KR100955518B1 - 전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자 - Google Patents

전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR100955518B1
KR100955518B1 KR1020080067210A KR20080067210A KR100955518B1 KR 100955518 B1 KR100955518 B1 KR 100955518B1 KR 1020080067210 A KR1020080067210 A KR 1020080067210A KR 20080067210 A KR20080067210 A KR 20080067210A KR 100955518 B1 KR100955518 B1 KR 100955518B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
cathode layer
anode
anode layer
electrochromic device
Prior art date
Application number
KR1020080067210A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100006890A (ko
Inventor
장재혁
이승원
Original Assignee
에스케이씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이씨 주식회사 filed Critical 에스케이씨 주식회사
Priority to KR1020080067210A priority Critical patent/KR100955518B1/ko
Publication of KR20100006890A publication Critical patent/KR20100006890A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100955518B1 publication Critical patent/KR100955518B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F2001/164—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect the electrolyte is made of polymers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 전기변색 소자의 제조 방법, 특히 변색특성이 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명전극이 도포된 기판위에 적층된 양극층과, 투명전극이 도포된 기판위에 적층된 음극층, 그리고 상기 양극층과 음극층 사이에 형성된 전해질층으로 구성된 전기변색 소자에 있어서, 상기 양극층 또는 음극층에 전기화학적 방법에 의한 이온 주입 또는 탈착 시, 동일층 내 공정시간을 달리함으로써 이온 농도의 균일성을 확보하고 대면적화가 용이한 양극층 또는 음극층의 이온 농도 제어방법에 관한 것이다.
전기변색, 이온농도, 투명전극

Description

전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는 전기변색 소자{METHOD FOR CONTROLLING THE CONCENTRATION OF ION IN ELECTROCHROMIC LAYER AND ELECTROCHROMIC DEVICE THEREOF}
본 발명은 전기변색 소자의 제조 방법, 특히 변색특성이 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명전극이 도포된 기판위에 적층된 양극층과, 투명전극이 도포된 기판위에 적층된 음극층, 그리고 상기 양극층과 음극층 사이에 형성된 전해질층으로 구성된 전기변색 소자에 있어서, 상기 양극층 또는 음극층에 전기화학적 방법에 의한 이온 주입 또는 탈착 시, 이온 주입 또는 탈착 시간을 달리함으로써 이온 농도의 균일성을 확보하고 대면적화가 용이한 양극층 또는 음극층의 이온 농도 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 기판, 제1투명전극, 양극층, 전해질층, 음극층, 제2투명전극, 기판으로 구성된 전기변색 소자는 외부에서 전기적 신호가 인가되면, 전류의 흐름에 의해 전기변색물질의 색깔이 변하는 원리를 이용한 것이다.
건축용 창유리나 자동차 룸미러 또는 선루프 등의 광투과도 또는 반사도를 조절하는 용도로 이용되고 있다. 최근에는 가시광선 영역에서의 색 변화뿐만 아니라 적외선 차단효과까지 있다는 것이 알려지면서 에너지 절약형 제품으로의 응용 가능성에 큰 관심을 받고 있다.
상기 전기변색 물질은 무기(inorganic) 전기변색 물질과 유기(organic) 전기변색 물질로 구분된다. 대표적으로 WO3, NiOH, Nb2O5, V2O5, TiO2, MoO3 등의 무기 전기변색 물질과 폴리아닐린, 폴리피롤, 프루시안블루 등과 같은 유기 전기변색 물질 등이 있다.
이러한 전기변색 물질들은 환원 또는 산화 반응에 의해 그것의 광학적 성질을 변화시킬 수 있으며, 착색 시 반응에 따라 환원착색과 산화착색으로 구분된다. 또한 전기변색 소자를 구성하는데 있어서 환원착색 물질과, 산화착색 물질을 각각 양극층과 음극층에 배치함으로써 상호보완 효과에 의하여 그 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 기판(11), 제1투명전극(12), 양극층(13), 전해질층(14), 음극층(15), 제2투명전극(12), 기판(11)으로 구성된 전기변색 소자를 제조하는데 있어서, 상기 양극층 또는 음극층 중 하나에는 이온을 포함한 환원상태로 존재하여야 한다. 이는 양극층과 음극층이 상호간에 전기가 가해지는 전극방향에 따라서 이온의 흐름이 발생하여 산화상태와 환원상태가 서로 공존하는 형태를 이루기 위함이다.
상기 이온을 포함하는 환원상태로 만드는 방법에는 양극층 또는 음극층 형성 시에 이온을 처음부터 포함한 형태로 증착 또는 코팅하는 방법과, 증착 또는 코팅 후 전기화학적 방법 등에 의하여 후공정으로 외부에서 주입해주는 방법이 있다.
통상적으로 전기화학적 방법에 의한 이온의 주입 또는 탈착 공정은 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판(11)에 형성된 투명전극(12)과 양극층(13) 또는 기판(11)에 형성된 투명전극(12)과 음극층(15)을 액체 전해질(22)에 담지한 후, 상대전극(21)을 이용하여 일정전류 또는 일정전압을 인가하는 방식이다.
이러한 도 2의 공정모식도를 도 3과 같이 전기회로도로 재구성하였다. 일반적으로 투명전극(12)의 경우 전기저항(R1)을 갖게 된다. 이러한 전기저항 R1은 전극이 물리는 부분 A에서 멀어질수록, 즉 A와 임의의 위치 C사이 거리를 나타내는 y 값이 커짐에 따라 수학식 1과 같이 직선적으로 증가하게 된다. 소자 크기 L이 커짐에 따라 상단부와 하단부의 저항차이는 더 커지게 된다.
Figure 112008049853438-pat00001
그리고 A와 B, C와 D 사이에는 같은 R2 저항이 걸리게 되고 이는 소자의 크기와 무관하다. 상대전극(21)의 경우 통상적으로 Pt, Ag 등과 같이 저항이 R1과 R2 대비 매우 낮은 금속재료를 사용하므로 B와 D 간 저항은 무시하였다. 키르히호프(Kirchhoff) 법칙에 의해 도 3(b)에서의 전류값을 나타내면 아래와 같다.
Figure 112008049853438-pat00002
Figure 112008049853438-pat00003
따라서, i(A-B) > i(C-D) 관계가 성립이 되고, 도 4에 나타낸 바와 같이 일정한 소자 크기일지라도 A와 C 사이 거리에 따라서 R1값이 달라지므로, 전류값 i(C-D) 또한 위치에 따라 달라지고, 소자크기 L이 커질수록 R1 값은 더 커지게 되어 위치에 따른 전류값 차이는 더 커지게 된다.
도 5에 나타낸 바와 같이 통상적인 이온 주입 또는 탈착 방식은 기판(11)에 형성된 투명전극(12)과 양극층(13) 또는 기판(11)에 형성된 투명전극(12)과 음극층(15)을 액체 전해질(22)에 담지 한 후 일정시간 전기를 흘려주는 방법이다. 이는 양극층 또는 음극층에 주입 또는 탈착되는 이온 농도, Q가 위치에 따라서 달라짐을 의미한다. 이러한 이온 농도의 편차는 나아가 변색소자의 색변화가 균일하지 못한 결과를 초래하게 된다.
전기변색 소자를 양극층 또는 음극층을 증착 또는 코팅 후 전기화학적 방법 등에 의하여 후공정으로 외부에서 주입해주는 방법을 사용하여 제조하는 경우에 양극층 또는 음극층에 주입 또는 탈착되는 이온 농도가 위치에 따라서 달라진다. 이러한 이온 농도의 편차는 나아가 변색소자의 색변화가 균일하지 못한 결과를 초래하게 된다.
이에 본 발명은 변색소자의 색변화가 균일하도록 양극층 또는 음극층에 주입 또는 탈착되는 이온농도의 제어방법을 제시한다.
본 발명에서는 양극층(13) 또는 음극층(15)의 위치에 따른, 특히 전극이 물리는 상단부에서 하단부로 갈수록 전류값이 감소하는 문제를 도 6에 나타낸 바와 같이 상단부에서 하단부로 갈수록 전기가 가해지는 공정시간을 달리함으로써, 전하량 Q를 위치에 따라 일정하게 함으로써, 전기변색 소자의 색변화를 균일하게 할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.
더 자세하게는 본 발명은 이때, 양극층(13) 또는 음극층(15)의 위치에 따라서 전기가 가해지는 공정시간을 조절하는 방법은 도 2에서의 액체 전해질(22)에 담지된 기판(11)위에 증착된 투명전극(12)과 양극층(13) 또는 기판(11) 위에 증착된 투명전극(12)과 음극층(15)을 전기를 가하면서 서서히 액체 전해질(22) 밖으로 들어올리게 되면, 상단부는 액체 전해질(22) 내에 짧은 시간 동안 담지하게 되고 하 단부로 갈수록 담지되는 시간이 길어지는 방식에 따른 제조방법에 대한 것이다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 전기변색 소자에 대한 것이다.
본 발명에서 제시하는 전기변색 소자는 균일한 이온농도를 유지함으로써, 변색 소자의 색변화가 일정하게 되는 효과를 갖는다.
또한, 균일한 농도를 유지하는 방법에 의하여, 전기변색 소자의 대면적화가 용이하다.
본 발명에 따르면, 기판위에 형성된 투명전극과 양극층, 기판위에 형성된 투명전극과 음극층, 상기 양극층과 음극층 사이의 전해질층으로 구성된 전기변색 소자의 제조방법에 있어서, 상기 양극층 또는 음극층에 전기화학적 방법에 의한 이온의 주입 또는 탈착 시, 동일층 내의 공정시간을 달리함으로써 이온농도의 균일도를 확보하는 것을 특징으로 하는, 전기변색 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 투명전극이 도포된 기판에 형성된 양극층과 음극층, 및 상기 양극층과 음극층 사이에 전해질 층을 포함하는 전기변색 소자의 제조방법에 있어서, 상기 양극층 또는 음극층 평면상의 임의의 한 점에서의 전류 또는 전압의 세기에 따라 이온의 전기화학적 주입 시간을 증감하는 것을 특징으로 하는, 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법 에 관한 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 기판(11), 제1투명전극(12), 양극 층(13), 전해질층(14), 음극층(15), 제2투명전극(12), 기판(11)으로 구성된 전기변색 소자를 제조하는데 있어서, 상기 양극층 또는 음극층 중 하나에는 이온을 포함한 환원상태로 존재하여야 한다. 이는 양극층과 음극층이 상호간에 전기가 가해지는 전극방향에 따라서 이온의 흐름이 발생하여 산화상태와 환원상태가 서로 공존하는 형태를 이루기 위함이다.
이온을 포함하는 환원상태로 만드는 방법에는 양극층 또는 음극층 형성시에 이온을 처음부터 포함한 형태로 증착 또는 코팅하는 방법과, 증착 또는 코팅 후 전기화학적 방법 등에 의하여 후공정으로 외부에서 주입해주는 방법이 있다.
본 발명은 후자인 후공정으로 이온을 외부에서 주입해 주는 방법에 관한 것이다. 도 5에 나타낸 바와 같이 통상적인 이온 주입 또는 탈착 방식은 기판(11)에 형성된 투명전극(12)과 양극층(13) 또는 기판(11)에 형성된 투명전극(12)과 음극층(15)을 액체 전해질(22)에 담지 한 후 일정시간 전기를 흘려주는 방법이다. 이는 양극층 또는 음극층에 주입 또는 탈착되는 이온 농도, Q가 위치에 따라서 달라짐을 의미한다. 이러한 이온 농도의 편차는 나아가 변색소자의 색변화가 균일하지 못한 결과를 초래하게 된다.
본 발명의 전기변색 소자는 투명전극이 도포된 기판에 형성된 양극층과 음극층, 및 상기 양극층과 음극층 사이에 전해질 층을 포함하고 있는데, 이온농도가 일정한 전기변색 소자의 제조를 위하여 상기 양극층 또는 음극층의 이온 주입부에 인가되는 전류 또는 전압의 세기에 따라 그 이온의 전기화학적 주입시간을 증감하는 것을 특징으로 한다.
더 자세하게는 본 발명은 상기 이온의 전기화학적 주입은 양극층 또는 음극층을 액체 전해질에 담지한 후, 전류 또는 전압을 인가함으로써 양극층 또는 음극층 내의 이온농도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 대한 것이다.
액체 전해질은 물 등의 용매에 녹아서 이온으로 해리되어 전류를 흐르게 하는 유동성 물질을 의미하는 것으로 본 발명에서는 특정한 액체 전해질로 한정되는 것은 아니다. 대표적으로 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)에 LiClO4를 녹여 만든 액체 전해질을 사용할 수 있다.
더 자세하게는 본 발명은 상기 이온의 전기화학적 주입시간의 증감은 액체 전해질에 담지 된 양극층 또는 음극층을 상기 액체 전해질 밖으로 꺼냄에 따라서 층의 상단부에서 하단부로 갈수록 이온 주입시간이 증가하는 것을 특징으로 하는, 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 대한 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판(11)위에 형성된 투명전극(12)과 양극층(13) 또는 기판(11)위에 형성된 투명전극(12)과 음극층(15) 부분을 이온을 주입 또는 탈착 공정 중에 서서히 액체 전해질(22) 밖으로 들어올려 상단부에서 하단부로 갈수록 공정시간을 달리함으로써, 기존의 양극층 또는 음극층의 전면적이 일정한 공정시간일 경우 상단부와 하단부가 상이한 이온농도 분포를 가지던 문제를 해결한다.
본 발명에 사용가능한 기판, 투명전극, 양극층, 음극층 및 액체 전해질의 구 성은 공지된 모든 것을 채택할 수 있다.
양극층 또는 음극층에 주입 또는 탈착되는 이온농도, Q는 아래 수학식 4와 같이 전류와 시간의 곱으로 표현된다. 그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 임의의 위치 C와 D사이에 주입 또는 탈착되는 이온농도, Q(C-D)는 수학식 2로부터 아래 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112008049853438-pat00004
Figure 112008049853438-pat00005
또한, 수학식 1과 수학식 5로부터 전기가 가해지는 공정시간 t는 수학식 6과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112008049853438-pat00006
이때, 임의의 위치 C에서의 주입 또는 탈착되는 이온농도, Q(C-D)가 항상 일정하다는 것은, Q(C-D)가 y의 함수가 아닌 상수값을 갖는다는 것을 의미하고, V0, a, R2 값 또한 상수이므로 상기 수학식 6은 다음의 수학식 7로 표현된다.
Figure 112008049853438-pat00007
따라서, 상기 수학식 7과 같이 임의의 위치 C에서의 주입 또는 탈착되는 이온농도, Q(C-D)가 일정하기 위해서는 도 6(a)에 나타낸 바와 같이 초기에 β만큼 공정시간을 유지시킨 후, 기판 위에 형성된 양극층 또는 음극층을 일정한 α의 속도로 들어올려, 거리 y에 따라서 공정시간을 직선적으로 증가시키면 된다.
이때, α는 주입 또는 탈착하고자 하는 이온농도 Q, 투명전극(12)의 면저항의 영향을 받는 상수 a 및 가해주는 전압 V0에 따라 값이 정해진다. 또한 β는 주입 또는 탈착하고자 하는 이온농도 Q, 액체 전해질(22)의 저항 R2 및 가해주는 전압 V0에 따라 값이 정해진다.
본 발명은 투명전극이 도포된 기판에 형성된 양극층과 음극층, 및 상기 양극층과 음극층 사이에 전해질 층을 포함하는 전기변색 소자의 제조방법에 있어서, 상기 양극층 또는 음극층 평면상의 임의의 한 점에서의 전류 또는 전압의 세기에 따라 이온의 전기화학적 탈착 시간을 증감하는 것을 특징으로 하는, 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 관한 것이다.
이온을 주입하는 상기 공정에 대비하여 이온을 탈착하는 공정임을 제외하고는 상기 본 발명과 그 발명의 원리가 동일하다.
더 자세하게는 본 발명은 상기 이온의 전기화학적 탈착은 양극층 또는 음극 층을 액체 전해질에 담지한 후, 전류 또는 전압을 인가함으로써 양극층 또는 음극층 내의 이온농도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 대한 것이다.
더 자세하게는 본 발명은 상기 이온의 전기화학적 탈착시간의 증감은 액체 전해질에 담지 된 양극층 또는 음극층을 상기 액체 전해질 밖으로 꺼냄에 따라서 층의 상단부에서 하단부로 갈수록 이온 탈착시간이 증가하는 것을 특징으로 하는, 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법에 대한 것이다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 전기변색 소자에 대한 것이다.
본 발명의 보다 확실한 이해를 돕기 위해 상기 제조 단계가 보다 구체화된 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되는 것은 아니다.
실시예 1. 150 × 150 mm 2 의 이온농도가 균일한 양극층의 제조
산화텅스텐 양극층을 하기와 같이 제작하였다.
텅스텐 금속 분말(알드리치사, 99.9 %) 50 g을 30 % 과산화수소수(알드리치, 출시 농도 30%) 235 mL에 서서히 적가하면서 녹인 다음, 1일간 상온에서 교반하였 다. 그 후, 120 ℃에서 1 시간동안 교반함으로써 용액 중에 남아있는 과산화수소 및 반응 부산물로 형성된 물을 제거하고, 에탄올 200 mL로 희석시켜 최종 코팅 용액으로 사용하였다.
면저항 15 Ω/sq의 FTO (Fluorine-doped Tin Oxide) 코팅된 유리를 150 × 150 mm2의 크기로 절단하여 세척 건조한 후, 상기 산화텅스텐 코팅용액을 200 mm/min의 속도로 딥 코팅(dip-coating)하고, 200 ℃에서 30분간 열처리하여 산화텅스텐 코팅층을 얻었다. 이때, 얻어진 산화텅스텐 층의 두께는 300 nm이었다.
프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)에 LiClO4를 1몰 녹여 만든 액체 전해질에 이렇게 제조된 양극층을 작동전극으로 하여 담지하고, 상대전극으로는 백금을, 표준전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. 충방전 장비를 이용하여 일정전압인 -1.5 V를 가하면서, 딥 코터(Dip-coater) 장비를 이용하여 작동전극부를 30 초 간 담지한 후, 150 mm/min으로 서서히 들어올리면서, 이온을 충진시켰다. 　
실시예 2. 300 × 300 mm 2 의 이온농도가 균일한 양극층의 제조
상기 실시예 1에서 얻은 산화텅스텐 코팅용액을 이용하여, 더 큰 크기의 양극층을 제조하였고, 일정전압을 가하면서 이온을 충진시켰다.
면저항 15 Ω/sq의 FTO (fluorine-doped tin oxide) 코팅된 유리를 300 × 300 mm2의 크기로 절단하여 세척 건조한 후, 상기 산화텅스텐 코팅용액을 200 mm/min의 속도로 딥 코팅(dip-coating)하고, 200 ℃에서 30분간 열처리하여 산화텅스텐 코팅 층을 얻었다. 이때, 얻어진 산화텅스텐 층의 두께는 300 nm이었다.
프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)에 LiClO4를 1몰 녹여 만든 액체 전해질에 이렇게 제조된 양극층을 작동전극으로 하여 담지하고, 상대전극으로는 백금을, 표준전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. 충방전 장비를 이용하여 일정전압인 -1.5 V를 가하면서, 딥 코터(Dip-coater) 장비를 이용하여 작동전극부를 30 초간 담지한 후, 150 mm/min으로 들어올리면서, 이온을 충진시켰다. 　
　 　
비교예 1. 딥 코팅없이 작동 전극부를 60 초간 담지한 양극층의 제조
종래의 이온충진 방식으로 하기와 같이 양극층을 제조하였다.
우선, 상기 실시예 1에 얻은 산화텅스텐 양극층을 이용하여, 위치와 상관없이 동일한 시간동안 일정전압을 가하면서 이온을 충진시켰다.
프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)에 LiClO4를 1몰 녹여 만든 액체 전해질에 이렇게 제조된 양극층을 작동전극으로 하여 담지하고, 상대전극으로는 백금을, 표준전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. 충방전 장비를 이용하여 일정전압인 -1.5 V를 가하면서, 작동 전극부를 60 초간 담지한 채로 이온을 충진시켰다. 　 　 　
비교예 2. 딥 코팅없이 작동 전극부를 90 초간 담지한 양극층의 제조
종래의 이온충진 방식으로 하기와 같이 양극층을 제조하였다.
우선, 상기 실시예 2에 얻은 산화텅스텐 양극층을 이용하여, 위치와 상관없이 동일한 시간동안 일정전압을 가하면서 이온을 충진시켰다.
프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)에 LiClO4를 1몰 녹여 만든 액체 전해질에 이렇게 제조된 양극층을 작동전극으로 하여 담지하고, 상대전극으로는 백금을, 표준전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. 충방전 장비를 이용하여 일정전압인 -1.5 V를 가하면서, 작동전극부를 90 초간 담지한 채로 이온을 충진시켰다. 　 　 　
시험예 .전기변색 소자에 대한 변색특성 평가
상기 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 얻어진 양극층을 이용하여 하기와 같이 전기변색 소자를 제작하였다. 음극층으로는 프루시안블루를 전해질층으로는 실리카-폴리머를 사용하였다. 프루시안블루 음극층의 경우는 다음과 같이 제작하였다.
안료 분말(알드리치사, 99.9 %) 0.65 g을 아크릴계 분산제인 Disperbyk-2001 (BYK) 0.13 g, 무기바인더로서의 실리카졸 0.33 g, 및 유기용매로서의 에탄올 11 g과 혼합하여 셰이커(레드데빌)로 분산시켜 나노분산 조성물을 제조하였다.
면저항 15 Ω/sq의 FTO (fluorine-doped tin oxide) 코팅된 유리를 150 × 150 mm2 및 300 x 300 mm2의 크기로 각각 절단하여 세척 건조한 후, 상기 프루시안블루 코팅 분산액으로 150 mm/min의 속도로 딥 코팅(dip-coating)한 후, 150 ℃에서 30분간 열처리하여 프루시안블루 코팅층을 얻었다. 이때, 얻어진 프루시안 블루 층의 두께는 약 280 nm이었다.
상기 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 얻어진 양극층 위에 솔(sol)-젤(gel) 공정으로 제조된 리튬이온 전도성 실리카-폴리머 용액을 200 mm/min의 속도로 딥 코팅한 후, 120 ℃에서 10분간 열처리하여 전해질 코팅층을 얻었다.
이렇게 얻어진 전해질층 위에 프로필렌 카보네이트 유기용매를 골고루 분무시킨 후, 그 위에 상기에서 얻은 프루시안블루 음극층을 접합시켜 전체 적층체를 압착롤을 통과하게 함으로써 원하는 전기변색 소자를 완성하였다.
이렇게 제조된 전기변색 소자에 대하여 상단부와 중앙부, 그리고 하단부에서의 변색특성을 평가하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
Figure 112008049853438-pat00008
상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 이온농도 제어방법으로 제조된 전기변색 소자의 경우, 종래 방식의 비교예보다 변색특성이 균일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한, 이러한 변색특성의 균일도는 소자크기가 더 커짐에 따라 더욱 큰 효과를 나타냄을 알 수 있다.
도 1은 일반적인 전기변색 소자의 구조 개략도이다.
도 2는 일반적인 전기화학적 이온 주입 또는 탈착공정 개략도이다.
도 3은 (a)는 전기화학적 공정개략도의 전기회로도이고, (b)는 재구성된 전기회로도다.
도 4는 (a)는 위치에 따른 투명도전막 저항변화이고, (b)는 위치에 따른 전류량 변화다.
도 5는 (a)는 위치에 따른 전류량 변화와 전기가 가해지는 시간변화이고, (b)는 위치에 따른 전하량 변화다.
도 6은 (a)는 위치에 따른 전류량 변화와 전기가 가해지는 시간변화이고, (b)는 위치에 따른 전하량 변화다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기판 12 : 투명전극
13 : 양극층 14 : 전해질층
15 : 음극층 21 : 상대전극
22 : 액체 전해질

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 투명전극이 도포된 기판에 형성된 양극층과 음극층 및 상기 양극층과 음극층 사이에 전해질 층을 포함하는 전기 변색 소자의 제조방법에 있어서,
    상기 양극층 또는 음극층 평면상의 임의의 한 점에서 전류 또는 전압의 세기에 따라 이온의 전기 화학적 주입 시간을 증감하되, 액체 전해질에 담지된 양극층 또는 음극층을 상기 액체 전해질 밖으로 꺼냄에 따라서 동일 층 내의 공정시간을 달리함으로서, 층의 상단부에서 하단부로 갈수록 이온 주입 시간이 증가하여 전하량을 위치에 따라 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법.
  9. 투명전극이 도포된 기판에 형성된 양극층과 음극층 및 상기 양극층과 음극층 사이에 전해질 층을 포함하는 전기 변색 소자의 제조방법에 있어서,
    상기 양극층 또는 음극층 평면상의 임의의 한 점에서 전류 또는 전압의 세기에 따라 이온의 전기 화학적 탈착 시간을 증감하되, 액체 전해질에 담지된 양극층 또는 음극층을 상기 액체 전해질 밖으로 꺼냄에 따라서 동일 층 내의 공정시간을 달리함으로서, 층의 상단부에서 하단부로 갈수록 이온 탈착 시간이 증가하여 전하량을 위치에 따라 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 이온농도가 균일한 전기변색 소자의 제조방법.
  10. 상기 청구항 8 또는 청구항 9의 제조방법으로 제조된 전기변색 소자.
KR1020080067210A 2008-07-10 2008-07-10 전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자 KR100955518B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080067210A KR100955518B1 (ko) 2008-07-10 2008-07-10 전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080067210A KR100955518B1 (ko) 2008-07-10 2008-07-10 전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100006890A KR20100006890A (ko) 2010-01-22
KR100955518B1 true KR100955518B1 (ko) 2010-04-30

Family

ID=41815961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080067210A KR100955518B1 (ko) 2008-07-10 2008-07-10 전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100955518B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970066698A (ko) * 1996-03-27 1997-10-13 르네 뮐러 전해 장치
KR19990086433A (ko) * 1998-05-28 1999-12-15 민혜경 전기 변색장치의 제조방법
KR20060045803A (ko) * 2004-04-19 2006-05-17 주식회사 엘지화학 이온성 액체를 이용한 젤 폴리머 전해질 및 이를 이용한전기 변색 소자
JP2007156148A (ja) 2005-12-06 2007-06-21 Seoul National Univ Industry Foundation 固体無機電解質の保護膜を用いたエレクトロクロミック素子及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970066698A (ko) * 1996-03-27 1997-10-13 르네 뮐러 전해 장치
KR19990086433A (ko) * 1998-05-28 1999-12-15 민혜경 전기 변색장치의 제조방법
KR20060045803A (ko) * 2004-04-19 2006-05-17 주식회사 엘지화학 이온성 액체를 이용한 젤 폴리머 전해질 및 이를 이용한전기 변색 소자
JP2007156148A (ja) 2005-12-06 2007-06-21 Seoul National Univ Industry Foundation 固体無機電解質の保護膜を用いたエレクトロクロミック素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100006890A (ko) 2010-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gu et al. Highly efficient, near-infrared and visible light modulated electrochromic devices based on polyoxometalates and W18O49 nanowires
KR101127277B1 (ko) 전기변색소자용 전극 및 이를 구비한 전기변색소자
KR102010733B1 (ko) 전기변색 소자
KR101613341B1 (ko) 공간적 협조-전환 기능의 전기변색 다층 소자
KR102010755B1 (ko) 전기변색소자, 전기변색소자의 제조방법 및 그 투과율 제어방법
KR100740324B1 (ko) 프루시안블루 함유 나노분산 조성물이 코팅된 전기변색소자의 제조방법
KR101953180B1 (ko) 나노구조화된 투명 도전성 옥사이드 전기변색 소자
US10585322B2 (en) Methods for producing electrochromic films by low temperature condensation of polyoxometalates
KR101731301B1 (ko) 다공성 고분자막을 이용한 전기변색소자 및 이를 포함하는 스마트 창호
US9207513B2 (en) Nanocrystal-polymer nanocomposite electrochromic device
JPS6343124A (ja) 色調可変ミラ−
KR101816536B1 (ko) 전기변색소자 및 그 제조방법
KR20160127866A (ko) 습식 코팅법에 의한 전기변색층 제조방법 및 그를 포함하는 전기변색소자
Goei et al. Novel Nd–Mo co-doped SnO2/α-WO3 electrochromic materials (ECs) for enhanced smart window performance
Goei et al. Nd–Nb Co-doped SnO2/α-WO3 electrochromic materials: enhanced stability and switching properties
Jeong et al. All-solid-state electrochromic device using polymer electrolytes with a wet-coated electrochromic layer
Maiorov Electrochromic glasses with separate regulation of transmission of visible light and near-infrared radiation
CN108089388B (zh) 一种选控电调光器件工作电压的方法
KR20160084246A (ko) 광전기 변색소자용 복합체 및 광전기 변색소자의 제조방법
KR102079142B1 (ko) 전기변색소자
KR100955518B1 (ko) 전기변색 박막의 이온농도 제어방법 및 이를 포함하는전기변색 소자
JP2007257930A (ja) 色素増感型太陽電池
KR102136286B1 (ko) 전기변색소자용 산화변색잉크층 제조방법 및 이에 의한 전기변색소자
JP2006244919A (ja) 光電変換素子
KR100760126B1 (ko) 전기변색 소자의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130405

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140213

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160328

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170329

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 10