KR100775946B1 - 전기변색 또는 광기전 디바이스와 같은 전기화학적 디바이스 - Google Patents

전기변색 또는 광기전 디바이스와 같은 전기화학적 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기화학적 디바이스, 특히 가변성 광학 및/또는 에너지 특성을 갖는 전기적으로 제어가능한 시스템 또는 광기전 디바이스에 관한 것으로서, 소위 상부전극과 소위 하부전극 사이에 배열된 전기적으로 활성인 층들의 스택(3)을 위한 적어도 하나의 운반체 기판(1)을 포함한다. 각 전극은 적어도 하나의 전류 공급부에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 전기전도층(2)을 포함한다. 상기 전류 공급부는 전기적인 활성 층들로 된 스택(3)에 의해 덮여지는 운반체 기판(1) 영역의 외부에 배열된다.

Description

전기변색 또는 광기전 디바이스와 같은 전기화학적 디바이스{ELECTROCHEMICAL DEVICE SUCH AS ELECTROCHROMIC OR PHOTOVOLTAIC DEVICE}
본 발명의 주제는 전기화학적 디바이스, 특히 창유리 타입이고 가변성 에너지 및/또는 광학 특성을 가진 전기적으로 제어 가능한 시스템 또는 광기전 디바이스에 관한 것이다.
현재, 사용자의 필요에 따라 적용가능한 "지능있는(intelligent)"창유리라 불리는 창유리에 대한 요구가 증가되고 있다.
또한, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 광기전 창유리에 대한 요구도 증가되고 있다.
"지능있는"창유리와 관련하여, 이러한 창유리는 빌딩 또는 자동차 , 기차 또는 비행기 타입의 운송수단의 외부에 장착된 창유리를 통과하는 일광(sun)의 양을 조절하는 것을 포함한다. 상기 창유리의 용도는 운송수단의 객실 내부 또는 점포(premises) 내의 과도한 가열이 제한될 수 있도록 하는 것이지만, 단지 직사광선(strong sunshine)의 경우에만 제한될 수 있도록 하는 것이다.
상기 창유리의 용도는, 특히 창유리를 흐리게 하거나, 또는 창유리가 빛을 산란시키게 하거나, 심지어 요망되는 경우 그 시야를 방해하기 위하여 창유리를 통한 시야의 정도를 조절하는 것을 또한 포함한다. 이것은 점포, 기차, 비행기의 내부 칸막이로서 장착되거나 또는 자동차의 측벽에 장착된 창유리에 관련된 것이다. 이것은 또한 백미러로서 사용된 거울에 관련되는데, 이는 눈부심으로부터 즉시 운전자를 보호하기 위한 것이거나 또는 주의가 필요할 때 메시지가 나타나도록 하기 위하여 또는 간헐적으로 주의를 더욱 잘 끌게 하기 위한 신호 패널(signaling panel)로서 사용되는 거울에 관련된 것이다. 원하는 대로 분산시킬 수 있는 창유리는 필요한 경우 영상 스크린(projection screen)으로 사용될 수 있다.
외관 또는 열 특성에서 이러한 종류의 변형을 가능하게 하는 여러 가지의 전기 제어가능한 시스템이 있다.
창유리의 광투과 또는 광흡수를 변경하기 위해, 미국특허 US-5239406와 유럽특허 EP-612 826호에 기재된 것과 같은 바이올로젠(viologen) 시스템이라고 불리는 시스템이 있다.
창유리의 광투과 및/또는 열투과를 변경하기 위해 전기변색 시스템이라고 불리는 시스템이 또한 있다. 전기변색 시스템은 일반적으로 알려진 방식으로 두 개의 전기전도층에 의해 둘러싸이고 전해질에 의해 분리된 전기변색 물질로 된 두개의 층을 포함한다. 전기변색 물질로 된 이들 층 각각은 가역적으로 양이온과 전자를 삽입할 수 있고 이들의 삽입/방출을 따르는 양이온과 전자들의 산화상태가 변경되면 전기변색 물질로 된 층들의 광학 및/또는 열 특성을 변경시킨다.
전기변색 시스템을 다음의 세 개의 분류로 나누는 것이 일반적이다.
전해질이, 예를 들어 유럽특허 EP-253 713 또는 유럽특허 EP-670 346에 기재된 것과 같은 양성자 전도성 중합체 또는 유럽특허 EP-382 623, 유럽특허 EP-518 754 및 유럽특허 EP-532 408에 기재된 것과 같은 리튬이온 전도 중합체인 중합체 또는 겔의 형태로 되고, 시스템의 다른 층은 일반적으로 사실상 광물성인 전기변색 시스템과,
전해질이 주로 광물성 층인 전기변색 시스템으로서, 이러한 분류는 보통 "전 고체(all-solid)" 시스템으로 불리는데, 이것의 예로는 유럽특허 EP-867 752, 유럽특허 EP-831 360, 2000. 3. 17.자로 출원된 국제특허출원 PCT/FR00/00675와 관련된 1999. 3. 19.자로 출원된 프랑스 특허 FR-99/03420, 1999. 7. 08.자로 출원된 출원번호 WO/FR99/01653의 특허와 관련된 프랑스 FR-2 781 084에서 찾을 수 있는 전기변색 시스템과,
모든 층들이 중합체를 원료로 한 전기변색 시스템으로서, 이 분류는 보통 "전 중합체(all-polymer)"시스템으로 불린다.
또한 "광 밸브(light valve)" 시스템으로 불리는 시스템이 있다. 이러한 시스템은 보통 교차결합된 중합체 매트릭스를 포함하는 필름을 포함하는데, 중합체 매트릭스에는 전기장 또는 자기장의 영향에서 원하는 방향으로 자신들을 위치시킬 수 있는 입자를 포함하는 극소 물방울(microdroplet)이 분산되어 있다. 폴리오가노실란(polyorganosilane) 매트릭스 및 전압이 필름에 인가될 때 광을 훨씬 더 작게 방해하는 폴리요오드화물 타입의 입자를 포함하는 광 밸브가 또한 특허 WO93/09460에 알려져 있다.
액정 시스템으로 불리는 시스템이 또한 언급되는데, 상기와 유사한 작용 모드를 가진다. 액정 시스템은 두 개의 전도층 사이에 위치된 중합체를 원료로 한 필름의 용도에 기초를 두는데, 여기서 액정, 특히 양성 유전체 비등방성을 가진 네마틱 액정의 작은 물방울이 배열된다. 전압이 필름에 인가될 때, 액정은 시야를 확보할 수 있게 하는 바람직한 축을 따라 자신들을 배향시킨다. 전압이 없으면, 결정이 정렬되지 않고 필름이 분산되어 시야를 방해하게 된다. 이러한 필름의 예는 특히 유럽특허 EP-0 238 164 및 미국 특허 US-4 435 047, US-4 806 922 및 US-4 732 456에 기재되어 있다. 두 개의 유리 기판 사이에 삽입되고 포함된 이러한 타입의 필름이 상표 "Priva-Lite"로 생 고벵사에 의해 유통판매되고 있다.
사실, "NACP"(네마틱 곡선 정렬 상)" 또는 "PDLC"(중합체 분산 액정)의 이름으로 알려진 모든 액정 디바이스를 사용하는 것이 가능하다.
또한 예를 들어 특허 WO92/19695에 기재된 것과 같은 콜레스테릭 액정 중합체를 사용하는 것이 가능하다.
모든 이러한 시스템은 보통 시스템의 여러 활성층 또는 층의 각 측부에 두 개의 전기 전도층의 형태로 전극을 제공하기 위하여 전류 리드선으로 장착할 필요성을 가진다.
이러한 전류 리드선은 보통 활성층 또는 활성층들을 구비한 창유리 영역의 위아래에 위치된 금속 클립의 형태로 되어 있다. 전류 리드선은 볼품없는 것으로 보여지기 때문에 여러 수단에 의해 전류 리드선을 감출 필요가 있다. 이렇게 전기적으로 제어가능한 시스템의 주위를 감추는 것(masking)은 그의 제조를 어렵게 하 고, 더욱이 사용자에 의해 사용될 수 있는 창유리의 "활성" 영역을 감소시킨다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상술한 창유리 타입의 전기적으로 제어가능한 시스템에 대해 향상된 연결을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 시각적인 관점 및 전기적인 관점에서 훨씬 더 좋고, 바람직하게는 산업적인 규모로 설비하는데 간단하고 플렉시블한 연결을 제공하는 것이다. 본 발명은 상술한 모든 시스템에 관련된 것이고, 보다 구체적으로는 "전 고체"창유리라고 불리는 전기변색 창유리에 관한 것이다.
먼저, 본 발명의 주제는 상술한 타입의 전기화학적인 디바이스로서, "하부"전극이라 불리는 전극과 "상부"전극이라고 불리는 전극(각 전극은 적어도 하나의 전기전도성 층을 포함한다)사이에 배열된 층들로 된 전기활성 스택을 포함하는 적어도 하나의 운반체 기판을 포함한다. 전극 각각은 적어도 하나의 전류 리드선과 전기적으로 접촉되어 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 전류 리드선은 전기활성층의 스택으로 덮인 운반체 기판 영역 외부에 배열된다.
본 발명의 관점에서, 용어 "하부"전극은 기준(reference)으로 취해진 운반체 기판에 가장 가까운 전극을 칭하는 것이고, 이 위에 활성층(모든 활성층은 "전 고체" 전기변색 시스템에 있음)의 적어도 일부가 배열된다. "상부" 전극은 동일한 기준의 운반체 기판에 대해 타측에 배치된 전극이다.
본 발명은 넓은 의미에서 창유리에 적용가능하다. 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PPMA)와 같은 유리 또는 중합체 타입의 운반체 기판은 일반적으로 강성이고 투명하다. 그러나, 본 발명은 플렉시블하거나 세미플렉시블한 중합체를 원료로 한 운반체 기판을 포함한다.
일반적으로 전극은 투명하다. 그러나, 전극들 중 하나의 전극은 만약 창유리가 투과에서 작용하는 것이 아니라 반사(거울)에서 작용한다면, 불투명할 것이다.
활성 시스템 및 상부 전극은 일반적으로 강성 타입의 다른 운반체 기판, 가능하다면EVA(에틸렌 비닐 아세테이트), PVB(폴리비닐 부티랄) 또는 PU(폴리우레탄) 타입의 하나 이상의 열가소성 필름을 포함하는 적층(laminate)에 의해 보호된다.
본 발명은 또한 플렉시블 또는 세미플렉시블 운반체 기판, 특히 중합체를 원료로 한 운반체 기판에 의해 시스템을 보호하는 것을 포함한다.
또한 종래의 열가소성 삽입 필름을 지지되거나 지지되지 않던 간에, 상업적으로 구입가능하고 매우 얇다는 장점을 가지고 있는 양면 접착 필름으로 교체함으로써 가능한 한 압착 하의 고온의 상태에서 수행되는 접착(lamination) 작용을 피하는 것이 가능하다.
본 발명의 관점에서 그리고 간결함을 위하여, 용어 "활성 스택" 또는"전기활성 스택"은 시스템의 활성층 또는 활성층들을 지칭하는데, 즉 전극에 속하는 층들을 제외한 시스템의 모든 층들을 지칭하는 것이다. 그러므로, 전기변색 시스템에 있어서, 전기변색 시스템은 양극 전기변색 물질로 된 층, 전해질 층 및 음극 전기변색 물질로 된 층으로 주로 구성되는데, 이들 층 각각은 단일층으로 구성하거나 동일한 기능을 갖는 복수의 공동작용하는 포개진 층들로 구성하는 것이 가능하다.
일반적으로, 각 전극은 하나의 전기전도층 또는 수 개의 포개진 전기전도층을 포함하고, 이것은 이후에 단일층으로서 고려될 것이다. 일반적으로 층이 직사각형, 정사각형 또는 유사한 기하학적 형태의 평행사변형로 된 외형을 가질 때 층의 반대편에 있는 두개의 에지를 따라 위치되는 두개의 전류 리드선은 전기전도층을 정확하게 공급할 수 있도록 하기 위해 필요하다.
보통 이러한 리드선은 클립의 형태, 즉 일반적으로 구리를 원료로 하고, 보통 은도금된 불투명 금속 스트립의 형태로 되어 있다. 특히 "상부"전극에 있어서, 클립은 활성 스택과 접촉하고 있는 면과 반대편에 있는 면상에 위치된다. 당해 스택과 전기전도층은 일반적으로 동일한 치수를 가지기 때문에, 이것은 클립을 구비한 창유리의 영역을 감추기 위해 시스템이 완성되면 조립체 중 1 내지 2cm 는 가려져야 한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 이들 전류 리드선이 활성 스택으로부터 떨어지므로 공정이 다르다. 심지어 만약 이러한 마스킹(masking)이 필요하다면, 창유리의 "활성" 영역의 큰 부분을 감추지 않을 것이다.
본 발명에서, 활성 스택의 크기는 거의 사용자에게 접근 가능한 전기적으로 제어가능한 영역의 크기이고, 활성 스택에 클립을 보통으로 위치시킴으로써 발생되는 영역의 손실보다 훨씬 더 작은 임의의 경우에 활성 영역의 손실은 없거나 거의 없다.
이러한 상당한 장점 이외에, 본 발명은 다른 장점을 가지는데, 즉 클립의 배치로 인해 활성 스택에 손상을 가하는 위험이 없다는 것을 보장한다는 것이다. 시스템의 활성층이 존재하는 주 영역에서 클립의 존재로 인해 창유리에서는 국부적인 과두께(overthickness)가 없다. 결국 시스템의 민감부분으로부터 떨어진 이들 리드선의 전기적인 공급을 이동시키는 것 뿐만 아니라 이들 리드선 위치 자체를 옮기는 것도 용이할 것이다.
먼저, 본 발명의 명세서는 시스템의 "하부"전극의 바람직한 실시예를 기술하기 위하여 시작된다.
바람직하게는, 하부전극은 활성 스택에 의해 덮이지 않은 운반체 기판의 적어도 일 부분을 덮는 전기전도층을 포함할 것이다. 게다가, 이러한 구성의 장점은 얻기가 쉽다는 것이다. 예를 들어, 운반체 기판의 전체 표면에 전도층을 증착하는 것이 가능하다. 이것은 사실 전기전도층이 유리 제조라인 자체에서 유리상에 놓일 때의 경우인데, 특히 플로트 유리의 리본(ribbon)에서의 열분해에 의해서이다. 그런 다음, 시스템의 나머지 층들은 유리가 소정의 크기로 절단되기만 하면 유리상에서 증착되는데, 일시적인 마스킹 시스템을 가진다.
다른 장점은 하부 전기전도층에 의해서만 덮인 운반체 기판의 이들 영역은 본 발명에 따른 전류 리드선 "오프셋(offset)"의 배치를 위한 기능을 할 수 있을 것이다.
전기전도층의 예는 가능한 한 실리콘 산화물, 옥시카바이드 또는 옥시나이트라이드 타입의 예비층에 증착된, 특히 주석으로 불순물 처리된(doped) 인듐 산화물, 즉 ITO 또는 불화물 SnO2:F로 불순물 처리된 주석 산화물과 같은 불순물 처리된 금속 산화물에 기초한 층인데, 운반체 기판이 유리로 만들어 질 때 광학 기능 및/또는 알칼리성에 대한 장벽 기능을 가진다.
변형예에 따르면, 하부 전극의 전기전도층은 활성 스택에 의해 덮이는 영역 Z2를 완전히 덮는 운반체 기판의 영역 Z1을 덮는데, 영역 Z1은 영역 Z2 보다 더 큰 크기를 가진다. 이러한 방식에서 필수적으로 직사각형 모양의 두개의 영역 Z1과 Z2를 가지는 것이 가능한데, 영역 Z1은 영역 Z2보다 더 크고, 대략 영역 Z2의 중앙에 위치한다.
대안적으로, 두개의 영역 Z1과 Z2가 실제적으로 직사각형인 모양을 이루는 것이 가능한데, 상기 두개의 영역은 서로 부분적으로 덮인다. 그리고 이것은 전기전도층에 의해 덮이고 활성 스택에 의해서는 덮이지 않는(또한 그 역도 같음) 운반체 기판의 영역이 존재하는 시나리오를 준다.
그의 반대편에 있는 두 개의 측부상에서 단지 직사각형 영역(Z1)이 영역(Z2)을 초과하도록 하는 것도 가능하다.
상부 전극의 전기전도층에 의해 덮여진 영역(Z3)은 활성 스택에 의해 덮인 영역(Z2)와 실질직으로 동일한 것이 자체적으로 바람직하다. 이 구성은 아래에서 상세히 설명될 것이다. 이러한 특성의 장점은 제조하기 간단하다는 것인데, 특히 포함된 모든 층들이 차례대로 단일의 운반체 기판상에 증착되는 "전 고체"전기변색 시스템을 취급할 때 그러하다. 그러므로 층은 활성 시스템의 기초를 이루는 활성 층과 동일한 크기와 동일한 구성을 갖는다. 그러므로 층은 예를 들어 스퍼터링 타입의 진공 하에서 층을 증착하기 위한 라인 상에서 활성 층 다음에 증착될 것이다.
이하 "하부" 전극의 구성을 살펴본다. 하부 전기전도층은 활성 스택에 의해 덮이지 않은 영역을 가지고 있음을 볼 수 있다. 약간의 영역은 전류 리드선의 임시변통의 배치를 위한 기능을 할 것이다. 상부 전극의 전류 리드선과 "노출된(bare)" 전도성 영역 사이에 임의의 단락을 피하는 것이 또한 필요하다. 그러므로 이러한 목적을 가지고, 활성 스택에 의해 덮이지 않는, 노출된 영역에 적어도 부분적으로 상응하는 적어도 그 주위의 일부분 상에 이러한 하부 전기전도층을 "비활성화"시키는 것을 변형예에 따라 바람직하게 기대할 수 있다. "비활성화된 "이라는 용어는 그의 기본 기능을 더 이상 수행할 수 없고, 층으로부터 전기적으로 절연된 층의 나머지의 전기적 전도에 더 이상 관계할 수 없는 전기전도층의 일부분을 가리키는 것이다.
바람직하게, 이들 "비활성화된"영역은 활성 스택에 의해 덮이지 않은 영역과 활성 스택에 의해 덮인 영역을 포갠다.
이러한 비활성화는 실시예를 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. 특히 이러한 비활성화는 예를 들어, 상술한 특허 WO/FR/99/01653에 기재된 것과 같이, 층에서 절개하는 것과 국부적인 열처리를 포함할 것이다.
이러한 변형예 중 하나의 실시예에 따르면, 하부 전기전도층은 운반체 기판의 실질적인 직사각형 영역(Z1)을 덮는데, 상기 직사각형 영역의 두 개의 반대편에 있는 가장자리를 따라 두 개의 비활성화된 영역을 가진다(그런 다음 이들 영역이 전기적으로 절연되기 때문에 상부 전극 리드선과 접촉상태로 두는 것이 가능하고, 한편으로 두 개의 다른 영역은 대향하는 이들 에지상에서, 노출된 상태로 되고 하부 전극의 전류 리드선과 연결되기 위해 전기적으로 활성일 수 있다).
다른 실시예에 따르면, 하부 전기전도층은 그의 전체 주위에 걸쳐 비활성화된 영역(상술한 이유 때문에, 즉 상부 전극의 전류 리드선과 단락되는 것을 피하기 위하여 그의 반대편에 있는 가장자리의 두 개의 영역 상. 그럼에도 불구하고, 두 개의 다른 가장자리 상에서, 영역은 하부 전극의 전류 리드선과 연결하기 위해 활성적이고 노출된 상태로 되는데, 비활성화된 영역은 이들 두 개의 가장자리상의 층의 가장 바깥 주위에만 영향을 줄 수 있다)을 포함한다.
하부 전기전도층의 국부적인 비활성화에 관한 실시예가 무엇이든지 간에, 상술한 바와 같이, 하나 이상의 라인을 따라 층의 절개를 수행함으로써 국부적인 비활성화가 이루어질 수 있다. 층은 그의 전체 주위(그의 전체 윤곽에 걸쳐 비활성화) 둘레에 닫힌 라인을 포함할 수 있다. 절개는 또한 일측에서 타측으로 가로지르는 두개의 라인을 따라 수행(그의 반대편에 있는 가장자리의 두 개의 영역에 걸쳐 비활성화)될 수 있거나 또는 그의 반대편에 있는 가장자리의 두 개의 영역을 따르는 닫힌 두개의 라인을 따라 수행(층의 가장 바깥 주위를 전기적으로 활성이 되도록 함으로써 두 개의 비활성화된 영역을 한정)될 수 있다
전기전도층의 절개는 다른 층들을 증착하기 전에 수행될 수 있고, 그러므로 단지 그 층만을 포함한다. 절개는 또한 활성 시스템의 층을 증착한 후에 그리고 심지어 상부 전도층을 증착한 후에 수행될 수 있다. 이러한 경우, 절개 라인이 활성층 아래에, 그리고 가능하다면 상부 전도층 아래에 부분적으로 존재한다면, 모든 층들은 이 위치에서 절개된다. 층을 국부적으로 비활성화시키기 위하여 특히 다른 층을 증착하기 전에 층을 절개하는 것보다 국부적인 제거 작용을 수행하는 것이 가능하거나 또는 층을 필요한 마스크로 증착하는 것이 가능하다는 것을 주목해야한다.
이하, 본 특허 출원은 활성 스택을 위한 여러 가지 구성을 설명한다.
활성 시스템의 절개를 동시에 포함할 수 있는 하부 전도층의 가능한 절개와 무관하게, 본 발명은 그 주위의 적어도 일부분에 걸쳐 활성 스택을 비활성화시키는 것을 바람직하게 제공한다. 이러한 경우에, "비활성화된"이라는 용어는 이전 전도층에서의 용어와 유사한 의미를 갖는다. 이것은 스택이 이러한 영역에서 작용하지 않고, 소정의 상태에서 전기적인 공급이 무엇이든지 간에 수동적으로 남는다는 것을 의미한다. 활성 영역을 가능한 한 크게 유지하기 위해, 이러한 비활성화는 가능한 한 여유롭게 한다(marginal).
일 실시예에 따르면, 전기활성 스택은 운반체 기판의 실질적인 직사각형 영역(Z2)을 덮는데, 그의 반대편에 있는 가장자리의 두 개의 영역을 따라 이러한 방식으로 비활성화된 두 개의 주위 영역을 가진다. 대안적으로 스택은 그의 전체 주위에 걸쳐 비활성화된 영역을 포함한다.
이들 영역은 스택의 가장자리의 두개의 영역상의 일측에서 타측으로 스택을 가로지르는 두개의 라인을 따라, 또는 스택의 주위 둘레에서 닫힌 라인을 따라, 전체 스택을 절개함으로써, 상술한 하부 전기전도층의 비활성화된 영역과 유사한 방 식으로 비활성화될 것이다(그러므로, 이러한 방식에서 스택의 적절한 제거가 이들 영역에서 수행될 수 있다). 이들 절개는 상부 전극의 전기전도층을 증착한 후에 수행될 수 있고, 한편 또한 스택을 절개하는 것과 비활성화하는 것이 동시에 수행될 수 있다. 기초를 이루는 하부 전극이 동시에 절개되지 않는 것이 바람직하다.
그러므로 이러한 비활성화는 이전의 것으로 보충된다. 하부 전도층의 경우에, 하부전도층의 국부적인 비활성화는 활성 스택에 의해 덮이지 않는 적어도 하나의 영역(두 개의 반대편에 있는 가장자리/ 그의 전체 주위)에 영향을 줄 것이다.
활성 스택의 경우에, 일반적으로 활성 스택은 하부 전도층에 영향을 주지 않고, 두 개의 다른 반대편에 있는 가장자리 또는 스택의 주위에 만들어질 것이다.
이러한 활성 스택의 비활성화는 두 개의 "하부" 및 "상부" 전도층 사이에서 단락되는 임의의 위험을 피하기 위해 이전의 비활성화와 결합하고 이의 교시가 본 출원에서 병합되는 상술한 특허 WO/FR99/01653에 기재된 몇몇의 실시예에 기술되어 있다.
활성 스택 층의 특성에 대한 보다 상세한 사항들에 대해서는, 상술한 특허들을 참조할 수 있다. 본 발명의 바람직한 출원인 "전 고체"전기변색 시스템의 경우에, 활성 스택은 스퍼터링에 의해 연속적으로 증착될 수 있고 주로 광물성인 층들로 된 적층(superposition)을 포함한다.
양자 음극 전기변색 물질(protonic cathodic electrochromic material)은 가능한한 수화된 또는 수산화된 텅스텐 산화물인 것이 바람직하다. 양자 음극 전기변색 물질은 가능한 한 수화된 또는 수산화된 이리듐 산화물 또는 니켈 산화물인 것 이 바람직하다.
특허 EP-867 752에 따르면, 전해질은 예를 들어 그의 전기 변색 특성을 방해하고 단지 벡터의 역할만 하도록 하기 위해 적어도 하나의 다른 층과 결합된 텅스텐 산화물 타입의 양자 음극 전기변색 물질로 된 층을 포함하는 여러 층들로 된 적층인 것이 바람직하다.
이하, 본 특허 출원은 "상부" 전극의 바람직한 구성을 설명한다.
바람직하게는 두 개의 전극 중 적어도 하나의 전극 그리고 특히 상부 전극은 전기적 전도 스트립 또는 전도 와이어의 네트워크와 결합된 전기전도층을 포함한다.
상술한 바와 같이, 상부 전도층은 일반적으로 활성 스택과 동일한 크기를 가지고 동일한 증착 라인(스퍼터링)에서 증착된다. 상부 전도층은 일반적으로 예를 들어 Al, Ga 등으로 불순물 처리된 ITO 또는 ZnO 타입의 불순물 처리된 산화물로 된 층들 또는 그 자체가 또한 전도성(Ni, Cr, NiCr 등)인 하나 이상의 보호 층 및 유전체(금속 산화물, Si3N4)로 만들어지고 광학적인 역할을 가진 하나 이상의 보호층과 가능하게 결합된 은 타입의 금속 층을 포함한다. 이러한 시나리오에서, 문제는 이들 전류 리드선을 어떻게 외부로 "옵셋(offset)"시킬 것인가를 찾는 것이다. 이의 전도성을 현저하게 향상시키기 위하여, 이것보다 더 큰 전도성을 가진 물질 예를 들어 구리 타입의 금속으로 만들어진 와이어와 전도층을 결합하는 방법이 이미 상술한 출원 PCT/FR00/00675에 기재되어 있다. 이러한 목적은 전기변색 창유리 를 위해 더 빠른 스위칭 시간을 가지고 착색 전면 현상(coloration front phenomenon)을 감쇄시키는 시스템을 제공하는 것이고, 여기서 시스템은 그의 주위로부터 퍼져 나가는 색 변경(color modification)을 더 이상 가지지 않고 그의 전체 활성 표면에 걸쳐 균일하게 착색 또는 탈색한다.
이러한 타입의 부가적인 전도성 네트워크를 사용함으로써, 본 발명은 이러한 많은 장점을 가진다. 그러나 전도성 네트워크는 또한 전도성 네트워크가 존재, 즉 이러한 와이어 또는 이러한 스트립이 있음으로 인해 제공되는 다른 가능성을 사용할 것이고, 전류 리드선을 이러한 층이 아닌 전도층의 표면을 "초과"하기 위하여 구성된 이들 와이어 또는 스트립의 단부와 전기적인 접촉 상태로 둠으로써, 상부 전도층에 의해 덮인 표면과 떨어진 전류 리드선을 극복할 수 있을 것이다.
바람직한 실시예에서, 전도성 네트워크는 열가소성 타입의 중합체 필름의 표면에 배치되는 복수의 금속 와이어를 포함한다. 금속 와이어의 물리적인 접촉/ 금속 와이어의 전기적인 접촉을 보장하기 위하여, 상부 전도층 상의 필름 표면에 끼워진 와이어에 이러한 필름을 부착하는 것이 가능하다. 열가소성 필름은 유리 타입의 제 1의 운반체 기판을 다른 유리 창으로 적층시키는 작용을 할 것이다.
유리하게는, 와이어/스트립이 실질적으로 서로 평행하게 배치되는 것이고(그들은 직선이거나 주름잡힌 것일 수 있다), 바람직하게는 상부 전도층의 길이 또는 폭과 실질적으로 평행한 배향으로 배치되는 것이다. 이러한 와이어의 단부는 그의 반대편에 있는 측부의 두 개의 측부 상의 전기전도층에 의해 덮인 운반체 기판의 영역을 초과하는데, 특히 적어도 0.5mm 정도, 예를 들어 3 내지 10mm로 초과한다. 와이어는 구리, 텅스텐, 흑연화된 텅스텐, 또는 심지어 철을 원료로 한 니켈-철 타입의 합금으로 만들어질 수 있다.
이들 와이어의 단부가 하부 전도층과 전기적 접촉이 되지 않도록 하는 것이 적절하다. 그러므로, 상부 전도층을 초과하는 단부가 그의 비활성화된 영역에서 하부 전도층과 단지 접촉상태를 이루는 것이 바람직하다.
대안적으로 또는 점진적으로, 하부 전도층과의 임의의 단락을 피하기 위해 와이어의 단부는 절연 물질, 예를 들어 중합체를 원료로 한 물질로 된 스트립(들)을 삽입함으로써 후자(여기서 와이어의 단부는 하부 전도층의 활성 영역과 접촉상태를 이룰 수 있다)로부터 전기적으로 절연된다.
대안적으로 또는 점진적으로 "하부"전극이라고 불리는 전극을 위한 동일한 타입의 전도성 네트워크를 사용하는 것이 가능하다는 것을 주목해야 한다.
이하, 본 특허 출원은 전류 리드선의 여러 형태와 시스템에서의 그 배열에 대해 설명한다.
변형예에 따르면, 상부 전극과 관련하여 상술한 전도성 네트워크의 와이어/스트립의 단부는 전도 코팅으로 그들의 면들 중 하나의 면이 덮인 절연 중합체로 만들어진 플렉시블 스트립의 형태로 두 개의 전류 리드선에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 타입의 리드선은 종종 "P.F.C"(플렉시블 인쇄 회로) 또는 "F.L.C"(평면 적층 케이블)이라고 지칭되고, 이미 여러 전기/전자 시스템에서 사용되고 있다. 리드선의 적응성, 얻어질 수 있는 다양한 구성, 전류 리드선은 그의 면중 하나의 면에서 전기적으로 절연된다는 사실은 본 발명에서 전류 리드선을 사용하는 것을 매력적으로 만든다.
다른 변형예예에 따르면, 이러한 와이어의 단부는 하부 전도층의 두 개의 비활성화된 영역과 전기적인 접촉상태로 있고, 이들 두개의 비활성화된 영역은 상부 전극용으로 의도된 전류 리드선과 전기적인 접촉상태를 이루고 있다. 전도성 "클립"이 편리하게 사용될 수 있는데, 클립은 상술한 영역에 있는 운반체 기판상에 고정된다. 상부 전극과 전기적인 연결을 제공하기 위해 하부 전극을 사용하는 것은 독특한 해결책이다
하부 전극의 전류 리드선에 관련하여, 활성 스택에 의해 덮이지 않은 활성 영역에 있는 하부 전극의 반대편에 있는 두 개의 가장자리를 따라 하부 전극을 전기적으로 연결하는 것이 가능하다. 이러한 리드선은 상술한 클립일 수 있다.
또한 상술한 바와 같은 플렉시블 스트립의 형태로 된 하부 및 상부 전극의 전류 리드선을 모으는 것이 가능하다. 그러므로, 하부 및 상부 전극은 두 개의 실질적으로 동일한 스트립을 포함하는데, 각 스트립은 대략 L 형상으로 된 전기적인 절연 중합체로 만들어진 플렉시블 지지체를 갖는다(물론, 운반체 기판과 제공된 층의 기하학적 형상을 위해 많은 다른 형상이 고안될 수 있다). 이러한 L 형상의 측부 중 일측 상의 하나의 면에 전도 코팅이 있다. L 형상의 타측 상의 이전의 면과 반대편에 있는 면에 전도코팅이 있다. 또한 전류 리드선의 전체 시스템은 플라스틱 지지체 상에 두 개의 이러한 "L" 형상으로 구성된다. 조합하면, L 형상은 전극중 하나의 전극에 대한 하나의 면에 두 개의 전도 스트립을 제공하고 다른 전극에 대한 그의 반대편에 있는 면에 두 개의 전도 스트립을 제공한다. 이 시스템은 배치하 기가 용이한 컴팩트 시스템이다. 각 L 형상의 두 개의 가장자리 사이의 연결부와 가까운 위치에, 리드선의 전도코팅에 전기적으로 연결된 소켓이 있다.
이들 두 개의 L 형상을 완전한 프레임으로 교체함으로써 더욱 컴팩트하게 하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 대략 직사각형 형상으로 된 절연 중합체 스트립은 그의 반대편에 있는 가장자리 중 두 개의 가장자리의 하나의 면에 전도 코팅을 가지고, 다른 반대편에 있는 두 개의 가장자리의 다른 면에도 유사하게 전도 코팅을 가지고 있다. 그런 다음 두 개의 소켓 대신에 단일의 외부소켓만 있는 것이 바람직하다. 프레임은 하나의 단편일 수 있거나, 장착시 조립되는 여러 부분일 수 도 있다.
또한 하부 및/또는 상부 전극의 전류 리드선은 종래의 클립 형태, 예를 들어 가능한 은도금된 구리 타입의 금속 스트립의 형태일 수 있다.
하부 및/또는 상부 전극의 전류 리드선은 또한 전도 와이어(또는 여러 가지의 조립된 전도 와이어)의 형태일 수 있다. 이들 와이어는 구리, 텅스텐 또는 흑연화된 텅스텐으로 만들어질 수 있고 상술한 전도성 네트워크를 구성하는데 사용되는 것들과 유사할 수 있다. 와이어의 직경은 10 내지 600μm이다. 실제, 이러한 타입의 와이어는 만족할만한 방식으로 전극에 전기적인 공급을 하는데 충분하고 현저히 떨어져 있다. 디바이스를 장착시 전극을 가리는 것은 무의미하게 될 수 있다.
전류 리드선의 구성은 많은 적용가능성을 가진다. 실질적인 직사각형의 활성 시스템은 상술되었지만, 활성 시스템은 특히 활성시스템의 운반체 기판의 기하학적 형상에 따라 수 많은 다른 기하학적 형상을 가질 수 있는데, 즉 운반체 기판의 기 하학적 형상은 원, 정사각형, 반원, 타원형, 임의의 다각형, 다이아몬드, 사다리꼴, 정사각형, 임의의 평행사변형 등이고, 이러한 여러 시나리오에서 전류 리드선은 각 전극이 서로 마주보는 리드선 "쌍"을 공급하기 위해서 더 이상 필요하지 않다. 그러므로 전도층은 예를 들어 전도층을 완전히 둘러싸는 (또는 적어도 최소한으로 전도층 주위의 양호한 부분을 따르는) 전류 리드선을 포함할 수 있을 것이다. 이것은 전류 리드선이 단일의 전도 와이어일 때 상당히 달성 가능하다. 전도층은 특히 디바이스의 크기가 작을 때 포인트 형(point-like) 전류 리드선을 또한 포함할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 디바이스는 전체 착색된 창유리(bulk tinted glass)로 만들어진 하나 이상의 운반체 기판을 사용할 수 있을 것이다. 바람직하게는, 만약 디바이스가 적층된 창유리를 포함하면, 전체 착색된 유리는 점포 내 또는 내부 승객실로의 내부로 향하도록 의도된 유리이고, 외부 유리는 투명하다. 착색된 유리는 창유리의 광 투과 레벨을 조절할 수 있게 해준다. 내부에 배치된 착색된 유리의 가열은 흡수에 의해 제한된다. 유리는 특히 전기변색 자동차 루프와 같은 적용을 위한 경우에서와 같이 또한 굽혀질 수 있다.
본 발명에 따른 창유리는 추가적인 기능성을 포함할 수 있을 것이다. 즉 창유리는 예를 들어 특허 EP-825 478에 기재된 것과 같은 적외선 반사 코팅을 포함할 수 있을 것이다. 창유리는 또한 친수성 코팅, 무반사 코팅, 소수성 코팅, 특허 WO 00/03290에 기재된 것과 같은 아나타제(anatase) 타입의 티타늄 산화물을 포함하는 오염방지 특성을 가진 광촉매 코팅을 포함할 수 있을 것이다.
본 발명은 다음의 도면들을 참조하여 제한하지 않는 예시적인 실시예들을 참조로 아래에서 상세히 설명될 것이다.
모든 도면은 기술을 용이하게 하기 위해 도식적으로 도시되고 도시된 여러 구성요소에 대해 축적대로 반드시 도시된 것은 아니다.
모든 도면들은 "전 고체" 전기변색 창유리에 관한 것이고, 예를 들어 자동차 루프용 창유리로서 사용하기 위해 채택된 구성으로서 두 개의 유리창으로 된 적층 구조로 되어 있다.
모든 도면은 하부 전도층(2)을 구비한 유리창(1), 상부 전도층에 의해 덮인 활성 스택(3), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)(또는 폴리우레탄) 필름(보다 더 명료하게 하기 위해 미도시됨)의 표면에 끼워지고 상부 전도층 위에 있는 전도 와이어(4)의 네트워크를 도시하고 있다. 창유리는 EVA 필름(5) 위에 제 2의 유리창(보다 더 명료하게 하기 위해 미도시됨)을 또한 포함할 수 있다. 두 개의 유리창과 EVA 필름은 가능한 한, 압착하의 가열에 의한 알려진 접합(lamination) 기법 또는 칼렌더링(calendering) 기법에 의해 고정된다.
하부 전도층(2)은 제 2의 400nm 두께의 SnO2:F 층에 의해 덮인 제 1의 50nm 두께의 SiOC 층으로 구성된 이중층이다(두 개의 층은 절단하기 전에 CVD에 의해 플로트 유리상에 연속적으로 증착되는 것이 바람직함).
대안적으로, 하부 전도층은 약 150 내지 350 nm 두께의 ITO로 된 제 2층에 의해 덮인 약 20nm 두께의 알루미늄 타입의 소량의 금속으로 불순물 처리된 SiO2를 기초로 한 제 1층을 구성하는 이중층을 포함할 수 있다(두 개의 층은 가능한한 고온의 상태에서 산소의 존재하에 반응하고 자기장에 의해 지원되는 스퍼터링에 의해 진공하에 연속적으로 증착되는 것이 바람직함)
활성 스택(3)은 다음과 같이 분해할 수 있다.
즉, 40 내지 100nm 두께의 (수화된) 이리듐 산화물 IrOxHy 로 만들어진 양극 전기변색 물질로 된 제 1층(이 층은 수화된 니켈 산화물로 만들어진 층에 의해 대체 될 수 있음)과, 100nm 두께의 텅스텐 산화물로 만들어진 층과, 100nm 두께의 수화된 탄탈륨 산화물로 만들어진 제 2층과 370nm 두께의 텅스텐 산화물 HxWO3를 재료로한 음극 전기변색 물질로 된 제 2층으로 분리할 수 있다.
모든 층들은 자기장에 의해 지원되는 반응 스퍼터링에 의해 알려진 방식으로 증착된다.
상부 전도층은 자기장에 의해 지원되는 반응 스퍼터링에 의해 또한 증착되는 100 내지 300nm 두께의 ITO 층이다.
전도 와이어(4)는, 예를 들어 특허 EP-785 700, EP-553 025, EP-506 521, EP-496 669에 기재된 가열된 와이어를 가지는 앞창유리(windshield)의 영역에서 알려진 기법에 의해 EVA 필름(5)상에 증착되는 구리로 만들어진 상호 평행한 직선 와이어이다. 개략적으로, 이것은 와이어를 중합체 필름의 표면으로 압착하는 가열된 압착 롤러를 사용하는 것을 포함할 수 있는데, 상기 압착 롤러에는 와이어 안내 디바이스를 사용한 공급 릴로부터 와이어가 공급된다.
EVA 필름(5)은 약 0.8mm의 두께를 가지고 있다.
두 개의 유리창은 각각 약 2mm의 두께인 표준 실리카-소다-석회석 투명 유리로 만들어진다.
도 1 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 1실시예의 평면도.
도 2 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 2실시예의 평면도.
도 3 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 3실시예의 평면도.
도 4 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 4실시예의 평면도.
도 5 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 5실시예의 평면도.
도 6 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 6실시예의 평면도.
도 7 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 7실시예의 평면도.
도 8 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 8실시예의 평면도.
도 9 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 9실시예의 평면도.
도 10 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 10실시예의 평면도.
도 11 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 11실시예의 평면도.
도 12 : "전 고체" 전기변색 창유리에 대한 제 12실시예의 평면도.
실시예 1
본 실시예는 도 1에 도시된 구성이다.
하부 전도층(2)는 창유리(glass pane)의 전체 영역을 덮고 있다. 하부 전도 층의 가장자리는 레이저에 의해 두 개의 가장 작은 반대편에 있는 측부(전체 직사각형 모양으로 된 층)에 두 개의 절개 라인(l1, l2)을 따라 구성된다. 절개 라인은 또한 모든 층들을 증착한 뒤에 만들어지므로, 활성 시스템과 상부 전극에 영향을 준다. 그러므로, 이러한 두 개의 라인은 두 개의 전극을 포함하는 전체 전기변색 시스템에 대해 비활성화되는 두 개의 영역(S1, S2)의 경계를 정한다.
활성 시스템과 상부 전도층(3)의 가장자리는 또한 모든 층들을 증착한 후에 두 개의 다른 절개 라인(l3, l4)을 따라 구성된다. 이들 절개 라인은 하부 전도층에 영향을 주지 않고, 상부 전도층과 시스템의 가장 긴 가장자리에 만들어진다. 활성 시스템과 상부 전도층은 또한 운반체 기판의 직사각형 영역을 덮는데, 덮는 면적은 하부 전도층에 의해 덮인 면적보다 작다. 이들 두개의 직사각형 영역은 서로 동일 중심을 가지고 있다. 그러므로 한편에서의 절개 라인(l1, l2)과 다른 편에서의 절개 라인(l3, l4)은 서로 수직을 이루고 있다. 절개 라인(l3, l4)이 활성 시스템(3)의 두 개의 비활성 영역(S3, S4)의 경계를 정하므로, 창유리 전체에서 전기변색 창유리 중 두 개의 다른 수동 영역(passive region)이 존재한다.
전류 리드선(6)은 서로 대칭을 이루고 있다. 전류 리드선(6)은 절연 중합체로 만들어지고 대략 L 형상으로 된 두 개의 스트립(6a, 6b)을 포함한다. L의 두 개의 거리 중 짧은 쪽에는 와이어(4)로 향하도록 된 전도 코팅(7)이 있다. L의 두 개의 거리 중 긴 쪽에는 파선으로 도시된 전도 코팅(8)이 있는데, 이는 전도 코팅(8)이 하부 전도층(2)으로 향하도록 된 면인 다른 면에 있기 때문이다.
전도 코팅(7)은 와이어(4)와 전기적인 접촉 상태로 되어 있고, 그러므로 이러한 와이어(4)를 통해 상부 전극에 전기 공급을 할 수 있다. 스택(3)에 의해 덮인 면의 외부에 있는 이러한 와이어(4)의 단부는 리드선의 절연 중합체 지지체(8) 또는 하부 전극의 비활성 영역(S1, S2)과 접촉을 이루고 있을 뿐이다. 이러한 방법으로 이들 와이어와 하부 전극 사이가 단락되는 위험을 피할 수 있다.
전도 코팅(8)은 스택(3)에 의해 덮이지 않고 활성인 하부 전도층(2)의 영역과 접촉상태를 이루고 있다. 전도 코팅(8)은 하부 전도층(2)에 전력을 공급할 수 있게 해준다. 이러한 각각의 전류 리드선을 위해, 전류 리드선의 대략 L 각도에 위치된 소켓(12)이 있는데, 각 전도 코팅(7과 8)에 적합한 전기적인 연결상태를 제공한다.
실시예 2
실시예 2는 실시예 1의 구성과 매우 유사한 도 2에 도시된 구성을 가지고 있다.
실시예 1과 차이점은 하부 전도층(2)의 여유(margin)가 설정되는 방식에 있다. 실시예 2에서, 절개는 폐라인(l5)을 따라 수행되고, 이 폐라인이 하부 전도층의 전체 주위에 걸쳐, 그리고 활성 시스템 중 두 개의 반대편에 있는 가장자리에 걸쳐(이전의 경우에서와 같음) 비활성 영역(S5)을 한정한다.
실시예 3
실시예 3은 도 1과 도 2의 변형예인 도 3에 도시된 구성을 가지고 있다.
본 실시예에서는 하부 전도층(2)의 가장자리가 하부 전도층(2)에 의해 덮인 영역의 일부분과 또한 활성 스택(3)에 의해 덮인 영역의 일부분으로 된 실질적인 직사각형 윤곽을 갖는 두개의 폐라인(l6, l7)을 따라 배치된다. 실시예 1에서와 같이 두개의 라인(l6, l7)에 의해 한정된 두 개의 반대편에 있는 층(2)의 가장자리에 두 개의 비활성 영역(S6, S7)이 또한 구성되고, 그러므로 이것은 층의 맨 끝 주위에 도달되지 않는다.
그러므로, 이러한 3개의 실시예들은 하부 전도층에 의해서만 덮인 영역과 하부 전도층과 활성 스택(3) 모두에 의해 덮인 영역을 포개는 영역에서 그의 반대편에 있는 가장자리 중 두개의 가장자리에 전기변색 창유리를 비활성화시킨다는 공통점을 가진다.
실시예 4
실시예 4는 도 4에 도시된 구성을 가진다. 하부 전도층(2)의 가장자리는 실시예 1과 동일하게 배치되는데, 반대편에 있는 두 개의 작은 측부 상에서 하부 전도층의 일측에서 타측까지 가로지르는 두 개의 라인을 따라 배치된다. 활성 스택(3)의 가장자리 배치는 또한 실시예 1에서 수행된 배치와 동일한다.
본 실시예는 전류 리드선이 변하는 유형에 관한 것이다. 이 경우에 전도 클립(9, 9')이 사용되는데, 이는 하부 전도층(2)과 상부 전극에 공급하기 위한 전도 클립(10, 10')에 공급하기 위한 것이다.
이러한 클립은 전도를 행할 수 있는 창유리에 고정할 수 있는 상용제품이고 여러 크기로 구입가능하다.
하부 전도층(2)에 대해, 이러한 클립(9, 9')은 창유리의 모서리를 덮기 위해, 활성인 하부 전도층(2)의 모서리에 전기적으로 연결될 수 있도록 고정된다. 이러한 클립은 하부 전도층(2)의 두개의 절개 라인을 분리하는 길이보다 짧은 길이를 가지고 있다.
상부 전극에 대해, 도 4는 제 2 창유리(11)를 도시하는데, 제 2창유리는 창유리(1)보다 작고, 클립(10, 10')이 창유리(1)상에만 있는 클립(9, 9')과 같이 클립고정되어 있는데, 그 결과 하부 전도층(2)의 비활성 영역(S1, S2)과 전기접촉 상태를 이룬다. 하부 전도층의 나머지로부터 절연된 이들 비활성 영역은 와이어(4)의 단부와 전기적인 접촉상태를 만들 것이고, 또한 상부 전도층에 전력공급될 수 있도록 해준다. 이러한 방식으로 상부 전극에 전도 와이어를 통해 전력 공급될 수 있도록 하기 위해 하부전극의 비활성 영역이 사용된다.
실시예 5
실시예 5는 도 5에 도시된 구성을 가지고 있는데, 도 1에 도시된 실시예 1과 가깝지만, 세가지의 차이점이 존재한다.
이 경우에 활성 스택의 가장자리는 그의 전체 주위에 걸쳐 배치되는데, 각 스택의 가장자리에 2개가 아니고 4개의 절개 라인(l8, l9, l10, l11 )을 가지고 있다. 그러므로 비활성 영역(S5)이 생성되고, 이것은 활성스택(3)의 주위를 따른다.
게다가, 이경우에 하부 전도층(2)의 가장자리는 배치되지 않는다.
그러나, 단락을 피하기 위해, 이러한 구성은 (이 면들 중 하나의 면에 접착 절연 중합체 타입의) 전기적인 절연 스트립을 사용한다. 이들 스트립(12, 12')은 실시예 3의 영역(S6, S7)과 동일한 영역을 한정하기 위하여 시스템의 두 개의 반대편에 있는 가장자리에서 모든 층들과 전류 리드선 사이에 삽입된다. 실제로 이들 영역은 층으로 코팅되지 않은 전도층(2)과 활성 스택(3)으로 코팅된 전도층을 포개어 와이어(4)의 단부가 활성 스택(3)을 초과하는 전체 영역을 "덮는다".
이러한 방식으로, 부가적인 절연 스트립을 사용함으로써 가장자리 배치 조작(margin-setting operation)이 대체된다.
실시예 6
실시예 6은 도 6에 도시된 구성을 가진다. 실시예 6은 실시예 1(도 1)과 매우 가깝다.
차이점은 하부 전도층(2)이 국부적으로 비활성화 된다는 방식만에 관한 것이다. 절개 라인을 만드는 대신에 층은 도 1의 영역(S1, S2)에 대응하는 영역에서 완전히 제거된다. 활성 스택(3)을 증착하기 전에, 레이저 절개 또는 다른 에칭 기법에 의해 층이 효과적으로 제거되거나, 적절한 마스크로 이미 절단된 창유리상에 소정의 크기로 직접 증착된다. 양자의 경우에 이것은 활성 시스템(3) 및 상부 전극에 의해 덮인 직사각형 타입, 또한 긴 길이가 층(2)의 긴 길이와 수직을 이루는 직사각형 윤곽으로 된 층(2)을 만든다.
실시예 7
실시예 7은 도 7에 도시된 구성을 가진다. 실시예 7은 도 6에 도시된 구성과 매우 가깝다. 실시예 7은 사용된 전류 리드선의 타입이 실시예 6과 다르다. 이 경우에 3mm 폭의 은도금된 구리 스트립의 형태의 표준 클립이 실제로 사용된다.
스트립(14a, 14b, 14c)은 하부 전도층(2)에 전력을 공급하기 위한 것이고, 스트립(15a, 15b, 15c)은 전도 네트워크의 와이어(4) 단부를 통해 상부 전도층에 전력을 공급하기 위한 것이다{실제로 두개의 포개진 클립은 와이어(4)의 단부를 사이에 끼운다}.
이들 스트립은 단일의 소켓(16)에 전기적으로 연결된다. 스트립(14a와 15a)사이에 단락을 피하기 위해 예를 들어 전기 절연 중합체 필름(17)이 두개의 스트립 사이에 삽입된다.
실시예 8
도 8에 도시된 이러한 구성은 도 6에 도시된 구성과 매우 가깝다. 실시예 8은 사용된 전류 리드선의 타입이 실시예 6과 다르다. 이 경우에 실시예 7에 사용된 것과 같은 동일한 표준 은도금된 구리 클립이 사용된다. 그러므로 실시예 8에서는 두 개의 소켓(18, 19)이 있는데, 각 소켓은 와이어(4)의 단부를 통해 상부 전도층에 전력을 공급하기 위한 포개진 두 개의 클립(20a, 20b)과 하부 전도층(2)에 전력을 공급하기 위한 클립(21a, 21b)에 전기적으로 연결된다. 클립은 용접에 의해 소켓에 연결된다.
실시예 9
도 9에 도시된 이러한 구성은 도 7에 도시된 구성과 매우 가깝다. 그러나, 실시예 9의 경우에 운반체 기판 중 단지 일부분만이 하부 전도층에 의해 덮인다. 이것은 증착 후 적절한 수단(산 공격, 기계적인 공격 또는 레이저 절개)에 의해 하부 전도층을 제거함으로써 또는 하부 전도층의 증착 전에 운반체 기판의 일부분을 가림으로써 발생된다. 후자의 기법이 큰 치수의 경우에 바람직하다. 본 실시예의 이점은 전기적으로 전도성이 아닌 영역을 만들고 단락의 위험이 없이 활성 영역 주위에서 클립을 제거할 수 있다는 것이다. 전기 절연체와 클립을 적절하게 위치시킴으로써 전체 창유리는 단일 전기 출력에 의해 전력공급을 받을 수 있고, 장착이 보다 간단해지고 비용이 절약된다.
실시예 10
도 10에 도시된 이러한 구성은 도 9에 도시된 구성과 매우 가깝지만, 하부 전도층이 두개의 측부 대신에 세 개의 측부상에서 가려진다. 전기 절연은 라인(z)을 따라 레이저로 하부 전도층의 가장자리를 배치함으로써 제공된다. 도 9에서 보다 유리한 장점은 레이저의 사용이 마스크를 이용하는 것보다 훨씬 간단하다는 것이다.
실시예 11
실시예 11은 도 11에 도시된 구성을 가진다. 하부 전도층은 운반체 기판의 전체 표면 상에 증착된다. 여러 가장자리가 활성층을 증착한 후에 배치된다. 게다가 주위적 절개는 가장자리에 의해 발생할 수 있는 단락을 피하기 위해 창유리의 전체 주위상에서 행해진다.
실시예 12
실시예 12는 도 12에 도시된 구성을 가진다. 와이어에서 임의의 단락을 방지하기 위해 영역(CC)에 이중 가장자리(y)가 만들어진다. 하부 전도층을 증착한 후 제 1의 가장자리가 만들어지는데, 그 폭은 1mm 내지 50mm이다. 더 얇은(100 내지 500μm) 제 2의 가장자리가 활성층을 증착한 후 이전의 것에 영향을 받아 만들어진다. 와이어는 전체 스택에 의해 하부 전도층과 분리되고 더 이상의 단락의 위험은 없어진다.
결론적으로, 본 발명은 전기 변색 타입(또는 바이올로젠, 광 밸브, 액정 타입의 시스템 및 임의의 유사한 전기화학적 시스템)의 시스템에 전력을 공급하는 방식에서 많은 변형예가 가능하도록 해 준다. 상부 전극을 위한 예에서 사용된 와이어 대신에 또는 부가하여 하부 전극을 위한 전도성 와이어 또는 스크린 프린트된 전도성 스트립의 네트워크를 사용하도록 고안하는 것이 가능하다. 전도성 코팅이 제공된 표준 클립 또는 플렉시블 중합체 스트립을 포함하여, 여러 전류 리드선이 사용될 수 있다. 간단한 전도성 와이어 또는 심지어 포인트 형의 전류 리드선과 같은 특히 분리된 전류 리드선이 또한 사용될 수 있다.
장착하는 타입에 따라서, 디바이스에 전력을 매우 용이하게 공급해주는 두 개의 소켓만을 가지고, 심지어 단일의 소켓만을 가지고 이룰 수 있다.
전기 변색 창유리 타입의 디바이스를 매우 다양한 기하학적 형상으로 만드는 것이 가능하며, 심지어 비록 예일지라도 간단함을 위해 직사각형 표면 영역을 가진 활성 스택을 기술한다.
본 발명은 가시적인 전기 리드선을 창유리의 실제적인 활성 영역을 한정하는 활성층의 주위로 분리하는 반면, 여러 가장자리 배치 타입을 통해 두 개의 전극 사이의 단락을 방지하는 사실에 있다. 본 발명은 전극 중 하나 또는 다른 하나 및/또는 활성층의 하나 또는 다른 하나를 선택적으로 "비활성화"시키고/시키거나 이를 달성하기 위해 적절한 상대적인 위치와 크기를 선택한다.
본 발명은 광기전 디바이스에 동일한 방식으로 적용가능하고, 보다 일반적으로는 본 발명의 관점에서 적어도 하나의 "상부"(또는 "하부") 전도성 전극을 포함하는 임의의 전기적으로 제어가능한 시스템 또는 광기전 시스템에 적용가능하다. 실제, 두 개의 전극이 아니고 전극 중 단 하나만의 전류 리드선 또는 리드선들만으로 된 "활성" 층에 대해 위치를 변경하는 것이 또한 본 발명의 범위에 속한다(선택에 의한 둘 중의 하나, 또는 당해 디바이스에는 상술한 타입의 단일 전극만을, 즉 하나의 전기전도층을 포함하기 때문에).
하부 전극과 활성 시스템의 층으로 된 스택의 나머지가 동일 라인을 따라 절개되는 경우에, 전기적인 고려를 위해 하부 전극의 절개 라인이 층의 나머지를 위한 절개 라인보다 더 크게 되도록 제공하는 것이 바람직할 것이다. 두 개의 절개 라인은 포개지고 서로 동일한 중심을 이루고, 이러한 방식으로 하부 전극의 전도 영역이 비어 있는 상태로 되는 것을 방지한다.(이것은 하부 전극에 대해 절개를 "많이 하는"다른 층들이다)
본 발명에 따르면, 전기화학적 디바이스, 특히 가변성 광학 및/또는 에너지 특성을 갖는 전기적으로 제어가능한 시스템 또는 광기전 디바이스에 적용 가능하다.

Claims (46)

  1. 가변성 에너지 또는 광학 특성을 가진 전기적으로 제어가능한 시스템 또는 광기전(photovoltaic) 디바이스인 전기화학적 디바이스로서, "하부" 전극이라 불리는 전극과 "상부" 전극이라고 불리는 전극 사이에 배열된 전기활성 스택(3)을 포함하는 운반체 기판(1)을 포함하고, 상기 각각의 전극은 전류 리드선과 전기적으로 접촉된 전기전도층(2)을 포함하는, 전기화학적 디바이스에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상부 전극 중 하나의 전극의 상기 전류 리드선이 상기 전기활성 스택(3)에 의해 덮이는 운반체 기판(1) 영역의 외부에 배열되고,
    상기 "상부" 전극의 상기 전기전도층(2)이 상기 전기활성 스택(3)에 의해 덮인 영역과 동일한 상기 운반체 기판(1)의 영역(Z3)을 덮는 것을 특징으로 하는, 전기화학적 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 "하부" 전극은 상기 전기 활성 스택(3)에 의해 덮이지 않는 상기 운반체 기판의 영역을 덮는 전기전도층(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 "하부" 전극은 상기 전기활성 스택(3)에 의해 덮이는 영역 (Z2)을 완전히 덮는 상기 운반체(carrier) 기판의 영역 (Z1)을 덮고, 상기 영역 (Z1)은 상기 영역 (Z2)보다 더 큰 크기를 갖는 전기전도층(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 "하부" 전극은 운반체 기판의 영역을 덮는 전기전도층(2)을 포함하고, 상기 전기활성 스택(3)은 또한 영역을 덮는데, 이들 두 개의 영역이 부분적으로 서로 겹쳐지는(덮는) 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)은 전기활성 스택(3)에 의해 덮인 더 작은 직사각형 영역(Z2)과 동일한 중심을 이루고 더 큰 크기를 갖는 운반체 기판(1)의 직사각형인 영역(Z1)을 덮는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)은, 반대편에 있는 측부 중 두개의 측부에서만, 상기 스택(3)에 의해 덮인 직사각형 영역(Z2)을 초과하는 직사각형 영역(Z1)을 덮는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)이 그 주위의 부분 또는 전체에서, 전기활성 스택(3)에 의해 덮이지 않은 영역상에서 부분 또는 전체적으로 전기활성 스택(3)에 의해 덮인 영역 및 덮이지 않는 영역을 포개는 영역상에서 비활성화되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)이 운반체 기판(1)의 직사각형 영역을 덮고, 상기 직사각형 영역(Z1)의 반대편에 있는 2개의 가장자리를 따라 두 개의 주위 비활성 영역(S1, S2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)이 그 전체 주위에 걸쳐 비활성 영역(S5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 비활성 영역(들)(S1, S2, S5)은 하나 이상의 라인을 따라 또는 그의 반대편에 있는 두 개의 가장자리 상의 일측에서 타측으로 상기 층을 가로지르는 두 개의 라인(l1, l2)을 따라, 또는 그의 반대편에 있는 두 개의 가장자리를 따라 닫힌 두 개의 라인(l6, l7)을 따라 상기 전기전도층(2)을 절개함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전기전도층(2)의 절개가 상기 전기활성 스택(3)을 증착한 후, 및 "상부" 전극의 절개 후에 수행되는데, 절개될 전기전도층의 영역이 상기 전기활성 스택(3)에 의해 덮일 때 모든 층들을 동시에 절개하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전기활성 스택(3)은 그 주위의 부분 또는 전체에서 비활성화되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전기활성 스택(3)은 상기 운반체 기판(1)의 직사각형 영역을 덮고, 상기 직사각형 영역의 반대편에 있는 두개의 가장자리를 따라 비활성화된 두 개의 주위 영역(S3, S4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 전기활성 스택(3)은 그 전체 주위 상에서 비활성화된 영역(S6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 비활성 영역 또는 상기 전기활성 스택(3)의 영역은 그의 반대편에 있는 두 개의 가장자리 상의 일측에서 타측으로 상기 스택을 가로지르는 두 개의 라인(l3, l4)을 따라, 또는 그의 전체 주위 근처의 닫힌 라인(l8, l9, l10, l11)을 따라,기초를 이루는 "하부"전극(2)을 동시에 절개하지 않고, 전체 스택 그리고 상부 전극의 절개에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 하부 전극(2)과 상기 전기활성 스택(3)은 그의 공통 표면의 부분 또는 전체의 동일한 위치에서 절개되는데, 두 개의 절개 라인은 포개지고, 하부 전극의 절개 라인은 상기 전기활성층 스택의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상부 전극 중 하나의 전극 또는 두 개의 전극은 전도 와이어/ 전도 스트립의 네트워크(4)와 결합된 전기전도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 전도 네트워크(4)는 중합체 필름(5)의 표면에 위치된 복수의 본질적인 금속 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 와이어/스트립(4)이 서로 평행하게 배치되고, 상기 와이어/스트립의 단부는 그의 반대편에 있는 두 개의 가장자리상의 상기 전기전도층에 의해 덮인 상기 운반체 기판의 영역을 초과하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 "상부" 전극의 상기 전기전도층에 의해 덮인 상기 영역의 외부에 있는 상기 와이어/스트립(4)의 단부가 그의 비활성 영역 또는 비활성 영역들에서만 상기 "하부"전기전도층과 접촉상태를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 "상부" 전극의 상기 전기전도층에 의해 덮인 상기 영역의 외부에 있는 상기 와이어/스트립(4)의 단부가, 절연 물질로 된 스트립(들)의 삽입에 의해 상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)의 활성 영역과의 접촉이 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 "상부" 전극의 상기 전기전도층과 관련된 상기 와이어/스트립(4)의 단부가 전도 코팅(7, 8)으로 하나의 면 또는 그들의 면들상에 덮인 절연 중합체로 만들어진 플렉시블 스트립(flexible strip)(6a, 6b)의 형태로 두 개의 전류 리드선에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 "상부" 전극의 상기 전기전도층과 관련된 상기 와이어/스트립(4)의 단부가 상기 "하부" 전극의 전기전도층(2) 중의 두 개의 비활성 영역과 전기적인 접촉상태로 되고, 상기 비활성 영역은 전류 리드선과, 운반체 기판(1)상에 고정되는 전도성 클립(10, 10')의 형태로 전기적인 접촉상태를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  25. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 "하부" 전극의 상기 전기전도층(2)이, 그의 반대편에 있는 두 개의 가장자리를 따라 상기 전기활성 스택(3)으로 덮이지 않은 활성영역에서 전류 리드선에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 리드선은 운반체 기판(1)상에 고정되는 전도성 "클립"(9, 9')의 형태로 된 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  27. 제 23항에 있어서,
    상기 "하부" 및 "상부"전극의 모든 전류 리드선은 두 개의 동일한 스트립(6a, 6b)의 형태로 함께 구성되는데, 각 스트립은 "L" 형상으로 된 작은 전기적인 절연 중합체 지지체로 이루어지고, "L" 형상의 일측의 면중의 하나에 전도 코팅(7)이 있고, "L" 형상의 타측에는 이전 면의 반대편 면에 전도 코팅(8)을 가지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 각 L 모양의 전류 리드선(6a, 6b)이 상기 "L"의 두개의 측부 사이의 연결부에 가까이 있는 외부소켓(12)을 가지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  29. 제 23항에 있어서,
    상기 "하부" 및 "상부"전극의 모든 전류 리드선은 전기적인 절연 중합체로 만들어진 플렉시블 지지체로부터 형성된 직사각형 스트립의 형태로 함께 구성되는데, 반대편에 있는 두 개의 가장자리 상의 하나의 면에 전도 코팅을 가지고, 그의 다른 두 개의 가장자리 상의 이전 면의 반대편에 있는 면에 전도 코팅을 가지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  30. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전류 리드선의 부분 또는 전체는 클립(14, 15)의 형태로 되어 있거나, 또는 하나 이상의 전도성 와이어의 형태, 또는 전도성 물질로 만들어진 포인트 형의 리드선의 형태로 된 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  31. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전기활성 스택(3)은 운반체 기판의 영역을 덮고 있고, 상기 운반체 기판은 다각형, 직사각형, 다이아몬드, 사다리꼴, 정사각형, 원, 반원, 타원형 또는 임의의 평행사변형인 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 전류 리드선의 부분 또는 전체는 전도성 와이어 또는 상기 전기활성 스택(3)에 의해 덮인 상기 운반체 기판의 영역을 한정하는 주변의 전체 또는 일부분을 따르는 복수의 전도성 와이어의 형태로 된 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  33. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 디바이스는 "전 고체(all-solid)" 타입의 전기변색 시스템, 바이올로젠(viologen) 시스템, 액정 시스템, 광 밸브 시스템 또는 광기전 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 디바이스는 적층된 구조의 "전 고체(all-solid)" 전기변색 창유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 전기변색 창유리는 전체 착색된 창유리 또는 굴곡된 창유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  36. 제 33항에 있어서,
    상기 디바이스는 또한 적외선 반사 코팅, 친수성 코팅, 소수성 코팅, 오염방지 특성을 가진 광촉매 코팅, 무반사 코팅, 전자기 차폐 코팅 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  37. 제 33항에 있어서,
    상기 운반체 기판(1)은 강성, 반강성 또는 플렉시블한 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  38. 제 1항에 있어서, 상기 하부 전극 및 상부 전극 중 하나의 전극의 상기 전류의 리드선은 두 개의 전극들 중 전극의 상기 전류의 리드선인 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  39. 제 4항에 있어서, 운반체 기판의 영역은 직사각형 영역(Z1)인 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  40. 제 11항에 있어서,
    상기 비활성 영역(들)(S1, S2, S5)은 그의 전체 주위 근처의 닫힌 라인(l5)을 따르는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  41. 제 18항에 있어서, 상기 두 개의 전극 중 한 개 또는 두 개의 전극은 "상부" 전극인 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  42. 제 19항에 있어서, 상기 중합체 필름(5)은 열가소성 타입의 중합체 필름인 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  43. 제 20항에 있어서, 서로 평행하게 배치되는 것은 상기 "상부"전극의 상기 전기전도층의 길이 또는 폭에 평행한 배향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  44. 제 20항에 있어서, 상기 와이어/스트립의 단부는 그의 반대편에 있는 두 개의 가장자리 상의 상기 전기전도층에 의해 덮인 상기 운반체 기판의 영역을 0.5 ㎜ 정도로 초과하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  45. 제 29항에 있어서, 상기 모든 전류리드선은 그의 다른 두 개의 가장자리 상의 이전 면의 반대편에 있는 면에 단일의 외부 소켓을 가지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
  46. 제 30항에 있어서, 상기 클립은 금속 스트립 형태인 것을 특징으로 하는 전기화학적 디바이스.
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