KR101599191B1 - Electrochromic material, electrochromic thim film element and display device comprising the same - Google Patents

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KR101599191B1
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thin film
electrochromic
independently
electrochromic thin
carbon atoms
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김은경
신해진
서석재
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연세대학교 산학협력단
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K9/00Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
    • C09K9/02Organic tenebrescent materials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/15Devices 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

Abstract

The present invention relates to a compound, an electrochromic material comprising the same, and a display device comprising the same. The compound, the electrochromic thin film element comprising the same, and the display device comprising the same have excellent memory performance, enable electrochemical switching, have a simple manufacturing process to have high competitiveness in aspects of manufacturing and costs, and enable mass production of the material and the display comprising the same. Also, high definition of the inside and outside is obtained to apply the same to a transparent display, a smart phone, and a tablet PC.

Description

전기변색 물질, 이를 포함하는 전기변색 박막 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{ELECTROCHROMIC MATERIAL, ELECTROCHROMIC THIM FILM ELEMENT AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrochromic material, and an electrochromic thin film device including the electrochromic material, and a display device including the electrochromic material,

본 발명은 전기변색 물질, 이를 포함하는 전기변색 박막 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrochromic material, an electrochromic thin film device including the electrochromic material, and a display device including the electrochromic material.

전기변색은 전압을 인가하였을 때 전계방향에 의해 가역적으로 색이 변화하는 현상을 말하며, 전기변색의 재료는 이러한 전기 화학적 산화, 환원 반응에 의해 재료의 광 특성이 가역적으로 변화할 수 있는 물질이 이용된다. 따라서, 인가전압 및 전류방향을 조절하여 선택적으로 색을 조절할 수 있다. 전기변색 물질에는 텅스텐, 이리듐, 니켈, 바나듐과 같은 금속 산화물과 비올로겐, 퀴논과 같은 유기물, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤과 같은 전도성 고분자가 있다. 특히 전도성 고분자를 도입한 전기변색 소자는 분자 구조 변화시켜서 다양한 색을 표현할 수 있으며, 낮은 작동 전압, 경량, 메모리성 및 간단한 제조 공정 등의 장점으로, 전자 종이 (e-paper) 등의 차세대 디스플레이 장치로의 응용이 많이 연구되고 있다.The electrochromic phenomenon refers to a phenomenon in which the color reversibly changes in the direction of the electric field when a voltage is applied. The material of the electrochromic material is a material which can reversibly change the optical characteristics of the material by the electrochemical oxidation or reduction reaction. do. Therefore, the color can be selectively controlled by adjusting the applied voltage and current direction. Electrochromic materials include metal oxides such as tungsten, iridium, nickel, and vanadium; organic materials such as viols and quinones; and conductive polymers such as polythiophenes, polyanilines, and polypyrroles. In particular, electrochromic devices incorporating conductive polymers can display various colors by changing their molecular structure, and have advantages of low operating voltage, light weight, memory, and simple manufacturing process, Have been studied extensively.

그러나, 상기 텅스텐, 이리듐, 니켈, 바나듐과 같은 금속 산화물과 같은 전기변색 물질을 이용하여 박막을 형성할 경우에는 대면적 박막 형성이 어려우며, 느린 응답속도를 갖고, 다양한 색 구현하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.However, when a thin film is formed using an electrochromic material such as a metal oxide such as tungsten, iridium, nickel, or vanadium, it is difficult to form a large-area thin film, has a slow response speed, have.

또한, 비올로겐과 같은 유기물의 전기변색 물질은 응답속도가 빠르나, 전처리 없이는 응답속도가 느리고, 전기변색 물질이 전해질 용액에 녹아있는 용앱타입으로 전원이 끊어진 상태에서는 변색물질이 자유롭게 확산되고 전자를 교환하여 착색상태의 메모리 효과가 없다는 문제점이 있다. In addition, the electrochromic materials of organic materials such as viologen have a fast response speed, but the response speed is slow without pretreatment, and the electrochromic material is dissolved in the electrolyte solution. In the state of power-off, the coloring material is freely diffused, There is a problem that there is no memory effect in the colored state.

또한, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤과 같은 전도성 고분자와 같은 전기변색 물질의 경우에는 액체 전해질 사용에 따른 전하의 이동으로 인해 메모리 효과가 떨어지며, 이를 해결하기 위해, 졸-겔 타입의 전해질을 사용할 경우에는 응답속도가 느려지는 문제점이 있다.
In addition, in the case of electrochromic materials such as polythiophene, polyaniline and polypyrrole, the memory effect is reduced due to the movement of charge due to the use of the liquid electrolyte. In order to solve this problem, when a sol-gel type electrolyte is used There is a problem that the response speed is slow.

한국공개특허 제2012-0090353호Korea Patent Publication No. 2012-0090353

본 발명은 저전압으로 전기변색이 가능한 화합물을 이용하여 전기화학식 스위칭에 의해 발생되는 산화 및 환원 상태에 따른 다양한 흡수도를 가지고, 메모리 성능이 우수한 박막을 제조할 수 있으며, 이를 이용하여, 외부 고광원의 흡수 조절뿐만 아니라 실내에서는 스위칭을 통해 투명 박막을 구현하며, 우수한 메모리 성능으로 인한 에너지를 절약형 전기변색 박막 소자 및 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
The present invention can produce a thin film having excellent memory performance and having various absorptions according to oxidation and reduction states generated by electrochemical switching using a compound capable of electrochromatography at a low voltage, In addition to the absorption control, the transparent thin film is implemented through switching in the room, and an energy-saving electrochromic thin film device and a display device due to excellent memory performance are provided.

본 발명은 저전압으로 전기변색이 가능한 화합물, 이를 포함하는 전기변색 박막 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상기 화합물의 하나의 예로서,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound capable of electrochromatography at a low voltage, an electrochromic thin film device including the same, and a display device including the same,

하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 제공할 수 있다.A compound represented by the following formula (1) can be provided.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015029269682-pat00001
Figure 112015029269682-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X는 S, O, Se, Te 또는 NR'이고,X is S, O, Se, Te or NR '

Y 및 Z는 각각 독립적으로, S, O, Se 또는 CR'R''이고,Y and Z are each independently S, O, Se or CR'R "

R1 및 R2는 각각 독립적으로, -Ra-Rb를 나타내고,R 1 and R 2 each independently represent -R a -R b ,

Ra는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,R a is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

Rb는 수소, OR', SR', NR'R'', Br, I, F 또는 Cl이고,R b is hydrogen, OR ', SR', NR'R ", Br, I, F or Cl,

R' 및 R''은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 'and R " are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

m은 0 내지 4이며,m is from 0 to 4,

n은 5 내지 10000이다.
n is from 5 to 10,000.

또한, 상기 전기변색 박막 소자의 하나의 예로서,Further, as an example of the above-described electrochromic thin film device,

일정 간격으로 대향 배치된 전극들;Electrodes disposed at regular intervals;

상기 전극들 중 어느 하나 이상의 전극의 일면에 형성되고, 외부 광원으로부터 입사되는 입사광의 흡수도를 조절하며, 상기 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 전기변색 박막;An electrochromic thin film formed on one surface of at least one of the electrodes, the electrochromic thin film comprising the compound according to the present invention and controlling the degree of absorption of incident light incident from an external light source;

대향 배치된 전극들 사이에 형성된 전해질층;An electrolyte layer formed between oppositely disposed electrodes;

대향 배치된 전극들에 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원을 포함하며,And a power source electrically connected to the oppositely disposed electrodes to apply a voltage,

전원이 차단된 후에 소색 또는 착색 상태를 1 시간 이상 유지하는 전기변색 박막 소자를 제공할 수 있다.
It is possible to provide an electrochromic thin film device that maintains a discolored state or a colored state for at least 1 hour after the power supply is shut off.

또한, 상기 전기변색 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
Further, a display device including the electrochromic thin film device can be provided.

본 발명에 따른 화합물, 이를 포함하는 전기변색 박막 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 메모리 성능이 우수하고, 전기화학 스위칭이 가능하며 제조공정이 간단하여 제작 및 비용 측면에서 높은 경쟁력이 차지할 수 있으며, 소재 및 이를 포함하는 디스플레이의 대량생산이 가능할 수 있다. 또한, 외부 및 내부에서 높은 선명도를 발휘할 수 있어, 투명 디스플레이, 스마트 폰 및 태블릿 PC에 적용할 수 있다.
The compound according to the present invention, the electrochromic thin film device including the same, and the display device including the same are excellent in memory performance, can be electrochemically switched, can be easily manufactured, And mass production of displays containing the same. In addition, it can exert high clarity both in the outside and inside, and can be applied to transparent displays, smart phones and tablet PCs.

도 1 및 2는 일 실시예에서, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자의 모식도이다.
도 3 내지 6은 각각 일 실시예에서, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치의 모식도이다.
도 7은 일 실시예에서, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자의 착색, 소색 및 메모리 성능을 확인한 사진이다.
도 8은 실시예 2 및 7에서 제조한 전기변색 박막 소자의 메모리 성능을 확인한 그래프이다.
도 9는 실시예와 비교예에서 제조한 전기변색 박막 소자의 메모리 성능을 비교 측정한 그래프이다.
도 10 및 11은 일 실시예에서, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자의 광/전기 듀얼 모드 이중소자의 구현 가능성을 확인한 사진 및 광 투과도 그래프이다.
1 and 2 are schematic views of an electrochromic thin film device according to an embodiment of the present invention in one embodiment.
Figs. 3 to 6 are schematic views of a display device including an electrochromic thin film device according to the present invention, in each embodiment.
FIG. 7 is a photograph showing coloring, decoloring, and memory performance of the electrochromic thin film device according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the memory performances of the electrochromic thin film devices manufactured in Examples 2 and 7.
FIG. 9 is a graph comparing the memory performances of the electrochromic thin film devices manufactured in Examples and Comparative Examples.
FIGS. 10 and 11 are photographs and light transmittance graphs showing the feasibility of implementing an optoelectronic dual mode device of an electrochromic thin film device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 저전압으로 전기변색이 가능한 화합물, 이를 포함하는 전기변색 박막 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a compound capable of electrochromatography at a low voltage, an electrochromic thin film device including the same, and a display device including the same.

구체적으로, 본 발명에 따른 전기변색 물질은, 전자 주개 및 받개의 작용기(Functional group) 도입에 따른 산화 전압 조절이 가능하여, 이를 이용한 전기변색 박막을 형성할 수 있다. 상기 전기변색 물질은 용액공정을 통해 착색 및 소색을 오랜시간을 유지하는 메모리 효과가 뛰어난 박막 형성이 가능하며, 단량체의 다양한 구조 및 2개 이상의 단량체를 혼합하여 전기변색 박막의 밴드갭 조절을 통한 다양한 색을 구현할 수 있다.Specifically, the electrochromic material according to the present invention can control the oxidation voltage according to the introduction of the functional group of the electron donor and the acceptor, and can form an electrochromic thin film using the functional group. The electrochromic material can be formed into a thin film having excellent memory effect which maintains coloring and decoloring for a long time through a solution process. The electrochromic material can be formed into various shapes by mixing various structures of monomers and two or more monomers to control the band gap of the electrochromic thin film Colors can be implemented.

본 발명에 따른 화합물의 하나의 예로서,As an example of a compound according to the present invention,

하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 제공할 수 있다.A compound represented by the following formula (1) can be provided.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015029269682-pat00002
Figure 112015029269682-pat00002

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X는 S, O, Se, Te 또는 NR'이고,X is S, O, Se, Te or NR '

Y 및 Z는 각각 독립적으로, S, O, Se 또는 CR'R''이고,Y and Z are each independently S, O, Se or CR'R "

R1 및 R2는 각각 독립적으로, -Ra-Rb를 나타내고,R 1 and R 2 each independently represent -R a -R b ,

Ra는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,R a is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

Rb는 수소, OR', SR', NR'R'', Br, I, F 또는 Cl이고,R b is hydrogen, OR ', SR', NR'R ", Br, I, F or Cl,

R' 및 R''은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 'and R " are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

m은 0 내지 4이며,m is from 0 to 4,

n은 5 내지 10000이다.n is from 5 to 10,000.

이때, 상기 알킬기는 직쇄(linear) 또는 분지(branched) 상 포화 탄화수소로부터 유도된 작용기를 의미할 수 있다.At this time, the alkyl group may mean a functional group derived from a linear or branched saturated hydrocarbon.

상기 알킬기의 구체적인 예로서는, 메틸기(methyl group), 에틸기(ethyl group), n-프로필기(n-propyl group), 이소프로필기(iso-propyl group), n-부틸기(n-butyl group), sec-부틸기(sec-butyl group), t-부틸기(tert-butyl group), n-펜틸기(n-pentyl group), 1,1-디메틸프로필기(1,1-dimethylpropyl group), 1,2-디메틸프로필기, 2,2-디메틸프로필기, 1-에틸프로필기, 2-에틸프로필기, n-헥실기, 1-메틸-2-에틸프로필기, 1-에틸-2-메틸프로필기, 1,1,2-트리메틸프로필기, 1-프로필프로필기, 1-메틸부틸기, 2-메틸부틸기, 1,1-디메틸부틸기, 1,2-디메틸부틸기, 2,2-디메틸부틸기, 1,3-디메틸부틸기, 2,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 2-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기 등을 들 수 있다.Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, a 1,1-dimethylpropyl group, , 2-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, 2-ethylpropyl group, n-hexyl group, Methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 2,2- Dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, 2-methylpentyl group and 3-methylpentyl group.

하나의 예로서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 4 중 1 종 이상의 구조를 포함할 수 있다.As one example, the compound of Formula 1 may include at least one of the following Formulas 2 to 4.

[화학식 2](2)

Figure 112015029269682-pat00003
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[화학식 3](3)

Figure 112015029269682-pat00004
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[화학식 4] [Chemical Formula 4]

Figure 112015029269682-pat00005
Figure 112015029269682-pat00005

상기 화학식 2 내지 4에서,In the above Chemical Formulas 2 to 4,

X는 각각 독립적으로, S, O, Se, Te 또는 NR'이고,Each X is independently S, O, Se, Te or NR '

Y 및 Z는 각각 독립적으로, S, O, Se 또는 CR'R''이고,Y and Z are each independently S, O, Se or CR'R "

R3 내지 R8은 각각 독립적으로, -Ra-Rb를 나타내고,R 3 to R 8 each independently represent -R a -R b ,

Ra는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,R a is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

Rb는 수소, OR', SR', NR'R'', Br, I, F 또는 Cl이고,R b is hydrogen, OR ', SR', NR'R ", Br, I, F or Cl,

R' 및 R'R''은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,R 'and R'R " are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

n은 각각 독립적으로, 5 내지 10000이다.n is independently from 5 to 10,000.

예를 들어, 상기 화학식 2의 구조를 나타내는 화합물 단량체는 하기 구조 2-1 내지 2-6로 나타낼 수 있다.For example, compound monomers having the structure of Formula 2 may be represented by the following Structures 2-1 to 2-6.

<구조 2-1> <구조 2-2> <구조 2-3><Structure 2-1> <Structure 2-2> <Structure 2-3>

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Figure 112015029269682-pat00008
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<구조 2-4> <구조 2-5> <구조 2-6><Structure 2-4> <Structure 2-5> <Structure 2-6>

Figure 112015029269682-pat00009
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또한, 예를 들어, 상기 상기 화학식 3의 구조를 나타내는 화합물 단량체는 하기 구조 3-1 내지 3-29로 나타낼 수 있다.Further, for example, the compound monomer having the structure of Formula 3 may be represented by the following Structures 3-1 to 3-29.

<구조 3-1> <구조 3-2> <구조 3-3><Structure 3-1> <Structure 3-2> <Structure 3-3>

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Figure 112015029269682-pat00013
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<구조 3-4> <구조 3-5> <구조 3-6><Structure 3-4> <Structure 3-5> <Structure 3-6>

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<구조 3-7> <구조 3-8> <구조 3-9><Structure 3-7> <Structure 3-8> <Structure 3-9>

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Figure 112015029269682-pat00019
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<구조 3-10> <구조 3-11> <구조 3-12>
<Structure 3-10><Structure3-11><Structure3-12>

Figure 112015029269682-pat00021
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<구조 3-13> <구조 3-14> <구조 3-15><Structure 3-13> <Structure 3-14> <Structure 3-15>

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<구조 3-16> <구조 3-17> <구조 3-18><Structure 3-16> <Structure 3-17> <Structure 3-18>

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<구조 3-19> <구조 3-20> <구조 3-21><Structure 3-19> <Structure 3-20> <Structure 3-21>

Figure 112015029269682-pat00030
Figure 112015029269682-pat00031
Figure 112015029269682-pat00032
Figure 112015029269682-pat00030
Figure 112015029269682-pat00031
Figure 112015029269682-pat00032

<구조 3-22> <구조 3-23> <구조 3-24><Structure 3-22> <Structure 3-23> <Structure 3-24>

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<구조 3-25> <구조 3-26> <구조 3-27><Structure 3-25> <Structure 3-26> <Structure 3-27>

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<구조 3-28> <구조 3-29> <Structure 3-28> <Structure 3-29>

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또한, 예를 들어, 상기 화학식 4의 구조를 나타내는 화합물 단량체는 하기 구조 4-1 내지 4-6으로 나타낼 수 있다.Further, for example, the compound monomer having the structure of the formula (4) can be represented by the following structures 4-1 to 4-6.

<구조 4-1> <구조 4-2> <구조 4-3><Structure 4-1> <Structure 4-2> <Structure 4-3>

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<구조 4-4> <구조 4-5> <구조 4-6><Structure 4-4> <Structure 4-5> <Structure 4-6>

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구체적으로, 상기 화학식 2 내지 4의 치환기 정의 중에서,Specifically, among the substituent definitions of the above formulas (2) to (4)

X는 S이고,X is S,

Y 및 Z는 O이고,Y and Z are O,

R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 3 and R 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

R5 및 R6은 각각 독립적으로 -(CH2)l-OR', -(CH2)l-F, -(CH2)l-Br, -(CH2)l-I 또는 -(CH2)l-Cl이고, R 5 and R 6 are each independently - (CH 2) l -OR ' , - (CH 2) l -F, - (CH 2) l -Br, - (CH 2) l -I or - (CH 2 ) l- Cl,

R7 및 R8은 각각 독립적으로, -(CH2)l-OR', -(CH2)l-F, -(CH2)l-Br, -(CH2)l-I 또는 -(CH2)l-Cl이고,R 7 and R 8 are each independently, - (CH 2) l -OR ', - (CH 2) l -F, - (CH 2) l -Br, - (CH 2) l -I or - (CH 2 ) l- Cl,

R'은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,R 'each independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

l은 0내지 10이며,l is 0 to 10,

n은 각각 독립적으로, 5 내지 10000일 수 있다.Each n may independently be 5 to 10,000.

이때, 본 발명에 따른 화합물은, 상기 화학식 2 내지 4 중 2 종 이상의 구조를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 화합물은, 화학식 2로 나타내는 화합물과 화학식 3 및 4로 나타내는 화합물 중 1 종 이상을 포함하는 화합물일 수 있다. 다른 하나의 예로서, 상기 화합물은, 화학식 3으로 나타내는 화합물과 화학식 2 및 4로 나타내는 화합물 중 1 종 이상을 포함하는 화합물일 수 있다. 또 다른 하나의 예로서, 상기 화합물은, 화학식 4로 나타내는 화합물과 화학식 2 및 3으로 나타내는 화합물 중 1 종 이상을 포함하는 화합물일 수 있다.At this time, the compound according to the present invention may include two or more types of the above-mentioned formulas (2) to (4). As one example, the compound may be a compound including at least one compound represented by the general formula (2) and a compound represented by the general formulas (3) and (4). As another example, the compound may be a compound including at least one compound represented by the general formula (3) and a compound represented by the general formulas (2) and (4). As another example, the compound may be a compound containing at least one compound represented by the general formula (4) and a compound represented by the general formulas (2) and (3).

또 하나의 예로서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 5와 더불어, 화학식 6 및 7 중 1 종 이상의 구조를 포함할 수 있다.As another example, the compound of Formula 1 may include one or more structures of Formula 6 and Formula 7 in addition to Formula 5 below.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

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Figure 112015029269682-pat00047

[화학식 6][Chemical Formula 6]

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Figure 112015029269682-pat00048

[화학식 7] (7)

Figure 112015029269682-pat00049
Figure 112015029269682-pat00049

상기 화학식 5 내지 7에서,In the above formulas 5 to 7,

R9는 Br 또는 I이고,R &lt; 9 &gt; is Br or I,

R10는 OR' 또는 I이고,R 10 is OR 'or I,

R11 및 R12는 각각 독립적으로, OR' 또는 Br이고,R 11 And R 12 are each independently OR 'or Br,

R13 및 R14는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 13 and R 14 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

R'는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,R 'is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

n은 5 내지 10000이다. n is from 5 to 10,000.

화학식 1의 K(K는 5 내지 10000 사이의 임의의 정수) 번째 반복구조는 K-1 번째 반복구조와 비교하여 화학식 1의 정의 중에서, X, Y, Z, R1 및 R2 중 1 종 이상이 다를 수 있다.The K repeating structure of K (K is an arbitrary integer between 5 and 10000) repeating structure of formula (1) is at least one of X, Y, Z, R 1 and R 2 Can be different.

예를 들어, 상기 화학식 2 내지 4로 나타내는 화합물로부터 도출되는 단량체 중 하나 이상이 서로 연결되어 본 발명에 따른 화합물을 나타낼 수 있다.For example, one or more of the monomers derived from the compounds represented by the above formulas (2) to (4) may be connected to each other to represent a compound according to the present invention.

이때, 다수의 단량체로부터 화합물이 형성될 때, 화합물을 이루는 단량체는 그 구조가 서로 상이할 수 있다. 상기 화합물를 이루는 단량체 조합은 화학식 1의 구조를 벗어나지 않는 이상 특별히 한정되지 않는다.At this time, when a compound is formed from a plurality of monomers, the monomers constituting the compound may have different structures from each other. The combination of monomers constituting the compound is not particularly limited as long as it does not deviate from the structure of the formula (1).

하나의 예로서, 화합물을 이루는 각각의 단량체가 서로 다른 구조를 형성할 수 있다. As an example, each monomer making up a compound may form a different structure.

다른 하나의 예로서, 화합물을 이루는 단량체 중, 제1 구조(A)의 단량체가 복수 개로 연결되어 있고, 이에 연결되어, 복수 개의 제2 구조(B)가 복수 개로 연결되어 있는 구조를 형성할 수 있다. 이때, 제1 구조 및 제2 구조는 화학식 1의 정의 중에서, X, Y, Z, R1 및 R2 중 1 종 이상이 다른 임의의 구조를 나타내며, 제1 구조 및 제2 구조는 예를 들어 설명한 것일 뿐, 이외의 구조가 더 포함될 수 있다.As another example, it is possible to form a structure in which a plurality of monomers of the first structure (A) are connected to each other and a plurality of second structures (B) have. In this case, the first structure and the second structure are arbitrary structures in which at least one of X, Y, Z, R 1 and R 2 is different from the definition of the formula (1), and the first structure and the second structure are, for example, It is only described, but other structures may be included.

본 발명에 따른 화합물의 산화 전압을 Ag/AgCl 기준에서 - 0.5 내지 1 V일 수 있다. 화합물의 산화 전압을 상기 범위로 제어함으로써, 저전압 스위칭을 통해 산화 및 환원을 조절하여 다양한 파장의 흡수도를 조절할 수 있으며, 이를 이용하여 제조된 소자는 높은 메모리 성능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 산화 전압은 - 0.3 내지 0.75 V 또는 0.2 내지 0.72 V일 수 있다.
The oxidation voltage of the compounds according to the invention may be from 0.5 to 1 V on the Ag / AgCl basis. By controlling the oxidation voltage of the compound to the above range, the absorption of various wavelengths can be controlled by controlling the oxidation and reduction through the low voltage switching, and the device manufactured using the device can realize high memory performance. For example, the oxidation voltage may be between-0.3 and 0.75 V or between 0.2 and 0.72 V.

본 발명은 상기 화합물을 포함하는 전기변색 박막 소자를 제공할 수 있다. 상기 전기변색 박막 소자의 하나의 예로서,The present invention can provide an electrochromic thin film device comprising the above compound. As one example of the electrochromic thin film device,

일정 간격으로 대향 배치된 전극들;Electrodes disposed at regular intervals;

상기 전극들 중 어느 하나 이상의 전극의 일면에 형성되고, 외부 광원으로부터 입사되는 입사광의 흡수도를 조절하며, 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 전기변색 박막;An electrochromic thin film formed on one surface of at least one of the electrodes, the electrochromic thin film comprising a compound according to the present invention and controlling the degree of absorption of incident light incident from an external light source;

대향 배치된 전극들 사이에 형성된 전해질층;An electrolyte layer formed between oppositely disposed electrodes;

대향 배치된 전극들에 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원을 포함하며,And a power source electrically connected to the oppositely disposed electrodes to apply a voltage,

전원이 차단된 후에 소색 또는 착색 상태를 1 시간 이상 유지하는 전기변색 박막 소자를 제공할 수 있다.It is possible to provide an electrochromic thin film device that maintains a discolored state or a colored state for at least 1 hour after the power supply is shut off.

구체적으로, 상기 전기변색 박막 소자는 전원이 차단된 후에 소색 또는 착색 상태를 1 시간 이상 유지함으로써, 메모리 성능이 우수한 전기변색 박막을 제공할 수 있다. 이는, 에너지 절약형 전자 장치 내지 스마트 윈도우 등으로 응용이 가능하다. 예를 들어, 전자 장치의 경우, 소비전력이 적은 저전압 디스플레이, 유기 메모리, 광학소자 필터 및 플렉서블 소자 등에 다양하게 적용이 가능하며, 스마트 윈도우의 경우, 쾌적한 실내 환경을 만들기 위해 대량의 에너지를 소비하지 않는 친환경적인 건물, 자동차, 비행기 등에 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리 성능은 1 내지 600 시간, 180 내지 500 시간 또는 200 내지 500 시간 동안 유지될 수 있다.Specifically, the electrochromic thin film device can provide an electrochromic thin film having excellent memory performance by maintaining a discolored state or a colored state for at least 1 hour after the power is shut off. This can be applied to an energy saving electronic device, a smart window, or the like. For example, electronic devices can be applied to a variety of applications such as low-voltage displays with low power consumption, organic memory, optical element filters, and flexible devices. In the case of smart windows, a large amount of energy is consumed Environment-friendly buildings, cars, airplanes, etc. For example, the memory performance may be maintained for 1 to 600 hours, 180 to 500 hours, or 200 to 500 hours.

대향 배치된 전극들 중 1 종 이상의 전극은 일면에 유기물, 무기물 또는 유-무기 하이브리드를 포함하는층을 더 포함할 수 있다.The at least one electrode of the oppositely disposed electrodes may further comprise a layer containing an organic, inorganic or organic hybrid on one side.

예를 들어, 상기 유기물은 니트록사이드 라디칼(nitroxide radical) 및 페녹실 라디칼(phenoxyl radical) 등을 포함할 수 있다.For example, the organic material may include a nitroxide radical and a phenoxyl radical.

또한, 무기물은 TiO2, SnO2, Sn:Mo 및 ATO(Antimony Tin Oxide) 등을 포함할 수 있다. In addition, the inorganic material may include TiO 2 , SnO 2 , Sn: Mo, and ATO (Antimony Tin Oxide).

또한, 유-무기 하이브리드는 유기물 및 무기물의 물질을 동시에 포함할 수 있다.In addition, the oil-and-inorganic hybrid can simultaneously contain organic and inorganic materials.

상기 유-무기 하이브리드에 있어서, 유기물의 예로는, 트리(펜타클로로페닐)메틸(tri(pentachlorophenyl)methyl), 디페닐피크릴하이드라질(diphenylpicryl hydrazyl), 2,4,6-트리-t-부틸페녹실(2,4,6-tri-t-butylphenoxyl), 2,2,6,6,-테트라메틸-1-피페리디닐옥시(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy) 및 폴리(2,2,6,6,-테트라메틸피페리디닐옥시-4-일 메타크릴레이트)(poly(2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy-4-yl methacrylate)) 등을 포함할 수 있다. In the organic-inorganic hybrid, examples of the organic material include tri (pentachlorophenyl) methyl, diphenylpicryl hydrazyl, 2,4,6-tri-t-butyl 2,4,6-tri-t-butylphenoxyl, 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy and Poly (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy-4-yl methacrylate)), and the like .

상기와 같이 전기변색 층에 대향 배치된 전극에 유기물, 무기물 또는 유-무기 하이브리드를 포함하는층을 더 형성함으로써, 기존 인가전압을 좀 더 낮추고, 반복성을 증가시킬 수 있다.By further forming a layer containing an organic material, an inorganic material, or an organic-inorganic hybrid on the electrode disposed opposite to the electrochromic layer as described above, the existing applied voltage can be further lowered and the repeatability can be increased.

상기 전기변색 박막 소자는 전원 인가 5초 후의 투과도 변화율은 50% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색 박막 소자의 전원 인가 5초 후의 투과도 변화율은 50 내지 85%, 55 내지 75% 또는 70 내지 75%일 수 있다. 상기 범위 내의 투과도 변화율을 통해, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자는 우수한 반응속도를 갖는다는 것을 확인할 수 있다.In the electrochromic thin film device, the rate of change of the transmittance after 5 seconds of power application may be 50% or more. For example, the rate of change of the transmittance of the electrochromic thin film device after 5 seconds of power application may be 50 to 85%, 55 to 75%, or 70 to 75%. It can be seen that the electrochromic thin film device according to the present invention has a good reaction rate through the rate of change of the transmittance in the above range.

상기 전기변색 박막 소자에 있어서, 전기변색 박막은 상기 설명한 본 발명에 따른 화합물을 포함할 수 있다.In the above-mentioned electrochromic thin film device, the electrochromic thin film may include the compound according to the present invention described above.

또한, 상기 전기변색 박막은, 본 발명에 따른 화합물과 더불어, 산화제, 단량체, 첨가제 및 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 산화제, 단량체, 첨가제 및 용매는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 산화제로는 아이언(Ⅲ) p-톨루엔설퍼네이트 헥사하이드레이트(Iron(Ⅲ) p-toluenesulfonate hexahydrate), 아이언(Ⅲ) 클로라이드 헥사하이드레이트(Iron(Ⅲ) chloride hexahydrate) 및 아이언(Ⅲ) 클로라이드(Iron(Ⅲ) chloride) 등을 포함할 수 있고, 첨가제로는 피리딘(pyridine), 폴리(프로필렌글리콜) 블록공중합체 및 폴리(에틸렌글리콜) 블록공중합체 등을 포함할 수 있으며, 용매로는 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol) 및 부탄올(Butanol) 등을 포함할 수 있다.The electrochromic thin film may further comprise, in addition to the compound according to the present invention, an oxidizing agent, a monomer, an additive and a solvent. Examples of the oxidizing agent include iron (III) p-toluenesulfonate hexahydrate (Iron (III) p-toluenesulfonate hexahydrate), iron (III) chloride hexahydrate Iron (III) chloride hexahydrate and iron (III) chloride. Examples of the additive include pyridine, poly (propylene glycol) block copolymer and poly (ethylene glycol) Block copolymer and the like, and the solvent may include methanol, ethanol, butanol, and the like.

상기 전기변색 박막은 조성물에 따른 다양한 산화상태를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 화합물, 산화제, 단량체, 첨가제 및 용매의 함량에 따라 다양한 흡수도를 갖는 박막을 제조할 수 있으며,The electrochromic thin film may exhibit various oxidation states depending on the composition. Specifically, a thin film having various absorptions can be produced according to the content of the compound, the oxidizing agent, the monomer, the additive, and the solvent,

결과적으로, 상기 전기변색 박막은 전압 인가에 의한 전기화학적 산화 및 환원에 의해 가역적인 색변화를 보일 수 있다.As a result, the electrochromic thin film can exhibit a reversible color change by electrochemical oxidation and reduction by voltage application.

상기 전기변색 박막의 형성방법은 특정 공정으로 한정하지 않으며, 예를 들어, 종래의 형성방법인, 전극 기판에 전기중합, 증기중합, 화학중합 및 전기화학중합 등의 방법을 통해 형성할 수 있으며, 용액 공정이 가능한 본 발명에 따른 전기변색 물질의 경우, 용매에 용해시켜 스핀코팅, 스프레이코팅, 담금코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅 등의 방법으로 형성이 가능할 수 있다. 상기 용액 공정을 통해, 전기변색 박막은 다양한 기재에 형성할 수 있다. 예를 들어, 유리, 웨이퍼, 플라스틱, 금속 호일 또는 플렉서블(flexible) 기재 상에 박막을 형성하는데 있어서 용이할 수 있다. The method of forming the electrochromic thin film is not limited to a specific process. For example, the electrochromic thin film may be formed by a conventional method such as electrochemical polymerization, vapor polymerization, chemical polymerization, and electrochemical polymerization, In the case of the electrochromic material according to the present invention, which can be subjected to a solution process, the electrochromic material may be dissolved in a solvent and formed by a method such as spin coating, spray coating, dip coating, bar coating or inkjet printing. Through the solution process, the electrochromic thin film can be formed on various substrates. For example, in forming thin films on glass, wafers, plastic, metal foil or flexible substrates.

상기 전기변색 박막의 두께는 전기변색 반응에 의해 흡광도의 변화가 나타나는 범위로 한정하고, 예를 들어, 상기 전기변색 박막의 두께는 130 내지 200 nm, 150 내지 200 nm 또는 170 내지 200 nm일 수 있다. 이때, 두께 조절은 스핀 코팅을 통한 조절 및 용액의 조성에 따른 조절이 있을 수 있다.For example, the thickness of the electrochromic thin film may be 130 to 200 nm, 150 to 200 nm, or 170 to 200 nm. The thickness of the electrochromic thin film may be, for example, . At this time, the thickness control may be controlled by spin coating and the composition of the solution.

상기 전기변색 박막은 전기화학 스위칭에 따라 변화된 산화상태를 가질 수 있다. 상기 전기변색이란, 전압을 인가하였을 때, 전계방향에 의해 가역적으로 색이 변화하는 현상을 말할 수 있다. 구체적으로, 전기변색은 전압을 인가하였을 때, 전계방향에 의해 물질의 전기 화학적 산화환원 반응이 일어나며, 이 때, 동반되는 재료의 흡광도의 변화가 가시광 영역에서 가역적으로 관찰되는 현상이다. 예를 들어, 환원상태에서 착색이 되고, 산화상태에서 소색이 되는 것을 환원발색(cathodic coloration)이라고 하며, 환원상태에서 소색이 되고 산화상태에서 착색이 되면 산화발색(anodic coloration)이라고 한다. 이와 같이, 상기 전기변색 박막은 전기화학적 스위칭을 통해 산화환원을 일으키는 방법으로 색 변화를 나타낼 수 있다.The electrochromic thin film may have an oxidized state changed by electrochemical switching. The electrochromic coloration refers to a phenomenon in which the color reversibly changes in the direction of the electric field when a voltage is applied. Specifically, when electrochemical coloring is applied, an electrochemical redox reaction of a substance takes place in the direction of the electric field, and at this time, a change in the absorbance of the accompanying material is reversibly observed in the visible light region. For example, what is colored in a reduced state and discolored in an oxidized state is referred to as cathodic coloration, and is referred to as anodic coloration when discolored in a reduced state and colored in an oxidized state. As described above, the electrochromic thin film can exhibit a color change by a method of causing redox through electrochemical switching.

상기 전기변색 박막 소자의 일정 간격으로 대향 배치된 전극들은 투명 전극일 수 있으며, 2 전극 또는 3 전극 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 2 전극이란, 상대 전극 및 작업 전극을 포함하는 2 개의 전극을 사용하는 전극 시스템을 의미할 수 있으며, 3 전극이란, 상대 전극, 기준 전극 및 작업 전극을 포함하는 3 개의 전극을 사용하는 전극 시스템을 의미할 수 있다.The electrodes disposed opposite to each other at the predetermined intervals of the electrochromic thin film elements may be transparent electrodes and may be in the form of two electrodes or three electrodes. For example, the two electrodes may mean an electrode system using two electrodes including a counter electrode and a working electrode, and the three electrodes may be three electrodes including a counter electrode, a reference electrode, and a working electrode, May refer to the electrode system used.

상기 전기변색 박막은 패턴화된 형태일 수 있다. 예를 들어, 유리 또는 플렉서블 기재 상에 수 나노 사이즈(nano size) 내지 수 마이크로 사이즈(micro size)로 미세 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴화된 전기변색 박막은 일정한 간격으로 전기적 활성이 있는 변색부와 전기적 활성이 없는 비변색부가 교차적으로 나타나는 그레이팅을 보유할 수 있다. 상기 그레이팅의 사이즈는 1 nm 내지 50 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 그레이팅의 사이즈는 100 nm 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 또는 5 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다. 상기 패턴은 상기 패턴을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 포토레지스트(photoresist) 패턴을 이용한 포토리소그라피(photolithography) 및 전자빔 리소그라피(e-beam lithography) 방법이 가능하며, 특히, 용액 공정이 가능한 본 발명에 따른 전기변색 물질의 경우에는, 임프린팅(imprinting)법, MIMIC법(micromolding in capillaries process), 홀로그라피(holography)법 또는 광패터닝(photo-patterning)법에 의해 형성될 수 있다. 다만, 본 발명에서 전기변색 박막이 패턴화되지 않은 형태를 배제하는 것은 아니다.The electrochromic thin film may be in a patterned form. For example, fine patterns can be formed on a glass or flexible substrate in a number ranging from nano size to micro size. For example, the patterned electrochromic thin film may have a grating in which a discoloring portion having an electrical activity at regular intervals and a non-discoloring portion having no electrical activity are alternately displayed. The size of the grating may be 1 nm to 50 탆. For example, the size of the grating may be 100 nm to 50 탆, 1 탆 to 50 탆, 5 탆 to 30 탆, or 5 탆 to 15 탆. For example, photolithography using a photoresist pattern and e-beam lithography can be used as the method of forming the pattern, but the method is not particularly limited. For example, In the case of the electrochromic material according to the present invention which can be processed, the electrochromic material can be formed by an imprinting method, a micromolding in capillaries process, a holography method, or a photo-patterning method. have. However, the present invention does not exclude that the electrochromic thin film is not patterned.

상기 전해질층은 전압 인가에 따라, 전해질의 전하 이동 및 전기변색 박막으로의 도핑 또는 디도핑을 일으킬 수 있다. The electrolyte layer can cause charge transfer of the electrolyte and doping or dedoping of the electrolyte into the electrochromic thin film upon application of a voltage.

이때, 상기 전해질층은 이온성 액체 전해질을 포함할 수 있으며, 상기 이온성 액체 전해질의 종류는 당 분야에서 사용되는 일반적인 것으로, 특별히 한정하지 않는다. At this time, the electrolyte layer may include an ionic liquid electrolyte, and the kind of the ionic liquid electrolyte is generally used in the art, and is not particularly limited.

구체적으로, 이온성 액체 전해질은, 전해질염이 용해된 용액을 사용하여, 이를 주사 또는 진공진입 등의 방법으로 전해질층을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 전해질염은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, n-Bu4NClO4, n-Bu4NPF6, NaBF4, LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, C2F6LiNO4S2 및 K4Fe(CN)6 등을 포함할 수 있다. 상기 전해질염은 1 종의 단일화합물 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질 용액은 전해질염 0.001 내지 10 M을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질염은 0.001 내지 5 M, 0.01 내지 5 M, 0.1 내지 1 M 또는 0.1 내지 0.5 M을 포함할 수 있으며, 용매 1 M을 함유할 수 있다. 상기 범위 내에서, 높은 전기변색성을 구현할 수 있으며, 용액에서 화합물이 용출되는 문제점을 방지할 수 있다. Specifically, the ionic liquid electrolyte can form an electrolyte layer by using a solution in which an electrolytic salt is dissolved, by injecting it or by vacuum entry. In this instance, the electrolyte salt is not particularly limited, for example, n-Bu 4 NClO 4, n-Bu 4 NPF 6, NaBF 4, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , C 2 F 6 LiNO 4 S 2 and K 4 Fe (CN) 6 , and the like. The electrolytic salt may be a single compound or a mixture of two or more compounds. Specifically, the electrolyte solution may contain 0.001 to 10 M of an electrolyte salt. For example, the electrolyte salt may comprise 0.001 to 5 M, 0.01 to 5 M, 0.1 to 1 M, or 0.1 to 0.5 M, and may contain 1 M of solvent. Within this range, it is possible to realize high electrochromicity and to prevent the problem of elution of the compound in the solution.

상기 전해질층은 광변색 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광변색 물질은 염료 및 안료 중 1 종 이상일 수 있다. 상기 염료 및 안료 중 1 종 이상은 전해질층을 구성하는 전체 100 중량부를 기준으로 0.001 내지 1 중량부를 포함할 수 있고, 이 때, 염료 및 안료는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아조염료(azo dye), 니트로(nitro) 염료, 니트로소(nitroso) 염료, 안트라퀴논(anthraquinone) 염료, 아크리딘(acridine) 염료, 인디고(indigo) 염료 및 아진(azine) 염료 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 상기 전해질층에 광변색 물질을 더 포함함으로써, 광/전기 듀얼모드 이중변색 소자 구현이 가능할 수 있다.The electrolyte layer may further include a photochromic material. For example, the photochromic material may be at least one of a dye and a pigment. At least one of the dye and the pigment may include 0.001 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total of the electrolyte layer. The dye and the pigment are not particularly limited, and azo dyes such as azo dye may include one or more of dyes, nitro dyes, nitroso dyes, anthraquinone dyes, acridine dyes, indigo dyes and azine dyes. have. By further including a photochromic material in the electrolyte layer, it is possible to realize an optical / electrical dual mode dual color changing device.

상기 전해질층은 전하 균형용 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전하 균형용 첨가제를 0.001 내지 0.5 M 포함할 수 있고, 상기 첨가제는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 메탈로센, 아민옥사이드 및 그 유도체 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. The electrolyte layer may further include an additive for charge balance. For example, the additive for charge balancing may include 0.001 to 0.5 M, and the additive is not particularly limited and may include, for example, at least one of metallocene, amine oxide and a derivative thereof.

또한, 상기 전해질층은 용매를 포함할 수 있고, 상기 용매는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 디클로메탄, 클로로포름, 아세토니트릴, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 테트라하이드로퓨란(THF) 및 뷰틸렌 카보네이트 중 1 종 이상의 비수성 용매를 사용할 수 있다.Also, the electrolyte layer may include a solvent, and the solvent is not particularly limited and may be, for example, dichloromethane, chloroform, acetonitrile, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), tetrahydrofuran THF) and butylene carbonate can be used.

본 발명에 따른 전기변색 박막 소자(100)는 도 1을 통해 설명할 수 있다. 도 1을 보면, 대향 배치된 전극들은 각각 투명전극(170)과 상대전극(180)을 의미할 수 있으며, 상기 전극들 사이에 형성된 전기변색 박막(160), 전해질층(130) 및 전원(190)를 확인할 수 있다. 구체적으로, 상기 대향 배치된 전극들은 각각 투명기판(110, 150) 및 상기 투명기판 일면에 도전막(120, 140)을 형성하여 사용할 수 있다.The electrochromic thin film device 100 according to the present invention can be described with reference to FIG. Referring to FIG. 1, the oppositely disposed electrodes may refer to a transparent electrode 170 and a counter electrode 180, respectively. The electrochromic thin film 160 formed between the electrodes, the electrolyte layer 130, and the power source 190 ). Specifically, the opposed electrodes may be formed by forming transparent substrates 110 and 150 and conductive films 120 and 140 on one surface of the transparent substrate, respectively.

상기 전기변색 박막 소자는 외부 고광원으로부터 입사되는 입사광이 전기변색 박막에 의해 흡수되고, 전원에 의해 대향 배치된 전극들에 전압이 인가되며, 이는 양 전극 사이 스페이서에 의해 채워진 전해질의 전하 이동 및 전기변색 박막으로의 도핑(doping) 및 디도핑(de-doping)을 일으켜 전기변색을 구현할 수 있다.In the electrochromic thin film device, incident light incident from an external high light source is absorbed by the electrochromic thin film, and a voltage is applied to electrodes disposed opposite to each other by a power source. This is because charge transfer and electrochromism Doping and de-doping into a thin film can be performed to realize electrochromism.

상기 전기변색 박막 소자의 상대전극 상층 구조는 다양하게 설계 변경 가능하다. 하나의 예로서, 상기 상대전극 상층 구조(200)로서, 하기 도 2와 같이, 평면형태의 트랜지스터 타입으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 투명기판(210, 250) 및 상기 투명기판 일면에 도전막(220, 240)을 도 2와 같은 형태로 형성하여 대향 배치하고, 그 사이에 전기변색 박막(230)을 형성하며, 상기 상부 투명기판에 전원(260)을 형성할 수 있다.
The counter electrode structure of the counter electrode of the electrochromic thin film device may be variously changed in design. As one example, the counter electrode upper layer structure 200 may be formed as a planar transistor type as shown in FIG. More specifically, the conductive films 220 and 240 are formed on the transparent substrates 210 and 250 and the transparent substrate 220 in the form of FIG. 2, and the electrochromic thin film 230 is formed therebetween. The power source 260 may be formed on the upper transparent substrate.

또한, 본 발명은 전기변색 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 LCD(liquid crystal display), CRT(cathode ray tube), PDP(plasma display panel), FED(field emission display) 및 OLED(organic light emitting diode) 등을 포함할 수 있으며, 실생활에서 TV, 컴퓨터, 노트북, 네비게이션, 스마트 폰, 테블릿 PC, 전자책 및 손목시계 등에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 투명 디스플레이 장치일 수 있다.In addition, the present invention can include a display device including an electrochromic thin film device. The display device may include a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), and an organic light emitting diode (OLED) Computers, laptops, navigation, smart phones, tablet PCs, e-books, and wrist watches. For example, the display device may be a transparent display device.

구체적으로, 상기 디스플레이 장치는 디스플레이 패널; 터치 패널; 및 보호기판을 포함하며,Specifically, the display device includes a display panel; Touch panel; And a protective substrate,

전기변색 박막 소자는 터치 패널과 보호기판 사이에 형성된 것일 수 있다.The electrochromic thin film element may be formed between the touch panel and the protective substrate.

예를 들어, 상기 디스플레이 장치로 외부 광원이 입사될 수 있으며, 상기 외부 광원은 전극 및 전해질층을 투과하여 전기변색 박막으로 도달하게 된다. 이때, 전기변색 박막을 통해, 광원의 흡수도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 광원의 흡수도는 80%에서 5%까지 산화 내지 환원 상태에 따라 조절할 수 있다. 여기서 흡수도 100%는 광이 완전히 차단된 상태를 의미한다. 결과적으로, 박막의 두께 및 인가 전압의 조절에 따른 산화상태 변화를 통해 전기변색을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전기변색 박막을 포함하는 디스플레이 장치는 간단한 방법으로 외부광을 조절하여 더욱 선명하고 깨끗한 이미지를 구현할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 도 3을 통해 나타낼 수 있다. 도 3을 보면, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(300), 터치 패널(310), 전기변색 박막 소자층(320), 보호 기판(330), 광센서(340) 및 전압부(350)를 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다.For example, an external light source may be incident on the display device, and the external light source may penetrate the electrode and the electrolyte layer to reach the electrochromic thin film. At this time, the absorption of the light source can be controlled through the electrochromic thin film. Specifically, the absorbance of the light source can be controlled from 80% to 5% depending on the state of oxidation or reduction. Here, the absorption degree of 100% means that the light is completely blocked. As a result, electrochromism can be exhibited through the change of the oxidation state depending on the thickness of the thin film and the applied voltage. Therefore, the display device including the electrochromic thin film according to the present invention can achieve clearer and clearer images by adjusting external light by a simple method. The display device can be shown in FIG. 3, the display device includes a display panel 300, a touch panel 310, an electrochromic thin film element layer 320, a protective substrate 330, a photosensor 340 and a voltage unit 350 .

상기 전기변색 박막 소자는 디스플레이 장치의 보호기판 상부에 형성될 수 있다. 이 또한, 상기와 같은 방법으로 외부광을 조절하여 디스플레이의 높은 선명도를 구현할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 도 4를 통해 나타낼 수 있다. 도 4를 보면, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(400), 터치 패널(410), 보호 기판(430), 전기변색 박막 소자층(420), 광센서(440) 및 전압부(450)를 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다.The electrochromic thin film device may be formed on a protective substrate of a display device. In addition, the external light can be adjusted by the above-described method to realize a high definition of the display. The display device can be shown in FIG. 4, the display device includes a display panel 400, a touch panel 410, a protection substrate 430, an electrochromic thin film element layer 420, a photosensor 440, and a voltage unit 450 .

일 실시예에서, 상기 전기변색 박막 소자는 터치 패널을 포함하지 않는 디스플레이 장치에 포함될 수 있으며, 예를 들어, 도 5 및 도 6을 통해 나타낼 수 있다. 도 5는 디스플레이 패널(500), 전기변색 박막 소자층(520) 및 보호 기판(530)이 순차 적층된 형태로, 광센서(540) 및 전압부(550)을 포함하고 있다. 또한, 도 6은 디스플레이 패널(600), 보호 기판(630) 및 전기변색 박막 소자층(620)이 순차 적층된 형태로, 광센서(640) 및 전압부(650)을 포함하고 있다.In one embodiment, the electrochromic thin film device may be included in a display device that does not include a touch panel, for example, as shown in FIGS. 5 and 6. 5 includes a photosensor 540 and a voltage unit 550 in the form of a sequentially stacked display panel 500, an electrochromic thin film element layer 520 and a protective substrate 530. 6 includes a photosensor 640 and a voltage unit 650 in the form of a sequentially stacked display panel 600, a protective substrate 630 and an electrochromic thin film element layer 620.

상기 디스플레이 장치는 실내 및 실외에서 가변적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰, 테블릿 PC, 네비게이션 및 전자책 등의 장치는, 실내 및 실외에서 가변적으로 사용할 수 있다. 이 때, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 실외에서 사용할 경우 문제점이 되던 선명도 및 시인성을 상기 전기변색 박막 소자를 사용함으로써 해소할 수 있다.The display device can be used indoors or outdoors. For example, devices such as smart phones, tablet PCs, navigation and e-books can be used indoors and outdoors variably. At this time, the display device according to the present invention can solve the problem of sharpness and visibility, which is a problem when used outdoors, by using the electrochromic thin film device.

상기 디스플레이 장치에 있어서, 외부에 태양으로부터의 광원이 존재하는 실외에서 전기변색 박막 소자는 외부광의 흡수도를 조절하여 박막의 변색이 일어나며, 실내에서는 박막의 변색이 일어나지 않을 수 있다. 구체적으로, 전기변색 박막 소자는 외부광의 흡수도를 조절하여 전기변색을 나타낼 수 있다.In the display device, the electrochromic thin film device adjusts the absorption of external light in an outdoor environment where there is a light source from the outside, thereby causing discoloration of the thin film, and discoloration of the thin film may not occur in the room. Specifically, the electrochromic thin film device can exhibit electrochromism by controlling the absorption of external light.

하나의 예로서, 디스플레이 장치의 터치 패널과 보호기판 사이 또는 보호기판 상부에 형성된 전기변색 박막이 외부광의 흡수도를 조절하여 전기변색을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전압 스위칭을 통해 산화상태를 조절하여 광원의 흡수도를 조절할 수 있으며, 이를 통해, 실내에서는 투명 전극의 본연의 특성을 유지할 수 있으며, 실외에서는 높은 선명도 및 시인성을 구현할 수 있다. As one example, the electrochromic thin film formed between the touch panel and the protective substrate of the display device or above the protective substrate may exhibit electrochromism by controlling the absorption of external light. For example, the degree of absorption of the light source can be controlled by adjusting the oxidation state through voltage switching, thereby maintaining the inherent characteristics of the transparent electrode in the room, and achieving high clarity and visibility in the outdoor environment.

또 하나의 예로서, 전기변색 박막 소자 내의 전해질층에 함유된 광변색 물질을 통해 광변색을 유도할 수 있다. 구체적으로, 소색 또는 착색된 상태에서 실외의 태양광을 흡수하여 원하는 색으로 광변색을 유도할 수 있다. 이를 통해, 태양광이 존재하는 실외에서와 태양광이 존재하지 않는 실내에서 가변적으로 색이 변하는 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이를 통해, 실내에서는 투명 전극의 본연의 특성을 유지할 수 있으며, 실외에서는 높은 선명도 및 시인성을 구현할 수 있다.
As another example, photochromism can be induced through the photochromic material contained in the electrolyte layer in the electrochromic thin film device. Specifically, photo-discoloration can be induced in a desired color by absorbing sunlight outdoors in a discolored or colored state. Accordingly, it is possible to realize a display device in which the color varies in an outdoor environment in which sunlight is present and in a room in which no sunlight is present. Thus, it is possible to maintain the inherent characteristics of the transparent electrode in the room, and realize high clarity and visibility in the outdoor.

이하, 상기 서술한 내용을 바탕으로, 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다.
Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and drawings based on the above description. The following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

제조예Manufacturing example 1: 단량체 합성 1: monomer synthesis

하기 반응식 1을 통해 하기 구조 1의 단량체를 합성하였다. 제조된 단량체의 NMR 및 산화전압 측정 결과는 하기 기재하였다.The following Monomer of Structure 1 was synthesized through the following Reaction Scheme 1. NMR and oxidation voltage measurement results of the monomers thus prepared are described below.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112015029269682-pat00050
Figure 112015029269682-pat00050

1H NMR(250 MHz, CDCl3) ; δ6.50(s,2H); 4.04(s, 4H); 3.62(s, 2H); 3.45(s, 2H); 3.37(s, 3H)&Lt; 1 &gt; H NMR (250 MHz, CDCl3); [delta] 6.50 (s, 2H); 4.04 (s, 4 H); 3.62 (s, 2H); 3.45 (s, 2H); 3.37 (s, 3 H)

산화전압(Ag/AgCl 기준): 0.27 V
Oxidation voltage (based on Ag / AgCl): 0.27 V

제조예Manufacturing example 2: 단량체 합성 2: monomer synthesis

하기 반응식 2를 통해 하기 구조 2의 단량체를 합성하였다. 제조된 단량체의 NMR 및 산화전압 측정 결과는 하기 기재하였다.The following Monomer of Structure 2 was synthesized through the following Reaction Scheme 2. NMR and oxidation voltage measurement results of the monomers thus prepared are described below.

[반응식 2] [Reaction Scheme 2]

Figure 112015029269682-pat00051
Figure 112015029269682-pat00051

1H NMR(250 MHz, CDCl3) ; δ6.50(s,2H); 4.10(s, 4H); 3.61(s, 4H)&Lt; 1 &gt; H NMR (250 MHz, CDCl3); [delta] 6.50 (s, 2H); 4.10 (s, 4H); 3.61 (s, 4H)

산화전압(Ag/AgCl 기준): 0.72 V
Oxidation voltage (based on Ag / AgCl): 0.72 V

제조예Manufacturing example 3: 단량체 합성 3: monomer synthesis

하기 반응식 3을 통해 하기 구조 3의 단량체를 합성하였다. 제조된 단량체의 NMR 및 산화전압 측정 결과는 하기 기재하였다.The following Monomer of Structure 3 was synthesized through the following Reaction Scheme 3. NMR and oxidation voltage measurement results of the monomers thus prepared are described below.

[반응식 3] [Reaction Scheme 3]

Figure 112015029269682-pat00052
Figure 112015029269682-pat00052

1H NMR(250 MHz, CDCl3) ; δ6.50(s,2H); 4.04(s, 4H); 3.62(s, 4H); 3.37(s, 6H)&Lt; 1 &gt; H NMR (250 MHz, CDCl3); [delta] 6.50 (s, 2H); 4.04 (s, 4 H); 3.62 (s, 4H); 3.37 (s, 6H)

산화전압(Ag/AgCl 기준): 0.03 V
Oxidation voltage (based on Ag / AgCl): 0.03 V

제조예Manufacturing example 4: 단량체 합성 4: monomer synthesis

공지기술[Nature Materials 2008, 7, 795-799]를 통해 하기 구조 4의 단량체를 합성하였다. 제조된 단량체의 산화전압 측정 결과는 하기 기재하였다.The monomers of structure 4 below were synthesized through a known technique [Nature Materials 2008, 7, 795-799]. The results of measurement of the oxidation voltage of the prepared monomers are described below.

Figure 112015029269682-pat00053
Figure 112015029269682-pat00053

산화전압(Ag/AgCl 기준): 0.74 V
Oxidation voltage (based on Ag / AgCl): 0.74 V

제조예Manufacturing example 5: 단량체 합성 5: monomer synthesis

하기 구조 5의 2,3-디하이드로티오[3,4-b][1,4]디옥신 단량체를 합성하였다. 제조된 단량체의 산화전압 측정 결과는 하기 기재하였다.2,3-dihydrothio [3,4-b] [1,4] dioxin monomer of Structure 5 below was synthesized. The results of measurement of the oxidation voltage of the prepared monomers are described below.

Figure 112015029269682-pat00054
Figure 112015029269682-pat00054

산화전압(Ag/AgCl 기준): - 0.3 V
Oxidation voltage (based on Ag / AgCl): - 0.3 V

제조예Manufacturing example 6: 단량체 합성 6: monomer synthesis

하기 구조 6의 2-헥실-2,3-디하이드로티오[3,4-b][1,4]디옥신 단량체를 합성하였다. 제조된 단량체의 산화전압 측정 결과는 하기 기재하였다.2-hexyl-2,3-dihydrothio [3,4-b] [1,4] dioxin monomer of Structure 6 below was synthesized. The results of measurement of the oxidation voltage of the prepared monomers are described below.

Figure 112015029269682-pat00055
Figure 112015029269682-pat00055

산화전압(Ag/AgCl 기준): 0.1 V
Oxidation voltage (based on Ag / AgCl): 0.1 V

실시예Example 1 내지 7: 전기변색 박막 제조 1 to 7: Manufacture of electrochromic thin film

상기 제조예를 통해 제조된 단량체를 중합하여 전기변색 박막을 형성하였다. 단량체 중합 시 함량 조건 및 형성된 박막 두께는 하기 표 1과 같다.The monomers prepared in the above Production Example were polymerized to form an electrochromic thin film. The content of the monomer and the thickness of the formed film are shown in Table 1 below.

구조 1 (g)Structure 1 (g) 구조 2 (g)Structure 2 (g) 구조 3 (g)Structure 3 (g) 구조 4 (g)Structure 4 (g) 구조 5 (g)Structure 5 (g) 박막 두께 (nm)Thin film thickness (nm) 실시예 1Example 1 0.050.05 -- -- -- -- 170170 실시예 2Example 2 -- 0.060.06 -- -- -- 175175 실시예 3Example 3 -- 0.030.03 0.020.02 -- -- 220220 실시예 4Example 4 -- 0.030.03 0.040.04 -- -- 210210 실시예 5Example 5 -- 0.030.03 0.060.06 -- -- 200200 실시예 6Example 6 -- -- 0.040.04 -- -- 170170 실시예 7Example 7 -- -- -- 0.060.06 -- 180180

비교예Comparative Example

공지된 PEDOT계 전도성 고분자(J. Braz. Chem. Soc., Vol. 10, No. 5, 394, 1999.)를 이용하여 전기변색 박막을 형성하였다.
An electrochromic thin film was formed using a known PEDOT conductive polymer (J. Braz. Chem. Soc., Vol.10, No. 5, 394, 1999.).

실험예Experimental Example 1: 응답속도 측정 1: Measurement of response speed

상기 실시예 1 내지 7에서 제조된 전기변색 박막에 대하여 응답속도를 측정하였다. 구체적으로, 전압 인가 후, 5초가 경과한 후 최대 투과도 차이를 보이는 파장에서 투과도 변화율을 측정하였다.The response speed of the electrochromic thin films prepared in Examples 1 to 7 was measured. Specifically, the rate of change of transmittance was measured at a wavelength showing the maximum transmittance difference after elapse of 5 seconds after voltage application.

투과도 변화율(%)Transmittance change rate (%) 실시예 1Example 1 7373 실시예 2Example 2 7575 실시예 3Example 3 5555 실시예 4Example 4 7474 실시예 5Example 5 7979 실시예 6Example 6 6060 실시예 7Example 7 7272

상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기변색 물질을 이용하여 전기변색 박막을 형성할 시, 단 시간 내에 높은 투과율 차이를 구현할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 구조 2 및 구조 3의 단량체를 포함하는 식시예 5의 경우 최대 투과도 차이가 79%로 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
Referring to Table 2, it was confirmed that a high transmittance difference can be realized within a short time when the electrochromic material according to the present invention is used to form an electrochromic thin film. Specifically, it was confirmed that the maximum difference in transmittance was 79% in the case of Example 5 including the monomers of Structure 2 and Structure 3.

실험예Experimental Example 2: 전기변색 박막 소자의 착색,  2: coloration of the electrochromic thin film device, 소색Decoloration 및 메모리 성능 확인 And Memory Performance Verification

상기 실시예 2에서 제조된 전기변색 박막 및 이온성 액체 전해질을 이용하여 전해질층을 형성하여 전기변색 박막 소자를 제조하였다. 이렇게 제조된 전기변색 박막 소자에 대하여 (a) 착색, (b) 소색 및 (c) 메모리 성능을 확인하였다. 그 결과는 하기 도 7에 각각 나타내었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자는 착색, 소색 및 메모리 성능이 구현 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
An electrochromic thin film device was fabricated by forming an electrolyte layer using the electrochromic thin film and the ionic liquid electrolyte prepared in Example 2 above. (A) coloring, (b) decolorization and (c) memory performance were confirmed for the thus prepared electrochromic thin film device. The results are shown in FIG. 7, respectively. Accordingly, it was confirmed that the electrochromic thin film device according to the present invention can realize coloring, decoloring, and memory performance.

실험예Experimental Example 3: 전기변색 박막 소자의 메모리 성능 확인 3: Check memory performance of electrochromic thin film device

상기 실시예 2 및 7에서 제조된 전기변색 박막을 이용하여 전기변색 박막 소자를 제조하였다. 구체적으로, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자는 전해질층으로서, 이온성 액체 전해질을 사용하였으며, 이렇게 제조된 전기변색 박막 소자에 대하여 메모리 성능을 측정하였다. 구체적으로, 전기변색 스위칭 후, 전원 차단(open circuit)하에서 시간에 따른 투과도 변화를 통해, 각각 착색 및 소색에 대한 메모리 성능을 측정하였다. 측정 결과는 하기 도 8에 나타내었다. 도 8을 보면, 본 발명에 따른 화합물을 사용하여 전기변색 박막을 형성하고, 산화전압이 높은 실시예 2 및 7의 경우, 인가 전압을 차단하고 1 시간 이상의 시간이 지난 후에도 착색 상태를 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자의 우수한 메모리 성능을 확인할 수 있었다.
The electrochromic thin film devices were prepared using the electrochromic thin films prepared in Examples 2 and 7. Specifically, the electrochromic thin film device according to the present invention uses an ionic liquid electrolyte as an electrolyte layer, and the memory performance of the electrochromic thin film device thus manufactured is measured. Specifically, memory performance for coloring and decoloring was measured through electrochromic switching followed by a change in transmittance over time under an open circuit. The measurement results are shown in Fig. 8, the electrochromic thin film was formed using the compound according to the present invention. In Examples 2 and 7 in which the oxidation voltage was high, the applied voltage was shut off and the colored state was maintained even after a lapse of 1 hour or more . Thus, excellent memory performance of the electrochromic thin film device according to the present invention can be confirmed.

실험예Experimental Example 4: 전기변색 박막 소자의 메모리 성능 비교 4: Memory performance comparison of electrochromic thin film device

상기 실시예 2 및 비교예에서 제조된 전기변색 박막을 이용하여 전기변색 박막 소자를 제조하였다. 구체적으로, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자는 전해질층으로서, 이온성 액체 전해질을 사용하였으며, 비교예의 경우에는 이온성 액체 전해질을 사용하지 않았다.An electrochromic thin film device was fabricated using the electrochromic thin film prepared in Example 2 and Comparative Example. Specifically, the electrochromic thin film device according to the present invention uses an ionic liquid electrolyte as the electrolyte layer, and the ionic liquid electrolyte is not used in the comparative example.

이렇게 제조된 전기변색 박막 소자의에 대하여 메모리 효과를 측정하였다. 구체적으로, 전기변색 스위칭 후, 전원 차단(open circuit)하에서 시간에 따른 투과도 변화를 통해, 각각 착색 및 소색에 대한 메모리 성능을 측정하였다. 측정 결과는 하기 도 9에 나타내었다.The memory effect of the electrochromic thin film device was measured. Specifically, memory performance for coloring and decoloring was measured through electrochromic switching followed by a change in transmittance over time under an open circuit. The measurement results are shown in Fig. 9 below.

도 9를 보면, 본 발명에 따른 전기변색 물질을 사용하여 전기변색 박막을 형성하고, 이온성 액체 전해질을 이용하여 전해질층을 형성한 실시예 2의 경우, 인가 전압을 차단하고 1 시간 이상의 시간이 지난 후에도 착색 및 소색 상태를 유지하고 있으나, PEDOT계 고분자를 사용하여 전기변색 박막을 형성하고, 이온성 액체 전해질을 사용하지 않고 전해질층을 형성한 비교예의 경우에는 30 분 이내에 투과도가 현저히 변화하는 것을 확인할 수 있었다.9, in the case of Example 2 in which the electrochromic material according to the present invention was used to form an electrochromic thin film and an electrolyte layer was formed using an ionic liquid electrolyte, In the comparative example in which the electrochromic thin film was formed by using the PEDOT polymer and the electrolyte layer was formed without using the ionic liquid electrolyte, the transmittance was remarkably changed within 30 minutes I could confirm.

이를 통해, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자의 우수한 메모리 성능을 확인할 수 있었다.
Thus, excellent memory performance of the electrochromic thin film device according to the present invention can be confirmed.

실험예Experimental Example 5: 광/전기 듀얼모드 이중변색 소자 성능 실험 5: Optical / electric dual mode dual coloring device performance experiment

상기 실시예 2에서 제조된 전기변색 박막 및 이온성 액체 전해질과 광변색 물질을 첨가한 전해질층을 형성하여 전기변색 박막 소자를 제조하였다. 이때, 광변색 물질로서, Red 계열 염료(도 10)와, Blue 계열의 염료(도 11)를 10 중량%의 농도로 각각 첨가하여 전기변색 박막 소자를 제조하였다.The electrochromic thin film, the ionic liquid electrolyte and the electrolyte layer to which the photochromic material was added were formed to prepare an electrochromic thin film device. At this time, a red dye (FIG. 10) and a Blue dye (FIG. 11) were added as a photochromic material at a concentration of 10 wt% to prepare an electrochromic thin film device.

도 10 및 11의 (a)를 보면, 본 발명에 따른 전기변색 박막 소자는 소색 상태(a, 2a)에서, 전기화학 스위칭을 통해 전압을 인가할 시, 착색 상태(b, 2b)로 전기변색이 되었다. 또한, 상기 전기변색 박막 소자의 점선을 기준으로 상부에 UV를 조사하여 광변색을 유도하였다. 구체적으로, 상기 소색 상태에서의 광변색(c, 2c)된 소자와 착색 상태에서의 광변색(d, 2d)된 소자를 확인할 수 있었다.10 and 11 (a), the electrochromic thin film device according to the present invention exhibits electrochromic characteristics in a colored state (b, 2b) when a voltage is applied through electrochemical switching in a decolored state (a, 2a) . In addition, photochromism was induced by irradiating UV light on the upper side of the dot line of the electrochromic thin film device. Specifically, it was confirmed that the device with photochromic (c, 2c) in the decolored state and the photochromic (d, 2d) device in the colored state.

또한, 상기 광변색된 전기변색 박막 소자에 대하여 가시광선에 노출시켰다. 이를 통해, 광변색되었던 전기변색 박막이 다시 원래의 소색 상태(a', 2a')와 착색 상태(b', 2b')로 돌아온 것을 확인할 수 있었다. Further, the photochromic electrochromic thin film device was exposed to visible light. As a result, it was confirmed that the electrochromic thin film which had been photo-discolored returned to the original discolored state (a ', 2a') and the colored state (b ', 2b').

또한, 상기 각각의 상태에 대한 광 투과 스펙트럼은 도 10 및 11의 (b)를 통해 확인할 수 있다.The light transmission spectrum for each of the above states can be confirmed through (b) in FIGS. 10 and 11.

이를 통해, 광/전기 듀얼모드 이중변색 소자 구현이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, it was confirmed that the optical / electrical dual mode color conversion device can be realized.

100: 전기변색 소자
110, 150, 210, 250: 투명기판
120, 140, 220, 240: 도전막
130: 전해질층
160, 230: 전기변색 박막
190, 260: 전원
170: 투명전극
180: 상대전극
200: 상대전극 상층 구조
300, 400, 500, 600: 디스플레이 패널
310, 410: 터치 패널
320, 420, 520, 620: 전기변색 박막 소자층
330, 430, 530, 630: 보호 기판
340, 440, 540, 640: 광센서
350, 450, 550, 650: 전압부
100: electrochromic device
110, 150, 210, 250: transparent substrate
120, 140, 220, 240: conductive film
130: electrolyte layer
160, 230: electrochromic thin film
190, 260: Power
170: transparent electrode
180: counter electrode
200: upper electrode structure of counter electrode
300, 400, 500, 600: Display panel
310, 410: Touch panel
320, 420, 520, 620: an electrochromic thin film element layer
330, 430, 530, 630:
340, 440, 540, 640: Light sensor
350, 450, 550, 650:

Claims (14)

하기 화학식 1로 나타내는 화합물:
[화학식 1]
Figure 112015089920086-pat00056

상기 화학식 1에서,
X는 S, O, Se, Te 또는 NR'이고,
Y 및 Z는 각각 독립적으로, S, O, Se 또는 CR'R''이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, -Ra-Rb를 나타내고,
Ra는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
Rb는 수소, SR', NR'R'', Br, I, F 또는 Cl이고,
R' 및 R''은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,
m은 0 내지 4이며,
n은 5 내지 10000이다.
A compound represented by the formula (1):
[Chemical Formula 1]
Figure 112015089920086-pat00056

In Formula 1,
X is S, O, Se, Te or NR '
Y and Z are each independently S, O, Se or CR'R &quot;
R 1 and R 2 each independently represent -R a -R b ,
R a is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
R b is hydrogen, SR ', NR'R ", Br, I, F, or Cl,
R 'and R &quot; are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
m is from 0 to 4,
n is from 5 to 10,000.
제 1 항에 있어서,
상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 하기 화학식 2 내지 4 중 1 종 이상의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식 2]
Figure 112015089920086-pat00057

[화학식 3]
Figure 112015089920086-pat00058

[화학식 4]
Figure 112015089920086-pat00059

상기 화학식 2 내지 4에서,
X는 각각 독립적으로, S, O, Se, Te 또는 NR'이고,
Y 및 Z는 각각 독립적으로, S, O, Se 또는 CR'R''이고,
R3 내지 R8은 각각 독립적으로, -Ra-Rb를 나타내고,
Ra는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
Rb는 수소, SR', NR'R'', Br, I, F 또는 Cl이고,
R' 및 R'R''은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
n은 각각 독립적으로, 5 내지 10000이다.
The method according to claim 1,
Wherein the compound represented by Formula 1 comprises at least one of the following Formulas 2 to 4:
(2)
Figure 112015089920086-pat00057

(3)
Figure 112015089920086-pat00058

[Chemical Formula 4]
Figure 112015089920086-pat00059

In the above Chemical Formulas 2 to 4,
Each X is independently S, O, Se, Te or NR '
Y and Z are each independently S, O, Se or CR'R &quot;
R 3 to R 8 each independently represent -R a -R b ,
R a is a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
R b is hydrogen, SR ', NR'R ", Br, I, F, or Cl,
R 'and R'R &quot; are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
n is independently from 5 to 10,000.
제 2 항에 있어서,
화학식 2 내지 4의 치환기 정의 중에서,
X는 S이고,
Y 및 Z는 O이고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로 -(CH2)l-F, -(CH2)l-Br, -(CH2)l-I 또는 -(CH2)l-Cl이고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 -(CH2)l-F, -(CH2)l-Br, -(CH2)l-I 또는 -(CH2)l-Cl이고,
R'은 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
l은 0 내지 10이며,
n은 각각 독립적으로, 5 내지 10000인 것을 특징으로 하는 화합물.
3. The method of claim 2,
Among the substituent definitions of formulas (2) to (4)
X is S,
Y and Z are O,
R 3 and R 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
And (CH 2) l -Cl, - R 5 and R 6 are each independently - (CH 2) l -F, - (CH 2) l -Br, - (CH 2) l -I or
And (CH 2) l -Cl, - R 7 and R 8 are each independently - (CH 2) l -F, - (CH 2) l -Br, - (CH 2) l -I or
R 'each independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
l is 0 to 10,
and n is each independently from 5 to 10,000.
제 2 항에 있어서,
화합물은 화학식 2 내지 화학식 4 중 2 종 이상의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물.
3. The method of claim 2,
Wherein the compound comprises at least two structures of the following formulas (2) to (4).
제 1 항에 있어서,
화학식 1의 K(K는 5 내지 10000 사이의 임의의 정수) 번째 반복구조는 K-1 번째 반복구조와 비교하여 화학식 1의 정의 중에서, X, Y, Z, R1 및 R2 중 1 종 이상이 다른 것을 특징으로 하는 화합물.
The method according to claim 1,
The K repeating structure of K (K is an arbitrary integer between 5 and 10000) repeating structure of formula (1) is at least one of X, Y, Z, R 1 and R 2 Lt; / RTI &gt;
제 1 항에 있어서,
산화 전압이 Ag/AgCl 기준에서 - 0.5 내지 1 V인 화합물.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidation voltage is from 0.5 to 1 V on an Ag / AgCl basis.
일정 간격으로 대향 배치된 전극들;
상기 전극들 중 어느 하나 이상의 전극의 일면에 형성되고, 외부 광원으로부터 입사되는 입사광의 흡수도를 조절하며, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 전기변색 박막;
대향 배치된 전극들 사이에 형성된 전해질층;
대향 배치된 전극들에 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원을 포함하며,
전원이 차단된 후에 소색 또는 착색 상태를 1 시간 이상 유지하는 전기변색 박막 소자.
Electrodes disposed at regular intervals;
An electrochromic thin film formed on one surface of at least one of the electrodes, the electrochromic thin film comprising a compound according to any one of claims 1 to 6, which regulates the degree of absorption of incident light incident from an external light source;
An electrolyte layer formed between oppositely disposed electrodes;
And a power source electrically connected to the oppositely disposed electrodes to apply a voltage,
An electrochromic thin film device which keeps a coloring or coloring state for 1 hour or more after the power supply is cut off.
제 7 항에 있어서,
대향 배치된 전극들 중 1 종 이상의 전극은 일면에 유기물, 무기물 또는 유-무기 하이브리드를 포함하는층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 박막 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein at least one of the electrodes disposed opposite to each other further comprises a layer including an organic material, an inorganic material, or an organic-inorganic hybrid on one side.
제 7 항에 있어서,
전원 인가 5초 후의 투과도 변화율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 전기변색 박막 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the rate of change of the transmittance after 5 seconds of power application is 50% or more.
제 7 항에 있어서,
전기변색 박막의 두께는 130 내지 220 nm인 것을 특징으로 하는 전기변색 박막 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the electrochromic thin film has a thickness of 130 to 220 nm.
제 7 항에 있어서,
전기변색 박막은 패턴화된 형태인 것을 특징으로 하는 전기변색 박막 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the electrochromic thin film has a patterned shape.
제 7 항에 있어서,
전해질층은 이온성 액체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 박막 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the electrolyte layer comprises an ionic liquid electrolyte.
제 7 항에 있어서,
전해질층은 광변색 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 박막 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the electrolyte layer further comprises a photochromic material.
제 7 항에 따른 전기변색 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치.A display device comprising the electrochromic thin film element according to claim 7.
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