KR100606220B1 - 확산 반사 가역형 전기 화학적 거울 - Google Patents

Abstract

가역형 전기 화학적 거울 디바이스는 요철형 표면을 가진 실질적으로 투명한 제1 전극(106)과, 국부화된 영역에 분포될 수 있는 제2 전극(110)을 포함한다. 이들 제1 및 제2 전극 사이에는 전해질 용액(112)이 배치되어, 전극에 전착할 수 있는 금속 이온(116)을 함유하고 있다. 이 제1 전극에 음의 전위가 인가되면, 침착된 금속은 제2 전극으로부터 전해질 용액 속으로 용해되어 그 용액으로부터 제1 전극의 요철형 표면으로 전착된다. 이에 의해 전자기 복사선에 대한 디바이스의 반사율이 영향을 받는다. 요철형 표면 때문에, 제1 전극에 충돌하는 광은 확산 반사되며, 상기 디바이스를 건축 및 자동차 유리 용도에 적합하게 만든다. 상기 제1 전극에 인가된 표면 개질층(108)은 전착물이 실질적으로 균일하도록 보장한다. 제1 전극에 양의 전위가 인가되면, 침착된 금속은 제1 전극로부터 용해되어 상기 용액으로부터 제2 전극으로 전착되며, 따라서 상기 디바이스에 의해 복사선의 반사를 감소시킨다.

Description

확산 반사 가역형 전기 화학적 거울{DIFFUSELY-REFLECTING REVERSIBLE ELECTROCHEMICAL MIRROR}

본 발명은 제어 가능한 투과율 및 반사율을 가진 거울 및 윈도우와 같은 디바이스(device)에 관한 것이다.

건물 및 수송 차량에 있는 창(window)을 통해 투과된 햇빛은 불편한 환경을 만들어 공기 조화 요건 및 비용을 증가시키는 (온실 효과에 의해) 열을 발생시킬 수 있다. 다양한 햇빛 조건에 사용하기 위한 투과율 조절이 가능한 "스마트 윈도우(smart window)"를 제공하는 현재의 기법들은 광 흡수 재료의 이용을 포함하고 있다. 이들 기법은 단지 부분적으로만 효과적인데, 그 이유로서는 윈도우 자체가 가열되기 때문이고, 전기 변색 디바이스(electrochromic device)와 같은 디바이스는 비교적 고가이며 제한된 내구성 및 사이클 수명을 나타내기 때문이다. 특정한 액정 계열 윈도우 시스템은 투과 상태와 불투과/산란 상태 사이에서 절환되지만, 이 시스템은 투과 상태를 유지하기 위해서 상당한 전압을 필요로 한다. 투과 상태와 반사 상태 사이에서 조절될 수 있는 저렴하고 내구적인 저전압 스마트 윈도우에 대한 요구가 크다. 빛을 흡수하는 대신에 반사하는 것은 내부 가열을 피하는 가장 효과적인 수단이다.

광 변조를 위해 금속의 가역형 전착(電着)을 이용하려는 종래 기술의 시도에서는, 투명한 기재에 형성된 침착물이 거칠면서 짙은 회색, 또는 종종 착색된 외관(통상적으로는 미세하게 분할된 금속)을 제공하였고, 특히 두꺼운 경우에 나쁜 반사율 및 높은 빛 흡수율을 나타냈다. 이러한 사실은 우다카(Udaka)의 기술을 실시하는 경우에, 예컨대 심지어 투명한 도체 전극 표면이 금속화되는 경우(우다카 등의 명의의 공개된 유럽 특허 출원 제0712025호 및 출원 제95117797.1호)에도 적용되었다. 그러한 침착물은 콘트라스트(contrast)를 향상시키기 위해 종종 흰색 안료를 첨가하면서 백그라운드로부터의 반사를 포함한 표시 용도를 위해 연구된 적이 있다. 바르잡스키(Warszawski)의 문헌(미국 특허 제5,056,899호)은, 표시 장치와 관련되어 있는데, 투과 디바이스의 단점(예컨대, 상대 전극에서 금속 침착에 의한 복사선 차단 가능성)이 현저했기 때문에, 가역형 금속 전착이 표시 용도에 가장 적합하다는 것을 교시하고 있다. 그러한 교시 내용은 가역형 금속 침착을 스마트 윈도우에 응용하려면 미세하게 분할되어 전착되는 금속에 의한 광 흡수를 수반해야 한다는 것을 의미하며, 이는 디바이스 자체, 나아가 내측 공간을 가열하게 된다. 또한, 선행 기술의 문헌에서는 투과형 디바이스의 경우 가역형 금속 전착에는 보조 상대 전극 반응을 이용할 필요가 있고, 그렇지 않은 경우 침착물이 작동 전극(working electrode)으로부터 탈금됨에 따라 금속이 상대 전극에 도금된다는 것을 교시하고 있다.

선행 기술의 문헌에 기재되어 있는 전해질은 금속 침착 중에 상대 전극에서산화(예컨대, 브롬으로, 요오드로, 염소로)되는 보조 산화 환원 종(種)(예, 브롬화물, 요오드화물, 염화물)을 포함하며, 장기간의 작업 중에 화학적 성질과 관련된 불안정성을 초래하면서, 가령 2Ag⁰ + Br² --> 2AgBr와 같이 개방 회로에서 금속 침착물의 분해를 일으킴으로써 메모리 효과를 크게 감소시킨다. 대부분의 경우에, 이러한 보조 산화 환원 공정은 광 변조 침착물의 제거 중에 상대 전극에서 금속 침착을 방해하며, 표시 용도에 바람직한 문턱 전압을 제공한다. 이러한 보조 산화및 환원 공정은 금속 도금/탈금이 상대 전극에서 일어나고 문턱 전압이 관찰되지 않는 경우 조차도 유효한 부차적인 반응을 제공한다. 예컨대, 바르잡스키의 3 ∼ 4 칼럼[구리 또는 니켈이 상대 전극 페이스트(paste)에 존재하는 경우]과, 두첸(Duchene) 등의 전해질 표시 장치, IEEE(전기 전자 엔지니어 연구소) 회보의 전자 디바이스, ED-26권, 8호 1243-1245쪽(1979년 8월)과, 프랑스 특허 제2,504,290호(1982년 10월 22일)를 참조하라. 적어도 1Ｖ의 높은 스위칭 전압이 종래 기술의 특허 및 문헌에서 알 수 있는 모든 전착 디바이스에 대해 사용되었다.

바르잡스키는 격자 상대 전극을 사용하는 경우 덜 균일한 침착물이 형성된다는 것을 교시하고 있는데, 이는 투과성 작동 전극에 대한 침착이 상대 전극 격자 라인(사용된 겔 전해질이 고도로 얇은 필름으로 된 결과물)의 근처에 고도로 국부화되었기 때문이다. 또한, 바르잡스키는 수성(aqueous) 겔 전해질을 사용하여 대기 오염 물질에 대한 감도를 최소화시키면서 누설 방지 시일을 가질 필요성을 없앤다는 것도 교시하고 있다. 그러나, 그러한 전해질은 높은 비등 용매를 가진 유기 계열 전해질과 비교하여 훨씬 더 제한된 온도와 전압 작동 범위를 가진다.

선행 기술의 문헌은 메모리 효과가 일시적이다는 것을 교시하고 있다. 이것은 금속 도금/탈금 외에 상대 전극 반응이 발생한 결과이다. 상대 전극에 생성된 강력한 산화 부산물은 화학적으로 개방 회로인 경우에(저속) 또는 전기 화학적으로 단락 중인 경우에(고속) 작동 전극에서의 금속 침착물의 분해를 일으킬 수 있다.

선행 기술에서 알려져 있는 가역형 전착 디바이스들 가운데 어느 것도 조절 가능한 반사율을 요구하는 용례에 필요한 고반사율 거울 침착물을 제공하지 못했다. 그러한 침착물은 현재 동일한 양수인에게 양도되어 있는 1999년 6월 15일 자로 출원된 공동 계류 중인 특허 출원 제09/333,385호에 개시되어 있는 바와 같이, 최근에 본 발명의 발명자에 의해 표면 개질층의 사용을 통해 획득된 적이 있었다. 그러나, 이 경우에 획득된 가역형 전기 화학적 거울(reversible electrochemical mirror; REM)은 고도의 거울 반사율을 제공하는데, 이것이 항상 바람직한 것은 아니다. 예컨대, 태양으로부터 나오는 빛, 또는 건물이나 자동차에서 REM 윈도우로부터 거울 반사된 자동차의 전조등으로부터 나오는 빛은 보는 이의 눈을 손상시킬 수 있거나, 사람, 특히 자동차를 운전하는 사람을 일시적으로 볼 수 없게 함으로써 안전 위험을 발생시킬 수 있다. 실제, 많은 정부, 구체적으로 유럽은 고반사 윈도우를 강력하게 금지하고, 반드시 준수해야 하는 최대 반사율 표준 규격을 부과하고 있다. 다른 한편, REM 스마트 윈도우에 의해 제공된 열 및 빛 차단 특성은 여전히 매우 유익하다. 따라서, 거울 반사 표면, 즉 다양한 방향으로 반사시키는 표면에 원인을 둘 수 있는 눈가림 효과(blinding effect)를 없애는 동시에, 투과 상태와 반사 상태 사이에서 조절될 수 있는 REM 스마트 윈도우의 필요성이 요구된다.

가시광 및 다른 전자기 복사선의 전파 및 반사를 효과적이면서 정밀하게 제어할 수 있는 가역형 전기 화학적 거울(REM) 디바이스가 제공된다. 이 디바이스는 투명한 요철형(물리적으로 불규칙적인) 표면(textured surface)을 가진 제1 전극과, 이 제1 전극에 있는 표면 개질층과, 바람직한 실시예에서는 국부화된 영역에 분포되어 있는 제2 전극을 포함한다. 이들 제1 및 제2 전극 사이에는 전해질 용액이 배치되어 있으며, 그 결과 제1 및 제2 전극에 전착할 수 있는 금속 이온들이 전해질 용액 속에서 용해될 수 있다.

음의 전위가 제2 전극에 상대적인 제1 전극에 인가되는 경우에, 그 인가된 전위에 의해 침착된 금속이 제2 전극으로부터 전해질 용액 속으로 용해되어 그 용액으로부터 제1 전극의 요철형 표면으로 전착된다. 상기 표면 개질층은 전착된 금속의 실질적으로 균일한 핵 생성을 촉진시켜 제1 전극에 거울 침착물을 형성하며, 그 결과 제1 전극에 존재하는 침착된 금속의 양은 복사선에 대한 디바이스의 반사율에 영향을 미친다. 제1 전극에 전착된 거울 금속은 복사선을 고도로 반사시키지만, 그 전극 표면이 요철화되어 있기 때문에, 거울 전착물에 충돌하는 복사선은 확산 반사, 즉 단일의 각도 대신에 다양한 각도로 반사되고, 건축 및 자동차 유리와 같은 용도에 상기 디바이스를 적합하도록 만든다. 이와 반대로, 극성이 역전되어 양의 전위가 제2 전극에 상대적인 제1 전극에 인가되는 경우, 그 인가된 전위에 의해 침착된 거울 금속은 제1 전극으로부터 용해되어 그 용액으로부터 제2 전극으로 전착되며, 이에 의해 디바이스의 반사율을 감소시킨다.

국부적으로 분포된 제2 전극은 실질적으로 투명하며, 거울 금속이 제1 전극의 요철형 표면으로부터 용해되어 제2 전극에 전착된 경우에 복사선이 디바이스를 통과할 수 있게 한다. 따라서, 단순히 전압(또는 전류)을 인가함으로써, 디바이스는 고도의 투과 상태와 확산 반사 상태 사이에서 선택적으로 조절된다. 거울 침착물의 확산 반사율은 침착된 거울 금속의 양에 따라 거의 0%에서 100%까지 선택적으로 조절될 수 있다. 별법으로서, 제2 전극은 투과를 필요로 하지 않는 디바이스의 제조를 단순화시키거나, 다른 디바이스 특성을 갖도록 연속적인 전극으로 될 수 있다.

상기 제1 전극의 요철형 표면은 거울 금속의 균일한 전착을 보장하도록 날카로운 지점이 회피되는 상태로 다수의 둥근 마루(hill)와 골(trough)로 이루어지는 것이 바람직하다. 제1 전극의 표면 요철(surface texture)은 투명한 유리 또는 플라스틱 기재의 표면에 있는 요철을 통해 제공되는 것이 바람직하고, 이 표면은 제1 전극을 구성하는 정합 투명 도체 및 표면 개질층에 유사한 요철을 도입시킨다. 또한, 표면 요철은 투명한 도체 층으로 직접 도입될 수도 있다. 표면 개질층은 전착된 거울 금속 보다 산화에 대해 전기 화학적으로 더욱 안정한 불활성 금속의 얇은 층(즉, 공칭상 투명할 정도로 충분하게 얇은 층)일 수도 있다. 또한, 표면 개질층은 제1 전극에 균일하게 배치될 수도 있고, 소정 패턴으로 배치될 수도 있다. 제1 전극과 표면 개질층 사이에는 접착력을 증가시키기 위해 기초층이 추가될 수 있다.

전해질 용액은 폴리머 매트릭스 내에서 이동될 수 없거나, 또는 수성 또는 비수성(non-aqueous) 겔 전해질을 형성하기 위해 겔화제를 포함할 수 있다. 세라믹 분말 충전제가 "고체(solid)" 전해질을 형성하기 위해, 또는 겔 전해질 특성을 증대시키기 위해 사용될 수 있다.

다양한 실시예에서, 제2 전극은 유리 기재에 있는 전기 화학적으로 안정한 금속 메쉬 패턴과 같은 연속적인 전기 도체이거나, 또는 유리의 투명한 전도 필름에 있는 도트 매트릭스 패턴과 같은 불연속적인 금속 필름일 수도 있다. 별법으로서, 불투과 디바이스의 경우, 제2 전극은 고체 불투명 절연체 기재 상에 있는 연속적인 전기 도체 또는 고체 불투명 도체일 수 있다. 제2 전극과 제2 기재 사이에는 접착력을 향상시키기 위해 기초층이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 투과 REM 디바이스의 일반 구조를 도시하고 있는 횡단면도이다.

도 2는 도 1과 유사한 횡단면도이지만, 음의 전위가 제2 전극에 상대적인 제1 전극에 충분한 시간 동안 인가되어 제1 전극의 요철형 표면 상으로 거의 모든 거울 금속이 침착되도록 하는 경우에 디바이스의 상태를 예시하고 있다.

도 3은 도 1 및 도 2와 유사한 횡단면도이지만, 양의 전위가 제2 전극에 상대적인 제1 전극에 충분한 시간 동안 인가되어 제1 전극의 요철형 표면 상으로 거의 모든 거울 금속이 침착되도록 하는 경우에 디바이스의 상태를 예시하고 있다.

도 4는 도 1과 유사한 횡단면도이지만, 제1 전극 표면에 요철을 유도하기 위해 제1 금속에 요철형 표면을 사용하는 것을 포함하고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 제1 전극을 이용하기에 적합한 대표적인 요철형 표면의 사시도이다.

도 6은 도 2에 도시된 디바이스의 변형예의 횡단면도이며, 이 실시예에서 복사선은 제2 전극을 통해 디바이스로 들어간다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 전기 화학적 디바이스의 일반적인 구조를 보여주고 있는 횡단면도이다(본 발명의 구조 및 기능을 더욱 효과적으로 예시하기 위하여, 일부의 치수, 특히 층의 두께는 도면에서 비례하지 않는다). 이 디바이스는, 전자기 복사선의 스펙트럼 중 적어도 일부의 투과 및 반사를 정밀하면서도 가역적으로 제어할 수 있는데, 제1 기재(102) 및 제2 기재(104)를 포함하며, 이들 기재는 각각 제어될 복사선을 실질적으로 투과시킨다. 전기 전도성 필름(106), 예컨대 인듐 주석 산화물(indum tin oxide: ITO)과 불소로 도핑된 주석 산화물(fluorine-doped tin oxide: FTO)은 복사선을 실질적으로 투과시키며, 상기 제1 기재에 침착되어 있다. 이 필름(106)은 정합 코팅물로서 도포된 전기 화학적으로 안정한 표면 개질층(108)의 추가에 의해 제1 전극으로서의 기능을 한다. 제1 전극(106)의 표면(109)은 이하 상세하게 논의하는 바와 같이 "요철화"되어 있다. 제2 전극(110)은 제2 기재(104) 상의 국부화된 영역에 침착된다.

이들 전극(106, 110) 사이에는 전해질 용액(112)이 위치하고, 이들 전극과 전기적인 접촉 상태에 있다. 이 디바이스는 조립하기 전에 전극(110)에 거울 금속 층(114) 또는 전극(106)에 거울 금속 층(120)을 침착함으로써, 또는 이들 전극(106, 110) 사이에 부분 침착물로서 이 거울 금속 하전 입자를 분포시킴으로써 초기에 하전될 수 있으며, 이는 도 1에 도시되어 있는 구성이다. 전극(110) 자체가 거울 금속으로 구성되어 있지 않은 경우, 이들 초기에 침착된 층의 금속 양은 디바이스의 반사율을 제어하기 위해 이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 침착물로서 이용할 수 있는 거울 금속의 최대 양을 구성한다. 금속 이온(116)은 층(114, 120)과 동일한 거울 금속 원자를 포함하는데, 전해질 용액(112) 중에 용해되어 있기 때문에, 이 용액 중의 금속 원자는 제1 및 제2 전극에 대해 가역적으로 전착 및 전기 분해될 수 있다. 제1 전극(106)에 도포된 표면 개질층(108)은 이온(116)으로부터 전착된 거울 금속의 전극에 핵 생성(nucleation)을 촉진시켜 고반사 거울형 침착물을 생성한다. 거울 금속은 디바이스를 조립한 후에 거울 금속으로 셀(cell)을 미리 충전하는 일이 없더라도 어느 하나의 전극에 전기 화학적으로 침착될 수 있지만, 이는 애노드에 강력한 종의 발생, 예컨대 할로겐화물 전해질로부터의 할로겐의 발생과 관련되어 있고, 이는 디바이스의 안정성에 악영향을 미치게 된다는 것을 유의하라.

표면(109) 전부에 걸쳐 침착되어 있는 제1 전극(106) 및 그 표면 개질층(108)과는 달리, 제2 전극(110)은 바람직한 실시예에서 제2 기재(104) 상의 국부화된 영역에 분포되어 있다. 제2 전극(110)은 전기 화학적으로 안정한 금속, 예컨대 백금 또는 금으로 이루어진 메쉬(mesh) 또는 격자(grid)일 수 있지만, 이종 금속, 예컨대 티탄, 크롬 또는 니켈로 이루어진 기초층을 포함하여 기재(104)에 대한 접착을 향상시킬 수 있다. 별법으로서, 제2 전극(110)은 투명한 전도 재료, 예컨대 ITO 또는 FTO로 이루어진 균일한 층으로 구성될 수 있고, 사용된 전압에서 국부화된 영역에서만 거울 금속(114)의 전착을 발생시키기 위해 격자 매트릭스 패턴 또는 도트 매트릭스 패턴으로 분포된 전기 화학적으로 안정한 금속 핵 생성 층을 구비한다. 빛이 디바이스를 통해 투과되는 것을 요구하지 않는 본 발명의 일부 실시예에서는, 제2 전극(110)이 국부화된 영역에 분포되어 있지 않은 고체 재료 또는 균일한 금속일 수 있다.

본 발명의 핵심적인 양태는 제1 전극(106)의 전해질 쪽에 요철형 표면(109)이 존재하는 점이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "요철형 표면"이라 함은 평면형이 아니면서 통상적으로는 소규모인데, 이에 따라 그 표면에 소정 각도로 충돌하는 상당한 밀도의 광 빔은 그 표면으로부터 하나의 각도 이상으로 반사되어, 소정 각도로 반사된 빛의 세기가 입사광의 세기와 비교하여 약화된다. 따라서, 제1 전극의 요철형 표면에 충돌하는 입사 복사선은 확산 반사되는데, 그 반사 각도는 요철을 생략한 보통의 전극 표면에 비교하여 반사된 복사선 중의 적어도 일부분의 경우에 전체 입사 각도와 다르다. 요철형 표면의 일례가 도 1에 도시되어 있는데, 세부적으로는 표면 개질층(108)에 인접한 제1 전극(106)의 표면(109)이 요철화되어 있고, 둥근 마루와 골의 주기적인 패턴으로 이루어져 있다. 일부 용례에서, 무질서하거나 비주기적인 요철 패턴은 바람직하지 못한 광 회절 효과 또는 가시 패턴을 피하도록 바람직하게 된다. 표면 개질층(108)은 통상 매우 얇은 층으로서 제1 전극에 침착되기 때문에, 이 개질층은 제1 전극의 요철형 표면에 정합할 필요가 있다. 이와 유사하게, REM 디바이스에 통상적으로 사용된 얇은 전착물의 경우, 거울 금속 층(120)도 역시 제1 전극(106)의 요철형 표면(109)에 실질적으로 정합하게 되고, 확산 반사를 나타내게 된다.

상기 디바이스는 전위 공급원(118)과 함께 사용하도록 되어 있고, 이 공급원은 가역형 극성과, 조절 가능하거나 미리 설정된 양의 전위값 및 음의 전위값을 가지며, 제1 및 제2 전극(106, 110) 사이에 접속되어 있다. 음의 전위가 제2 전극(110)에 상대적인 제1 전극(106)에 걸리는 경우, 제2 전극(110)에 침착된 거울 금속(114)은 제2 전극으로부터 전해질 용액(112) 속으로 용해되는 한편, 이 용액 중의 금속 이온(116)은 용액으로부터 전착되어 요철화된 제1 전극의 요철형 표면 개질층(108)에 소정 두께의 거울 금속 층(120)을 형성 또는 증대시킨다(도 2 참조). REM 디바이스의 전체 반사율은 거울 금속이 제1 전극(106)에 침착됨에 따라 증대된다. 상기 전착된 거울 금속 층은 실질적으로 요철형 표면에 정합하기 때문에, 거울 금속 전착물(120)의 국소 각도는 전극(106)의 표면(109)을 따라 변동한다. 빛의 대부분은 전착된 거울 금속 층(120)에 의해 여전히 반사될 수 있지만, 전착물의 요철화된 특성으로 인하여, 그 빛은 다수의 방향으로 확산 반사되고, 그 결과 임의의 방향으로의 빛 세기는 크게 감소된다. 관찰자에 따라서는 상기 디바이스가 반사 모드인 경우 거친 금속 또는 금속 페인트와 유사한 금속 광택을 가질 수 있겠지만, 고도의 거울 반사를 나타내지는 않는다. 반사광의 외관은 요철 형상부의 모양, 사이즈, 주기 및 진폭에 의존하게 된다. 큰 주기를 가진 얕고 부드러운 형상부는 평균적으로 보다 작은 내면 반사와 관련되어 있고, 보다 낮은 광 확산을 제공하지만 보다 높은 전체 반사율을 제공한다.

인가된 전위의 극성이 역전되는 경우, 그 결과 양의 전위는 제2 전극(110)에 상대적인 제1 전극(106)에 인가되며, 전착된 거울 금속(120)은 제1 전극으로부터 용액(112) 속으로 용해하게 되고, 분해된 거울 금속 이온(116)은 용액으로부터 제2 전극으로 전착하게 된다. 제2 전극(110)이 제2 기재(104) 상의 국부화된 영역에 분포되기 때문에, 이 전극은 실질적으로 투명하다. 따라서, 빛은 용해된 거울 금속이 제2 전극으로 전기 도금되는 경우에 보다 덜 방해를 받으면서 디바이스를 통해 투과될 수 있다(도 3 참조).

제1 전극(106)에 잔류하는 전착된 거울 금속(120)의 양은 디바이스가 복사선에 대해 나타내는 반사율을 결정한다. 그 과정은 가역적이고, 제1 전극(106)으로부터 거울 금속의 실질적으로 완전한 침착과 실질적으로 완전한 제거 사이에 있는 가상의 어떤 지점에 유지될 수 있다(도 2 및 도 3 각각 참조). 따라서, 거울 전착물은 제1 전극의 표면 요철화에 의해 결정된 약 0% 반사율과 최대 반사율 사이의 어떤 지점에 맞게 조절될 수 있다. 그 디바이스에 대한 하한 반사율도 마찬가지로 표면 개질층(108), 투명한 도체(106) 및 기재(102)의 반사율 및 흡수율에 의해 영향을 받는다. 원하지 않는 반사율/흡수율은 통상적으로 이용되는 타입의 반사 방지 코팅물의 사용에 의해 또는 층의 두께 조절에 의해 감소될 수 있다.

도 2는 도 1과 유사한 횡단면도이지만, 충분한 음의 전위를 제2 전극에 상대적인 제1 전극에 충분한 시간 동안 인가하여 거의 모든 이용 가능한 거울 금속을 제2 전극(110)으로부터 용해시키고, 제1 전극(106)의 표면 개질 층(108)에 침착시켜 100%에 근접할 수 있는 전체 디바이스 반사율을 최대로 제공하게 되는 경우의 디바이스 성능을 도시하고 있다. 이 상태에서, 전착된 거울 금속에 의해 생긴 층(120)이 표면 개질층(108)의 윤곽에 거의 일치하며, 이러한 윤곽은 제1 전극(106)의 요철형 표면(109)에 의해 형성된다. 이러한 요철화에 의해 특정 방향으로부터 디바이스로 들어가는 광(122)이 수 많은 다른 방향으로 반사된다. 상기 디바이스의 전체 반사율, 그에 따른 상기 디바이스의 효율은 거울 반사가 아닌 반사에 의해 반드시 감소되지는 않지만, 소정 방향으로의 반사가 줄어들 수 있기 때문에, 상기 디바이스는 적용 가능한 반사율 표준 규격과 부합될 수 있다.

도 3은 도 1 및 도 2와 유사한 횡단면도이지만, 충분한 양의 전위를 제2 전극(110)에 상대적인 제1 전극(106)에 충분한 시간 동안 인가하여 거의 모든 거울 금속(120)을 제1 전극으로부터 전해질 용액(112) 속으로 용해시켜 국부적으로 분포된 제2 전극(110)에 금속 층(114)으로서 침착시키는 경우의 디바이스 거동을 도시하고 있다. 이 상태에서, 상기 디바이스는 입사 복사선을 최소로 차단하게 되며, 이에 따라 광 빔(124)으로 도시되어 있는 바와 같이 입사하는 거의 모든 복사선은 실질적으로 투명한 제1 기재(102), 제1 전극(106), 표면 개질층(108) 및 전해질 용액(112)를 통해 투과될 수 있고, 다음에 제2 전극(110)의 틈새를 통과하여 투명한 제2 기재(104)를 통해 디바이스 외측으로 투과될 수 있다. 도 3에 도시되어 있는 구성의 경우, 기재(102), 전극(106) 및 표면 개질층(108)의 반사율에 의해 결정되는 반사된 빛의 양은 최소로 된다. 그러나, 일부의 추가적인 빛이 전해질(112), 제1 전극 구성 요소(106, 108)에 대한 굴절률이 일치하지 않는 경우, 특히 전극(106)에 있는 요철이 날카로운 피크 및 에지를 포함하는 경우, 굴절에 의해 사라질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 도 4에 도시되어 있다. 이 구조는 제1 기재(102)의 내측면(132)도 요철화되어 있다는 점을 제외하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 구조와 유사하다. 이러한 방식으로 기재 표면(132)을 요철화하면, 디바이스의 제조를 단순화시키는데, 즉 제1 전극(106)을 형성하는 투명한 도체는 요철형 기재 표면(132)에 통상적인 방식으로 침착된다. 이 침착된 전극 재료는 요철형 기재 표면에 실질적으로 정합하기 때문에, 전극 표면 자체도 요철화된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 구조와 마찬가지로, 표면 개질층(108)은 제1 전극(106)의 요철형 표면에 정합함에 따라 요철화된다. 그 후, 음의 전위에 의해 거울 금속(120)이 전착되는 경우, 이 거울 금속은 표면 개질층(108)과 실질적으로 정합하고, 따라서 상기 디바이스에 확산 반사하는 특성을 제공하는 요철형 반사면을 형성한다. 표면(132)을 요철화하는 것(도 4 참조)보다는 오히려 전극(106)의 표면(109)을 직접 요철화하는 것(도 1 참조)에 의해, 전착물(120)의 두께의 변동을 야기할 수 있는 전극(106)의 두께 및 그에 따른 전기 저항을 국부적으로 변동시킬 수 있다. 따라서, 전극(106)은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 요철형 기재 표면(132)을 통해 요철화되는 것이 바람직하다.

본 발명은 제1 전극(106)의 표면(109)에 대하여 어떤 특정의 요철 패턴 또는 진폭에 제한을 두고 있지 않다. 그 표면은 표면 요철을 무시하고 전체 입사 각도에서 거울 전착물(120)로부터 반사된 빛의 세기를 감소시키기 위해 미시적이거나 거시적인 규모의 비평면형으로 되는 것이 단지 필요할 뿐이다. 전착된 거울 금속(120)의 정합 균일성에 악영향을 미칠 가능성을 피하려면, 날카로운 지점 또는 릿지가 전혀 없는 요철 패턴이 바람직하다. 또한, 완만하게 요철화된 표면은 표면 개질층(108) 및 전극(106)의 굴절률과 일치하지 않는 굴절률을 가진 전해질에 대한 굴절 손실을 최소화시킨다. 예컨대, 둥근 마루와 골의 패턴을 형성하는 요철형 표면은 바람직하지 못한 날카로운 에지를 회피하면서도, 입사광을 다수의 상이한 방향으로 반사시키는 역할을 하며, 이에 의해 상기 디바이스는 임의의 방향으로 낮은 반사율을 제공한다. 별법으로서, 특정의 원하는 방향으로 빛을 보다 강하게 반사시키는 요철 패턴이 이용될 수 있다. 예를 들면, 단지 1개의 방향으로의 사인파형 표면 파동은 이 파동에 대해 수직으로 입사되는 광을 이 파동과 평행하게 입사되는 광 보다 더 많이 확산시킨다. 적용 가능한 표준 규격에 부합하는 반사율 패턴을 제공하기 위해서, 표면을 특정 방식으로 및/또는 다소의 정도로 요철화하는 것이 필요할 수 있다. 요철형 롤러를 이용한 열간 롤링, 기상 또는 액상으로부터의 화학적인 에칭, 기계적인 마모(예컨대, 비드 블래스팅)를 비롯한 다양한 수단에 의해, 요철이 기재(102)의 표면(132)으로 도입될 수 있다. 요철을 전극(106)의 표면(109)으로 도입시키는 적절한 수단으로는 화학적인 에칭, 기계적인 마모 및 투명한 전도 필름으로 전극(106)을 패턴 증착/스퍼터링(마스크 또는 방향성 침착 이용)하는 것 등이 있다.

제1 전극(106)의 요철형 표면의 가능한 실시예 중의 하나는 도 5에 도시되어 있다. 이 전극은 x-y 평면에 위치하고, 요철형 표면(109)의 총 너비는 x축을 따라 사인파(140)로, 그 표면의 총 길이는 y축을 따라 다른 사인파(142)로 나타내고 있다. 적절한 진폭 및 충분하게 짧은 파장의 표면파인 경우에는, 입사광(144)은 이러한 구성에 의해 고도로 확산된다.

본 발명의 변형예는 도 6에 도시되어 있으며, 제2 기재(104), 국부적으로 분포된 제2 전극(110) 및 전해질(112)을 통해 입사광이 디바이스로 출입해서 전착물(120)로부터 확산 반사된다는 점을 제외하면, 도 2와 동일하다.

본 발명의 실시예 중의 일부는 디바이스가 빛을 투과시키는 것을 요구하지 않을 수도 있는데, 이에 따라 국부적으로 분포된 전극(110)은 연속 전극으로 대체되어 디바이스 제조를 단순화시키거나 다른 속성을 가능하게 만들 수 있다. 그러한 다양한 반사 디바이스는 가령 심미적인 목적 또는 위장 목적으로 사용될 수 있다. 이 경우에, 제2 전극은 고체 금속일 수도 있고, 절연 또는 금속 기재 상의 전기 화학적으로 안정한 금속의 코팅물로 구성될 수도 있다. 이 제2 전극은 어두운 외관을 제공하기 위해 거칠게 가공될 수 있고, 확산 반사 및 흡수하는 상태 사이에서 절환 가능한 디바이스를 제공할 수 있다. 다른 한편, 제2 전극은 거울 다듬질(mirror finish)될 수 있거나, 요철이 없는 REM 전극으로 될 수 있고, 확산 및 거울 반사 사이에서 절환 가능한 디바이스를 제공할 수 있다. 별법으로서, 유색 염료가 전해질 속에 혼합될 수 있고, 확산 반사하는 상태와 착색된 상태 사이에서 절환 가능한 디바이스를 제공한다.

바람직한 실시예의 제조

바람직한 제1 전극은 일측면에 광학적으로 투명한 저저항(약 10 Ω/square) ITO(인듐 주석 산화물) 또는 FTO(불소 도핑된 주석 산화물) 필름으로 균일하게 코팅되어 있는 유리 또는 플라스틱 기재를 이용한다. 전술한 바와 같이, 제1 전극 기재의 표면은 요철화되어 있고, 이에 정합하는 ITO 또는 FTO 필름을 요철화한다. 예컨대 백금과 같은 접착성의 전기 화학적 안정 금속의 얇은 필름을 표면 개질층으로서 ITO 또는 FTO 표면에 바람직하게는 스퍼터링에 의해 증착시켜 금속 침착물의 핵 생성 속도를 증가시키고, 고반사율을 가진 미세 입자형 전착물을 얻으며, 가령 금, 팔라듐, 로듐, 이리듐 등과 같은 그 밖의 전기 화학적 안정 금속을 마찬가지로 사용할 수 있다. 일부 경우에는, 이중 금속 필름, 예컨대 Ti/Au 또는 Cr/Au를 이용하는 것도 유리할 수가 있는데, 여기에서는 기초층 금속(예, Ti 또는 Cr)이 투명한 도체 필름에 대한 귀금속의 접착을 향상시키는 역할을 한다. 전기적인 버스 접속이 ITO 또는 FTO 코팅물의 둘레를 따라 형성된다.

바람직한 제2 전극은 격자 매트릭스 패턴 또는 도트 매트릭스 패턴으로 국부적으로 분포되어 있기 때문에, 그 표면에 거울 금속을 침착시키면 디바이스의 빛 투과에 미치는 영향이 최소화된다. 상기 제2 전극은 유리 또는 플라스틱 기재에 직접 침착된 가령 백금과 같은 전기 화학적 안정 금속의 격자이거나, 이러한 기재에 있는 가령 ITO 또는 FTO와 같은 투명한 도체 필름에 침착되어 패턴화된 안정 금속 핵 생성 층일 수가 있다. 후자의 경우, 거울 금속 전착물은 핵 생성층 패턴(통상적으로, 도트 어레이)에 한정될 수 있는데, 이는 투명한 산화물 도체에 대한 금속 침착을 위한 과전압이 적어도 일부의 전해질 속에서는 핵 생성층 금속에 대한 과전압보다 통상적으로 더 높기 때문이다. 노출된 투명한 도체 표면은 화학적인 개질에 의해, 또는 절연층으로 코팅하는 것에 의해 거울 금속 전착물에 대해 추가로 비활성화될 수 있다. 패턴화된 거울 금속 중 초과분이 오로지 제2 전극으로서 이용될 수 있지만, 상기 디바이스는 전압에 대해 자체 제한되지 않는데, 이 경우에 제2 금속의 완전한 분해는 동작 전압에서 일어날 수 있기 때문이다. 전기적인 버스 접속을 제2 전극의 둘레를 따라 형성하여, 금속 격자 또는 ITO 또는 FTO 코팅물에 대한 전기적인 접속을 만든다. 셀의 조립 전에, 제2 전극은, 거울 금속을 제외한 경우, 제1 전극에 침착될 때 바람직한 양의 반사율을 제공하고 전해질에 대한 제2 전극 금속의 노출을 가능한 방지하기에 충분한 양의 거울 금속으로 피복된다. 별법으로서, 제1 전극은 셀 조립 전에 거울 금속의 전부 또는 일부에 의해 피복될 수 있다.

바람직한 전해질은 거울 금속의 전착에 관한 경우를 제외하고, 화학적 및 전기 화학적으로 모두 안정한 겔형 전해질이다. 바람직하게는, 거울 금속은 전해질에 은 할로겐화물로서 첨가되고 나서, 전기적인 활성이 없는 양이온을 가진 할로겐화물 염(예, 리튬, 나트륨, 칼륨 등)의 첨가로부터 유도된 과잉 할로겐화물 이온의 첨가에 의해 전해질 속에서 안정화된 은이다. 비교적 낮은 독성과 우수한 전기 화학적 특성을 가진 다른 거울 금속은 구리, 비스무스를 포함한다. 할로겐화물 이온의 혼합물(염화물, 요오드화물, 브롬화물)이 이용될 수도 있다. 용매는 원하는 온도 동작 범위뿐만 아니라 우수한 전해질 안정성 및 우수한 거울 사이클 특성을 제공하도록 그 빙점 및 비등점과 관하여 선택된다. 바람직한 용매는 물, 디메틸설폭시드(DMSO), 에틸렌 글리콜(EG), γ-부틸로락톤(GBL), 디메틸포름아미드(DMF) 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 경우에는, 다른 종을 첨가하여 침착 특성을 향상시키거나, 전자 이동을 촉진시키거나, 전해질 속에서 거울 금속을 안정화시키는 것이 필요하다. 예를 들면, Ag(1+) 및 Cu(1+)도 역시 가령 [Cu(nitrile)₄]CF₃SO₃와 같은 니트릴, 아민, 포스핀, 황 도너(sulfur donors) 등에 의해 안정화될 수 있다. 전착물을 평탄화 및 광택 처리하기 위해 통상적으로 사용되는 유기 화합물과 같이, 거울 금속의 전착 중에 전기적인 활성을 띠거나 분해되는 첨가제는 거울 사이클 수명을 제한하기 때문에 회피되어야 한다. 또한, 할로겐화물 이외의 대다수 음이온을 기초로 한 전해질도 사용될 수 있다.

본 발명의 REM 디바이스가 액체 전해질을 사용하여 제조될 수 있지만, 전해질 경화제(electrolyte stiffener)를 사용해도 바람직한데, 이는 디바이스의 제조를 돕고, 디바이스 성능에 영향를 미칠 수 있거나 화학적 안전 위험을 발생시킬 수 있는 전해질 손실을 최소화하며, 우발적인 파손 중에 형성되어 접착 상태로 유지되지 못하는 경우에 물리적인 신체 부상을 유발시킬 수 있는 유리 파편을 접착 상태로 유지시킨다. 바람직한 전해질 경화제로는 유기 겔화제, 예컨대 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐아세테이트(PVOAc) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등이 있으며, 이들 겔화제는 액상 전해질 속에서 용해되어 상온에서 투명한 플라스틱형 겔을 형성한다. 세라믹 필터, 예컨대 고분산 실리카도 마찬가지로 단독으로 또는 다른 겔화제와 함께 전해질을 흐리게 만드는 데에 사용될 수 있다. 적정량의 겔화제를 이용하면, 전해질은 액체 전해질의 전도성을 최대로 보유할 수 있지만, "고체 상태" 구성 요소로서 취급될 수 있다. 특정의 유기 폴리머 겔화제가 소정 전해질과의 화학적 및 전기 화학적 호환성과 금속 거울 형성/분해에 기초하여 선택된다. 그 밖의 가능한 전해질 경화제는 다량의 전해질, 예컨대 오마실(ormasils) 및 다공질 폴리프로필렌을 흡수하는 다공질 고체 폴리머를 포함한다.

본 발명의 가역형 전기 화학적 셀은 적절한 공간 및 시일 모두를 제공하기 위해 스페이서(spacers) 및 폴리머 밀봉제를 이용하거나 두꺼운 양면 접착 테이프, 개스킷 또는 Ｏ링을 이용하여 제조될 수 있다. 이들 스페이서와 밀봉 재료는 전해질과 화학적으로 친화성을 지녀야 한다. 이중 코팅된 아크릴 테이프, 폴리프로필렌 스페이서 및 실리콘 밀봉제를 이용하면, 좋은 결과가 얻어진다. 바람직한 전극 간격은 약 0.05 - 3.0 ㎜이다. 전기 접점은 각각의 전극에 있는 금속 버스에 대해 이루어지고, 스위칭을 위해 전압 소스에 접속된다.

발명의 특징

본 발명의 가역형 전기 화학적 거울(REM) 디바이스는 비교적 투명한 전극에 거울 침착물을 전착 및 전기 분해하는 수단을 포함하고, 빛과 그 밖의 복사선의 반사 (및 투과)가 스마트 윈도우 및 반사율 조절식 거울 용례에서 광범위하게 제어될 수 있도록 해준다. REM 디바이스의 주된 특징은 거울 반사율을 가진 전착물의 반복 형성과, 상대 전극에 침착된 금속으로부터 광 간섭을 최소화하기 위한 수단에 있다.

거울형 반사율에 필요한 균일한 금속 침착을 얻기 위해서는, 일반적으로 제1 전극의 투명한 전도 필름의 표면을 개질하여 전기 화학적 안정 금속(예, 백금 또는 금)으로 이루어진 매우 얇지만 광학적으로 투명한(약 15 ∼ 200Å) "시드(seed)"층을, 예컨대 증착 또는 스퍼터링 증착함으로써, 핵 생성을 향상시킬 필요가 있다. 이러한 시드층은 거울 침착물을 얻도록 거울 금속 침착 과전압을 최소화시키고, 핵 생성 속도를 향상시킨다. 다른 표면 처리(예컨대, 불활성 금속층의 전착)는 금속 핵 생성을 향상시켜 거울 침착물을 제공하는 데에 이용될 수 있다. 이러한 거울 침착물을 생성하는 데에 효과적으로 되기 위해서는, 핵 생성 층이 미시적으로 연속적이어야 하는데, 이는 일부 투명한 도체 기재에 대한 소정의 금속화 처리를 위한 경우일 수는 없다. 예컨대, 구리 도금(흡착된 주석 이온의 팔라듐 치환 포함) 이전에, 인쇄 배선 기판을 금속화하기 위해 통상적으로 이용된 2단계 공정은 적절한 접착력을 가진 충분하게 연속적인 필름을 생성할 수가 없다. 특수한 효과를 위해, 예컨대 장식용 거울 구조, 투명한 도체(예, ITO 또는 FTO) 및/또는 금속 핵 생성층이 필요에 따라 패턴화될 수 있다.

또한, 전극 표면에 흡착되어 금속 침착 공정을 방해하는 첨가제와, 거울 금속 이온을 복합시켜 금속 침착을 위한 과전압을 상승시키는 접착제가, 거울 침착물을 얻는 데에 유용하다. 그러나, 침착물에 광택을 부여하고 평탄화하기 위해 도금 산업에서 사용되는 대부분의 유기 첨가제는 거울 금속 침착/분해 공정 동안 전기 화학적으로 소모되어 부적절하다. 무기 첨가제는 REM 디바이스 용으로 바람직하다.

본 발명의 주된 특징은 REM 디바이스에서 거울 전극 표면의 기계적인 요철화를 이용하는 것이며, 그 결과 입사 복사선이 일부 스마트 윈도우 용례에서 안전 위험을 유발할 수 있는 거울 반사를 피하도록 확산 반사된다. 이 거울 전극은 화학적 또는 기계적 처리에 의해, 또는 요철형 기재의 정합 코팅에 의해 요철화되기 때문에, 소정 방향으로부터 입사되는 광은 전극 표면 상의 위치에 따라 상이한 각도로 반사된다. 날카로운 피크 또는 에지가 없는 완만한 요철이, 불균일한 거울 금속 전착을 피하고 광 굴절 효과 및 다중 반사 손실을 최소화하는 데에 바람직하다.

동일한 금속 침착/분해 반응이 양자의 전극에서 발생하기 때문에, REM 디바이스에서는 어떠한 화학적 반응 종도 생성되지 않는다. 그 결과, 산화 오염 물질이 셀로부터 배제되는 경우에, 특정의 절환 상태가 개방 회로에서 무기한으로 유지된다.

본 발명의 REM 디바이스는 기본적으로 종래 기술에서 교시된 디바이스에 전형적인 전기 변색 디바이스(인가된 전압에 의해 변동된 광 흡수)라기 보다는 오히려, 전기 반사 디바이스(전압의 인가에 의해 변동된 광 반사)이다.

상기 REM 디바이스는 전해질 안정 영역 내에서 잘 동작하며, 그 결과 과잉 거울 금속 도금 또는 탈금은 해롭지 않다. 실제로, 상기 디바이스가 전압 안전 영역 내에서 바이어스되는 경우 반사 전극에 대해 자동 제한되고 있는데, 이는 침착된 거울 금속이 그 전극에서 고갈되는 경우에 전류가 실질적으로 흐르지 않기 때문이다. 셀 조립 전에 침착된 거울 금속의 양을 제한함으로써, 인가 전압의 연장으로 인한 제1 전극의 과잉 도금도 마찬가지로 배제될 수 있다.

고체 생성물을 수반하는 동일한 산화 환원 커플(금속 침착/분해)이 양자의 전극에 사용되기 때문에, 어떠한 셀 분리기도 필요하지 않게 되며, 그 결과 부차적인 반응이 회피된다. 다른 한편, 다공질 셀 분리기, 예컨대 다공질 폴리프로필렌은, 액체 전해질을 수용하기 위한 매트릭스를 제공하고 셀의 최대 만곡의 경우에도 2개의 전극의 단락을 방지하는 데에 사용될 수 있다.

광범위한 온도 동작 범위가 높은 비등점의 유기 용매, 예컨데 디메틸설폭시드, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 카보네이트, 술포란, γ-부티로락톤, 테트라글림(tetraglyme) 등에 기초한 전해질을 사용함으로써 얻어진다. 물을 함유한 이들 용매의 혼합물을 사용하면 보다 낮은 동작 온도까지 온도 범위를 확장시킬 수 있다.

전기 화학적 불활성 폴리머 경화제 또는 겔화제를 포함한 고체 전해질을 사용하면, REM 디바이스 제조가 용이해지고, 화학적 또는 물리적 신체 부상의 가능성이 최소화되며, 대류 전달의 방지에 의해 대기 오염 및 셀 누설에 대한 민감성이 감소된다.

REM 디바이스에 의해 거울 반사를 억제시키는 다른 방법은 복사선이 거울 전극에 의해 반사되기 전후에 통과하는 전극 기재의 외면을 거칠게 가공하는 것이다. 유사한 기법으로는 이러한 전극 기재의 벌크 내에 입자 모양 물질 또는 그 밖의 국부화된 조성 변동을 통합시키는 것이 있다. 그러한 기재 개질은 복사선의 산란에 의해 소정 방향에서 디바이스 반사율을 감소시키지만, 이 디바이스를 거의 투명한 대신에 반투명하게 만들기도 하며, 이는 대부분의 용도에서 허용될 수 없다. 기재 재료를 착색하는 것은 REM 디바이스로부터 반사된 광의 전체 양 뿐만 아니라 반사율을 감소시키고, 흡수된 복사선에 의한 디바이스 자체의 가열을 초래한다는 것을 유의하라. 유사하게, 효력없는 표면 개질층은 반사율을 감소시키는 경향은 있지만, 디바이스 자체에 의한 복사선의 흡수를 초래한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 앞서 예시되고 설명되었다. 그렇지만, 개량 및 추가의 실시예는 당연히 당업자에게는 자명하게 될 것이다. 또한, 균등한 요소가 본원에 예시되고 설명된 요소와 치환될 수 있고, 부품 또는 연결 수단은 역전되거나, 그와는 다르게 상호 변동될 수 있으며, 본 발명의 어떤 특징은 다른 특징과 독립적으로 이용될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예는 포괄적이라기 보다는 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 모든 범위를 보다 직접적으로 나타내고 있다.

Claims (39)

1. 반사된 전자기 복사선의 양 및 방향을 제어하는 가역형 전기 화학적 거울(REM)로서,

   상기 전자기 복사선의 스펙트럼의 일부 또는 전부 투과하는 제1 기재(102)와;

   상기 복사선이 투과하는 제1 기재에 배치되어 있고, 상기 제1 기재에 인접해 있지 않은 표면이 미시적 또는 거시적 규모로 요철화되어 있는 제1 전극(106)과;

   상기 제1 전극에 배치되고 상기 요철형 표면(textured surface)에 정합하는 표면 개질층(108)과;

   제2 전극(110)과;

   상기 제1 및 제2 전극 사이에 전기적으로 접촉하고 있는 상태로 배치된 전해질 용액(112)과;

   상기 제1 및 제2 전극에 전착 가능한 금속으로 이루어지고 상기 전해질 용액 속에서 용해 가능한 복수 개의 이온(116); 그리고

   상기 제1 및 제2 전극 중 하나 이상에 배치된 상기 금속으로 이루어진 복수 개의 원자(114)

   를 구비하며, 상기 제2 전극에 상대적인 상기 제1 전극에 인가된 음의 전위는 침착된 금속을 상기 제2 전극에서 용액 속으로 용해시켜 이 용액에서 상기 제1 전극의 요철형 표면으로 전착시키고, 상기 표면 개질층은 상기 제1 전극에 전착된 금속이 균일하게 핵 생성하는 것을 촉진시키며,

   상기 제2 전극에 상대적인 상기 제1 전극에 인가된 양의 전위는 침착된 금속을 상기 제1 전극의 요철형 표면으로부터 용해시키고 상기 용액으로부터 상기 제2 전극으로 전착시키며,

   상기 제2 전극에 존재하는 침착된 금속의 양은 상기 복사선에 대한 상기 디바이스의 반사율을 결정하고,

   상기 제1 전극의 요철형 표면에 침착된 금속은 수 개의 방향으로부터 입사된 복사선을 확산 반사시키는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극에 인접한 상기 제1 기재의 표면은 요철화되어 있고, 상기 제1 전극은 상기 제1 기재의 요철형 표면에 정합하며, 상기 표면 개질층은 상기 제1 전극의 요철형 표면에 정합하는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
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5. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 x-y 평면에 위치하며, 상기 제1 전극의 요철형 표면은 입사광이 상기 요철형 표면에 의해 확산되어 반사되도록 상기 평면의 x 축선을 따라 제1 사인파의 형태로 나타나고 상기 평면의 y 축선을 따라 제2 사인파의 형태로 나타나는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
6. 제1항에 있어서, 투명한 제2 기재를 더 포함하며, 상기 제2 전극은 상기 제2 기재 상의 국부화된 영역에 분포되고 상기 복사선이 투과하는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 기재는 전기적으로 절연 기재이고, 상기 제2 전극은 연속적인 전기 도체인 것인 가역형 전기 화학적 거울.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 전극은 전도성 메쉬 또는 격자 패턴으로 배열되어 있는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
9. 제6항에 있어서, 상기 제2 전극은 투명한 전기 도체 상의 불연속적인 금속 필름 것인 가역형 전기 화학적 거울.
10. 제9항에 있어서, 상기 제2 전극의 불연속적인 금속 필름은 도트 매트릭스 패턴으로 배열되는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
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15. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 제1 기재에 균일하게 배치되는 것인 가역형 전기 화학적 거울.
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18. 제1항에 있어서, 상기 표면 개질층은 전해질 용액 속에서의 산화에 대하여 전착된 금속 보다 전기 화학적으로 더 안정한 금속으로 이루어진 얇은 층인 것인 가역형 전기 화학적 거울.
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