KR100249202B1 - 일렉트로크로믹소자및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

일렉트로크로믹 소자(Electrochromic Device ; ECD) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 일렉트로크로믹 소자는 기판과, 역전극층, 전해질층, 일렉트로크로믹층을 샌드위칭하여 기판상에 형성되고, DLN(Diamond Like Nano composite)로 이루어진 투명 전극층으로 구성되고, 그의 제조방법은 기판상에 타겟을 이용한 스퍼터링으로 DLN(Diamond Like Nano composite)을 증착하여 제 1 투명 전극층을 형성하는 스텝과, 제 1 투명 전극상에 역전극층, 전해질층, 일렉트로크로믹층을 차례로 형성하는 스텝과, 일렉트로크로믹층상에 타겟을 이용한 스퍼터링으로 DLN(Diamond Like Nano composite)을 증착하여 제 2 투명 전극층을 형성하는 스텝으로 이루어짐으로써, 전도 특성이 우수하고 소비 전력을 낮출 수 있으며, 소자의 수명을 크게 증대시킬 뿐 아니라, 제조 비용이 낮으며 메탈 도핑의 제어가 용이하다.

Description

일렉트로크로믹 소자 및 그 제조방법{Electrocromic device and fabricating method of the same}
본 발명은 디스플레이(display) 소자에 관한 것으로, 특히 일렉트로크로믹 소자(Electrochromic Device ; ECD) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 일렉트로크로믹 소자(ECD)는 일렉트로크로미즘(electrocromism)을 표시나 기억에 사용하는 소자로서, 스마트 윈도우(smart window), 디스플레이 소자, 마이크로-베터리(micro-battery) 등에 사용된다.
여기서, 일렉트로크로미즘이란 빛의 투과체인 일렉트로크로믹 재료에 전계를 가할 때, 전자를 잃거나 전자를 얻는 산화환원 반응 또는 전자 전이에 의해 빛의 흡수량이 증가하여 새로운 색이 나타나는 현상으로, 전계를 없애면 가역적으로 회복하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 일렉트로크로믹 소자를 보여주는 구조단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 일렉트로크로믹 소자는 글래스 기판(1)과, 글래스 기판(1)상에 차례로 형성되는 제 1 투명전극층(2), 역전극층(counterelectrod layer)(3), 고체 전해질층(solid electrolyte layer)(4), 일렉트로크로믹층(electrochromic layer)(5), 그리고 제 2 투명전극층(2)으로 구성된다.
이때, 일렉트로크로믹 소자를 구성하는 층들의 물질은 다음과 같다.
투명전극층(2)은 ITO(Induim Thin Oxide)으로 형성하고, 역전극층(3)은 NiO, MgO 등으로 형성하며, 고체 전해질층(4)은 LiNbO3, LiN 등으로 형성하고, 일렉트로크로믹층(5)은 WO3, ZrO2 등으로 형성한다.
이와 같이, 종래에는 투명전극층(2)을 ITO로 형성하였으며, 제조방법으로는 방전을 이용하여 음극으로 사용한 금속을 사방으로 흩어지게 하고, 지지대를 양극으로 하여 지지대위에 둔 기판상에 금속을 부착시켜 박막을 만드는 스퍼터링(sputtering)방법이나, 진공 용기속에서 증착하고자 하는 물질의 화합물을 가열 증발시켜 기판상에 흘리고 열화학반응에 의해 석출시키는 증착(evaporation)방법을 사용하였다.
종래 기술에 따른 일렉트로크로믹 소자에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 투명전극층을 이루는 ITO 박막의 네트워크(network) 구조가 치밀하지 못하므로, 일렉트로크로믹층의 양이온들이 ITO 박막으로 확산되어 저항이 증가하고 열화현상을 일으킨다.
이러한, 저항 증가는 일렉트로크로믹 소자의 응답시간을 느리게 한다.
둘째, ITO 박막의 표면 평활도가 우수하지 못하므로, 제조 공정시 크랙현상 등이 발생하여 일렉트로크로믹 소자의 수명이 단축된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극의 투과도 증대 및 저항을 감소시킬 수 있는 일렉트로크로믹 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 소자의 특성 향상 및 수명이 증대되는 일렉트로크로믹 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일렉트로크로믹 소자를 보여주는 구조단면도
도 2는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자를 보여주는 구조단면도
도 3은 알에프-코스퍼터링을 이용한 DLN 박막의 합성 장치를 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판 12 : 투명전극층
13 : 역전극층 14 : 고체 전해질층
15 : 일렉트로크로믹층
본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자 및 그 제조방법은 투명전극층을 DLN(Diamond Like Nano composite)으로 형성하는데 그 특징이 있다.
본 발명의 다른 특징은 DLN(Diamond Like Nano composite)을 알에프-코스퍼터링(RF-Cosputtering) 방법으로 형성하는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자를 보여주는 구조단면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 일렉트로크로믹 소자는 글래스 기판(11)과, 글래스 기판(11)상에 차례로 형성되는 제 1 투명전극층(12), 역전극층(counterelectrod layer)(13), 고체 전해질층(solid electrolyte layer)(14), 일렉트로크로믹층(electrochromic layer)(15), 그리고 제 2 투명전극층(12)으로 구성된다.
이때, 제 1, 제 2 투명전극층(12)은 DLN(Diamond Like Nano composite)으로 형성되고, 역전극층(13)은 NiO, MgO 등으로 형성되며, 고체 전해질층(14)은 LiNbO3, LiN 등으로 형성되고, 일렉트로크로믹층(15)은 WO3, ZrO2 등으로 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 구조는 종래와 동일하지만 투명 전극층의 물질을 DLN으로 형성된 것이 종래와 다르다.
투명 전극층을 DLN으로 형성하는 이유는 다음과 같다.
첫째, DLN 박막은 a:(C-H)와 a:(Si-O)인 네트워크(network) 구조와 라지(large) SP3 결합에 의해(수소(H) 함유율은 30% 이상) 90% 이상의 가시광선 투과도(630nm에서 박막 두께 500Å)를 유지할 수 있으며, 동시에 네트워크 사이에 존재하는 메탈 원자(함유율 최대 70%)의 역할로 우수한 전도 특성(박막 두께 500Å에서 쉬트(sheet)저항 30Ω/□ 이하)을 나타내기 때문이다.
둘째, DLN 박막은 수 십Å의 미결정 상태로서 각각의 네트워크가 다시 결합되는 치밀한 구조로 이루어져 양이온의 이동에 의한 일렉트로크로믹 소자의 컬러링(coloring) 및 브리칭(bleaching)시 양이온이 일렉트로크로믹층(15) 또는 역전극(counterelectrode)를 통과하여 DLN으로 형성된 투명 전극층(12)으로 확산되는 현상을 막아주기 때문이다.
셋째, DLN 박막은 수 십Å 이하의 우수한 평활도로 인해 박막간의 결합력을 증대시켜 크랙(crack) 등을 방지하기 때문이다.
이러한 특성을 갖는 DLN 박막을 형성하는 방법으로서, 본 발명은 종래의 PACVD(Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) 방법을 사용하지 않고 새로운 알에프-코스퍼터링(RF-Cosputtering) 방법을 사용한다.
DLN 박막을 형성시, PACVD 방법을 사용하지 않는 이유는 다음과 같다.
PACVD 방법은 합성가스에 RF 파워를 인가시켜 플라즈마(plasma)를 형성한 후, 셀프-바이어스(self-bias)에 의해 합성가스의 활성 이온 및 라디칼을 기판으로 가속시킴으로써, 기판 표면에서 표면 반응이나 화학 흡착 등의 반응이 일어나 박막을 형성하는 방법으로서, 주로 맹독성 가스(SiH4 등)를 사용하므로 위험성이 있으며 제조 비용이 많이 드는 단점이 있기 때문이다.
그러므로 본 발명은 알에프-코스퍼터링(RF-Cosputtering) 방법을 사용하여 DLN 박막을 형성한다.
도 3은 알에프-코스퍼터링을 이용한 DLN 박막의 합성 장치를 보여주는 도면이다.
도 3의 합성 장치를 이용한 본 발명의 일렉트로크로믹 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 카본 타겟(carbon target)과 실리콘 타겟(silicon target) 및 메탈 타겟(metal target)이 장착된 챔버(chamber)내에 기판을 로딩(loading)한다.
이때, 메탈 타겟은 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 한다.
그리고, 챔버내의 공기를 진공 펌프를 이용하여 배기시켜 진공으로 만든 후, 가스 주입구를 통해 챔버내에 Ar, CH4, O2 의 혼합가스를 주입한다.
이어, RF 발생기를 통해 챔버에 파워(power)를 인가하여 플라즈마를 생성시킨다.
이때 생성되는 Ar 가스 이온이 각 타겟에 공급되는 파워에 따라 일정량이 충돌하여 각 타겟의 원자들을 스퍼터링시키고, CH4, O2 의 분해 이온과 함께 반응하여 기판에 DLN으로 합성된다.
물론, 이때 합성되는 DLN은 W-DLN, Hf-DLN, Zr-DLN, Al-DLN, Si-DLN, Nb-DLN, Ti-DLN 중의 어느 하나가 될 것이다.
그리고, 타겟 및 주입 가스를 변화시켜 DLN으로 이루어진 제 1 투명 전극층상에 역전극층, 전해질층, 일렉트로크로믹층을 차례로 형성하고, 다시 상기와 같은 방법으로 DLN을 일렉트로크로믹층상에 증착시켜 제 2 투명 전극을 형성함으로써, 일렉트로크로믹 소자를 제조 한다.
본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 투명 전극층을 DLN 으로 형성함으로써, 저항이 낮아 전도 특성이 우수하다.
그러므로, 일렉트로크로믹 소자의 응답 시간이 빠르게 하고 소비 전력을 낮출 수 있다,
둘째, 투명 전극층을 DLN 으로 형성함으로써, 크랙 문제 등이 해결되어 소자의 수명을 크게 증대시킬 수 있다.
셋째, 제조 공정시, 맹독성 가스를 사용하지 않고 RF-코스퍼터링 방법을 사용하므로, 안전하고 제조 비용이 낮으며 메탈 도핑의 제어가 용이하다.

Claims (5)

  1. 기판위에 제 1 투명전극, 역전극, 전해질층, 일렉트로크로믹층, 제 2 투명 전극을 차례로 형성한 일렉트로크로믹 소자에서,
    상기 제 1 투명전극 및 제 2 투명전극층은 DLN(Diamond Like Nano Composite)로 이루어 진 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 소자.
  2. 기판상에 카본, 실리콘, 금속을 동시에 스퍼터링하여 DLN을 증착하여 제 1 투명전극층을 형성하는 단계와,
    상기 투명전극위에 역전극층, 전해질층, 일렉트로크로믹층을 차례로 형성하는 단계와,
    상기 일렉트로크로믹층위에 카본, 실리콘, 금속을 동시에 스퍼터링하여 DLN을 증착하여 제 2 투명전극층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 소자의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 금속은 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 증 어느 하나임을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 소자 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 스퍼터링 단계에서 사용되는 가스는 Ar, CH4, O2임을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 소자 제조방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4437962A (en) * 1983-05-17 1984-03-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Diamondlike flake composites
US5260821A (en) * 1991-04-12 1993-11-09 Schuco International Kg Electrochromic system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4437962A (en) * 1983-05-17 1984-03-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Diamondlike flake composites
US5260821A (en) * 1991-04-12 1993-11-09 Schuco International Kg Electrochromic system

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