KR102057607B1 - Self-powered smart window assembly - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자가구동형 스마트 윈도우 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복층유리의 일측면에 투과율이 가변되는 변색필름을 설치하고, 복층유리를 구성하는 간봉(Spacer)의 표면에 태양전지셀을 설치하여 변색필름의 구동전원을 별도로 구비하지 않고도 자가 구동이 가능하도록 하고, 태양전지셀은 일종의 광센서로서의 기능도 수행하도록 복합 기능을 부여하며, 특히 전기변색용 투명전극으로 은(Ag) 층을 사용하지 않으면서도 적외선을 반사시키는 로이(Low E:저방사율) 특성이 좋으며, 필요에 따라서는 태양에너지 투과율을 조절하여 에너지절감에 사용할 수 있는 능동형 변색필름으로써, 다양한 유리 사이즈에 맞게 간단히 재단하여 붙이면 전기적으로 차양을 형성할 수 있어서 유리형에 비해 생산비용이 저렴하고, 시공성이 우수하고, 은 층이 없기 때문에 별도로 유리 엣지부분의 로이 박막 제거공정을 거칠 필요도 없을 뿐만 아니라, 수 W 이하의 저전력 직류전원을 사용하기 때문에 PDLC, SPD 등의 스마트 윈도우에서 나타나는 누전의 위험성이 없고, 내산화성이 우수하며, 롤 또는 얇은 시트 형태로 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험이 적고, 운반 적재의 용이성을 확보할 수 있는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a self-driving smart window assembly, and more particularly, a discoloration film having a variable transmittance is installed on one side of the multilayer glass, and a solar cell is installed on the surface of a spacer forming the multilayer glass. This allows self-driving without the need for a separate driving power source for the discoloration film, and the solar cell provides a complex function to perform a function as an optical sensor. In particular, a silver layer is used as the transparent electrode for electrochromic color. Low E (low emissivity), which reflects infrared rays without being good, is an active discoloration film that can be used for energy saving by adjusting solar transmittance as needed. It is possible to form the awning, so the production cost is lower than that of the glass type, the workability is excellent, and the silver layer Therefore, it does not need to go through the Roy thin film removal process of the glass edge part separately, and it uses low power DC power of several W or less, so there is no risk of short circuit appearing in smart windows such as PDLC and SPD, and it is excellent in oxidation resistance. The present invention relates to a self-driving smart window assembly that can be stored in the form of a roll or a thin sheet, thereby reducing the risk of breakage and ensuring ease of transportation and loading.

Description

자가구동형 스마트 윈도우 조립체{Self-powered smart window assembly}Self-powered smart window assembly

본 발명은 자가구동형 스마트 윈도우 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복층유리의 일측면에 투과율이 가변되는 변색필름을 설치하고, 복층유리를 구성하는 간봉(Spacer)의 표면에 태양전지셀을 설치하여 변색필름의 구동전원을 별도로 구비하지 않고도 자가 구동이 가능하도록 하고, 태양전지셀은 일종의 광센서로서의 기능도 수행하도록 복합 기능을 부여하며, 특히 전기변색용 투명전극으로 은(Ag) 층을 사용하지 않으면서도 적외선을 반사시키는 로이(Low E:저방사율) 특성이 좋으며, 필요에 따라서는 태양에너지 투과율을 조절하여 에너지절감에 사용할 수 있는 능동형 변색필름으로써, 다양한 유리 사이즈에 맞게 간단히 재단하여 붙이면 전기적으로 차양을 형성할 수 있어서 유리형에 비해 생산비용이 저렴하고, 시공성이 우수하고, 은 층이 없기 때문에 별도로 유리 엣지부분의 로이 박막 제거공정을 거칠 필요도 없을 뿐만 아니라, 수 W 이하의 저전력 직류전원을 사용하기 때문에 PDLC, SPD 등의 스마트 윈도우에서 나타나는 누전의 위험성이 없고, 내산화성이 우수하며, 롤 또는 얇은 시트 형태로 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험이 적고, 운반 적재의 용이성을 확보할 수 있는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a self-driving smart window assembly, and more particularly, a discoloration film having a variable transmittance is installed on one side of the multilayer glass, and a solar cell is installed on the surface of a spacer forming the multilayer glass. This allows self-driving without the need for a separate driving power source for the discoloration film, and the solar cell provides a complex function to perform a function as an optical sensor. In particular, a silver layer is used as the transparent electrode for electrochromic color. Low E (low emissivity), which reflects infrared rays without being good, is an active discoloration film that can be used for energy saving by adjusting solar transmittance as needed. It is possible to form the awning, so the production cost is lower than that of the glass type, the workability is excellent, and the silver layer Therefore, it does not need to go through the Roy thin film removal process of the glass edge part separately, and it uses low power DC power of several W or less, so there is no risk of short circuit appearing in smart windows such as PDLC and SPD, and it is excellent in oxidation resistance. The present invention relates to a self-driving smart window assembly that can be stored in the form of a roll or a thin sheet, thereby reducing the risk of breakage and ensuring ease of transportation and loading.

2015년 신기후체제 협약으로 온실가스 감축이 시급해지고 있는 가운데 우리나라는 2030년까지 온실가스 37%의 감축 목표를 세우고 신재생에너지의 확대 및 건물 등에 에너지 효율 향상을 계획하고 있는데, 이에 대한 해결책으로 제로에너지 빌딩이 급부상하고 있다.With the new climate system agreement in 2015, greenhouse gas reduction is urgently needed, and Korea plans to reduce greenhouse gas by 37% by 2030, and to expand renewable energy and improve energy efficiency in buildings. Energy buildings are on the rise.

그런데, 국내 건물의 경우 매년 8.7% 정도씩 증가하고 있는 추세로 파악되고 있으며, 건물이 소비하는 에너지소비량은 국내 전체 에너지소비량의 24%에 이른다고 하니 갈수록 증가 및 대형화되어 가고 있는 건물에 대한 에너지절감 대책이 시급한 실정이다.However, in the case of domestic buildings, the trend is increasing by 8.7% every year, and the energy consumption of buildings reaches 24% of the total energy consumption in Korea. This is urgent.

특히, 건물에서 소비되는 에너지의 77%가 실내 냉난방 에너지 때문이며, 그 중에서도 창호를 통한 열손실은 20-45%에 이르고 있다고 보고되어 있다.In particular, 77% of the energy consumed in buildings is due to indoor heating and cooling energy, and heat loss through windows is reported to be 20-45%.

이와 관련하여, 미국의 DOE에 따르면, 광조절 스마트 윈도우를 적용할 경우 40% 이상의 빌딩에너지 절약이 가능하고, 냉난방시스템의 용량과 빌딩 관리비를 각각 25%까지 줄일 수 있다고 연구 보고된 바 있다.In this regard, according to the US DOE, research on the light control smart window can save more than 40% of building energy and reduce the capacity of the heating and cooling system and the cost of building management by 25%.

이에, 스웨덴을 시발점으로 하여 세계 각국에서는 다각적인 방법으로 상술한 문제 해결을 위한 기술 개발에 매진해 왔으며, 그 중에서도 창호를 통한 에너지절감 기술로 전기변색을 이용한 전기차양 기술을 예시할 수 있다.Accordingly, starting from Sweden, countries around the world have been devoted to developing the above-mentioned problem solving technology in a variety of ways, and among them, the electric shading technology using electrochromic as an energy saving technology through windows and windows.

이러한 기술로는 Chromogenic, Thermotropic, Liquid Crystal과 같은 다이나믹 유리가 개발되어 있고, 여기에 Chromogenic 기술의 하나인 EC(Electrochromic)가 접목된 형태로 하기한 선행기술에서도 확인되는 바와 같은 유리형 스마트 윈도우가 개시되어 있다.As such technology, dynamic glass such as Chromogenic, Thermotropic, and Liquid Crystal have been developed, and a glass smart window as disclosed in the prior art described below, in which EC (Electrochromic), which is one of Chromogenic technologies, is disclosed. It is.

그런데, 유리형 스마트 윈도우는 여러 장의 유리 사이에 전기변색 기술을 응용한 것으로서 재단, 면취, 세척, 강화, 접합 등 제조공정이 매우 복잡하여 비용이 너무 비쌀 뿐만 아니라 표준화가 어렵고, 강화시 코팅 균일도가 저하되어 불량율이 높으며, 반드시 은 층의 산화방지를 위하여 별도로 로이 박막 제거공정을 거쳐야만 하는 단점이 있다.However, the glass type smart window is an application of electrochromic technology between sheets of glass, and the manufacturing process such as cutting, chamfering, cleaning, reinforcing, and bonding are very complicated, so it is not only expensive but difficult to standardize. The defect rate is high because it is lowered, and must have a separate Roy thin film removal process to prevent oxidation of the silver layer.

뿐만 아니라, 실리콘 마감시 수분 침투의 우려가 높아 산화 및 누전 위험이 크고, 전선연결에 따른 표준화가 곤란하여 저항 편차 문제가 발생되며, 유리라는 소재 특성상 깨지기 쉽고, 복층에 따른 열파손의 우려가 높아 안전성이 떨어지는 한계를 가지고 있다.In addition, there is a high risk of oxidation and short circuit due to high water penetration during silicone finish, and it is difficult to standardize due to wire connection, causing resistance deviation problem. There is a limit to safety.

더구나, 무겁고, 시공할 창의 크기에 따라 사이즈를 각기 달리 제작해야 하며, 이러한 구조적 특성 때문에 유지 보관 운반 시공이 매우 어렵고 불편하며, 제조비용 외에도 매우 비싼 시공비가 들어가기 때문에 초기 투자부담이 매우 크다는 한계를 가지고 있다.Moreover, the size of the window is heavy, and the size of the window to be constructed must be made differently. Due to this structural property, the maintenance and transportation construction is very difficult and inconvenient, and the construction cost is very expensive. have.

이를 개선한 예로, Supended Particle(SPD) 방식 혹은 고분자분산액정(PDLC) 방식을 예시할 수 있지만, 이 경우에는 구동전압이 매우 높고 쌍안정이 없어 에너지 소모량이 비교적 크며, 투명성을 유지하기 위해서는 상시 전력이 요구되기 때문에 의도하는 에너지 절감 효과를 얻기 어렵다는 현실적인 문제에 직면해 있다.As an improved example, the Supended Particle (SPD) method or the Polymeric Liquid Crystal (PDLC) method can be exemplified. However, in this case, the driving voltage is very high and there is no bistable, so the energy consumption is relatively high. Because of this demand, it faces a realistic problem that it is difficult to achieve the intended energy savings.

또한, EC를 응용하고 있는 스마트 윈도우(로이유리 등)의 경우, 하기의 선행기술에서도 나타나 있듯이 전기변색용 전극으로 대부분 은(Ag)을 채용하고 있는데, 이는 박막에서 우수한 투과도와 로이특성을 보이기 때문이다.In addition, in the case of a smart window (Roy glass, etc.) using EC, most of the silver (Ag) is adopted as an electrode for electrochromic use, as shown in the following prior art, because the thin film shows excellent permeability and Roy characteristics. to be.

하지만, 은(Ag)은 부식을 일으키기 때문에 장수명화를 달성할 수 없고, 사용기간에 비례하여 효율이 떨어지는 한계가 있다.However, since silver (Ag) causes corrosion, long life cannot be achieved, and there is a limit that efficiency decreases in proportion to the service life.

뿐만 아니라, 선행기술에 개시된 유리형형 전기차양의 경우는 , 각각 단계별 프로세스를 한 장씩 순차처리하도록 되어 있기 때문에 제조공정이 복잡하며 연속처리가 어렵다는 한계도 가지고 있으며, 무엇보다도 위에 설명한 바와 같이 은(Ag)을 전기변색용 전극으로 활용하고 있어 상술한 문제를 피할 수 없다는 단점이 있다.In addition, the glass-type electric shade disclosed in the prior art has a limitation in that the manufacturing process is complicated and the continuous processing is difficult because each step is sequentially processed one by one. Above all, silver (Ag) ) Is used as an electrode for electrochromic, there is a disadvantage that the above problem can not be avoided.

한편, 에너지절감의 일환으로 창호 시스템의 경우에도 복층유리, 삼복층유리 등이 개시되어 단열성을 높이고 있다.On the other hand, as part of energy saving, even in the case of a window system, multilayer glass, triple glass, etc. are disclosed, and heat insulation is improved.

특히, 복층 이상의 유리 사이에 열차단기능을 갖는 부재를 개재시키거나 혹은 태양전지를 구비하여 전기에너지를 얻도록 한 예들도 개시되고 있다.In particular, examples have been disclosed in which a member having a thermal barrier function is interposed between a glass or more layers or provided with a solar cell to obtain electrical energy.

하지만, 복층 이상의 유리는 단열성 측면에서 효과가 있으나, 전도에 따른 열차단 효과는 크게 얻을 수 없고, 열차단부재나 태양전지를 사용할 경우에는 창호의 고유기능인 채광성과 조망성을 떨어뜨리기 때문에 한계에 직면해 있는 상태이다.However, more than two-layer glass is effective in terms of heat insulation, but the thermal barrier effect due to conduction cannot be obtained greatly, and when using a thermal barrier member or a solar cell, it faces limitations because it lowers the lightness and viewability, which is a unique feature of windows and doors. It is done.

대한민국 등록실용 제20-0256877호(2001.11.28.), '열교차단 스페이서가 설치된 고성능 복층유리'Republic of Korea Registered Room No. 20-0256877 (Nov. 28, 2001), 'High Performance Multi-Layered Glass with Thermal Interference Spacer' 대한민국 등록특허 제10-1506590호(2015.03.23.), '태양전지 및 면상발열체가 구비된 복층유리'Republic of Korea Patent No. 10-1506590 (2015.03.23.), 'Laminated glass with solar cells and planar heating element' 대한민국 등록특허 제10-1656466호(2016.09.05.), '이온젤 스마트 윈도우 제조방법'Republic of Korea Patent No. 10-1656466 (2016.09.05.), 'Ion gel smart window manufacturing method' 대한민국 등록특허 제10-1656490호(2016.09.05.), '접착식 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법'Republic of Korea Patent No. 10-1656490 (2016.09.05.), 'Adhesive smart window film and its manufacturing method' 대한민국 공개특허 제10-2017-0024830호(2017.03.08.), '단열기능이 있는 스마트 윈도우 코팅'Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0024830 (2017.03.08.), 'Smart window coating with insulation function'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 복층유리의 일측면에 투과율이 가변되는 변색필름을 설치하고, 복층유리를 구성하는 간봉(Spacer)의 표면에 태양전지셀을 설치하여 변색필름의 구동전원을 별도로 구비하지 않고도 자가 구동이 가능하도록 하되, 특히 전기변색용 전극으로 은(Ag)을 사용하지 않으면서도 투과도와 로이특성이 우수하고 유리 사이즈에 상관없이 재단하여 붙이기만 하면 자연스럽게 전기차양을 형성할 수 있어 생산비용이 저렴하며, 시공성이 우수하고, 별도의 로이박막 제거공정을 거칠 필요도 없을 뿐만 아니라, 누전위험성이 없고, 내산화성이 우수하며, 롤 형태로 감아 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험성이 없고, 보관 유지 운반 적재의 용이성을 확보할 수 있는 투과율이 가변되는 스마트 윈도우용 변색필름을 제공함에 그 주된 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-described problems in the prior art, and is provided to solve this problem, and on one surface of the laminated glass, a discoloration film having a variable transmittance is installed on the surface of the spacer constituting the laminated glass. By installing solar cells, self-driving is possible without having to separately provide driving power for discoloration film. Especially, it has excellent permeability and Roy characteristics without using silver (Ag) as an electrode for electrochromic, and regardless of glass size Simply by cutting and pasting, it is possible to form an electric shade naturally, so production cost is low, construction is excellent, there is no need to go through a separate Roy film removal process, there is no risk of leakage, it is excellent in oxidation resistance, and roll There is no risk of damage because it can be rolled up and stored in the form. To provide a smart window color transfer films which gwayul variable has its main objective.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 사각틀 형태의 윈도우프레임(10)과; 상기 윈도우프레임(10) 내부에 배치 고정되어 복층 이상을 구성하는 유리(20)와; 상기 유리(20)들 사이에 개재되어 유리(20)들의 간격을 유지하면서 밀봉하는 틀 형태의 간봉(Spacer)(30)과; 상기 유리(20)중 실내측 면 혹은 실외측 면 중 어느 한 면에 부착되는 전기변색용 변색필름(40)과; 상기 간봉(30)의 하면에 설치되는 다수의 태양전지셀(50)과; 상기 태양전지셀(50)로부터 배선되어 발전된 전기를 축전하는 축전지(60)와; 상기 축전지(60)의 전기를 이용하여 상기 변색필름(40)을 구동하는 컨트롤러(70);를 포함하는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체에 있어서;
상기 전기변색용 변색필름(40)은 PET, PP 또는 COP를 포함하는 기재필름(100)과; 상기 기재필름(100)의 상면에 스퍼터링되는 이산화규소층(110)과; 상기 이산화규소층(110)의 상면에 다결정질의 폴리-ITO로 스퍼터링되는 제1투명전극층(120)과; 상기 제1투명전극층(120) 위에 WO3로 스퍼터링되는 환원변색물질층(130)과; 상기 환원변색물질층(130) 위에 LiPON으로 스퍼터링되는 전해질층(140)과; 상기 전해질층(140) 위에 NiO로 스퍼터링되는 산화변색물질층(150)과; 상기 산화변색물질층(150) 위에 적어도 하나 이상의 O(Oxide)-M(Metal)-O(Oxide) 구조를 갖도록 스퍼터링되는 제2투명전극층(160)과; 상기 제2투명전극층(160)의 상면에 스퍼터링되는 배리어층(170)과; 상기 배리어층(170) 위에 합지되는 보호필름(180);을 포함하고,
상기 이산화규소층(110)은 상기 기재필름(100) 보다 상대적으로 낮은 굴절율을 갖도록 형성되고, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 이산화규소층(110) 보다 상대적으로 높은 굴절율을 갖도록 형성되며, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 기재필름(100) 보다 높은 굴절율을 갖고;
상기 배리어층(170)은 열경화성 플라스틱이 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체를 제공한다.The present invention is a means for achieving the above object, the window frame 10 of the rectangular frame shape; A glass 20 arranged and fixed inside the window frame 10 to constitute a multilayer or more; A spacer (30) having a frame shape interposed between the glasses (20) to seal while maintaining a gap between the glasses (20); Electrochromic discoloration film 40 attached to any one of the indoor side or the outdoor side of the glass 20; A plurality of solar cells 50 installed on the bottom surface of the liver rod 30; A storage battery 60 for storing electricity generated by being wired from the solar cell 50; In the self-driven smart window assembly comprising; a controller (70) for driving the color change film (40) using the electricity of the storage battery (60);
The electrochromic discoloration film 40 is a base film 100 including PET, PP or COP; A silicon dioxide layer 110 sputtered on an upper surface of the base film 100; A first transparent electrode layer 120 sputtered with polycrystalline poly-ITO on the upper surface of the silicon dioxide layer 110; A reduction discoloration material layer 130 sputtered with WO 3 on the first transparent electrode layer 120; An electrolyte layer 140 sputtered with LiPON on the reduction discoloration material layer 130; An oxide discoloration material layer 150 sputtered with NiO on the electrolyte layer 140; A second transparent electrode layer 160 sputtered to have at least one O (Oxide) -M (Metal) -O (Oxide) structure on the oxidizing material layer 150; A barrier layer 170 sputtered on an upper surface of the second transparent electrode layer 160; It includes; the protective film 180 is laminated on the barrier layer 170,
The silicon dioxide layer 110 is formed to have a relatively lower refractive index than the base film 100, the first transparent electrode layer 120 is formed to have a relatively higher refractive index than the silicon dioxide layer 110, The first transparent electrode layer 120 has a higher refractive index than the base film 100;
The barrier layer 170 provides a self-driving smart window assembly which is formed by depositing a thermosetting plastic.

이때, 상기 유리(20)와 간봉(30)에 의해 밀폐된 내부공간에는 아르곤(Ar)이 주입된 것에도 그 특징으로 한다.In this case, it is also characterized in that the argon (Ar) is injected into the inner space sealed by the glass 20 and the liver rod 30.

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본 발명에 따르면, 복층유리의 일측면에 투과율이 가변되는 변색필름을 설치하고, 복층유리의 일측면에 투과율이 가변되는 변색필름을 설치하고, 복층유리를 구성하는 간봉(Spacer)의 표면에 태양전지셀을 설치하여 변색필름의 구동전원을 별도로 구비하지 않고도 자가 구동이 가능하도록 하고, 태양전지셀은 일종의 광센서로서의 기능도 수행하도록 복합 기능을 부여하며, 특히 전기변색용 투명전극으로 은(Ag) 층을 사용하지 않으면서도 적외선을 반사시키는 로이(Low E:저방사율) 특성이 좋으며, 필요에 따라서는 태양에너지 투과율을 조절하여 에너지절감에 사용할 수 있는 능동형 변색필름으로써, 다양한 유리 사이즈에 맞게 간단히 재단하여 붙이면 전기적으로 차양을 형성할 수 있어서 유리형에 비해 생산비용이 저렴하고, 시공성이 우수하고, 은 층이 없기 때문에 별도로 유리 엣지부분의 로이 박막 제거공정을 거칠 필요도 없을 뿐만 아니라, 수 W 이하의 저전력 직류전원을 사용하기 때문에 PDLC, SPD 등의 스마트 윈도우에서 나타나는 누전의 위험성이 없고, 내산화성이 우수하며, 롤 또는 얇은 시트 형태로 보관할 수 있기 때문에 파손의 위험이 적고, 운반 적재의 용이성을 확보할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a discoloration film having a variable transmittance is provided on one side of the laminated glass, and a discolored film having a variable transmittance is installed on one side of the laminated glass, and the sun is formed on the surface of the spacer constituting the laminated glass. By installing a battery cell to enable self-driving without having to separately provide a driving power for the discoloration film, the solar cell provides a complex function to perform a function as a kind of optical sensor, in particular a transparent electrode for electrochromic silver (Ag Low E (low emissivity), which reflects infrared rays without using layers, is an active discoloration film that can be used for energy saving by adjusting solar energy transmittance as needed. When cut and pasted, an electric shade can be formed electrically, resulting in lower production cost, better workability, and a silver layer than glass. There is no need to go through the Roy thin film removal process at the glass edge part, and since it uses a low power DC power supply of several W or less, there is no risk of leakage caused by smart windows such as PDLC and SPD, and it has excellent oxidation resistance. And, since it can be stored in the form of a roll or a thin sheet, there is little risk of breakage, there is an advantage that can ensure the ease of carrying and loading.

도 1은 본 발명에 따른 자가구동형 스마트 윈도우 조립체의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자가구동형 스마트 윈도우 조립체를 구성하는 변색필름의 층구조를 보인 예시적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 변색필름에 적용되는 전기변색 전극 구조인 OMO 구현시 옥사이드의 거칠기 대비 스퍼터링하여 형성할 수 있는 두께 변화를 보인 예시적인 테스트 사진이다.
도 4는 도 3의 OMO 구현시 밴딩 전후에서 표면 크랙 발생 여부를 ITO와 비교 테스트한 샘플 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 자가구동형 스마트 윈도우 조립체를 구성하는 변색필름 제조용 스퍼터링 챔버를 모식화시킨 예시도이다.1 is an exemplary view of a self-driven smart window assembly according to the present invention.
Figure 2 is an exemplary cross-sectional view showing a layer structure of the color change film constituting the self-driven smart window assembly according to the present invention.
Figure 3 is an exemplary test picture showing a thickness change that can be formed by sputtering compared to the roughness of the oxide when the OMO implementation of the electrochromic electrode structure applied to the color change film according to the present invention.
FIG. 4 is a sample photograph comparing the surface cracks with ITO before and after bending in the OMO implementation of FIG. 3.
5 is an exemplary view schematically illustrating a sputtering chamber for discoloration film manufacturing constituting the self-driven smart window assembly according to the present invention.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Prior to the description of the present invention, the following specific structures or functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments according to the inventive concept, and the embodiments according to the inventive concept may be implemented in various forms, It should not be construed as limited to the embodiments described herein.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, embodiments in accordance with the concepts of the present invention may be modified in various ways and may have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the present invention to a particular disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명은 복층 혹은 삼복층 등 다층유리에 적용되는 스마트 윈도우로서, 투과율이 가변되는 변색필름과, 상기 변색필름의 구동전원을 자가 발전할 수 있어 별도로 외부전원을 사용하지 않아도 되는 스마트 윈도우 조립체를 제공한다.The present invention provides a smart window that is applied to a multilayer glass such as a multilayer or a triple layer, a color change film having a variable transmittance, and a smart window assembly capable of self-generating driving power of the color change film without using an external power source. do.

다만, 도면을 참조한 예시적인 설명은 복층유리를 기준으로 도시 설명하기로 하며, 삼복층 등 다층유리를 갖는 스마트 윈도우에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.However, the exemplary description with reference to the drawings will be described based on the multilayer glass, and may be equally applicable to a smart window having a multilayer glass such as a triple layer.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자가구동형 스마트 윈도우 조립체는 윈도우프레임(10)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the self-driven smart window assembly according to the present invention includes a window frame 10.

상기 윈도우프레임(10)은 사각틀 형태로서, 내부에는 적어도 2장 이상의 유리(20)가 내장된다.The window frame 10 has a rectangular frame shape, and at least two or more glasses 20 are embedded therein.

즉, 상기 유리(20)는 복층, 삼층 등과 같이 다층으로 배치된다.That is, the glass 20 is arranged in multiple layers, such as a multilayer or a three layer.

그리고, 상기 유리(20)들 사이에는 이들 유리(20)들의 간격을 유지하면서 밀봉하기 위한 간봉(Spacer)(30)이 개재된다.In addition, a spacer 30 is provided between the glasses 20 to seal the glass 20 while maintaining the gap therebetween.

이 경우, 상기 간봉(30)은 틀 형태를 가짐이 바람직하며, 밀봉성과 내구성 및 내열성을 향상시키기 위해 폴리우레탄수지에 멜라민 시아누레이트 10중량%와, 펜타에리스리톨 5중량%를 혼합한 혼합액을 성형하여 제조됨이 바람직하다.In this case, the liver rod 30 is preferably in the form of a mold, and in order to improve the sealing properties and durability and heat resistance, a mixture of 10% by weight of melamine cyanurate and 5% by weight of pentaerythritol is molded in a polyurethane resin. It is preferred to be prepared by.

이때, 멜라민 시아누레이트는 수지분산성이 좋고 대상수지의 물성을 저하시키지 않으면서 내열성은 향상시키고 성형성은 우수한 특성이 있으며, 펜타에리스리톨은 합성고무와 플라스틱의 중간 특성을 가진 물질로서 발화저항성을 크게 하는 특성이 있다.At this time, melamine cyanurate has good resin dispersibility and improves heat resistance without deteriorating the physical properties of the target resin, and has excellent moldability. Pentaerythritol is a material having intermediate properties between synthetic rubber and plastic, and has a high ignition resistance. There is a characteristic.

아울러, 상기 유리(20)와 간봉(30)에 의해 밀폐된 내부공간에는 아르곤(Ar)이 주입된다. 이는 상기 내부공간에 수분함량이 높거나 공기함량이 높을 경우 결로가 생길 우려가 있고, 또한 열전도에 따른 단열성능 저하를 초래하므로 이를 억제하기 위함이다.In addition, argon (Ar) is injected into the inner space sealed by the glass 20 and the liver rod 30. This is to suppress the condensation may occur when the water content is high or the air content is high in the inner space, and also cause a decrease in heat insulation performance due to heat conduction.

또한, 상기 유리(20)중 실내측 면 혹은 실외측 면 중 어느 한 면에는 투과율이 가변되는 전기변색용 변색필름(40)이 부착된다.In addition, the electrochromic discoloration film 40 having a variable transmittance is attached to any one of the indoor side or the outdoor side of the glass 20.

뿐만 아니라, 상기 간봉(30)의 하면에는 다수의 태양전지셀(50)이 설치되며, 상기 태양전지셀(50)은 배선을 통해 축전지(60)와 연결되고, 상기 축전지(60)는 컨트롤러(70)를 통해 상기 변색필름(40)을 구동하기 위한 전원으로 사용된다.In addition, a plurality of solar cells 50 are installed on the bottom surface of the liver rod 30, the solar cells 50 are connected to the storage battery 60 through wiring, and the storage battery 60 is a controller ( 70 is used as a power source for driving the discoloration film 40 through.

특히, 본 발명에서는 태양전지셀(50)이 유리(20)가 아닌 간봉(30)의 상면에 설치되기 때문에 조망권을 해칠 염려가 없고, 채광성을 떨어뜨리지도 않는다.In particular, in the present invention, since the solar cell 50 is installed on the upper surface of the liver rod 30 instead of the glass 20, there is no fear of harming the viewing rights, and it does not degrade the lightability.

태양전지셀(50)로 사용할 수 있는 형태는 박막 Si계, 결정질 Si계, GaAs계, CIGS계 등 다양하게 적용가능하며, 유연한 태양전지셀도 적용 가능하다. Forms that can be used as the solar cell 50 can be variously applied, such as thin-film Si-based, crystalline Si-based, GaAs-based, CIGS-based, flexible solar cells are also applicable.

더구나, 상기 변색필름(40)의 구동에 필요한 전원은 대전력을 요구하지 않기 때문에 간봉(30) 상에 설치된 태양전지셀(50) 만으로도 충분한 구동 전력을 얻을 수 있다.In addition, since the power required for driving the color fading film 40 does not require large power, sufficient driving power can be obtained only by the solar cell 50 installed on the liver rod 30.

태양전지셀(50)과 축전기(60)의 용량은 국내 평균일조량 3.5시간 기준으로 부하소비 전력을 계산하고, 필요한 발전량과 태양전지셀(50)의 발전효율을 감안하여 결정한다. 예를들어, 변색필름(40)을 1W 구동 조건으로 하루 3.5시간 구동한다고 가정하면,The capacity of the solar cell 50 and the capacitor 60 is calculated based on the average daily sunshine of 3.5 hours, the load consumption power, and considering the required power generation and the power generation efficiency of the solar cell 50. For example, assuming that the color fading film 40 is driven 3.5 hours a day under a 1W driving condition.

. 1일 소비전력 : 1W x 3.5h = 3.5W/h. Daily power consumption: 1W x 3.5h = 3.5W / h

. 필요 발전량 : 3.5W/h ÷ 3.5시간 = 1W. Required power generation: 3.5W / h ÷ 3.5 hours = 1W

. 태양전지셀 선정 : 1W x 1.2(발전 효율) = 1.2W 가 된다.. Selection of solar cell: 1W x 1.2 (generation efficiency) = 1.2W

뿐만 아니라, 상기 태양전지셀(50)은 일종의 광센서로서의 기능도 수행하게 되는데, 광량이 충분한 맑은 날의 경우 축전지(60)의 축전이 양호하므로 신속히 충전되기 때문에 만충 여부를 알람으로 알리도록 컨트롤러(70)를 통해 제어하게 되면 실내 거주자는 그것만으로도 기상상태 여부를 인지할 수 있어 많은 장점을 제공할 수 있다.In addition, the solar cell 50 also performs a function as a kind of optical sensor, in the case of a sunny day with a sufficient amount of light, because the storage of the battery 60 is good because it is quickly charged, so as to notify whether or not full by the alarm ( 70), indoor residents can provide a number of advantages because it allows them to recognize weather conditions.

한편, 상기 변색필름(40)은 기존에 일반적으로 활용되던 증착방식이나 혹은 습식 코팅방식이 아닌 고주파 스퍼터링(RF Sputtering) 방식을 통한 건식(Dry Sputtering Type)으로 이루어진다.On the other hand, the color fading film 40 is made of a dry (Dry Sputtering Type) through a high frequency sputtering (RF Sputtering) method, rather than a deposition method or a wet coating method commonly used in the past.

즉, 코팅은 앞서 종래 기술에서 설명한 바와 같이 수명 단축의 문제가 있고, 증착은 스퍼터링에 비해 박막의 치밀도가 떨어지고 고진공도를 유지해야 하므로 공정조건을 맞추기 어려울 뿐만 아니라 증착속도 조절이 용이치 않으며 균일도를 확보하기가 쉽지 않기 때문이다.That is, the coating has a problem of shortening the life as described in the prior art, and the deposition is not only difficult to meet the process conditions, but also difficult to control the deposition rate and uniformity, because the density of the thin film and the high vacuum must be maintained compared to the sputtering Because it is not easy to secure.

이에 비해, 본 발명에서 활용하는 고주파 스퍼터링은 타깃 물질을 이온 충격함으로써 그 물질의 원자, 분자를 그 부근에 있는 피착물 표면에 치밀하면서 균일하게 부착시킬 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 증착속도 조절도 용이하고, 공정조선을 맞추기도 쉬운 장점도 있다.On the other hand, the high frequency sputtering used in the present invention has an advantage that the atoms and molecules of the material can be densely and uniformly attached to the surface of the adherend in the vicinity by ion bombarding the target material. In addition, it is easy to control the deposition rate, it is also easy to match the process ship.

특히, 본 발명에서는 전기변색용 전극을 형성할 때 OMO(Oxide/Metal/Oxide) 구조의 투명전극을 구현하여 화학적으로도 안정하고 전도성도 우수하여 전기변색용 전극으로 적합하고, 표면 플라즈몬(Surface Plasmon) 효과를 유도하여 로이 특성을 지니면서 비정질산화물의 월등한 표면 균일도를 확보함으로써 아주 얇은 두께의 박막처리도 가능하면서 3V 이내의 구동전압으로도 저전력 구동이 가능하여 에너지 절감에 뛰어난 적합성을 구현하도록 설계된다.In particular, the present invention implements a transparent electrode having an OMO (Oxide / Metal / Oxide) structure when forming an electrochromic electrode, which is chemically stable and excellent in conductivity, suitable as an electrochromic electrode, and surface plasma (Surface Plasmon) By inducing the effect and securing excellent surface uniformity of amorphous oxide, it is possible to process thin film of very thin thickness and it is possible to drive low power even with driving voltage within 3V. do.

또한, 이러한 방식은 전기변색 방식은 제어장치의 핵심부품인 IC(MCU 등)와의 접합성이 좋아 배선이 간단하며, 소자 구조와 제조공정이 간단하고, 무엇보다도 사용온도가 20-80℃까지 넓고 다색화가 가능하여 인테리어 창호로도 손색이 없도록 한 특장점도 갖는다.In addition, the electrochromic method is easy to connect with the IC (MCU, etc.), which is the core part of the control device, and the wiring is simple, the device structure and the manufacturing process are simple, and above all, the operating temperature is wide to 20-80 ℃ and multicolor It is also possible to paint, so it has the advantage that it can be used as interior windows.

아울러, 이하 설명되는 '전기변색(Electrochromic)'은 이미 상용화된 기술로서, 전압을 인가했을 때 전계나 전류의 방향에 따라 전기 화학적 산화, 환원반응이 일어나 가역적으로 색이 변하는 현상을 말한다.In addition, the electrochromic (hereinafter referred to as “electrochromic”), which is already commercialized, refers to a phenomenon in which a color is reversibly changed due to an electrochemical oxidation or a reduction reaction depending on the direction of an electric field or an electric current when a voltage is applied.

이를 테면, WO3, MoO3, TiO3 등은 환원상태에서 컬러가 나타나게 되는데 이를 환원발색(Cathodic Coloration) 물질이라 하며, V2O5, IrO2, Nb2O5, NiO 등은 산화상태에서 컬러가 나타나게 되는데 이를 산화발색(Anodic Coloration) 물질이라 한다.For example, WO 3 , MoO 3 , TiO 3, etc., are colored in a reduced state, which is called a cathodic coloration material, and V 2 O 5 , IrO 2 , Nb 2 O 5 , NiO, etc. are oxidized. Color appears, which is called an oxidative coloration material.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자가구동형 스마트 윈도우 조립체를 구성하는 변색필름은 기재필름(100)을 포함한다.More specifically, as illustrated in FIG. 2, the discoloration film constituting the self-driving smart window assembly according to the present invention includes a base film 100.

상기 기재필름(100)은 투명성을 유지하면서 내구성도 갖기 때문에 본 발명에서 기재필름으로 사용되며, 에너지절감이 요구되는 창호의 유리 표면에 부착된다.The base film 100 is used as the base film in the present invention because it has transparency while maintaining transparency, it is attached to the glass surface of the window that requires energy saving.

그리고, 상기 기재필름(100)의 상면에는 이산화규소(SiO2)층(110)이 형성된다.In addition, a silicon dioxide (SiO 2 ) layer 110 is formed on the top surface of the base film 100.

상기 이산화규소층(110)은 챔버 내에서 스퍼터링되어 박막으로 형성되며, 전기변색 전극을 통해 열을 받아 기재필름(100)의 온도가 올라갈 때 기재필름(100)에서 방출되는 산소, 올리고머, 카본 등이 전기변색 전극 쪽으로 이동하지 못하도록 차단하여 내구성을 향상시키면서 특히, 인덱스매칭성(Index Matching Characteristics)을 좋게 하여 투과율을 높이기 위해 형성된다.The silicon dioxide layer 110 is sputtered in the chamber and formed into a thin film, and oxygen, oligomer, carbon, etc. emitted from the base film 100 when the temperature of the base film 100 rises by receiving heat through an electrochromic electrode. It is formed to block the movement of the electrochromic electrode to improve the durability and, in particular, to improve the transmittance by improving the index matching characteristics.

특히, 이산화규소를 화학양론비에 맞게 균일하게 코팅시키면 산소를 포함한 투과 물질들의 투과차단(Barrier) 특성을 월등히 강화시킬 수 있고, 계면간 결합 안정성을 현저히 강화시켜 계면에서의 부착력을 향상할 수 있게된다. .더구나, 기재필름(100)의 굴절율은 1.6 정도이고, 이산화규소층(110)의 굴절율은 1.4 정도이며, 후술되는 전기변색 전극, 즉 폴리 ITO(Poly ITO) 박막 형태로 스퍼터링되는 제1투명전극층(120)의 굴절율은 1.95 정도에 해당하기 때문에 고굴절-저굴절-고굴절 형태를 갖도록 하여 인덱스매칭시킴으로써 투과율을 높일 수 있게 된다. In particular, by uniformly coating silicon dioxide in accordance with the stoichiometric ratio, the barrier property of permeable materials including oxygen can be greatly enhanced, and the interfacial bonding stability can be significantly enhanced to improve adhesion at the interface. do. In addition, the refractive index of the base film 100 is about 1.6, the refractive index of the silicon dioxide layer 110 is about 1.4, the first transparent electrode layer sputtered in the form of an electrochromic electrode, that is, a poly ITO (Poly ITO) thin film to be described later Since the refractive index of 120 corresponds to about 1.95, the transmittance may be increased by index matching to form a high refractive index-low refractive index-high refractive index.

아울러, 상기 이산화규소층(110)의 상면에는 제1투명전극층(120)이 형성된다.In addition, a first transparent electrode layer 120 is formed on the top surface of the silicon dioxide layer 110.

상기 제1투명전극층(120)은 본 발명에 따른 변색필름에 전원을 인가하여 변색기능을 유도함으로써 전기차양을 구현하기 위한 수단이다.The first transparent electrode layer 120 is a means for implementing the electric shade by inducing a color change function by applying power to the color change film according to the present invention.

본 발명에 따른 상기 제1투명전극층(120)은 기존과 달리 폴리 ITO를 스퍼터링하여 형성된다.Unlike the conventional method, the first transparent electrode layer 120 according to the present invention is formed by sputtering poly ITO.

즉, 종래에는 ITO 필름으로 만들어진 것을 붙이는 방식이기 때문에 접착에 따른 솔벤트 안정화를 위해 반드시 별도의 열처리공정을 거쳐야만 하는 단점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 다결정으로 만들어진 Poly ITO를 바로 스퍼터링하여 부착시키는 것이므로 일괄처리가 가능하고, 별도의 열처리공정이 필요치 않아 공정간소화를 달성할 수 있으며, 그에 따라 불량율도 제로화되는 특장점이 있다.That is, in the related art, since it is a method of pasting things made of ITO film, there is a disadvantage in that a separate heat treatment process must be performed for solvent stabilization due to adhesion. However, in the present invention, since the poly ITO made of polycrystal is attached by sputtering directly, batch processing is possible, and a separate heat treatment process is not required, so that the process can be simplified, and the defect rate is zero.

또한, 상기 제1투명전극층(120)의 상면에는 환원변색물질층(130)과 전해질층(140)과 산화변색물질층(150)이 순차로 스퍼터링되어 박막 형태로 형성된다.In addition, the reducing discoloration material layer 130, the electrolyte layer 140, and the oxide discoloration material layer 150 are sequentially sputtered on the upper surface of the first transparent electrode layer 120 to form a thin film.

이때, 상기 환원변색물질층(130)과 산화변색물질층(150)은 선행기술들에서도 확인되는 바와 같이 이미 공지되어 있는 것이므로 그 기능 및 특징에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.At this time, the reducing discoloration material layer 130 and the oxidation discoloration material layer 150 is already known as it is confirmed in the prior art, so the detailed description thereof will be omitted.

다만, 본 발명에서는 상기 환원변색물질층(130)으로 WO3를 사용하고, 상기 산화변색물질층(150)으로는 NiO를 사용한다는 점만 언급하기로 한다.However, in the present invention, it will be mentioned that only WO 3 is used as the reducing discoloration material layer 130 and NiO is used as the oxidation discoloration material layer 150.

아울러, 상기 전해질층(140)은 통상적인 TaO 박막 고체전해질을 사용하지 않고 LiPON(Lithium phosphorous oxy-nitride)을 사용한다는 점에서 기존 기술과 차이가 있다.In addition, the electrolyte layer 140 is different from the existing technology in that LiPON (Lithium phosphorous oxy-nitride) is used without using a conventional TaO thin film solid electrolyte.

예컨대, 통상적으로 사용하는 TaO 고체전해질은 Ta2O5 박막 형태로 사용되는데 인가되는 전기장에 의해 H+ 이온의 주입 및 이탈에 따라 재료의 광학적 특성을 변화시켜 전기변색이 가능하도록 한 것으로 H+ 이온의 작용을 유도하기 위해 반드시 별도의 수소처리공정을 거쳐야만 하는 단점이 있다.For example, a commonly used TaO solid electrolyte is used in the form of a Ta 2 O 5 thin film, which enables electrochromism by changing the optical properties of the material according to the injection and release of H + ions by an applied electric field. There is a disadvantage that must undergo a separate hydrotreating process to induce.

하지만, 본 발명에서 사용되는 LiPON은 별도의 수소처리공정을 가질 필요없이 박막 고체전해질로 바로 사용하여도 Li+ 이온의 주입 및 이탈을 통해 전기변색을 유도할 수 있다.However, LiPON used in the present invention can induce electrochromism through the injection and release of Li + ions even when directly used as a thin film solid electrolyte without having a separate hydrotreating process.

그리고, 상기 산화변색물질층(150)의 상면에는 제2투명전극층(160)이 스퍼터링되어 형성된다.In addition, a second transparent electrode layer 160 is sputtered on the upper surface of the oxidizing material layer 150.

상기 제2투명전극층(160)은 상기 제1투명전극층(120)과 대응되게 형성될 수 있다. 그리하여, 양자에 전압이 걸리게 되면 이들 사이에 전기장이 형성되고, 이 전기장의 영향으로 Li+ 이온의 주입 및 이탈이 일어나면서 전기변색을 유도하게 된다.The second transparent electrode layer 160 may be formed to correspond to the first transparent electrode layer 120. Thus, when a voltage is applied to both of them, an electric field is formed between them, and the effect of this electric field causes electrochromism by injecting and releasing Li + ions.

여기에서, 본 발명의 경우 상기 제2투명전극층(160)을 OMO 구조를 이루도록 하여 화학적 안정성을 극대화시키면서 전도성도 향상시키고, 무엇보다도 표면 플라스몬 효과에 따른 로이 특성향상, 비정질산화물의 월등한 표면 균일도를 유지하되 은(Ag)을 사용하지 않기 때문에 부식의 우려도 없을 뿐만 아니라, 특히 금속층을 포함하고 있어 낮은 저항 특성을 가져 전도성을 높이는 전기변색 전극을 완성한 것이다.Here, in the present invention, the second transparent electrode layer 160 forms an OMO structure, thereby maximizing chemical stability and improving conductivity, and above all, improving the Roy characteristics according to the surface plasmon effect, and superior surface uniformity of amorphous oxide. Since it does not use silver (Ag), there is no fear of corrosion, and in particular, it contains a metal layer, thereby completing an electrochromic electrode having low resistance characteristics and increasing conductivity.

즉, 본 발명에 따른 제2투명전극층(160)은 적어도 하나 이상의 O(Oxide Layer)-M(Metal Layer)-O(Oxide Layer) 구조를 갖는다.That is, the second transparent electrode layer 160 according to the present invention has at least one oxide layer (O) -metal layer (M) -oxide layer (O).

예컨대, 본 발명에서는 도 2의 예시와 같이, 제1옥사이드층(160a)-제1메탈층(160b)-제2옥사이드층(160c)-제2메탈층(160d)-제3옥사이드층(160e)으로 이루어진다.For example, in the present invention, as shown in FIG. 2, the first oxide layer 160a, the first metal layer 160b, the second oxide layer 160c, the second metal layer 160d, and the third oxide layer 160e may be used. )

특히, 이러한 OMO 전극 구조는 도 3의 예시와 같이 옥사이드층의 표면거칠기를 작게 하면 층의 두께를 최대한 줄일 수 있는 장점이 있으며, 아울러 도 4의 예시와 같이 밴딩 테스트시에도 ITO는 밴딩 후 크랙이 발생하지만, OMO 전극 구조는 비정질 산화물을 포함하고 있기 때문에 밴딩 후에도 크랙이 생기지 않고 밴딩 전,후의 변화가 없어 크랙 발생에 따른 국부적 저항 증가로 인한 손실 발생 우려가 없으므로 안정적인 구동이 가능하게 된다.In particular, such an OMO electrode structure has the advantage of reducing the thickness of the layer as much as possible to reduce the surface roughness of the oxide layer as shown in Figure 3, and also in the bending test as shown in Figure 4 ITO is cracked after bending However, since the OMO electrode structure contains amorphous oxide, there is no crack after bending and there is no change before and after bending, so there is no fear of loss due to an increase in local resistance due to cracking, thereby enabling stable driving.

그리고, 상기 제2투명전극층(160)의 상면에는 배리어층(170)이 형성된다.The barrier layer 170 is formed on an upper surface of the second transparent electrode layer 160.

상기 배리어층(170)은 이산화규소를 사용할 수도 있지만, 더욱 바람직하기로는 유연성과 탄성율이 더욱 우수한 열경화성 플라스틱을 증착시켜 코팅한다. Although the barrier layer 170 may use silicon dioxide, it is more preferable to deposit and coat a thermosetting plastic having excellent flexibility and elastic modulus.

이에 더하여, 배리어층(170)의 밀도를 높이기 위해 이온화처리를 하면 더욱 좋다. In addition, in order to increase the density of the barrier layer 170, an ionization treatment may be further performed.

이후, 상기 배리어층(170)의 표면을 보호하기 위해 보호필름(180)이 구비되는데, 상기 보호필름(180)은 박막형 필름을 단순히 붙이는 방식으로 구비되면 된다.Thereafter, a protective film 180 is provided to protect the surface of the barrier layer 170. The protective film 180 may be provided by simply attaching a thin film.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 자가구동형 스마트 윈도우 조립체은 도 4와 같은 스퍼터링 장치를 통해 연속처리된다.The self-driven smart window assembly according to the present invention having such a configuration is continuously processed through the sputtering apparatus as shown in FIG. 4.

예컨대, 도 5에 따르면 스퍼터링 장치는 스퍼터링 챔버(200)를 포함한다.For example, according to FIG. 5, the sputtering apparatus includes a sputtering chamber 200.

상기 스퍼터링 챔버(200)는 진공상태로 유지되며, 아주 정밀한 고진공 상태까지 유지할 필요는 없다.The sputtering chamber 200 is maintained in a vacuum state, and does not need to be maintained to a very precise high vacuum state.

그리고, 상기 스퍼터링챔버(200)의 중심에는 스퍼터링드럼(210)이 회전가능하게 설치되며, 이를 기준으로 좌,우 양측에는 각각 권출롤(unwinding roll)(220)과 권취롤(winding roll)(230)이 설치된다.In addition, a sputtering drum 210 is rotatably installed at the center of the sputtering chamber 200, and on both sides of the sputtering chamber 200, unwinding rolls 220 and winding rolls 230, respectively. ) Is installed.

이때, 상기 권출롤(220)에는 기재필름인 기재필름(100)이 감겨있고, 기재필름(100)은 권출롤(220)로부터 풀려나와 제1텐션롤(222)을 거쳐 스퍼터링드럼(210)을 경유한 다음 다시 제2텐션롤(232)을 통해 권취롤(230)에 코일 형태로 감기게 되며, 상기 스퍼터링드럼(210)은 기재필름(100)의 진행방향으로 회전된다.At this time, the base film 100, which is a base film, is wound around the unwinding roll 220, and the base film 100 is released from the unwinding roll 220 to pass the sputtering drum 210 through the first tension roll 222. After passing through the second tension roll 232, the winding roll 230 is wound in a coil form, and the sputtering drum 210 is rotated in the advancing direction of the base film 100.

이와 같은 기재필름(100)의 이동과정중 상기 스퍼터링드럼(210)과 접지된 상태로 이동되는 영역에서 상술한 각 층 형성을 위한 스퍼터링이 진행된다.During the movement of the base film 100, the sputtering for forming the above-described layers is performed in the region moved to the ground with the sputtering drum 210.

이를 위해, 상기 스퍼터링드럼(210)의 하측에는 상기 스퍼터링드럼(210)의 곡률반경에 대응되게 이격 배치되어 고주파 스퍼터링을 수행하는 다수의 레이어챔버, 즉 제1-11레이어챔버(LC1-LC11)가 서로 구획된 상태로 구비된다.To this end, a plurality of layer chambers, that is, the first to eleventh layer chambers LC1-LC11 are disposed below the sputtering drum 210 to correspond to the radius of curvature of the sputtering drum 210 to perform high frequency sputtering. It is provided in a state partitioned with each other.

그리고, 상기 제1-11레이어챔버(LC1-LC11)에는 각 층 형성을 위한 재료를 상기 스프터링드럼(210)에 접지된 상태로 서서히 이동중인 기재필름(100)의 표면으로 스퍼터링하기 위한 스퍼터링유닛(240)이 구비되고, 상기 스퍼터링유닛(240)에는 RF 전원(250)이 연결된다.In addition, a sputtering unit for sputtering the material for forming each layer onto the surface of the base film 100 which is gradually moving in a state of being grounded to the sputtering drum 210 in the first-11 layer chambers LC1-LC11. 240 is provided, the RF power supply 250 is connected to the sputtering unit 240.

이 경우, 상기 RF 전원(250)을 사용하는 이유는 플라스마의 전자밀도를 높여 치밀한 박막을 만들고 핀홀을 감소시키기 위함이며, 특히 WO3나 NiO와 같은 부도체의 산화물 타겟을 쉽게 코팅하기 위함이다.In this case, the reason for using the RF power supply 250 is to increase the electron density of the plasma to make a thin film and reduce the pinhole, and particularly to easily coat the oxide target of the non-conductor such as WO3 or NiO.

덧붙여, 상기 스퍼터링드럼(210)에 직류 바이어스 전원을 연결하면 스퍼터링되는 해리된 이온들을 스퍼터링드럼(210) 쪽으로 집속시킬 수 있어 스퍼터링 효율을 더욱 높일 수 있다.In addition, when a DC bias power source is connected to the sputtering drum 210, the dissociated ions that are sputtered can be focused toward the sputtering drum 210, thereby further increasing the sputtering efficiency.

즉, 제1레이어챔버(LC1)에서는 이산화규소가 스퍼터링되어 기재필름(100)의 표면에 이산화규소층(110)을 형성한다.That is, in the first layer chamber LC1, silicon dioxide is sputtered to form the silicon dioxide layer 110 on the surface of the base film 100.

이어, 스퍼터링드럼(210)의 회전에 의해 이산화규소층(110)이 형성된 부분이 제2레이어챔버(LC2)에 위치되면 제2레이어챔버(LC2)에서는 Poly ITO를 스퍼터링하여 이산화규소층(110) 위에 제1투명전극층(120)을 형성하게 된다.Subsequently, when the portion where the silicon dioxide layer 110 is formed by the rotation of the sputtering drum 210 is positioned in the second layer chamber LC2, the second layer chamber LC2 sputters Poly ITO in the silicon dioxide layer 110. The first transparent electrode layer 120 is formed thereon.

이와 같은 방식으로 진행되어 제3레이어챔버(LC3)에서는 환원변색물질층(130)을, 제4레이어챔버(LC4)에서는 전해질층(140)을, 제5레이어챔버(LC5)에서는 산화변색물질층(150)을, 제6,7,8,9,10레이어챔버(LC6,LC7,LC8,LC9,LC10)에서는 옥사이드, 메탈, 옥사이드, 메탈, 옥사이드가 순차 스퍼터링되어 하나의 제2투명전극층(160)을 형성하며, 제11레이어챔버(LC11)에서는 배리어층(170)을 형성하게 된다.It proceeds in this manner and the reduction discoloration material layer 130 in the third layer chamber LC3, the electrolyte layer 140 in the fourth layer chamber LC4, and the oxidation discoloration material layer in the fifth layer chamber LC5. In the sixth, seventh, eightth, nineth, and tenth layer chambers (LC6, LC7, LC8, LC9, LC10), oxide, metal, oxide, metal, and oxide are sequentially sputtered to form one second transparent electrode layer 160. ) And the barrier layer 170 is formed in the eleventh layer chamber LC11.

이와 같이, 본 발명은 하나의 스퍼터링 챔버(200)를 기재필름이 통과하기만 하면 다수의 변색에 필요한 층이 형성된 변색필름이 제조되기 때문에 공정 효율이 향상되고, 생산성도 향상되며, 그와 함께 불량율은 제로화되고, 층의 안정성을 확보할 수 있는 유용한 기술로 기대된다.As described above, in the present invention, since only the base film passes through one sputtering chamber 200, a discoloration film having a number of layers required for discoloration is manufactured, thereby improving process efficiency and productivity, and at the same time, a defect rate. Is zero and is expected to be a useful technique to ensure the stability of the layer.

이러한 변색필름에 전원을 인가하게 되면 두 전극 사이에 전기장이 형성되면서 변색을 일으켜 햇빛의 투과도를 조절할 수 있게 되어 단열 기능은 물론 차양기능까지 구현할 수 있어 스마트 윈도우에 적합한 특성을 구현할 수 있게 된다.When power is applied to the discoloration film, an electric field is formed between the two electrodes, thereby causing discoloration to control the transmittance of sunlight, thereby realizing not only a thermal insulation function but also a shading function, thereby realizing suitable characteristics for a smart window.

100: 기재필름
110: 이산화규소층
120: 제1투명전극층
130: 환원변색물질층
140: 전해질층
150: 산화변색물질층
160: 제2투명전극층
170: 배리어층
180: 보호필름100: base film
110: silicon dioxide layer
120: first transparent electrode layer
130: reduced discoloration material layer
140: electrolyte layer
150: oxide discoloration material layer
160: second transparent electrode layer
170: barrier layer
180: protective film

Claims (3)

사각틀 형태의 윈도우프레임(10)과; 상기 윈도우프레임(10) 내부에 배치 고정되어 복층 이상을 구성하는 유리(20)와; 상기 유리(20)들 사이에 개재되어 유리(20)들의 간격을 유지하면서 밀봉하는 틀 형태의 간봉(Spacer)(30)과; 상기 유리(20)중 실내측 면 혹은 실외측 면 중 어느 한 면에 부착되는 전기변색용 변색필름(40)과; 상기 간봉(30)의 하면에 설치되는 다수의 태양전지셀(50)과; 상기 태양전지셀(50)로부터 배선되어 발전된 전기를 축전하는 축전지(60)와; 상기 축전지(60)의 전기를 이용하여 상기 변색필름(40)을 구동하는 컨트롤러(70);를 포함하는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체에 있어서;
상기 전기변색용 변색필름(40)은 PET, PP 또는 COP를 포함하는 기재필름(100)과; 상기 기재필름(100)의 상면에 스퍼터링되는 이산화규소층(110)과; 상기 이산화규소층(110)의 상면에 다결정질의 폴리-ITO로 스퍼터링되는 제1투명전극층(120)과; 상기 제1투명전극층(120) 위에 WO3로 스퍼터링되는 환원변색물질층(130)과; 상기 환원변색물질층(130) 위에 LiPON으로 스퍼터링되는 전해질층(140)과; 상기 전해질층(140) 위에 NiO로 스퍼터링되는 산화변색물질층(150)과; 상기 산화변색물질층(150) 위에 적어도 하나 이상의 O(Oxide)-M(Metal)-O(Oxide) 구조를 갖도록 스퍼터링되는 제2투명전극층(160)과; 상기 제2투명전극층(160)의 상면에 스퍼터링되는 배리어층(170)과; 상기 배리어층(170) 위에 합지되는 보호필름(180);을 포함하고,
상기 이산화규소층(110)은 상기 기재필름(100) 보다 상대적으로 낮은 굴절율을 갖도록 형성되고, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 이산화규소층(110) 보다 상대적으로 높은 굴절율을 갖도록 형성되며, 상기 제1투명전극층(120)은 상기 기재필름(100) 보다 높은 굴절율을 갖고;
상기 배리어층(170)은 열경화성 플라스틱이 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체.
A window frame 10 having a rectangular frame shape; A glass 20 arranged and fixed inside the window frame 10 to constitute a multilayer or more; A spacer (30) having a frame shape interposed between the glasses (20) to seal while maintaining a gap between the glasses (20); Electrochromic discoloration film 40 attached to any one of the indoor side or the outdoor side of the glass 20; A plurality of solar cells 50 installed on the bottom surface of the liver rod 30; A storage battery 60 for storing electricity generated by being wired from the solar cell 50; In the self-driven smart window assembly comprising; a controller (70) for driving the color change film (40) using the electricity of the storage battery (60);
The electrochromic discoloration film 40 is a base film 100 including PET, PP or COP; A silicon dioxide layer 110 sputtered on an upper surface of the base film 100; A first transparent electrode layer 120 sputtered with polycrystalline poly-ITO on the upper surface of the silicon dioxide layer 110; A reduction discoloration material layer 130 sputtered with WO 3 on the first transparent electrode layer 120; An electrolyte layer 140 sputtered with LiPON on the reduction discoloration material layer 130; An oxide discoloration material layer 150 sputtered with NiO on the electrolyte layer 140; A second transparent electrode layer 160 sputtered on the oxide discoloration material layer 150 to have at least one O (Oxide) -M (Metal) -O (Oxide) structure; A barrier layer 170 sputtered on an upper surface of the second transparent electrode layer 160; And a protective film 180 laminated on the barrier layer 170.
The silicon dioxide layer 110 is formed to have a relatively lower refractive index than the base film 100, the first transparent electrode layer 120 is formed to have a relatively higher refractive index than the silicon dioxide layer 110, The first transparent electrode layer 120 has a higher refractive index than the base film 100;
The barrier layer 170 is a self-driving smart window assembly, characterized in that formed by the thermosetting plastic is deposited.
청구항 1에 있어서,
상기 유리(20)와 간봉(30)에 의해 밀폐된 내부공간에는 아르곤(Ar)이 주입된것을 특징으로 하는 자가구동형 스마트 윈도우 조립체.
The method according to claim 1,
Self-driving smart window assembly, characterized in that the argon (Ar) is injected into the interior space sealed by the glass 20 and the liver rod (30).
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