KR19980067548A - 일렉트로 크로믹 디바이스(Electro-Chromic Device) 및 그 제조방법 - Google Patents

일렉트로 크로믹 디바이스(Electro-Chromic Device) 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

상판과 하판을 면접착 방식으로 접착시키면서 이를 위하여 광경화성 수지를 접착제로 이용하여 상판과 하판을 가압접착하여 대량 양산이 가능하고 소자 특성이 향상되도록 개선시킨 일렉트로 크로믹 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전해질 막이 이격된 제 1 및 제 2 일렉트로크롬(Electrochrom) 막질 사이에 삽입되고, 상기 제 1 및 제 2 일렉트로크롬 막질에 전극이 형성된 일렉트로 크로믹 디바이스(Electo-Chromic Device)의 상기 두 일렉트로크롬에 대한 소정 면적을 차지하는 상기 전해질 막의 변부에 접착용 막질이 형성됨으로써 제 1 일렉트로크롬을 포함하는 상판과 제 2 일렉트로크롬을 포함하는 하판을 접합하여 형성됨으로써, 일렉트로 크로믹 디바이스의 소자 특성이 향상되고, 상판과 하판의 결합강도가 향상되며, 연속적인 공정 수행이 가능하여 생산도가 극대화되는 효과가 있다.

Description

일렉트로 크로믹 디바이스(Electro -Chromic Device) 및 그 제조 방법
본 발명은 일렉트로 크로믹 디바이스(Electro-Chromic Device) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상판과 하판을 면접착 방식으로 접착시키면서 이를 위하여 광경화성 수지를 접착제로 이용하여 상판과 하판을 가압접착하여 대량 양산이 가능하고 소자 특성이 향상되도록 개선시킨 일렉트로 크로믹 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광픽업(Pick-Up) 등의 광학 소재에 적용되는 광 셔터(Shutter)로서는 액정 셔터(Liquid Crystal Shutter)와 일렉트로 크로믹 디바이스가 대표적이다. 이 중 후자의 일렉트로 크로믹 디바이스는 콤팩트 디스크(Compact Disc)와 디지털 비데오 디스크(Digital Video Disc) 모두를 동시에 재생시키도록 구동하기 위한 장치에 적용되고 있다.
일렉트로 크로믹 디바이스는 삼산화텅스텐(WO3) 및 산화니켈(NiO)과 같은 일렉트로크롬(Electrochrom) 사이에 전해질을 삽입시키고, 양쪽의 일렉트로크롬에 전극을 형성시켜서 전류를 흘려주면 상기 전해질 내의 캐리어가 이동하여 양쪽 일렉트로크롬의 결합상태가 변화되면서 착색되는 원리를 이용한 것이다.
종래 기술에 의한 일렉트로 크로믹 디바이스는 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 일렉트로 크로믹 디바이스는 상판과 하판을 구분하여 개별적으로 제작된 후 지그를 이용한 가압으로 결합시켜서 완성된다.
구체적으로, 상판은 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이 글래스 기판(10)과, 일렉트로크롬에 전류를 흘려주기 위한 투명 전극인 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxide: 이하 'ITO'라 함) 막질(12)과, 삼산화텅스텐 성분의 일렉트로크롬 막질(14)이 적층되어 이루어진다.
그리고, 하판은 도 1 및 도 2b에 도시된 바와 같이 글래스 기판(16)과, 일렉트로 크롬에 전류를 흘려주기 위한 투명 전극인 ITO 막질(18) 및 산화니켈 성분의 일렉트로크롬 막질(20)이 적층되어 이루어진다.
전술한 바와 같이 이루어진 상판과 하판을 그 사이의 콤팩트 디스크 영역에 전해질(22)을 삽입하여 포개고, 상기 전해질(22) 주변에 스페이서(24)를 형성한 후 지그로 가압하고, 상기 상판과 하판의 접촉부위에는 그 측면에 접착제(26)를 이용하여 본딩한다.
상기와 같은 일렉트로 크로믹 디바이스는 전원(28)을 연결하여 전압을 인가하면 상기 전해질(22) 내의 캐리어가 이동하고, 그에 따라 양쪽 일렉트로크롬(14, 20)의 결합상태가 변화되면서 착색된다.
그러나, 전술한 종래의 일렉트로 크로믹 디바이스는 상판과 하판이 접합제로 측면 접착되어 있으므로, 충분한 접착력이 제공되지 않는 문제점이 있다.
또한, 상기 스페이서(24)는 고체 성분을 사용하기 때문에 상판과 하판 사이의 접촉면에 공기가 트랩(Trap)되어 일렉트로 크로믹 디바이스의 동작 중에 전해질이 공기에 영향을 받아서 성능이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 공정상 접착제를 이용한 접착 공정이 포함되기 때문에 일련의 공정이 자동화되기 곤란하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 광경화성 수지를 이용하여 상판과 하판을 면접착시킴으로써 접착력을 증대시킬 수 있는 일렉트로 크로믹 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공기의 전해질 접촉이 방지되도록 기밀 상태를 유지함으로써 소자 특성을 향상시킬 수 있는 일렉트로 크로믹 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전해질과 접착제간의 반응을 방지할 수 있는 일렉트로 크로믹 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 광경화성 수지를 이용한 접착 공정과 자외선 조사 공정을 포함함으로써 자동화가 가능한 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 공정을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 일렉트로 크로믹 디바이스를 나타내는 단면도이다.
도 2a는 종래의 일렉트로 크로믹 디바이스의 상판을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 종래의 일렉트로 크로믹 디바이스의 하판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 일렉트로 크로믹 디바이스의 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스의 상판을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스의 하판을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호설명
10, 16, 30, 36 : 기판 12, 18, 32, 38 : ITO 막질
14, 34 : 삼산화텡스텐 막질 20, 40 : 산화니켈
22, 42 : 전해질 24 : 스페이서
26 : 접착제 28 : 전원
44 : 광경화성 수지
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스는, 이격된 제 1 및 제 2 일렉트로크롬 막질 사이에 전해질 막이 삽입되고, 상기 제 1 및 제 2 일렉트로크롬 막질에 전극이 형성되는 일렉트로 크로믹 디바이스에 있어서, 상기 두 일렉트로크롬에 대한 소정 면적을 차지하는 상기 전해질 막의 변부에 접착용 막질이 형성됨으로써 제 1 일렉트로크롬을 포함하는 상판과 제 2 일렉트로크롬을 포함하는 하판을 접합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 접착용 막질은 광경화성을 갖는 수지로 이루어지고, 그 두께는 80㎛ 내지 120㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법은, 소정 기판 상에 전극 막질 및 일렉트로크롬 막질이 각각 적층된 상판과 하판을 지그로 가압하여 부착시켜서 소자를 제조하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법에 있어서, 상기 하판의 상기 일렉트로크롬 막질 상에 광경화성 접착제를 도포하는 제 1 단계, 상기 경화성 접착제를 도포한 후 자외선 램프로 경화시키는 제 2 단계 및 상기 제 2 단계를 거친 상기 하판 상에 전해질 막질을 도포한 후 상기 지그로 가압하여 부착하는 제 3 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제 1 단계는 스크린 프린팅 방법으로 상기 광경화성 접착제를 코팅함이 바람직하고, 상기 제 2 단계는 자외선의 조사를 30초 내지 2분 수행함이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 단계를 수행함에 있어서 자외선을 조사하면서 소정 시간동안 가압을 수행함이 바람직하며, 이때 상기 자외선을 조사하면서 가압하는 시간은 2분 내지 3분임이 바람직하다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법은, 상판용 제 1 글래스 기판 및 하판용 제 2 글래스 기판을 세정하는 제 1 단계, 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxside: 이하 'ITO'라 함) 막질을 상기 제 1 및 제 2 글래스 기판의 일면에 각각 도포시키는 하는 제 2 단계, 상기 상판용 제 1 글래스 기판 상의 ITO 막질 상에 삼산화텅스텐(WO3) 막질을 증착시키는 제 3 단계, 상기 하판용 제 2 글래스 기판상의 ITO 막질 상에 산화니켈(NiO)막질을 도포시키는 제 4 단계, 상기 산화니켈 막질 상에 광경화성 수지를 도포하는 제 5 단계, 상기 광경화성 수지를 자외선으로 소정 시간 경화시키는 제 6 단계 및 상기 상판과 하판을 지그로 가압하여 소정 시간 자외선을 조사하면서 결합시키는 제 7 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제 1 단계는 초음파 순수세척기로 수행되며, 상기 제 2 단계는 상기 ITO 막질을 고주파(Radio Frequency) 스퍼터를 이용하여 도포한다. 또한, 상기 제 3 단계는 상기 삼산화텅스텐을 증발방식으로 코팅하며, 상기 제 4 단계는 상기 산화니켈을 고주파 스퍼터를 이용하여 도포하고, 상기 제 5 단계는 상기 광경화성 수지를 스크린 프린팅 방법으로 도포한다. 또한, 상기 제 6 단계는 30초 내지 2분 동안 상기 광경화성 수지를 경화시키고, 상기 제 7 단계는 2분 내지 3분 동안 자외선 조사를 수행함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 일렉트로 크로믹 디바이스의 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스의 상판을 제조하는 방법을 나타내는 도면이며, 도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스의 하판을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일렉트로 크로믹 디바이스는 상판을 이루는 0.7㎜ 두께의 글래스 기판(30), 제 1 전극으로서의 500Å 두께의 ITO막질(32) 및 제 1 일렉트로크롬으로의 5000Å 두께의 삼산화텅스텐 막질(34)이 적층되어 있고, 하판을 이루는 0.7㎜ 두께의 글래스 기판(36), 제 2 전극으로서의 500Å 두께의 ITO막질(38) 및 제 2 일렉트로크롬으로의 5000Å 두께의 산화니켈 막질(40)이 적층되어 있다.
그리고, 상판과 하판 사이에 전해질(42)이 100㎛ 두께로 삽입되어 있으며, 상판과 하판은 전해질(42) 변부의 광경화성 수지 막질(44)에 의하여 면접합되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 도 3의 일렉트로 크로믹 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 일렉트로 크로믹 디바이스의 상판은 도 4a 내지 도4c의 과정을 거쳐서 제조된다.
구체적으로, 도4a와 같은 0.7㎜ 글래스 기판(30)이 초음파 순수세척기에 의하여 세정되며, 세정된 기판(30) 상에 도4b와 같이 ITO막질(32)이 약 500Å 두께로 고주파 스퍼터를 이용하여 도포된다. 그리고, 그 상부에 증발기를 이용하여 도4c와 같이 일렉트로크롬으로 5000Å의 두께의 삼산화텅스텐 막질(34)이 코팅되어 완성된다.
한편, 일렉트로 크로믹 디바이스의 하판은 도 5a 내지 도 5f의 과정을 거쳐서 제조된다.
구체적으로, 도 5a와 같은 0.7㎜ 글래스 기판(36)이 초음파 순수세척기에 의하여 세정되며, 세정된 기판(36) 상에 도 5b와 같이 ITO막질(38)이 약 500Å 두께로 고주파 스퍼터를 이용하여 도포된다. 그리고, 그 상부에 고주파 스퍼터를 이용하여 도 5c와 같이 일렉트로크롬으로 5000Å의 두께의 산화니켈 막질(40)이 코팅된다.
그리고, 산화니켈 막질(40)의 상면의 전해질(42)이 위치할 영역의 변부에 광경화성 수지 막질(42)이 스크린 프린팅 방법으로 도 5d와 같이 도포된 후 도 5e와 같이 자외선에 의하여 약 1분간 경화과정을 거친다.
그리고, 광경화성 수지 막질(42)이 형성된 내부에 도 5f와 같이 전해질(42)을 세팅시켜 완성된다.
전술한 바와 같이 제조된 상판과 하판을 겹쳐서 지그로 가압하면서 자외선을 약 2분 내지 3분 정도 조사하면서 접합시키면, 상판과 하판이 전해질(40)을 사이에 삽입한 채로 광경화성 수지 막질(42)에 의하여 면접합된다.
본 발명에 의하면, 일렉트로 크로믹 디바이스의 소자 특성이 향상되고, 상판과 하판의 결합강도가 향상되며, 연속적인 공정 수행이 가능하여 생산도가 극대화되는 효과가 있다.
또한, 스페이서가 형성되지 않아서 그 만큼 제조 공수가 줄어들 수 있고, 더욱이 광경화성 수지와 같은 접착제를 스크린 프린팅 방법으로 후막을 입히는 공정은 다른 공정과 일련의 자동화 가능한 것으로써 전체 일렉트로 크로믹 디바이스의 제조 공정이 자동화될 수 있는 효과가 있다.
또한, 광경화성 수지에 의한 면접착으로 전해질(42)이 외부와 차단되어 기밀이 유지되므로, 동작 중 전해질(42)의 공기와 같은 것에 의한 성능저하가 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 면접착으로 인하여 일렉트로 크로믹 디바이스의 접착강도가 증대되며, 콤팩트 디스크 및 디지털 비데오 디스크를 동시에 재생시키기 위하여 사용되는 일렉트로 크로믹 디바이스를 연속 공정으로 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 액상의 광경화성 수지를 이용하여 접착이 수행됨으로써 전해질의 두께의 선택에 대한 범위가 넓어지는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 이격된 제 1 및 제 2 일렉트로크롬(Electrochrom) 막질 사이에 전해질 막이 삽입되고, 상기 제 1 및 제 2 일렉트로크롬 막질에 전극이 형성되는 일렉트로 크로믹 디바이스(Electo-Chromic Device)에 있어서,
    상기 두 일렉트로크롬에 대한 소정 면적을 차지하는 상기 전해질 막의 변부에 접착용 막질이 형성됨으로써 제 1 일렉트로크롬을 포함하는 상판과 제 2 일렉트로크롬을 포함하는 하판을 접합시키도록 구성됨을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착용 막질은 광경화성을 갖는 수지로 이루어짐을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접착용 막질은 80㎛ 내지 120㎛의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스.
  4. 소정 기판 상에 전극 막질 및 일렉트로크롬 막질이 각각 적층된 상판과 하판을 지그로 가압하여 부착시켜서 소자를 제조하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상기 하판의 상기 일렉트로크롬 막질 상에 광경화성 접착제를 도포하는 제 1 단계;
    상기 경화성 접착제를 도포한 후 자외선 램프로 경화시키는 제 2 단계 및
    상기 제 2 단계를 거친 상기 하판 상에 전해질 막질을 삽입한 후 상기 지그로 가압하여 부착하는 제 3 단계를 구비함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 스크린 프린팅 방법으로 상기 광경화성 접착제를 코팅함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 자외선의 조사를 30초 내지 2분 수행함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 단계를 수행함에 있어서 자외선을 조사하면서 소정 시간동안 가압을 수행함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 자외선을 조사하면서 가압하는 시간은 2분 내지 3분임을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  9. 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상판용 제 1 글래스 기판 및 하판용 제 2 글래스 기판을 세정하는 제 1 단계;
    인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxside: 이하 'ITO'라 함) 막질을 상기 제 1 및 제 2 글래스 기판의 일면에 각각 도포시키는 하는 제 2 단계;
    상기 상판용 제 1 글래스 기판 상의 ITO 막질 상에 삼산화텅스텐(WO3) 막질을 증착시키는 제 3 단계;
    상기 하판용 제 2 글래스 기판상의 ITO 막질 상에 산화니켈(NiO)막질을 도포시키는 제 4 단계;
    상기 산화니켈 막질 상에 광경화성 수지를 도포하는 제 5 단계;
    상기 광경화성 수지를 자외선으로 소정 시간 경화시키는 제 6 단계;
    상기 상판과 하판을 지그로 가압하여 소정 시간 자외선을 조사하면서 결합시키는 제 7 단계를 구비함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 초음파 순수세척기로 수행함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상기 ITO 막질을 고주파(Radio Frequency) 스퍼터를 이용하여 도포함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는 상기 삼산화텅스텐을 증발방식으로 코팅함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는 상기 산화니켈을 고주파 스퍼터를 이용하여 도포함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 5 단계는 상기 광경화성 수지를 스크린 프린팅 방법으로 도포함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 6 단계는 30초 내지 2분 동안 상기 광경화성 수지를 경화시킴을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 7 단계는 2분 내지 3분 동안 자외선 조사를 수행함을 특징으로 하는 일렉트로 크로믹 디바이스 제조 방법.
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