 구리 무전해 도금 시간에 따른 투과도 또는 면저항의 감소율이 감소하여 각각의 도트를 연결한 선그래프의 기울기가 감소할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 투명 발열 필름의 제조 공정에서, 루테늄층(100)의 두께(루테늄패턴(110)의 두께)와 나노섬유(210)의 전기방사 시간은 투과도 또는 면저항의 감소율에 영향을 줄 뿐, 본 발명의 투명 발열 필름의 투과도 또는 면저항을 결정하는 주요 변수가 아니며, 구리 무전해 도금 시간이 본 발명의 투명 발열 필름의 투과도 또는 면저항을 결정하는 주요 변수임을 확인할 수 있다.
이와 같이, 구리 무전해 도금 시간을 제어하여 본 발명의 투명 발열 필름의 투과도 또는 면저항을 조절함으로써, 비교적 단순한 방법으로 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 조절할 수 있어, 본 발명의 투명 발열 필름 제조 효율을 증대시킬 수 있고, 투과도와 면저항 제어에 대한 오차율을 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 성능지수(FOM)에 대한 그래프이고, 도 11에서, Typicl industry standard(TIS) 라인은 일반적인 산업규격의 성능지수(FOM)를 나타내고, Minimum industry standard(MIS) 라인은 최소한의 성능지수(FOM)를 나타낼 수 있다. 도 11에서 세로축은 성능지수(FOM)에 대한 것이고, 가로축은 파장 550nm의 광에 대한 투과도(T(%) at 550nm)에 대한 것이다. 그리고, 도 11에서, 우측 하단으로부터 좌측 상단의 도트로 갈수록 구리 무전해 도금 시간이 증가하는 데이터 값을 의미할 수 있다.
도 11은, 하기의 [수식 1]에 의해 연산된 값을 각각의 도트로 나타낸 것이며, 원형 도트는 [실험 예 5]에서의 구리 무전해 도금 시간에 따른 각각의 투과도와 면저항 값을 [수식 1]에 대입하여 연산된 값을 나타내고, 사각형 도트는 [실험 예 6]에서의 구리 무전해 도금 시간에 따른 각각의 투과도와 면저항 값을 [수식 1]에 대입하여 연산된 값을 나타낸다. 즉, low density와 high density는 전기방사된 나노섬유(210)의 밀도를 의미할 수 있다.
[수식 1]
여기서, Rsheet는 면저항이고, T550nm는 투과도이며, 188.5는 임의의 상수이다. 그리고, 188.5는 Z0/2이며, Z0는 377Ω으로 자유공간의 임피던스값을 의미한다.
도 11에서 보는 바와 같이, 상기와 같은 소정의 시간 범위(3 내지 30분)에서 구리 무전해 도금을 수행하는 경우, 각각의 구리 무전해 도금 시간에 따른 본 발명의 투명 발열 필름의 성능지수(FOM)의 대부분이 MIS라인을 돌파하여 최소한의 성능지수(FOM)의 값보다 크게 형성되고, 원형 도트 값 중 일부는 TIS라인을 돌파하여 일반적인 산업규격의 성능지수(FOM)를 충족함을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 도금 방법에 의해 제조되는 투명 발열 필름의 성능이 우수함을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름에 관련된 로그-로그 플롯 그래프이다. 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 투과지수와 성능지수를 정리한 표이다. 도 12에서, 좌측 하단으로부터 우측 상단의 도트로 갈수록 구리 무전해 도금 시간이 증가하는 데이터 값을 의미할 수 있다.
도 12는, [실험 예 5]와 [실험 예 6]에 대한 그래프인 도 10의 그래프를 리니어(leaner)하게 변환시킨 로그-로그 플롯 그래프로써, 세로축은 하기의 [수식 2]의 결과 값(T)을 이용한 변수 값(T-1/2-1)의 로그 값이고, 가로축은 면저항을 이용한 변수 값(Z0/Rs)의 로그 값이다. [수식 2]는 [수식 1]에 FOM 값(Π)과 투과 지수(n)을 반영하여 정리한 식이다.
[수식 2]
여기서, Π는 [수식 1]에 의한 FOM 값이고, n은 투과 지수이며, Rs는 면저항이며, T550nm는 투과도이다. 그리고, Z0은 377Ω(자유공간의 임피던스값)이다.
그리고, [실험 예 5]와 [실험 예 6]의 데이터를 이용하여 도 12의 그래프를 생성한 것과 마찬가지로, [실험 예 1] 내지 [실험 예 4]의 데이터를 이용하여 도 12의 그래프 생성 방식과 동일한 방식으로 그래프를 생성할 수 있으며, 이에 따라, [수식 2]를 이용하여 각각의 그래프에서의 투과 지수(n, Percolation regime)를 도출할 수 있다.
그리고, 도 13의 표와 같이, 각각의 실험 예에서의 투과 지수(n)와 FOM 값(Π)을 정리할 수 있다. 도 13에서는, 상단으로부터 하단 방향으로, [실시 예 1] 내지 [실시 예 6] 각각에 대한 투과 지수(n)와 FOM 값(Π)이 정리되어 있다.
도 13의 표에서 보는 보는 바와 같이, 면저항-투과도에 대한 로그-로그 플롯(R-T plot)을 통해 계산된 투과 지수(n, Percolation regime)와 FOM 값(Π)이, 종래기술에 의해 은 또는 구리 나노와이어(Ag 또는 Cu nanowire)를 이용한 투명 전극의 투과 지수(n, Percolation regime)와 FOM 값(Π)과 유사하게 형성됨을 확인할 수 있다. (종래기술에 의한 수치는 생략하기로 한다.)
결과적으로, 본 발명의 도금 방법을 이용하여 투명 발열 필름을 제조하는 경우, 은 또는 구리 나노와이어(Ag 또는 Cu nanowire)를 이용하여 제조된 투명 전극의 면저항 및 투과도 성능과 유사한 성능을 구비한 투명 발열 필름을 제조할 수 있는 것이다.
이하, 각각의 실시 예에 의해 제조된 투명 발열 필름에 대한 성능에 대해 설명하기로 한다.
[실시 예 1]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 30nm의 루테늄층(100)을 형성하고, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 30분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여, 면저항 R(Ω/□)이 1 Ω/□이고, 파장 550nm인 광(at 550nm)에 대한 투과도 T(%)가 50%인 투명 발열 필름을 제조하였다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 시간에 따른 온도 변화에 대한 그래프이다. 구체적으로, [실시 예 1]의 투명 발열 필름에 1 내지 3볼트(V) 전압 각각을 순차적으로 인가함으로써 하나의 전압 인가 패턴을 형성하고, 시간(Time)에 따라 상기와 같은 전압 인가 패턴을 반복적으로 수행하여 투명 발열 필름의 온도(Temperature)를 측정하여 도 14의 그래프를 생성하였으며, 도 14에서는 3회의 전압 인가 패턴이 수행되었다.
도 14에서 보는 바와 같이, 0 내지 12분(min) 동안 최초의 전압 인가 패턴에서는 1V, 2V 및 3V로 전압을 올릴 때 전압이 인가된 투명 발열 필름의 온도는 55도(℃), 120도(℃), 200도(℃) 이상으로 상승하였는데, 3V에서 200도 이상으로 상승했으나 해당 온도에서 Cu 표면이 산화되면서 전류가 감소하였고 온도는 200도(℃) 이하로 감소함을 확인할 수 있다.
그리고, 두 번째 전압 인가 패턴에서 보는 바와 같이, 1V, 2V 및 3V로 전압을 올릴 때 전압이 인가된 투명 발열 필름의 온도는 180도(℃)에 근접한 온도로 안정화되었고, 3번째 전압 인가 패턴에서 보는 바와 같이, 이 후 다시 1V, 2V 및 3V로 전압 인가를 반복할 때마다 동일한 온도로 상승하여 안정적인 성능을 구비함을 확인할 수 있다.
[실시 예 2]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 30nm의 루테늄층(100)을 형성하고, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 15분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여, 면저항 R(Ω/□)이 10 Ω/□인 투명 발열 필름을 제조하였다.
[실시 예 3]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 70nm의 루테늄층(100)을 형성하고, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 15분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여, 면저항 R(Ω/□)이 9 Ω/□인 투명 발열 필름을 제조하였다.
[실시 예 4]
폴리이미드(PI)로 형성된 기판(10)을 마련하고, 스퍼터링 증착으로 기판(10) 상 두께 30nm의 루테늄층(100)을 형성하고, 루테늄층(100) 상에 PVP 나노섬유(210)를 60초(sec) 간 전기방사하였다. 그리고, 이온밀링으로 나노섬유패턴을 따라 루테늄층(100)을 식각한 후 습식 식각으로 나노섬유(210)를 제거하여 기판(10) 상 루테늄패턴(110)이 형성되도록 하였다. 그 후, 기판(10) 상 루테늄패턴(110)에 대해 25분 동안 구리 무전해 도금을 수행하여, 면저항 R(Ω/□)이 2 Ω/□인 투명 발열 필름을 제조하였다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 루테늄층(100)의 두께와 면저항이 다른 각각의 투명 발열 필름의 시간에 따른 온도 변화에 대한 그래프이다. 구체적으로, a 내지 c그래프는, [실시 예 2] 내지 [실시 예 4]의 투명 발열 필름 각각에 1 내지 3볼트(V) 전압 각각을 순차적으로 인가함으로써 하나의 전압 인가 패턴을 형성하고, 시간(Time)에 따라 상기와 같은 전압 인가 패턴을 반복적으로 수행하여 투명 발열 필름의 온도(Temperature)를 측정한 그래프이다. 여기서, a그래프는 [실시 예 2]에 대한 그래프이고, b그래프는 [실시 예 3]에 대한 그래프이며, c그래프는 [실시 예 4]에 대한 그래프이다.
도 15에서 보는 바와 같이, 도 14의 설명과 마찬가지로, 각각의 투명 발열 필름에서, 최초의 전압 인가 패턴에서는 1V, 2V 및 3V로 전압을 올릴 때 전압이 인가된 투명 발열 필름의 온도는 단계적으로 상승하였는데, 3V에서 최고 온도로 상승했으나 해당 온도에서 Cu 표면이 산화되면서 전류가 감소하였고 온도는 최고 온도 이하로 감소함을 확인할 수 있다.
그리고, 두 번째 전압 인가 패턴에서 보는 바와 같이, 1V, 2V 및 3V로 전압을 올릴 때 전압이 인가된 투명 발열 필름의 온도는 최고 온도 보다 낮은 온도에 근접한 온도로 안정화되었고, 3번째 전압 인가 패턴에서 보는 바와 같이, 이 후 다시 1V, 2V 및 3V로 전압 인가를 반복할 때마다 동일한 온도로 상승하여 안정적인 성능을 구비함을 확인할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 발열 필름의 XRD 그래프이다. 도 16에서, a 그래프는 [실시 예 4]에 의해 투명 발열 필름에 대해 전압 인가 전 투명 발열 필름의 XRD 분석을 수행한 그래프이며, b 그래프는 [실시 예 2]에 의해 투명 발열 필름에 대해 전압 인가 전 투명 발열 필름의 XRD 분석을 수행한 그래프이다. 그리고, c 그래프는 [실시 예 3]에 의해 투명 발열 필름에 대해 전압 인가 전 투명 발열 필름의 XRD 분석을 수행한 그래프이며, d 그래프는 [실시 예 3]에 의해 투명 발열 필름에 대해 전압 인가 전 투명 발열 필름의 XRD 분석을 수행한 그래프이다.
도 16의 a 그래프와 c 그래프에서 보는 바와 같이, 투명 발열 필름에 대한 전압 인가 전에는 투명 발열 필름의 XRD 분석에서 산화구리(Cu2O)가 측정되지 않았으나, 도 16의 b 그래프에서 보는 바와 같이, 투명 발열 필름에 대한 전압 인가를 수행한 후의 투명 발열 필름에서는 산화구리(Cu2O)가 측정됨을 확인할 수 있다. 다만, d 그래프에서 보는 바와 같이, 루테늄층(100)이 상대적으로 두껍게(70nm)로 형성되는 경우에는 산화구리(Cu2O)가 측정되지 않을 수 있으나, 도 14와 도 15의 결과에서 보는 바와 같이 산화구리(Cu2O)의 형성을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기된 도 14와 도 15에 대한 설명에서 산화된 구리에 의한 현상을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 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.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기판
100 : 루테늄층
110 : 루테늄패턴
210 : 나노섬유
220 : 도금층
100 : 루테늄층
110 : 루테늄패턴
210 : 나노섬유
220 : 도금층
Claims (9)
- 투명한 소재로 형성되는 기판의 표면에 SSL(Secondary sputtering lithography)이 가능한 금속인 루테늄(Ru)을 증착시켜 루테늄층을 형성시키는 제1단계;
상기 루테늄층의 표면에 폴리머를 포함하는 나노섬유가 전기방사되어 나노섬유패턴이 형성되는 제2단계;
상기 나노섬유패턴이 형성된 상기 루테늄층의 표면에 불활성 이온 빔을 조사하여 상기 나노섬유패턴이 형성된 상기 루테늄층의 일 부위를 제외한 나머지를 부위를 식각하고, 상기 이온 빔에 의해 상기 루테늄 층에서 SSL이 수행되는 제3단계;
상기 나노섬유가 제거되어 상기 기판 상 루테늄으로 형성된 나노 패턴인 루테늄패턴이 형성되는 제4단계; 및
상기 루테늄패턴의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 수행하여 투명 발열 필름을 제조하는 제5단계;를 포함하고,
상기 투명 발열 필름에 전압 인가 반복 시, 상기 루테늄패턴 상의 구리(Cu) 무전해 도금에 의한 도금층이 산화되고 상기 투명 발열 필름의 온도가 소정의 온도로 안정화되며,
상기 루테늄패턴과 상기 도금층의 결합으로 상기 투명 발열 필름의 발열량이 증대되고,
상기 제5단계에서는, 구리 무전해 도금 시간을 증가시켜 상기 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 감소시키고, 구리 무전해 도금 시간을 감소시켜 상기 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 증가시킴으로써, 구리 무전해 도금 시간의 제어로 상기 투명 발열 필름의 투과도와 면저항을 조절 가능하고,
상기 제1단계에서의 상기 루테늄층 두께 조절 또는 상기 제2단계에서의 상기 나노섬유 전기방사 시간 조절을 통해 상기 투명 발열 필름의 투과도를 조절 가능하므로,
상기 루테늄층 두께 조절, 상기 나노섬유 전기방사 시간 조절 및 상기 구리 무전해 도금 시간 조절 중 선택되는 어느 하나 이상의 조절을 수행하여 상기 투명 발열 필름의 투과도를 용이하게 조절하고,
파장 400 내지 800nm 범위의 광에 대한 상기 투명 발열 필름의 투과도는 72.5%를 초과하는 것을 특징으로 하는 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제5단계에서, 구리 무전해 도금 시간은 1 내지 60분(min)인 것을 특징으로 하는 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 루테늄층의 두께는, 10 내지 100 나노미터(nm)인 것을 특징으로 하는 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제5단계 이 후, 상기 기판을 10 내지 100도(℃)의 건조 온도에서 건조시키는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법.
- 청구항 1의 전기방사에 의한 나노섬유를 이용하여 형성된 루테늄 나노패턴을 씨앗층으로 하는 구리 무전해 도금 방법에 의한 투명 발열 필름에 있어서,
투명한 소재로 형성되는 상기 기판;
상기 기판의 표면에 루테늄(Ru)이 소정의 나노 패턴으로 코팅되어 형성되는 상기 루테늄패턴;
상기 루테늄패턴의 표면에 구리(Cu) 무전해 도금을 통해 코팅되어 형성되는 도금층; 및
상기 루테늄패턴과 상기 도금층의 결합체의 일 부위와 타 부위에 통전을 위해 결합되는 단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 발열 필름.
- 청구항 7에 있어서,
상기 기판은, 필름 형태인 것을 특징으로 하는 투명 발열 필름.
- 청구항 8에 있어서,
상기 기판은, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄, 폴리에터 술폰(PES) 및 폴리스타이렌(PS)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성되는 특징으로 하는 투명 발열 필름.
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2021
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