KR102023634B1 - 전기변색소자 - Google Patents

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KR102023634B1 KR1020180128587A KR20180128587A KR102023634B1 KR 102023634 B1 KR102023634 B1 KR 102023634B1 KR 1020180128587 A KR1020180128587 A KR 1020180128587A KR 20180128587 A KR20180128587 A KR 20180128587A KR 102023634 B1 KR102023634 B1 KR 102023634B1
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김정필
권종명
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주식회사 오리온
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Abstract

본 발명은 전기변색소자에 관한 것으로, 본 발명에서는 <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에만 투명전극을 형성하고, 다른 나머지 어느 하나에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>, <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에 형성된 투명전극 상에, 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치> 등을 유연하게 취하고, 이를 통해, 소자 측에서, 투명전극의 배치가 최소화된 상황 하에서도(즉, 상/하부 기판 중, 어느 하나에만 투명전극이 배치되고, 나머지 다른 하나에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도), 횡으로 번갈아 가며 배치된 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있도록 유도함으로써, 결국, 소자 생산주체 측에서, 별다른 문제점 없이, 소자를 정상적으로 구동시키면서도, 투명전극의 과다 배치에 기인한 각종 문제점(예컨대, 소자의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 문제점, 소자의 전체적인 제조절차가 복잡해지는 문제점 등)을 좀더 효과적으로 회피할 수 있도록 가이드 할 수 있게 된다.

Description

전기변색소자{Electro-chromic device}
본 발명은 전기변색소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에만 투명전극을 형성하고, 다른 나머지 어느 하나에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>, <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에 형성된 투명전극 상에, 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치> 등을 유연하게 취하고, 이를 통해, 소자 측에서, 투명전극의 배치가 최소화된 상황 하에서도(즉, 상/하부 기판 중, 어느 하나에만 투명전극이 배치되고, 나머지 다른 하나에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도), 횡으로 번갈아 가며 배치된 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있도록 유도함으로써, 결국, 소자 생산주체 측에서, 별다른 문제점 없이, 소자를 정상적으로 구동시키면서도, 투명전극의 과다 배치에 기인한 각종 문제점(예컨대, 소자의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 문제점, 소자의 전체적인 제조절차가 복잡해지는 문제점 등)을 좀더 효과적으로 회피할 수 있도록 가이드 할 수 있는 전기변색소자에 관한 것이다.
통상, 전기변색소자는 전장이 가해지는 경우, 전류의 흐름에 의해 그 색상이 변하는 소자로써, 최근, 스마트 윈도우, 거울, 디스플레이 등과 같은 다양한 용도에 폭 넓게 활용되고 있다.
예를 들어, 국내공개특허 제10-2014-3783호(명칭: 실리콘 태양전지를 가지는 자가충전형 전기변색소자)(2014.1.10.자 공개), 국내공개특허 제10-2014-51165호(명칭: 전기변색소자 디바이스)(2014.4.30.자 공개), 국내공개특허 제10-2014-132025호(명칭: 전기변색소자를 이용한 차량용 선루프와 이에 전기를 공급하는 방법)(2014.11.17.자 공개) 등에는 종래의 기술에 따른 전기변색소자의 일례가 좀더 상세하게 개시되어 있다.
한편, 이러한 종래의 체제 하에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 전기변색소자(10)는 상부 투명전극(14)(예컨대, TCO 전극, ITO 전극 등)을 구비하는 상부 기판(11), 하부 투명전극(15)(예컨대, TCO 전극, ITO 전극 등)을 구비하는 하부 기판(12), 상부 기판(11) 및 하부 기판(12) 사이에 개재되는 전해질(18), 상부 투명전극(14) 상에 배치되는 상부 변색물질 레이어(17), 하부 투명전극(15) 상에 배치되는 하부 변색물질 레이어(16) 등이 체계적으로 조합되는 구성을 취하게 된다.
이 경우, 상부 변색물질 레이어(17)는 하부 변색물질 레이어(16)가 산화 변색 레이어로 작용할 경우, 환원 변색 레이어로 작용하게 되며, 하부 변색물질 레이어(16)가 환원 변색 레이어로 작용할 경우, 산화 변색 레이어로 작용하게 된다.
마찬가지로, 하부 변색물질 레이어(16) 역시, 상부 변색물질 레이어(17)가 산화 변색 레이어로 작용할 경우, 환원 변색 레이어로 작용하게 되며, 상부 변색물질 레이어(17)가 환원 변색 레이어로 작용할 경우, 산화 변색 레이어로 작용하게 된다.
이러한 기반 인프라 하에서, 전기변색소자(10)와 전기적으로 연결된 소자구동회로(도시 안됨) 측에서는 해당 전기변색소자(10) 측으로 상부 변색물질 레이어(17), 하부 변색물질 레이어(16) 등의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압을 인가하고, 이를 통해, 전기변색소자(10)를 구동시키는 역할을 수행하게 된다.
한편, 이러한 종래의 체제 하에서, 상술한 바와 같이, 전기변색소자(10) 측에서는 상부 투명전극(14) 및 하부 투명전극(15) 상에, 상부 변색물질 레이어(17) 및 하부 변색물질 레이어(16)를 형성시키는 구조를 취하게 된다. 이 경우, 전기변색소자(10) 측에서는 상하 타입 구동 메커니즘을 이루게 된다.
그러나, 이러한 종래의 경우, 소자 생산주체 측에서는 고가의 TCO, ITO 재질을 가지는 투명전극을 상부 투명전극(14), 하부 투명전극(15) 등으로 두 개나 구비시켜야 함으로써(즉, 투명전극(14,15)을 과다하게 구비시켜야 함으로써), 소자(10)의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 심각한 피해를 피할 수 없게 됨은 물론, 전체적인 소자(10)의 제조절차가 복잡해지는 등의 심각한 피해까지도 고스란히 감수할 수밖에 없게 된다.
국내공개특허 제10-2014-3783호(명칭: 실리콘 태양전지를 가지는 자가충전형 전기변색소자)(2014.1.10.자 공개) 국내공개특허 제10-2014-51165호(명칭: 전기변색소자 디바이스)(2014.4.30.자 공개) 국내공개특허 제10-2014-132025호(명칭: 전기변색소자를 이용한 차량용 선루프와 이에 전기를 공급하는 방법)(2014.11.17.자 공개)
따라서, 본 발명의 목적은 <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에만 투명전극을 형성하고, 다른 나머지 어느 하나에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>, <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에 형성된 투명전극 상에, 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치> 등을 유연하게 취하고, 이를 통해, 소자 측에서, 투명전극의 배치가 최소화된 상황 하에서도(즉, 상/하부 기판 중, 어느 하나에만 투명전극이 배치되고, 나머지 다른 하나에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도), 횡으로 번갈아 가며 배치된 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있도록 유도함으로써, 결국, 소자 생산주체 측에서, 별다른 문제점 없이, 소자를 정상적으로 구동시키면서도, 투명전극의 과다 배치에 기인한 각종 문제점(예컨대, 소자의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 문제점, 소자의 전체적인 제조절차가 복잡해지는 문제점 등)을 좀더 효과적으로 회피할 수 있도록 가이드 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 투명전극을 구비한 상부 기판과; 투명전극을 구비하지 않은 하부 기판과; 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 개재되는 전해질을 포함하며, 상기 상부 기판 측 투명전극 상에는 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴이 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되고, 소자구동회로 측에서는 상기 상부 기판에만 투명전극이 배치되고, 상기 하부 기판에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서, 상기 상부 기판에 구비된 투명전극으로 상기 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자를 개시한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서는, 투명전극을 구비하지 않은 상부 기판과; 투명전극을 구비한 하부 기판과; 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 개재되는 전해질을 포함하며, 상기 하부 기판 측 투명전극 상에는 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴이 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되고, 소자구동회로 측에서는 상기 하부 기판에만 투명전극이 배치되고, 상부 기판에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서, 상기 하부 기판에 구비된 투명전극으로 상기 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자를 개시한다.
본 발명에서는 <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에만 투명전극을 형성하고, 다른 나머지 어느 하나에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>, <상부 기판 또는 하부 기판 중 어느 하나에 형성된 투명전극 상에, 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치> 등을 유연하게 취하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 소자 측에서는, 투명전극의 배치가 최소화된 상황 하에서도(즉, 상/하부 기판 중, 어느 하나에만 투명전극이 배치되고, 나머지 다른 하나에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도), 횡으로 번갈아 가며 배치된 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있게 되며, 결국, 소자 생산주체 측에서는, 별다른 문제점 없이, 소자를 정상적으로 구동시키면서도, 투명전극의 과다 배치에 기인한 각종 문제점(예컨대, 소자의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 문제점, 소자의 전체적인 제조절차가 복잡해지는 문제점 등)을 좀더 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 전기변색소자를 개념적으로 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시에 따른 전기변색소자를 개념적으로 도시한 예시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시에 따른 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴의 배치 형태를 개념적으로 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시에 따른 전기변색소자를 개념적으로 도시한 예시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시에 따른 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴의 배치 형태를 개념적으로 도시한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 전기변색소자를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기변색소자(20)는 상부 기판(21) 및 하부 기판(22), 그리고, 상부 기판(21) 및 하부 기판(12) 사이에 개재되는 전해질(18) 등이 체계적으로 조합되는 구성을 취하게 된다.
이 경우, 상기 전해질(18)은 갤(Gel) 상태로 배치될 수 있다. 또한, 상부 기판(21) 및 하부 기판(22)은 글래스 재질을 이루거나, 상황에 따라, 필름 재질을 이룰 수도 있다.
물론, 이러한 본 발명의 체제 하에서도, 소자(20)의 구조 내에, 고가의 투명전극을 과다하게 구비시킬 경우, 소자 생산주체 측에서는 소자(20)의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 심각한 피해를 피할 수 없게 됨은 물론, 전체적인 소자(20)의 제조절차가 복잡해지는 등의 심각한 피해까지도 고스란히 감수할 수밖에 없게 된다.
이러한 민감한 상황 하에서, 본 발명의 일 실시에서는 도 2에 도시된 바와 같이, <상부 기판(21)에만 투명전극(24)을 형성하고, 하부 기판(22)에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>를 유연하게 취함과 아울러, <상부 기판(21)에 형성된 투명전극(24) 상에, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치>를 유연하게 취하게 된다.
이러한 조치 하에서, 본 발명에 따른 전기변색소자(20)는 투명전극(24)(예컨대, TCO 전극, ITO 전극 등)을 구비한 상부 기판(21), 투명전극을 구비하지 않은 하부 기판(22), 상부 기판(21) 및 하부 기판(22) 사이에 개재되는 전해질(28), 상부 기판(21) 측 투명전극(24) 상에서, 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되는 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31) 등이 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이 경우, 상기 환원 변색물질 패턴(30)은 WOx, TiOx, VxOx, NbxOx, 또는, MoOx로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 특징을 가지게 되며, 상기 산화 변색물질 패턴(31)은 Prussian Blue, Phthalocyanines, Bismuth, NiOx, CrxOx, MnOx, FeOx, CoOx, RhOx, IrOx, VxOx, 또는, TaxOx로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 특징을 가지게 된다.
또한, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)의 배치 개수는 상황에 따라, 다양한 변형을 이룰 수 있다.
이때, 상기 환원 변색물질 패턴(30)은 0.2㎛~1.2㎛의 두께를 가지게 되며(물론, 이러한 두께는 상황에 따라 다양한 변형을 이룰 수 있게 된다), 이 상황 하에서, 환원 변색물질 패턴(30), 산환 변색물질 패턴(31) 등은 단층 혹은 복 층의 구조를 원활하게 형성하게 된다.
이러한 구성 하에서(즉, 상부 기판(21)에만 투명전극(24)이 배치되고, 상기 하부 기판(22)에는 투명전극의 배치가 생략됨과 아울러, 상기 상부 기판(21)에 구비된 투명전극(22)에, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)이 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되는 상황 하에서), 전기변색소자(20)와 전기적으로 연결된 소자구동회로(도시 안됨) 측으로부터 상부 기판(21) 측 투명전극(24)으로 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압이 인가되면, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 전자를 출력/발생시키는 메커니즘을 보이게 되고, 이렇게 발생된 전자는 환원 변색물질 패턴(30) 측으로 측면 이동하는(즉, 횡으로 이동하는) 거동을 자연스럽게 보이게 되며, 결국, 환원 변색물질 패턴(30) 측에서는 별다른 어려움 없이, 전자를 수신/접수하면서, 소자(20)에 요구되는 일련의 변색기능을 원활하게 수행할 수 있게 된다.
결과적으로, 상술한 본 발명의 구현환경 하에서, 소자(20) 측에서는 상부 기판(21)에만 투명전극(24)이 배치되고, 하부 기판(22)에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도, 상호 횡으로 번갈아 배치된 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있게 된다.
이때, 본 발명의 일 실시에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 변색에 참여하는 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)과 변색에 참여하지 않는 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)에 차등을 두어, 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)이 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)보다 더 넓어지도록 유도하는 조치를 강구하게 된다.
이 경우(즉, 환원 변색물질 패턴(30) 측 점유 폭(N)이 산화 변색물질 패턴(31) 측 점유 폭(n) 보다 더 넓은 상황 하에서), 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)은 상기 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)보다 10%~50% 더 적은 값을 가지게 된다.
한편, 상술한 본 발명의 구현환경 하에서, 환원 변색물질 패턴(30) 측 점유 폭(N)이 산화 변색물질 패턴(31) 측 점유 폭(n) 보다 더 넓어지게 되는 경우, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31) 사이에서는, <전자를 수용할 수 있는 용량이 서로 달라지는 문제점(즉, 전자 수용 용량 비대칭 문제점)>이 발생할 수도 있게 된다.
이러한 민감한 상황 하에서, 본 발명의 일 실시에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 산화 변색물질 패턴(31)이 가지는 두께(t)가 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)보다 더 두꺼워 지도록 유도하는 조치를 강구하게 된다. 이 경우, 산화 변색물질 패턴(31)이 가지는 두께(t)는 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)보다 110%~150% 더 두꺼운 값을 가지게 된다.
물론, 이처럼, 산화 변색물질 패턴(31)이 가지는 두께(t)가 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)보다 더 두꺼운 값을 가지게 되는 경우, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 자신의 점유 폭(n)이 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 점유 폭(N) 보다 더 적은 민감한 상황 하에서도, 환원 변색물질 패턴(30)과 동일/유사한 전자 수용 용량을 정상적으로 유지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시에서는 <상부 기판(21)에만 투명전극(24)을 형성하고, 하부 기판(22)에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>, <상부 기판(21)에 형성된 투명전극(24) 상에, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치> 등을 유연하게 취하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 소자(20) 측에서는, 투명전극의 배치가 최소화된 상황 하에서도(즉, 상부 기판(21)에만 투명전극(24)이 배치되고, 하부 기판(22)에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도), 횡으로 번갈아 가며 배치된 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있게 되며, 결국, 소자 생산주체 측에서는, 별다른 문제점 없이, 소자(20)를 정상적으로 구동시키면서도, 투명전극의 과다 배치에 기인한 각종 문제점(예컨대, 소자(20)의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 문제점, 소자(20)의 전체적인 제조절차가 복잡해지는 문제점 등)을 좀더 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시 하에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 자신이 가지는 두께(t)와 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)를 동일하게 유지하면서도, 환원 변색물질 패턴(30)과 동일/유사한 전자 수용 용량을 정상적으로 유지할 수도 있게 된다.
물론, 이 경우에도, 변색에 참여하는 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)은 변색에 참여하지 않는 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)보다 더 넓은 값을 가지게 되며, 이 경우, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)은 90:10의 폭의 비를 가지게 된다.
이때, 본 발명의 일 실시에서는 산화 변색물질 패턴(31)과 환원 변색물질 패턴(30) 간의 전자 수용 용량 비대칭 문제를 양 패턴(30,31) 간의 두께 차이 아니라, 재질 차이로 극복하게 된다. 이 경우, 본 발명에서는 그 점유 폭(N)이 넓은 환원 변색물질 패턴(30)은 WOx 재질로 형성하고, 그 점유 폭(n)이 좁은 산화 변색물질 패턴(31)은 Prussian Blue 재질로 형성하게 된다.
여기서, Prussian Blue는 WOx에 비해, 그 전자 수용 능력이 매우 우수하기 때문에, 변색물질 패턴(30)이 WOx 재질을 가지게 되고, 산화 변색물질 패턴(31)이 Prussian Blue 재질을 가지게 되는 경우, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 자신의 점유 폭(n)이 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 점유 폭(N) 보다 더 적은 민감한 상황, 또는 자신의 두께(t)가 환원 변색물질 패턴(30) 측 두께(T)와 동일한 민감한 상황 하에서도, 환원 변색물질 패턴(30)과 동일/유사한 전자 수용 용량을 정상적으로 유지할 수 있게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시에서는 앞의 실시 형태와 달리, <하부 기판(22)에만 투명전극(25)을 형성하고, 상부 기판(22)에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>를 유연하게 취함과 아울러, <하부 기판(22)에 형성된 투명전극(25) 상에, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치>를 유연하게 취하게 된다.
이러한 조치 하에서, 본 발명의 다른 실시에 따른 전기변색소자(20a)는 투명전극을 구비하지 않은 상부 기판(21), 투명전극(25)(예컨대, TCO 전극, ITO 전극 등)을 구비한 하부 기판(22), 상부 기판(21) 및 하부 기판(22) 사이에 개재되는 전해질(28), 하부 기판(22) 측 투명전극(25) 상에서, 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되는 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31) 등이 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이 경우에도, 상기 환원 변색물질 패턴(30)은 WOx, TiOx, VxOx, NbxOx, 또는, MoOx로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 특징을 가지게 되며, 상기 산화 변색물질 패턴(31)은 Prussian Blue, Phthalocyanines, Bismuth, NiOx, CrxOx, MnOx, FeOx, CoOx, RhOx, IrOx, VxOx, 또는, TaxOx로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 특징을 가지게 된다.
또한, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)의 배치 개수는 상황에 따라, 다양한 변형을 이룰 수 있다.
이때에도, 상기 환원 변색물질 패턴(30)은 0.2㎛~1.2㎛의 두께를 가지게 되며(물론, 이러한 두께는 상황에 따라 다양한 변형을 이룰 수 있게 된다), 이 상황 하에서도, 환원 변색물질 패턴(30), 산환 변색물질 패턴(31) 등은 단층 혹은 복 층의 구조를 원활하게 형성하게 된다.
이러한 구성 하에서도(즉, 하부 기판(22)에만 투명전극(25)이 배치되고, 상기 상부 기판(21)에는 투명전극의 배치가 생략됨과 아울러, 상기 하부 기판(22)에 구비된 투명전극(25)에, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)이 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되는 상황 하에서도), 전기변색소자(20)와 전기적으로 연결된 소자구동회로(도시 안됨) 측으로부터 하부 기판(22) 측 투명전극(25)으로 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압이 인가되면, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 전자를 출력/발생시키는 메커니즘을 보이게 되고, 이렇게 발생된 전자는 환원 변색물질 패턴(30) 측으로 측면 이동하는(즉, 횡으로 이동하는) 거동을 자연스럽게 보이게 되며, 결국, 환원 변색물질 패턴(30) 측에서는 별다른 어려움 없이, 전자를 수신/접수하면서, 소자(20)에 요구되는 일련의 변색기능을 원활하게 수행할 수 있게 된다.
결과적으로, 상술한 본 발명의 다른 구현환경 하에서도, 소자(20) 측에서는 하부 기판(21)에만 투명전극(25)이 배치되고, 상부 기판(21)에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도, 상호 횡으로 번갈아 배치된 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있게 된다.
한편, 이러한 본 발명의 다른 실시에서도, 도 6에 도시된 바와 같이, 변색에 참여하는 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)과 변색에 참여하지 않는 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)에 차등을 두어, 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)이 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)보다 더 넓어지도록 유도하는 조치를 강구하게 된다.
이 경우에도(즉, 환원 변색물질 패턴(30) 측 점유 폭(N)이 산화 변색물질 패턴(31) 측 점유 폭(n) 보다 더 넓은 상황 하에서), 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)은 상기 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)보다 10%~50% 더 적은 값을 가지게 된다.
다른 한편, 상술한 본 발명의 다른 구현환경 하에서도, 환원 변색물질 패턴(30) 측 점유 폭(N)이 산화 변색물질 패턴(31) 측 점유 폭(n) 보다 더 넓어지게 되는 경우, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31) 사이에서는, <전자를 수용할 수 있는 용량이 서로 달라지는 문제점(즉, 전자 수용 용량 비대칭 문제점)>이 발생할 수도 있게 된다.
이러한 민감한 상황 하에서, 본 발명의 다른 실시에서도, 도 6에 도시된 바와 같이, 산화 변색물질 패턴(31)이 가지는 두께(t)가 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)보다 더 두꺼워 지도록 유도하는 조치를 강구하게 된다. 이 경우에도, 산화 변색물질 패턴(31)이 가지는 두께(t)는 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)보다 110%~150% 더 두꺼운 값을 가지게 된다.
물론, 이처럼, 산화 변색물질 패턴(31)이 가지는 두께(t)가 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)보다 더 두꺼운 값을 가지게 되는 경우에도, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 자신의 점유 폭(n)이 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 점유 폭(N) 보다 더 적은 민감한 상황 하에서도, 환원 변색물질 패턴(30)과 동일/유사한 전자 수용 용량을 정상적으로 유지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시에서도, <하부 기판(22)에만 투명전극(25)을 형성하고, 상부 기판(21)에는 투명전극의 형성을 생략하는 조치>, <하부 기판(22)에 형성된 투명전극(25) 상에, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치하는 조치> 등을 유연하게 취하기 때문에, 본 발명의 다른 구현환경 하에서도, 소자(20a) 측에서는, 투명전극의 배치가 최소화된 상황 하에서도(즉, 하부 기판(22)에만 투명전극(25)이 배치되고, 상부 기판(21)에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서도), 횡으로 번갈아 가며 배치된 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)을 기반으로 하여, 일련의 측면 타입 구동 메커니즘을 정상적으로 이룰 수 있게 되며, 결국, 소자 생산주체 측에서는, 별다른 문제점 없이, 소자(20a)를 정상적으로 구동시키면서도, 투명전극의 과다 배치에 기인한 각종 문제점(예컨대, 소자(20)의 전체적인 단가가 큰 폭으로 증가하는 문제점, 소자(20)의 전체적인 제조절차가 복잡해지는 문제점 등)을 좀더 효과적으로 회피할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 하에서도, 도 7에 도시된 바와 같이, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 자신이 가지는 두께(t)와 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 두께(T)를 동일하게 유지하면서도, 환원 변색물질 패턴(30)과 동일/유사한 전자 수용 용량을 정상적으로 유지할 수도 있게 된다.
물론, 이 경우에도, 변색에 참여하는 환원 변색물질 패턴(30)이 점유하는 폭(N)은 변색에 참여하지 않는 산화 변색물질 패턴(31)이 점유하는 폭(n)보다 더 넓은 값을 가지게 되며, 이 경우에도, 환원 변색물질 패턴(30) 및 산화 변색물질 패턴(31)은 90:10의 폭의 비를 가지게 된다.
이때에도, 본 발명의 다른 실시에서는 산화 변색물질 패턴(31)과 환원 변색물질 패턴(30) 간의 전자 수용 용량 비대칭 문제를 양 패턴(30,31) 간의 두께 차이 아니라, 재질 차이로 극복하게 된다. 이 경우에도, 본 발명에서는 그 점유 폭(N)이 넓은 환원 변색물질 패턴(30)은 WOx 재질로 형성하고, 그 점유 폭(n)이 좁은 산화 변색물질 패턴(31)은 Prussian Blue 재질로 형성하게 된다.
여기서도, Prussian Blue는 WOx에 비해, 그 전자 수용 능력이 매우 우수하기 때문에, 변색물질 패턴(30)이 WOx 재질을 가지게 되고, 산화 변색물질 패턴(31)이 Prussian Blue 재질을 가지게 되는 경우, 산화 변색물질 패턴(31) 측에서는 자신의 점유 폭(n)이 환원 변색물질 패턴(30)이 가지는 점유 폭(N) 보다 더 적은 민감한 상황, 또는 자신의 두께(t)가 환원 변색물질 패턴(30) 측 두께(T)와 동일한 민감한 상황 하에서도, 환원 변색물질 패턴(30)과 동일/유사한 전자 수용 용량을 정상적으로 유지할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 특정 분야에 국한되지 아니하며, 전기변색소자의 활용이 필요한 여러 분야에서, 전반적으로 유용한 효과를 발휘한다.
그리고, 앞에서, 본 발명의 특정한 실시 예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
10,20,20a: 전기변색소자
11,21: 상부 기판
12,22: 하부 기판
14: 상부 투명전극
15: 하부 투명전극
16: 하부 변색물질 레이어
17: 상부 변색물질 레이어
18,28: 전해질
24,25: 투명전극
30: 환원 변색물질 패턴
31: 산화 변색물질 패턴

Claims (10)

  1. 투명전극을 구비한 상부 기판과;
    투명전극을 구비하지 않은 하부 기판과;
    상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 개재되는 전해질을 포함하며,
    상기 상부 기판 측 투명전극 상에는 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴이 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되고,
    소자구동회로 측에서는 상기 상부 기판에만 투명전극이 배치되고, 상기 하부 기판에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서, 상기 상부 기판에 구비된 투명전극으로 상기 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  2. 투명전극을 구비하지 않은 상부 기판과;
    투명전극을 구비한 하부 기판과;
    상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 개재되는 전해질을 포함하며,
    상기 하부 기판 측 투명전극 상에는 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴이 서로 번갈아 가며 횡으로 교번 배치되고,
    소자구동회로 측에서는 상기 하부 기판에만 투명전극이 배치되고, 상부 기판에는 투명전극의 배치가 생략된 상황 하에서, 상기 하부 기판에 구비된 투명전극으로 상기 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴의 변색 및 환원에 필요한 정 전압 및 역 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 환원 변색물질 패턴은 상기 산화 변색물질 패턴보다 더 넓은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 산화 변색물질 패턴은 상기 환원 변색물질 패턴이 가지는 폭보다 10%~50% 더 적은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 산화 변색물질 패턴은 상기 환원 변색물질 패턴보다 더 두꺼운 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 산화 변색물질 패턴은 상기 환원 변색물질 패턴이 가지는 두께보다 110%~150% 더 두꺼운 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 환원 변색물질 패턴은 WOx로 이루어지고, 상기 산화 변색물질 패턴은 Prussian Blue로 이루어지며, 상기 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴은 동일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 환원 변색물질 패턴 및 산화 변색물질 패턴은 90:10의 폭의 비를 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 환원 변색물질 패턴은 WOx, TiOx, VxOx, NbxOx, 또는, MoOx로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 산화 변색물질 패턴은 Prussian Blue, Phthalocyanines, Bismuth, NiOx, CrxOx, MnOx, FeOx, CoOx, RhOx, IrOx, VxOx, 또는, TaxOx로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색소자.
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