KR970011880B1 - 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극 및 이의 제작방법 - Google Patents
일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극 및 이의 제작방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음
Description
제1도는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 카운터 전극 및 종래의 카운터 전극과 리듐이온의 전기화학적 반응속도를 비교하여 나타낸 그래프.
제3도는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 시스템의 변색현상에 따라 빛의 파장에 따른 투과도를 나타낸 그래프.
제4도는 본 발명에 따른 카운터 전극을 구성하고 있는 텅스텐의 함량의 증가에 따른 리듐이온과 전기 화학적 반응속도를 비교하여 나타낸 그래프.
제5도는 본 발명에 따른 카운터 전극을 구성하고 있는 텅스텐의 함량의 감소에 따른 리듐이온과 전기화학적 반응속도를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 일렉트로크로믹 시스템
11,12 : 전도성 유리기판13 : 반응전극
14 : 카운터 전극15 : 전해질
본 발명은 전기적 신호에 의해서 탈·착색의 변색현상을 나타내는 일렉트로크로믹 시스템(Electrochromic System)에 관한 것으로서, 특히 전기적 신호에 의한 탈·착색의 변색속도를 향상시킬 수 있는 일렉트로크로믹 재료가 증착되어 있는 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극(Counter Electrode) 및 상기 일렉트로크로믹 재료를 기판에 증착시키는 카운터 전극 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 일렉트로크로믹 시스템은 전기적 신호에 의하여 가역적으로 착색 및 탈색현상을 야기시키는 시스템으로서, 대형건물의 유리 또는 자동차 유리 등에 응용되어, 대기로부터 인체에 해로운 빛을 투과를 방지시키거나 또는 상기 유리를 통과하는 광량을 조절시키는데 사용된다.
즉, 상기 일렉트로크로믹 시스템이 설치되어 있는 투명유리는 전기적 신호에 의하여 착색현상이 발생되었을때 빛의 투과도를 최소화시키고, 이와는 반대로 탈색현상이 발생되었을 때 빛의 투과도를 최대화시킨다.
이러한 일렉트로크로믹 시스템은 전도성 인듐틴옥사이드가 각각 피복되어 있는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판의 피복층위에 일렉트로크로믹 재료로서 텅스텐 산화물이 증착되어 있는 카운터 전극과, 그리고 상기 반응 전극과 카운터 전극의 사이에 형성되어 있는 전해질로 구성되어 있으며, 상기 반응전극 또는 카운터 전극과 전기 화학적 반응을 하는 활성 물질을 함유하고 있다.
이때, 상기 활성물질은 알칼리 금속이온으로 이루어져 있으며 보편적으로는 리듐이온이 사용된다. 따라서 일렉트로크로믹 시스템에 있어서의 착색 및 탈색현상은 전기적 신호에 의하여 상기 반응 전극 카운터를 전극에 증착되어 있는 일렉트로크로믹 재료와 상기 활성물질 사이의 전기 화학적 반응에 의하여 발생된다.
즉, 상기 리듐이온이 전기적 신호에 의하여 상기 전해질을 매체로 하여서 상기 반응 전극으로부터 상기 카운터 전극으로 이동하여 상기니켈 산화물과 전기 화학적 반응을 하면 탈색현상 발생되고 이와는 반대로 상기 리듐이온이 상기 카운터 전극으로부터 상기 반응전극으로 이동하여 상기 텅스텐 산화물과 전기 화학적 반응을 하면 착색현상이 발생되며, 이에 의해서 일렉트로크로믹 시스템의 변색현상이 수행된다.
이때, 전기적 신호에 의하여, 상기 반응 전극의 피복층 위에 증착되어 있는 텅스텐 산화물과 상기 리듐이온과의 반응속도는 양호한 반면에, 상기 카운터 전극의 피복층 위에 증착되어 있는 니켈 산화물과 상기 리듐 이온과의 반응속도는 양호하지 못하다.
결과적으로 상기 니켈 산화물과 상기 리듐이온과의 전기 화학적 반응에 의한 가역적 착색 또는 탈색 현상에 의해서 파생되는 광투과도의 차이가 작기 때문에 상기 변색 현상을 응용하는 산업분야에서 일렉트로크로믹 시스템은 만족스러운 효과를 제공하지 못하게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 리듐이온과의 전기 화학적 반응속도를 향상시켜서 전기적 신호에 의한 가역적 착색 또는 탈색현상에 의해 파생되는 광투과도의 차이를 증대시킬 수 있도록 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료를 증착시킨 카운터 전극을 구비하고 있는 일렉트로크로믹 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 전기적 신호에 의한 상기 리듐이온과의 전기 화학적 반응속도를 향상시킬 수 있는 일렉트로크로믹 재료를 투명한 전도성 유리기판에 증착시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 일렉트로크로믹 시스템은 인듐틴옥사이드(ITO)의 전도성 물질이 피복되어 있는 투명한 전도성 유리기판에 텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료가 증착되어 있는 반응 전극과 인듐틴옥사이드의 전도성 물질이 피복되어 있는 투명한 전도성 유리기판에 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료가 증착되어 있는 카운터 전극과 상기 반응전극과 카운터 전극 사이에 형성되어 있는 리듐이온 함유 전해질로 구성되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일렉트로크로믹 재료를 투명한 전도성 유리기판에 증착시켜서 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극을 제작하기 위한 방법은 진공 용기내의 양극판에 상기 기판을 장착시키고 음극판에 피복시키기 위한 상기 일렉트로크로믹 재료를 타켓트로 장착시키는 단계와, 상기 진공용기의 내부를 산소 및 아르곤 가스의 분위기로 형성시키는 단계와, 상기 양극판 및 음극판에 전압을 가하여서 반응성 플라스마 스퍼터링을 수행하는 단계로 이루어지며, 상기 일렉트로크로믹 재료는 판상의 니켈 금속위에 칩형상의 텅스텐을 적층시킴으로써 형성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 시스템(10)은 인듐틴옥사이드의 전도성 물질이 피복되어 있는 투명한 전도성 유리기판(11)에 텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료가 증착되어 있는 반응 전극(13)과 인듐틴옥사이드의 전도성 물질이 피복되어 있는 투명한 전도성 유리기판(12)에 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료가 증착되어 있는 카운터 전극(14)과 상기 반응전극(13)과 카운터 전극(14) 사이에 형성되어 있는 리듐이온 함유 전해질(15)로 구성되어 있다.
여기에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 니켈[텅스텐 산화물의 증착되어 있는 상기 카운터 전극은 소정 함량의 리듐이온을 함유하고 있어서 탈색되어 있는 상태로 유지되어 있고, 또한 상기 전해질은 리듐이온을 함유하고 있는 1M LiClO4-PC-DME(부피가 1:1인 propylene carbonate와 1.2 dimethoxyethane)를 사용하였으며 전류는 20mV/S로 통전시켰다.
즉, 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 시스템에 전기적 신호를 적용시키면, 리듐이온이 도핑되어 있어서 탈색된 상태로 유지되어 있는 상기 카운터 전극으로부터 상기 반응전극으로 상기 리듐이온이 이동하여 상기 텅스텐 산화물과 전기 화학적 반응을 수행하므로 착색 현상이 발생되고 이후에 반대의 전기적 신호를 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 시스템에 적용시키면, 상기 리듐이온은 상기 반응전극의 텅스텐 산화물과 분리되어 상기 카운터 전극으로 이동하게 되며 여기에서 상기 니켈-텅스텐 산화물과 전기 화학적 반응을 수행하게 되어 탈색현상이 발생된다.
이때, 제2도에 도시되어 있는 바와 같이, 전기적 신호에 의하여 리듐이온과 전기 화학적 반응을 하는 일렉트로크로믹 재료는 텅스텐을 함유하고 있는 경우(NiWO)의 전하 전송 밀도(Charge Transfer Density)가 텅스텐을 함유하고 있지 않은 경우(NiO)의 전하 전송 밀도보다 크게 증가되었음을 알 수 있다.
즉, 이에 의해서 종래의 니켈산화물의 일렉트로크로믹 재료를 전도성 유리기판에 증착시켰을 때 상기 리듐이온과의 반응속도보다 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료를 전도성 유리기판에 증착시켰을 때 상기 리듐이온과의 반응속도가 크게 증가됨을 알 수 있다.
그리고 제4도에는 니켈 대 텅스텐의 다양한 원지비에0 따른 전하 전송 밀도가 도시되어 있으며, 여기에서 도면부호(a)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 19인 경우이고, 도면부호(b)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 8.1인 경우이며, 도면부호(c)는 니켈 대 텅스텐 스텐의 원자비가 5.3인 경우이다. 또한 도면부호(d)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 3인 경우이다.
따라서, 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 니켈-텅스텐 산화물이 일렉트로크로믹 재료중 텅스텐의 함량을 증가시키면 즉, 니켈 대 텅스텐의 원자비가 작아지면 전기적 신호에 의한 상기 일렉트로크로믹 재료와 리듐이온과의 전기 화학적 반응속도가 증가됨을 알 수 있다. 그러나 텅스텐의 함량이 작은 경우, 즉 니켈 대 텅스텐의 원자비가 19이상인 경우에는 텅스텐의 첨가효과가 나타나지 않는다.
또한 제5도에는 니켈 대 텅스텐의 다양한 원자비에 따른 전하전송 밀도가 도시되어 있으며, 여기에서 도면부호(d)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 3인 경우이고, 도면부호(e)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 2.1인 경우이며, 도면부호(f)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 1.8인 경우이다. 또한 도면부호(g)는 니켈 대 텅스텐의 원자비가 1.5인 경우이다.
따라서, 제5도에 도시되어 있는 바와 같이, 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료 중 텅스텐의 함량을 니켈 대 텅스텐의 원자비가 3이상이 되도록 증가시키면, 전기적 신호에 의한 상기 일렉트로크로믹 재료와 리듐이온의 전기 화학적 반응속도가 감속됨을 알 수 있다.
특히 전도성 유리기판을 니켈 대 텅스텐의 원자비가 1.5로 구성된 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료로 적층시켜서 카운터 전극을 제작하면, 상기 카운터 전극을 텅스텐의 과량함유로 인하여 텅스텐 산화물이 적층되어 있는 반응 전극과 유사한 특성을 나타낸다.
그러므로, 상기 전도성 유리기판에 증착되어 있는 니켈-텅스텐 산화물에 있어서, 니켈 대 텅스텐의 원자비는 1.5 내지 19로 유지시켜야 되며, 바람직하게는 상기 니켈 대 텅스텐의 원자비를 3 내지 19로 유지시켜야 한다.
또한 제3도를 참조하면, 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 시스템을 사용한 유리의 전기적 신호에 의한 탈·착색의 변색현상에 따라 상기 유리를 투과하는 빛의 광투과도가 도시되어 있으며, 여기에서 상기 일렉트로크로믹 시스템이 탈색상태에 있으면 저파장 빛의 광투과도는 감소되는 반면에, 상기 일렉트로크로믹 시스템이 착색상태에 있으면 빛의 광투과도는 모든 파장에 있어서 전반적으로 감소됨을 알 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일렉트로크로믹 재료를 투명한 전도성 유리기판에 증착시켜서 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극을 제작하기 위한 방법은 반응성 플라즈마 스퍼터링 방법에 의해서 수행된다.
이때, 상기 반응성 플라즈마 스퍼터링 방법은 진공펌프의 작동에 의하여 스퍼터링 용기의 내부를 진공상태로 형성시키는 단계와, 상기 진공상태의 용기의 양극판에 투명한 전도성 유리기판을 장착시키고 상기 음극판에 상기 일렉트로크로믹 재료를 타켓으로 장착시키는 단계와, 상기 진공상태의 용기의 내부를 산소 및 아르곤 가스의 분위기로 형성시키는 단계와, 그리고 상기 양극판 및 음극판에 전압을 가하는 단계로 이루어지며, 상기 일렉트로크로믹 재료는 판상의 니켈 금속 위의 칩(Chip) 형상의 텅스텐을 적층시킴으로서 형성된다.
이때, 상기 용기내의 진공상태를 5 내지 30미리토르 정도이며 바람직하게는 10미리토르로 유지된다. 그리고 상기 진공용기의 분위기를 형성시키는 산소내 아르곤 가스의 비는 50:50의 비율로 유지되며 바람직하게는 산소 가스만으로 상기 진공용기의 분위기를 형성한다.
여기에서, 상기 반응성 플라즈마 스퍼터링 방법에 의하여 상기 전도성 유리기판 위에 증착되는 니켈-텅스텐 산화물의 피막의 두께는 500 내지 3000 옴스트롱으로 유지시켰다. 한편 상기 카운터 전극을 형성시키는 니켈-텅스텐 산화물의 화학식은 Ni1xWxOy로 되며, 상기 X의 값은 0.05 내지 0.4 정도이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 니켈-텅스텐 산화물의 일렉트로크로믹 재료를 전도성 유리기판에 증착시킴으로서 제작되는 일렉트로크로믹 시스템을 가운데 적극은, 전기적 신호에 의하여 상기 일렉트로크로믹 재료와 리륨 이온과의 전기 화학적 반응속도가 향상되어 있으므로, 양호한 탈·착색의 변색 효과를 나타낼 수 있다.
Claims (5)
- 전기적 신호에 의하여 탈·착색의 변색현상을 나타내는 일렉트로크로믹 시스템에 있어서, 전도성 물질이 피복되어 있는 제1기판에 텅스텐 산화물이 증착되어 있는 반응 전극과 전도성 물질이 피복되어 제2기판에 니켈-텅스텐 산화물이 증착되어 있는 카운터 전극과 상기 반응전극과 카운터 전극 사이에 형성되어 있는 전해질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 니켈-텅스텐 산화물의 니켈 대 텅스텐의 원자비가 3 내지 19로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 카운터전극을 소량의 리듐이온을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 전해질은 리듐이온을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 시스템.
- 일렉트로크로믹 재료를 투명한 전도성 유기판에 증착시켜서 일렉트로크로믹 시스템용 카운터전극을 제작하기 위한 방법에 있어서, 진공펌프의 작동에 의하여 스퍼터링 용기의 내부를 진공상태로 형성시키는 단계와, 상기 진공상태의 용기의 양극판에 투명한 전도성 유리기판을 장착시키고 상기 음극판에 상기 일렉트로크로믹 재료를 타켓트로 장착시키는 단계와, 상기 진공상태의 용기의 내부를 산소 및 아르곤 가스의 분위기로 형성시키는 단계와, 그리고 상기 양극판 및 음극판에 전압을 가하는 단계로 이루어지며, 상기 일렉트로크로믹 재료는 판상의 니켈 금속위에 칩형상의 텅스텐을 적층시킴으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019940020823A KR970011880B1 (ko) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극 및 이의 제작방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940020823A KR970011880B1 (ko) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극 및 이의 제작방법 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR970011880B1 true KR970011880B1 (ko) | 1997-07-18 |
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| KR1019940020823A KR970011880B1 (ko) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 일렉트로크로믹 시스템용 카운터 전극 및 이의 제작방법 |
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| KR (1) | KR970011880B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10061174B2 (en) | 2005-02-23 | 2018-08-28 | Sage Electrochromics, Inc. | Electrochromic devices and methods |
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1994
- 1994-08-23 KR KR1019940020823A patent/KR970011880B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10061174B2 (en) | 2005-02-23 | 2018-08-28 | Sage Electrochromics, Inc. | Electrochromic devices and methods |
| US11567383B2 (en) | 2005-02-23 | 2023-01-31 | Sage Electrochromics, Inc. | Electrochromic devices and methods |
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