KR20150053151A - 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막을 포함하는 전기변색 창호 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세-포토리소그래피를 이용한 투명 도전성 금속 산화막의 마이크로 패터닝을 통해 전기변색층과 전극간의 계면구조가 제어되어, 변색 반응속도 및 변색효율이 우수한 전기변색 창호 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막을 포함하는 전기변색 창호 및 이의 제조방법{Electrochromic window including of micro-patterned transparent conductive oxide film and preparing method thereof}
본 발명은 미세-포토리소그래피를 이용한 투명 도전성 금속 산화막의 마이크로 패터닝을 통해 전기변색층과 전극간의 계면구조가 제어되어, 변색 반응속도 및 변색효율이 우수한 전기변색 창호 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
스마트창호기술은 외부의 빛의 양에 따라 자동적으로 색깔을 바꾸어주는 광학 스위칭디바이스 기술로서, 사용자에게 창호 사용의 편의성을 제공하는 동시에 창호를 통한 에너지의 방출을 차단하는 기능을 지닌 창호제조기술이다. 투과율 가변유리는 그 방식에 따라 크게 전기변색 (electrochromic), SPD (Suspended Particle Device), 액정 (Liquid Crystals), 광변색 (photochromic), 열변색 (thermochromic) 등으로 구분된다. 이중 전기변색, SPD, 액정 등의 방식은 전기를 인가함으로써 투과율을 능동적으로 조절이 가능한 능동형 투과율 가변유리이다.
전기변색 소자는 전지의 구성요소와 비슷한데, 전기변색층/전해질층/상대전극층이 증착된 구조를 이루고 있다. 전기변색 물질은 3가지 종류로 구분될 수 있는데, 유기물로 구성되어진 분자염료(molecular dye), 전도성이 있는 고분자, 그리고 무기물로 구성되어있는 금속산화물이다. 이 중 분자염료(molecular dye)는 수초 내에 매우 빠르게 반응 할 수 있어 다양한 소자 재료로 연구되고 있다.
분자염료의 대표적인 예로서 프루시안블루(PB, iron hexacyanoferrate)가 알려져 있으며, 프루시안블루는 전기변색 특성(반응 시간, 착색율 등)이 뛰어나서 이에 대한 많은 연구가 진행되어져 왔다. 프루시안블루는 1가 양이온들이 움직이기에 충분한 제올라이트 구조를 가지고 있어, 전기변색 소자의 높은 안정성을 부여해 주는 장점이 있다. 그리고 금속산화물이 주로 스퍼터링(sputtering)에 의한 코팅에 의존하는데 반하여, 분자염료는 도금법으로 간단히 코팅할 수 있으므로 비교적 저렴하고 간단한 방식으로 넓은 면적을 균일하게 제작할 수 있다.
전기변색 구동범위는 1 ∼ 3 V의 저전압에서 구동 가능하며 10년 이상 사용 가능한 우수한 내구성을 지닌다. 그러나 전기변색 소자는 SPD, 액정 등에 비해 상대적으로 느린 응답속도(0.1 ∼ 1 min/30㎠) 및 비싼 가격(1000 $/㎡) 등이 단점으로 지적되고 있으므로, 이에 대한 보완이 요구된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제0936121호에서는 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 전기변색층에의 패터닝을 통해 이온전도층과의 접촉 면적을 증가시켜 착색 및 탈색 속도를 개선시키고자 하는 시도가 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 투명 도전성 금속 산화막을 증착하고, 상기 금속 산화막 상에 미세-포토리소그래피에 의한 마이크로 패턴을 형성함에 의해 전기변색층과 전극간의 계면구조를 제어하여, 빠른 변색 반응시간과 우수한 변색효율을 갖게 되는 신규의 전기변색 창호 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 제 1 투명 기재; 상기 제 1 투명 기재 상에 형성된 제 1 투명 도전성 금속 산화막; 상기 제 1 투명 도전성 금속 산화막의 계면 구조 제어를 위해 표면에 형성된 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막; 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막 표면에 전기변색 물질을 도금함으로써 계면 구조가 제어된 전기변색층; 및 상기 전기변색층 상에 형성된 전해질층; 상기 전해질층 상에 형성된 제 2 투명 도전성 금속 산화막; 및 상기 제 2 투명 도전성 금속 산화막 상에 형성된 제 2 투명 기재; 를 포함하는 전기변색 창호를 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 제 1, 제 2 투명 기재가 유리 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 제 1, 제 2 투명 도전성 금속 산화막은 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착법으로 증착되며, 상기 금속 산화막은 불소가 도핑된 산화주석막(FTO), 산화인듐주석막(ITO) 및 알류미늄이 도핑된 산화아연막(AZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 제 1, 제 2 투명 도전성 금속 산화막의 두께는 100 ∼ 1500 nm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 금속 산화막의 계면구조 제어를 위한 패터닝은 미세-포토리소그래프 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하며, 상기 패터닝된 금속 산화막은 불소가 도핑된 산화주석막(FTO), 산화인듐주석막(ITO) 및 알류미늄이 도핑된 산화아연막(AZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 두께는 30 ∼ 500 nm일 수 있다.
본 발명의 보다 더 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 패터닝 선폭은 15 ∼ 50 ㎛일 수 있다.
본 발명의 보다 더 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 패턴 모양은 정사각형 모양 또는 직사각형 모양일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 도금처리된 전기변색층은 리튬이온 또는 칼륨이온을 포함한 프루시안블루(Prussian Blue)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 도금처리된 전기변색층의 두께는 50 ∼ 200 nm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 전기변색 창호는 -3.0 V에서 3.0 V 의 전압에서 착색 효율이 30 ∼ 40 ㎠/C 이고, 탈색 또는 착색 시 반응시간이 30 ∼ 35 초이며, 가시광선 투과율이 탈색 시 80 ∼ 85 %, 착색 시 30 ∼ 40 %일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 ⅰ) 제1, 제2 투명기재 상에 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 기상 증착을 이용하여 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막을 증착하는 단계, ⅱ) 제1 투명 도전성 금속 산화막 상에 미세-포토리소그래피를 이용하여 추가적인 투명 전도성 금속 산화막의 패턴을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막 상에 전기변색층을 전기도금법으로 전착하는 단계, 및 ⅳ) 상기 전기변색층과 제2 투명 도전성 금속 산화막이 증착된 제2 투명 기재 사이에 전해질층을 넣어 전기변색층과 제2 투명 도전성 금속 산화막을 부착하고 압착하는 단계; 를 포함하는 전기변색 창호의 제조방법을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기변색 창호는 투명 기재의 표면에 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 형성된 금속 산화막과 상기 금속 산화막의 미세-포토리소그래피 공정에 의한 마이크로 패터닝 및 이를 통해 형성된 계면 구조가 제어된 전기변색층을 포함하는 투명한 전기변색 창호로써, 빠른 변색 반응시간 및 높은 착색 효율을 나타낸다.
따라서, 본 발명에 따른 전기변색 창호는 사용자에게 창호 사용의 편의성을 제공하는 동시에 창호를 통한 에너지의 방출을 차단하여 에너지를 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기변색 창호는 가시광선 투과율이 높아 가시도가 우수하여 건물의 유리창 또는 차량의 유리 등에 광범위하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전기변색 창호의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전기변색 창호의 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 패턴을 광학현미경을 이용하여 관찰한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전기변색 창호의 반응시간에 따른 전기변색 특성을 측정한 그래프이다.
이하에서는 본 발명에 따른 전기변색 창호 및 이의 제조방법에 관하여 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 전기변색 창호의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타낸 바대로 본 발명에 따른 전기변색 창호는 제 1 투명 기재(10); 상기 제 1 투명 기재(10) 상에 형성된 투명 도전성 제 1 금속 산화막(20); 상기 제 1 금속 산화막(20)의 표면에 형성된 미세-포토리소그래피에 의한 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30); 상기 금속 산화막(30)의 표면에 형성된 전기변색층(40); 상기 전기변색층 상에 형성되는 전해질층(50); 상기 전해질층(50) 상에 형성되는 투명 도전성 제 2 투명 도전성 금속 산화막(60); 및 상기 제 2 투명 도전성 금속 산화막(60) 상에 형성되는 제 2 투명 기재(70); 를 포함한다.
이러한, 상기 전기변색 창호는 상호 적층 접합되는 상기 제1, 제2 투명 기재(10,70), 그리고 상기 제1, 제2 투명 기재(10,70) 사이에 배열되는 상기 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막(20,60), 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30), 전기변색층(40), 전해질층(50) 등을 포함하여 구성된다.
상기 제1, 제2 투명기재(10,70)는 가시광선 투과율이 70% 이상의 기재라면 어느 것을 사용해도 좋으며, 바람직하게는 유리 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있고, 이 중 유리 기판을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막(20,60)은 불소가 첨가된 주석산화막(FTO), 산화인듐주석막(ITO), 알루미늄이 도핑된 산화아연막(AZO) 등을 사용할 수 있며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막(20,60)의 두께는 100 nm 내지 1500 nm 범위인 것이 바람직하다. 상기 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막(20,60)의 두께가 100 nm 미만인 경우에는 충분한 도전성을 갖지 못할 수 있고, 1500 nm 를 초과할 경우에는 투과도가 낮아질 수 있다.
상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)은 불소가 첨가된 주석 산화막(FTO), 산화인듐주석막(ITO), 알루미늄이 도핑된 산화아연막(AZO) 등을 사용 할 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)의 두께는 30 nm 내지 500 nm 범위인 것이 바람직하다. 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)의 두께가 30 nm 미만인 경우에는 패턴 두께가 너무 작아 전극의 비표면적 변화에 충분한 효과를 주지 못하고, 그 두께가 500 nm를 초과할 경우에는 패턴의 두께로 인해 투과도가 낮아질 수 있다.
상기 미세-포토리소그래피법에 의하여 형성된 마이크로 패턴의 선폭은 50 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 15 ㎛ 내지 35 ㎛ 일 수 있다. 본 발명에서는 35 ㎛ 이하의 선폭을 갖는 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)을 형성함으로써, 상기 제 1 투명 도전성 금속 산화막(20)을 통과한 가시광선을 거의 차단하지 않기 때문에 시야를 방해하지 않을 수 있다. 마이크로 패터닝된 선폭이 50 ㎛를 초과할 경우, 가시광선 투과율이 높아져 시야를 방해할 수 있다.
상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)의 패턴 모양은 정사각형 모양 또는 직사격형 모양일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전기변색층(40)은 리튬이온 또는 칼륨이온을 포함한 프루시안블루 (Prussian Blues)로 형성될 수 있다.
상기 전기변색층(40)의 막 두께는 50 nm 내지 200 nm인 것을 특징으로 한다.
상기 전해질층(50)은 염화리튬, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 폴리(에틸렌글리콜)디메타크릴레이트 등을 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 전기변색 창호는 변색을 위하여 외부전원에 연결될 수 있으며, -3.0 V에서 3.0 V 의 전압에서 착색 효율이 30 내지 40 ㎠/C 일 수 있다. 또한, 탈색 또는 착색 시 반응시간이 30초 내지 35 초이며, 가시광선 투과율이 탈색 시 80 ∼ 85 %, 착색 시 30 ∼ 40 %일 수 있다. 따라서, 가시광선 투과율이 높아 가시도가 우수하여 건물의 유리창 또는 차량의 유리 등에 광범위하게 적용될 수 있다. 또한, 사용자에게 창호 사용의 편의성을 제공하는 동시에 창호를 통한 에너지의 방출을 차단하여 에너지를 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 ⅰ) 제1, 제2 투명기재(10,70) 상에 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 기상 증착을 이용하여 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막(20,60)을 증착하는 단계, ⅱ) 제1 투명 도전성 금속 산화막(20) 상에 미세-포토리소그래피를 이용하여 추가적인 투명 전도성 금속 산화막의 패턴(30)을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30) 상에 전기변색층(40)을 전기도금법으로 전착하는 단계, 및 ⅳ) 상기 전기변색층(40)과 제2 투명 도전성 금속 산화막(60)이 증착된 제2 투명 기재(70) 사이에 전해질층(50)을 넣어 전기변색층(40)과 제2 투명 도전성 금속 산화막(60)을 부착하고 압착하는 단계; 를 포함하는 전기변색 창호의 제조방법을 제공한다.
우선, 상기 ⅰ) 단계에서 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막(20,60)은 높은 이온화율을 갖는 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착을 이용하였다. 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착은 전자의 자장에 의한 회전 주파수와 전원으로 가해지는 마이크로 웨이브 주파수가 일치할 때 발생하는 전자 사이크로트론 공명 플라즈마를 이용하여 높은 에너지를 갖는 고밀도의 플라즈마 이온으로 형성한다. 상기 플라즈마 이온이 형성된 하단에 유기금속화합물 또는 금속 산화물인 금속 전구체를 공급함과 동시에 저주파 직류 양 또는 음전압을 인가하면 공급된 금속 전구체에서 금속이온이 발생한다. 상기 금속이온은 플라즈마 이온 및 금속 전구체 중의 유기물과 충돌로 과응축되어 기판의 표면에 금속이온간의 화학적 결합으로 증착하여 투명 전도성 금속 산화막을 형성하게 된다. 여기서 금속 전구체는 미량이기 때문에 공급위치에 따른 물질 전달 효과에 따라 균일도에 큰 영향을 받게 된다. 따라서, 금속 전구체 공급위치는 전자 사이크로트론 형성영역 바로 위 마이크로파 도입부에 공급하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 ⅱ) 단계에서 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)을 형성하기 위한 마이크로 패턴은 미세-포토리소그래피법에 의하여 투명 도전성 금속 산화막 상에 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 미세-포토리소그래피 공정은 제1 투명 도전성 금속 산화막(20)의 전면에 포토레지스트층을 형성하여 선택적 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트층을 패턴화한 후, 패턴화된 포토레지스트층 상에 투명 도전성 금속 산화막을 증착하여 포토레지스트층을 제거할 시 그 위에 증착된 금속 산화막도 함께 제거하는 방식으로 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 ⅲ) 단계에서 전기변색층(40)은 염화리튬(Lithium chloride), 염화철(Iron chloride), 시안화철(Ⅲ)산칼륨(Potassium ferricyanide(Ⅲ))을 탈이온수에 녹여 제조된 프루시안블루 (Prussian Blues) 전착 용액을 이용한 전기도금법으로 형성할 수 있다. 전기도금법은 제1 투명 도전성 금속 산화막(20) 및 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30)이 코팅되어있는 제 1 투명기재(10)를 작업 전극, 구리선 또는 백금선을 상대전극 및 기준전극으로 사용하여 Potentiostat/Galvanostat 장비를 이용해 일정 전류 법으로 10 ∼ 30 μAcm-2 범위 내의 단위 면적당 전류량으로 5 ∼ 10 분간 프루시안블루를 전착할 수 있다. 단위 면적당 전류량이 10 μAcm-2 이하일 경우에는 전기변색층(50)을 증착하는데 시간이 너무 오래 걸리는 문제점이 있으며, 단위 면적당 전류량이 30 μAcm-2 이상일 경우에는 전기변색층(50)에 다수의 미세한 금이 생겨, 전기변색 창호로 사용 시 문제가 될 수 있다.
마지막으로, 상기 ⅳ) 단계에서 제1 투명 도전성 금속 산화막(20), 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막(30), 전기변색층(40)이 코팅되어 있는 제1 투명기재(10)와 제2 투명 도전성 금속 산화막(60)이 코팅되어있는 제2 투명기재(70) 사이에 전해질층(50)을 넣어 두 투명기재를 압착한 후 전해질층(50)이 세지 않도록 밀봉하여 전기변색 창호를 제조할 수 있다. 이 때 파장범위가 355 ∼ 420 nm 범위인 자외선을 10 ∼ 20 분간 조사하여 전해질층(50)을 경화하여 제조한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예. 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막을 이용한 전기변색 창호의 제조
유리기판 상에 불소가 첨가된 주석 산화막(FTO)을 형성하기 위하여 전자 사이크로트론 공명 화학증착법을 이용하였다. 상기 증착은 마이크로파 출력(microwave power) 1400 W, 전자석의 전류 165 A, 반응기 내 증착 압력 10 mtorr 조건에서 수행하였다. 투입가스량은 테트라메틸틴(tetramethyltin, TMT) 4.7 sccm, 아르곤(Ar) 12 sccm, 불소(SF6) 15 sccm, 수소(H2) 20 sccm, 산소(O2) 73.5 sccm 이었다. 이때, 테트라메틸틴 전구체가 공급되는 노즐과 기판과의 거리는 5 cm, 수소 노즐과 기판과의 거리는 3 cm 이며, 회전속도는 15 RPM이며, 버블러의 압력은 테트라메틸틴 43.8 torr의 조건 하에서 진행하였다. 증착시간은 15 분으로 하여 대략 1000 nm의 두께를 갖는 산화막을 제조하였다.
상기 산화막의 표면 상에 불소가 첨가된 주석 산화물(FTO)의 마이크로 패터닝된 막을 형성하기 위하여 미세-포토리소그래피를 이용하였다. 구체적으로는, 상기 산화막의 표면 상에 포토레지스트층을 형성한 후, 소프트 베이크(soft bake)를 95 ℃에서 3 분 동안 수행하고, 마스크를 정렬하여 13초 동안 노광을 수행하였다. 다음으로 디벨로퍼(developer) 용액에 45 초 동안 넣어 둔 후, 포토레지스트층을 제거하고 증류수로 세척하여 에어건으로 물기를 제거한 후 110 ℃에서 3 분동안 하드 베이크(hard bake)를 수행하였다. 그 후 상술한 전자 사이크로트론 공명 화학증착법을 이용하여 동일조건에서 증착시간을 3분으로 하여 약 200 nm의 두께를 갖는 산화물층을 증착하였다. 마지막으로, 아세톤, 에탄올 및 증류수를 6:3:1의 중량 비율로 섞은 용액에 담근 후에, 용액을 5분간 초음파 처리를 하여 포토레지시트층 및 그 위에 증착된 금속 산화막을 함께 제거함으로써, 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막을 제조하였다.
상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 표면 상에 프루시안블루 막을 형성하기 위하여 전기도금법을 이용하였다. 구체적으로는, 염화리튬, 염화철, 시안화철(Ⅲ)산칼륨을 각각 0.01 M의 농도가 되게끔 탈이온수에 녹여 전착 용액을 제조하였다. 마이크로 패터닝된 금속 산화막을 작업 전극, 백금선을 상대전극 및 기준전극으로 사용하여 Potentiostat/Galvanostat 장비를 이용해 일정 전류 법으로 15 μAcm-2 의 단위 면적당 전류량으로 5분간 프루시안블루를 전착하여, 약 100 nm의 두께를 갖는 전기변색층을 제조하였다.
마지막으로, 프루시안블루 및 마이크로 패터닝된 산화물층, 산화물층이 증착된 유리기판과 산화물층이 증착된 유리기판 사이에 염화리튬, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 폴리(에틸렌 글리콜)디메타크릴레이트로 구성된 전해질 용액을 넣어 두 기판을 압착한 후 자외선을 15분간 조사하여 전해질 용액을 경화하였다. 이 후 전해질이 세지 않도록 가장자리 부분을 밀봉하여 전기변색 창호를 제조하였다.
비교예. 패터닝하지 않은 투명 도전성 금속 산화막을 이용한 전기변색 창호의 제조
상기 실시예에서 마이크로 패터닝된 산화물층을 형성하는 단계를 생략한 것을 제외하고, 상기 실시예와 동일한 방법으로 실시하여 전기변색 창호를 제조하였다.
실험예. 전기변색 창호의 특성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전기변색 창호의 전기변색 특성을 파악하기 위해 Potentiostat/Galvanostat 장비를 이용하여 전기화학적 포텐셜 사이클링 테스트를 실시하였다. 펄스 포텐셜은 -3.0 V에서 3.0 V 로 고정시키고 -3.0 V에서 60초, 3.0 V에서 60초로 총 120초 간격으로 4 사이클을 실시하였다. 여기서 He-Ne 레이저 (λ = 633 nm)를 사용하여 한 번에 투과도까지 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 도 3에 각각 나타내었다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전기변색 창호의 전기변색 특성을 전기화학적 포텐셜 사이클링 테스트를 실시하여 측정한 것으로, 반응시간에 따른 창호의 투과율을 측정하여 나타낸 것이다.
하기 표 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 전기변색 창호의 전기변색 성능을 비교한 것이다.
구분 투과율(%) 광밀도
변화량		 반응시간 (초) 착색효율
(㎠/C)
탈색 착색 탈색 착색
실시예 80 32 0.40 30 34 40.8
비교예 72 32 0.31 58 34 27.4
상기 표 1에 있어, 광밀도 변화량(optical density change, △OD) 및 착색 효율(coloration efficiency, CE)은 각각 하기 수학식 1 및 2에 의해 계산하여 나타내었다.
[수학식 1]
△OD (λ) = log [Tb(λ)/Tc(λ)]
(상기 수학식 1에서, Tb(λ)는 탈색 시 투과율을 나타내고, Tc(λ)는 착색 시 투과율을 나타낸다)
[수학식 2]
CE (λ) = △OD (λ) / Qd
(상기 수학식 2에서, Qd는 전하량을 나타낸다)
하기 수학식 1 및 2에 의하면, 착색 효율(CE)은 광밀도 변화량을 전하량으로 나눈 값으로 정의되는데, 주입된 일정한 전하량에 비해 그 착색 효율 값이 클수록 소자 특성이 좋다고 할 수 있다.
상기한 표 1과 도 3의 분석 결과에 의하면, 상기 실시예에서 제조된 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막을 이용한 전기변색 창호는, 상기 비교예에서 제조된 패터닝하지 않은 투명 도전성 금속 산화막을 이용한 전기변색 창호보다 탈색시 반응시간이 더 짧으며, 변색효율 값이 더 큰 것을 확인하였다. 이로써 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막 사용 시 우수한 전기 변색 특성을 가지는 것을 알 수 있었다.

Claims (16)

  1. 제 1 투명 기재;
    상기 제 1 투명 기재 상에 형성된 제 1 투명 도전성 금속 산화막;
    상기 제 1 투명 도전성 금속 산화막 상에 형성된 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막;
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막 상에 형성된 전기변색층;
    상기 전기변색층 상에 형성된 전해질층;
    상기 전해질층 상에 형성된 제 2 투명 도전성 금속 산화막; 및
    상기 제 2 투명 도전성 금속 산화막 상에 형성된 제 2 투명 기재;
    를 포함하는 전기변색 창호.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재는 유리 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 도전성 금속 산화막 및 제 2 투명 도전성 금속 산화막은 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 도전성 금속 산화막 및 제 2 투명 도전성 금속 산화막은 불소가 도핑된 주석산화막(FTO), 산화인듐주석막(ITO) 및 알류미늄이 도핑된 산화아연막(AZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 도전성 금속 산화막 및 제 2 투명 도전성 금속 산화막의 두께는 100 ∼ 1500 nm인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막은 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학기상증착법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막은 불소가 도핑된 주석산화막(FTO), 산화인듐주석막(ITO) 및 알류미늄이 도핑된 산화아연막(AZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  8. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 두께는 30 ∼ 500 nm인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 마이크로 패턴은 미세-리소그래프 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  10. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 패턴 선폭은 15 ∼ 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  11. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막의 패턴 모양은 정사각형 모양, 직사격형 모양인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색층은 리튬이온 또는 칼륨이온을 포함하는 프루시안블루 (Prussian Blue)인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  13. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 전기변색층의 두께는 50 ∼ 200 nm인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색 창호는 -3.0 ∼ 3.0 V의 전압에서 착색 효율이 30 ∼ 40 ㎠/C인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색 창호는 탈색 또는 착색 시 반응시간이 30 ∼ 35 초이고, 가시광선 투과율이 탈색 시 80 ∼ 85 %, 착색 시 30 ∼ 40 %인 것을 특징으로 하는 전기변색 창호.
  16. ⅰ) 제1, 제2 투명기재 상에 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 기상 증착을 이용하여 제1, 제2 투명 도전성 금속 산화막을 증착하는 단계;
    ⅱ) 제1 투명 도전성 금속 산화막 상에 미세-포토리소그래피를 이용하여 추가적인 투명 전도성 금속 산화막의 패턴을 형성하는 단계;
    ⅲ) 상기 마이크로 패터닝된 투명 도전성 금속 산화막 상에 전기변색층을 전기도금법으로 전착하는 단계; 및
    ⅳ) 상기 전기변색층과 제2 투명 도전성 금속 산화막이 증착된 제2 투명 기재 사이에 전해질층을 넣어 전기변색층과 제2 투명 도전성 금속 산화막을 부착하고 압착하는 단계;
    를 포함하는 전기변색 창호의 제조방법.
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