KR102218158B1 - Method for forming electrochromic device of three-dimensional nanostructure and electrochromic device by the method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법 및 그로 인해 형성된 전기변색 소자에 관한 것으로, 일정한 선폭 및 간격으로 형성된 복수의 라인 패턴들을 교차로 쌓아 올린 메쉬 구조의 3차원 나노 구조체에 의해 부피 대 표면적비가 증가된 고 효율의 전기변색 소자를 제공한다. The present invention relates to a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure, and to an electrochromic device formed thereby, wherein a volume by a 3D nanostructure of a mesh structure in which a plurality of line patterns formed at a constant line width and interval are stacked crosswise. It provides a highly efficient electrochromic device with an increased to surface area ratio.

Description

3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법 및 그로 인해 형성된 전기변색 소자{METHOD FOR FORMING ELECTROCHROMIC DEVICE OF THREE-DIMENSIONAL NANOSTRUCTURE AND ELECTROCHROMIC DEVICE BY THE METHOD}Method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure, and an electrochromic device formed thereby

본 발명은 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법 및 그로 인해 형성된 전기변색 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기변색 물질로 형성된 복수의 라인 패턴들을 교차로 적층한 3차원 나노 구조체 및 표면의 도핑 막을 포함하는 전기변색 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure, and to an electrochromic device formed thereby, and more particularly, to a 3D nanostructure obtained by intersecting a plurality of line patterns formed of an electrochromic material and a surface thereof. It relates to an electrochromic device including a doped film.

전기변색(Electrochromic)은 재료의 전기화학적 반응(Electrochemical reaction)을 이용하는 기술로 전기적 에너지를 통해 재료의 산화수를 변화시켜 재료의 투과도(Transmittance)를 변화(색 변화)시킨다. 이러한 전기변색기술은 자동차용 전기변색 거울, 스마트 윈도우, 투명 디스플레이 등에 사용되는 디스플레이 광 셔터, 반사형 디스플레이 및 전자가격표장치 등 활용성이 높은 분야이다.Electrochromic is a technology that uses the electrochemical reaction of a material, and changes the transmittance (color change) of the material by changing the oxidation number of the material through electrical energy. Such electrochromic technology is a field with high utility such as an electrochromic mirror for automobiles, a display optical shutter used for a smart window, a transparent display, a reflective display, and an electronic price tag.

전기변색기술의 상용화를 위해서는 안정성이 뛰어난 금속 산화물(Metal oxide) 계열의 재료 개발이 필수적이나, 기존의 금속 산화물 재료는 유기 변색재료에 비해 응답속도 및 변색효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 따라서 금속 산화물 재료의 응답속도(Response time) 및 변색효율(Coloration efficiency)의 개선이 요구되었다.For the commercialization of electrochromic technology, it is essential to develop a metal oxide-based material with excellent stability, but conventional metal oxide materials have a disadvantage in that the response speed and discoloration efficiency are lower than those of organic discoloration materials. Therefore, it is required to improve the response time and coloration efficiency of the metal oxide material.

여러 금속 산화물의 전기변색 물질 중에서, 산화 니켈(NiO)은 소수를 차지하는 산화착색(Anodically coloring) 물질 중 하나로 상용화 측면에서 가장 큰 가능성을 가지고 있다. Among the electrochromic materials of various metal oxides, nickel oxide (NiO) is one of the anodically colored materials occupying a small number and has the greatest potential in terms of commercialization.

다만, 산화 니켈(NiO)은 다른 환원착색 물질 대비 변색효율과 응답속도 측면에서 저조한 성능을 나타낸다는 단점이 존재한다. 일반적으로 산화 니켈(NiO)은 전기변색 소자의 성능을 높이기 위해 환원착색(Cathodically coloring) 물질과의 조합(전극 양단에 배치)으로 사용되므로, 고 성능의 산화착색 물질의 개발 시, 그 응용 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.However, nickel oxide (NiO) has a disadvantage in that it exhibits poor performance in terms of discoloration efficiency and response speed compared to other reduced coloring materials. In general, nickel oxide (NiO) is used in combination with cathodically colored materials (arranged across electrodes) to improve the performance of electrochromic devices, so when developing high-performance oxide-colored materials, the possibility of its application is possible. It is expected to be very high.

또한, 기존의 변색 물질은 진공증착 방법에 의해 형성되는데, 실제 상용화 측면에서 소자의 저비용 대면적화를 달성하기 위해서는 용액공정으로의 전환이 필수적이다. In addition, the existing color-changing material is formed by a vacuum deposition method. In order to achieve a low-cost and large-area device in terms of actual commercialization, it is essential to switch to a solution process.

한국공개특허 제10-2017-0101702호(2017.09.06. 공개), “전기변색 소자”Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2017-0101702 (published on September 6, 2017), “electrochromic device”

본 발명의 목적은 3차원 나노 구조체에 의해 부피 대 표면적비가 증가된 고 효율의 전기변색 소자를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a highly efficient electrochromic device with an increased volume-to-surface area ratio by a 3D nanostructure.

또한, 본 발명의 목적은 일정한 선폭 및 간격으로 형성된 복수의 라인 패턴을 교차로 쌓아 올린 메쉬 구조의 3차원 나노 구조체 및 3차원 나노 구조체의 표면에 도핑 막을 증착하여 변색 효율과 응답 속도가 개선되고, 탈색 시, 보다 높은 투과도를 나타내는 전기변색 소자를 제공하고자 한다. In addition, an object of the present invention is to improve discoloration efficiency and response speed by depositing a doping film on the surface of a 3D nanostructure and a 3D nanostructure having a mesh structure in which a plurality of line patterns formed with a constant line width and interval are stacked at intersections. At the time, it is intended to provide an electrochromic device exhibiting a higher transmittance.

본 발명의 실시예에 따른 고 효율을 나타내는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법에 있어서, 투명 전극 기판 상에 산화 변색 물질층을 증착하는 단계, 상기 산화 변색 물질층 상에 전기변색 물질로 형성되어 일정한 선폭(width) 및 간격(pitch)을 나타내는 복수의 라인 패턴(line pattern)들을 메쉬(mesh) 구조의 형태로 교차로 적층하여 3차원 나노 구조체를 형성하는 단계 및 상기 3차원 나노 구조체의 상단에 특정 원소를 도핑하여 도핑 막을 증착하는 단계를 포함한다.In a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure having high efficiency according to an embodiment of the present invention, the step of depositing an oxidizing color change material layer on a transparent electrode substrate, the electrochromic material on the oxidizing color change material layer Forming a 3D nanostructure by stacking a plurality of line patterns having a constant width and pitch in the form of a mesh structure and forming a 3D nanostructure. It includes the step of depositing a doped film by doping a specific element on the top.

상기 산화 변색 물질층을 증착하는 단계는 상기 투명 전극 기판(transparent electrode substrate)의 상부에 전면적으로 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물로 형성된 상기 산화 변색 물질층을 증착할 수 있다.The step of depositing the oxide color-changing material layer may include nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), and titanium dioxide (TiO) on the transparent electrode substrate. 2 ) and the oxide discoloration material layer formed of a metal oxide containing any one of vanadium oxide (V 2 O 5) may be deposited.

상기 투명 전극 기판은 유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 기판 상에 ITO(인듐주석산화물) 및 FTO(불소산화주석) 중 어느 하나의 투명 전극 물질로 형성된 것일 수 있다.The transparent electrode substrate is formed of a transparent electrode material of any one of ITO (indium tin oxide) and FTO (tin fluorine oxide) on a substrate including any one of glass, quartz, and polymer. Can be.

상기 3차원 나노 구조체를 형성하는 단계는 전기변색 물질로 형성된 상기 복수의 라인 패턴들이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer)을 형성하며, 각 층을 구성하는 상기 복수의 라인 패턴들이 서로 교차된 형태로 적층되어 상기 3차원 나노 구조체를 형성할 수 있다.The forming of the 3D nanostructure includes forming a plurality of layers in which the plurality of line patterns formed of an electrochromic material are aligned at a predetermined interval, and the plurality of line patterns constituting each layer cross each other. The three-dimensional nanostructure may be formed by being stacked in a form.

상기 3차원 나노 구조체를 형성하는 단계는 전기변색 물질로 형성된 상기 복수의 라인 패턴들을 나노 전사 프린팅(nano transfer printing) 기법을 이용하여 교차로 적층할 수 있다.In the forming of the 3D nanostructure, the plurality of line patterns formed of an electrochromic material may be alternately stacked using a nano transfer printing technique.

상기 복수의 라인 패턴들은 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성되며, 50nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.The plurality of line patterns is a metal including any one of nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). It is formed of an oxide electrochromic material, and may be formed to a thickness of 50 nm or less.

상기 도핑 막을 증착하는 단계는 상기 3차원 나노 구조체의 상단에 전기변색 물질을 상기 특정 원소로 도핑하여 50nm 이하의 얇은 상기 도핑 막을 증착할 수 있다.In the step of depositing the doped layer, the doped layer having a thickness of 50 nm or less may be deposited on the top of the 3D nanostructure by doping an electrochromic material with the specific element.

상기 도핑 막을 증착하는 단계는 딥 코팅(dip-coating) 및 스핀 코팅(spin-coating)과 진공 증착(Vacuum deposition) 또는 이들의 조합을 포함하는 방법을 사용하여 상기 도핑 막을 증착할 수 있다.The step of depositing the doped layer may be performed by using a method including dip-coating, spin-coating, vacuum deposition, or a combination thereof.

상기 도핑에 사용되는 특정 원소는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 리튬(Li) 및 코발트(Co) 중 어느 하나를 포함하는 금속일 수 있다.The specific element used for the doping may be a metal including any one of copper (Cu), aluminum (Al), lithium (Li), and cobalt (Co).

본 발명의 실시예에 따른 고 효율을 나타내는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 있어서, 투명 전극 기판, 상기 투명 전극 기판 상에 증착되는 산화 변색 물질층, 상기 산화 변색 물질층 상에 전기변색 물질로 형성되며, 일정한 선폭(width) 및 간격(pitch)을 나타내는 복수의 라인 패턴(line pattern)들을 포함하는 3차원 나노 구조체 및 상기 3차원 나노 구조체의 상단에 특정 원소를 도핑하여 증착된 도핑 막을 포함한다.In the electrochromic device of a 3D nanostructure exhibiting high efficiency according to an embodiment of the present invention, a transparent electrode substrate, an oxidized color-changing material layer deposited on the transparent electrode substrate, and an electrochromic material on the oxidized color-changing material layer. It is formed, and includes a 3D nanostructure including a plurality of line patterns representing a constant line width and pitch, and a doped film deposited by doping a specific element on the top of the 3D nanostructure. .

상기 3차원 나노 구조체는 전기변색 물질로 형성된 상기 복수의 라인 패턴들이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer)으로 형성되며, 각 층을 구성하는 상기 복수의 라인 패턴들이 서로 교차된 형태로 적층된 것일 수 있다.The 3D nanostructure is formed of a plurality of layers in which the plurality of line patterns formed of an electrochromic material are arranged at regular intervals, and the plurality of line patterns constituting each layer are stacked in a form that crosses each other. It may have been.

상기 복수의 라인 패턴들 사이의 일정한 간격에는 전해질이 채워진 것일 수 있다.An electrolyte may be filled in a predetermined interval between the plurality of line patterns.

본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 나노 구조체에 의해 부피 대 표면적비가 증가된 고 효율의 전기변색 소자를 제공함으로써, 표면적 증가로 인해 전기 화학적 반응이 일어나는 면적 또한 증가하므로, 착색 및 탈색 응답속도가 개선되고, 전기변색 소자의 변색 효율이 향상될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing a high-efficiency electrochromic device in which the volume-to-surface area ratio is increased by the 3D nanostructure, the area in which the electrochemical reaction occurs due to the increase in the surface area is also increased, so that the coloring and decolorization response speed is increased. Improved, and the discoloration efficiency of the electrochromic device may be improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가시광선과 상호 작용이 가능한 선폭 및 간격으로 형성된 복수의 라인 패턴을 교차로 쌓아 올린 메쉬 구조의 3차원 나노 구조체 및 3차원 나노 구조체의 표면에 도핑 막을 증착하여 변색 효율과 응답 속도가 개선될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, discoloration efficiency by depositing a doping film on the surface of a 3D nanostructure and a 3D nanostructure of a mesh structure in which a plurality of line patterns formed with line widths and intervals capable of interacting with visible light are stacked crosswise. And response speed can be improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 투명 전극 기판 상에 3차원 나노 구조체가 증착되어 효율적으로 변기 변색 반응이 일어나게 되며, 탈색 시 투과도는 증가하고, 착색 시 투과도는 감소하므로, 기존의 벌크 전기변색 재료 대비 색대비(투과도 변화량)가 증가될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, since the 3D nanostructure is deposited on the transparent electrode substrate to efficiently cause a toilet discoloration reaction, the transmittance increases during decolorization and decreases during coloring, so that the conventional bulk electrochromism The color contrast (change in transmittance) compared to the material can be increased.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 과정을 개략도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 모식도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노 전사 프린팅을 실시한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 주사 전자 현미경으로 관측한 이미지를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 2회, 4회 및 6회의 전사 횟수로 구분되어 형성된 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 이미지 및 실험 결과 그래프를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 전기변색 테스트를 수행한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 이미지 및 실험 결과 그래프를 도시한 것이다.
1 is a flowchart illustrating a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram illustrating a process of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of an electrochromic device of a 3D nanostructure according to an embodiment of the present invention.
4 shows an image of an electrochromic device of a 3D nanostructure subjected to nano-transfer printing according to an embodiment of the present invention, observed with a scanning electron microscope.
5A and 5B illustrate images and graphs of experimental results of an electrochromic device of a 3D nanostructure formed by being divided into 2, 4 and 6 transfer times according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are images and graphs of experimental results of an electrochromic device of a 3D nanostructure subjected to an electrochromic test according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in each drawing denote the same member.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of viewers or operators, or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

본 발명은 다양한 금속 산화물 전기변색 재료 분야에 적용 가능한 수십 내지 수백 나노미터 급의 라인 패턴(line pattern)을 기판 상에 전사하여 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법에 관한 것이며, 이는 변색 물질의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 고해상도 리소그래피 기술의 사용을 배제하고 기판의 공정 편의성 및 생산성에서의 경쟁력을 높이는 제조 공정이다. The present invention relates to a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure by transferring a line pattern of tens to hundreds of nanometers, applicable to various metal oxide electrochromic material fields, onto a substrate. It is a manufacturing process that not only improves the performance of the material, but also eliminates the use of high-resolution lithography technology, and increases the competitiveness of the substrate in process convenience and productivity.

또한, 본 발명은 제조 공정이나 템플릿의 변경을 통해 라인 패턴의 크기나 방향, 두께 등을 쉽게 조절할 수 있기 때문에 요구되는 성능의 재료를 형성하기 편리한 공정이다.In addition, the present invention is a convenient process for forming a material having a required performance because the size, direction, thickness, etc. of the line pattern can be easily adjusted through a change in a manufacturing process or a template.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법 및 그로 인해 형성된 전기변색 소자에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure according to the present invention and an electrochromic device formed thereby will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 과정을 개략도로 도시한 것이다.1 is a flowchart illustrating a method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure according to an embodiment of the present invention. It is shown schematically.

도 1 및 2를 참조하면, 단계110에서, 투명 전극 기판(210) 상에 산화 변색 물질층(220)을 증착한다. Referring to FIGS. 1 and 2, in step 110, an oxidized color change material layer 220 is deposited on the transparent electrode substrate 210.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 단계 110은 투명 전극 기판(transparent electrode substrate, 210)의 상부에 전면적으로 산화 변색 물질층(220)을 증착할 수 있다. 이 때, 본 발명에서는 산화 니켈(NiO)로 형성된 산화 변색 물질층(220)으로 도시하여 설명하였으나, 산화 변색 물질층(220)은 이에 한정되지 않으며, 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성된 층일 수 있다.As shown in FIG. 2(a), in step 110, an oxidized color-changing material layer 220 may be deposited on the entire surface of a transparent electrode substrate 210. In this case, in the present invention, the oxidized discoloration material layer 220 formed of nickel oxide (NiO) has been described, but the oxidization discoloration material layer 220 is not limited thereto, and nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ). ), molybdenum oxide (MoO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). It may be a layer formed of an electrochromic material of a metal oxide.

나아가, 본 발명에서는 동일한 금속 산화물을 사용하여 산화 변색 물질층(220)과 라인 패턴(line pattern, 230)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 산화 변색 물질층(220)이 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 산화 니켈(NiO)로 형성되면, 라인 패턴(230) 또한 동일한 산화 니켈(NiO)로 형성될 수 있다. Further, in the present invention, the oxidized discoloration material layer 220 and a line pattern 230 are formed by using the same metal oxide. For example, the oxide discoloration material layer 220 is among nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). When formed of nickel oxide (NiO), the line pattern 230 may also be formed of the same nickel oxide (NiO).

투명 전극 기판(210)은 유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 기판 상에 ITO(인듐주석산화물) 및 FTO(불소산화주석) 중 어느 하나의 투명 전극 물질로 형성된 것일 수 있다. The transparent electrode substrate 210 is a transparent electrode material of any one of ITO (indium tin oxide) and FTO (tin fluorine oxide) on a substrate including any one of glass, quartz, and polymer It may be formed of.

본 발명은 향후 전기변색 반응을 진행하는 경우, 기판의 투명 전극과 전해질(도 3에서의 260) 사이의 전기화학 반응을 방지하기 위하여 투명 전극 기판(210) 상부에 산화 니켈(NiO)의 산화 변색 물질층(220)을 벌크(bulk) 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, when electrochromic reaction proceeds in the future, oxidation discoloration of nickel oxide (NiO) on the transparent electrode substrate 210 to prevent an electrochemical reaction between the transparent electrode of the substrate and the electrolyte (260 in FIG. 3) It is characterized in that the material layer 220 is formed in a bulk form.

단계 120에서, 산화 변색 물질층(220) 상에 전기변색 물질로 형성되어 일정한 선폭(width) 및 간격(pitch)을 나타내는 복수의 라인 패턴(line pattern, 230)들을 메쉬(mesh) 구조의 형태로 교차로 적층하여 3차원 나노 구조체(250)를 형성한다. In step 120, a plurality of line patterns 230 that are formed of an electrochromic material on the oxidized color change material layer 220 and have a constant line width and pitch are formed in the form of a mesh structure. The three-dimensional nanostructure 250 is formed by stacking at an intersection.

도 2(b) 내지 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 단계 120은 전기변색 물질로 형성된 복수의 라인 패턴들(230)이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer)을 형성하며, 각 층을 구성하는 복수의 라인 패턴들(230)이 서로 교차된 형태로 적층되어 3차원 나노 구조체(250)를 형성할 수 있다.As shown in FIGS. 2(b) to 2(d), in step 120, a plurality of line patterns 230 formed of an electrochromic material form a plurality of layers arranged at regular intervals, A plurality of line patterns 230 constituting each layer may be stacked to cross each other to form a 3D nanostructure 250.

단계 120은 전기변색 물질로 형성된 복수의 라인 패턴들(230)을 나노 전사 프린팅(nano transfer printing) 기법을 이용하여 교차로 적층할 수 있다. In step 120, a plurality of line patterns 230 formed of an electrochromic material may be alternately stacked using a nano transfer printing technique.

예를 들면, 단계 120은 금속 산화물의 벌크 물질로 형성된 산화 변색 물질층(220) 상에 일정한 라인 패턴을 가지는 실리콘 마스터 템플릿을 이용하여 형성된 복수의 라인 패턴들(230)을 나노 전사 프린팅 기법으로 전사할 수 있다. For example, in step 120, a plurality of line patterns 230 formed using a silicon master template having a constant line pattern on the oxidized color changing material layer 220 formed of a bulk material of metal oxide are transferred by a nano-transfer printing technique. can do.

보다 구체적으로, 복수의 라인 패턴들(230)을 나노 전사 프린팅으로 전사하는 과정을 설명하면, 본 발명은 실리콘 마스터 템플릿 상부에 Poly(methylmethacrylate)(PMMA)(100kg/mol) 4wt% 용액을 스핀코팅하고, 이를 상용 Polyimide(PI) 테이프를 이용해 접착시킨 후, 떼어내어 라인 패턴을 복제한다. 그 후, 본 발명은 E-Beam 진공증착법(E-beam evaporator)를 이용하여 PPMA 복제 패턴에 일정 각도로 사선 증착하여 복제된 라인 패턴 상에 금속 산화물 나노 와이어를 형성한다. 제작된 금속 산화물 나노와이어는 아세톤(Acetone)과 햅테인(Heptane)이 1:1 부피 비로 섞여있는 용매 증기에 노출된 후 임의의 기판에 전사된다. 이후에, 단계 120은 나노 전사 프린팅의 각도를 이전 전사 과정과 다르게 하여 여러 번 적층을 반복함으로써 금속 산화물 나노선(또는 복수의 라인 패턴들, 230) 기반의 3차원 나노 구조체(250)를 제작한다. More specifically, the process of transferring the plurality of line patterns 230 by nano-transfer printing is described, the present invention spin-coating a 4wt% solution of Poly(methylmethacrylate) (PMMA) (100kg/mol) on the silicon master template Then, after bonding it with a commercial polyimide (PI) tape, it is removed and the line pattern is duplicated. Thereafter, the present invention forms a metal oxide nanowire on the replicated line pattern by diagonally depositing the PPMA replica pattern at a predetermined angle using an E-beam evaporator. The fabricated metal oxide nanowires are transferred to an arbitrary substrate after being exposed to a solvent vapor in which acetone and haptane are mixed in a 1:1 volume ratio. Thereafter, in step 120, the 3D nanostructure 250 based on the metal oxide nanowire (or a plurality of line patterns, 230) is fabricated by repeating the lamination several times with the angle of the nano-transfer printing different from the previous transfer process. .

이 때, 복수의 라인 패턴들(230) 각각은 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성되며, 금속 산화물 증착의 두께는 50nm 이하일 수 있다. 마찬가지로, 본 발명에서 복수의 라인 패턴들(230) 각각은 산화 변색 물질층(220)과 동일한 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다. At this time, each of the plurality of line patterns 230 is nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). It is formed of an electrochromic material of a metal oxide including any one of, and the thickness of the metal oxide deposition may be 50 nm or less. Likewise, in the present invention, each of the plurality of line patterns 230 is formed of an electrochromic material of the same metal oxide as the oxidized discoloration material layer 220.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 라인 패턴들(230)은 일정한 간격을 사이로 정렬되어 층(layer)을 형성하며, 복수의 라인 패턴들(230) 각각은 1um 미만의 선폭(width) 및 간격(pitch)과 100nm 미만의 깊이로 형성된 형태로 가시광선과 상호작용을 일으킬 수 있는 크기일 수 있다. As shown in FIG. 2, a plurality of line patterns 230 are arranged at a certain interval to form a layer, and each of the plurality of line patterns 230 has a line width and spacing of less than 1 μm. It may have a size that can cause interaction with visible light in a form formed with a (pitch) and a depth less than 100 nm.

또한, 복수의 라인 패턴들(230)이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer) 각각은 수직 방향으로 교차로 적층된 것을 특징으로 한다. 이 때, 복수의 라인 패턴들(230)을 전사하는 나노 전사 프린팅(nano transfer printing)의 각도는 라인 패턴이 수직 방향으로 적층되어 쌓일 수 있도록 이전 층을 전사하는 과정에서 전사된 프린팅된 라인 패턴과의 각도를 평행하지 않게 수행하는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the plurality of layers in which the plurality of line patterns 230 are arranged at a predetermined interval are intersectedly stacked in a vertical direction. At this time, the angle of nano transfer printing to transfer the plurality of line patterns 230 is determined by the line pattern transferred in the process of transferring the previous layer so that the line pattern can be stacked and stacked in a vertical direction. It is characterized in that the angle of conduct is not parallel.

단계 130에서, 3차원 나노 구조체(250)의 상단에 특정 원소를 도핑하여 도핑 막(240)을 증착한다. In step 130, a doped layer 240 is deposited by doping a specific element on the top of the 3D nanostructure 250.

도 2(e)에 도시된 바와 같이, 단계 130은 3차원 나노 구조체(250)의 상단에 전기변색 물질을 특정 원소로 도핑하여 50nm 이하의 얇은 도핑 막(240)을 증착할 수 있다.As shown in FIG. 2(e), in step 130, a thin doped film 240 of 50 nm or less may be deposited on the top of the 3D nanostructure 250 by doping an electrochromic material with a specific element.

본 발명은 3차원 나노 구조체(250)를 형성하기 위한 나노 전사 프린팅의 전사 각도 및 전사 횟수와, 라인 패턴(230)의 형태 및 크기를 조절한 후, 이온의 주입 능력 향상을 위해 특정 원소로 도핑한 금속 산화물의 도핑 막(240)을 50nm 이하의 두께로 형성할 수 있다. In the present invention, after adjusting the transfer angle and the number of transfers of nano-transfer printing to form the 3D nanostructure 250, and the shape and size of the line pattern 230, doping with a specific element to improve the implantation ability of ions The doped layer 240 of one metal oxide may be formed to a thickness of 50 nm or less.

예를 들면, 단계 130은 딥 코팅(dip-coating) 및 스핀 코팅(spin-coating)과 진공 증착(Vacuum deposition) 또는 이들의 조합을 포함하는 방법을 사용하여 나노 구조체(250)의 상단에 특정 원소를 도핑하여 도핑 막(240)을 증착할 수 있다. 이 때, 도핑에 사용되는 특정 원소는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 리튬(Li) 및 코발트(Co) 중 어느 하나를 포함하는 금속일 수 있다. For example, step 130 uses a method including dip-coating, spin-coating, and vacuum deposition, or a combination of a specific element on top of the nanostructure 250. Doping may be performed to deposit the doped layer 240. In this case, the specific element used for doping may be a metal including any one of copper (Cu), aluminum (Al), lithium (Li), and cobalt (Co).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 모식도를 도시한 것이다.3 is a schematic diagram of an electrochromic device of a 3D nanostructure according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전기변색 소자(200)는 투명 전극 기판(210), 산화 변색 물질층(220), 복수의 라인 패턴층(231, 232)을 포함하는 3차원 나노 구조체(250) 및 도핑 막(240)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the electrochromic device 200 includes a transparent electrode substrate 210, an oxidized color change material layer 220, a 3D nanostructure 250 including a plurality of line pattern layers 231 and 232, and doping. It includes a membrane 240.

투명 전극 기판(210)은 유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 기판 상에 ITO(인듐주석산화물) 및 FTO(불소산화주석) 중 어느 하나의 투명 전극 물질로 형성된 것일 수 있다.The transparent electrode substrate 210 is a transparent electrode material of any one of ITO (indium tin oxide) and FTO (tin fluorine oxide) on a substrate including any one of glass, quartz, and polymer It may be formed of.

산화 변색 물질층(220)은 산화 니켈(NiO)로 형성된 층(layer)이며, 투명 전극 기판(210) 상에 전면적으로 증착된다. 이 때, 산화 변색 물질층(220)은 기판(210)과 동일한 크기(size)로 형성될 수 있으며, 두께는 한정하지 않는다. The oxide discoloration material layer 220 is a layer formed of nickel oxide (NiO), and is entirely deposited on the transparent electrode substrate 210. In this case, the oxidized discoloration material layer 220 may be formed to have the same size as the substrate 210, and the thickness is not limited.

또한, 산화 변색 물질층(220)과 3차원 나노 구조체(250)를 형성하는 복수의 라인 패턴들(230)은 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나의 동일한 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성될 수 있다. In addition, the plurality of line patterns 230 forming the oxide-chromic material layer 220 and the 3D nanostructure 250 are nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ) , Titanium dioxide (TiO 2 ) and vanadium oxide (V 2 O 5 ) may be formed of an electrochromic material of the same metal oxide.

3차원 나노 구조체(250)는 복수의 라인 패턴들(230)이 층을 이룬 복수의 라인 패턴층(231, 232)이 적층되어 형성된다. 이 때, 복수의 라인 패턴(line pattern, 230)은 산화 변색 물질층(220) 상에 전기변색 물질로 형성되며, 일정한 선폭(width) 및 간격(pitch)으로 형성될 수 있다. The 3D nanostructure 250 is formed by stacking a plurality of line pattern layers 231 and 232 in which a plurality of line patterns 230 are formed. In this case, the plurality of line patterns 230 are formed of an electrochromic material on the oxidized color change material layer 220 and may be formed with a constant line width and pitch.

3차원 나노 구조체(250)는 전기변색 물질로 형성된 복수의 라인 패턴들(230)이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer, 231 및 232)으로 형성되며, 각 층을 구성하는 복수의 라인 패턴들(230)이 서로 교차된 형태로 적층된 것일 수 있다. 예를 들면, 1층의 라인 패턴층(231)은 복수의 라인 패턴들(230)이 일정한 간격을 사이로 세로 정렬된 경우라면, 2층의 라인 패턴층(232)은 복수의 라인 패턴들(230)이 일정한 간격을 사이로 가로 정렬되어 1층의 라인 패턴층(231) 및 2층의 라인 패턴층(232)이 서로 교차된 형태로 적층된 형태를 나타낼 수 있다. The 3D nanostructure 250 is formed of a plurality of layers 231 and 232 in which a plurality of line patterns 230 formed of an electrochromic material are arranged at regular intervals, and a plurality of lines constituting each layer The patterns 230 may be stacked to cross each other. For example, if the line pattern layer 231 of the first layer is vertically aligned with a plurality of line patterns 230 at regular intervals, the line pattern layer 232 of the second layer is a plurality of line patterns 230 ) Are arranged horizontally at regular intervals, so that the line pattern layer 231 of the first layer and the line pattern layer 232 of the second layer are stacked in an intersecting manner.

도 3을 참조하면, 복수의 라인 패턴들(230) 사이의 일정한 간격에는 전해질(260)이 채워질 수 있다. 예를 들면, 3차원 나노 구조체(250)를 형성하는 각 층의 라인 패턴(230)은 일정한 간격을 사이로 정렬되어 배치되며, 복수의 라인 패턴들(230) 각각의 일정한 간격 사이에는 전해질(260)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3, an electrolyte 260 may be filled at a predetermined interval between a plurality of line patterns 230. For example, the line patterns 230 of each layer forming the 3D nanostructure 250 are arranged and arranged at regular intervals, and the electrolyte 260 is disposed between the plurality of line patterns 230 at regular intervals. Can be formed.

도핑 막(240)은 3차원 나노 구조체(250)의 상단에 특정 원소를 도핑하여 증착된다. The doped layer 240 is deposited by doping a specific element on the top of the 3D nanostructure 250.

도 3을 참조하면, 도핑 막(240)은 3차원 나노 구조체(250)의 최상단에 위치한 복수의 라인 패턴들(230)의 상단에 증착되며, 최상단 층을 구성하는 복수의 라인 패턴들(230) 사이의 일정한 간격 상에도 증착될 수 있다. Referring to FIG. 3, a doped layer 240 is deposited on top of a plurality of line patterns 230 positioned at the top of the 3D nanostructure 250, and a plurality of line patterns 230 constituting the top layer It can also be deposited on regular intervals between.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노 전사 프린팅을 실시한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 주사 전자 현미경으로 관측한 이미지를 도시한 것이다.4 shows an image of an electrochromic device of a 3D nanostructure subjected to nano-transfer printing according to an embodiment of the present invention, observed with a scanning electron microscope.

보다 상세하게, 도 4는 50nm(50-50-80) 및 300nm(300-50-80) 주기를 가지는 템플릿을 이용하여 나노 전사 프린팅 기법으로 산화 니켈을 1회 및 2회 적층한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)으로 5만배 확대한 이미지를 도시한 것이다.In more detail, FIG. 4 is a three-dimensional nanostructure in which nickel oxide is stacked once and twice by a nano transfer printing technique using a template having a period of 50 nm (50-50-80) and 300 nm (300-50-80). The electrochromic element of is shown in an image magnified 50,000 times with a scanning electron microscope (SEM).

본 발명은 나노 전사 프린팅 기법을 통해 전사 각도 및 전사 횟수와 라인 패턴의 형태 및 크기를 조절하여 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하였으며, 이온의 주입 능력 향상을 위해 특정 이온을 도핑한 금속 산화물의 도핑 막을 30nm 미만의 두께로 형성하였다. The present invention forms an electrochromic device of a 3D nanostructure by controlling the transfer angle, the number of transfers, and the shape and size of the line pattern through the nano-transfer printing technique, and a metal oxide doped with specific ions to improve the implantation ability of ions The doped film of was formed to a thickness of less than 30 nm.

도 4를 참조하면, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 1층의 라인 패턴층(1 layer) 및 2층의 라인 패턴층(2 layer)은 서로 수직 방향으로 교차된 형태로 증착된 것을 확인할 수 있으며, 라인 패턴층 각각은 복수의 라인 패턴들이 일정한 간격을 사이로 정렬된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, the first layer of the line pattern layer (1 layer) and the second layer of the line pattern layer (2 layers) forming an electrochromic device of a 3D nanostructure are deposited in a form crossing each other in a vertical direction. It can be seen that, in each of the line pattern layers, it can be seen that a plurality of line patterns are arranged at regular intervals.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 2회, 4회 및 6회의 전사 횟수로 구분되어 형성된 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 이미지 및 실험 결과 그래프를 도시한 것이다.5A and 5B illustrate images and graphs of experimental results of an electrochromic device of a 3D nanostructure formed by being divided into 2, 4 and 6 transfer times according to an embodiment of the present invention.

보다 상세하게는, 도 5a는 본 발명의 전사 반복 횟수에 따라 제조된 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자의 이미지를 도시한 것이고, 도 5b는 전사 반복 횟수에 따라 제조된 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 공기 대비 투과도의 실험 결과 그래프를 도시한 것이다.More specifically, FIG. 5A shows an image of an electrochromic device of a 3D nanostructure manufactured according to the number of transfer repetitions of the present invention, and FIG. 5B is an electrochromic image of a 3D nanostructure manufactured according to the number of transfer repetitions. It shows a graph of the experimental results of the transmittance to air for the device.

본 발명은 50nm 및 300nm 주기를 가지는 실리콘 마스터 템플릿으로 산화 니켈의 라인 패턴을 형성한 후, 100nm의 산화 니켈이 벌크 형태로 증착된 평판 기판에 90도의 전사 각도로 전사하여 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하였으며, 2회, 4회 및 6회의 전사 횟수로 구분하여 층(layer)을 형성하였다. In the present invention, after forming a line pattern of nickel oxide with a silicon master template having a period of 50 nm and 300 nm, it is transferred to a flat substrate on which 100 nm of nickel oxide is deposited in a bulk form at a transfer angle of 90 degrees to electrochromize the 3D nanostructure. A device was formed, and a layer was formed by dividing the number of transfers into 2, 4 and 6 transfer times.

도 5b를 참조하면, 전사 횟수에 따른 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 투과도를 측정한 결과, 2회의 전사 횟수로 층을 형성한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자의 경우, 520nm 파장 기준에서 탈색 투과도는 벌크(bulk) 산화 니켈 대비 최대 8% 이상 증가된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5B, as a result of measuring the transmittance of the electrochromic device of the 3D nanostructure according to the number of transfers, in the case of the electrochromic device of the 3D nanostructure in which a layer is formed by the number of transfers two times, based on a wavelength of 520 nm. It can be seen that the bleaching transmittance was increased by up to 8% or more compared to the bulk nickel oxide.

즉, 도 5를 참조하면, 적층 수에 따라 유사한 스펙트럼(spectrum)을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 라인 패턴의 두께 및 형상의 요인에 따라 광학적 특성이 결정되는 것을 알 수 있다. That is, referring to FIG. 5, it can be seen that a similar spectrum is displayed according to the number of stacks, and it can be seen that optical characteristics are determined according to factors of the thickness and shape of the line pattern.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 전기변색 테스트를 수행한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 이미지 및 실험 결과 그래프를 도시한 것이다.6A and 6B are images and graphs of experimental results of an electrochromic device of a 3D nanostructure subjected to an electrochromic test according to an embodiment of the present invention.

보다 상세하게는, 도 6a는 전사 반복 횟수로 구분되어 형성된 후, 전기변색 테스트를 진행한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자의 이미지를 도시한 것이고, 도 6b는 전사 반복 횟수로 구분되어 형성된 후, 전기변색 테스트를 진행한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 공기 대비 투과도의 실험 결과 그래프를 도시한 것이다.More specifically, FIG. 6A shows an image of an electrochromic device of a 3D nanostructure subjected to an electrochromic test after being divided by the number of transfer repetitions, and FIG. 6B is formed by dividing the number of transfer repetitions, A graph of the experimental results of the transmittance versus air for the electrochromic device of the 3D nanostructure subjected to the electrochromic test is shown.

본 발명은 도 5의 과정으로 형성된 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 KOH 1M 용액에서 +2, -2V의 전압으로 15초간 착색 및 탈색 테스트를 진행하였다.In the present invention, the electrochromic device of the 3D nanostructure formed by the process of FIG. 5 was subjected to coloring and decolorization tests for 15 seconds at a voltage of +2 and -2V in a KOH 1M solution.

도 6a는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 탈색(bleach)과 착색(Color) 후의 이미지를 나타내며, 도 6b의 왼쪽 도면을 참조하면, 탈색 투과도는 2회의 전사 횟수로 층을 형성한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자가 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 나아가, 적층 수가 증가함에 따라, 착색 투과도는 감소하는 것을 확인할 수 있다.6A shows an image after bleaching and coloring of an electrochromic device of a 3D nanostructure, and referring to the left drawing of FIG. 6B, the bleaching transmittance is a three-dimensional layer formed by two transfer times. It can be seen that the electrochromic device of the nanostructure is the highest. Furthermore, it can be seen that as the number of stacks increases, the color transmittance decreases.

또한, 도 6b의 오른쪽 도면을 참조하면, 탈색 투과도는 2회의 전사 횟수로 층을 형성한 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자가 가장 높으며, 그래프가 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 착색 투과도는 효과적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to the right drawing of FIG. 6B, it can be seen that the electrochromic element of the 3D nanostructure layered with the number of transfers of two times has the highest decolorization transmittance, and the graph gradually decreases. In addition, it can be seen that the colored transmittance is effectively reduced.

도 6b에 도시된 바와 같이, 520nm 파장 기준에서 착색 투과도는 벌크(bulk) 산화 니켈 대비 최대 14% 감소된 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6B, it can be seen that the color transmittance at a wavelength of 520 nm was reduced by up to 14% compared to bulk nickel oxide.

즉, 본 발명은 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 대한 탈색 시, 투과도는 증가하고, 착색 시, 투과도는 감소하는 것을 확인하여 색대비의 증가를 확인하였다. 나아가, 투과도의 향상 정도는 3차원 나노 구조체의 구조, 선폭(width), 두께 및 적층 수에 영향을 받는 것을 알 수 있다. That is, in the present invention, when decolorizing the electrochromic device of the 3D nanostructure, the transmittance increases and the transmittance decreases when coloring, thereby confirming an increase in color contrast. Furthermore, it can be seen that the degree of enhancement of the transmittance is affected by the structure, width, thickness, and number of stacks of the 3D nanostructure.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings as described above, various modifications and variations can be made from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.

200: 전기변색 소자
210: 투명 전극 기판
220: 산화 변색 물질층
230: 라인 패턴
231, 232: 라인 패턴층
240: 도핑 막
250: 3차원 나노 구조체
260: 전해질
200: electrochromic element
210: transparent electrode substrate
220: oxidative discoloration material layer
230: line pattern
231, 232: line pattern layer
240: doped film
250: 3D nanostructure
260: electrolyte

Claims (12)

고 효율을 나타내는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자를 형성하는 방법에 있어서,
투명 전극 기판 상에 산화 변색 물질층을 증착하는 단계;
상기 산화 변색 물질층 상에 전기변색 물질로 형성되어 일정한 선폭(width) 및 간격(pitch)을 나타내는 복수의 라인 패턴(line pattern)들을 메쉬(mesh) 구조의 형태로 교차로 적층하여 3차원 나노 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 3차원 나노 구조체의 상단에 특정 원소를 도핑하여 도핑 막을 증착하는 단계
를 포함하고,
상기 3차원 나노 구조체를 형성하는 단계는
전기변색 물질로 형성된 상기 복수의 라인 패턴들이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer)을 형성하며, 각 층을 구성하는 상기 복수의 라인 패턴들이 서로 교차된 형태로 적층되어 상기 3차원 나노 구조체를 형성하는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
In the method of forming an electrochromic device of a three-dimensional nanostructure exhibiting high efficiency,
Depositing a layer of an oxidized color change material on the transparent electrode substrate;
A three-dimensional nanostructure is formed by intersecting a plurality of line patterns formed of an electrochromic material on the oxidized discoloring material layer and having a constant line width and pitch in the form of a mesh structure. Forming; And
Depositing a doped film by doping a specific element on the top of the 3D nanostructure
Including,
The step of forming the 3D nanostructure is
The plurality of line patterns formed of an electrochromic material form a plurality of layers arranged at regular intervals, and the plurality of line patterns constituting each layer are stacked to cross each other to form the 3D nanostructure Method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure to form a.
제1항에 있어서,
상기 산화 변색 물질층을 증착하는 단계는
상기 투명 전극 기판(transparent electrode substrate)의 상부에 전면적으로 산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성된 상기 산화 변색 물질층을 증착하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 1,
The step of depositing the oxidized color change material layer
Nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5) are all over the transparent electrode substrate. A method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure by depositing the oxidized color changing material layer formed of an electrochromic material of a metal oxide including any one of.
제2항에 있어서,
상기 투명 전극 기판은
유리(Glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(Polymer) 중 어느 하나를 포함하는 기판 상에 ITO(인듐주석산화물) 및 FTO(불소산화주석) 중 어느 하나의 투명 전극 물질로 형성된 것을 특징으로 하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 2,
The transparent electrode substrate
It is characterized in that it is formed of any one of transparent electrode material of ITO (indium tin oxide) and FTO (tin fluoride oxide) on a substrate including any one of glass, quartz, and polymer, Method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 3차원 나노 구조체를 형성하는 단계는
전기변색 물질로 형성된 상기 복수의 라인 패턴들을 나노 전사 프린팅(nano transfer printing) 기법을 이용하여 교차로 적층하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 1,
The step of forming the 3D nanostructure is
A method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure, in which the plurality of line patterns formed of an electrochromic material are stacked at an intersection using a nano transfer printing technique.
제5항에 있어서,
상기 복수의 라인 패턴들은
산화 니켈(NiO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브데늄(MoO3), 이산화 티탄(TiO2) 및 산화 바나듐(V2O5) 중 어느 하나를 포함하는 금속 산화물의 전기변색 물질로 형성되며, 50nm 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 5,
The plurality of line patterns
As an electrochromic material of metal oxide containing any one of nickel oxide (NiO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ) and vanadium oxide (V 2 O 5) Is formed, characterized in that formed to a thickness of 50 nm or less, 3D nanostructure electrochromic device forming method.
제1항에 있어서,
상기 도핑 막을 증착하는 단계는
상기 3차원 나노 구조체의 상단에 전기변색 물질을 상기 특정 원소로 도핑하여 50nm 이하의 얇은 상기 도핑 막을 증착하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 1,
Depositing the doped layer comprises:
A method for forming an electrochromic device of a 3D nanostructure, in which the doped film having a thickness of 50 nm or less is deposited on an upper portion of the 3D nanostructure by doping an electrochromic material with the specific element.
제7항에 있어서,
상기 도핑 막을 증착하는 단계는
딥 코팅(dip-coating) 및 스핀 코팅(spin-coating)과 진공 증착(Vacuum deposition) 또는 이들의 조합을 포함하는 방법을 사용하여 상기 도핑 막을 증착하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 7,
Depositing the doped layer comprises:
A method of forming an electrochromic device of a 3D nanostructure, in which the doped layer is deposited using a method including dip-coating, spin-coating, vacuum deposition, or a combination thereof.
제8항에 있어서,
상기 도핑에 사용되는 특정 원소는
구리(Cu), 알루미늄(Al), 리튬(Li) 및 코발트(Co) 중 어느 하나를 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자 형성 방법.
The method of claim 8,
The specific element used for the doping is
Copper (Cu), aluminum (Al), lithium (Li), and a method of forming an electrochromic device of a three-dimensional nanostructure, characterized in that the metal containing any one of cobalt (Co).
고 효율을 나타내는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자에 있어서,
투명 전극 기판;
상기 투명 전극 기판 상에 증착되는 산화 변색 물질층;
상기 산화 변색 물질층 상에 전기변색 물질로 형성되며, 일정한 선폭(width) 및 간격(pitch)을 나타내는 복수의 라인 패턴(line pattern)들을 포함하는 3차원 나노 구조체; 및
상기 3차원 나노 구조체의 상단에 특정 원소를 도핑하여 증착된 도핑 막
를 포함하고,
상기 3차원 나노 구조체는
전기변색 물질로 형성된 상기 복수의 라인 패턴들이 일정한 간격을 사이로 정렬된 복수의 층(layer)으로 형성되며, 각 층을 구성하는 상기 복수의 라인 패턴들이 서로 교차된 형태로 적층되는 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자.
In the electrochromic device of a three-dimensional nanostructure showing high efficiency,
Transparent electrode substrate;
An oxide-chromic material layer deposited on the transparent electrode substrate;
A 3D nanostructure formed of an electrochromic material on the oxidized discoloring material layer and including a plurality of line patterns having a constant line width and a pitch; And
Doped film deposited by doping a specific element on the top of the 3D nanostructure
Including,
The 3D nanostructure is
The plurality of line patterns formed of an electrochromic material are formed as a plurality of layers arranged at regular intervals, and the plurality of line patterns constituting each layer are stacked in an intersecting manner. Electrochromic element.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 복수의 라인 패턴들 사이의 일정한 간격에는 전해질이 채워진 것을 특징으로 하는, 3차원 나노 구조체의 전기변색 소자.
The method of claim 10,
Electrochromic device of a 3D nanostructure, characterized in that the electrolyte is filled in a predetermined interval between the plurality of line patterns.
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