KR20030069716A - 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 스마트 카드는 사용가능한 잔액의 표시등, 사용자가 다른 도구를 사용하지 않고는 내재된 정보를 확인할 수 없으며, 이에 따라 잔액이 되지 않은 상태로 대중교통수단을 이용하려 하거나, 구입하려는 물품의 적당한 가격을 계획하기가 용이하지 않은 등 그 사용이 불편한 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 금융기관의 단말기, 교통요금징수기 등의 결제처리 수단과 데이터를 교환하여 금융거래, 교통요금 등을 결제할 수 있는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서의 제어에 의해 잔액, 마지막 사용일자 및 시간 등 사용자에게 필요한 정보를 표시하는 전기변색소자를 포함하여 카드에 구비되는 마이크로 프로세서의 제어에 의해 잔액, 마지막 사용일자 및 시간 등 사용자가 인식할 수 있는 정보를 내장된 전기변색소자를 사용하여 표시함으로써, 그 스마트 카드의 사용효율을 증대시키는 효과가 있다.

Description

전기변색소자를 이용한 스마트 카드 및 그 제조방법{ELECTROCHROMIC DEVICE FOR SMART CARD AND MANLIFACTLIRING METHOD THEREOF}

본 발명은 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 스마트 카드에 전기변색소자를 적용하여 잔액 표시등 사용자에게 필요한 정보를 제공할 수 있는 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 스마트 카드는 전자결제, 현금의 입출금, 교통카드 등 그 사용의 범위가 점차 확대되고 있으며, 기술의 발전에 의해 대용량화 되어 개인의 각종 정보 등도 포함하는 방향으로 개발되고 있다.

그러나, 종래 스마트 카드는 필요한 정보를 사용자가 직접 얻을 수 없도록, 플라스틱 카드 내에 프로세서가 내장된 형태이며, 이를 금융기관의 단말기 또는 카드리더, 요금징수기 등을 사용하지 않고는 사용가능한 잔액 등의 정보를 획득할 수 없다.

또한, 최근 모바일 디스플레이 시장이 본격적인 컬러 시대로 접어들어 소형 디스플레이 시장의 규모가 이동통신 단말기 시장의 급성장에 따라 급격한 성장을 보이고 있다.

이에 발맞춰 한국 전자통신 연구원 원천기술 연구본부에서는 2000년 11월 2일에 자체 개발한 청색 발광고분자와 독자적으로 확립한 플라스틱 기판공정기술을 이용해 휴대폰에 장착 가능한 2인치급 플라스킥 고분자 EL 디스플레이를 구현했다고 발표했다.

구현된 디스플레이는 175㎛ 두께의 플라스틱 기판 상에 5개의 아이콘과 64×21 픽셀 어레이를 구현하여, 전체 밝기를 100cd/m²까지 낼 수 있도록 하여 밝은 곳에서의 식별이 가능하다.

발광재료인 EL은 스핀코팅, 잉크젯 프린트법 등을 사용하여 형성하며, 플라스틱 기판을 구부린 상태에서도 표시를 할 수 있어, 두루마리 디스플레이(FLEXIBLE DISPLAY)를 구현하였다.

상기 플라스틱 기판은 가볍고, 초박형 기판이며, 그 재질이 질기고 튼튼함과 아울러 깨짐이 발생하지 않는다. 또한 휨이 가능한 장점이 있으나, 열에 약하여 고온의 반도체 공정을 사용할 수 없다는 것이 가장 큰 단점이다.

상기 FLEXIBLE EL 디스플레이가 동화상 디스플레이라면, 전기변색소자 디스플레이는 정화상 디스플레이로 전기변색효과가 가역적이고 동작전압이 저전압인 소자이다.

비교적 느린 동작속도와 짧은 수명에 의해 현재까지 상품화된 것은 스마트 윈도우(SMART WINDOW), 자동차용 광변조 거울 등이 있으나, 그 적용은 아직 미미한 정도이다.

도1은 종래 전기변색소자의 단면모식도로서, 이에 도시한 바와 같이 두장의 유리 또는 플라스틱 재질의 기판(1, 7)의 사이에 전극(2), 이온 축적층(3), 전해질층(4), 전기변색층(5), 전극(6)이 순차 적층된 형태를 가지며, 두 전극(2, 6)에 저전압을 공급하는 저전압원(8)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성에서 상기 전극(2, 6)의 사이에 전계가 인가되면, 전류의 발생에 의해 상기 전기변색층(5)과 전해질층(4)이 반응하여 소정의 색을 표시하게 된다.

상기 전극(2, 6)은 ITO등 투명전극이며, 상기 전기변색소자를 휘어짐이 가능한 형태로 제작하기 위해서는 플라스틱 기판(1, 7)을 사용하여야 하며, 이때 필수적인 공정조건은 저온공정이어야 한다.

상기 전기변색소자는 경량이면서, 유연성이 있고, 인성과 강도가 뛰어나 구부린 상태에서도 영상을 표시할 수 있으며, PES, PEN, PET, Acrylic Sheet 및 Polymer Film과 같은 기판에 대한 연구가 진행중이며, 많은 업체에서 이들을 소개하고 있다.

1999년 10월 사이언스(Sciences) 지에 실린 organic-Inorganic Hybrid Materials as Semiconducting in Thin Film Field Effect Transistor는 IBM에서 발표한 플라스틱 TFT에 관한 연구결과로 BZT를 절연물질로 사용하여 전력소모를 5Watts 미만으로 줄임으로써 플라스틱 기판의 단점인 열에 따른 변형문제를 줄일 수 있으며, 모든 공정을 상온에서 수행하는 것이 가능함을 보였다.

IBM은 이와 관련된 기술을 이용하여 전자 신문(electronic newspaper)와 같은 제품을 5~10년 내에 출시할 것으로 전망하고 있다.

또한 평판디스플레이 제조업체인 UDC는 2000년에 미국 Defense Advanced Projects Agency로 부터 두루마리 디스플레이 개발 프로젝트와 관련하여 기금을 받았으며, 군사적인 목적과 상업적 목적을 함께 지향하고 있다.

이 프로젝트는 OLED를 이용하여 VGA급 두루마리 디스플레이를 구현하는 것이며, Princeton대학과 Southern California 대학등이 공동연구를 수행하고 있다.

그리고, 필립스에서는 LED와 전도성 플라스틱인 Bayton P를 이용하여 저전압에서 구동하는 두루마리 디스플레이를 개발하고 있으며, 10년 내에 비디오 레코더, 헨드폰, 시계, CD플레이어 등에 적용하려 하고 있다.

Dupont 디스플레이에서는 폴리머 디스플레이용 기판의 시장이 전체 시장에서 약 10~15%정도 차지할 것으로 내다보고 있으며, 향후 유리기판을 대체해 나갈 것으로 전망하고 있다.

Cambridge Display Techology와 Seiko-Epson은 세계 첫번째 컬러 플라스틱 텔레비전을 개발하고 있으며, 잉크젯 프린트법을 이용하여 LEP를 flexible 스크린 상에 제작하는 방식을 이용하고 있다.

전문가들은 광고게시물, 인쇄 간판 등 기존의 디스플레이 기술을 포함하는 시장의 총규모가 연간 수십억 달러에 달할 것으로 보고 있으며, 전자종이와 전자잉크가 수천년을 이어온 종이를 통한 정보전달 양식을 획기적으로 바꾸게 될 것이라고 생각하고 있다.

상기한 바와 같이 종래 스마트 카드는 사용가능한 잔액의 표시등, 사용자가 다른 도구를 사용하지 않고는 내재된 정보를 확인할 수 없으며, 이에 따라 잔액이 되지 않은 상태로 대중교통수단을 이용하려 하거나, 구입하려는 물품의 적당한 가격을 계획하기가 용이하지 않은 등 그 사용이 불편한 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 스마트 카드에 전기변색소자를 이용하여 사용자에게 필요한 정보를 제공할 수 있도록 하는 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 전기변색소자의 단면모식도.

도2는 본 발명 전기변색소자를 이용한 스마트 카드의 일실시예도.

도3은 도2에 있어서, 전기변색소자의 전극형성을 위한 마스크의 일실시예도.

도4는 도2에 있어서, 전기변색소자의 전기변색층을 형성하기 위한 마스크의 일실시예도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:스마트 카드11:전기변색소자

30:숫자 표시 패턴31:배선패턴

상기와 같은 목적은 스마트 카드내에 구비된 마이크로 프로세서의 제어에 의해 사용자가 원하는 정보를 표시할 수 있는 표시수단을 구비함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 전기변색소자를 이용한 스마트 카드의 일실예도로서, 이에 도시한 바와 같이 플라스틱 스마트 카드(10)의 중앙부에 사용가능한 잔액 등의 정보를 표시하는 전기변색소자(11)를 가진다.

상기와 같은 전기변색소자를 이용한 스마트 카드와 그 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 하판으로 사용할 플라스틱 기판에 ITO를 코팅하고, 패터닝하여 하부전극을 형성한다. 이때 하부전극을 패터닝할 때 사용하는 마스크의 일예를 도3에 나타내었다.

상기 도3의 일에는 숫자를 표시할 수 있는 패턴(30)을 가지며, 그 숫자를 표시할 수 있는 패턴(30) 각각에 연결되는 배선패턴(31)을 가진다.

그 다음, 상기 하부전극이 형성된 하판 플라스틱 기판을 아세톤 용액에서 1분, 메탄올에서 5분동안 초음파 세정을 실시한다.

그 다음, 탈이온수(DI WATER)에 세척을 실시한다.

그 다음, 상기 플라스틱 기판에 잔존하는 수분을 제거하기 위해 105℃의 온도분위기를 나타내는 드라이 오븐(DRY OVEN)에서 건조시킨다.

그 다음, 상기 건조된 플라스틱 기판에서 상기 하부전극이 형성된 면을 50%의 메탄올과 50%의 탈이온수 혼합용액에 1M의 KOH를 용해시킨 용액으로 처리하여, 그 표면을 개질화 시킨다.

그 다음, 졸-겔(SOL-GEL) 코팅법을 사용하여 전기변색물질을 코팅한다.

이때의 코팅법은 졸-겔용액을 사용하여 스핀코팅이나 딥코팅(DIP COATING)을 통해 상기 하부전극이 형성된 면인 플라스틱 기판의 일면에 전기변색물질을 코팅한다.

상기 전기변색물질은 산화텅스텐 등의 물질을 사용한다.

그 다음, 상기 코팅된 전기변색물질을 100~200℃의 저온에서 열처리하여 비정질박막이 되도록 하여 전기변색물질층을 획득한다.

그 다음, 상기 전기변색물질층을 패터닝하여 표시하기를 원하는 형태의 패턴을 형성한다.

도4는 상기 전기변색물질층을 패터닝하는 마스크의 구성도로서, 상기 도3에 도시한 전극의 패턴에서 숫자를 표시할 수 있는 패턴(30)에 대응하는 전기변색물질층 패턴(40)을 형성할 수 있다.

상기 숫자 패턴은 일 실시예이며, 사용자에게 특정한 정보를 제공할 수 있는 아이콘형태, 또는 그림 형태 등 다양한 패턴을 적용할 수 있다.

상기와 같은 과정과 동시에 상판으로 사용할 플라스틱 기판에도 상기 하부전극과 동일한 구조의 상부전극을 형성한다.

이와 같이 형성된 하판과 상판인 두 플라스틱 기판을 각각에 형성된 상부전극과 하부전극이 대향하도록 배치한다.

그 다음, 상기 두 플라스틱 기판의 사이에 액체 또는 고체 전해질을 채워 넣어 전해질층을 형성한다.

이때 액체 전해질은 LiClO₄를 Propylene Carbonate 용액에 용해시킨 것이나, CF₃SO₃Li를 Propylene Carbonate 용액에 용해시킨 용액을 사용한다.

이때 액체 전해질은 두 플라스틱 기판의 주변부를 봉지하는 자외선 수지를 사용하여 액체 전해질이 유출되지 않도록 한 상태에서 주입하며, 그 주입후에는 자외선을 조사하여 경화시킨다.

그 다음, 상기와 같은 하판과 상판 플라스틱 기판의 각 전극에 연결되는 투명패드를 형성하고, 그 투명패드를 스마트 카드에 내장되는 마이크로 프로세서와 연결하여 스마트 카드를 제조하게 된다.

이와 같이 제조된 스마트 카드는 그 마이크로 프로세서에 의해 금융기관의 현금입출금기, 교통요금징수기 등과 정보를 교환할 수 있으며, 마이크로 프로세서는 상기 스마트 카드에 내장되는 전기변색소자를 통해 그 정보를 사용자가 알 수 있도록 표시한다.

상기 전기변색소자의 특징은 저전력이며, 추가적인 전원의 공급없이도 상기 전기변색물질과 전해질의 반응에 의해 그 상태가 계속유지되어 많게는 수 개월동안그 상태가 유지된다.

즉, 사용자가 현재 스마트 카드에 남아있는 잔액을 알 수 있도록 상기 하부전극과 상부전극에 전계를 인가하면, 그 상태는 상기 잔액이 변동될때까지 변하지 않고 유지된다.

상기 사용자에게 인식시킬 정보는 상기 잔액외에도 마지막 사용일자 및 시간등을 표시하는 기능을 포함시킬 수 있어, 사용자 자신이 스마트 카드를 사용하지 않은 경우 그 불법사용됨을 쉽게 알 수 있도록 하는 기능을 지원할 수 도 있으며, 이와 같은 예 이외에 보다 확장된 실시예를 갖을 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 스마트 카드에 구비되는 마이크로 프로세서의 제어에 의해 잔액, 마지막 사용일자 및 시간 등 사용자가 인식할 수 있는 정보를 내장된 전기변색소자를 사용하여 표시함으로써, 그 스마트 카드의 사용효율을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 금융기관의 단말기, 교통요금징수기 등의 결제처리 수단과 데이터를 교환하여 금융거래, 교통요금 등을 결제할 수 있는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서의 제어에 의해 잔액, 마지막 사용일자 및 시간 등 사용자에게 필요한 정보를 표시하는 전기변색소자를 포함하여 된 것을 특징으로 전기변색소자를 이용한 스마트 카드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전기변색소자는 투명한 하판 플라스틱 기판과; 상기 하판 플라스틱 기판상에 표시하고자하는 정보 패턴과 그 정보 패턴 각각에 전압을 인가하기 위한 배선패턴을 포함하는 하부전극과; 상기 하부전극이 형성된 하판 플라스틱 기판상에 위치하며, 그 하부전극의 정보 패턴과 대향하는 전기변색층과; 상기 하부전극 및 전기변색층이 위치하는 하판 플라스틱 기판의 일면 전체에 위치하는 전해질층과; 상기 전해질층 상에서 상기 하부전극과 대향하는 상부전극과; 상기 상부전극 및 전해질층의 상부전면에 위치하는 상판 플라스틱 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색소자를 이용한 스마트 카드.
3. 하판 플라스틱 기판과, 상판 플라스틱 기판 각각의 일면에 투명전극 물질을 코팅하고 패터닝하여 표시하고자하는 정보를 나타낼 수 있는 정보패턴과 그 정보패턴 각각에 전압을 인가할 수 있는 배선패턴을 가지는 전극을 형성하는 단계와; 상기 전극이 형성된 하판 플라스틱 기판을 세정한 후 그의 일면에 졸겔법을 사용하여 상기 전기변색물질을 코팅하고, 패터닝하여 상기 전극의 정보패턴에 대응하는 전기변색층을 형성하는 단계와; 상기 하판 플라스틱 기판과 상판 플라스틱 기판을 상기 전극이 대향하도록 배치하고, 그 사이에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성한 후, 상판 플라스틱 기판과 하판 플라스틱을 접합하는 단계와; 상기 각 전극을 스마트 카드의 마이크로 프로세서에 연결하는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 하판 플라스틱 기판에 전극을 형성한 후, 진행하는 세정공정은 아세톤 용액에서 1분, 메탄올에서 5분 동안 초음파 세정을 수행하는 세정단계와; 상기 세정단계를 통해 세정된 플라스틱 기판을 105℃의 온도분위기에서 건조시키는 건조단계와; 상기 건조된 플라스틱 기판의 전극이 형성된 면을 메탄올과 탈이온수 각각 50%의 비율로 혼합된 용액에 1M의 KOH를 혼합한 용액을 사용하여 3분동안 처리하여 그 표면을 개질화시키는 개질화단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 제조방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 전기변색층을 형성하는 단계는 졸-겔 상태의 전기변색물질을 스핀코팅 또는 딥(DIP) 코팅하는 단계와; 상기 코팅된 전기변색물질을 100~200℃의 온도분위기로 열처리하여 비정질화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자를 이용한 스마트 카드 제조방법.