[논문자료] TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극을 이용한 폴리에스터 아크릴레이트 기반 고분자분산액정의 전기광학적 특성 연구

출처: 픽사베이

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현재 스마트 윈도우 산업시장은 고분자분산액정(polymer-dispersed liquid crystals, PDLC), 분극입자 현탁액 소자(suspended particle device), 전기변색(electrochromic), 광변색(photochromic) 및 열변색 (thermochromic)과 같은 광조절 기술을 이용하여 광범위하게 연구되고 발전되어 왔다.

그 중에서도 PDLC를 이용한 스마트 윈도우 제조기술은 스위칭에 의해 손쉽게 빛을 조절할 수 있는 고유 기능과 간단한 제조 공정으로 인해 많은 관심을 받아왔으며, 사생활 보호 스마트 윈도우, 광고용 프로젝션 디스플레이, 광학용 셔터 및 가전제품용 윈도우 등 다양한 분야에 적용되어 향후 성장성에 상당한 주목을 받고 있다.

 

PDLC 스마트 윈도우를 제조하기 위해서는 투명 전도성 필름의 사용이 필수적인데 투명전극으로 사용되는 재료로는 투명 전도성 산화물, 은나노 와이어, 전도성 고분자 및 탄소 나노튜브 와 같은 물질들이 있다.

최근 스마트 윈도우용 투명전극으로 가장 널리 적용되고 있는 재료는 ITO (indium tin oxide) 투명 전도성 산화물이다. 이유는 ITO가 갖는 뛰어난 광전자 특성을 갖기 때문으로 알려져 있다.

 

그러나 ITO의 상대적으로 낮은 일함수(~ 4.7 eV), H2 플라즈 마에 대한 낮은 저항성 및 높은 가격이 차세대 스마트 윈도우 및 유연 평면 디스플레이 분야에서의 응용성을 제한시키는 요인이 되고 있다. 또한, 유연 기판 위에 증착된 다결정질 ITO 증착막의 갈라짐 현상, 유연성 결여, 기판 변형 및 열악한 에칭성 등 여러 문제가 제기되어 왔다.

 

RF/DC 마그네트론 증착법을 이용하여 유리 기판 상에 실온에서 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 필름을 증착하였다. 전체 박막 두께 60 nm TIZO/Ag/TIZO (10 nm/10 nm/40 nm)로 이루어진 다층막의 경우 650 nm에서 투과도는 86.5%, 면저항 값은 8.1 Ω/□를 나타냈으며, 효과적인 적외선(열선) 차단 특성은 향후 에너지 절약형 스마트 윈도우로서의 적용도 가능할 것으로 판단된다.

 

분광광도계, 전기광학 측정 장치 및 SEM을 이용하여 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극을 적용한 폴리에스터 아크릴레이트 기반 PDLC 시 스템에 있어서 액정과 prepolymer의 함량비, PDLC 코팅층 두께 및 UV 세기 변화가 PDLC 셀의 전기광학 특성과 표면 형태학에 미치는 영향을 조사하였다. 도출된 최적의 전기광학 및 형태학적 특성을 고려시, 15 µm의 PDLC 층 두께에 1.5 mW/cm2 의 UV 세기로 광경화된 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 적용 PDLC 셀이 전반적으로 양호한 구동 전압과 on-state 투과도 및 뛰어난 off haze를 나타냈다. SEM 관찰 결과, PDLC 복합체의 고분자 매트릭스 표면에 형성된 액정 droplet 들은 1~3 µm 크기를 갖는 양호한 마이크로 미세 구조로서 입사광을 효율적으로 산란시킬 수 있는 droplet 형상임을 알 수 있었다.

또한, 본 연구에서 제조된 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극적용 PDLC 기반 스마트 윈도우는 연한 갈색의 색조를 띠고 있어서 심미적 측면에서 색다른 장점을 부여할 것으로 기대된다.

나노디스퍼져(NH500)

 

고압분산기는 분산을 이용한 분산 및 균질장치로 액적의 분산, 균질, 에멀전, 세포벽 파괴 등에 사용됩니다. 사용 목적이나 용도, 적용분야에 따라 고압분산기, 중·대형분산기로 분류합니다. 나노 디스퍼져(Nano Disperser)는 'Nano Technology'와 분산기(균질기)의 'Disperser'의 약자로 당사의 초고압 분산(High Pressure Homogenizer, 초고압 균질)장비의 Brand Name입니다.

 

일신오토클레이브의 초고압 분산기 '나노 디스퍼져' 역시 ASME 규격을 적용한 설계로 제작되었으며, 고압으로 운전 할 때 플런저 동작에 의해 내부에 순간적으로 발생하는 최대응력값을 계산하여 최대 응력값을 줄이기 위해 내부 안쪽 구조 및 재질 등을 변경, 응력집중을 분산시켜 안정성을 확보한 장비로 제작하였습니다.

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