KR20100007605A

KR20100007605A - 도전성 적층체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20100007605A
Application number: KR1020080068308A
Authority: KR
Inventors: 이승정; 방정식
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-22
Also published as: KR101642511B1

Abstract

본 발명은 플라스틱 기재; 상기 플라스틱 기재의 일면 위에 진공증착된 산화인듐계 투명도전막; 및 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 산화아연계 투명도전막을 포함하는 도전성 적층체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 (i) 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전막을 진공증착하는 단계; 및 (ii) 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전막을 진공증착하는 단계를 포함하는 것이 특징인 상기 도전성 적층체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

도전성 적층체 및 이의 제조방법 {CONDUCTIVE LAMINATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 플라스틱 기재의 일면 및 나머지 일면에 각각 산화인듐계 투명도전막 및 산화아연계 투명도전막이 증착된 도전성 적층체, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

투명전극은 각종 디스플레이의 전극, 태양전지 등의 광전 변환 소자 및 터치 패널 등에 다양하게 사용되고 있으며, 유리, 투명필름 등의 투명 기판 위에 투명 도전성 박막을 형성하여 제조된다. 현재 주로 사용되고 있는 투명 도전성 재료는 주석(Sn)이 도핑된 인듐산화물(ITO, Indium tin oxide)로서, 투명도가 우수하고 낮은 비저항 (1×10^-4 ~ 2×10^-4 Ω㎝)을 갖는 것으로 알려져 있다.

투명 도전성 박막을 제조하는 방법은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD), 이온빔 증착(ion beam deposition), 펄스레이저 증착(pulsed laser deposition) 등의 진공 증착 방법과 스프레이 코팅(spray coating), 스핀 코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating)과 같은 습식방법 등의 다양한 방법이 있다. 이러한 방법들 중 스퍼터링과 같은 진공 증착 방식이 좀 더 선호되고 있으며, 진공 증착 방식은 플라즈마를 이용하기 때문에 높은 입자 에너지를 가진 막을 성장시킬 수 있어, 다른 방식보다 높은 밀도를 가지는 양질의 막을 얻을 수 있다. 또한, 추가적인 열처리 없이 낮은 온도에서도 양질의 박막을 성장시킬 수 있다는 장점도 있다.

최근, 평면 디스플레이 시장이 커지면서 ITO에 대한 수요가 급속하게 증가하고 있지만, 인듐의 높은 가격으로 인한 수급 불안정 및 인체에의 유해성 때문에, ITO를 대체할 수 있는 저가의 투명 도전성 재료의 개발이 요구되는 실정이다.

그러한 대체물로서는 산화주석(SnO₂) 및 산화아연(ZnO) 등이 고려되고 있다. 이와 관련하여, 산화아연에 알루미늄(Al)을 도핑하여 낮은 비저항(2×10^-4 ~ 3×10^-4 Ω㎝)을 가지는 도전성 박막을 제조하려는 시도 등이 있었다. 산화아연(ZnO)의 경우 넓은 밴드갭(~3.3ev)을 가지는 반도체 물질로서, 도핑을 통해 우수한 투과도(85% 이상)와 낮은 비저항을 가질 수 있다는 것이 알려졌으며, 도핑된 산화아연의 경우 비교적 저가이고, 인체에 무해한 재료이므로, ITO를 대체할 수 있는 재료로서 큰 관심을 받고 있다. 현재로서는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 규소(Si) 및/또는 인듐(In)이 첨가된 산화아연(ZnO)을 재료로 한 투명전극용 재료에 대해 주로 연구가 집중되고 있다.

한편, 투명도전막의 기재로서 지금까지는 유리가 주로 사용되어 왔으나, 투명도전막의 용도가 다양화되고, 특히 플렉시블 디스플레이(flexible display)에 관 한 관심이 증가되면서 플라스틱 기재가 주목 받고 있다.

플라스틱 기재는 유리와 달리 무게가 가볍고, 가공성이 우수하고, 구부러지거나 휘어질 수 있는 가요성(flexibility)을 가지며, 휴대가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이로 인해 전자종이, 터치패널 등과 같은 차세대 디스플레이의 기판으로 많은 관심을 받고 있다.

그러나 플라스틱 기재는 유리전이온도(Tg)가 100~150℃ 정도로 비교적 낮기 때문에 열에 취약하고, 유리전이온도 이하에서 디스플레이의 제조 및 가공 과정이 이루어져야 한다는 단점이 있다.

본 발명자들은 플라스틱 기재 위에 투명 도전막과 같은 기능성박막을 진공증착시, 플라스틱 기재의 제조 공정에서 사용된 물질 또는 미제거된 원료 물질 등의 불순물이나 수분 등이 플라스틱 기재 자체로부터 아웃개싱(out-gassing)되고 이러한 불순물 또는 수분이 박막 내로 혼입되어 전기적 특성 등의 박막 물성을 저하시킨다는 것을 발견하였다.

또한, 본 발명자들은 플라스틱 기재의 양면 위에 동일한 투명도전막을 증착시키는 것이 아니라, 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전 물질을 증착한 후 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전 물질을 증착함으로써, 플라스틱 기재에 대한 별도의 아웃개싱(out-gassing) 전처리 과정을 거치지 않고 높은 수준의 전기적 특성을 안정적으로 구현할 수 있는 투명도전막을 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명은 이에 기초한 것이다.

본 발명은 플라스틱 기재;

상기 플라스틱 기재의 일면 위에 진공증착된 산화인듐계 투명도전막; 및

상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 산화아연계 투명도전막을 포함하는 도전성 적층체를 제공한다.

또한, 본 발명은, 플라스틱 기재; 상기 플라스틱 기재의 일면 위에 진공증착 된 산화인듐계 투명도전막; 및 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 산화아연계 투명도전막을 포함하는 도전성 적층체의 제조방법으로서,

(i) 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전막을 진공증착하는 단계; 및

(ii) 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전막을 진공증착하는 단계를 포함하는 것이 특징인 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 도전성 적층체는, 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전막을 증착한 후 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전막을 증착함으로써, 플라스틱 기재에 대한 별도의 아웃개싱(out-gassing) 전처리의 수행 여부에 관계없이 높은 수준의 전기적 특성을 안정적으로 구현할 수 있다.

본 발명의 도전성 적층체는 플라스틱 기재; 상기 플라스틱 기재의 일면 위에 진공증착된 산화인듐계 투명도전막; 및 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 산화아연계 투명도전막을 포함하는 것으로서, 바람직하게는 투명 도전성 적층체이다. 본 발명에서, 플라스틱 기재는 아웃개싱(out-gassing)의 전처리가 되거나 또는 전처리 되지 않은 것일 수 있다.

본 발명에서, 상기 산화아연계 투명도전막은, 상기 플라스틱 기재의 일면 위에 상기 산화인듐계 투명도전막이 진공증착된 후에 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 것이 바람직하다. 그리고, 이에 따른 상기 플라스틱 기재는 아웃개싱(out-gassing)의 전처리 되지 않은 것을 사용할 수 있다.

정전용량 방식 터치패널 등과 같은 디스플레이에서는 기재의 양쪽 면 모두에 투명도전막을 성장시켜서 이용하게 된다.

전술한 바와 같이, 불순물(플라스틱 기재 자체의 제조 공정에서 사용된 물질 또는 미제거된 원료 물질 등)이나 수분 등이 투명도전막의 진공증착 과정에서 플라스틱 기재로부터 아웃개싱될 수 있으므로, 증착시의 아웃개싱되는 물질들은 기재 상에 증착되는 막의 물성에 영향을 줄 수 있다.

특히, 산화아연계 투명도전막은 기존에 광범위하게 사용되는 산화인듐계 투명도전막에 비하여, 스퍼터 증착시의 진공도, 플라스틱 기재로부터 아웃개싱되는 물질 등에 민감하게 영향을 받아 전기적 특성이 크게 저하되는 현상이 있으며, 또한 박막의 두께에 따라 전기적 특성이 큰 차이를 보이기 때문에 전기적 특성을 개선하기 위해서는 일정 정도 이상의 두께로 증착하여야 한다. 따라서 스퍼터 증착 이전에 플라스틱 기재를 진공오븐 내에서 진공상태로 가열하는 방법, 또는 마이크로웨이브 장치(예를 들면, 전자레인지) 내에서 마이크로웨이브를 가하여 유기물질 및 수분을 기화시키는 방법 등으로 미리 아웃개싱하여 H₂O, 유기 잔류 물질을 제거할 수 있다.

반면, 산화인듐계 투명도전막은 외부 환경에 큰 영향을 받지 않으며 두께 의존성도 적다.

한편, 본 발명의 도전성 적층체는, 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전 물질을 증착한 후 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전 물질을 증착함으로써, 플라스틱 기재에 대한 별도의 아웃개싱(out-gassing) 전처리 과정을 거치지 않고 높은 수준의 전기적 특성을 안정적으로 구현할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따라 아웃개싱의 전처리가 되지 않은 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전막을 증착하면, 플라스틱 기재 자체에서 불순물이나 수분 등이 아웃개싱되어 제거된다. 이때, 산화인듐계 투명도전막은 아웃개싱되는 물질 등에 영향을 거의 받지 않으므로, 증착된 산화인듐계 투명도전막은 전기적 특성의 저하가 거의 생기지 않는다.

그리고, 이어지는 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면에 대한 산화아연계 투명도전막의 증착과정에서는 불순물이나 수분 등의 아웃개싱이 거의 일어나지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라 증착된 산화아연계 투명도전막은, 아웃개싱의 전처리된 플라스틱 기재 위에 증착한 산화아연계 투명도전막 대비 전기적 특성의 저하가 발생되지 않고 높은 수준의 전기적 특성을 안정적으로 구현할 수 있으며, 두께 의존성이 적어진다.

본 발명에서 사용되는 진공증착 방법은 CVD(Chemical Vapor Deopostion)및 PVD(Physical Vapor Deposition) 등이 사용될 수 있고, 그 비제한적인 예로는 스퍼터링(sputtering), 이베퍼레이션(evaporation), 이온 플레이팅(ion plating), 분자선증착(MBE) 및 펄스레이저증착(PLD) 등이 있으나, 본 발명이 상기 방법에 한정되는 것은 아니며, 진공상태를 이용한 박막의 증착 방법이기만 하면 특별히 제한되지 않는다.

바람직하게는 상기 진공증착 방법은 스퍼터링(sputtering)에 의하는 것일 수 있다. 스퍼터링 방법의 경우에는 스퍼터링 입자 충돌에 의한 국부적 가열 및 스퍼터링 가스 이온 충돌에 의한 탈착 현상 등에 의해 아웃개싱 현상이 더욱 활발할 수 있으므로 증착되는 막의 물성 향상 효과가 더욱 크다.

본 발명에서, 산화인듐계 투명도전막 및 산화아연계 투명도전막을 형성하기 위한 진공증착 시, 증착의 온도 범위는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 승온 영역에서 증착할 수 있고, 바람직하게는 10~300℃에서 증착할 수 있는데, 10℃ 미만에서는 형성되는 투명도전막의 질이 현저히 감소되고, 300℃ 초과시에는 기재가 플라스틱 소재이므로 기재에 손상이 발생될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 플라스틱 기재는 고분자 필름 또는 시트 형태의 것을 사용할 수 있고, 단일 고분자로 이루어지거나 2종 이상의 고분자의 블랜드 및 유기 또는 무기 첨가물이 함유된 고분자 복합 재료로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 플라스틱 기재는 투명 기재인 것이 바람직하다.

비제한적인 예로, 상기 플라스틱 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene 2,6-naphthalate, PEN), 폴리아릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone, PES), 비스페놀A폴리설폰, 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(Polyether imide, PEI), 폴리비닐클로라이트(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리 프로필렌(PP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리노보넨, 아로마틱 플로렌 폴리에스터 및 환상형 올레핀 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자로 이루어진 필름 또는 시트이거나; 또는 상기 선택되는 1종 이상의 고분자에 유기 또는 무기 첨가물이 함유된 고분자 복합 재료로 이루어진 필름 또는 시트일 수 있다.

본 발명에서 산화인듐계 투명도전막은 도판트가 포함되지 않은 산화인듐이거나, 또는 도판트가 포함된 산화인듐계 물질일 수 있다. 산화인듐에 도핑될 수 있는 상기 도판트는 Sn, Ti, W, Ce 및 Zn로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소 또는 상기 원소의 산화물일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전자의 이동도를 저하시키지 않기 위해서 상기 도판트의 농도는 0.1~20 wt% 범위인 것이 바람직하다.

본 발명에서 산화아연계 투명도전막은 도판트가 포함되지 않은 산화아연이거나, 또는 도판트가 포함된 산화아연계 물질일 수 있다. 산화아연에 도핑될 수 있는 상기 도판트는 Ga, Si, Ge, Al, Sn, Ge, B, In, Tl, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소 또는 상기 원소의 산화물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 도판트는 양이온의 형태로 산화아연(ZnO)에 도핑될 수 있으며, 이때 Zn자리를 치환하여 산화아연계 투명 도전막의 전자 또는 정공의 농도를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 다만, 전자의 이동도를 저하시키지 않기 위해서 상기 도판트의 농도는 0.1~20 wt% 범위인 것이 바람직하다.

본 발명에서 산화인듐계 투명도전막 및 산화아연계 투명도전막은 각각 사용 목적과 용도에 따라 두께를 조절할 수 있으며, 비제한적인 예로 수십~수백 nm의 두께로 증착할 수 있다.

본 발명의 도전성 적층체에서, 산화인듐계 투명도전막의 면저항 및 상기 산화아연계 투명도전막의 면저항은 각각 20~5,000Ω/□ 범위를 가질 수 있다.

본 발명의 도전성 적층체는, 상기 플라스틱 기재와 산화인듐계 투명도전막 사이; 또는 상기 플라스틱 기재와 산화아연계 투명도전막 사이; 또는 상기 플라스틱 기재와 산화인듐계 투명도전막 사이 및 상기 플라스틱 기재와 산화아연계 투명도전막 사이에, 각각 유기물, 무기물 및 유기-무기 하이브리드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 중간층(interlayer)을 더 포함할 수 있다.

상기 유기물, 무기물 및 유기-무기 하이브리드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 중간층은 개스배리어의 역할을 할 수도 있고, 그 위에 적층되는 투명도전막의 결정구조 및 전자이동 등에 영향을 주어 투명도전막의 전기적 특성을 향상시키는 역할을 할 수도 있다.

상기 유기물의 비제한적인 예로는, 폴리테트라하이드로퓨란(poly tetrahydrofuran, PolyTHF)과 같은 폴리에테르계, 폴리카프로락톤(polycaprolacton, PCL)과 같은 폴리에스테르계 등의 고분자가 있다.

상기 무기물의 비제한적인 예로는, (준)금속의 산화물, (준)금속과 5족의 비금속과의 화합물, 또는 (준)금속과 6족의 비금속과의 화합물 등이 있다. 바람직하게는, 상기 무기물은 Al₂O₃, Ga₂O₃, B₂O₃, In₂O₃, Tl₂O₃, Sc₂O₃, V₂O₃, Cr₂O₃, Mn₂O₃, Fe₂O₃, Co₂O₃, Ni₂O₃, Nb₂O₅, SiO₂, Si₃N₄, CeO₂, TiO₂, Y₂O₃, CaO 및 MgO로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 유기-무기 하이브리드 물질의 비제한적인 예로는, 유기실란, 또는 금속 알콕시드 등의 화합물 등이 있다.

상기 유기실란은 (R¹)_m-Si-X_(4-m)의 화학식으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다(이때, X는 서로 같거나 다를 수 있으며, 수소, 할로겐, C₁~C₁₂의 알콕시, C₁~C₁₂의 아실옥시, C₁~C₁₂의 알킬카보닐, 또는 C₁~C₁₂의 알콕시카보닐이고; R¹은 서로 같거나 다를 수 있으며, C₁~C₁₂의 알킬, C₂~C₁₂의 알케닐, C₂~C₁₂의 알키닐, C₅~C₁₂의 아릴, C₅~C₁₂의 아릴알킬, C₅~C₁₂의 알킬아릴, C₅~C₁₂의 아릴알케닐, C₅~C₁₂의 알케닐아릴, C₅~C₁₂의 아릴아키닐, C₅~C₁₂의 알키닐아릴, 할로겐, 치환된 아미노, 아마이드, 알데히드, 케토, C₁~C₁₂의 알킬카보닐, 카르복시, 머캅도, 시아노, 하이드록시, C₁~C₁₂의 알콕시, C₁~C₁₂의 알콕시카보닐, 설폰산, 인산, 아크릴옥시, 메티크릴옥시, 에폭시, 또는 비닐기이며; m은 1 내지 3의 정수이다).

상기 금속 알콕시드는 M-(R²)_z의 화학식으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다(이때, M은 알루미늄, 지르코늄 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이며; R²는 서로 같거나 다를 수 있으며, 할로겐, C₁~C₁₂의 알킬, C₁~C₁₂의 알콕시, C₅~C₁₂의 아실록시, 또는 하이드록시 이며; z는 3 또는 4의 정수이다.).

본 발명에 따른 도전성 적층체는, (i) 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전막을 진공증착하는 단계; 및 (ii) 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전막을 진공증착하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 적층체의 제조방법에서, 상기 (i)단계 이전; 또는 (ii)단계 이전; 또는 (i)단계 이전과 (ii)단계 이전에, 유기물 및 무기물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 중간층(interlayer)을 상기 플라스틱 기재의 일면 또는 양면 위에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법에 따라 제조되는 도전성 적층체는, 상기 플라스틱 기재와 산화인듐계 투명도전막 사이; 및/또는 상기 플라스틱 기재와 산화아연계 투명도전막 사이에, 각각 유기물 및/또는 무기물을 포함하는 중간층(interlayer)을 더 포함하게 된다.

한편, 본 발명의 도전성 적층체는 특정한 용도에 한정하지는 않으나, 바람직하게는 태양전지, 액정 디스플레이, 전계발광 디스플레이 등에 사용되는 전극 기판으로 사용될 수 있으며, TFT(Thin Film Transistor) 등에도 적용 가능하다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 시트 일면 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 투명도전막을 20 nm 두께로 먼저 증착한 후, PC 시트의 반대면 상에 GZO 투명도전막을 120 nm 두께로 증착하여 도전성 적층체를 제작하였다.

PC 시트는 120℃가 유지되는 진공오븐에 24시간 두어 아웃개싱을 실시한 것을 사용하였고, 증착은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하였다.

GZO 투명도전막의 증착은 갈륨(Ga)이 7 wt% 도핑된 산화아연 타겟을 이용하였다.

구체적인 증착방법은 다음과 같다.

타겟에 걸리는 바이어스(bias) 전압 : 약 -70 ~ -100V

스퍼터링 가스 : 아르곤(Ar)

아르곤(Ar) 가스의 유량 : 50 sccm

증착시 기판의 온도 : 상온

(실시예 2)

아웃개싱 안 한 PC 시트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 적층체를 제작하였다.

(비교예 1)

PC 시트 일면 상에 ITO 투명도전막 대신 GZO 투명도전막을 150nm 두께로 증착한 후 PC 시트의 반대면 상에 마찬가지로 GZO 투명도전막을 150nm 두께로 증착한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 적층체를 제작하였다.

(비교예 2)

아웃개싱 안 한 PC 시트를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 도전성 적층체를 제작하였다.

아래의 표 1에 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2의 실험조건 및 비저항 측정값을 정리하였다.

구 분	사용 기판	증착면	증착 박막	전기적 특성 (비저항,Ωcm)
실시예 1	Out-gassing 한 PC sheet	첫번째	ITO	5 x 10^-4
실시예 1	Out-gassing 한 PC sheet	두번째(반대면)	GZO	7 x 10^-4
실시예 2	Out-gassing 안한 PC sheet	첫번째	ITO	5 x 10^-4
실시예 2	Out-gassing 안한 PC sheet	두번째(반대면)	GZO	7 x 10^-4
비교예 1	Out-gassing 한 PC sheet	첫번째	GZO	9 x 10^-4
비교예 1	Out-gassing 한 PC sheet	두번째(반대면)	GZO	8 x 10^-4
비교예 2	Out-gassing 안한 PC sheet	첫번째	GZO	13 x 10^-4
비교예 2	Out-gassing 안한 PC sheet	두번째(반대면)	GZO	7 x 10^-4

비교예 1과 2는 양면 모두에 GZO를 각각 150nm 두께로 증착하였다. 아웃개싱 전처리를 하지 않은 PC 시트에 증착시(비교예 2), 양쪽 면에 증착된 투명도전막의 전기적 특성의 차이가 매우 크게 나타났다. 즉, 아웃개싱이 이루어지지 않은 시트에 대해 증착할 경우, 첫번째 면에 증착시 아웃개싱이 일어나 전기적 특성이 저하(비저항 증가)되고, 두번째 면(반대면) 증착시는 첫번째 면 증착시 local heating 및 이온 충돌(ion bombardment)에 의한 탈착으로 아웃개싱이 되어서 낮은 비저항을 갖게 되는 것이다.

이 현상은, 스퍼터 증착 과정 이전에 미리 플라스틱 시트의 아웃개싱 전처리를 함으로써 양쪽 투명도전막의 전기적 특성이 유사하도록 개선시킬 수 있다(비교예 1).

반면, 실시예 1과 2는 ITO를 한면에, 다른 한면에 GZO를 각각 증착하였다. 이 때 ITO는 20nm로, GZO는 120nm 두께로 성장시켰다. ITO는 아웃개싱 여부나 두께에 무관하게 5x10^-4 Ωcm 수준의 일정한 전기적 특성을 보였다. 따라서 사용 목적과 용도에 따라 ITO의 두께를 조절하여 수십~수백 nm 두께로 증착하고 그 반대면에 GZO를 증착할 수 있다. 반대면에 증착한 GZO의 비저항 값 역시 실시예 1과 2에서 모두 7x10^-4 Ωcm의 안정적인 수준을 보였다. 비교예 1과 2의 경우처럼 GZO 두께를 150nm로 증가시키면 전기적 특성은 더욱 개선될 것으로 예상된다. 또한, 아웃개싱 여부와 무관하게, 즉 아웃개싱을 하지 않고도 좋은 전기적 특성을 보이기 때문에, 스퍼터 증착 과정 전에 아웃개싱 전처리 과정을 거칠 필요가 없다는 장점도 가지게 된다.

(실시예 3)

PC 시트의 한면에 ITO 투명도전막을 20nm 두께로 증착한 후, PC 시트의 반대쪽 면에 Ga이 도핑된 산화아연(GZO) 투명도전막을 두께별로 스퍼터 증착하였다. 구체적인 증착방법은 실시예 1과 동일하다.

(비교예 3)

아무런 증착도 실시하지 않은 PC 시트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 증착방법으로 PC 시트의 한쪽 면에 Ga이 도핑된 산화아연(GZO) 투명도전막을 두께별로 스퍼터 증착하였다.

아래의 표 2에 상기 실시예 3 및 비교예 3의 실험조건을 정리하였고, 도 1에 실시예 3 및 비교예 3의 GZO 박막의 두께에 따른 비저항 값을 나타내었다.

구 분	증착면
실시예 3	ITO를 증착한 반대면에 GZO를 증착한 경우
비교예 3	바로 GZO를 증착한 경우

GZO를 바로 증착한 경우(비교예 3)는 두께에 따라 전기적 특성이 크게 차이를 보이고 특히 얇은 두께에서는 급격히 비저항 값이 높아진 반면, 먼저 한면에 ITO를 증착한 후 그 반대면에 GZO를 증착한 경우(실시예 3)에는 상대적으로 두께 의존성이 적고 비저항 값이 개선되었음을 확인할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 실시예 3 및 비교예 3에 따라 각각 제조된 GZO 투명도전막의 두께에 따른 비저항 값을 나타내는 그래프이다.

Claims

플라스틱 기재;

상기 플라스틱 기재의 일면 위에 진공증착된 산화인듐계 투명도전막; 및

상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 산화아연계 투명도전막을 포함하는 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 산화아연계 투명도전막은, 상기 플라스틱 기재의 일면 위에 상기 산화인듐계 투명도전막이 진공증착된 후에 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 플라스틱 기재는 아웃개싱(out-gassing)의 전처리가 되거나 또는 전처리 되지 않은 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 진공증착은 스퍼터링(sputtering)에 의한 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 플라스틱 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리아릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르설폰(PES), 비스페놀A폴리설폰, 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리비닐클로라이트(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리노보넨, 아로마틱 플로렌 폴리에스터 및 환상형 올레핀 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자로 이루어진 필름 또는 시트이거나; 또는 상기 선택되는 1종 이상의 고분자에 유기 또는 무기 첨가물이 함유된 고분자 복합 재료로 이루어진 필름 또는 시트인 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 산화인듐계 투명도전막은 Sn, Ti, W, Ce 및 Zn로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소 또는 상기 원소의 산화물을 도판트로서 0.1~20wt% 포함하거나 또는 포함하지 않는 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 산화아연계 투명도전막은 Ga, Si, Ge, Al, Sn, Ge, B, In, Tl, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소 또는 상기 원소의 산화물을 도판트로서 0.1~20wt% 포함하거나 또는 포함하지 않는 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 산화인듐계 투명도전막의 면저항 및 상기 산화아연계 투명도전막의 면저항은 각각 20~5,000Ω/□ 인 것이 특징인 도전성 적층체.
제1항에 있어서,

상기 플라스틱 기재와 산화인듐계 투명도전막 사이; 또는

상기 플라스틱 기재와 산화아연계 투명도전막 사이; 또는

상기 플라스틱 기재와 산화인듐계 투명도전막 사이 및 상기 플라스틱 기재와 산화아연계 투명도전막 사이에,

유기물, 무기물 및 유기-무기 하이브리드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 중간층(interlayer)을 포함하는 것이 특징인 도전성 적층체.
플라스틱 기재;

상기 플라스틱 기재의 일면 위에 진공증착된 산화인듐계 투명도전막; 및

상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 진공증착된 산화아연계 투명도전막을 포함하는 도전성 적층체의 제조방법으로서,

(i) 플라스틱 기재의 일면 위에 산화인듐계 투명도전막을 진공증착하는 단계; 및

(ii) 상기 플라스틱 기재의 나머지 일면 위에 산화아연계 투명도전막을 진공 증착하는 단계를 포함하는 것이 특징인 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 플라스틱 기재는 아웃개싱(out-gassing)의 전처리가 되거나 또는 전처리 되지 않은 것이 특징인 도전성 적층체의 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 진공증착은 스퍼터링(sputtering)에 의한 것이 특징인 도전성 적층체의 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 플라스틱 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리아릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에테르설폰(PES), 비스페놀A폴리설폰, 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리비닐클로라이트(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리노보넨, 아로마틱 플로렌 폴리에스터 및 환상형 올레핀 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자로 이루어진 필름 또는 시트이거나; 또는 상기 선택되는 1종 이상의 고분자에 유기 또는 무기 첨가물이 함유된 고분자 복합 재료로 이루어진 필름 또는 시트인 것이 특징인 도전성 적층체의 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 산화인듐계 투명도전막은 Sn, Ti, W, Ce 및 Zn로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소 또는 상기 원소의 산화물을 도판트로서 0.1~20wt% 포함하거나 또는 포함하지 않는 것이 특징인 도전성 적층체의 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 산화아연계 투명도전막은 Ga, Si, Ge, Al, Sn, Ge, B, In, Tl, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소 또는 상기 원소의 산화물을 도판트로서 0.1~20wt% 포함하거나 또는 포함하지 않는 것이 특징인 도전성 적층체의 제조방법.
제10항에 있어서,

(i)단계 이전; 또는 (ii)단계 이전; 또는 (i)단계 이전과 (ii)단계 이전에, 유기물, 무기물 및 유기-무기 하이브리드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 중간층(interlayer)을 상기 플라스틱 기재의 일면 또는 양면 위에 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 도전성 적층체의 제조방법.