KR101744200B1 - 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자 - Google Patents

투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자 Download PDF

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최다현
이민지
김형섭
김광민
천두만
추원식
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

본 실시예들은 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자를 개시한다. 개시된 본 실시예들에 따른 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자는 금속산화물로 이루어지는 제 1 전극과 전압 인가 시 변색되는 전도성 고분자 물질로 이루어지는 제 2 전극을 포함할 수 있다.

Description

투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자{TRANSPARENT ELECTRODE, PRAPARATION METHOD THEREOF AND ELECTROCHROMIC USING THEM}
본 실시예들은 전기변색이 가능한 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자에 관한 것이다.
투명 전극(Transparent Electrode)은 LCD, OLED 등에 적용되는 디스플레이용 전극과 더불어 저항막 방식 또는 정전유도 방식의 터치스크린에 기본적으로 필요한 구성요소이다. 또한, 투명 전극은 유기태양전지 분야뿐만 아니라 수광소자 및 발광소자 등에도 사용되며, 전기변색(Electrochromic) 글라스인 스마트 윈도우에도 대면적의 투명 전극으로 사용되고 있다. 그 외에 전자파차폐 기능이 요구되는 투명 필름, 투명 필름이 적용된 투명 글라스등과 같이 그 용도가 광범위하게 증가하고 있다.
현재까지 상용화된 투명 전극은 광학용 글라스 위에 얇게 코팅한 인듐주석산화물(ITO: Indium Tin Oxide)이 대표적이다. 통상 ITO 투명전극은 스퍼터링, 디지털 프린팅 등의 공정을 통해 유리 기판상에 ITO 분말 입자를 포함한 전극재료를 박막 형태로 형성함으로써 제조된다. 이러한 ITO 투명전극은 터치스크린 등의 대부분의 전기제품에서 투명전극으로서의 성능 요구사항을 만족시키는 장점이 있다.
그러나 ITO 투명전극은 ITO 분말을 이용하여 제조되는데, 스마트 윈도우나 디스플레이 장치에서와 같은 대면적 장치에서 설치 면적이 커질수록 전극 제어를 위한 단자 크기나 개수가 증가하고 그에 따라 구동회로부의 단자 개수도 증가하여 제조 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
본 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속산화물 및 전도성 고분자 물질로 이루어지는 제 1 전극 및 제 2 전극을 통해 제조 비용을 절감하고, 소자의 구성을 단순화 시킬 수 있는 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자를 제공하고자 한다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 실시예들의 투명전극은 금속산화물로 이루어지는 제 1 전극, 제 1 전극 상에 배치되고, 전도성 고분자 물질로 이루어지는 제 2 전극을 포함하고, 전도성 고분자 물질은 전압을 인가할 시 변색될 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 투명전극을 이용한 전기변색소자는 제 1 기판, 제 금속산화물로 이루어지는 제 1 전극, 제 1 전극 상에 배치되고, 전도성 고분자 물질로 이루어지는 제 2 전극으로 구성되는 투명전극, 제 1 기판과 대향하여 배치되는 제 2 기판, 제 2 기판의 일면에 배치되는 상대전극 및 투명전극과 상대전극 사이에 배치되는 전해질층을 포함한다.
또한, 본 실시예들에 따른 투명전극의 제조방법은 기판 상에 전이금속클로라이드 용액을 이용하여 제 1 전극 분말층을 형성하는 단계, 제 1 전극 분말층 상에 압력차이를 통해 추가 분말층을 형성하여 제 1 전극을 형성하는 단계, 기판 상에 전도성 고분자 물질을 포함하는 용액을 도포하는 단계, 기판을 스핀코팅(sping coating)하여 제 2 전극을 형성하는 단계 및 기판을 열처리하는 단계를 포함한다.
본 실시예들에 따른 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자는 제 1 전극이 금속 산화물로 이루어지고, 제 2 전극이 전도성 고분자 물질로 이루어짐으로써, 투명전극을 제조하는 데 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 투명전극 및 그 제조방법과 이를 이용한 전기변색소자는 투명전극이 전압인가 시 변색이 가능한 변색 물질을 포함함으로써, 전기변색층의 구성을 따로 구비하지 않아도 되므로, 소자의 구성을 보다 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 단면도이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 단면도이다.
도 3은 제 3 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 투명전극을 적용한 전기변색소자를 도시한 도면이다.
도 10은 경과시간에 따른 본 실시예의 투명전극의 전류값을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 실시예에 따른 투명전극을 적용한 전기변색소자의 파장에 따른 투과율 변화 그래프이다.
이하, 본 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형상으로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 전극기판은 기판(100)과 기판(100)의 일면에 배치되는 투명전극(130)을 포함한다. 여기서, 투명전극(130)은 적어도 2층으로 구성될 수 있다. 자세하게는, 투명전극(130)은 기판(100)의 일면에 배치되는 제 1 전극(110) 및 제 1 전극(110) 상에 배치되는 제 2 전극(120)으로 이루어질 수 있다.
한편, 제 1 실시예에 따른 기판(100)은 투명 또는 불투명 기판을 제한하지 않으나, 광의 투과특성을 필요로하는 디바이스에 적용되는 경우에는 투과율이 좋은 유리기판을 적용할 수 있으며, 연성(flexible)의 특성을 구현하거나, 연성이면서 투과율을 높일 수 있는 특성을 구현하기 위해서는 다양한 고분자 필름을 적용하는 것도 가능하다.
예를 들면, 고분자 필름 재료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate: PET), 폴리카보네이트(Polycabonate: PC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer: ABS), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate: PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate: PEN), 폴리에테르술폰(Polyether Sulfone: PES), 고리형 올레핀 고분자(Cyclic Olefin Copolymer: COC), TAC(Triacetylcellulose)필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol: PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene: PS) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이는 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
또한, 기판(100)의 일면에 배치되는 투명전극(130)의 제 1 전극(110)은 투명전극(130)의 투명도를 향상시킬 수 있다. 한편, 투명전극(130)의 제 1 전극(110)은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 투명전극(130)의 제 1 전극(110)은 티타늄옥사이드(TiO2), 텅스텐옥사이드(WO3), 몰리브덴옥사이드(MoO3), 망간옥사이드(MnO2) 또는 니오븀옥사이드(Nb2O5) 중 어느 하나일 수 있으나, 투명전극(130)의 제 1 전극(110) 물질이 이에 국한되는 것은 아니며, 제 1 전극(110)이 반도체 물질로 이루어지는 구성이면 충분하다.
그리고, 투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 전도성 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrene sulfonate)(이하, PEDOT:PSS로 약칭함), 폴리티오펜, 폴리아닐린 또는 폴리피롤 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전도성 고분자 전기변색물질 및 이들의 유도체가 적용될 수 있고, 구체적으로, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐비닐렌(polyphenylenevinylene) 또는 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 전기변색성과 도전성을 동시에 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 전도성 고분자 물질로 이루어지는 투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 전기화학적 산화, 환원 반응에 의하여 전기변색 특성을 가질 수 있다. 자세하게는, 투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 전기화학적 산화, 환원 반응에 의하여 광흡수도가 변화하는 전기변색특성을 갖는 물질로, 전압의 인가 여부 및 전압의 세기에 따라서 가역적으로 전기변색물질의 전기 화학적 산화, 환원 현상이 일어나고, 이에 의하여 상기 전기변색물질의 투명도 및 흡광도가 가역적으로 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이, 투명전극(130)의 제 2 전극(120)과 접하도록 배치되는 제 1 전극(110)이 금속 산화물로 이루어짐으로써, 부식 및 역전압에 의해 제 1 전극(110)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 투명전극(130)의 제 1 전극(110)이 금속 산화물로 이루어짐으로써, 제 1 실시예에 따른 전극기판이 적용된 전기변색시스템 내에서 변색물질의 구동전압이 낮아져 역전압 인가에 따른 제 1 전극(110)의 부식을 방지하여 전기변색소자의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 투명전극(130)의 제 1 전극(110)의 두께는 제 2 전극(120)의 두께보다 얇게 이루어질 수 있다. 자세하게는, 투명전극(130)의 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)의 두께 비율은 1:4 내지 1:6으로 이루어질 수 있다.
여기서, 투명전극(130)의 제 1 전극(110)의 두께와 제 2 전극(120)의 두께의 합은 600 nm 내지 900 nm으로 이루어 질 수 있으며, 이 경우, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)의 두께 비율은 1:4 내지 1:6으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 투명전극(130)의 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)이 상술한 바와 같은 두께 비율로 이루어짐으로써, 투명전극(130)의 투과율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 제 1 전극(110)의 측면을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있으나, 제 1 실시예에 따른 투명전극(130)의 제 2 전극(120)의 형태는 이에 국한되지 않으며, 투명전극(130)의 제 2 전극(120)은 제 1 전극(110) 상면에만 배치될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 투명전극(130)의 제 1 전극(110)이 금속 산화물, 예를 들면, 티타늄옥사이드(TiO2)로 이루어지고, 제 2 전극(120)이 전도성 고분자 물질, 예를 들면, PEDOT:PSS로 이루어짐으로써, 투명전극(130)을 제조하는 데 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 투명전극(130)이 전압인가 시 변색이 가능한 변색 물질을 포함함으로써, 제 1 실시예에 따른 투명전극(130)이 전기변색층의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 따라서, 전기변색층의 구성을 따로 구비하지 않아도 되므로, 소자의 구성을 보다 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
이어서, 도 2를 참조하여, 제 2 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판을 검토하면 다음과 같다. 도 2는 제 2 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 단면도이다. 제 2 실시예에 따른 투명전극은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 2를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 전극기판은 기판(100)과 기판(100)의 일면에 배치되는 투명전극(130) 및 도전층(150)을 포함한다. 한편, 도전층(150)은 투명전극(130) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 도전층(150)은 투명전극(130)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
그리고, 도전층(150)은 투명도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도전층(150)은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO, CTO, AgNW, 그라핀(graphene) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질을 적용할 수 있다. 다만, 도전층(150)의 물질은 이에 국한되지 않는다. 예를 들면, 도전층(150)은 투과율이 높은 금속물질로 이루어질 수도 있다.
이어서, 도 3을 참조하여, 제 3 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판을 검토하면 다음과 같다. 도 3은 제 3 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 단면도이다. 제 3 실시예에 따른 투명전극은 앞서 설명한 실시예들과 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예들과 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 3을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 전극기판은 기판(100)과 기판(100)의 일면에 배치되는 투명전극(230)을 포함한다. 여기서, 투명전극(230)은 다중층으로 이루어질 수 있다. 다시 설명하면, 제 3 실시예에 따른 투명전극(230)은 적어도 3 층으로 이루어질 수 있다.
자세하게는, 제 3 실시예에 따른 투명전극(230)은 제 1 전극(211), 제 2 전극(212) 및 제 3 전극(220)을 포함한다. 이 때, 투명전극(230)의 제 1 전극(211)은 기판(100) 상에 배치되고, 제 2 전극(212)은 제 1 전극(211) 상에 배치되며, 제 3 전극(220)은 제 2 전극(212) 상에 배치될 수 있다.
이 때, 투명전극(230)의 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 또한, 투명전극(230)의 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)은 동일 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 투명전극(230)의 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)은 모두 티타늄옥사이드(TiO2)로 이루어질 수 있다. 그리고, 투명전극(230)의 제 3 전극(220)은 전도성 고분자 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 투명전극(230)의 제 1 전극(211)과 제 2 전극(212)의 두께 비율은 1:4 내지 1:6으로 이루어질 수 있다. 자세하게는, 투명전극(230)의 제 1 전극(211)의 두께, 제 2 전극(212)의 두께 및 제 3 전극(220)의 두께의 합은 600 nm 내지 900 nm으로 이루어 질 수 있으며, 이 경우, 제 1 전극(211) 두께와 제 2 전극(212) 두께의 합 및 제 3 전극(220)의 두께 비율은 1:4 내지 1:6으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 투명전극(230)의 제 1 전극(211) 내지 제 2 전극(212)이 상술한 바와 같은 두께 비율로 이루어짐으로써, 투명전극(230)의 투과율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 3에서는 투명전극(230)이 3 중층인 구성을 도시하고 있으나, 제 3 실시예에 따른 투명전극(230)의 구성은 이에 국한되지 않으며, 투명전극(230)이 적어도 3 층 이상으로 이루어지는 구성이면 충분하다.
이어서, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 제조방법을 검토하면 다음과 같다. 도 4 내지 도 8은 본 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 전극기판의 제조방법을 도시한 도면이다.
도면에는 도시하지 않았으나, 먼저 기판(100)을 에탄올(ethanol)에 딥핑(dipping) 하여 초음파 처리를 통해 세척한다. 이 후, 세척된 기판(100)을 금속클로라이드가 용해된 용액(300)에 침전 시킨다. 자세하게는, 티타늄테드라클로라이드(TiCl4, 0.224 ml)가 용해된 DI Water(50 ml)(300) 내에 침전 시킨다. 이 후, 기판을 50 oC 내지 80 oC의 온도에서 20분 내지 60분동안 열처리하여 제 1 전극 분말층을 형성한다. 자세하게는, 기파늘 70 oC의 오븐에서 30분간 열처리하여 제 1 전극 분말층을 형성한다.
그리고, 제 1 전극 분말층이 형성된 기판(100)을 챔버(chamber) 내에 위치시킨 뒤, 챔버를 진공 상태로 만든다. 이 후, 상압 상태에 놓인 분말 카트리지 내의 분말을 챔버와의 압력 차이를 이용하여 가속시켜, 기판(100)의 제 1 전극 분말층 상에 추가 분말층을 더욱 적층시킨다.
이 때, 제 1 전극 분말층 상에 적층되는 추가 분말층의 적층 속도는 500 um/s 내지 1,500 um/s일 수 있으며, 자세하게는, 추가 분말의 적층 속도는 1,000 um/s일 수 있다. 또한, 기판(100)과 노즐 끝간 간격(standoff distance)(다시 설명하면, 기판(100)과 분말 카트리지의 노즐 사이의 거리)은 0.1 내지 1 mm일 수 있으며, bed flow 27.5 L/min, 4 번 내지 5 번의 퍼지 조건 하에서 제 1 전극 분말층 상에 추가 분말층이 더욱 적층될 수 있다. 이 때, 제 1 전극 분말층과 추가 분말층은 동일한 물질일 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 도 5와 같이 기판(100) 상에 제 1 전극(110)을 형성할 수 있다.
이 후, 제 1 전극(110)이 형성된 기판(100) 상에 전도성 고분자가 용해된 용액을 전면 도포한다. 자세하게는, 제 1 전극(110)이 형성된 기판(100) 상에 PEDOT:PSS dry pellet이 용해된 DI water를 전면 도포한다.
이 때, 제 1 전극(110)이 형성된 기판(100) 상에 PEDOT:PSS dry pellet이 용해된 DI water를 20분 이상 동안 전면 도포한다. 이와 같은 공정을 통해, PEDOT:PSS dry pellet이 용해된 DI water가 제 1 전극(110) 내에 흡착될 수 있다. 이 후, 기판(100) 상의 잔류 용액(PEDOT:PSS dry pellet이 용해된 DI water)을 흘려보낸 뒤, 분당회전수(revolutions per minute) 1200 내지 1700에서 50 내지 70초간 스핀코팅(spin coating)하여 제 2 전극(120)을 형성한다. 자세하게는, 분당회전수 1,500 조건에서 60초동안 스핀코팅하여 제 2 전극(120)을 형성한다.
제 2 전극(120)이 형성된 기판(100)을 자연 건조한 후, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 용액(310) 속에 30분동안 침전시킨다. 이 후, 비활성기체, 예를 들면, 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 180 oC 내지 230 oC의 온도에서 20분 내지 60분동안 열처리하여 투명전극을 형성한다. 자세하게는, 제 2 전극(120)이 형성된 기판(100)을 200 oC, 20분간 열처리를 진행하여 기판(100) 상에 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120)으로 구성되는 투명전극을 형성한다. 이를 통해, 투명전극의 면 저항이 저감될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 투명전극을 형성함으로써, 제조 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다. 다시 설명하면, 본 실시예에 따른 투명전극의 제조방법은 고가의 장비 제작 비 또는 유지비가 요구되거나 재료 자체가 희귀금속이나 귀금속의 적용 필요가 요구되지 않으므로, 제조 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이러한 과정으로 제작된 본 실시예에 따른 투명전극을 적용한 전기변색소자의 구성을 검토하면 다음과 같다. 도 9는 본 실시예에 따른 투명전극을 적용한 전기변색소자를 도시한 도면이다. 후술하는 전기변색소자는 앞서 설명한 실시예들과 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예들과 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 투명전극이 적용된 전기변색소자(500)는 제 1 기판(100), 투명전극(130), 전해질(430), 상대전극(410) 및 제 2 기판(400)을 포함한다.
자세하게는, 전기변색소자(500)의 제 1 기판(100) 상에 투명전극(130)의 제 1 전극(110)이 배치되고, 제 1 전극(110) 상에 제 2 전극(120)이 배치될 수 있다. 그리고, 제 1 기판(100)과 대향하여 제 2 기판(400)이 배치되고, 제 1 기판(100)과 마주보는 제 2 기판(400)의 일면에는 상대전극(410)이 배치된다. 이 때, 상대전극(410)은 FTO(Fluor doped Tin Oxide)일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 그리고, 상대전극(410) 상에는 이온저장층(420)이 배치될 수 있다. 이온저장층(420)은 ATO(antimony tin oxide)로 이루어질 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한, 투명전극(130)과 상대전극(410) 사이에는 전해질층(430)이 배치될 수 있다. 이 때, 전해질층(430)을 구성하는 전해질은 이온성 액체전해질이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 전해질이 이온성 액체전해질일 경우, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(400) 사이에 전해질의 누출을 방지할 수 있는 실(seal)재(440)가 더 배치될 수 있다.
이어서, 도 10 및 도 11을 참조하여, 경과시간에 따른 본 실시예의 투명전극의 전류값과 변성 정도를 검토하면 다음과 같다. 도 10은 경과시간에 따른 본 실시예의 투명전극의 전류값을 나타낸 그래프이다. 도 11은 본 실시예에 따른 투명전극을 적용한 전기변색소자의 파장에 따른 투과율 변화 그래프이다.
도 10을 참조하면, +1.5V 전압조건에 따른 current-elapsed time 결과, 본 실시예에 따른 투명전극은 4.5x10-4 A의 current 값이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 11에서 본 실시예에 따른 투명전극을 적용한 전기변색소자는의 상대전극으로는 FTO glass와 이온 저장 층에는 ATO 분말을 적층하여 소자로 제작하였다. 전해질은 이온성 액체전해질 중 하나인 EMIM-TFSI를 이용하였다. 이러한 전기변색소자에 ±1.5V 전압을 인가하였을 때, 전 파장 영역 (300-900nm)에서 전기변색소자의 탈색 및 변색에 의해 전 파장 투과도가 낮아진 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 투명전극은 투명전극의 역할 및 전기변색의 역할을 동시에 수행할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
100: 기판
110: 제 1 전극
120: 제 2 전극
130: 투명전극

Claims (15)

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  7. 기판 상에 금속클로라이드가 용해된 용액을 이용하여 제 1 전극 분말층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 분말층 상에 압력차이를 통해 추가 분말층을 형성하여 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 전도성 고분자 물질이 용해된 용액을 도포하는 단계;
    상기 기판을 스핀코팅(sping coating)하여 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 투명전극 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 분말층 및 추가분말층은 동일 물질로 이루어지는 투명전극 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 분말층을 형성하는 단계는,
    상기 기판을 금속클로라이드 용액에 침전 시키는 단계; 및
    상기 기판을 50 oC 내지 80 oC의 온도에서 20분 내지 60분동안 열처리하는 단계;를 포함하는 투명전극 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 추가 분말층을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 전극 분말층이 형성된 기판을 진공상태의 챔버(chamber)에 위치시키는 단계; 및
    상기 기판과 대향하도록 배치되고 상압상태에 놓인 분말 카트리지의 분말을 압력차이를 통해 가속시켜 상기 제 1 전극 분말층 상에 적층하는 단계;를 포함하는 투명전극 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 추가 분말층의 적층속도는 500 um/s 내지 1,500 um/s인 투명전극 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판과 분말 카트리지의 사이의 거리는 0.1 내지 1 mm인 투명전극 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 스핀코팅하여 제 2 전극을 형성하는 단계는,
    분당회전수(revolutions per minute) 1200 내지 1700에서 50 내지 70초간 유지되는 투명전극 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 열처리하는 단계 이전에,
    에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 용액에 침전시키는 단계를 더 포함하는 투명전극 제조방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 열처리하는 단계는,
    상기 기판을 비활성기체 분위기에서 180 oC 내지 230 oC의 온도에서 20분 내지 60분동안 이루어지는 투명전극 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180131062A (ko) * 2017-05-31 2018-12-10 주식회사 엘지화학 투과도 가변 필름 및 투과도 가변 필름의 제조방법
KR102023634B1 (ko) * 2018-10-26 2019-09-20 주식회사 오리온 전기변색소자

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006518471A (ja) 2003-10-14 2006-08-10 エルジー・ケム・リミテッド 電極システムの製造方法、これから製造される電極システム及びこれを含む電気素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006518471A (ja) 2003-10-14 2006-08-10 エルジー・ケム・リミテッド 電極システムの製造方法、これから製造される電極システム及びこれを含む電気素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180131062A (ko) * 2017-05-31 2018-12-10 주식회사 엘지화학 투과도 가변 필름 및 투과도 가변 필름의 제조방법
KR102141631B1 (ko) 2017-05-31 2020-08-05 주식회사 엘지화학 투과도 가변 필름 및 투과도 가변 필름의 제조방법
KR102023634B1 (ko) * 2018-10-26 2019-09-20 주식회사 오리온 전기변색소자

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