KR102084777B1

KR102084777B1 - 스마트 윈도우용 변색필름

Info

Publication number: KR102084777B1
Application number: KR1020180129502A
Authority: KR
Inventors: 한세진; 신준섭; 김동호; 류호중
Original assignee: 성문전자주식회사
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2020-03-04

Abstract

본 발명은 스마트 윈도우용 변색필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 유리 사이즈에 맞게 간단히 재단하여 붙이면 전기적으로 차양을 형성할 수 있어서 유리형에 비해 생산비용이 저렴하고, 시공성이 우수하며, 은 층이 없기 때문에 별도로 유리 엣지부분의 로이 박막 제거공정을 거칠 필요도 없을 뿐만 아니라, 누전의 위험성이 없고, 내산화성이 우수하며, 롤 또는 얇은 시트 형태로 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험이 적고, 무엇보다도 전극의 산화를 막아 저항이 증가되지 않게 함으로써 전극의 효율이 떨어지는 것을 방지하도록 개선된 스마트 윈도우용 변색필름에 관한 것이다.

Description

스마트 윈도우용 변색필름{Electrochromic film for smart window}

2015년 신기후체제 협약으로 온실가스 감축이 시급해지고 있는 가운데 우리나라는 2030년까지 온실가스 37%의 감축 목표를 세우고 신재생에너지의 확대 및 건물 등에 에너지 효율 향상을 계획하고 있는데, 이에 대한 해결책으로 제로에너지 빌딩이 급부상하고 있다.

그런데, 국내 건물의 경우 매년 8.7% 정도씩 증가하고 있는 추세로 파악되고 있으며, 건물이 소비하는 에너지소비량은 국내 전체 에너지소비량의 24%에 이른다고 하니 갈수록 증가 및 대형화되어 가고 있는 건물에 대한 에너지절감 대책이 시급한 실정이다.

특히, 건물에서 소비되는 에너지의 77%가 실내 냉난방 에너지 때문이며, 그 중에서도 창호를 통한 열손실은 20-45%에 이르고 있다고 보고되어 있다.

이와 관련하여, 미국의 DOE에 따르면, 광조절 스마트 윈도우를 적용할 경우 40% 이상의 빌딩에너지 절약이 가능하고, 냉난방시스템의 용량과 빌딩 관리비를 각각 25%까지 줄일 수 있다고 연구 보고된 바 있다.

이에, 스웨덴을 시발점으로 하여 세계 각국에서는 다각적인 방법으로 상술한 문제 해결을 위한 기술 개발에 매진해 왔으며, 그 중에서도 창호를 통한 에너지절감 기술로 전기변색 기술을 이용한 전기차양 기술을 예시할 수 있다.

이러한 기술로는 Chromogenic, Thermotropic, Liquid Crystal과 같은 다이나믹 유리가 개발되어 있고, 여기에 Chromogenic 기술의 하나인 EC(Electrochromic, 전기변색)가 접목된 형태로 하기한 선행기술에서도 확인되는 바와 같은 유리형 스마트 윈도우가 개시되어 있다.

그런데, 유리형 스마트 윈도우는 여러 장의 유리 사이에 전기변색 기술을 응용한 것으로서 재단, 면취, 세척, 강화, 접합 등 제조공정이 매우 복잡하여 비용이 너무 비쌀 뿐만 아니라 표준화가 어렵고, 강화시 코팅 균일도가 저하되어 불량율이 높으며, 반드시 은 층의 산화방지를 위하여 별도로 로이 박막 제거공정을 거쳐야만 하는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 실리콘 마감시 수분 침투의 우려가 높아 산화 및 누전 위험이 크고, 전선연결에 따른 표준화가 곤란하여 저항 편차 문제가 발생되며, 유리라는 소재 특성상 깨지기 쉽고, 복층에 따른 열파손의 우려가 높아 안전성이 떨어지는 한계를 가지고 있다.

더구나, 무겁고, 시공할 창의 크기에 따라 사이즈를 각기 달리 제작해야 하며, 이러한 구조적 특성 때문에 유지 보관, 운반이 매우 어렵고 불편하며, 제조비용 외에도 매우 비싼 시공비가 들어가기 때문에 초기 투자부담이 매우 크다는 한계를 가지고 있다.

이를 개선한 예로, Supended Particle(SPD) 방식 혹은 고분자분산액정(PDLC) 방식을 예시할 수 있지만, 이 경우에는 구동전압이 매우 높고 쌍안정이 없어 전기에너지 소모량이 비교적 크며, 투명성을 유지하기 위해서는 상시 전력이 요구되기 때문에 의도하는 에너지 절감 효과를 얻기 어렵다는 현실적인 문제에 직면해 있다.

또한, EC를 응용하고 있는 유리형 스마트 윈도우(로이유리 등)의 경우, 하기의 선행기술에서도 나타나 있듯이 전기변색용 전극으로 대부분 은(Ag)을 채용하고 있는데, 이는 박막에서 우수한 투과도와 로이특성을 보이기 때문이다.

하지만, 은(Ag)은 공기중의 산소, 황 등과 만나면 쉽게 부식을 일으키기 때문에 장수명화를 달성할 수 없고, 사용기간에 비례하여 효율이 떨어지는 한계가 있다.

뿐만 아니라, 선행기술에 개시된 유리형 전기차양의 경우는 각각 단계별 프로세스를 한 장씩 순차처리하도록 되어 있기 때문에 제조공정이 복잡하며 연속처리가 어렵다는 한계도 가지고 있으며, 무엇보다도 위에 설명한 바와 같이 은(Ag)을 전기변색용 전극으로 활용하고 있어 상술한 문제를 피할 수 없다는 단점이 있다.

아울러, ITO(Indium Tin Oxide)를 전극으로 사용할 때 베리어층이 견고하지 않으면 산소 차단효과가 떨어져 ITO의 산화에 의한 저항 증가, 그로 인한 효율 저하를 초래하게 된다.

때문에, 변색필름의 경우 ITO를 전극으로 사용할 때 저항을 줄여 효율을 높일 수 있는 기술적 접근이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-1656466호(2016.09.05.), '이온젤 스마트 윈도우 제조방법' 대한민국 등록특허 제10-1656490호(2016.09.05.), '접착식 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법' 대한민국 공개특허 제10-2017-0024830호(2017.03.08.), '단열기능이 있는 스마트 윈도우 코팅'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 다양한 유리 사이즈에 맞게 간단히 재단하여 붙이면 전기적으로 차양을 형성할 수 있어서 유리형에 비해 생산비용이 저렴하고, 시공성이 우수하며, 은 층이 없기 때문에 별도로 유리 엣지부분의 로이 박막 제거공정을 거칠 필요도 없을 뿐만 아니라, 누전의 위험성이 없고, 내산화성이 우수하며, 롤 또는 얇은 시트 형태로 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험이 적고, 무엇보다도 전극의 산화를 막아 저항이 증가되지 않게 함으로써 전극의 효율이 떨어지는 것을 방지하도록 개선된 스마트 윈도우용 변색필름을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 하부 유리(G1) 위에 변색필름(EC)가 구비되고, 아르곤(Ar)이 채워진 상태로 상부 유리(G2)가 변색필름(EC) 위에 합판되는 구조를 갖는 스마트 윈도우에 사용되는 변색필름(EC)으로서,
상기 변색필름(EC)은 기재필름(100)-제1투명전극층(120)-변색층(CCH)-제2투명전극층(160)-베리어층(170)으로 증착 형성되되, 상기 베리어층(170)은 수분과 산소 차단을 통해 제2투명전극층(160)의 저항 증가를 방지하도록 멜라민 수지로 증착된 층이며;
상기 기재필름(100)은 PET, PP, COP 필름 중 어느 하나이고;
상기 기재필름(100)의 상면에는 이산화규소층(110)이 더 형성되되, 상기 이산화규소층(110)은 상기 기재필름(100) 보다 상대적으로 낮은 굴절율을 갖도록 형성되고, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 이산화규소층(110) 보다 상대적으로 높은 굴절율을 갖도록 형성되며, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 기재필름(100) 보다 높은 굴절율을 갖도록 형성되며;
상기 제1,2투명전극층(120,160)은 다결정질의 폴리-ITO로 스퍼터링된 ITO(Indium Tin Oxide) 전극이며, 상기 제2투명전극층(160)은 제1옥사이드층(160a)-제1메탈층(160b)-제2옥사이드층(160c)-제2메탈층(160d)-제3옥사이드층(160e)으로 이루어지고;
상기 변색층(CCH)은 전해질을 사이에 두고 환원변색물질과 산화변색물질이 조합되어 일정한 전압 조건에서 색상이 바뀌는 층인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 변색필름을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 다양한 유리 사이즈에 맞게 간단히 재단하여 붙이면 전기적으로 차양을 형성할 수 있다.

둘째, 유리형에 비해 생산비용이 저렴하고, 시공성이 우수하다.

세째, 은(Ag) 층이 없기 때문에 별도로 유리 엣지부분의 로이 박막 제거공정을 거칠 필요가 없고 이에 따라 누전의 위험성이 없다.

네째, 내산화성이 우수하며, 롤 또는 얇은 시트 형태로 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험이 적다.

다섯째, 전극의 산화를 막아 저항이 증가되지 않게 함으로써 전극의 효율이 떨어지는 것을 방지한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 변색필름의 개념적인 층구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 변색필름의 층구조를 보인 바람직한 일 예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 변색필름에 적용되는 전기변색 전극 구조인 OMO 구현시 옥사이드의 거칠기 대비 스퍼터링하여 형성할 수 있는 두께 변화를 보인 예시적인 테스트 사진이다.
도 4는 도 3의 OMO 구현시 밴딩 전후에서 표면 크랙 발생 여부를 ITO와 비교 테스트한 샘플 사진이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 기존에 일반적으로 활용되던 증착방식이나 혹은 코팅방식이 아닌 고주파 스퍼터링(RF Sputtering) 방식을 통한 건식코팅공정(Dry Sputtering Type)으로 이루어지며, 이러한 방식은 특히 전기변색용 전극을 형성할 때 유용하다.

즉, 코팅은 앞서 종래 기술에서 설명한 바와 같이 수명 단축의 문제가 있고, 증착은 스퍼터링에 비해 박막의 치밀도가 떨어지고 고진공도를 유지해야 하므로 공정조건을 맞추기 어려울 뿐만 아니라 증착속도 조절이 용이치 않으며 균일도를 확보하기가 쉽지 않기 때문이다.

이에 비해, 본 발명에서 활용하는 고주파 스퍼터링은 타깃 물질을 이온 충격함으로써 그 물질의 원자, 분자를 그 부근에 있는 피착물 표면에 치밀하면서 균일하게 부착시킬 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 증착속도 조절도 용이하고, 공정조선을 맞추기도 쉬운 장점도 있다.

특히, 본 발명에서는 전기변색용 전극을 형성할 때 OMO(Oxide/Metal/Oxide) 구조의 투명전극을 구현하여 화학적으로도 안정하고 전도성도 우수하여 전기변색용 전극으로 적합하고, 표면 플라즈몬(Surface Plasmon) 효과를 유도하여 로이 특성을 지니면서 비정질산화물의 월등한 표면 균일도를 확보함으로써 아주 얇은 두께의 박막처리도 가능하고, 이를 사용하여 제작된 전기변색 필름은 3V 이내의 구동전압으로도 저전력 구동이 가능하여 에너지 절감에 뛰어난 적합성을 구현하도록 설계된다.

또한, 이러한 방식은 전기변색 방식은 제어장치의 핵심부품인 IC(MCU 등)와의 접합성이 좋아 배선이 간단하며, 소자 구조와 제조공정이 간단하고, 무엇보다도 사용온도가 20-80℃까지 넓고 다색화가 가능하여 인테리어 창호로도 손색이 없도록 한 특장점도 갖는다.

아울러, 이하 설명되는 '전기변색(Electrochromic)'은 이미 상용화된 기술로서, 전압을 인가했을 때 전계나 전류의 방향에 따라 전기 화학적 산화, 환원반응이 일어나 가역적으로 색이 변하는 현상을 말한다.

이를 테면, WO₃, MoO₃, TiO₃ 등은 환원상태에서 컬러가 나타나게 되는데 이를 환원발색(Cathodic Coloration) 물질이라 하며, V₂O₅, IrO₂, Nb₂O₅, NiO 등은 산화상태에서 컬러가 나타나게 되는데 이를 산화발색(Anodic Coloration) 물질이라 한다.

보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 변색필름은 두 장의 유리(G1,G2) 사이에 구비된다.

즉, 하부 유리(G1) 위에 변색필름(EC)가 구비되고, 아르곤(Ar)이 채워진 상태로 상부 유리(G2)가 변색필름(EC) 위에 합판되는 구조를 갖는다.

이때, 상기 변색필름(EC)은 기재필름(100)-제1투명전극층(120)-변색층(CCH)-제2투명전극층(160)-베리어층(170)으로 이루어진다.

여기에서, 상기 기재필름(100)은 PET, PP, COP 필름 중 어느 하나가 될 수 있다.

그리고, 상기 제1,2투명전극층(120,160)은 ITO(Indium Tin Oxide) 전극을 사용한다.

또한, 상기 변색층(CCH)은 앞서 설명한 전해질을 사이에 두고 환원변색물질과 산화변색물질이 조합되어 일정한 전압 조건에서 색상이 바뀌는 층으로서, 공지된 구조이다.

본 발명은 상기 제2투명전극층(160)의 상부에 증착되는 베리어층(170)의 구성에 기술적 특징을 갖는다.

상기 베리어층(170)은 하부 유리(G1)와 상부 유리(G2) 사이에 아르곤이 채워져 있기는 하지만, 산소가 아예없는 것은 아니므로 이 산소의 존재로 인해 제2투명전극층(160)이 반응하면서 산화되어 저항을 증대시킴으로써 효율을 급격히 떨어뜨리는 것을 막기 위한 것이다.

이러한 상기 베리어층(170)은 수분차단, 산소차단 특성을 기본적으로 갖추어야 하고, 나아가 내열성과 투명성 및 일정이상의 유전율을 갖추어야 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 베리어층(170)을 멜라민수지로 증착 형성한다.

멜라민수지는 가열하면 녹지않고 바로 기화되는 특성을 가진 내열성 물질이며, PET 보다 낮은 굴절율(1.4)을 가지고 있어 투명하며, 수분차단 특성과 산소차단 특성이 우수하고, 유전율도 6 정도로 높아 본 발명에 매우 적합한 베리어를 구성한다.

특히, 멜라민은 헤테로고리 모양의 아민으로서 유기염기이며, 사이안아마이드의 삼량체이기 때문에 질량의 66%가 질소로 이루어져 불에도 잘 견디는 성질도 갖는다. 즉, 내화성도 있다.

이와 같은 특성을 나타내는 질소계 베리어로 PEEK, 에폭시, 페놀, 폴리에스테르를 들 수 있지만, 본 발명에서는 멜라민이 가장 바람직하다.

이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 변색필름은 특히, 산소와의 접촉 가능성이 매우 높은 제2투명전극층(160)의 상부를 멜라민수지 증착을 통해 완벽하게 커버링함으로써 저항이 높아지는 것을 막고, 이를 통해 발전효율이 저하되는 것을 막아 변색필름의 신뢰도를 높이는 장점을 갖는다.

상술한 기본 구성을 더욱 구체화시킨 예를 설명하자면 도 2와 같다.

본 발명에 따른 스마트 윈도우용 변색필름의 구체적인 일 예인 도 2를 참조하면, 상기 변색필름(EC)은 기재필름(100)을 포함하며, 상기 기재필름(100)은 앞서 설명한 바와 같이 PET, PP, COP 필름 중 어느 하나가 될 수 있다.

상기 기재필름(100)은 투명성을 유지하면서 내구성도 갖기 때문에 본 발명에서 기재필름으로 사용되며, 에너지절감이 요구되는 창호의 2면 또는 3면 유리 표면에 부착되고, 유리와 같은 신뢰성과 내구성을 위해서는 PVB 필름이나 EVA 필름으로 유리에 접합하여 사용한다.

그리고, 상기 기재필름(100)의 상면에는 이산화규소(SiO₂)층(110)이 형성된다.

상기 이산화규소층(110)은 챔버 내에서 스퍼터링되어 박막으로 형성되며, 전기변색 전극을 통해 열을 받아 기재필름(100)의 온도가 올라갈 때 기재필름(100)에서 방출되는 산소, 올리고머, 카본 등이 전기변색 전극 쪽으로 이동하지 못하도록 차단하여 내구성을 향상시키면서 특히, 인덱스매칭성(Index Matching Characteristics)을 좋게 하여 투과율을 높이기 위해 형성된다.

특히, 이산화규소를 화학양론비에 맞게 균일하게 코팅시키면 산소를 포함한 투과 물질들의 투과차단(Barrier) 특성을 월등히 강화시킬 수 있고, 계면간 결합 안정성을 현저히 강화시켜 계면에서의 부착력을 향상할 수 있게된다. .

더구나, 기재필름(100)인 PET의 경우 굴절율은 1.6 정도이고, 이산화규소층(110)의 굴절율은 1.4 정도이며, 후술되는 전기변색 전극, 즉 폴리 ITO(Poly ITO) 박막 형태로 스퍼터링되는 제1투명전극층(120)의 굴절율은 1.95 정도에 해당하기 때문에 고굴절-저굴절-고굴절 형태를 갖도록 하여 인덱스매칭시킴으로써 투과율을 높일 수 있게 된다.

아울러, 상기 이산화규소층(110)의 상면에는 제1투명전극층(120)이 형성된다.

상기 제1투명전극층(120)은 본 발명에 따른 변색필름에 전원을 인가하여 변색기능을 유도함으로써 전기차양을 구현하기 위한 수단이다.

본 발명에 따른 상기 제1투명전극층(120)은 기존과 달리 폴리 ITO를 스퍼터링하여 형성된다.

즉, 종래에는 ITO 필름으로 만들어진 것을 붙이는 방식이기 때문에 접착에 따른 솔벤트 안정화를 위해 반드시 별도의 열처리공정을 거쳐야만 하는 단점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 다결정으로 만들어진 Poly ITO를 바로 스퍼터링하여 부착시키는 것이므로 일괄처리가 가능하고, 별도의 열처리공정이 필요치 않아 공정간소화를 달성할 수 있으며, 그에 따라 불량율도 제로화되는 특장점이 있다.

또한, 상기 제1투명전극층(120)의 상면에는 환원변색물질층(130)과 전해질층(140)과 산화변색물질층(150)이 순차로 스퍼터링되어 박막 형태로 형성된다.

이때, 상기 환원변색물질층(130)과 산화변색물질층(150)은 선행기술들에서도 확인되는 바와 같이 이미 공지되어 있는 것이므로 그 기능 및 특징에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.

다만, 본 발명에서는 상기 환원변색물질층(130)으로 WO₃를 사용하고, 상기 산화변색물질층(150)으로는 NiO를 사용한다는 점만 언급하기로 한다.

아울러, 상기 전해질층(140)은 통상적인 TaO 박막 고체전해질을 사용하지 않고 LiPON(Lithium phosphorous oxy-nitride)을 사용한다는 점에서 기존 기술과 차이가 있다.

예컨대, 통상적으로 사용하는 TaO 고체전해질은 Ta₂O₅ 박막 형태로 사용되는데 인가되는 전기장에 의해 H+ 이온의 주입 및 이탈에 따라 재료의 광학적 특성을 변화시켜 전기변색이 가능하도록 한 것으로 H+ 이온의 작용을 유도하기 위해 반드시 별도의 수소처리공정을 거쳐야만 하는 단점이 있다.

하지만, 본 발명에서 사용되는 LiPON은 별도의 수소처리공정을 가질 필요없이 박막 고체전해질로 바로 사용하여도 Li+ 이온의 주입 및 이탈을 통해 전기변색을 유도할 수 있다.

그리고, 상기 산화변색물질층(150)의 상면에는 제2투명전극층(160)이 스퍼터링되어 형성된다.

상기 제2투명전극층(160)은 상기 제1투명전극층(120)과 대응되게 형성될 수 있다. 그리하여, 양자에 전압이 걸리게 되면 이들 사이에 전기장이 형성되고, 이 전기장의 영향으로 Li+ 이온의 주입 및 이탈이 일어나면서 전기변색을 유도하게 된다.

여기에서, 본 발명의 경우 상기 제2투명전극층(160)을 OMO 구조를 이루도록 하여 화학적 안정성을 극대화시키면서 전도성도 향상시키고, 무엇보다도 표면 플라스몬 효과에 따른 로이 특성향상, 비정질산화물의 월등한 표면 균일도를 유지하되 은(Ag)을 사용하지 않기 때문에 부식의 우려도 없을 뿐만 아니라, 특히 금속층을 포함하고 있어 낮은 저항 특성을 가져 전도성을 높이는 전기변색 전극을 완성한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 제2투명전극층(160)은 적어도 하나 이상의 O(Oxide Layer)-M(Metal Layer)-O(Oxide Layer) 구조를 갖는다.

예컨대, 본 발명에서는 도 2의 예시와 같이, 제1옥사이드층(160a)-제1메탈층(160b)-제2옥사이드층(160c)-제2메탈층(160d)-제3옥사이드층(160e)으로 이루어진다.

특히, 이러한 OMO 전극 구조는 도 4의 예시와 같이 옥사이드층의 표면거칠기를 작게 하면 층의 두께를 최대한 줄일 수 있는 장점이 있으며, 아울러 도 4의 예시와 같이 밴딩 테스트시에도 ITO는 밴딩 후 크랙이 발생하지만, OMO 전극 구조는 비정질 산화물을 포함하고 있기 때문에 밴딩 후에도 크랙이 생기지 않고 밴딩 전,후의 변화가 없어 크랙 발생에 따른 국부적 저항 증가로 인한 손실 발생 우려가 없으므로 안정적인 구동이 가능하게 된다.

그리고, 상기 제2투명전극층(160)의 상면에는 베리어층(170)이 형성된다.

상기 베리어층(170)은 앞서 설명한 바와 같이 멜라민 수지로 증착된 증착층이다.

즉, 멜라민수지는 가열하면 녹지않고 바로 기화되는 특성을 가진 내열성 물질이며, PET 보다 낮은 굴절율(1.4)을 가지고 있어 투명하며, 수분차단 특성과 산소차단 특성이 우수하고, 유전율도 6 정도로 높아 본 발명에 매우 적합한 베리어를 구성한다.

이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 변색필름(EX)은 특히, 산소와의 접촉 가능성이 매우 높은 제2투명전극층(160)의 상부를 멜라민수지 증착을 통해 완벽하게 커버링함으로써 저항이 높아지는 것을 막고, 이를 통해 발전효율이 저하되는 것을 막아 변색필름(EC)의 신뢰도를 높이는 장점을 갖는다.

이후, 상기 베리어층(170)의 표면을 보호하기 위해 보호필름(180)이 구비되는데, 상기 보호필름(180)은 박막형 필름을 단순히 붙이는 방식으로 구비되면 된다.

이러한 변색필름에 전원을 인가하게 되면 두 전극 사이에 전기장이 형성되면서 변색을 일으켜 햇빛의 투과도를 조절할 수 있게 되어 단열 기능은 물론 차양기능까지 구현할 수 있어 스마트 윈도우에 적합한 특성을 구현할 수 있게 된다.

100: 기재필름
110: 이산화규소층
120: 제1투명전극층
130: 환원변색물질층
140: 전해질층
150: 산화변색물질층
160: 제2투명전극층
170: 베리어층
180: 보호필름

Claims

하부 유리(G1) 위에 변색필름(EC)가 구비되고, 아르곤(Ar)이 채워진 상태로 상부 유리(G2)가 변색필름(EC) 위에 합판되는 구조를 갖는 스마트 윈도우에 사용되는 변색필름(EC)으로서,
상기 변색필름(EC)은 기재필름(100)-제1투명전극층(120)-변색층(CCH)-제2투명전극층(160)-베리어층(170)으로 증착 형성되되, 상기 베리어층(170)은 수분과 산소 차단을 통해 제2투명전극층(160)의 저항 증가를 방지하도록 멜라민 수지로 증착된 층이며;
상기 기재필름(100)은 PET, PP, COP 필름 중 어느 하나이고;
상기 기재필름(100)의 상면에는 이산화규소층(110)이 더 형성되되, 상기 이산화규소층(110)은 상기 기재필름(100) 보다 상대적으로 낮은 굴절율을 갖도록 형성되고, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 이산화규소층(110) 보다 상대적으로 높은 굴절율을 갖도록 형성되며, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 기재필름(100) 보다 높은 굴절율을 갖도록 형성되며;
상기 제1,2투명전극층(120,160)은 다결정질의 폴리-ITO로 스퍼터링된 ITO(Indium Tin Oxide) 전극이며, 상기 제2투명전극층(160)은 제1옥사이드층(160a)-제1메탈층(160b)-제2옥사이드층(160c)-제2메탈층(160d)-제3옥사이드층(160e)으로 이루어지고;
상기 변색층(CCH)은 전해질을 사이에 두고 환원변색물질과 산화변색물질이 조합되어 일정한 전압 조건에서 색상이 바뀌는 층인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 변색필름.
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