KR102030267B1 - Manufacturing method of smart window film and smart window film thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자 분산형 액정(PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 이용하여 스마트 윈도우 필름(smart window film)을 제조하는 기술에 관한 것으로, 특히 은 나노와이어(Ag nanowire)와 표면처리된 나노탄소소재를 혼합한 방법으로 투명전극을 제조함으로써 기존의 은 나노와이어를 고정하는 공정을 생략, 투명전극의 전도성 향상, 스마트 윈도우의 유연성 향상시킬 수 있는 스마트 윈도우 필름 제조 방법 및 이에 의해 제조된 스마트 윈도우 필름에 관한 것이다.
본 발명의 스마트 윈도우 필름 제조 방법은 (a) 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재를 혼합한 혼합용액을 이용하여 제1 기판에 도포하는 단계; (b) 상기 혼합용액에 포함된 용매를 제거하여 제1 기판의 상부에 제1 투명전극을 형성하는 단계; (c) 상기 (a) 및 (b)단계를 반복 수행하여 제2 기판에 제2 투명전극을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 제1 투명전극 및 제2 투명전극 사이에 고분자 분산형 액정층을 삽입하여 합지하는 단계;를 포함함에 기술적 특징이 있다.
The present invention relates to a technology for manufacturing a smart window film using a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), in particular silver nanowire (Ag nanowire) and the surface-treated nano-carbon material By manufacturing a transparent electrode by mixing the method to omit the conventional process for fixing the silver nanowire, improve the conductivity of the transparent electrode, the smart window film manufacturing method that can improve the flexibility of the smart window and the smart window film produced by will be.
The smart window film manufacturing method of the present invention comprises the steps of: (a) applying to the first substrate using a mixed solution of a mixture of silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material; (b) forming a first transparent electrode on the first substrate by removing a solvent included in the mixed solution; (c) repeating steps (a) and (b) to form a second transparent electrode on the second substrate; And (d) inserting and dispersing a polymer dispersed liquid crystal layer between the first transparent electrode and the second transparent electrode.

Description

스마트 윈도우 필름 제조 방법 및 이에 의해 제조된 스마트 윈도우 필름{Manufacturing method of smart window film and smart window film thereby}Smart window film manufacturing method and a smart window film produced by the same {Manufacturing method of smart window film and smart window film thereby}

본 발명은 고분자 분산형 액정(PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 이용하여 스마트 윈도우 필름(smart window film)을 제조하는 기술에 관한 것으로, 특히 은 나노와이어(Ag nanowire)와 표면처리된 나노탄소소재를 혼합한 방법으로 투명전극을 제조함으로써 기존의 은 나노와이어를 고정하는 공정을 생략, 투명전극의 전도성 향상, 스마트 윈도우의 유연성 향상시킬 수 있는 스마트 윈도우 필름 제조 방법 및 이에 의해 제조된 스마트 윈도우 필름에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for manufacturing a smart window film (PDLC) using a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), in particular silver nanowire (Ag nanowire) and the surface-treated nano-carbon material By manufacturing a transparent electrode by mixing the method to omit the conventional process for fixing the silver nanowire, improve the conductivity of the transparent electrode, the smart window film manufacturing method that can improve the flexibility of the smart window and the smart window film produced by will be.

태양광의 투과율을 원하는 방향으로 자유롭게 조절할 수 있는 스마트 윈도우는 사용되는 소재의 종류에 따라 다양하게 나누어지고 있으며, 특히 PDLC를 이용한 스마트 윈도우는 대형화에 용이하여 그 활용도가 높다.Smart windows that can freely adjust the solar transmittance in a desired direction are divided according to the type of material used. Especially, smart windows using PDLC are easy to enlarge and have high utilization.

PDCL가 적용된 스마트 윈도우는 고분자 매트릭스에 미세한 액정방울들이 형성되어 있으며, 전압을 인가하면 액정방울들이 반응하여 인가된 전계 방향에 따라 일정한 방향으로 정렬되며, 정렬된 방향과 투과되는 빛의 방향이 일치하게 되어 빛을 투과시키는 원리로 작동한다. Smart windows with PDCL have fine liquid crystal droplets formed on the polymer matrix, and when voltage is applied, the liquid crystal droplets react and are aligned in a certain direction according to the applied electric field direction, so that the aligned direction and the direction of transmitted light coincide. It works on the principle of transmitting light.

스마트 윈도우에 전압을 인가하지 않는 경우 액정 방울이 방향성을 잃게 되어 불규칙적으로 배열하기 때문에 빛이 투과하지 않고 산란된다.When no voltage is applied to the smart window, the liquid crystal droplets lose their directivity and are irregularly arranged so that light does not transmit and scatter.

이러한 특성을 이용하여 스마트 윈도우는 창문, 거울, 디스플레이 장치에 적용할 수 있으며, 빛의 투과도 및 반사도를 조절하는 용도로 사용되고 있다. 일예로 스마트 윈도우를 건축물 또는 자동차에 적용하여 조광이 필요한 경우 태양광이 실내로 들어올 수 있도록 투명하게 조절할 수 있고, 반대로 태양광을 차단할 수 있다.Smart windows can be applied to windows, mirrors, and display devices by using these characteristics, and are used for controlling light transmittance and reflectance. For example, by applying a smart window to a building or a car, when dimming is required, sunlight can be transparently adjusted to enter the room, and conversely, it can block sunlight.

이러한 기능을 이용하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 등록특허 제10-1501104호의 "스마트 윈도우용 유연한 다기능성 적층체 필름"이 제안되었으며, 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.As a conventional technology for using such a function has been proposed a "flexible multi-functional laminate film for smart windows" of Republic of Korea Patent No. 10-1501104, which will be described with reference to FIG.

감온 물질 유닛(28)은 감온 물질과 전기 변색 물질의 적층체에 의한 스마트 윈도우용 유연한 다기능성 적층체이며, 제1유연성 기재(23)의 하부에 제2 그래핀층(24)이 형성된다.The thermosensitive material unit 28 is a flexible multifunctional laminate for a smart window by a laminate of thermosensitive material and an electrochromic material, and a second graphene layer 24 is formed under the first flexible substrate 23.

감온 물질과 전기변색 물질의 적층체는 제1기재에 제3 그래핀층(26)을 형성하고, 제1기재를 에칭에 의해서 제거하면서 롤투롤 방식에 의해서 제3 그래핀층(26)을 제2유연성 기재(27)에 전사한다.The laminate of the thermosensitive material and the electrochromic material forms the third graphene layer 26 on the first substrate, and removes the first substrate by etching, thereby making the third graphene layer 26 flexible by the roll-to-roll method. It transfers to the base material 27.

PDLC층은 마주보는 롤러부로 감온 변색 물질층(21)-제1 기능화된 그래핀층(22)-제1유연성 기재(23)-제2 그래핀층(24)과 함께 도입되어 라미네이트될 수도 있으며, 혹은 유연성 기재(27)-제3 그래핀층(26)과 함께 롤러부로 도입되어 적층되도록 하며, PDLC층이 라미네이트 된 몸체와 PDLC가 라미네이트 되지 않은 몸체를 함께 서로 마주보는 복수 개의 롤러부를 통과시킴으로써 두 몸체를 라미네이팅함으로써 PLDC를 포함하는 스마트 윈도우용 유연한 다기능성 적층체가 제조된다.The PDLC layer may be introduced and laminated together with the thermochromic material layer 21, the first functionalized graphene layer 22, the first flexible substrate 23, and the second graphene layer 24 to face the rollers. The flexible substrate 27 and the third graphene layer 26 are introduced into the roller portion to be laminated, and the two bodies are passed through a plurality of roller portions facing each other together with the laminated body of the PDLC layer and the non-laminated body of PDLC. Laminating produces a flexible multifunctional laminate for smart windows that includes a PLDC.

또한, 제2 및 제3 그래핀층(24, 26)은 전극으로서, 그래핀 이외에도 ITO, FTO, 혹은 은 나노와이어, 은 나노 메쉬, PEDOT:PSS 및 이들의 조합을 사용할 수도 있도록 하고 있다.In addition to the graphene, the second and third graphene layers 24 and 26 may also use ITO, FTO, or silver nanowires, silver nanomeshes, PEDOT: PSS, or a combination thereof.

그러나, 이와 같은 종래의 스마트 윈도우의 투명전극은 종래의 고가의 인듐을 사용하여 제조단가가 높은 ITO의 사용 및 은 나노와이어를 고정하는 공정이 필요한 은 나노 와이어 등의 사용에 대한 소재들의 조합에 대해서는 포괄적으로 제시하고 있으나, 전극 소재 조합 및 전극 형성과 관련된 구체적인 기술적인 사항에 대하여 전혀 제시하고 있지 못하다.However, the transparent electrode of the conventional smart window is a combination of materials for the use of high-cost ITO and the use of silver nanowire, which requires a process for fixing the silver nanowire using a conventional expensive indium. Although comprehensively presented, it does not present any specific technical matters related to electrode material combination and electrode formation.

또한, 종래의 기술은 투명전극의 접착을 위하여 접착제를 도포하는 공정 또는 투명전극 층 위에 접착제를 코팅하는 공정을 필요로 하여 공정이 다소 복잡하다는 문제점이 있다.In addition, the related art requires a process of applying an adhesive or a process of coating an adhesive on the transparent electrode layer for adhesion of the transparent electrode, and thus, the process is somewhat complicated.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 스마트 윈도우 제조에 있어서, PDLC의 양 측면에 형성되는 투명전극 중 적어도 일측면의 투명전극을 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재의 혼합물질로 제조하여 나노탄소소재 표면 관능기와 기판의 화학결합을 통하여 접착하고, 나노탄소소재와 은 나노와이어를 물리적으로 결합함으로써 접착공정을 생략하는 것이 가능하도록 하는 것에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, in the smart window manufacturing, the transparent electrode formed on both sides of the PDLC at least one side of the transparent electrode of the nano-wire and the surface-treated nano-carbon material It is an object of the present invention to make a mixture material and to bond the surface of the nano-carbon material with a chemical bond between the substrate, and to physically bond the nano-carbon material and the silver nanowire to omit the bonding process.

또한, 혼합된 전극 소재를 이용하여 투명전극의 전도성을 향상시키고, 스마트 윈도우의 유연성을 향상시켜 제조 공정이 단순화된 스마트 윈도우 필름을 제공하는 것에 또 다른 목적이 있다.In addition, it is another object to provide a smart window film with a simplified manufacturing process by improving the conductivity of the transparent electrode using the mixed electrode material, and improve the flexibility of the smart window.

본 발명의 상기 목적은 (a) 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재를 혼합한 용액을 이용하여 제1 기판에 도포하는 단계; (b) 상기 용액에 포함된 용매를 제거하여 제1 기판의 상부에 제1 투명전극을 형성하는 단계; (c) 상기 (a) 및 (b)단계를 반복 수행하여 제2 기판에 제2 투명전극을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 제1 투명전극 및 제2 투명전극 사이에 고분자 분산형 액정층을 삽입하여 합지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is the step of (a) applying to the first substrate using a solution of a mixture of silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material; (b) forming a first transparent electrode on the first substrate by removing a solvent included in the solution; (c) repeating steps (a) and (b) to form a second transparent electrode on the second substrate; And (d) inserting and dispersing a polymer dispersed liquid crystal layer between the first transparent electrode and the second transparent electrode to achieve a smart window film manufacturing method.

따라서, 본 발명의 스마트 윈도우 필름 제조 방법 및 이에 의해 제조된 스마트 윈도우 필름은 PDLC의 양 측면에 형성되는 투명전극 중 적어도 일측면의 투명전극을 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재의 혼합물질로 제조하여 나노탄소소재 표면 관능기와 기판의 화학결합을 통하여 접착하고, 나노탄소소재와 은 나노와이어를 물리적으로 결합함으로써 접착공정을 생략하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다.Therefore, the smart window film manufacturing method of the present invention and the smart window film manufactured by the present invention is a transparent electrode formed on both sides of the PDLC at least on one side of the transparent electrode formed of a mixture of silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material It is produced and bonded through the chemical bonding of the nano-carbon material surface functional group and the substrate, there is an effect that it is possible to omit the bonding process by physically bonding the nano-carbon material and silver nanowires.

또한, 혼합된 전극 소재를 이용하여 투명전극의 전도성을 향상시키고, 스마트 윈도우의 유연성을 향상시켜 제조 공정이 단순화된 스마트 윈도우 필름을 제공하는 것이 가능하다는 또 다른 효과가 있다.In addition, there is another effect that it is possible to provide a smart window film having a simplified manufacturing process by improving the conductivity of the transparent electrode using the mixed electrode material and improving the flexibility of the smart window.

도 1은 종래의 기술에 따른 유연한 다기능성 적층체를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트 윈도우 제조 방법을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 전자현미경 사진
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 광 투과 효율 특성도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a flexible multifunctional laminate according to the prior art,
2 is a flowchart showing a smart window manufacturing method according to the present invention;
3 is an electron micrograph of an embodiment of the present invention and a comparative example
4 is a light transmission efficiency characteristic diagram of Examples and Comparative Examples of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 스마트 윈도우 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재를 혼합한 혼합용액을 이용하여 제1 기판에 도포하는 단계(S1 내지 S4 단계), 혼합용액에 포함된 용매를 제거하여 제1 기판의 상부에 제1 투명전극을 형성하는 단계(S5 및 S6 단계), 제1 기판에 제1 투명전극을 형성하는 과정중 S1 내지 S5 단계를 반복하여 제2 기판에 제2 투명전극을 형성하는 단계 및 제1 투명전극 및 제2 투명전극 사이에 고분자 분산형 액정층을 삽입하여 합지하는 단계(S8 및 S9 단계)를 포함한다.2 is a flowchart illustrating a smart window manufacturing method according to the present invention. As shown in Figure 2, using a mixed solution of a mixture of silver nanowires and the surface-treated nano-carbon material applied to the first substrate (steps S1 to S4), by removing the solvent contained in the mixed solution Forming the first transparent electrode on the first substrate (steps S5 and S6), repeating steps S1 to S5 during the process of forming the first transparent electrode on the first substrate to form the second transparent electrode on the second substrate And inserting the polymer dispersed liquid crystal layer between the first transparent electrode and the second transparent electrode and laminating (S8 and S9).

여기서, 표면처리된 나노탄소소재는 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소나노섬유, 그래핀, 나노활성탄소섬유 및 이들이 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 표면처리는 산소 및 공기를 포함하는 오존, 이산화탄소, 일산화탄소 중 어느 하나를 이용한 기산산화반응 공정, 산을 이용한 액산산화반응 공정, 전기적 산화반응 공정, 비산화 처리 공정, 플라즈마 처리 공정, 전기적 중합 공정, 기상성장 공정 및 코팅 공정중 어느 하나에 의해 수행된다(S2 단계).Here, the surface-treated nano-carbon material may be selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, carbon nanofibers, graphene, nano activated carbon fibers and mixtures thereof, the surface treatment is ozone containing oxygen and air, By any one of carbon dioxide and carbon monoxide oxidation process, liquid acid oxidation process using acid, electrical oxidation process, non-oxidation process, plasma treatment process, electrical polymerization process, vapor phase growth process and coating process Is performed (step S2).

이와 같이 준비된 표면처리된 나노탄소소재는 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재 혼합 용액을 제조하기 위하여 은 나노와이어 용액에 함유되어 있는 은 나노와이어 대비 10 내지 80 중량비의 표면처리된 나노탄소소재를 첨가한다. 첨가된 나노탄소소재의 균일한 분산을 위하여 30 내지 90℃에서 10분 내지 3시간 동안 교반한 후 초음파 처리를 10 내지 30분 동안 실시한다(S3 단계).The surface-treated nanocarbon material prepared as described above was prepared in a 10 to 80 weight ratio of the surface-treated nanocarbon material compared to the silver nanowires contained in the silver nanowire solution in order to prepare a mixed solution of silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material. Add. After stirring for 10 minutes to 3 hours at 30 to 90 ℃ for uniform dispersion of the added nano-carbon material is subjected to ultrasonic treatment for 10 to 30 minutes (step S3).

여기서, 표면처리된 나노탄소소재의 첨가비율이 10 중량비 미만을 혼합하는 경우 전도성 및 접착 특성이 떨어지는 단점이 있으며, 80 중량비를 초과하도록 혼합하는 경우에는 표면처리된 나노탄소소재의 응집으로 인한 저항 증가와 투명도가 떨어지는 단점이 존재하므로 표면처리된 나노탄소소재의 첨가비율은 10 내지 80 중량비를 유지하도록 한다.Here, when the addition ratio of the surface-treated nanocarbon material is less than 10 weight ratio, there is a disadvantage in that the conductivity and adhesive properties are poor, and when mixing to exceed 80 weight ratio, the resistance due to the aggregation of the surface-treated nanocarbon material increases Since there is a disadvantage of falling transparency and the surface-treated nano carbon material addition ratio is to maintain a 10 to 80 weight ratio.

이와 같은 중량비를 갖도록 제조된 혼합용액을 제1 기판 표면에 도포(S4 단계)하며, 이러한 도포 공정은 스프레이, 브러쉬 페인팅, 딥 코팅, 박막 코팅 및 스핀 코팅중 어느 하나에 의해 수행된다.The mixed solution prepared to have such a weight ratio is applied to the surface of the first substrate (step S4), and this application process is performed by any one of spraying, brush painting, dip coating, thin film coating and spin coating.

이후 제1 투명전극의 형성은 도포된 혼합용액에 포함된 표면처리된 나노탄소소재의 관능기와 제1 기판이 화학적으로 결합되도록 30 내지 160 ℃에서 10 내지 30분 동안 열을 가하여 결합 유도 및 상기 분산용액의 용매를 증발시켜 형성된다(S5 단계).Thereafter, the formation of the first transparent electrode is performed by inducing bonding and dispersing by applying heat for 10 to 30 minutes at 30 to 160 ° C to chemically bond the functionalities of the surface-treated nanocarbon material and the first substrate included in the applied mixed solution. It is formed by evaporating the solvent of the solution (step S5).

여기서, 공정 온도 및 시간이 하한치 미만일 경우에는 혼합용액에 포함된 용매의 증발이 이루어지지 않으며, 표면처리된 나노탄소소재와 제 1기판 사이의 화학적 결합이 형성되지 않는 현상이 발생되며, 또한 공정 온도 및 시간이 상한치를 초과의 경우 제 1기판이 열에 의하여 변형이 발생된다.Here, when the process temperature and time is less than the lower limit, the solvent contained in the mixed solution is not evaporated, and a phenomenon in which a chemical bond is not formed between the surface-treated nanocarbon material and the first substrate is generated, and also the process temperature And when the time exceeds the upper limit, deformation occurs due to heat of the first substrate.

제1 기판 상부에 제1 투명 전극을 형성한 이후, 동일한 공정으로 제2 기판 상부에 제2 투명전극을 형성하고(S1 내지 S5 및 S7 단계), 제1 투명전극 및 제2 투명전극 사이에 고분자 분산형 액정층을 삽입하여 합지함으로써 스마트 윈도우 필름을 제조한다(S8 및 S9 단계).After the first transparent electrode is formed on the first substrate, the second transparent electrode is formed on the second substrate in the same process (steps S1 to S5 and S7), and the polymer is formed between the first transparent electrode and the second transparent electrode. The smart window film is manufactured by inserting and dispersing the dispersed liquid crystal layer (steps S8 and S9).

여기서, 제1 및 제2 기판과 상기 고분자 분산형 액정층의 합지는 롤투롤(Roll To Roll) 방식으로 수행되며, 열풍과 자외선을 이용하여 합지된 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 고분자 분산형 액정층을 경화시킨다.Here, the lamination of the first and second substrates and the polymer dispersed liquid crystal layer is performed in a roll to roll manner, and the first substrate, the second substrate, and the polymer are laminated using hot air and ultraviolet rays. The dispersed liquid crystal layer is cured.

실시예)Example

본 발명의 실시예는 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재를 투명전극으로 사용하여 스마트 윈도우 필름의 제조을 제조한 것이다.An embodiment of the present invention is to manufacture a smart window film using a nanowire and the surface-treated nano-carbon material as a transparent electrode.

본 발명의 실시예에서는 나노탄소소재로는 탄소나노튜브를 사용하였고, 탄소나노튜브의 표면 관능기는 질산과 황산을 혼합하여 제조하였다. 질산과 황산이 3:1의 비율로 혼합된 용액 250 ml에 탄소나노튜브를 첨가한 후 1시간 동안 초음파 처리하였다. 초음파 처리 후 탄소나노튜브를 거른 후 증류수로 세척하고 80℃에서 12시간 동안 건조하여 탄소나노튜브에 카르복실기를 도입하여 탄소나노튜브를 표면처리하였다. In the embodiment of the present invention, carbon nanotubes were used as the nano carbon material, and the surface functional groups of the carbon nanotubes were prepared by mixing nitric acid and sulfuric acid. Carbon nanotubes were added to 250 ml of a solution in which nitric acid and sulfuric acid were mixed at a 3: 1 ratio, and then ultrasonicated for 1 hour. After sonication, the carbon nanotubes were filtered, washed with distilled water, and dried at 80 ° C. for 12 hours to introduce carboxyl groups into the carbon nanotubes, thereby treating the carbon nanotubes.

이후, 표면처리된 탄소나노튜브를 은 나노와이어 용액에 첨가하여 60℃에서 1시간 동안 교반한 후 30분 동안 초음파 처리하여 은 나노와이어와 표면처리된 탄소나노튜브가 혼합된 혼합용액을 제조하였다.Subsequently, the surface-treated carbon nanotubes were added to the silver nanowire solution, stirred at 60 ° C. for 1 hour, and sonicated for 30 minutes to prepare a mixed solution in which the silver nanowires and the surface-treated carbon nanotubes were mixed.

이후, 혼합용액은 기판인 PET 필름의 표면에 스프레이 방식으로 표면에 고르게 도포하였으며, 혼합용액이 도포된 PET 필름은 150℃에서 2시간 동안 열처리하여 사용된 용매를 제거하고, 탄소나노튜브의 관능기와 PET가 결합할 수 있도록 유도하였다.Thereafter, the mixed solution was evenly applied to the surface of the PET film as a substrate by spraying, the PET film coated with the mixed solution was heat treated at 150 ° C. for 2 hours to remove the used solvent, and the functional group of the carbon nanotubes PET was induced to bind.

동일한 방법으로 2개의 투명전극이 형성된 필름을 제조한 후 롤투롤 방식을 이용하여 필름 사이에 고분자 분산형 액정층을 합지하여 스마트 윈도우 필름을 제조하였다.After the two transparent electrodes were formed in the same manner, a smart window film was manufactured by laminating a polymer dispersed liquid crystal layer between the films using a roll-to-roll method.

비교예1)Comparative Example 1)

비교예1은 은 나노와이어와 표면처리 되지 않은 나노탄소소재를 투명전극으로 사용한 스마트 윈도우 필름을 제조한 것이다. In Comparative Example 1, a smart window film using a silver nanowire and an untreated surface carbon nanomaterial was manufactured.

여기서, 본 발명의 실시예에서와는 달리 표면처리 하지 않은 나노탄소소재를 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 과정을 진행하여 스마트 윈도우 필름을 제조하였다.Here, the smart window film was manufactured in the same manner as in the embodiment, except that the carbon nanomaterial was not surface treated, unlike in the embodiment of the present invention.

비교예2)Comparative Example 2)

비교예2는 은 나노와이어만을 투명전극으로 사용한 스마트 윈도우 필름을 제조한 것이다.In Comparative Example 2, a smart window film using only silver nanowires as a transparent electrode was manufactured.

비교예2는 본 발명의 실시예 1에서 표면처리된 나노탄소소재를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 동일한 과정을 진행하여 스마트 윈도우 필름을 제조하였다.Comparative Example 2 was prepared in the same procedure as in Example 1, except that the nano-carbon material surface-treated in Example 1 of the present invention to produce a smart window film.

이하, 투명전극에 사용된 소재의 특성에 따른 투명전극의 형상특성평가 및 투명전극의 광 투과 효율 평가에 대하여 설명한다.Hereinafter, the shape characteristic evaluation of the transparent electrode and the light transmission efficiency evaluation of the transparent electrode according to the properties of the material used for the transparent electrode will be described.

도 3은 본 발명의 실시예와 비교예들의 전자현미경 사진으로서, (a)는 본 발명의 실시예, (b) 및 (c)는 비교예1 및 2의 전자현미경 사진을 도시한 것이다.3 is an electron micrograph of an embodiment of the present invention and comparative examples, (a) is an embodiment of the present invention, (b) and (c) is an electron micrograph of Comparative Examples 1 and 2.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재가 균일하게 분산된 상태로 투명전극을 형성하고 있으며, 비교예1의 경우에는 은 나노와이어와 표면처리되지 않은 나노탄소소재의 응집이 나타나 본 발명의 실시예에 비하여 광 투과 효율이 상대적으로 낮을 것으로 추정해 볼 수 있다.Here, in the embodiment of the present invention, the transparent electrode is formed in a state where the silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material are uniformly dispersed, and in the case of Comparative Example 1, the silver nanowires and the untreated surface of the nanocarbon material It can be estimated that the aggregation shows a relatively low light transmission efficiency compared to the embodiment of the present invention.

다만, 은 나노와이어만으로 투명전극을 형성한 비교예2는 실시예에 비하여 응집의 발생이 적어 상대적으로 광 투과 효율이 높을 것으로 추정해 볼 수 있으나 은 나노와이어의 고정을 위한 추가적인 공정이 필요하게 되며, 본 발명의 실시예에서는 우측 하단에 도시되어 있는 표면처리된 나노탄소소재가 은 나노와이어를 고정하는 역할을 담당하게 됨으로써 은 나노와이어의 고정을 위한 추가적인 공정을 생략할 수 있도록 한다.However, Comparative Example 2 in which a transparent electrode was formed using only silver nanowires may be estimated to have a relatively high light transmission efficiency due to less generation of agglomerates than Examples, but an additional process for fixing silver nanowires is required. In the embodiment of the present invention, the surface-treated nanocarbon material shown in the lower right portion plays a role of fixing the silver nanowires so that an additional process for fixing the silver nanowires can be omitted.

따라서, 본 발명의 실시예는 비교예1에 비해 다소 광 투과효율이 다소 저하 될 수 있으나, 투명전극을 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재의 혼합물질로 제조하여 나노탄소소재 표면 관능기와 기판을 화학결합을 통하여 접착하고, 나노탄소소재와 은 나노와이어를 물리적으로 결합하여 접착 공정을 생략하더라도 그 기능의 구현이 가능함을 예상할 수 있다.Therefore, the embodiment of the present invention may have a slightly lower light transmission efficiency than Comparative Example 1, but the transparent electrode is made of a mixture of silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material, the surface functional group and the substrate of the nanocarbon material It can be expected that even if the bonding through the chemical bonding, and the physical bonding of the nano-carbon material and silver nanowire to omit the bonding process, the function can be implemented.

도 4는 본 발명의 실시예와 비교예들의 광 투과 효율을 평가한 것이다.4 is an evaluation of the light transmission efficiency of the Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이 광 투과 효율은 비교예2, 실시예, 비교예1의 순서대로 높은 값을 나타내었다.As shown in FIG. 4, the light transmission efficiency showed high values in the order of Comparative Example 2, Example, and Comparative Example 1. FIG.

이중 비교예2는 470nm의 파장까지는 80에서 90%사이의 광 투과 효율을 나타내었으며, 이후 480 내지 600nm의 파장에서는 90%이상의 광 투과 효율을 나타내다가 610 내지 740nm에서는 88 내지 90% 사이의 광 투과 효율을 나타내었다.Comparative Example 2 exhibited a light transmission efficiency of 80 to 90% up to a wavelength of 470 nm, and then showed a light transmission efficiency of 90% or more at a wavelength of 480 to 600 nm, and a light transmission of 88 to 90% at 610 to 740 nm. Efficiency was shown.

본 발명의 실시예의 경우에는 400nm까지는 비교예2보다는 1% 정도 높은 광 투과 효율을 나타내고 있으나, 410nm 이상의 파장에서는 비교예2보다 광 투과 효율이 상대적으로 다소 낮은 값을 나타내고 있지만 2% 미만의 광 투과 효율의 저하만이 존재하였다.In the case of the embodiment of the present invention, although the light transmission efficiency is about 1% higher than that of Comparative Example 2 up to 400 nm, the light transmission efficiency is relatively lower than that of Comparative Example 2 at a wavelength of 410 nm or more, but light transmission is less than 2% There was only a decrease in efficiency.

이를 통하여, 본 발명은 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재의 혼합물질로 투명전극을 형성함으로써, 종래의 은 나노와이어만으로 투명전극을 형성한 것에 비하여 광 투과 효율을 최소화하면서도 은 나노와이어의 고정을 위한 유기 바인더에 의한 은 나노와이의 고정 공정을 생략할 수 있다.Through this, the present invention by forming a transparent electrode made of a mixture of silver nanowires and the surface-treated nanocarbon material, fixing the silver nanowires while minimizing the light transmission efficiency compared to forming a transparent electrode only with conventional silver nanowires The fixing step of the silver nanowires by the organic binder can be omitted.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

Claims (11)

(a) 은 나노와이어와 표면처리된 나노탄소소재를 혼합한 혼합용액을 이용하여 제1 기판에 도포하는 단계;
(b) 상기 혼합용액에 포함된 용매를 제거하여 제1 기판의 상부에 제1 투명전극을 형성하는 단계;
(c) 상기 (a) 및 (b)단계를 반복 수행하여 제2 기판에 제2 투명전극을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 제1 투명전극 및 제2 투명전극 사이에 고분자 분산형 액정층을 삽입하여 합지하는 단계;를 포함하며,
상기 (a)단계에서 상기 혼합용액은 은 나노와이어 용액에 상기 표면처리된 나노탄소소재를 첨가후 분산시켜 혼합용액을 제조하며, 상기 혼합용액은 상기 은 나노와이어 용액에 포함되어 있는 은 나노와이어 대비 표면처리된 나노탄소소재가 10 내지 80중량비를 갖도록 첨가되어 제조되고,
상기 (b)단계에서 제1 투명전극의 형성은 상기 나노탄소소재의 관능기와 제1 기판이 화학적으로 결합되도록 30 내지 160 ℃에서 10 내지 30분 동안 열을 가하여 결합 유도 및 상기 혼합용액의 용매를 증발시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
(a) applying a silver nanowire and a surface-treated nanocarbon material to a first substrate using a mixed solution;
(b) forming a first transparent electrode on the first substrate by removing a solvent included in the mixed solution;
(c) repeating steps (a) and (b) to form a second transparent electrode on the second substrate; And
(d) inserting and polymerizing a polymer dispersed liquid crystal layer between the first transparent electrode and the second transparent electrode;
In the step (a), the mixed solution is prepared by dispersing after adding the surface-treated nanocarbon material to a silver nanowire solution, and the mixed solution is compared with silver nanowires contained in the silver nanowire solution. The surface-treated nano carbon material is added to have a weight ratio of 10 to 80,
In the step (b), the first transparent electrode is formed by applying heat for 10 to 30 minutes at 30 to 160 ° C. such that the functional group of the nanocarbon material and the first substrate are chemically bonded to induce binding and the solvent of the mixed solution. Smart window film manufacturing method characterized in that formed by evaporation.
제1항에 있어서,
상기 표면처리된 나노탄소소재는 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소나노섬유, 그래핀, 나노활성탄소섬유 및 이들이 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
The method of claim 1,
The surface-treated nano-carbon material is a smart window film manufacturing method, characterized in that selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, carbon nanofibers, graphene, nano activated carbon fibers and mixtures thereof.
제1항에 있어서,
상기 표면처리는 산소 및 공기를 포함하는 오존, 이산화탄소, 일산화탄소 중 어느 하나를 이용한 기산산화반응 공정, 산을 이용한 액산산화반응 공정, 전기적 산화반응 공정, 비산화 처리 공정, 플라즈마 처리 공정, 전기적 중합 공정, 기상성장 공정 및 코팅 공정중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
The method of claim 1,
The surface treatment may be performed by any one of ozone, carbon dioxide and carbon monoxide including oxygen and air. Smart window film manufacturing method, characterized in that carried out by any one of a vapor phase growth process and a coating process.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 표면처리된 나노탄소소재는 상기 은 나노와이어 용액에 첨가된 후 30 내지 90 ℃에서 10분 내지 3시간 동안 교반한 후 초음파 처리를 10 내지 30분 동안 실시하여 상기 혼합용액이 제조되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
The method of claim 1,
The surface-treated nanocarbon material is added to the silver nanowire solution and then stirred at 30 to 90 ° C. for 10 minutes to 3 hours, followed by ultrasonication for 10 to 30 minutes, characterized in that the mixed solution is prepared. Smart window film manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 (a)단계에서 혼합용액의 도포는 스프레이, 브러쉬 페인팅, 딥 코팅, 박막 코팅 및 스핀 코팅중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
The method of claim 1,
Smart window film manufacturing method characterized in that the coating of the mixed solution in step (a) is carried out by any one of spray, brush painting, dip coating, thin film coating and spin coating.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (d)단계에서 상기 제1 및 제2 기판과 상기 고분자 분산형 액정층의 합지는 롤투롤(Roll To Roll) 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
The method of claim 1,
Smart window film manufacturing method characterized in that in the step (d) the lamination of the first and second substrate and the polymer dispersed liquid crystal layer is carried out in a roll to roll (Roll To Roll) method.
제9항에 있어서,
상기 (d)단계에서 열풍과 자외선을 이용하여 합지된 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 고분자 분산형 액정층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름 제조 방법.
The method of claim 9,
Smart window film manufacturing method characterized in that for curing the first substrate, the second substrate and the polymer dispersed liquid crystal layer laminated using hot air and ultraviolet rays in step (d).
제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 제9항 및 제10항중 어느 한 항의 스마트 윈도우 필름 제조 방법에 의하여 제조되는 스마트 윈도우 필름.
A smart window film manufactured by the smart window film manufacturing method of any one of claims 1 to 3, 6, 7, 9, and 10.
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