CN108164508A - 紫精化合物以及包含该紫精化合物的电解质、透光率可变面板和显示装置 - Google Patents

紫精化合物以及包含该紫精化合物的电解质、透光率可变面板和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种紫精化合物以及包含该紫精化合物的电解质、透光率可变面板和显示装置。本发明的显示装置包括:透光率可变面板、和在该透光率可变面板的一侧上并且包括多个显示单元和多个透明单元的显示面板;该透光率可变面板包括:彼此相对的第一基板和第二基板、在该第一基板上的第一透明电极、在该第二基板上的第二透明电极、和在该第一透明电极和该第二透明电极之间且包含紫精化合物的电致变色层。

Description

紫精化合物以及包含该紫精化合物的电解质、透光率可变面 板和显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月7日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.2016-0165613的权益,该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及能够显示电致变色的化合物。更具体地说,本发明涉及显示优异的电致变色性和优异的耐光特性的紫精化合物(viologen compound);以及包含该紫精化合物的电解质、透光率可变面板和显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展,对能够产生优异图像的各种平板显示装置的兴趣日益浓厚。在这样的平板显示装置中,已广泛使用液晶显示(LCD)装置和有机发光二极管(OLED)显示装置。
LCD装置使用液晶分子的光学各向异性和偏振特性来显示图像。例如,在LCD装置中,数据电极和公共电极交替地设置在第一基板上,并且包含液晶分子的液晶层插入第一基板和第二基板之间,在这种情况下,第一基板和第二基板彼此相对。同时,OLED显示装置通过使用在阳极和阴极之间的有机发光层发光。从阳极注入的空穴与从阴极注入的电子在有机发光层中的组合产生激子,当激子从激发态降到基态时产生光。
近来,对具有透明前表面以允许光透射的透明显示装置越来越感兴趣。透明显示装置作为所谓智能窗的窗式显示装置引起了特别的关注。但是,由于透明显示装置不具有黑色状态,所以它具有低对比度和较差的图像可见度。为了解决这个问题,已经提出了下述方法:在显示面板的一个表面上设置透光率可以通过颜色变化或颗粒迁移改变的遮光板。已经使用具有可变透光率的液晶面板、电泳面板、电润湿面板或电致变色面板等作为遮光板。
用作透光率可变面板的液晶面板由于其中包含插入的液晶层而在透光模式中具有低透光率。此外,当采用滤色器来实现各种颜色时,由于滤色器的遮光效率差,可能导致低亮度,并且可能获得低对比度。
电泳面板基于电泳作用,其中带电颗粒的迁移受到是否施加电压的影响。通常,当电压施加到电泳面板时,将驱动黑色带电颗粒向透明电极迁移并阻挡光的透射,并且当施加相反的电压时,将驱动白色带电颗粒向透明电极迁移并透射或反射光。因此,电泳面板在不施加电压时处于透光模式,而在施加电压时处于遮光模式。
然而,在电泳面板中,难以将黑色电泳颗粒和/或白色电泳颗粒均匀地分散在整个电解质层中。另外,当使用流体作为电解质(即,电泳颗粒在其中迁移的介质)时,电泳颗粒和电解质可能会泄漏到外部。
当使用电润湿型透光率可变面板时,使用黑油制造这种面板并不容易,并且可能发生诸如黑色染料或颜料的沉淀、和如用于实现颜色的油等流体的泄露等问题。
同时,电致变色面板使用电致变色材料,该材料的颜色由于受是否通电影响的氧化还原反应所致而可逆地改变。在这种情况下,使用电解质来引起电致变色材料的颜色变化。例如,韩国专利申请公报No.2010-0027510公开了使用有机电致变色材料和液体电解质的电致变色装置。但是,当仅将有机电致变色材料与液体电解质一同使用时,由于材料在液体电解质中的溶解度有限,因此获得较差的遮光能力。另外,由于有机电致变色材料本身难以形成层,所以材料溶解在液态电解质中使用;但是在这种情况下,仍然会出现流体泄漏的问题。特别是,目前用于透光率可变面板的电解质的耐光特性差,使得其性能特性、特别是遮光特性随着时间显著劣化。
发明内容
因此,本发明涉及一种紫精化合物,以及包含紫精化合物的电解质、透光率可变面板和显示装置,其基本上消除了由于相关技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种表现出优异的性能特性和优异的遮光特性的紫精化合物;以及包含该紫精化合物的电解质、透光率可变面板和显示装置。
为了实现这些和其他优点并根据本文实现和宽泛描述的本发明的目的,提供了一种紫精化合物,其中哌啶部分通过连接基连接到联吡啶鎓盐部分的任一侧。
紫精化合物由如下所示化学式1表示:
化学式1
在化学式1中,R1是氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C20烷基;R2是氢、氘、氚、C5-C30芳基、或C4-C30杂芳基;R3至R6彼此独立地为氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C10烷基;并且L是未被取代的或取代有氧基(=O)的C3-C10亚烷基。
本发明的另一方面是提供一种包含由化学式1表示的紫精化合物的电解质。
本发明的另一方面是提供一种透光率可变面板,其包括:彼此相对的第一基板和第二基板;在该第一基板上的第一透明电极;在该第二基板上的第二透明电极;和在该第一透明电极和该第二透明电极之间并且包含由化学式1表示的紫精化合物的电致变色层。
本发明的另一方面是提供一种显示装置,其包括:透光率可变面板;和在该透光率可变面板的一侧上并且包括多个显示单元和多个透明单元的显示面板,该透光率可变面板包括:彼此相对的第一基板和第二基板;在该第一基板上的第一透明电极;在该第二基板上的第二透明电极;在该第一透明电极和该第二透明电极之间并且包含由化学式1表示的紫精化合物的电致变色层。
应该理解的是,前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的,并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
包括附图来提供对本发明的进一步理解,并且将其并入本说明书中并且构成本说明书的一部分,附图示出了本发明的实施方式,并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:
图1是示意性示出本发明的一个示例性实施方式的透光率可变面板的截面图,其中紫精化合物包含在电解质中。
图2和3示意性地示出了本发明的两个不同示例性实施方式的两种类型的电致变色颗粒,两者均包括由电致变色材料制成的壳。图2示出具有单芯的电致变色颗粒,图3示出具有双芯的电致变色颗粒。
图4是示意性地示出对本发明的透光率可变面板施加或不施加电压而各自实施的遮光模式和透光模式的图。
图5是用于示意性示出本发明另一示例性实施方式的透光率可变面板的截面图,该透光率可变面板除了包含紫精化合物的电解质之外还包括反电极。图5的右半部分和左半部分分别示出了遮光模式和透光模式。
图6是示意性地示出本发明的一个示例性实施方式的包括透光率可变面板的显示装置的截面图。
图7是示意性地示出有机发光二极管(OLED)显示面板的截面图,该显示面板作为构成本发明的一个示例性实施方式的显示装置的一部分的显示面板的实例。
图8显示了合成例1合成的紫精化合物的NMR分析结果。
图9显示了合成例2合成的紫精化合物的NMR分析结果。
图10显示了合成例3合成的紫精化合物的NMR分析结果。
图11显示了合成例4合成的紫精化合物的NMR分析结果。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施方式,其实例在附图中示出。
[紫精化合物]
本发明的紫精化合物具有哌啶部分,该哌啶部分通过合适的连接基连接至能够显示电致变色的联吡啶鎓盐部分的任一侧。本发明的紫精化合物可以用下面的化学式1表示。
化学式1
在化学式1中,R1是氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C20烷基;R2是氢、氘、氚、C5-C30芳基、或C4-C30杂芳基;R3至R6彼此独立地为氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C10烷基;并且L是未被取代的或取代有氧基(=O)的C3-C10亚烷基。
例如,化学式1中定义的杂芳基是其中至少一个成环碳原子被氮(N)、氧(O)、硫(S)、磷(P)等取代的官能团。
在本发明的一个示例性实施方式中,化学式1中定义的R1可以是C1-C20烷基并且优选是C1-C10烷基,并且R2可以是氢原子或C5-C30芳基(例如苯基、联苯基、萘基、三苯基或蒽基)。另外,化学式1中的各个R3至R6可以独立地为C1-C10烷基。
也就是说,本发明的紫精化合物具有这样的结构:哌啶部分通过适当的连接基团L连接至具有电致变色功能的联吡啶鎓盐部分中所含的各氮原子。具有这种联吡啶鎓盐部分的紫精化合物可在透光率可变面板等电致变色装置中辅助主电致变色颗粒的功能。因此,含有紫精化合物的电致变色装置能够具有改善的性能特性,特别是遮光特性。
特别是,当本发明的紫精化合物两侧的两个哌啶部分中的一个或两个部分地取代有烷基并且取代有烷基的部分与同一哌啶部分的氮原子相邻时,部分被取代的哌啶部分可以能起到受阻胺光稳定剂(HALS)的作用。因此,在构成诸如透光率可变面板等电致变色装置的一部分的电解质等中含有本发明的紫精化合物时,其作为自由基清除剂起作用,该清除剂消除自由基,并停止由照射光中包含的紫外线(UV)引起的产生自由基的电解质分解反应。因此,当包含在电解质中时,本发明的紫精化合物能够防止构成包含电解质的电致变色层的材料在光照射过程中劣化;结果,电致变色层可以实现改善的耐光特性。
在本发明的一个示例性实施方式中,由化学式1表示的紫精化合物可具体由化学式2至化学式5中任一项表示。
化学式2
化学式3
化学式4
化学式5
化学式2至化学式5中任一项表示的紫精化合物都可以表现出电致变色。因此,包含紫精化合物的透光率可变面板可以具有改善的性能特性。另外,由于紫精化合物具有充当HALS的四甲基哌啶部分,因此其能够防止由UV照射引起的自由基产生。因此,当在电致变色层中使用化学式2至化学式5中任一项表示的紫精化合物时,可以产生具有改善的耐光特性的电致变色层。
[透光率可变面板和显示装置]
在下文中,将描述包括含有本发明的紫精化合物的电致变色层和本发明电解质的透光率可变面板;以及包括透光率可变面板的显示装置。图1是示意性示出作为电致变色装置的本发明的一个示例性实施方式的透光率可变面板的截面图,其中,透光率可变面板含有本发明的紫精化合物。
如图1所示,据本发明的一个示例性实施方式的透光率可变面板100包括彼此相对的第一基板110和第二基板120;设置在第一基板110上的第一透明电极130;设置在第二基板120上的第二透明电极140;以及电致变色层150,电致变色层150设置在第一透明电极130和第二透明电极140之间并包含含有电致变色颗粒160和紫精化合物172的电解质170。
第一基板110和第二基板120都可以由玻璃或塑料制成。例如,第一基板110和第二基板120均由塑料材料制成,所述塑料材料选自由聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、三乙酸纤维素(TAC)和乙酸丙酸纤维素(CAP)组成的组。
第一透明电极130和第二透明电极140均由透明导电性材料制成。例如,第一透明电极130和第二透明电极140均由透明导电性材料如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)制成。由于根据本发明实施方式的透光率可变面板100在透光模式下需要具有高透光率,所以优选的是,第一透明电极130和第二透明电极140可以由透明导电性材料制成。另一方面,当第一透明电极130和第二透明电极140由诸如铝、铜、钯或其混合物等低电阻金属制成时,可以将其形成为厚度较低以允许光通过其透射。
当需要时,第一透明电极130和第二透明电极140可以具有这样的结构:其中诸如ITO或IZO等透明导电性材料沉积在诸如铝、铜、钯或其混合物等低电阻金属上。在这种情况下,低电阻金属可以形成为网状结构。当使用具有在由低电阻金属制成的网上沉积透明导电性材料的结构的透明电极时,电致变色颗粒160的响应速率大大提高;因此,可以实现通过施加电力而引起的快速颜色变化。
电致变色层150设置于第一基板110与第二基板120之间;换句话说,电致变色层150设置于第一透明电极130与第二透明电极140之间。另外,电致变色层150包括其中分散有电致变色颗粒160和紫精化合物172的电解质170。
电致变色颗粒160可以具有芯-壳结构。例如,将各自具有芯-壳结构的电致变色颗粒160分散在透明的电解液中形成分散液,然后将分散液施加为涂层或形成膜。在另一个实例中,将具有芯-壳结构的电致变色颗粒160与透明固态电解质(SSE)或聚合物/凝胶电解质混合,形成混合物,然后将混合物施加为涂层或形成膜。下面将提供电致变色颗粒160的更详细的描述。
图2是示意性地显示本发明的一个示例性实施方式的具有单芯的芯壳结构的电致变色颗粒160A的图。如图2所示,一个示例性实施方式的电致变色颗粒160A中的每一个均包括芯162和包围芯162的壳164。
芯162可以由具有优异的可见光透射率的导电性金属氧化物、具有大比表面积的非导电性金属氧化物或其混合物制成。导电性金属氧化物可以是具有例如30至200nm的平均粒径的金属氧化物纳米颗粒。导电性金属氧化物可以选自由ITO、IZO、氧化锑锡(ATO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)及其组合组成的组。另一方面,非导电性金属氧化物可以是具有例如100m2/g以上比表面积和10至100nm的平均粒径的金属氧化物纳米颗粒。非导电性金属氧化物可以选自由二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)及其混合物组成的组。
用于芯162的材料不限于上面列出的那些材料,并且其实例可以进一步包括:显示高可见光透射率和优异导电性的其它有机或无机材料,这种有机和无机材料的混合物;以及具有相对较大比表面积的其他非导电性有机或无机材料,以及这种有机和无机材料的混合物。
同时,壳体164可以由能够响应于施加电而改变颜色的材料制成。在本发明的一个示例性实施方式中,壳体164是金属氧化物,如氧化钨(VI)(WO3)、氧化钼(VI)(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、二氧化钛(TiO2)、氧化钽(V)(Ta2O5)、氧化镍(IV)(NiO2)、氧化镍钨(NixW1-xOy)、氧化铱(VI)(IrO3)、氧化铬(CrO3)、氧化锰(IV)(MnO2)、氧化铁(IV)(FeO2)、氧化钴(IV)(CoO2)、氧化铑(IV)(RhO2)或氧化钒(V)(V2O5),其颜色可通过氧化还原反应改变。
在本发明的另选实施方式中,壳164可以由具有连接两个吡啶鎓盐部分的紫精结构的电致变色有机化合物制成。当使用有机化合物作为构成壳体164的材料时,可以改善对于施加电力的响应速率;因此可以制造具有改善的性能特性的透光率可变面板100。例如,具有紫精结构的有机电致变色材料由以下提供的化学式6或化学式7表示。
化学式6
化学式7
在化学式6和化学式7中,X是卤素阴离子、PF6 -、BF4 -、BH4 -、ClO4 -、CF3SO3 -,或(CF3SO2)2N-
由化学式6或化学式7表示的电致变色材料具有与苯环连接的多个联吡啶鎓盐部分,并且其苯基苯氧基部分可以与多个联吡啶鎓盐部分堆叠。当用于形成壳体164时,由化学式6或化学式7表示的有机电致变色材料赋予电致变色颗粒160A优异的透明性,因此当不施加电场时电致变色颗粒160A的透光率增加。即使施加低驱动电压,由电致变色材料制成的壳164的颜色也可以变为黑色,这使得遮光效率改善。
另外,电致变色颗粒160A在芯-壳结构为球形而非板状时具有较大的比表面积。因此,当电致变色颗粒160A具有球形的芯-壳结构时,其可以对施加的电场有改善的响应速率,并且即使施加低电压也发生颜色变化。
同时,图3为示意性显示本发明另一实施方式的电致变色颗粒的图,其具有双芯的芯-壳结构。如图3所示,本发明的另一示例性实施方式的电致变色颗粒160B中的每一个均包括由第一芯162a和第二芯162b组成的芯162和包围芯162的壳164。
例如,第一芯162a由显示优异的可见光透射率和令人满意的电子迁移率的导电性金属氧化物制成。第一芯162a可以是具有例如30至200nm的平均粒径的导电性金属氧化物纳米颗粒。可以使用选自由ITO、IZO、ATO、FTO、AZO及其组合组成的组中的导电性金属氧化物来形成第一芯162a。然而,第一芯162a的材料不限于上述材料,其实例还可以包括显示高可见光透射率和优异导电性的其他有机或无机材料,以及这种有机材料和无机材料的混合物。
第二芯162b包围第一芯162a,并且由显示较大比表面积和高可见光透射率的非导电性金属氧化物制成。第二芯162b可以是具有例如100m2/g以上的比表面积和10至100nm的平均粒径的非导电性金属氧化物纳米颗粒。可以使用选自氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)及其组合的非导电性金属氧化物来形成第二芯162b。第二芯162b的材料不限于上面列出的那些材料,其实例还可以包括具有较大比表面积的其它非导电性有机或无机材料,和这种有机和无机材料的混合物。
当电致变色颗粒160B各自中的芯162具有由导电性第一芯162a和具大比表面积并且不导电的第二芯162b组成的双芯结构时,可实现透光率和遮光能力的改善,并获得低功耗。由于第一芯162a由具有优异电子传输特性的ITO制成,所以在“接通(ON)”状态下至壳体164的电子迁移率增加,这有助于壳164的颜色变化。
另外,由于第二芯162b由具有高可见光透射率的TiO2等制成,因此在“断开(OFF)”状态下其表现出高的光透射率。不仅如此,构成第二芯162b的非导电性金属氧化物具有大比表面积;因此第二芯162b与壳164紧密接触,使得电致变色颗粒160B的双稳性改善。因此,也可以将电致变色颗粒160B制成为以较低的功耗操作。也就是说,由于双稳态高,所以即使在施加的电压中断时,也可以在一定时间内保持遮光状态,这对功耗有正面的影响。壳164可以是金属氧化物如氧化钨;或具有由化学式6或化学式7表示的紫精结构的有机化合物。
此外,除了电致变色颗粒160之外,电致变色层150还包含含有紫精化合物172的电解质170。紫精化合物172可以由化学式1至化学式5中任一种表示。当包含在电解质170中时,紫精化合物172改善了电致变色层150和电解质170的遮光特性和耐光特性。紫精化合物172在电解质170中的含量可以为0.1至1重量%。当紫精化合物172的含量低于0.1重量%时,可能不能实现遮光特性和耐光特性的改善。另一方面,当紫精化合物172的含量超过1重量%时,在电解质170中不太可能发生氧化还原反应。
电解质170例如是SSE。当使用液体电解质时,存在电解液泄漏到外部的风险。例如,使用包含溶解在其中的锂盐的凝胶型或聚合物型电解质作为电解质170。优选地,电解质170是具有热固化性或光固化性介质的SSE,其显示出较低的电导率和优异的离子传导率。
根据本发明的一个示例性实施方式,聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(聚-AMPS)、改性聚环氧乙烷(改性PEO)等可以用作能够形成凝胶型电解质的凝胶形成性聚合物或能够形成聚合物型电解质的聚合物。
锂盐可以以0.1至1摩尔/升的浓度包含在凝胶型电解质或聚合物型电解质中。可以包含在电解质中的锂盐的实例包括双((三氟甲基)磺酰基)酰胺锂(LiTf2N)、三氟甲磺酸锂(LiTfO、LiCF3SO3)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)和高氯酸锂(LiClO4),但是本发明不限于此。
包括其中分散有电致变色颗粒160和紫精化合物172的电解质170并且厚度例如为20至200μm的电致变色层150设置在第一透明电极130或第二透明电极140上。当电致变色层150的厚度小于20μm时,可制得性能特性差的透光率可变面板100。另一方面,当电致变色层150的厚度超过200μm时,可能产生具有低响应速率的装置,并且可能发生相邻像素的模糊。
具有上述构造的透光率可变面板100根据是否施加电压来实现透光模式或遮光模式。也就是说,由于电致变色颗粒160和紫精化合物172在没有对第一透明电极130和第二透明电极140施加电压的“断开”状态下是透明的,所以透光率可变面板100可以通过允许光线在其中透过而实现透光模式(参见图4的左半部分)。另一方面,当对第一透明电极130和第二透明电极140施加电压时,电致变色颗粒160和紫精化合物172发生颜色变化,这允许透光率可变面板100实现阻止光透过的遮光模式(见图4的右半部分)。以这种方式,透光率可变面板100的透光率可以根据是否施加电压而变化,并且透光率可变面板100可以用在下文将要描述的透明显示装置中,从而产生具有改善的可视性和更高的对比度的透明显示装置。
特别是,由化学式1至化学式5中任一项表示的紫精化合物172包含在包括电解质170的电致变色层150中。因此,当对透光率可变面板100施加电力时,部分入射光被已经改变为黑色的紫精化合物172阻挡在电解质170中,而剩余的入射光则被发射到电致变色颗粒160。由此实现了遮光模式。换句话说,紫精化合物172可以通过辅助电致变色颗粒160起到主遮光材料的作用,而有效地实现遮光模式。而且,紫精化合物172抑制UV照射期间的自由基产生,使得包括电解质170的电致变色层150不因紫外线劣化。因此,包括含有紫精化合物172的电解质170的电致变色层150具有改善的耐光特性,并且即使在经过一段时间之后也能保持令人满意的性能特性。
同时,图5是示意性地示出本发明的另一示例性实施方式的透光率可变面板的截面图。如图5所示,本发明的另一示例性实施方式的透光率可变面板200还包括设置在第二透明电极140和电致变色层150之间的反电极180。
第一基板110和第二基板120中的每一个可以由玻璃或者塑料材料制成,该塑料材料选自由PES、PAR、PEI、PPS、PI、PC、PET、PEN、TAC和CAP组成的组。
第一透明电极130和第二透明电极140均由诸如ITO和IZO等透明导电性材料制成。当需要时,第一透明电极130和第二透明电极140可以具有这样的结构:其中诸如ITO或IZO等透明导电性材料沉积在诸如铝、铜、钯或其混合物等低电阻金属上。
电致变色层150设置在第一透明电极130和第二透明电极140之间,并包含其中分散有电致变色颗粒160和紫精化合物172的电解质170。电致变色颗粒160可以具有芯-壳结构,电解质170可以是SSE,但是本发明不限于此。
同时,反电极180旨在用于促进电致变色层150中由电场引起的氧化还原反应。也就是说,反电极180促进电致变色层150中由电场引起的氧化还原反应以促进电解质170中的离子迁移,从而使电致变色颗粒160还原。
例如,反电极180可以由制成,该金属氧化物选自由氧化铈(IV)(CeO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化钨(VI)(WO3)、氧化镍(II)(NiO)、氧化钼(VI)(MoO3)、氧化钒(V)(V2O5)及其组合组成的组中。在这种情况下,反电极180可以通过将包括金属氧化物的分散液施加到第二透明电极140上而后干燥并烧结所施加的溶液来产生。作为另选,反电极180可以通过采用气化形式金属氧化物的沉积方法如化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等沉积在第二透明电极140上。
在本发明的另选实施方式中,反电极180可以由选自由金属茂化合物或衍生物(例如,聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)和二茂铁)、二苯胺、三苯胺、吩噻嗪系聚合物和吩噁嗪系聚合物组成的组中的材料制成。例如,反电极180是韩国专利申请公报No.10-2016-0055352中公开的丙烯酸共聚物,其具有金属茂部分和三芳基胺基团。在本发明的另一个另选实施方式中,反电极180可以是具有由以下提供的化学式8或化学式9表示的重复单元的金属茂系聚合物;或者部分取代有乙烯基并具有由化学式10表示的重复单元的金属茂系聚合物(例如乙烯基二茂铁聚合物)。
化学式8
化学式9
化学式10
在化学式8至化学式10中,M是选自由例如钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)、锇(Os)和钯(Pd)组成的组中的过渡金属。在化学式8中,R7是直链或支链的C1-C10烷基。
在本发明的一个示例性实施方式中,反电极180具有200至800nm的厚度。当反电极180的厚度低于200nm时,电致变色层150可能具有较差的性能特性。另一方面,当反电极180的厚度超过800nm时,由于电阻增加,可能获得低响应速率。
构成根据本发明的第二实施方式的透光率可变面板200的一部分的电致变色层150包括:电致变色颗粒160;和包含紫精化合物172的电解质170,所述紫精化合物172由化学式1至化学式5中任一项表示。当电致变色颗粒160和紫精化合物172的颜色状态在施加电力时变为黑色而在不施加电力的情况下变为透明时,可实施遮光模式和透光模式。
特别是,由于紫精化合物172能够展示电致变色性,所以在对透光率可变面板200施加电力时,其有助于电致变色颗粒160发挥主遮光材料的功能。由于紫精化合物172和电致变色颗粒160的颜色均变黑,因而透光率可变面板200在遮光模式下可以具有改善的性能特征。此外,通过防止在UV照射期间的自由基产生,紫精化合物172防止包括电解质170和电致变色颗粒160的电致变色层150劣化。因此,本发明的电致变色层150和透光率可变面板200具有改善的耐光特性,使得它们即使在连续光照的情况下也能够表现出期望的性能特性,特别是优异的遮光特性和高响应速率。
随后,将描述本发明的设置有由有机/无机复合材料制成的反电极的显示装置。图6是示意性示出本发明的一个示例性实施方式的包括透光率可变面板的显示装置的截面图,其中,透光率可变面板包括本发明的由本发明有机/无机复合材料制成的反电极。图7是示意性地示出构成显示装置的一部分的显示面板的截面图。
如图6所示,显示装置300包括透明显示面板400;和设置在透明显示面板400一侧上的透光率可变面板200。透明显示面板400包括多个像素,各个像素包括显示单元312、驱动单元314和透明单元316。显示单元312由通过驱动单元314提供的电压或信号操作并显示图像。透明显示面板400可以是液晶面板或者发光二极管面板,如有机发光二极管(OLED)面板和量子点发光二极管面板。
将简要描述透明显示面板400是发光二极管面板的情况。参照图7,其是示意性地示出图6所示的显示面板的截面图,透明显示面板400包括彼此相对的第三基板401和第四基板402,其中,发光二极管D设置为第三基板401和第四基板402之间的显示元件。
第三基板401和第四基板402中的每一个可以由玻璃或塑料制成。例如,第三基板401和第四基板402各自由塑料材料制成,该塑料材料选自由PES、PAR、PEI、PPS、PI、PC、PET、PEN、TAC和CAP组成的组。
在第三基板401上设置通过彼此交叉而限定像素区域P的栅电极线(未示出)和数据线(未示出);以及与栅电极线(未示出)或数据线(未示出)分离且平行的电源线(未示出)。图6所示的显示单元312、驱动单元314和透明单元316限定在各个像素区域P中。开关薄膜晶体管(未示出)设置在各个像素区域P中栅电极线(未示出)和数据线(未示出)的交叉处。
此外,提供了连接到开关薄膜晶体管(未示出)和电源线(未示出)两者的驱动薄膜晶体管DTr。驱动薄膜晶体管DTr包括半导体层410、栅电极420、源电极431和漏电极433。开关薄膜晶体管(未示出)可以具有与驱动薄膜晶体管DTr相似的结构。
半导体层410包括沟道区域CR;和设置在沟道区域CR任一侧的源极区域SR和漏极区域DR。半导体层410可以由多晶硅或氧化物半导体制成。同时,可以在半导体层410和第三基板401之间设置缓冲层(未示出),在这种情况下,缓冲层(未示出)可以由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)制成。
在半导体层410上设置有栅电极绝缘膜415。栅电极绝缘膜415可以由诸如二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiNx)等无机绝缘材料制成。在栅电极绝缘膜415上,与沟道区域CR对应地形成栅电极420。栅电极420可以由诸如铜或铝等低电阻金属制成。
在栅电极420上设置有层间绝缘膜425。栅电极绝缘膜415和层间绝缘膜425可以设置有用于分别露出半导体层410中的源极区域SR和漏极区域DR的一部分的半导体层接触孔435。层间绝缘膜425可以由诸如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等无机绝缘材料制成。
在层间绝缘膜425上设置有源电极431和漏电极433。源电极431和漏电极433通过相应的半导体层接触孔435分别与半导体层410中的源极区域SR和漏极区域DR接触。源电极431和漏电极433可以由与栅电极420相同的材料制成。
在源电极431和漏电极433上,可以设置保护层440。保护层440可以由诸如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等无机绝缘材料制成;或者由诸如光压克力(photo acryl)等有机绝缘材料制成。保护层440设置有用于露出漏电极433的一部分的漏极接触孔441。
图7示出透明显示面板400的一个实例,其中透明显示面板400设置有包括由晶体硅制成的半导体层410的驱动薄膜晶体管DTr。然而,在另一实施方式中,可以使用其中半导体层由非晶硅制成的具有逆交错结构的驱动薄膜晶体管。作为另选,可以使用采用氧化物半导体的氧化物晶体管。尽管未示出,但是各个像素区域P都设置有存储电容器。
发光二极管D设置在保护层440上,并通过漏极接触孔441与驱动薄膜晶体管DTr电连接。发光二极管D可以包括第一电极451、第二电极453、和设置在第一电极451和第二电极453之间的有机发光层452。
此处,第一电极451和第二电极453被配置为具有透明性。就此而言,第一电极451和第二电极453可以由透明导电性材料制成;例如,使用诸如ITO、IZO、GZO或IGZO等氧化物类透明导电性材料。在这种情况下,第一电极451和第二电极453中的一个是正极,而另一个是负极。正极由功函数较高的材料制成,负极由功函数较低的材料制成。第一电极451通过漏极接触孔441连接到驱动薄膜晶体管DTr的漏电极433,并且在各个像素区域P处图案化。另一方面,对于透明显示面板400的整个像素区域P,提供一个整体式第二电极453。
同时,在第一电极451上,可以提供对于各个像素区域P具有一个开口的堤(bank)460。这样的堤460用于分隔相邻的像素区域P。对于各个像素区域P,以对于堤460中各个开口为1的比率设置有机发光层452。当由第一电极451和第二电极453分别提供的空穴和电子组合时,有机发光层452起到发射光的作用。
有机发光层452可以包括实质上发光的发光材料层。为了具有改善的发光效率,有机发光层452可以具有多层结构。例如,除了发光材料层之外,有机发光层452还包括空穴注入层、空穴传输层、电子注入层和电子传输层。具有上述配置的发光二极管D产生亮度与施加到驱动薄膜晶体管DTr中的栅电极420的信号的强度对应的光。
同时,第四基板402是封装基板并且覆盖驱动薄膜晶体管DTr和发光二极管D。可以在第四基板402和发光二极管D之间提供用于防止湿气渗透等的阻挡层480。
在图7中,设置有如驱动薄膜晶体管DTr等驱动装置的区域相当于图6所示的驱动单元314,具有发光二极管D的区域相当于图6所示的显示单元312。同时,图6中所示的透明单元316中不包括任何驱动装置或显示装置,并且光通过其传输。另外,显示单元312和驱动单元314可以彼此重叠。
再次参照图6,透光率可变面板200包括彼此相对的第一基板110和第二基板120;设置在第一基板110上的第一透明电极130;设置在第二基板120上的第二透明电极140;设置在第一基板110和第二基板120之间且包括电致变色颗粒160和电解质170的电致变色层150;以及反电极180,其设置在电致变色层150和第二透明电极140之间以促进电致变色层150中的氧化还原反应。
第一基板110和第二基板120中的每一个可以由玻璃或塑料形成。例如,第一基板110和第二基板120各自由塑料材料制成,该塑料材料选自由PES、PAR、PEI、PPS、PI、PC、PET、PEN、TAC和CAP组成的组。
尽管透光率可变面板200中的第一基板110和透明显示面板400中的第四基板402如图6和图7所示看起来具有相同的结构,但实际上两个基板彼此不同。透光率可变面板200可以通过将第一基板110和第四基板402彼此连接而堆叠在透明显示面板400上。第一透明电极130和第二透明电极140各自由透明导电性材料制成。
电致变色层150设置在第一透明电极130和第二透明电极140之间,并且包括:电致变色颗粒160、和包含化学式1至化学式5中任一项表示的紫精化合物172的电解质170。电致变色颗粒160可以具有芯-壳结构。作为能够构成电致变色层150的一部分的电解质170,使用含有溶解在其中的锂盐的凝胶型或聚合物型电解质。优选地,电解质170是具有热固化性或光固化性介质并显示出较低的电导率和优异的离子传导率的SSE。
同时,反电极180促进了显示电致变色的电致变色层150中由电场引起的氧化还原反应,有利于电解质170中的离子迁移,从而使电致变色颗粒160还原。反电极180可以由选自由金属茂化合物或衍生物(例如,PEDOT和二茂铁)、二苯胺、三苯胺、吩噻嗪系聚合物和吩噁嗪系聚合物的材料组成的组中的材料制成。
具有上述构造的透光率可变面板200根据是否施加电压来实现透光模式或遮光模式。也就是说,当不对第一透明电极130和第二透明电极140施加电压时,由于电致变色颗粒160是透明的,所以透射率可变面板200允许光透过。另一方面,当对第一透明电极130和第二透明电极140施加电压时,包括电致变色材料的电致变色颗粒160发生颜色变化,这使透光率可变面板200阻挡光透射。
例如,当不对第一透明电极130和第二透明电极140施加电压时,电致变色颗粒160的壳164(见图2和图3)处于透明状态;因此透光率可变面板200实现透光模式,透明单元316允许光线透过。然而,当对第一透明电极130和第二透明电极140施加电压时,电致变色颗粒160的壳164(见图2和图3)的颜色变为黑色;因此,透光率可变面板200实现遮光模式,阻挡光线透射。为此,包括透光率可变面板200的显示装置300可用作所谓的透明显示装置。
如上所述,构成透光率可变面板200的一部分的电致变色层150含有化学式1至化学式5中任一项表示的紫精化合物172。紫精化合物172通过辅助电致变色颗粒160起到遮光材料的作用,而可以改善透光率可变面板200的性能特性,即遮光特性。另外,紫精化合物172用作自由基清除剂,使得电致变色颗粒160和包括电解质170的电致变色层150不会因光照射而劣化。因此,由于电致变色层150和透光率可变面板200由此获得了改善的耐光特性,所以可以获得表现出优异的性能特性和高响应速率的透光率可变面板200和显示装置300。
在下文中,将参照示例性实施方式更详细地描述本发明,但是本发明不限于在以下实施方式中描述的技术概念。
合成例1:紫精化合物的合成
化学式2表示的紫精化合物通过下述方法合成。在氮气氛中,将15.6g(0.1mol)联吡啶和33g(0.2mol)溴乙基膦酸酯加入到包含以50:50比例混合的甲醇和水的溶液的三颈烧瓶中,使上述材料在80℃回流12小时。在通过薄层色谱法(TLC)确认了中间体目标化合物后,加入42g(0.2mol)的(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)乙酸盐酸盐,并将混合物在70℃搅拌72小时,然后将其进行TLC以纯化。图8显示了合成例1合成的紫精化合物的NMR分析结果。
合成例2:紫精化合物的合成
通过重复合成例1中所述工序合成化学式3表示的紫精化合物,不同之处在于使用(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)甲醇替代合成例1中使用的(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)乙酸盐酸盐。图9显示了合成例2合成的紫精化合物的NMR分析结果。
合成例3:紫精化合物的合成
通过重复合成例1中所述工序合成化学式4表示的紫精化合物,不同之处在于使用2,2,6,6-四甲基-4-苯基-4-哌啶替代合成例1中使用的(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)乙酸盐酸盐。图10显示了合成例3合成的紫精化合物的NMR分析结果。
合成例4:紫精化合物的合成
通过重复合成例1中所述工序合成化学式5表示的紫精化合物,不同之处在于使用4-[1,1-二苯基]4-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶替代合成例1中使用的(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)乙酸盐酸盐。图11显示了合成例4合成的紫精化合物的NMR分析结果。
实施例1:透光率可变面板的单元格的制造
(1)电致变色颗粒的合成
按下述方式进行化学式7表示的电致变色材料(作为构成电致变色颗粒的壳的材料)的合成,该电致变色材料中,X是双((三氟甲基)磺酰基)酰亚胺阴离子((CF3SO2)2N-)。在氮气氛中,将15.6g(0.1mol)联吡啶和24.5g溴乙基膦酸酯(0.1mol)加入到包含以50:50比例混合的甲醇和水的溶液的三颈烧瓶中,使上述材料在80℃回流12小时。然后,蒸馏去除溶剂,并纯化剩余物质以获得白色固体。将40.0g所得白色固体和35.6g(0.1mol)1,3,5-三溴苯加入到通过以80:20比例混合乙醇和水制备的溶剂中,然后使混合物反应3天,获得浅黄色物质。
将70g所得浅黄色物质加入到7.1g的3-氧-3-(4-苯氧基苯基)丙酸甲酯(0.05mol)、5.2g的1-溴-3-(三氟甲氧基)苯、31.2g(0.2mol)的联吡啶和300g甲醇中。然后,使混合物在80℃反应12小时并以HCl水溶液(38重量%)进行初次处理,通过再结晶从中去除目标混合物之外的杂质,从而获得象牙色的化合物。之后,将化合物加入到含有1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺的1L烧瓶中,使这些物质进行离子交换,然后重结晶。
将2.0g构成电致变色颗粒的壳的上述材料溶解在20g甲醇中,利用超声波将所述材料在50℃搅拌3小时,从而获得透明溶液。同时,将50g ITO粉末(一次粒径>15nm;SolvayS.A.)、0.5g 2,4-戊二酮和0.05g的非水有机粘合剂(DISPERBYK-160;BYK Additives&Instruments)加入到含120g异丙醇的250mL广口瓶中,将混合物搅拌1小时。在将50g上述透明溶液和200g的0.1mm氧化锆珠加入到上述混合物中并密封容器后,利用600rpm的速度运行的球磨机将物质分散24小时,从而制备ECP分散液形式的包含电致变色颗粒的溶液(即,电致变色颗粒分散溶液)。
(2)电致变色电解质的制备
含有合成例1的紫精化合物的固态电解质如下生产。在氮气氛下,将50g的碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯的1:1混合物加入到三颈烧瓶中,向其中加入1M双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂。将物质搅拌24小时后,向上述物质中加入20g聚氨酯丙烯酸酯和0.1g184(BASF SE),混合物在室温下搅拌24小时,产生电解质。随后,在电解质中加入0.5g合成例1的紫精化合物,在60℃下搅拌5小时,产生电致变色电解质。
(3)透光率可变面板的制造
使用上述ECP分散液和电致变色电解质制造透光率可变面板。
反电极如下产生。在装有搅拌器的烧瓶中加入30g乙烯基二茂铁和300g氯苯,并搅拌以使乙烯基二茂铁溶解在氯苯中。溶液升温至60℃后,以0.05g/min的速度向溶液中加入自由基聚合引发剂。反应23小时后,得到分子量为8000的乙烯基二茂铁聚合物。将合成的聚合物原样溶解在二氯苯中,通过1000rpm的旋涂将聚合物溶液涂布到基板上,产生反电极。
随后,将先前制备的ECP分散溶液施加到具有40Ω/sq的薄层电阻的ITO玻璃膜上,最终厚度为4μm,然后在80℃下干燥20分钟,以产生电致变色颗粒层。然后,将先前制得的电致变色电解质施加到电致变色颗粒层上,使得新涂覆的层在干燥和固化后具有100μm的厚度。然后通过强度为0.1J/cm2的UV照射将新施加的层固化,以基于之前产生的并且能够显示电致变色的电致变色电解质产生固态电解质层。
随后,将其上具有电致变色颗粒层和固态电解质层的ITO玻璃在40℃的温度下粘合到具有40Ω/sq的薄层电阻并具有反电极的基板(双面ITO玻璃)上,来制造用于有源区域尺寸为100mm×100mm的透光率可变面板的单元格。
实施例2:透光率可变面板用单元格的制造
通过重复实施例1中所述工序制造透光率可变面板用单元格,不同之处在于使用合成例2合成的紫精化合物替代合成例1合成的紫精化合物来制备电致变色电解质层。
实施例3:透光率可变面板用单元格的制造
通过重复实施例1中所述工序制造透光率可变面板用单元格,不同之处在于使用合成例3合成的紫精化合物替代合成例1合成的紫精化合物来制备电致变色电解质层。
实施例4:透光率可变面板用单元格的制造
通过重复实施例1中所述工序制造透光率可变面板用单元格,不同之处在于使用合成例4合成的紫精化合物替代合成例1合成的紫精化合物来制备电致变色电解质层。
比较例1:透光率可变面板用单元格的制造
通过重复实施例1中所述工序制造透光率可变面板用单元格,不同之处在于使用不包含紫精化合物的电解质层。
比较例2:透光率可变面板用单元格的制造
通过重复实施例1中所述工序制造透光率可变面板用单元格,不同之处在于使用氧化钨来形成电致变色颗粒,并使用氧化镍形成反电极层。
实验例1:透光率可变面板性能特性的评价
使用分光光度计(DMS 803;Konica Minolta,Inc.)评价实施例1至4以及比较例1和2制备的透光率可变面板的性能特性。实验例1的性能评价结果如下表1所示。如表1所示,所含电解质包含通过本发明方法合成的紫精化合物的透光率可变面板在“接通(ON)”模式下具有优异的遮光特性。
表1:透光率可变面板的性能特性
实验例2:透光率可变面板的耐光特性的评价
实施例1和比较例1制造的透光率可变面板的耐光特性使用太阳光模拟器(AtlasMaterial Testing Solutions)进行评估。评估每个单元格的光学特性随阳光暴露时间变化的关系。对透光模式和遮光模式下的光透射率的变化与经过时间的变化关系进行评估,其中,由遮光模式下的透光率达到1%的时刻开始测量经过时间。比较例1制造的透光率可变面板在遮光模式下的初始透光率为1%,实施例1制造的透光率可变面板在遮光模式开始10天后,透光率为1%。比较例1制造的透光率可变面板的单元格在生产后立即暴露在阳光下,而实施例1生产的透光率可变面板的单元格在生产10天后暴露于阳光下。评估结果如下表2所示。在表2中,“暴露时间”是指由遮光模式下的透光率达到1%的时刻开始测量的时间段,在此过程中各透光率可变面板的单元格暴露于太阳模拟器产生的阳光下。如表2所示,由于即使长时间暴露在阳光下也能保持并不丧失初始屏蔽特性,本发明的透光率可变面板(其电解质含有根据本发明合成的紫精化合物)具有优良的耐光特性。相反,比较例的透光率可变面板(其电解质不含有紫精化合物)的遮光特性随着长时间暴露于阳光而迅速劣化。
表2:透光率可变面板的性能特征与阳光暴露时间的关系
本发明的紫精化合物具有通过适当的连接基连接到联吡啶鎓盐的任一侧的两个哌啶部分。通过进行受是否施加电力影响的氧化-还原反应,紫精化合物可表现出电致变色性,并且具有优异的耐光性。
因此,当包含在透光率可变面板等电致变色装置中使用的电解质中时,紫精化合物可通过辅助主电致变色颗粒而进一步改善遮光性。另外,当包含在电解质中时,紫精化合物可以防止电解质因连续光照而劣化,从而保持电致变色装置的令人满意水平的性能特性,特别是遮光特性。
另外,当使用由芯和壳组成的电致变色颗粒作为主电致变色材料时,可以实现令人满意的遮光效率。而且,由于各个电致变色颗粒的壳由有机材料制成,所以可以获得改善的响应速率,并且能够由此实现快速的颜色变化。
此外,本发明的透光率可变面板包括固态电解质(SSE),因此可以形成为膜型面板。使用SSE可以防止在包括液体电解质的常规透光率可变面板中发现的流体泄漏的问题,并且能够生产薄的透光率可变面板。
不仅如此,包括本发明的透光率可变面板的显示装置由于其优异的光透射率和优异的遮光特性而展现出改善的可视性和对比度。
尽管已经参考本发明的示例性实施方式描述了本发明,但是本发明不限于实施方式中描述的技术概念,并且可以由本领域技术人员做出各种修改和替换。然而,通过所附权利要求明显的是,所有这样的修改和替换都涵盖在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种紫精化合物,其由如下所示的化学式1表示:
化学式1
其中,在化学式1中:
R1是氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C20烷基;
R2是氢、氘、氚、C5-C30芳基、或C4-C30杂芳基;
R3至R6彼此独立地为氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C10烷基;并且
L是未被取代的或取代有氧基(=O)的C3-C10亚烷基。
2.如权利要求1所述的紫精化合物,其由如下所示的化学式2至化学式5中任一项表示:
化学式2
化学式3
化学式4
化学式5
3.一种电解质,其包含由如下所示的化学式1表示的紫精化合物:
化学式1
其中,在化学式1中:
R1是氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C20烷基;
R2是氢、氘、氚、C5-C30芳基、或C4-C30杂芳基;
R3至R6彼此独立地为氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C10烷基;并且
L是未被取代的或取代有氧基(=O)的C3-C10亚烷基。
4.如权利要求3所述的电解质,其中,所述紫精化合物以0.1重量%至1重量%的量包含在所述电解质中。
5.一种透光率可变面板,其包括:
彼此相对的第一基板和第二基板;
在所述第一基板上的第一透明电极;
在所述第二基板上的第二透明电极;和
电致变色层,所述电致变色层在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间并且包含由如下所示的化学式1表示的紫精化合物:
化学式1
其中,在化学式1中:
R1是氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C20烷基;
R2是氢、氘、氚、C5-C30芳基、或C4-C30杂芳基;
R3至R6彼此独立地为氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C10烷基;并且
L是未被取代的或取代有氧基(=O)的C3-C10亚烷基。
6.如权利要求5所述的透光率可变面板,其中,所述电致变色层包含所述紫精化合物、电致变色颗粒和电解质。
7.如权利要求6所述的透光率可变面板,其中,所述电致变色颗粒各自包含芯和壳。
8.如权利要求7所述的透光率可变面板,其中,所述壳包含由如下所示的化学式6或化学式7表示的联吡啶鎓盐:
化学式6
化学式7
其中,在化学式6和化学式7中,X是卤素阴离子、PF6 -、BF4 -、BH4 -、ClO4 -、CF3SO3 -或(CF3SO2)2N-
9.如权利要求5所述的透光率可变面板,其还包括反电极,所述反电极在所述第二透明电极和所述电致变色层之间并且促进所述电致变色层中的氧化还原反应。
10.如权利要求9所述的透光率可变面板,其中,所述反电极由金属茂系聚合物制成,所述金属茂系聚合物具有由如下所示的化学式8至化学式10中任一项表示的重复单元:
化学式8
化学式9
化学式10
其中,在化学式8至化学式10中,
M选自由钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)、锇(Os)和钯(Pd)组成的组;并且
化学式8中的R7是直链或支链的C1-C10烷基。
11.一种显示装置,其包括:
透光率可变面板,和
显示面板,所述显示面板在所述透光率可变面板的一侧上并且包括多个显示单元和多个透明单元,
所述透光率可变面板包括:
彼此相对的第一基板和第二基板;
在所述第一基板上的第一透明电极;
在所述第二基板上的第二透明电极;和
电致变色层,所述电致变色层在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间并且包含由如下所示的化学式1表示的紫精化合物:
化学式1
其中,在化学式1中:
R1是氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C20烷基;
R2是氢、氘、氚、C5-C30芳基、或C4-C30杂芳基;
R3至R6彼此独立地为氢、氘、氚、或直链或支链的C1-C10烷基;并且
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110105336A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 华南理工大学 紫精衍生物电致变色材料及其制备方法
CN110147020A (zh) * 2019-05-06 2019-08-20 东华大学 一种可穿戴自供能多色彩显示器件及其制备与应用
CN111505879A (zh) * 2020-03-25 2020-08-07 东华大学 一种可阻隔近红外光的电致变色器件及其制备与应用
CN111722449A (zh) * 2020-06-08 2020-09-29 中国乐凯集团有限公司 柔性电致变色器件及其制备方法
CN112991966A (zh) * 2020-04-26 2021-06-18 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种显示背板、显示装置和显示背板制作方法
CN115291453A (zh) * 2022-07-15 2022-11-04 东华大学 一种可超低电压驱动的电致变色器件及其制备方法与应用
CN115308960A (zh) * 2022-07-11 2022-11-08 贵州大学 一种多彩电致变色商标及其制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102355529B1 (ko) * 2017-08-07 2022-01-26 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 표시 장치
US11271238B2 (en) * 2018-11-27 2022-03-08 Utah State University Applications of low-cost, thermal and electrochemically stable organic compounds as high performance redox active materials in redox flow batteries
CN111276510B (zh) * 2018-12-04 2022-09-09 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 发光器件和显示装置
US11970662B2 (en) * 2019-07-31 2024-04-30 Ricoh Company, Ltd. Electrochromic element
KR20230158036A (ko) * 2021-04-06 2023-11-17 엘지전자 주식회사 디스플레이 디바이스

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120088A (ja) * 1986-03-31 1997-05-06 Gentex Corp 単一区画型自己消去式溶液相エレクトロクロミックデバイスおよびそれに用いる溶液
JP2001021926A (ja) * 1999-07-08 2001-01-26 Murakami Corp 溶液相エレクトロクロミック素子
US20060007519A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-12 Mouchine Kanouni Stabilized electrochromic media
KR20160083236A (ko) * 2014-12-30 2016-07-12 엘지디스플레이 주식회사 전기변색 물질, 이를 포함하는 광투과 가변 패널 및 디스플레이장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101475526B1 (ko) 2008-09-02 2014-12-23 삼성전자주식회사 전기변색 물질 및 이를 이용한 전기변색 소자
CN106660977B (zh) * 2014-05-27 2020-09-01 金泰克斯公司 电化学能存储装置
KR101535100B1 (ko) 2015-01-19 2015-07-09 준영 허 전기변색 스마트 윈도우 및 그 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120088A (ja) * 1986-03-31 1997-05-06 Gentex Corp 単一区画型自己消去式溶液相エレクトロクロミックデバイスおよびそれに用いる溶液
JP2001021926A (ja) * 1999-07-08 2001-01-26 Murakami Corp 溶液相エレクトロクロミック素子
US20060007519A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-12 Mouchine Kanouni Stabilized electrochromic media
KR20160083236A (ko) * 2014-12-30 2016-07-12 엘지디스플레이 주식회사 전기변색 물질, 이를 포함하는 광투과 가변 패널 및 디스플레이장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110147020A (zh) * 2019-05-06 2019-08-20 东华大学 一种可穿戴自供能多色彩显示器件及其制备与应用
CN110147020B (zh) * 2019-05-06 2021-02-09 东华大学 一种可穿戴自供能多色彩显示器件及其制备与应用
CN110105336A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 华南理工大学 紫精衍生物电致变色材料及其制备方法
CN111505879A (zh) * 2020-03-25 2020-08-07 东华大学 一种可阻隔近红外光的电致变色器件及其制备与应用
CN112991966A (zh) * 2020-04-26 2021-06-18 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种显示背板、显示装置和显示背板制作方法
CN111722449A (zh) * 2020-06-08 2020-09-29 中国乐凯集团有限公司 柔性电致变色器件及其制备方法
CN111722449B (zh) * 2020-06-08 2023-09-26 中国乐凯集团有限公司 柔性电致变色器件及其制备方法
CN115308960A (zh) * 2022-07-11 2022-11-08 贵州大学 一种多彩电致变色商标及其制备方法
CN115291453A (zh) * 2022-07-15 2022-11-04 东华大学 一种可超低电压驱动的电致变色器件及其制备方法与应用

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