KR102531443B1

KR102531443B1 - 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우

Info

Publication number: KR102531443B1
Application number: KR1020210151430A
Authority: KR
Inventors: 윤철민; 김춘호; 박혜진; 전승민
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사; 에스케이아이이테크놀로지주식회사
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2023-05-12

Abstract

본 발명은 제1 유리 기재, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층 및 제2 전도층은 일렉트로크로믹 공정을 이용하여 형성되는 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우를 제공한다.

Description

플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우{METHOD FOR PREPARING FLEXIBLE SMART WINDOW AND FLEXIBLE SMART WINDOW PREPARED THEREFROM}

본 발명의 실시 예들은 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우에 관한 것이다.

플랙서블 스마트 윈도우를 제작하는 방법 중 액정을 사용하는 공정 및 SPD(suspended particle device)를 사용하는 공정은 일렉트로크로믹 공정 대비 낮은 공정온도를 적용하기 때문에, PET와 같은 광학용 필름을 적용하여 플랙서블 스마트 윈도우를 제작하는 방법이 널리 알려져 있다. 그러나 일렉트로크로믹 기술에서는 변색층과 이온저장층을 400℃ 이상의 고온에서 처리하기 때문에, 종래의 액정 및 SPD 기술에 적용되는 PET나 광학용 필름은 내열성이 부족하여 일렉트로크로믹 기술에 적용하기 어려운 문제가 있다.

본 발명의 실시 예는 종래의 PET 대신 내열성이 우수한 폴리이미드를 적용하여 400℃ 이상의 고온에서 일렉트로크로믹 공정을 이용할 수 있고, 유리 기재, 특히 초박막 강화유리(UTG)를 적용하여 우수한 광학도를 나타내는 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있는, 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은, 제1 유리 기재, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층 및 제2 전도층은 일렉트로크로믹 공정을 이용하여 형성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는 본 발명의 실시 예에 따른 방법으로 제조된 플렉서블 스마트 윈도우로서, 제1 유리 기재; 제1 폴리이미드층; 제1 전도층; 변색층; 전해질층; 이온저장층; 제2 전도층; 제2 폴리이미드층; 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층된 것이다.

본 기술에 따르면, 종래의 PET 대신 내열성이 우수한 폴리이미드를 적용하여 400℃ 이상의 고온에서 일렉트로크로믹 공정을 이용할 수 있고, 유리 기재, 특히 초박막 강화유리(UTG)를 적용하여 우수한 광학도를 나타내는 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있는, 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우가 제공된다.

도 1은 (a) 실시 예에 따라 제조된 플렉서블 스마트 윈도우 및 (b) 다른 실시 예에 따라 제조된 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 있어서, 고내열 접착층이 형성된 유리 기재를 사용하여 폴리이미드층을 형성하고 일렉트로크로믹 기술을 적용하는 공정을 나타낸 것이다.
도 3은 실시 예에 따라 제조된 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 명세서 및 도면에서 "유리 기재" 또는 "유리층"은 동일한 의미로 기재된 것이다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 "투명PI층" 또는 "폴리이미드층"은 동일한 의미로 기재된 것이다.

또한, 본 명세서에서 "제1" 및 "제2"는 도면을 참조하여 본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우에 포함되는 복수의 층들을 구분 및 설명하기 위해 기재된 것이며, 단계의 선후 등을 한정하는 것이 아니다.

또한, 본 명세서에서, 특별한 정의가 없는 한, 층, 막, 박막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에”, "상에" 또는 “상부에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것일 수 있다. 또한, 특별한 정의가 없는 한, 층, 막, 박막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “아래에”, "하에" 또는 “하부에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 아래에” 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

도 1은 (a) 실시 예에 따라 제조된 플렉서블 스마트 윈도우 및 (b) 다른 실시 예에 따라 제조된 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 1의 (a)는, 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 따라 제조된, 유리 기재(100_1, 100_2) 및 고내열 접착층(200_1, 200_2)을 포함하는 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는, 상기 도 1의 (a)의 플렉서블 스마트 윈도우에서 보호필름(800_1, 800_2)을 추가적으로 포함하는 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것이다.

전술한 바와 같이, PET와 같은 광학용 필름은 내열성이 부족하기 때문에, 400℃ 이상의 고온에서 변색층과 이온저장층을 처리하는 일렉트로크로믹 기술에서 PET를 사용하는 것은 적절하지 않다. 이에 내열성 및 태양광 투과율이 우수한 폴리이미드층(300_1, 300_2)를 유리 기재에 코팅함으로써, 고온 처리가 요구되는 일렉트로크로믹 기술을 적용하여 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.

종래에 사용되던 PET는 유리전이온도가 120℃ 내지 150℃인 반면, 폴리이미드는 유리전이온도가 450℃ 이상이므로, 400℃ 이상의 고온 처리가 요구되는 일렉트로크로믹 기술에 충분히 적용될 수 있다. 특히, 본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에서 적용되는 일렉트로크로믹 공정은, 종래의 방법보다 높은 고온공정을 적용하여 투과도 가변 응답속도가 빠르기 때문에, 종래 기술대비 보다 플랙서블 하면서 우수한 성능을 갖는 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.

본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는 유리 기재로서 초박막 강화유리(UTG, Ultra Thin Glass)를 사용할 수 있고, 그 두께는 30 ㎛ 이상, 40 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 70 ㎛ 이상 또는 100 ㎛ 이상일 수 있고, 300 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하 또는 120 ㎛ 이하일 수 있으며, 예를 들면 30 내지 300 ㎛, 40 내지 200 ㎛ 또는 50 내지 150 ㎛일 수 있다.

상기 초박막 강화유리(UTG)는 화학적 강화처리한 것일 수 있으며, 예를 들면, NEG, SCHOTT사의 UTG기판을 화학적으로 강화처리한 DOL(압축응력깊이) 13 ㎛, CS(표면압축응력) 560MPa의 UTG를 사용할 수 있다.

본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은 전술한 바와 같이, 제1 유리 기재, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층 및 제2 전도층은 일렉트로크로믹 공정을 이용하여 형성될 수 있다.

실시 예에 따르면, 각 층을 형성하는 단계는, 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 폴리이미드층 상에 각각 제1 및 제2 전도층을 형성하는 단계; 상기 제1 전도층 상에 변색층을 형성하고, 상기 제2 전도층에 이온저장층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 유리 기재 상의 변색층 및 상기 제2 유리 기재 상의 이온저장층이 서로 마주 향하도록 라미네이션하고, 상기 변색층 및 이온저장층 사이에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 유리 기재(100_1, 100_2)와 폴리이미드층(300_1, 300_2) 사이에 고내열 접착층(200_1, 200_2)을 추가적으로 형성시키거나(도 1 및 도 2 참조), 또는 별도의 고내열 접착층을 형성하지 않고 폴리아믹산 조성물에 실란 커플링제를 첨가하여 폴리이미드층을 형성하여 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있다(도 3 참조).

도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 있어서, 고내열 접착층이 형성된 유리 기재를 사용하여 폴리이미드층을 형성하고 일렉트로크로믹 기술을 적용하는 공정이 수행될 수 있다.

도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2) 상에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2)을 형성하는 단계 이전에, 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2) 상에 각각 제1 및 제2 고내열 접착층(200_1, 200_2)을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 고내열 접착층은 내비산층의 역할 및 유리 기재와 폴리이미드층의 결합을 강화시키는 역할을 할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 고내열 접착층을 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 유리 기재 상에 실란 커플링제 용액을 도포하고, 50℃ 내지 100℃의 온도로 경화시켜 수행될 수 있다.

상기 제1 및 제2 고내열 접착층(200_1, 200_2)의 두께는 50 nm 이상, 60 nm 이상, 70 nm 이상, 80 nm 이상, 90 nm 이상 또는 100 nm 이상일 수 있고, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하 또는 200 nm 이하일 수 있으며, 예를 들면 50 내지 500 nm, 80 내지 300 nm 또는 100 내지 200 nm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 실란 커플링제로는, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필(디메톡시)메틸실란 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시계 실란 커플링제; 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란 및 11-머캅토운데실트리메톡시실란 등의 머캅토계 실란 커플링제; 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필디메톡시메틸실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-메틸아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필디메톡시메틸실란 등의 아미노계 실란 커플링제; 3-우레이드프로필트리에톡시실란 등의 우레이드계 실란 커플링제, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 및 비닐메틸디에톡시실란 등의 비닐계 실란 커플링제; p-스티릴트리메톡시실란 등의 스티릴계 실란 커플링제; 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 아크릴레이트계 실란 커플링제; 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 등의 이소시아네이트계 실란 커플링제, 비스(트리에톡시실릴프로필)디설피드, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설피드 등의 설피드계 실란 커플링제; 페닐트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 이미다졸실란, 트리아진실란 등을 들 수 있다.

도 2의 (a)는 상기 제1 및 제2 고내열 접착층(200_1, 200_2) 상에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2)을 형성하는 단계를 나타낸 것으로서, 상기 제1 및 제2 고내열 접착층(200_1, 200_2) 상에 폴리아믹산 조성물을 도포하고, 특정 온도로 경화시켜 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 별도의 고내열 접착층이 형성되지 않는 경우, 폴리이미드층은 유리 기재 상에 폴리아믹산 조성물을 도포하고, 특정 온도로 경화시켜 형성될 수 있으며, 이 경우의 폴리아믹산 조성물은 실란 커플링제를 추가로 포함할 수 있다.

추가로 포함되는 실란 커플링제의 함량은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상일 수 있고, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하일 수 있으며, 예를 들면, 0.1 내지 5 중량%, 0.3 내지 2 중량% 또는 0.5 내지 1 중량%일 수 있다. 실란 커플링제의 함량이 상기 수치보다 낮은 경우에는 유리 기재와 폴리이미드층의 결합을 강화시키는 효과가 미미하고, 반대로 실란 커플링제의 함량이 상기 수치보다 높은 경우에는 추가적인 효과를 기대하기 어렵다.

폴리아믹산 조성물을 경화시키는 온도로는, 400℃ 이상, 410℃ 이상, 420℃ 이상, 430℃ 이상, 440℃ 이상 또는 450℃ 이상일 수 있고, 800℃ 이하, 700℃ 이하, 600℃ 이하, 500℃ 이하, 490℃ 이하 또는 470℃ 이하일 수 있으며, 예를 들면 400℃ 내지 800℃, 420℃ 내지 600℃, 430℃ 내지 500℃ 또는 450℃ 내지 470℃의 온도일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 경화 온도가 상기 수치 범위를 벗어나는 경우에는 폴리이미드층의 원하는 물성(태양광 평균 투과도, 내열성 등)을 얻기 어렵다.

상기 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2)의 두께는 1 ㎛ 이상, 2 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 4 ㎛ 이상 또는 5 ㎛ 이상일 수 있고, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하 또는 10 ㎛ 이하일 수 있으며, 예를 들면 1 내지 50 ㎛, 2 내지 40 ㎛, 3 내지 20 ㎛ 또는 5 내지 10 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 2의 (b)는 상기 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2) 상에 각각 제1 및 제2 전도층(400_1, 400_2)을 형성하는 단계; 및 상기 제1 전도층(400_1) 상에 변색층(500)을 형성하고, 상기 제2 전도층(400_2)에 이온저장층(700)을 형성하는 단계를 나타낸 것이다.

상기 제1 및 제2 전도층(400_1, 400_2)은, ITO(Indium Tin Oxide), In₂O₃(Indium Oxide), IGO(Indium Galium 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(Zink Oxide) 또는 CTO (Cesium Tungsten Oxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 전도성 산화물을 포함할 수 있다.

상기 전도층(400_1, 400_2)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 전도층(400_1, 400_2)이 전도성 산화물을 포함하는 경우, 증착 방식에 의해 전도층이 형성될 수 있다. 증착 방법으로는, 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition) 방법, 화학기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 물리기상증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)을 사용할 수 있다.

상기 전도층(400_1, 400_2)의 두께는 20 nm 이상, 30 nm 이상, 35 nm 이상, 40 nm 이상, 45 nm 이상, 50 nm 이상, 55 nm 이상 또는 60 nm 이상일 수 있고, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하, 200 nm 이하, 150 nm 이하 또는 100 nm 이하일 수 있으며, 예를 들면 20 내지 400 nm, 30 내지 350 nm 또는 50 내지 100 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 변색층(500)은, 환원성 변색 물질 및 산화성 변색 물질 중에서 하나를 포함할 수 있으며, 상기 환원성 변색 물질은 Ti, Nb, Mo, Ta 또는 W로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 산화물이고, 상기 산화성 변색 물질은 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh 또는 Ir로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 산화물; Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 및 Ir로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 수산화물; 및 프러시안 블루 중에서 선택되는 것일 수 있다.

상기 변색층(500)은, 전술한 변색 물질, 용매, 및 실란계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 제1 전도층에 도포하는 단계; 및 상기 제1 전도층(400_1) 상에 도포된 코팅 조성물을 450 ℃ 이상의 온도에서 건조하여 변색층(500)을 형성하는 단계를 수행하여 형성될 수 있다.

제1 전도층(400_1) 상에 도포된 코팅 조성물은 450 ℃ 이상의 온도에서 건조되고, 그 결과 제1 전도층(400_1) 상에 변색 물질을 포함하는 변색층이 형성될 수 있다. 450 ℃ 이상의 온도에서 알코올 등의 용매가 제거되고, 동시에 실란계 화합물의 응축 및 가수분해 반응의 결과로 고체상의 변색층(500)이 형성될 수 있다. 상기 건조 온도에서는 용매만이 제거(증발)된다. 상기 건조 온도의 하한은 사용된 용매를 제거할 수 있을 만큼의 온도이면 충분하다. 예를 들어, 상기 건조 온도는 450 ℃ 이상, 460 ℃ 이상, 470 ℃ 이상, 480 ℃ 이상, 490 ℃ 이상 또는 500 ℃ 이상일 수 있다. 건조 시간은 수분 내지 수백분 범위, 예를 들어 1분 내지 200분 범위 이내일 수 있다.

상기 변색층(500)의 두께는 20 nm 이상, 30 nm 이상, 35 nm 이상, 40 nm 이상, 45 nm 이상, 50 nm 이상, 55 nm 이상 또는 60 nm 이상일 수 있고, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하, 200 nm 이하, 150 nm 이하 또는 100 nm 이하일 수 있으며, 예를 들면 20 내지 400 nm, 30 내지 350 nm 또는 50 내지 100 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 이온저장층(700)은 Ni, Co 및 Mn 중에서 선택되는 하나 이상의 산화물 또는 수산화물을 포함할 수 있다. 이온저장층(700)은 상기 변색층(500)과 동일한 방식으로 형성될 수 있다.

상기 이온저장층(700)의 두께는 50 nm 이상, 60 nm 이상, 80 nm 이상, 90 nm 이상, 100 nm 이상, 120 nm 이상, 130 nm 이상, 140 nm 이상, 150 nm 이상, 180 nm 이상, 190 nm 이상 또는 200 nm 이상일 수 있고, 500 nm 이하, 450 nm 이하, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하 또는 250 nm 이하일 수 있으며, 예를 들면, 50 내지 500 nm, 80 내지 450 nm 또는 100 내지 250 nm일 수 있으며, 전기변색 반응에 사용될 수 있는 충분한 양의 전해질 이온을 함유하고, 변색층(500)과의 전하균형을 맞추는데 유리한 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 2의 (c)는, 상기 제1 유리 기재(100_1) 상의 변색층(500) 및 상기 제2 유리 기재(100_2) 상의 이온저장층(700)이 서로 마주 향하도록 라미네이션하고, 상기 변색층(500) 및 이온저장층(700) 사이에 전해질층(600)을 형성하는 단계를 나타낸 것이다.

전해질층(600)은 전기변색 반응에 관여하는 전해질 이온을 변색층(500)에 제공하는 구성이다. 상기 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 액체 전해질, 겔 폴리머 전해질 또는 무기 고체 전해질이 제한없이 사용될 수 있다.

상기 전해질층(600)은, H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ 또는 Cs⁺로부터 선택되는 전해질 이온을 제공할 수 있는 금속염을 포함할 수 있으며, 예를 들면 LiClO₄, LiBF₄, LiAsF₆, 또는 LiPF₆　와 같은 리튬염 화합물이나, NaClO₄와 같은 나트륨염 화합물을 포함할 수 있다.

상기 전해질층(600)은, 용매로서 카보네이트 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 카보네이트계 화합물은 유전율이 높기 때문에, 이온 전도도를 높일 수 있다. 비제한적인 일례로서, PC(propylene carbonate), EC(ethylene carbonate), DMC(dimethyl carbonate), DEC(diethyl carbonate) 또는 EMC(ethylmethyl carbonate) 와 같은 용매가 카보네이트계 화합물로 사용될 수 있다.

실시 예에 따르면, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)에 보호필름(800_1, 800_2)을 부착하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 도 3의 (d) 및 (e)는, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에서, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)에 보호필름(800_1, 800_2)을 부착하는 단계를 추가로 수행하는 것을 나타낸 것이다.

다른 실시예에서, 본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은, 적층 순서를 일부 변형하여, 제1 폴리이미드층, 제1 유리 기재, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 유리 기재 및 제2 폴리이미드층이 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층 및 제2 전도층은 일렉트로크로믹 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 폴리이미드층이 제1 및 제2 유리 기재의 바깥쪽에 적층될 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 각 층을 형성하는 단계는, 제1 및 제2 유리 기재 상의 어느 일 면에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층을 형성하는 단계; 폴리이미드층이 형성되지 않은 제1 및 제2 유리 기재 상의 다른 일 면 상에 각각 제1 및 제2 전도층을 형성하는 단계; 상기 제1 전도층 상에 변색층을 형성하고, 상기 제2 전도층에 이온저장층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 유리 기재 상의 변색층 및 상기 제2 유리 기재 상의 이온저장층이 서로 마주 향하도록 라미네이션하고, 상기 변색층 및 이온저장층 사이에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 각 층을 형성하는 방법은 전술한 내용과 동일하게 수행될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는 본 발명의 실시 예에 따른 방법으로 제조된 플렉서블 스마트 윈도우로서, 제1 유리 기재; 제1 폴리이미드층; 제1 전도층; 변색층; 전해질층; 이온저장층; 제2 전도층; 제2 폴리이미드층; 및 제2 유리 기재;가 순차적으로 적층된 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는, 상기 제1 유리 기재와 제1 폴리이미드층 사이의 제1 고내열 접착층; 및 상기 제2 유리 기재와 제2 폴리이미드층 사이의 제2 고내열 접착층;을 추가로 포함할 수 있다(도 1의 (a) 참조).

도 3은 실시 예에 따라 제조된 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것으로서, 제1 및 제2 전도층(400_1, 400_2)에 전원이 인가 또는 비인가됨에 따라 이온저장층(700)에서 전해질층(600)을 통해 변색층(500)으로 이온, 예를 들면 Li⁺ 이온이 이동하여 착색 및 탈색을 교대로 보일 수 있게 된다.

실시 예에 따르면, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우는 상기 제1 유리 기재(100_1)의 상부 및 상기 제2 유리 기재(100_2)의 하부에 적층된 보호필름(800_1, 800_2)을 추가로 포함할 수 있다 (도 1의 (b) 참조).

본 발명의 다른 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는, 적층 순서를 일부 변형하여, 제1 폴리이미드층; 제1 유리 기재; 제1 전도층; 변색층; 전해질층; 이온저장층; 제2 전도층; 제2 유리 기재; 및 제2 폴리이미드층;이 순차적으로 적층된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는, 상기 최외곽에 위치하는 제1 폴리이미드층과 제1 유리 기재 사이의 제1 고내열 접착층; 및 상기 최외곽에 위치하는 제2 폴리이미드층과 제2 유리 기재 사이의 제2 고내열 접착층;을 추가로 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우는 최외곽에 위치하는 상기 제1 폴리이미드층의 상부 및 최외곽에 위치하는 상기 제2 폴리이미드층의 하부에 적층된 보호필름(800_1, 800_2)을 추가로 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우는 태양광 평균 투과율이 80% 이상, 예를 들면 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상일 수 있다.

이하에서, 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 다음의 실시예 및 비교예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

NEG, SCHOTT사의 UTG기판을 화학적으로 강화처리한 DOL(압축응력깊이) 13 ㎛, CS(표면압축응력) 560MPa의 UTG (두께 70 ㎛)를 제1 유리 기재로 사용하였다.

상기 제1 유리 기재 상에 10% 희석한 아미노프로필테트라메톡시실란 용액을 도포하고, 80℃에서 15min 동안 건조하여 두께가 100 nm인 제1 고내열 접착층을 형성하였다.

상기 제1 고내열 접착층을 포함하는 제1 유리 기재 상에 폴리이미드 전구체 용액인 폴리아믹산(PAA) 용액을 도포하여 100 LPM이하의 산소농도 하에서 5℃/min의 속도로 80℃ 30min, 470℃ 45min 동안 열처리하여 폴리이미드를 5 ㎛ 두께로 코팅하여 제1 고내열 접착층이 존재하는 제1 유리 기재 상에 제1 폴리이미드층을 코팅한 적층체를 얻었다.

상기 적층체 상에 ITO/TTO 전도층(제1 전도층)을 150℃에서 증착한 후, 변색층을 코팅한 다음 470℃ 열처리하여 변색층이 코팅된 기재를 제작하였다.

전술한 제1 유리 기재, 제1 고내열 접착층 및 제1 폴리이미드층과 동일한 방식으로, 제2 고내열 접착층이 형성된 제2 유리 기재 상에 제2 폴리이미드 층을 형성하고, ITO/TTO 전도층(제2 전도층)을 증착한 후, 상기 변색층과 동일한 조건으로 이온저장층을 코팅하여 470℃ 열처리하여 이온저장층이 코팅된 기재를 제작하였다.

상기 이온저장층 기재와 변색층 기재를 합지하여 내부에 전해액을 주입하고, 실란트로 봉인하였다. 제1 유리 기재에 보호필름을 라미네이션(lamination)한 후, 제2 유리 기재에도 동일하게 보호필름을 라미네이션하여 플랙서블 스마트 윈도우 기재를 제조하였다.

실시예 2

제1 및 제2 고내열 접착층을 유리 기재 상에 형성하지 않고, 폴리아믹산 용액이 총 100 중량%를 기준으로 10% 희석한 아미노프로필테트라메톡시실란 용액 0.5 중량%를 포함하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 플랙서블 스마트 윈도우 기재를 제조하였다.

비교예 1

실시예 1과 동일한 방법으로 고내열 접착층이 제조된 두께 70 ㎛ 유리 기재 상에 OCA(광학투명 접착제, 25㎛) / OCF(광학용 필름, Toyobo社 50㎛) 기재를 고내열 접착층 상에 합지한 후, 실시예 1과 동일하게 엘렉트로크로믹(EC) 공정을 진행하였다.

비교예 2

비교예 1과 동일하게 진행하되 기재는 OCA(25㎛) / COP(환상 올레핀 중합체, Zeon社) 50㎛을 적용하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
UTG의 두께 (㎛)	70	70	70	70
고분자 소재의 종류	PAA	PAA / 고내열 접착제 0.5wt%	OCF	COP
고내열 접착층	100 nm	사용안함	사용안함	사용안함
OCA 25㎛ 사용여부	사용안함	사용안함	사용함	사용함
적층 방식	코팅	코팅	합지	합지
EC공정적용 여부	가능	가능	불가능	불가능

상기 실시예 및 비교예에서 알 수 있는 바와 같이, 고분자 소재로서 폴리아믹산(PAA) 용액을 도포하여 고내열 접착층 상에 폴리이미드층을 형성한 실시예 1 및 2에서는 400℃ 이상의 고온에서 변색층과 이온저장층을 처리하는 일렉트로크로믹 공정을 적용할 수 있었다. 그러나, 고분자 소재로서 내열성이 상대적으로 열악한 PET 기반의 광학용 필름(OCF) 또는 환상 올레핀 중합체(COP)를 사용한 비교예 1 또는 2의 경우, 일렉트로크로믹 공정을 적용할 수 없음을 확인할 수 있었다.

Claims

제1 유리 기재, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계를 포함하며,
각 층을 형성하는 단계는,
제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 폴리아믹산 조성물을 도포하고, 400℃ 내지 800℃의 온도로 경화시켜 제1 및 제2 폴리이미드층을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 폴리이미드층 상에 각각 제1 및 제2 전도층을 형성하는 단계;
상기 제1 전도층 상에 변색층을 형성하고, 상기 제2 전도층에 이온저장층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 유리 기재 상의 변색층 및 상기 제2 유리 기재 상의 이온저장층이 서로 마주 향하도록 라미네이션하고, 상기 변색층 및 이온저장층 사이에 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 및 제2 유리 기재는 두께가 30 내지 300 ㎛인 초박막 강화유리(UTG)이고,
상기 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층 및 제2 전도층은 일렉트로크로믹 공정을 이용하여 형성되는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층을 형성하는 단계 이전에,
제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 고내열 접착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 고내열 접착층을 형성하는 단계는,
상기 제1 및 제2 유리 기재 상에 실란 커플링제 용액을 도포하고, 50℃ 내지 100℃의 온도로 경화시켜 수행되는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 폴리아믹산 조성물은, 조성물 총 100 중량%를 기준으로 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량%를 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 폴리이미드층의 두께는 1 내지 50 ㎛인,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전도층은, ITO(Indium Tin Oxide), In₂O₃(Indium Oxide), IGO(Indium Galium 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(Zink Oxide) 또는 CTO (Cesium Tungsten Oxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 전도성 산화물을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 변색층은
Ti, Nb, Mo, Ta, W, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 산화물; Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 및 Ir로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 수산화물; 또는 프러시안 블루 중에서 선택되는 변색 물질을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 이온저장층은 Ni, Co 및 Mn 중에서 선택되는 하나 이상의 산화물 또는 수산화물을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 전해질층은, H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ 또는 Cs⁺로부터 선택되는 전해질 이온을 제공할 수 있는 금속염을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 기재에 보호필름을 부착하는 단계를 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1 유리 기재;
제1 폴리이미드층;
제1 전도층;
변색층;
전해질층;
이온저장층;
제2 전도층;
제2 폴리이미드층; 및
제2 유리 기재가 순차적으로 적층되고,
상기 제1 및 제2 유리 기재는 두께가 30 내지 300 ㎛인 초박막 강화유리(UTG)이고,
상기 제1 및 제2 폴리이미드층은 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 폴리아믹산 조성물을 도포하고, 400℃ 내지 800℃의 온도로 경화시켜 형성된 것인,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 제1 유리 기재와 제1 폴리이미드층 사이의 제1 고내열 접착층; 및
상기 제2 유리 기재와 제2 폴리이미드층 사이의 제2 고내열 접착층;을 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 폴리이미드 층은 0.1 내지 5 중량%의 실란 커플링제를 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
삭제
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 폴리이미드층의 두께는 1 내지 50 ㎛인,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전도층은, ITO(Indium Tin Oxide), In₂O₃(Indium Oxide), IGO(Indium Galium 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(Zink Oxide) 또는 CTO (Cesium Tungsten Oxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 전도성 산화물을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 변색층은
Ti, Nb, Mo, Ta, W, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 산화물; Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 및 Ir로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 수산화물; 또는 프러시안 블루 중에서 선택되는 변색 물질을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 이온저장층은 Ni, Co 및 Mn 중에서 선택되는 하나 이상의 산화물 또는 수산화물을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 전해질층은, H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ 또는 Cs⁺로부터 선택되는 전해질 이온을 제공할 수 있는 금속염을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
상기 제1 유리 기재의 상부 및 상기 제2 유리 기재의 하부에 적층된 보호필름을 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제14항에 있어서,
태양광 평균 투과율이 80% 이상인, 플렉서블 스마트 윈도우.