KR20230065510A

KR20230065510A - 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우

Info

Publication number: KR20230065510A
Application number: KR1020210151158A
Authority: KR
Inventors: 윤철민; 장재영
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사; 에스케이아이이테크놀로지주식회사
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2023-05-12
Also published as: KR102544966B1

Abstract

본 발명은 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 희생층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 희생층 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; 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; 및 상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계에서는, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 통하여 상기 제1 및 제2 희생층에 레이저광을 조사하여 상기 제1 및 제2 유리 기재를 분리시키는 레이저 리프트 오프 공정을 수행하는 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 폴리이미드 및 레이저 리프트 오프(laser lift off, LLO) 공정을 적용하여 400℃ 이상의 고온에서 일렉트로크로믹 공정을 이용한 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 희생층, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층, 제2 희생층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계에서는, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 통하여 상기 제1 및 제2 희생층에 레이저광을 조사하여 상기 제1 및 제2 유리 기재를 분리시키는 레이저 리프트 오프 공정을 수행한다.

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

본 기술에 따르면, 폴리이미드 및 레이저 리프트 오프 공정을 적용하여 400℃ 이상의 고온에서 일렉트로크로믹 공정을 이용한 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있는, 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법 및 이로부터 제조된 플렉서블 스마트 윈도우가 제공된다.

도 1은 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 따라 유리 기재 및 희생층이 제거된 플렉서블 스마트 윈도우를 나타낸 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 있어서, 유리 기재 상에 희생층을 형성하는 단계를 나타낸 것이다.
도 3은 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 있어서, 희생층이 형성된 유리 기재를 사용하여 폴리이미드층을 형성하고 일렉트로크로믹 기술을 적용하는 공정을 나타낸 것이다.
도 4는 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 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 따라 유리 기재(100_1, 100_2) 및 희생층(200_1, 200_2)이 제거된 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.

본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우는 기존의 유리층 대신 투명한 폴리이미드층을 적용할 수 있으며, 예를 들어 기존의 유리층의 두께가 500 ㎛인 경우, 투명 폴리이미드층은 5 ㎛ 수준이므로, 스마트 윈도우의 무게를 크게 저감시킬 수 있고, 취급도 보다 용이하다. 또한, 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.

또한, 유리 기재(100_1, 100_2)와 폴리이미드층(300_1, 300_2) 사이에 희생층(200_1, 200_2)을 형성시키고, 유리 기재를 통하여 상기 희생층(200_1, 200_2)에 레이저광(예를 들면, 308nm 내지 343 nm 파장 영역대의 레이저, 예를 들면, 308nm 파장의 레이저)을 조사하여 상기 유리 기재(100_1, 100_2)를 분리시키는 레이저 리프트 오프 공정을 수행함으로써, 폴리이미드층이 유리 기재를 대체하는 플렉서블 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.

이 때, 조사된 레이저광은 유리 기재(100_1, 100_2)를 투과하여 희생층(200_1, 200_2)에 흡수되어, 희생층(200_1, 200_2)이 분해되면서 유리 기재(100_1, 100_2)의 분리가 일어나게 되어, 유리 기재가 제거될 수 있다.

본 개시에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은 전술한 바와 같이, 제1 유리 기재, 제1 희생층, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층, 제2 희생층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계에서는, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 통하여 상기 제1 및 제2 희생층에 레이저광을 조사하여 상기 제1 및 제2 유리 기재를 분리시키는 레이저 리프트 오프 공정을 수행할 수 있다.

실시 예에 따르면, 각 층을 형성하는 단계는, 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 희생층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 희생층 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.

도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 있어서, 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2) 상에 각각 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.

상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2) 상에 각각 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2)을 형성하는 단계는, 유리 기재 상에 질화규소(SiNx) 및 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하거나, 또는 유리 기재 상에 질화갈륨(GaN)을 증착하여 수행될 수 있다. 질화규소(SiNx) 및 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하여 희생층을 형성하는 경우, 질화규소(SiNx)가 유리 기재 상에 먼저 증착된 후, 증착된 질화규소층(SiNx) 상에 비정질 실리콘층(a-Si)이 형성되어, 희생층을 형성할 수 있다.

희생층(200_1, 200_2)을 형성하는 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 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)의 두께는 10 ㎛ 내지 1,000 ㎛일 수 있으며, 예를 들면, 100 ㎛, 200 ㎛, 300 ㎛, 500 ㎛, 700 ㎛ 또는 800 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에 있어서, 희생층이 형성된 유리 기재를 사용하여 폴리이미드층을 형성하고 일렉트로크로믹 기술을 적용하는 공정이 수행될 수 있다.

도 3의 (a)는 상기 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2) 상에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2)을 형성하는 단계를 나타낸 것으로서, 상기 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2) 상에 폴리아믹산 조성물을 도포하고, 특정 온도로 경화시켜 수행될 수 있다.

제1 및 제2 폴리이미드층(200_1, 200_2)은 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2)과의 접착성이 우수하여 상술한 층들을 순차적으로 적층하는 동안에는 박리되는 현상이 없으면서도, 레이저 리프트 오프 공정을 수행함 따라 유리 기재와 폴리이미드층이 분리될 수 있다. 제1 및 제2 폴리이미드층(200_1, 200_2)은 접착 증진제를 포함하거나, 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2)과 제1 및 제2 폴리이미드층(200_1, 200_2) 사이에 접착 증진 층을 더 포함함으로써, 접착력을 더욱 향상시킬 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 접착 증진 층은 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2) 상에 코팅에 의해 형성된 것일 수 있고, 예를 들어, 20 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다.

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 3의 (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, 전술한 증착 방식에 의해 전도층이 형성될 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 3의 (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.

도 3의 (d) 및 (f)는, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)를 제거하는 단계를 나타낸 것으로서, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)를 제거하는 단계에서는, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)를 통하여 상기 제1 및 제2 희생층(200_1, 200_2)에 레이저광을 조사하여 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)를 분리시키는 레이저 리프트 오프 공정을 수행한다. 조사된 레이저광은 유리 기재(100_1, 100_2)를 투과하여 희생층(200_1, 200_2)에 흡수되어, 희생층(200_1, 200_2)이 분해되면서 유리 기재(100_1, 100_2)의 분리가 일어나게 되어, 유리 기재가 제거될 수 있다. 상기 레이저광은 308 nm 내지 343 nm 파장 영역대의 레이저일 수 있다.

실시 예에 따르면, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법은 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)를 제거하는 단계 이후, 상기 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2)에 보호필름(800_1, 800_2)을 부착하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 도 3의 (e) 및 (g)는, 본 개시의 플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법에서, 상기 제1 및 제2 유리 기재(100_1, 100_2)를 제거하는 단계 이후, 상기 제1 및 제2 폴리이미드층(300_1, 300_2)에 보호필름(800_1, 800_2)을 부착하는 단계를 추가로 수행하는 것을 나타낸 것이다.

도 3의 (d)에서 레이저 리프트 오프 공정에 의해 제2 유리 기재(100_2) 및 제2 희생층(200_2)이 제거된 후, 도 3의 (e)에서 제2 폴리이미드층(300_2)에 제2 보호필름(800_2)이 부착되며, 도 3의 (f)에서 레이저 리프트 오프 공정에 의해 제1 유리 기재(100_1) 및 제1 희생층(200_1)이 제거된 후, 도 3의 (g)에서 제1 폴리이미드층(300_1)에 제1 보호필름(800_1)이 부착된다.

도 4는 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 폴리이미드층(300_1)의 상부 및 상기 제2 폴리이미드층(300_2)의 하부에 적층된 보호필름(800_1, 800_2)을 추가로 포함할 수 있다 (도 3의 (g) 참조).

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

0.5 mm 두께의 논 알칼리 글래스(non alkali glass)를 제1 유리 기재로 사용하였다.

제1 희생층으로써 PECVD 방식을 사용하여 350℃의 온도에서 SiH₄ 15sccm, NH₃ 300sccm, PN₂ 800sccm의 가스를 흘려 1Torr SiN을 5 ㎛ 두께로 증착하였다. 증착된 SiN층의 상부에 동일한 방식을 적용하여 동일 온도조건에서 SiH₄ H₂의 가스를 흘려 1Torr에서 a-Si을 5 ㎛ 두께로 증착하였다.

상기 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 희생층이 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.

제2 희생층이 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 봉인한 다음, 레이저 리프트 오프(Laser lift off) 공정을 사용하여 308nm 파장의 레이저를 제1 유리 기재에 조사하여 박리하고, 보호필름을 라미네이션(lamination)한 후, 제2 유리 기재도 동일하게 적용하여 박리하여 보호필름을 라미네이션하여 플랙서블 스마트 윈도우 기재를 제조하였다.

비교예 1

실시예 1과 동일한 방법으로 희생층이 제조된 0.5 mm 유리 기재 상에 OCA(광학투명 접착제, 25㎛) / OCF(광학용 필름, Toyobo社 50㎛) 기재를 희생층 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	비교예 1	비교예 2
고분자 소재의 종류	PAA	OCF	COP
OCA 25㎛ 사용여부	사용안함	사용함	사용함
적층 방식	코팅	합지	합지
EC공정적용 여부	가능	불가능	불가능

상기 실시예 및 비교예에서 알 수 있는 바와 같이, 고분자 소재로서 폴리아믹산(PAA) 용액을 도포하여 희생층 상에 폴리이미드층을 형성한 실시예 1에서는 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 희생층, 제1 폴리이미드층, 제1 전도층, 변색층, 전해질층, 이온저장층, 제2 전도층, 제2 폴리이미드층, 제2 희생층 및 제2 유리 기재가 순차적으로 적층되도록 각 층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계에서는, 상기 제1 및 제2 유리 기재를 통하여 상기 제1 및 제2 희생층에 레이저광을 조사하여 상기 제1 및 제2 유리 기재를 분리시키는 레이저 리프트 오프 공정을 수행하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
각 층을 형성하는 단계는,
제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 희생층을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 희생층 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 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 기재 상에 각각 제1 및 제2 희생층을 형성하는 단계는,
유리 기재 상에 질화규소(SiNx) 및 비정질 실리콘을 증착하거나, 또는
유리 기재 상에 질화갈륨(GaN)을 증착하여 수행되는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 희생층 상에 각각 제1 및 제2 폴리이미드층을 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 희생층 상에 폴리아믹산 조성물을 도포하고, 400℃ 내지 800℃의 온도로 경화시켜 수행되는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
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 레이저광은 308 nm 내지 343 nm 파장 영역대의 레이저인,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 기재를 제거하는 단계 이후, 상기 제1 및 제2 폴리이미드층에 보호필름을 부착하는 단계를 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우의 제조방법.
제1 폴리이미드층;
제1 전도층;
변색층;
전해질층;
이온저장층;
제2 전도층; 및
제2 폴리이미드층;이 순차적으로 적층된,
플렉서블 스마트 윈도우.
제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2 폴리이미드층의 두께는 1 내지 50 ㎛인,
플렉서블 스마트 윈도우.
제12항에 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.
제12항에 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.
제12항에 있어서,
상기 이온저장층은 Ni, Co 및 Mn 중에서 선택되는 하나 이상의 산화물 또는 수산화물을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제12항에 있어서,
상기 전해질층은, H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ 또는 Cs⁺로부터 선택되는 전해질 이온을 제공할 수 있는 금속염을 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제12항에 있어서,
상기 제1 폴리이미드층의 상부 및 상기 제2 폴리이미드층의 하부에 적층된 보호필름을 추가로 포함하는,
플렉서블 스마트 윈도우.
제12항에 있어서,
태양광 평균 투과율이 80% 이상인, 플렉서블 스마트 윈도우.