KR101475628B1 - 쌍안정성 전기화학 거울 - Google Patents

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신해진
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 높은 전기화학적 안정성과 쌍안정성을 갖는 스위칭 가능한 적외선-가시광선 반사 전기화학 거울에 관한 것으로, 전극 조성물로부터 반사막의 전기화학적 안정성을 높이는 공정과 다양한 조성의 이온성 액체(Ionic Liquid) 전해질 조성물을 통해 금속 박막의 박리 현상을 막고 쌍안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 제시한 전기화학 거울 장치는 표면처리 공정을 통해, 전기적으로 환원되어 형성되는 금속 박막이 투명전극에서 박리되지 않게 하는 역할을 하여 보다 안정적인 장치를 제공할 수 있도록 하며, 최적화된 이온성 액체 전해질의 사용으로 금속 박막에 전압을 인가하지 않아도 박막의 산화를 막아 금속 박막이 지속적으로 유지되어 효율적인 전기화학 거울 장치를 제공할 수 있다.

Description

쌍안정성 전기화학 거울{Bistable Electrochemical Mirrors}
본 발명은 전기적으로 스위칭 가능한 전기 거울 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 처리된 투명전극을 포함하고, 제1 및 제2투명전극 사이에 위치하는 다양한 조성의 전해질 구성에 따라 높은 전기화학적 안정성과 쌍안정성을 갖는 소자로서, 1,000 cycle 이상의 스위칭에서도 높은 안정성과 반사율/투과율을 보이는 거울 스위칭 소자에 관한 것이다.
외부 자극에 의해 반사와 투광도를 조절하는 스위칭형 거울은 그 동안 여러 가지 방법을 연구되어왔다. 일례로 투과율 자체 조절이 가능한 변색유리 (Chromic glass)가 연구 개발되고 있다. 투과율 가변유리의 종류에는 전기변색(Electrochromic), 광변색(Photochromic), 열변색(Thermochromic), Suspended particle device(SPD), 액정 등이 있다. 능동형 투과율 가변유리는 전기변색, 액정, SPD 방식으로 전기를 인가함으로 투과율의 인위적 조절이 가능하다. 따라서, 이를 스마트 윈도우에 응용하여, 내부로 입사되는 태양광에 의한 건물 내부 온도 조절 및 광선에 의한 재화에의 손상 등의 피해를 막아 줄 수 있다. 하지만, 이를 이용한 스마트 윈도우의 경우, 태양광을 흡수하여 온도가 상승함에 따라 안정성이 떨어져 한정된 내구성을 갖고, 응답속도가 느리고 상대적으로 고가인 문제가 있다. 따라서, 태양광과 그에 따른 온도 상승을 동시에 감소시키기 위해서는 흡수가 아닌 반사를 통한 태양광의 차단이 요구되며, 이를 위하여 가변 반사도(variable reflectivity)를 갖고, 안정적이며, 저가이며, 고효율의 스마트 윈도우의 수요가 증대되고 있다, 이에 따라 거울상태와 투명상태 사이의 스위칭이 가능하고, 각 상태에서 안정한 쌍안정성을 가지며 낮은 전압에서도 스위칭이 가능한 전기 거울 소자의 필요성이 증대 하고 있다.
이 기술은 스마트 윈도우 이외에도 광 투과 및 반사를 조절하는 각종 다른 용도에도 적용 가능하다. 예컨데, 반사형과 투과형 전환을 통한 안경형 디스플레이 장치에의 조광기(dimmer)로서의 적용, 교통수단의 백 미러(rear mirror) 및 사이드 미러(side mirror)에 반사되는 강한 광원의 최대 밝기를 제한하여 운전자의 안전을 도모하는 기술이 있을 수 있다. 현재의 전기변색 기술로는 광경로에 전해질층이 포함됨으로써 굴절률 차이(refractive index difference)가 있는 구간에서의 해상도 감소가 일어나 거울 특성의 열화를 초래할 수 있다.
광 흡수가 아닌 광 반사를 통한 광 변조(Light modulation)에의 시도는 스위칭 가능한 전기변색 소재를 이용한 광결정 구조의 제조, 기계적인 금속 거울의 셔터화 등의 방법으로 시도되고 있으나, 전기화학적 금속 이온의 산화, 환원반응을 통한 즉각적인 금속 거울층의 형성과 분해가 가장 유력하다. 광 변조를 위해 금속의 가역적 전착을 이용하려는 시도를 한 선행 기술에 있어서, 투명한 기판 상에 수득된 증착물은 거칠고, 검정색이거나, 회색이거나 또는 간혹 착색된 외관을 나타내고, 열악한 반사도 및 높은 빛 흡수율을 나타내며, 이는 특히 증착물이 두꺼운 경우 더욱 심해지는 단점이 있다. 콘트라스트(Contrast)를 개선시키기 위하여서는 백색 안료를 첨가하여 반사율을 증대시키는 기술이 기존에 존재하며, 이에 관련하여 디스플레이에 대한Warszawski의 미국 특허 제5,056,899호가 존재하나 가역적인 전기화학적 금속의 형성은 반대 전극에서 금속이 고정되는 큰 단점이 존재하므로 디스플레이 용도로는 부적합함을 교시한다. 선행 기술의 문헌은 투과에 있어서의 순 변화를 야기시키지 않는 작동 전극에의 금속 고정을 방해하기 위하여 보조 반대 전극 반응이 필요하다는 것을 교시하고 있으나 상기 교시된 증착물의 낮은 반사율은 조절가능 거울 용도에 적합하지 않다.
선행 기술 문헌에 기재되어 있는 전해질은 사용되는 높은 구동 전압 하에서 금속 증착 기간 중에 반대 전극에서 산화되는 (예컨대, 브로마이드, 요오다이드 또는 클로라이드로 산화되는) 보조 산화·환원종(예컨대, 브로마이드, 요오다이드 또는 클로라이드)을 함유하며, 이는 금속 증착물의 화학적 용해(예컨대, 2Ag0 + Br2 → 2AgBr)에 의한 개방 회로 상에서의 증착물 자체의 소거를 야기하여 안정성이 낮으며, 대부분의 경우에 반대 전극에서의 금속 증착을 방해한다. 예컨대, 상기 Warszawski의 특허 문헌의 칼럼 3-4[반대 전극 페이스트(counter electrode paste) 내에 구리 또는 니켈이 존재하는 경우]; Duchene 등의 문헌[Electrolytic Display, IEEE Transactions on Electron Devices, Volume ED-26, Number 8, 페이지 1243-1245 (1979년 8월)]; 및 프랑스 특허 제2,504,290호(1982. 10. 22.)의 상기 특허 및 문헌에 기재되어 있는 선행 기술에서 발견된 모든 전착 장치의 경우 1 V 이상의 높은 스위칭 전압을 사용하였고 안정성이 낮다. Ziegler 등의 논문[Electrochem. Soc. Proc. Vol. 93-26, p. 353, 1993]에는 할라이드 음이온 대(對) 3가 비스무스 이온의 몰 농도 비가 큰 할라이드 음이온 및 3가 비스무스 이온 함유 수용액 중의 비스무스의 가역 전착물의 디스플레이 용도에 대한 연구가 기재되어 있다. 할라이드 음이온 산화 반응은 1.5 V의 라이트 전압(write voltage)이 사용되는 반대 전극 반응으로서의 역할을 하였다. 수득된 증착물은 어두운 색을 띠었으며, ITO 표면의 반사율을 감소시키는 것으로 나타났다. Ziegler 등의 후속 보고서([Electrochem. Soc. Proc. Vol. 94-31 (1994), p.23] 및 [Solar Energy Mater. Solar Cells 39 (1995), p. 317])에는 전해질에의 구리 이온의 첨가가 완전한 증착물 소거를 달성하는데 필요하였다는 것이 기재되어 있다. 또한, Ziegler 등은 금속 전착/용해 반응 이외의 반대 전극 반응을 이용하였으나, 역시 거울 증착물을 수득하지 못하였다. 따라서, Ziegler 등의 상기 문헌들은 증착/용해 속도 및 거울 전착물의 품질에 대한 전해질 조성물의 효과와 관련된 교시를 제공하지 못한다. Udaka 등의 미국 특허 제5,880,872호는 가역 전착 구조의 작동 전극이 분해되고, 이로써 상기 전극 상에 증착된 금속 필름을 용해시키는데 필요한 높은 전압에 의해 상기 전극의 수명이 단축된다. Udaka 등은 상기 장치의 전해질 용액에 알칼리 금속 할라이드 (바람직하게는 알칼리 금속 할라이드 대 할로겐화은의 비율이 0.5 내지 5가 되게 하는 양으로)를 첨가함으로써 상기 결과를 방지할 수 있다고 한다. 그러나, 선행 기술 문헌은 쌍안정성 혹은 메모리(memory) 효과가 매우 짧다. 이것은 금속 전착/용해 반응 이외의 반대 전극 반응이 일어나기 ?문이다. 반대 전극에서 생성되는 강력한 산화 반응의 생성물은 작용 전극 상의 금속 증착물의 용해가 개방 회로 상에서 화학적으로 또는 단락 회로 상에서 전기화학적으로 일어나도록 한다. 가역 전착 광 변조 장치에 대한 개념을 기술함에 있어서, Zaromb(S. Zaromb, J. Electrochem. Soc. 109, p. 903, 1962)은 전착 금속의농도는 전극에서의 과잉의 금속 이온의 소모없이 빠른 전착이 가능하게 할 정도로 높아야 하지만, 금속 증착물의 빠른 전해 기간 중에 침전을 방지하기 위해서는 용해도 한계보다 충분히 낮아야 한다는 것을 인식하였다. 암흑색 은 증착물의 전착을 포함하는 Zaromb의 장치의 경우, 3내지 3.5 M(용해도 한계: 4 M) 범위의 몰 농도의 AgI를 함유하는 수성 전해질이 추천되며, 전해질의 전도도를 향상시키기 위해서는 7 M의NaI의 첨가가 추천된다. 그럼에도 불구하고, 상대적으로 낮은 농도의 전착 금속 이온은 불수용성 용매를 사용하는 가역 전착 광 변조 장치 상에서의 후속 작업에 사용되었다. 그 이유는 상기 이온성 염이 일반적으로 물보다 더 낮은 유전 상수를 갖는 불수용성 용매에 훨씬 용해성이 낮기 때문이다. 또한, 불수용성 용매 중의 고농도의 이온성 염은 유의적인 이온 짝짓기(ion paring)를 야기시키는데, 상기 이온 짝짓기는 전해질의 전도도를 낮출 수 있고, 고품질의 증착물이 전착될 수 있는 속도를 감소시킬 수 있다. Udaka 등의 미국 특허 제5,880,872호의 청구범위에는 광학 장치용 할로겐화은의 용해를 보조하기 위한 Li, Na 또는 K 염(활로겐화은 농도의 0.5배 내지 5배)으로서 첨가되는 과잉의 할라이드의 사용(use)이 기재되어 있으나, 명세서에는 불수용성 디메틸설폭시드(DMSO) 용매 중의 0.5 M AgBr의 용해에 대하여만 기재되어 있다. 마찬가지로, Udaka 등의 미국 특허 제5,764,401호 및 5,864,420호에는DMSO 및 디메틸포름아미드(DMF) 용매 중의 0.5 M AgI 또는 AgBr의 사용만이 기재되어 있다. Udaka 등의 장치의 경우, 심지어 1 V의 전위도 단지 약 1 mA/㎠의 전류를 제공하였다. Udaka 등의 전해질 제제 중 어느 것에 의하여도 거울 증착물, 우수한 전해질 안정성, 쌍안정성, 전기화학적 안정성, 또는 긴 사이클 라이프 나 스위칭 수명을 갖는 장치를 얻지 못하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 간단한 공정으로 투명전극의 표면 물성을 개질하여 지속적으로 전압을 인가하여도 거울층을 이루는 금속 박막이 투명전극과 박리되지 않도록 전기화학적 안정성을 확보할 수 있고, 거울층을 오랜 시간 유지시킬 수 있으며, 쌍안정성을 갖는 고효율의 가역형 전기화학 거울을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전기화학 거울은 제1투명전극; 제1투명전극과 이격 배치되는 제2투명전극; 제1투명전극과 제2투명전극 사이에 위치하고, 전착 가능한 금속 이온을 포함하는 전해질층; 및 제1투명전극 또는 제2투명전극의 표면에 형성되는 표면처리층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전기화학 거울은 트랜지스터 타입 구조로서, 기판; 기판 상부에 형성되는 제1투명전극; 제1투명전극과 이격 배치되는 제2투명전극; 제1투명전극과 제2투명전극 사이에 위치하고, 전착 가능한 금속 이온을 포함하는 전해질층; 전해질층과 제2투명전극 사이에 형성되는 유전체층; 및 제1투명전극 또는 제2투명전극의 표면에 형성되는 표면처리층을 포함할 수 있다.
본 발명에서 표면처리층은 제1투명전극 또는 제2투명전극의 표면을 산소 플라즈마 처리하여 전극 표면에 히드록시기를 형성시킨 후, 실란과 반응시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명에서 실란은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013106292288-pat00001
상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 메르캅토알킬기, 아릴기 또는 알킬아릴기이고,
n은 20 이하의 정수이며,
X는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 알콕시기이다.
본 발명에서 전착 가능한 금속 이온은 은, 금, 마그네슘, 니켈, 비스무스, 크롬, 구리, 칼슘, 스트론튬, 알루미늄 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 전해질층은 할로겐화염을 포함할 수 있는데, 할로겐화염은 테트라부틸암모늄 브로마이드(TBABr), 테트라에틸암모늄 브로마이드(TEABr), 1-에틸-메틸이미다졸리움 브로마이드(EMIMBr), 1-메틸-4-헥실이미다졸리움 브로마이드(MHIMBr), 1-부틸-4-에틸이미다졸리움 브로마이드(BEIMBr), 1-부틸-4-헥실이미다졸리움 브로마이드(BHIMBr), 1-부틸-4-도데실이미다졸리움 브로마이드(BDIMBr) 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 전해질층은 구리 화합물, 칼슘 화합물, 스트론튬 화합물 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명에서 전해질층은 이온성 액체 전해질을 포함할 수 있는데, 이온성 액체 전해질은 하기 화학식 2 및 화학식 3 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112013106292288-pat00002
[화학식 3]
Figure 112013106292288-pat00003
상기 식에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알킬에테르, 알킬에스테르, 산소와 플루오르를 포함하는 알킬기, 또는 산소와 벤젠을 포함하는 알킬기이다.
본 발명에서 금속 이온의 전착에 의해 형성된 거울층의 층상에 의해 반사되는 빛의 입사각은 0도에서 투명전극에 수직인 90도까지 가능하다.
본 발명에서 전기화학 거울에 인가하는 전압은 ±3V 이내일 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학 거울의 투명 상태에서 가시광선 영역에 대한 투과율은 80% 이상이고, 거울 상태에서 가시광선 영역 및 근적외선 영역에 대한 반사율은 80% 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학 거울의 반사율은 1,000 cycle 이상 스위칭하여도 유지되며, 인가 전압 제거 후에도 반사율이 유지되는 메모리 효과를 가질 수 있다.
본 발명에서 투명전극은 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 연성 기판에 적용 가능하다.
본 발명에서 전해질층은 이온성 겔상 전해질을 포함할 수 있으며, 이온성 겔상 전해질은 폴리비닐리딘플로라이드(PVDF), 폴리(비닐리딘플로라이드-코-헥사플로로프로필) (PVDF-HFP), 풀로르계 고분자에서 선택된 고분자와 이온성 액체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 공정을 통해 제조된 표면 처리된 투명 전극과 이온성 액체 전해질 조성에 따라 저전압하의 가역형 전기화학 거울을 제조할 수 있으며, 이를 응용한 스마트 윈도우로의 적용이 가능하다. 기존 가역형 거울에 비해, 장시간의 전압 인가에도 안정적으로 금속 박막이 유지되며, 인가 전압 제거 후에도 거울 상태를 유지하는 메모리 효과를 가짐으로써, 거울로서의 사용성이 증대된다. 또한 거울 (반사)상태와 투명상태가 전압에 의해 구현되고 전원을 꺼도 유지되는 쌍안정성을 가지므로 광학소자와 디스플레이 소자에도 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치를 개략적으로 도시한 측면 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치에 금속 박막이 형성된 것을 나타낸 측면 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜지스터 타입 소자 구조의 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치를 개략적으로 도시한 측면 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치의 투명상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치의 거울상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍안정성 전기화학 거울 장치의 스위칭을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 Flexible 쌍안정성 전기화학 거울을 나타낸 사진이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 거울의 쌍안정성 그래프 및 시간에 따른 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치의 반사율을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 투명전극과 전해질로 구성된 전기화학적 안정성(박리 방지 효과)과 쌍안정성(메모리 효과)을 확보한 스위칭 가능한 전기거울 소자에 과한 것이다.
본 발명에 따른 전기거울 소자는 두 투명전극 사이에 거울 조성물 및 전해질로 배치되는 구조(도 1)이거나, 트랜지스터 타입 구조(도 3)의 소자로 적용 가능하다.
본 발명이 제공하는 가역형 전기화학 거울 장치는, 금속 양이온이 환원되며 거울층을 형성하는 투명전극; 거울층을 유지시키기 위해 해당 전극 위에 형성되는 전도성 고분자 박막; 일정 간격으로 대향 배치된 투명전극; 상기 상부 및 하부 전극 사이에 위치하는 금속 양이온을 포함하는 겔상의 전해질층; 상기 상부 및 하부 전극과 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전극 중 거울층이 형성되는 투명전극은 바람직하게는 물성을 개질하기 위하여 표면 처리가 되어 있으며, 표면 처리 방법은 산소 플라즈마 처리(O2 Plasma treatment)와 실란(Silane)을 이용한 표면 기능화(Surface functionalize)이다. 실란을 이용한 표면 기능화의 경우는 다양한 실란 물질을 사용하여 금속층에 따라 목적에 맞는 기능화로의 공정 전환이 용이하며, 특히 산소 플라즈마 처리와 실란 표면 기능화 모두 매우 단순 공정인 것을 특징으로 한다.
산소 플라즈마 처리와 실란과의 표면반응 등을 통하여 표면 처리된 투명 전극을 형성시킴으로써 금속 박막과 높은 화학적 친화력을 통해 형성된 금속 박막(70)이 박리되지 않도록 하여 고도의 안정성을 확보할 수 있다.
실란의 구조로는 하기 화학식 1과 같으며, 화학적 방법에 의해 쉽게 표면처리가 가능하다.
[화학식 1]
Figure 112013106292288-pat00004
R은 금속 박막이 박리되지 않도록 박막의 안정성을 향상시킬 수 있는 모든 작용기에 대해 가능하며, 예를 들어 알킬기 및 알킬에테르, 알킬 에스테르 또는 산소와 플루오르를 포함하는 알킬기, 또는 산소와 벤젠을 포함하는 알킬기가 가능하며, X는 가수분해 가능한 작용기에 대해 모두 적용할 수 있다. n 값은 20 이하이다.
예를 들어, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 메르캅토알킬기, 아릴기 또는 알킬아릴기일 수 있다. n은 20 이하의 정수일 수 있다. X는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 알콕시기일 수 있다.
본 발명에 따른 소자는 전압이 인가되지 않은 상태에서는 상부 및 하부 전극, 겔상의 전해질층으로 구성되고(도 1), 평소에는 높은 투과율을 갖는 투명한 창으로 이용이 가능하다. 전압이 인가되었을 경우, 표면 처리된 상부 전극에 금속 양이온의 환원이 일어나 거울을 형성하게 되어(도 2), 거울 상의 해상력을 극대화시키는 동시에 우수한 차단성을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 거울은 전압이 인가되지 않을 시, 상부 및 하부 전극과, 금속 양이온을 포함하는 겔상의 전해질층으로 투명한 성질을 보이는 것을 특징으로 한다.
또한, 전압이 인가되었을 시, 표면처리된 상부 전극에 높은 반사율을 갖는 거울층이 형성되며, 형성된 거울층은 표면처리된 상부 전극과의 화학적인 상호간섭 의해 계속된 전압 인가에도 거울층이 박리되지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 형성된 거울층의 층상에 의해 반사되는 빛의 입사각은 0도에서 전극에 수직인 90도까지 가능하다. 또한, 상기 전원부가 상기 가역성 전기화학 거울에 인가하는 전압은 ±3V 이내인 것을 특징으로 한다.
형성된 거울층의 재료에 있어서, 백색광 전반에 대해 높은 반사율을 갖는 금속, 예를 들어, 은, 금, 마그네슘, 니켈, 비스무스, 크롬, 구리, 칼슘, 스트론튬, 알루미늄 등과, 거울상의 평준화된 형성을 위해 50% 이내로 첨가되어 전기적 합금을 형성하는 구리, 칼슘, 스트론튬 등의 여러 금속재료가 사용 가능하며, 특별히 한정 짓지 않는다.
일 예로서, 전해액의 구성은 TBABr, TEABr 등이 용매에 녹아 있는 전해질, 백색광 전반에 대해 높은 반사율을 갖는 금속 화합물(은, 금, 마그네슘, 니켈 등)이 가능하고, 거울상의 평준화된 형성을 위해 50% 이내로 첨가되어 전기적 합금을 형성하는 구리, 칼슘, 스트론튬 등의 여러 금속재료가 사용 가능하며, 특별히 한정 짓지 않는다.
다른 일 예로서, 전해액의 구성은 이온성 액체 전해질, 백색광 전반에 대해 높은 반사율을 갖는 금속 화합물(은, 금, 마그네슘, 니켈 등)이 가능하고, 거울상의 평준화된 형성을 위해 50% 이내로 첨가되어 전기적 합금을 형성하는 구리, 칼슘, 스트론튬 등의 여러 금속재료가 사용 가능하며, 특별히 한정 짓지 않는다.
이온성 액체 전해질의 구조는 하기 화학식 2, 화학식 3과 같다.
[화학식 2]
Figure 112013106292288-pat00005
[화학식 3]
Figure 112013106292288-pat00006
상기 식에서 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 알킬기 및 알킬에테르, 알킬에스테르 또는 산소와 플루오르를 포함하는 알킬기, 또는 산소와 벤젠을 포함하는 알킬기가 가능하며, 특별히 한정 짓지 않는다.
예를 들어, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알킬에테르, 알킬에스테르, 산소와 플루오르를 포함하는 알킬기, 또는 산소와 벤젠을 포함하는 알킬기일 수 있다.
이온성 액체 전해질의 상대 음이온에 대해서는 다양한 크기의 음이온이 가능하며, 특별히 한정 짓지 않는다.
형성된 거울층의 층상에 의해 반사되는 빛의 입사각은 0도에서 전극에 수직인 90도까지 가능하며, 도 1에서의 전원부가 상기 가역성 전기화학 거울에 인가하는 전압은 ±3V 이내일 수 있다.
전해액에는 안정성 및 스위칭 속도를 높이기 위한 첨가제의 추가가 가능하다.
전해질층은 안정성을 높이기 위해 폴리비닐리딘플로라이드(PVDF), 폴리(비닐리딘플로라이드-코-헥사플로로프로프로필렌) (PVDF-HFP)와 이온성 액체를 포함하는 이온성 겔상 전해질의 사용이 가능하다.
쌍안정성을 확보한 스위칭 가능한 전기 거울 소자의 전해액의 조성은 금속 화합물 기준으로 이온성 액체 전해질 및 금속 화합물과 전기적 합금을 형성하는 구리, 칼슘, 스트론튬 등의 여러 금속재료의 농도가 결정될 수 있다.
소자의 투명 상태는 가시광선에 대하여 높은 투과도를 가지며, 거울 상태에 있어서는 높은 반사율을 갖는다.
소자의 반사율은 일정 간격으로 1,000 cycle 이상 스위칭하여도 유지되며, 인가 전압 제거 후에도 반사율이 유지되는 메모리 효과를 가질 수 있다.
투명전극의 재료로는 유리 이외에 PET 및 연성 기판(Flexible substrate)에 대해서 모두 적용 가능하며, 도 7에 Flexible 쌍안정성 전기화학 거울이 명시되어 있다.
높은 반사율의 범위는 가시광선 영역을 포함하여 근적외선 (Near infrared) 영역까지 해당되며, 이는 도 8 내지 10에 명시되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가역형 전기화학 거울 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 본 발명의 구조 및 기능을 효과적으로 예시하기 위하여, 박막의 두께를 포함한 치수는 도면에 비례하지 않는다. 가역형 전기화학 거울 장치는, 제1투명전극(10), 배향 정렬된 제2투명전극(20), 표면처리층(30), 금속 양이온을 포함하는 겔상 전해질(40), 스페이서(50), 전원부(60)를 포함할 수 있다. 전압이 인가되고 있지 않은 경우 장치는 도 1로 도시할 수 있다. 상기의 경우 광원으로부터 입사하는 입사광이 지나는 경로에 존재하는 제1투명전극(10), 배향 정렬된 제2투명전극(20), 표면처리층(30), 금속 양이온을 포함하는 겔상 전해질(40) 모두가 가시광선에 대하여 높은 투과도를 가지므로, 전체 장치는 가시광선을 투과시킨다.
도 2와 같이, 전압을 인가하면 제1투명전극(10)에서 전기화학적인 환원반응이 일어나게 되며 표면에 접하고 있는 겔상 전해질(40)에 포함된 금속 양이온이 금속 박막(70)으로 환원된다. 거울 금속 박막(70)을 구성하는 금속은 가시광선에 대해 비차별적으로 높은 반사율을 갖는 은, 금, 니켈, 마그네슘과 균일한 금속 박막을 형성하기 위하여 전기적 합금을 형성하도록 돕는 소량의 구리, 칼슘, 스트론튬 등을 포함할 수 있다. 표면처리층(30)을 통해 제1투명전극(10)과 금속박막(70)의 박리 현상을 최소화시킬 수 있다. 표면처리 방법으로는 산소 플라즈마 처리 및 실란과의 표면반응 등을 통하여 금속 박막과 높은 화학적 친화력을 갖도록 투명전극 표면에 형성시킴으로써, 형성된 금속 박막(70)이 박리되지 않도록 하여 고도의 안정성을 확보할 수 있다.
도 3은 트랜지스터 타입 소자 구조의 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치를 개략적으로 도시한 측면도면으로, 투명기판(100), 제1투명전극(200), 겔상 전해질(300), 유전체(400), 제2투명전극(600), 전원부(700)로 구성되어 있으며, 간단한 구조의 샌드위치 타입의 소자인 도 1과 같이 금속박막을 형성할 수 있는 소자로 이용 가능하다. 투명전극(200, 600) 중 하나에는 표면처리층이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치의 투명상태를 나타낸 사진이고, 도 5는 거울상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍안정성 전기화학 거울 장치의 스위칭을 나타낸 사진이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 Flexible 쌍안정성 전기화학 거울을 나타낸 사진이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학 거울의 쌍안정성 그래프 및 시간에 따른 사진이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 가능한 전기화학 거울 장치의 투명상태 및 거울상태에서의 반사율을 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
하기의 실시예에서 사용되는 시약 및 용매는 특별히 언급하지 않는 한 알드리치사(미국), TCI(일본), Acros(벨기에)에서 구매하여 사용하였다.
실시예에서 제조된 물성 측정은 CH Instruments CHI 624 및 Perkin Elmer UV-Vis-NIR Spectrometer를 사용하여 측정하였다.
[실시예 1]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 TBABr (Tetrabutylammonium Bromide, 250mM 농도)및 격자 고분자로서 PVB (Poly vinylbutyral) 10 질량% 의 DMSO (Dimethyl sulfoxide) 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시90여% 의 반사율과 30분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가진 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 2]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 TBABr (Tetrabutylammonium Bromide, 250mM 농도)및 격자 고분자로서 PEG-PPG-PEG 10 질량%, EMIMTFSI (1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시80여% 의 반사율과 30분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가진 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 3]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 EMIMBr (1-Ethyl-3-methylimidazolium Bromide, 250mM 농도)및 격자 고분자로서 PEG-PPG-PEG 10 질량%, EMIMTFSI (1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시80여% 의 반사율과 30분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 10분 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 4]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 EMIMBr (1-Ethyl-3-methylimidazolium Bromide, 250mM 농도), EMIMTFSI (1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시80여% 의 반사율과 30분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 10분 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 5]
MHIMBr (1-methyl-4-hexylimidazolium bromide) 이온성 액체는메틸이미다졸(1-methyl imidazole) 1mol과 브롬화헥산(n-bromohexane) 1mol 을 질소 분위기, 80°C에서 24시간 교반하여 얻는다. 가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 MHIMBr (1-methyl-4-hexylimidazolium bromide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시80여% 의 반사율과 10분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 3시간 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 6]
BEIMBr (1-buthyl-4-ethylimidazolium bromide) 이온성 액체는 부틸이미다졸(1-buthyl imidazole) 1mol과 브롬화에탄(bromohethane) 1mol 을 질소 분위기, 50°C에서 24시간 교반하여 얻는다. 가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 BEIMBr (1-butyl-4-ethylimidazolium bromide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시90여% 의 반사율과 10분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 3시간 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 7]
BHIMBr (1-buthyl-4-hexylimidazolium bromide) 이온성 액체는 부틸이미다졸(1-buthyl imidazole) 1mol과 브롬화헥산(bromohexane) 1mol 을 질소 분위기, 80°C에서 24시간 교반하여 얻는다. 가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 BHIMBr (1-butyl-4-hexylimidazolium bromide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시50여% 의 반사율과 10분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 3시간 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 8]
BDIMBr (1-buthyl-4-dodecylimidazolium bromide) 이온성 액체는 부틸이미다졸(1-buthyl imidazole) 1mol과 브롬화도데칸(n- bromododecane) 1mol 을 질소 분위기, 80°C에서 24시간 교반하여 얻는다. 가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화마그네슘 (Mg(NO3)3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 BDIMBr (1-butyl-4-dodecylimidazolium bromide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시30여% 의 반사율과 10분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 3시간 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 9]
METTFSI (1-ethyl-4-methyl-1,2,4-triazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) imide)는 1,2,4-triazole(75ml, 144.6mmol)을 메탄올(75ml)에 용해시킨 후 0°C, 질소 분위기에서 NaOCH3 (33.1ml, 25wt%, 메탄올 용액)을 첨가한 후 60°C에서 2시간 교반한 다음 CH3I (10.1ml)을 천천히 첨가시킨 뒤 70°C에서 1시간 교반한 후 벤젠과 클로로포름을 사용하여 추출한 다음 125°C로 증류하여 얻은 4-methyl-1-H,2-H,triazol과 CH3CH2Cl(당량)을 60°C 24시간동안 교반한 후 에틸에테르에서 석출시켜 제조한다. 가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 (3,3,3-trifluoropropyl)trimethoxysilane의 1:1 혼합물 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 EMIMBr (1-Ethyl-3-methylimidazolium Bromide, 250mM 농도), 상기한 방법으로 합성된METTFSI (1-ethyl-4-methyl-1,2,4-triazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시80여% 의 반사율과 10분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 30분 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 10]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO PET 필름 투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이 전해질이 들어갈 수 있도록 0.5mm 높이의 폴리 이미드 테이프로 간격을 준 후 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)과 EMIMBr (1-Ethyl-3-methylimidazolium Bromide, 250mM 농도), EMIMTFSI (1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시50여% 의 반사율과 30분 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 10분 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 휠 수 있는(Flexible) 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 11]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이에 질산화은 (AgNO3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)와 BEIMBr (1-butyl-4-ethylimidazolium bromide) 이온성 액체의 용액과 폴리(비닐리딘플로라이드-코-헥사플로로프로필렌) (PVDF-HFP)를 1:1로 아세톤에 용해시킨 후 아세톤을 증발시켜 얻은 이온성 겔상 전해질을 사용하는 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시30여% 의 반사율과 1시간 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 30분 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
[실시예 12]
가로 3cm, 세로 4cm 이상의 ITO투명전극 표면에 히드록시기 (Hydroxy group) 형성을 위하여 5분여 산소 플라즈마 처리 후 소량의 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane과 함께 진공 챔버 (Vacuum chamber) 에 넣어 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane이 투명전극 표면과 반응하도록 표면처리 하여 금속 반사 박막의 박리 현상을 막도록 하였다. 해당 전극의 반대 전극으로 또 다른 ITO투명 전극을 사용하며, 두 전극 사이에 질산화크롬 (Cr(NO3)3,50mM 농도), 염화구리 (CuCl2, 10mM 농도)와 BMIMBr(1-Benzyl-3-methylimidazolium bromide, 250mM 농도), EMIMTFSI (1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) 이온성 액체를 용매로 하는 용액을 주입하여 장치를 제작하며, 이를 통하여 2.5V의 전원을 사용한 스위칭시50여% 의 반사율과 1시간 이상, 5000여 회 스위칭의 전기화학적 안정성을 가지고, 30분 이상의 향상된 쌍안정성을 갖는 적외선-가시광선 반사 가능 거울 소자를 제조하였다.
Figure 112013106292288-pat00007

Claims (17)

  1. 제1투명전극;
    제1투명전극과 이격 배치되는 제2투명전극;
    제1투명전극과 제2투명전극 사이에 위치하고, 전착 가능한 금속 이온을 포함하는 전해질층; 및
    제1투명전극 또는 제2투명전극의 표면에 형성되는 표면처리층을 포함하며,
    전해질층은 구리 화합물, 칼슘 화합물, 스트론튬 화합물 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  2. 트랜지스터 타입 구조로서,
    기판;
    기판 상부에 형성되는 제1투명전극;
    제1투명전극과 이격 배치되는 제2투명전극;
    제1투명전극과 제2투명전극 사이에 위치하고, 전착 가능한 금속 이온을 포함하는 전해질층;
    전해질층과 제2투명전극 사이에 형성되는 유전체층; 및
    제1투명전극 또는 제2투명전극의 표면에 형성되는 표면처리층을 포함하며,
    전해질층은 구리 화합물, 칼슘 화합물, 스트론튬 화합물 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    표면처리층은 제1투명전극 또는 제2투명전극의 표면을 산소 플라즈마 처리하여 전극 표면에 히드록시기를 형성시킨 후, 실란과 반응시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  4. 제3항에 있어서,
    실란은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울:
    [화학식 1]
    Figure 112013106292288-pat00008

    상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 메르캅토알킬기, 아릴기 또는 알킬아릴기이고,
    n은 20 이하의 정수이며,
    X는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 알콕시기이다.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전착 가능한 금속 이온은 은, 금, 마그네슘, 니켈, 비스무스, 크롬, 구리, 칼슘, 스트론튬, 알루미늄 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전해질층은 할로겐화염을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  7. 제6항에 있어서,
    할로겐화염은 테트라부틸암모늄 브로마이드(TBABr), 테트라에틸암모늄 브로마이드(TEABr), 1-에틸-메틸이미다졸리움 브로마이드(EMIMBr), 1-메틸-4-헥실이미다졸리움 브로마이드(MHIMBr), 1-부틸-4-에틸이미다졸리움 브로마이드(BEIMBr), 1-부틸-4-헥실이미다졸리움 브로마이드(BHIMBr), 1-부틸-4-도데실이미다졸리움 브로마이드(BDIMBr) 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전해질층은 이온성 액체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  10. 제9항에 있어서,
    이온성 액체 전해질은 하기 화학식 2 및 화학식 3 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학 거울:
    [화학식 2]
    Figure 112013106292288-pat00009

    [화학식 3]
    Figure 112013106292288-pat00010

    상기 식에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알킬에테르, 알킬에스테르, 산소와 플루오르를 포함하는 알킬기, 또는 산소와 벤젠을 포함하는 알킬기이다.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    금속 이온의 전착에 의해 형성된 거울층의 층상에 의해 반사되는 빛의 입사각은 0도에서 투명전극에 수직인 90도까지 가능한 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전기화학 거울에 인가하는 전압은 ±3V 이내인 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전기화학 거울의 투명 상태에서 가시광선 영역에 대한 투과율은 80% 이상이고, 거울 상태에서 가시광선 영역 및 근적외선 영역에 대한 반사율은 80% 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전기화학 거울의 반사율은 1,000 cycle 이상 스위칭하여도 유지되며, 인가 전압 제거 후에도 반사율이 유지되는 메모리 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    투명전극은 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 연성 기판에 적용 가능한 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전해질층은 이온성 겔상 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
  17. 제16항에 있어서,
    이온성 겔상 전해질은 폴리비닐리딘플로라이드(PVDF), 폴리(비닐리딘플로라이드-코-헥사플로로프로필) (PVDF-HFP), 풀로르계 고분자에서 선택된 고분자와 이온성 액체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 거울.
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