KR102038495B1 - 전기 변색 화합물, 전기 변색 소자, 및 이의 구동 방법 - Google Patents

전기 변색 화합물, 전기 변색 소자, 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

전기 변색 화합물, 전기 변색 소자, 및 이의 구동 방법에 대한 것으로, 코어부; 및 상기 코어부;에 결합된 일측의 치환기를 포함하는, 비대칭 구조의 전기 변색 화합물, 및 이를 포함하는 전기 변색 소자를 제공할 수 있다. 또한 이러한 전기 변색 소자는 멀티 칼라(색상)을 가질 수 있으며, 저전력에서 구동될 수 있다.

Description

전기 변색 화합물, 전기 변색 소자, 및 이의 구동 방법{Electrochromic Compound, Electrochromic Device, and, Method of Driving Electrochromic Device}
전기 변색 화합물, 전기 변색 소자, 및 이의 구동 방법에 대한 것이다.
전기 변색(electrochromism)은 전극 물질에 전기화학적으로 산화 또는 환원 반응을 일으킬 때 가역적으로 색 변화가 일어나는 현상이다. 유기 또는 무기 전기 변색 물질로 이루어진 소자는 기존의 음극선과(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 발광다이오드(LED)에 비교하여 응답속도는 느리지만 적은 비용으로 넓은 면적의 소자로 제작될 수 있고, 소비전력이 낮기 때문에 스마트 윈도우, 스마트 거울, 전자종이 등 많은 분야에 응용될 수 있다.
또한 전기 변색을 이용한 스마트 윈도우/필름의 개발은 대체에너지 활용을 통한 화석연료 배출가스의 배출량을 감소시키고, 에너지를 절약시키며, 나아가 환경 보전에도 공헌을 할 수 있기 때문에, 외부 광원에 의한 빛과 채광 효과 및 열 투과 등의 능동적 기능 조절이 가능한 신개념의 윈도우 개발은 주거 문화 및 사무 환경 개선을 통해 삶의 질을 향상시킬 수 있다.
개선된 특성의 전기 변색 화합물을 제공하고자 한다.
이로부터 멀티 색상 및 저전력의 전기 변색 소자를 제공할 수 있다.
또한, 이러한 전기 변색 소자를 이용한 저전력 구동 방법을 제공하고자 한다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 코어부; 및 상기 코어부;에 결합된 일측의 치환기를 포함하는, 비대칭 구조의 전기 변색 화합물을 제공한다.
이러한 비대칭 구조의 화합물은 전기 변색 소자로 이용될 시 라디칼 다이머를 형성하지 않아 변색 사이클이 지나도, 색의 순도를 유지할 수 있다.
이러한 다이머 형성에 대한 설명은 이후 실시예 부분에서 보다 자세히 설명하도록 한다.
상기 일측의 치환기는 양이온 성분과 음이온 성분으로 구성되며, 이 때, 음이온 성분의 분자량은 145 내지 280일 수 있다. 구체적인 예를 들어, PF6가 이용될 수 있으며, 이의 분자량은 145이다. 또는 TFSI (Bis(trifluoromethane)sulfonimide)가 이용될 수 있으며, 분자량은 280이다. 또 다른 예시로 BF4이 사용될 수도 있다. 이는 후술하는 이온 겔과 내 용이하여 녹아 들어갈 수 있도록 음이온 성분의 크기를 제어한 것이다. 사용되는 이온 겔의 종류에 따라 이는 선택될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017037927998-pat00001
상기 화학식 1에서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기이고, R1 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 또는, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기이고, A는 음이온을 의미한다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
또한 상기 치환된 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 구체적으로, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리을 형성할 수 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C7 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1개 내지 4개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미한하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1개 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및/또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐일기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에서는, 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 전기 변색층;을 포함하고, 상기 전기 변색층은, 이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하는 것인 전기 변색 소자를 제공한다.
상기 복수의 전기 변색 화합물은 각각 상이한 인가 전압에 따라 구별되는 색으로 변색되는 화합물을 의미한다.
이러한 소자를 이용하면, 인가 전압을 제어하여, 소자의 변색의 색상을 조절할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 상기 복수의 전기 변색 화합물은, 화합물 내 일 축을 기준으로 대칭을 이루는 대칭 화합물; 및 비대칭을 이루는 비대칭 화합물;을 포함할 수 있다.
상기 비대칭 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017037927998-pat00002
상기 화학식 1에 대한 설명은 전술한 본 발명의 일 구현예에서 설명하여 중복 설명은 생략한다.
상기 대칭 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017037927998-pat00003
상기 화학식 2에서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기이고, R1 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 또는, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기이고, A는 음이온을 의미한다.
상기 화학식 2의 치환기에 대한 정의는 전술한 본 발명의 일 구현예에서와 동일하다.
보다 구체적으로, 상기 전기 변색층은, 이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하되, 상기 이온 겔이 전해질 매트릭스이고, 상기 이온 겔 내 상기 전기 변색 화합물이 균일하게 녹아 있는 형태일 수 있다.
상기 이온 겔은, 이종의 고분자 공중합체일 수 있다.
상기 이종의 고분자 공중합체는, 이온성 액체와 섞이지 않음으로써 이온 겔의 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 특성을 가지는, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 폴리(스티렌) 또는 이들의 조합인 고분자; 및
이온성 액체와 섞여서 이온 겔 내에서 전기화학반응이 일어날 수 있는 부분, 즉 전해질 역할을 하는, 폴리(헥사프루오로프로필렌), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(알킬 메타크릴레이트), 폴리(알킬 아크릴레이트) 또는 이들의 조합인 고분자;의 공중합체일 수 있다.
또한, 상기 전기 변색층은, 상온에서 액체 상태인 이온염, 즉 이온성 액체를 더 포함할 수 있다.
상기 이온성 액체는, 1-알킬-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 (1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [AMI][TFSI], 단 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트 (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, [BMI][BF4]), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트 (1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, [BMI][PF6]), 또는 이들의 조합일 수 있다.
이러한 이온 염은 전해질 내 이온의 이동을 도울 수 있는 물질이며, 상온에서 액체 상태이어야 이온 겔에 효과적으로 적용될 수 있다. 이러한 이온염 내 탄소 수가 10개까지(decyl)는 상온에서 점성은 점점 높아지기는 하지만 여전히 액체인 것을 확인하였다.
상기 이온 겔은 애노드 레독스 화합물을 더 포함할 수 있다.
이러한, 상기 애노드 레독스 화합물은, 페로센(ferrocene, Fc), 디메틸페로센 (Dimethyl ferrocene, dmFc), 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 복수의 전기 변색 화합물 100 몰%에 대해, 상기 비대칭 화합물은, 0몰% 초과 및 100몰% 미만으로 포함될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 요구되는 색상의 변화에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 구체적인 실험 데이터는 후술하도록 한다.
상기 전기 변색 소자는 플렉서블할 수 있다. 이를 위해 기판 자체도 플라스틱 계열의 기판을 사용할 수 있다. 사용될 수 있는 플라스틱의 구체적인 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프 탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 유리 섬유 강화 플리스틱 등의 투명한 플라스틱이 사용된다.
다만, 플렉서블 특성이 요구되지 않는 제품일 때에는 상기 기판은 유리로도 만들어질 수 있다.
한 쌍의 전극은 무기 또는 유기 도전성 물질을 포함하며, 투명할 수 있다. 예를 들어, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 옥사이드(indium zinc oxide, IZO), 플로린이 도핑된 틴 옥사이드 등의 무기물과, 폴리티오펜, 페닐폴리아세틸렌 등의 유기물이 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 전기 변색층;을 포함하고, 상기 전기 변색층은, 이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하는 것인 전기 변색 소자에 대해, 소정의 시간 동안 전류를 공급하는 온(ON) 단계; 및 소정의 시간 동안 전류를 차단하는 오프(OFF) 단계; 를 포함하고, 상기 온(ON) 단계; 및 오프(OFF) 단계는 교차로 수행되며, 상기 전기 변색 소자의 특정 파장의 빛에 대한 투과율이 30% 이하인 것인 전기 변색 소자의 구동 방법을 제공한다.
상기 온(ON) 단계의 소정의 시간은 2 내지 4초일 수 있으며, 상기 오프(OFF) 단계의 소정의 시간은 20 내지 60초일 수 있다.
이러한 구동 방법을 통해, 전력을 투입하는 시간을 조절할 수 있으며, 최종적으로 저전력으로 소자를 구동할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 전기 변색층;을 포함하고, 상기 전기 변색층은, 이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하는 것인 전기 변색 소자에 대해, 소정의 전력을 공급하는 온(ON) 단계; 및 전력을 차단하는 오프(OFF) 단계; 를 교차가 교차로 수행되고, 상기 전기 변색 소자의 특정 파장의 빛에 대한 투과율이 30% 이하이고, 이때 소모되는 전력 범위는 300 μW/cm2 이하일 수 있다.
이러한 범위는 디스플레이 분야의 초저전력 소비 수준으로 이해될 수 있다.
개선된 특성의 전기 변색 화합물을 제공할 수 있다.
이로부터 멀티 색상 및 저전력의 전기 변색 소자를 제공할 수 있다.
또한, 이러한 전기 변색 소자를 이용한 저전력 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 겔 기반의 전기 변색 소자의 제조 과정에 대한 개략도 및 실시예에 사용한 전기 변색 물질의 화학식에 대한 것이다.
도 2(a)는 실시예에 적용된 전술한 겔의 저장 탄성 계수(G') 및 손실 계수(G'')의 주파수 의존성을 보여주고, (b)의 내부 도면은 전기 화학 임피던스 측정에 사용한, 금속-절연층 (이온 겔)-금속 (MIM) 구조의 개략도이다.
도 3은 dmFc와 함께 MHV+ 또는 DHV2 +를 포함하는, 전기 변색 소자의 순환 전압-전류 그림(cyclic voltammograms)이다.
도 4는 (a) MHV+ 및 (d) DHV2 +을 포함하는 전기 변색 소자에서 다양한 전압에서의 UV-vis 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
도 5는 MHV+ 및 DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 변색 및 미색 속도를 평가하기 위해, 546nm 및 602nm에서의 순간적인 투과율 프로파일을 기록한 결과이다.
도 6은 (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 -1.3V 및 -0.7V에서의 광학적 밀도 vs 주입된 전하량 밀도의 플로팅 값이다.
도 7은, (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +를 포함하는 전기변색소자에서, λmax 에서의 전류 밀도 및 투과도의 순간적인 변화를 나타낸다.
도 8은 전기변색 물질의 다양한 혼합 조성 및 인가 전압에서의 전기변색소자의 사진이다.
도 9(a)는 흡수 스펙트럼의 인가 전압 종속성을 보여주는 결과이고, (b)는 전기변색 물질의 혼합 조성물 기반의 전기변색소자의 전압 동조 특성을 보여주는 사진이다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예 일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 전해질 층으로서의 공중합체 및 이온성 액체로 이루어지는 플렉서블한 이온 겔을 기반으로, 전압 동조 멀티 색상 전기 변색 소자(Voltage-tunable multicolor electrochromic devices, ECDs)를 제조하였다.
본 발명에서는, 두 개의 전기 변색 (electrochromic, EC) 물질인 모노햅틸 바이올로겐 (monoheptyl viologen, 이하 MHV+) 및 디헵틸 바이올로겐 (diheptyl viologen, 이하 DHV2 +)이 적용되었다. 특히 이온 겔에 균일하게 혼합될 수 있도록 음이온 부분을 PF6 - 및 TFSI-등으로의 치환이 필수 적이다.
MHV+ 및 DHV2 + 모두를 포함하는 전기 변색 조사는 미색 상태(bleached state)에서는 옅은 노란색이며, 반면 변색 상태(칼라 상태, colored states)에서는 각각 마젠타와 블루를 보일 수 있다. 각각의 소자는 87.5 cm2/C (마젠타) 및 91.3 cm2/C (블루)의 우수한 색조 효율을 보일 수 있다.
게다가, 변색 상태를 유지하기 위해, 전기 변색 소자 내 이온 겔에 필요한 전력은 ~248 μW/cm2 (마젠타) and ~72 μW/cm2 (블루)이며, 이는 매우 낮은 수준의 디스플레이 전력 소모이다.
사용한 물질
본 실시예 내 모든 물질은 시그마-알드리치사로부터 구매하였다.
디헵틸 바이올로겐 비스(헥사플루오로포스페이트) (Diheptyl viologen bis(hexafluorophosphate), DHV(PF6)2), 및 모노헵틸 바이올로겐 헥사플루오로포스페이트 (monoheptyl viologen hexafluorophosphate, MHV(PF6))는 음이온 교환 반응으로 제조되었다.
예를 들어, 디헵틸 바이올로겐 디브로마이드 (diheptyl viologen dibromide, DHV(Br)2) (1.0 g, 1.94 mmol)을 증류수(DI water, 120ml)에 용해하였다.
별도로 준비된 암모늄 헥사플로오로포스페이트 (ammonium hexafluorophosphate, NH4PF6) (0.697 g, 4.28 mmol)를 포함하는 수용액 (10 ml)이 상기 용액에 적상(dropwise)되었다.
24시간 동안 30의 반응 후, 상기 DHV(PF6)2이 침전상으로 수득되었으며, 이를 증류수로 세척하였다. 이후, 진공 조건, 50℃에서 24시간 동안 건조하였다.
MHV(PF6)도 모노헵틸 바이올로겐 브로마이드 (monoheptyl viologen bromide, MHV(Br)]를 이용하여 동일한 방법으로 제조되었다.
이온성 액체 (1-에틸-3메틸이디마졸리움 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 (1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [EMI][TFSI]) 또한 증류수 내 1-에틸-3메틸이미다졸리움 브로마이드 (1-ethyl-3-methylimidazolium bromide [EMI][Br]) 및 과량의 LiTFSI 사이의 음이온 교환 반응으로 제조되었다.
ITO가 코팅된 유리 (sheet resistance : 10 Ω/sq, Asahi Glass Co. 및 ITO가 코팅된 PET 시트 (sheet resistance : 60 Ω/sq, Sigma-Aldrich)가 순차적으로 초음파 하에 아세톤(5분), 메탄올 (5분) 및 2-프로판올 (5분)로 세척되었다. 이후 UV/오존으로 10분간 처리되었다.
전기 변색 겔 및 소자 제조
도 1은 겔 기반의 전기 변색 소자의 제조 과정에 대한 개략도 및 실시예에 사용한 전기 변색 물질의 화학식에 대한 것이다.
보다 구체적으로, 전기 변색 소자는 다음과 같은 방법으로 제조되었다.
먼저, 폴리(비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체) (poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP) 및 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 (1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [EMI][TFSI]) 혼합물을 50 아세톤에 완전하게 용해하였다. (혼합물 함량 4 : 36 weight ratio (typical polymer mass : ~80 mg))
상기 아세톤 용액에 미리 측량된 DHV(PF6)2 (또는 MHV(PF6)) 및 디메틸페로센 (Dimethyl ferrocene, 이하 dmFc) (3 (or 1.87) : 1 중량비)을 투입하였다.
상기 반응에 따른 용액을 ITO가 코팅된 기판 상에 캐스팅하였다. 이후 상온에서 건조하였다.
또 다른 ITO가 코팅된 기판은 상기 형성된 겔 상에 위치하게 하였으며, 도 1과 같이 ITO/EC gel/ITO 형태로 소자를 제조하였다.
두 개의 전극은 60㎛ 두께의 양면 테이프로 고정되었다.
특성 평가
겔의 기계적 특성은 25nm 직경의 평행한 플레이트에서, Advanced Rheometric Expansion System (TI Instrument)으로 측정되었다.
저장 탄성 계수(G') 및 손실 계수(G'')의 동적 등온 주파수 스윕 (Dynamic isothermal frequency sweeps, ω = 0.1 ~ 100 rad/s)은 0.05의 변형률 및 20℃ 온도에서 수행되었다.
겔의 이온 전도도는 전기화학 임피던스 분광기 (IM6, ZAHNER)를 이용하여 20℃에서 측정되었다. 이때 10mV AC 진폭에서 주파수 범위는 0.1 내지 106Hz 였다.
DHV(PF6)2 및 MHV(PF6)의 산화 환원 전위 (redox potentials)은 순환전압전류법(cyclic voltammetry, CV))으로 측정되었다.
dmFc; 및 변색 화합물인 DHV(PF6)2 또는 MHV(PF6)을 포함하는 전기 변색 겔의 순환전압전류곡선은 20mV/s 전위 주사 비율에서 포텐쇼스탯 (potentiostat, Wave Driver 10, Pine Instrument)을 이용하여 얻었다.
PT 디스크, Ag 와이어, 및 ITO가 코팅된 유리를 각각 작용 전극, 기준 전극, 및 카운터 전극으로 사용하였다.
dmFc는 애노드 성분이자 내부 표준 물질로 사용되었다.
다양한 전압에서의 전기 변색 소자의 UV-vis 스펙트럼은, 400 내지 1100nm 범위에서 1.0 nm 해상도로 UV-vis spectrometer (V-730, Jasco) 장비를 이용하여 측정하였다. 스캔 속도는 400 nm/min이었다.
고정된 파장에서 소자의 동적 특성, 순간적인 투과율, 및 소자의 전류 프로필은 동일한 UV-vis 스펙트라, 및 포텐쇼스탯의 조합으로 얻을 수 있었다.
구형파 및 DC 전압은 포텐쇼스탯(Wave Driver 10, Pine instrument) 및 소스미터 (Keithley 2400, Tektronix)에서 각각 공급되었다.
실험예 1
도 2(a)는 실시예에 적용된 전술한 겔의 저장 탄성 계수(G') 및 손실 계수(G'')의 주파수 의존성을 보여주고, (b)의 내부 도면은 전기 화학 임피던스 측정에 사용한, 금속-절연층 (이온 겔)-금속 (MIM) 구조의 개략도이다.
보다 구체적으로, 도 2(a)는 0.05의 변형률에서의 저장 탄성 계수(G') 및 손실 계수(G'')의 동적 등온 주파수 스윕 (Dynamic isothermal frequency)이고, (b)는 10 중량% P(VDF-co-HFP) 및 90 중량% [EMI][TFSI]을 포함하는 겔의 주파수에 따른 Z'의 플로팅 데이터이다. 본 실험은 20℃에서 수행되었다.
G'은 G''보다 큰 값이 도출되었으며, 이는 전주파수 범위(0.1 - 100 rad/s)에서 유의미한 주파수 의존성을 나타낸다고 보기는 어렵다.
이번 결과는 상기 겔은 탄성 고체로의 역할을 하고, 이의 네트워크 구조는 거의 변하지 않고 잘 유지됨을 알 수 있다.
10중량%의 P(VDF-co-HFP) 기반의 겔은, 상용화된 이온 겔보다 10배 정도 높은 G' 값 (> 104 Pa)을 가졌다. 상기 상용화된 겔은 ABA 타입의 블록 공중합체이며, 예를 들면, 폴리스티렌-b-폴리(메틸 메타크릴레이트)-b- 폴리스티렌 (polystyrene-b-poly(methyl methacrylate)-b-polystyrene, PS-b-PMMA-b-PS, SMS) 또는 폴리스티렌-b-폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리스티렌 (polystyrene-b-poly(ethylene oxide)-b-polystyrene, PS-b-PEO-b-PS, SOS)이다.
이러한 결과에 따라, 기계적으로 단단한, 'cut-and-stick' 프로토콜에 적용될 수 있는 겔이 얻어졌다.
저전압 및 빠른 응답속도의 전기 화학 소자를 제조하기 위해, 겔의 높은 이온 전도도는 필수적으로 요구되며, 이는 활발한 전기화학 반응을 가능하게 한다.
도 2(b)에서는 Z'의 주파수 종속성을 보여준다.
상기 벌크 겔 저항 (R)은 높은 주파수에서의 평탄한 Z' 플라토(plateau) 값으로부터 얻어질 수 있다. 이때, 임피던스는 순수하게 저항으로 볼 수 있으며, ~235 Ω으로 측정되었다.
2 mm 내지 4 mm 직경의 갤의 두께 (h)를 고려할 때, ~6.7 mS/cm 의 이온 전도도 (σ)는, σ = h / AR 으로 계산된다. 이때 A는 교차 영역에 대응한다.
이러한 값은, 10중량%의 SMS 또는 SOS를 포함하는 다른 이온 겔의 약 5 ~ 6 mS/cm 값과 비견될만한 수치이다.
즉, 10 중량%의 P(VDF-co-HFP)를 포함하는 고강성의 이온 겔은 개선된 기계적 특성을 가짐과 동시에 기존 상용화된 이온 겔과 비교할 때 유사한 수준의 이온 전도성을 가진다. 이러한 본 연구의 이온 겔은 플렉서블 전기 변색 소자에 적합할 수 있다.
실험예 2
도 3은 dmFc와 함께 MHV+ 또는 DHV2 +를 포함하는, 전기 변색 소자의 순환 전압-전류 그림(cyclic voltammograms)이다.
보다 구체적으로, 도 3은 PT 디스크, Ag 와이어, 및 ITO 코팅 유리가 각각 작용 전극, 기준 전극, 및 카운터 전극으로 사용되고, 20 mV/s 스캔 속도 조건에서의, dmFc를 포함하는 전기 변색 겔의 (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +의 순환 전압-전류 그림(CVs)이다. dmFc는 내부 기준 및 애노드 성분으로 사용되었다.
MHV+/MHV ㆍ 의 산화 환원 반응 (도 3(a)) 및 DHV2 +/DHV+ ㆍ 의 산화 환원 반응 (도 3(b))은 각각 -1.2V 및 -0.75V (vs. dmFc+/dmFc) 에서 일어난다.
dmFc가 애노드 성분을 제공할 뿐만 아니라 내부 기준 물질이기 때문에, 전기 변색 물질 및 dmFc의 산화 환원 포텐셜의 차이는, 전기 변색 소자의 변색에 필요한 전압에 대응된다.
그러므로, MHV+를 포함하는 전기 변색 소자는 상대적으로 높은 전압에서의 변색이 예상된다.
실험예 3
도 4는 (a) MHV+ 및 (d) DHV2 +을 포함하는 전기 변색 소자에서 다양한 전압에서의 UV-vis 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
MHV+를 포함하는 전기변색소자의 미색 및 칼라 상태의 사진은 (b) 및 (c)이고, DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 미색 및 칼라 상태의 사진은 (e) 및 (f)이다.
전기 변색 소자의 광학적 특성의 전압 종속성을 평가하기 위해, 다양한 전압에서 UV-vs 흡수 스펙스럼을 기록하였다.
도 4(a)는 외부 인가 전압에 따른, MHV+를 포함하는 전기변색소자의 흡수 스펙트럼의 변화를 보여준다. 겔에 용해된 dmFc로부터 유래된 ~450nm에서의 넓고 약간 피크가 보이며, 이는 미색 상태의 전기변색소자가 보이는 옅은 노란색으로 나타난다. (도 4(b)
-1.0V 전압 변화에는 변화가 없지만, -1.1V에서는 MHV ㆍ 로 인한 흡수 피크(λmax ~546 nm) 증가가 관찰된다.
인가 전압이 증가할수록, 높아지는 MHV ㆍ 로 인해 강한 흡수 피크가 관찰된다.
이전 연구에서 언급한 바와 같이, 마젠타 색은 [BMI][BF4]를 포함하는 친수성 이온 겔 내 DHV2 +를 활용하여 달성할 수 있으나, 전기화학적으로 불안정한 라디칼 양이온 다이머(dimer)가 발생하여 소자 구동에 불리하였다.
반면, MHV+를 포함하는 전기변색소자에서는, ~750nm 보다 큰 파장에서의 특징적인 흡수피크가 나타나지 않았다. (도 4a) 이는 마젠타 색의 근원이 불안정한 라디칼 다이머가 아님을 나타낸다.
상기 전기변색소자 내 드라마틱한 색의 변화는 도 4(c)에서 확인할 수 있다.
반면, 미색 상태의 옅은 노란색을 동일하더라도(도 4(e)), DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 칼라 상태로부터는, ~602nm 및 ~553nm에서의 두 개의 강한 피크가 관찰된다. (도 4(d))
결과적으로, DHV2 +를 포함하는 전기변색소자에서는 푸른 계열의 칼라 상태가 관찰되었다.
전기화학적인 분석으로부터 기대되는 바와 같이 (도 3), 변색은, MHV+를 포함하는 전기변색소자보다 낮은 -0.6V의 전압에서 일어났다.
실험예 4
도 5는 MHV+ 및 DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 변색 및 미색 속도를 평가하기 위해, 546nm 및 602nm에서의 순간적인 투과율 프로파일을 기록한 결과이다.
보다 구체적으로, 도 5는, -1.3V (a) 및 -0.7V (b) 인가 전압 및 최대 흡수 파장(λmax)에서의 (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 순간적인 투과율 프로파일이다. 각각 개방 회로 조건 및 단락 조건의 프로파일을 포함한다.
도 5(a)에서 알 수 있듯이, MHV+를 포함하는 전기변색소자에서, 90% (Δt90%)의 최대 투과율로 변화하는데 필요한 시간은 11초였다.
또 다른 측면에서, 미색화에 대해 두 가지 다른 조건에서 평가를 수행하였다. 이 두 가지 조건은, 개방 회로(open circuit) 및 단락 (short circuit)이다.
외부 전압이 인가되었을 때, 환원된 전기변색 물질 (MHV ㆍ 또는 DHV+ ㆍ ) 및 dmFc+는 캐소드 및 애노드에 각각 발생한다.
그 결과 전기변색 물질 및 dmFc+의 농도는 전극으로부터 중심인 겔까지 농도 구배를 보인다.
이러한 두 종은 결국 만나게 되고, 음의 ΔG으로 인해 자발적으로 반응한다. 이로 인해 개방 회로 조건에서도 미색화가 진행되게 된다.
만약, 회로가 단락되어 있으면, 상기 개방 회로에서의 미색화 루트에 추가로 전기변색 물질의 재산화가 동시에 전극 가까이에서 일어나게 된다.
그러므로, 개방 회로 조건에서의 미색화 시간(Δt90% ~ 125 s) 보다, 단락 조건에서의 미색화 시간(Δt90% ~ 22 s)이 빨라지게 된다. (도 5(a))
DHV2 +를 포함하는 전기변색소자도 유사한 경향을 보인다. (도 5(b))
보다 구체적으로, -0.7V에서 변색 Δt90%은 ~ 17초이었으며, 개방 조건에서의 미색화 시간은 ~146초이었고, 단락 조건에서의 미색화 시간은 ~32초였다.
실험예 5
도 6은 (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 -1.3V 및 -0.7V에서의 광학적 밀도 vs 주입된 전하량 밀도의 플로팅 값이다.
전기변색소자의 성능을 평가하는 또 다른 중요한 계수는 변색효율(η) 이다. 이러한 변색 효율은 다음과 같은 수학식 1로 표시될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017037927998-pat00004
상기 수학식 1에서, ΔOD는 광학적 밀도의 변화이다. 상기 광학적 밀도는 미색 상태의 투과도(Tb) 및 변색 상태의 투과도 (Tc)의 비율의 로그로 정의할 수 있다.
그리고, ΔQ는 ΔOD에 대응하여 주입된 전하량이다.
상기 변색효율(η)은 ΔOD vs. ΔQ의 선형 슬로프로부터 계산될 수 있다. MHV+ 및 DHV2 +를 포함하는 전기변색소자의 변색효율은 -1.3V에서 ~87.5cm2/C 및 -0.7V에서 ~91.3 cm2/C로 각각 측정되었다. (도 6) 이는 기존에 보고된 바이올로겐 기반의 타입 I 전기변색소자의 효율과 비견될만한 수치이다.
실험예 6
도 7은, (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +를 포함하는 전기변색소자에서, λmax 에서의 전류 밀도 및 투과도의 순간적인 변화를 나타낸다. 보다 구체적으로, 첫 변색 후 전력을 끊은 이후 투과도가 적어도 30%가 될 때마다 다시 외부 전압을 인가하였을 때의 데이터이다.
OLED 또는 ECL 등과 같은 발광 표시 장치와는 대조적으로, 전기변색소자는 변색 물질이 일부 잔류하고 있기 때문에, 전력이 끊어진 이후에도 정보를 제공할 수 있다. 게다가 이러한 분야에서 낮은 전력 소모는 실생활 활용에 매우 중요한 인자이다.
변색-상태 유지를 위한 전력을 측정하기 위해, 외부 전압을 소자의 변색을 위해 인가하였다. 이후 투과도가 ~10%에 도달할 때 전압을 차단하였다. 이어서, 투과도가 ~30%에 도달하였을 때, 전압을 다시 인가하였다. 이러한 과정을 3,600초 동안 반복하였다.
도 7(a) 및 7(b)는 (a) MHV+ 및 (b) DHV2 +를 포함하는 전기변색소자에서, λmax 에서의 순간적인 전류 밀도 및 투과도의 변화 프로파일을 보여준다.
평균 전류 밀도를 평가하기 위해서, 총 주입된 전하량은 순간적인 전류 밀도 프로파일의 적분값으로 계산되었다. 이때, MHV+를 포함하는 전기변색소자(마젠타)의 경우 191 μA/cm2로 계산되었고, DHV2 +를 포함하는 전기변색소자(블루)는 90 μA/cm2으로 계산되었다.
실험적인 전압인 -1.3V 및 -0.8V를 고려할 때, 투과도가 ~30% 이하를 유지하기 위한 전기변색소자의 소모 전력은 ~248 μW/cm2 (마젠타) 및 ~72 μW/cm2 (블루)로 계산되었다.
이러한 전기변색소자는 e-paper 디스플레이 (~2mW/cm2)과 같은 초저전력 소모 디스플레이 분야에 속할 수 있다.
실험예 7
도 8은 전기변색 물질의 다양한 혼합 조성 및 인가 전압에서의 전기변색소자의 사진이다. 보다 구체적으로, 도 8은 몰비가 20/80, 50/50 및 80/20 (MHV+/DHV2 +)이고, 인가 전압이 0.0 V, -0.8 V 및 -1.3 V의 여러 조건에서의 전기변색소자의 사진이다.
여기서 구별되는 다른 변색 전압 범위를 주목할 필요가 있다. 보다 구체적으로, 마젠타의 경우 -1.1V 이상의 범위였으며, 블루의 경우 -0.6V 이상이었다. (도 3 및 4 참조)
이는 만약 MHV+ 및 DHV2 +를 모두 포함하는 소자의 경우, 전압의 조절에 의해 멀티 색상이 구현될 수 있음을 의미한다.
전술한 가설을 입증하기 위해, 3가지 다른 형태의 전기변색 물질 혼합물을 포함하는 전기변색소자를 제조하였다. 이러한 소자는 MHV+/DHV2 +의 혼합물을 포함하여 각각의 몰비율 20/80, 50/50, 및 80/20이 되도록 각각 조절하였다.
조성에 관계 없이, 모든 소자는 -0.8V에서 블루 색상을 보여준다.
그러나, 두 번째 변색 상태부터는 조성에 종속된 특성을 보인다. 예를 들어, -1.3V에서 MHV+ 분율이 증가될수록 보다 진한 마룬 색상이 유도된다.
전술한 실험에서 전체 전기변색물질의 양을 고정했기 때문에, 이러한 결과는 상당히 합리적인 결과이다. 즉, 80/20 몰비율의 MHV+/DHV2 +를 선택하는 경우, 플렉서블하면서, 구별되는 2가지 색상의 전압 동조 전기변색소자를 설명할 수 있다. DHV2+의 두 번째 환원(즉, DHV+, ㆍ 에서 DHV0) 이 -1.2V에서 동시에 일어난다. 하지만 DHV0의 흡수피크가 DHV+, ㆍ 보다 훨씬 약하며, 이는 MHV+ 변색 시의 블루 색상의 간섭 감소를 의미한다.
그러므로, 두 번째 환원은 전압 동조 멀티칼라 전기변색소자 컨셉에 유리한 특성인 것을 알 수 있다.
실험예 8
도 9(a)는 흡수 스펙트럼의 인가 전압 종속성을 보여주는 결과이고, (b)는 전기변색 물질의 혼합 조성물 기반의 전기변색소자의 전압 동조 특성을 보여주는 사진이다.
보다 구체적으로, 도 9(a)는 MHV+(80mol%) 및 DHV2 +(20mol%)로 이루어진 전기변색소자의 전압별 파장에 따른 흡수 스펙트럼이다.
상대적으로 낮은 전압 (-1.0V 이하), 에서, DHV2 +를 단독으로 포함하는 전기변색소자와 동일한 스펙트럼을 보인다.
MHV+의 환원 전위를 초과하는 인가 전압으로 인해, MHV ㆍ (λmax ~ 546 nm) 흡수 피크가 관찰된다.
비록 MHV ㆍ 및 DHV+, ㆍ 는 흡수 스펙트럼에 동시에 영향을 주지만, -546nm에서의 피크는 MHV+ (그리고 MHV ㆍ )의 영향이 대부분이다.
블렌딩 시스템 및 겔의 고무적인 특성을 이용하여, 플라스틱 상의 플렉서블 멀티칼라 전기변색소자를 제조할 수 있다.
상기 소자는 명확하게 전압 동조 멀티칼라로 특성을 보였다. 보다 구체적으로, 미색 상태에서는 옅은 노란색을 띄고, -0.8V인 변색 상태 I에서는 블루를 보였으며, -1.3V의 변색 상태 II에서는 마룬을 보였다. (도 9(b))
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (21)

  1. 코어부; 및
    상기 코어부;에 결합된 일측의 치환기를 포함하는,
    비대칭 구조이며,
    상기 일측의 치환기는 양이온 성분과 음이온 성분으로 구성되며,
    이 때, 음이온 성분의 분자량은 145 내지 280인 전기 변색 화합물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인 전기 변색 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112017037927998-pat00005

    상기 화학식 1에서,
    R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 또는, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기이고,
    A는 음이온을 의미한다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 음이온은 PF6, TFSI, BF4 또는 이들의 조합인 것인 전기 변색 화합물.
  5. 한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 전기 변색층;을 포함하고,
    상기 전기 변색층은,
    이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하여 전압 조절에 의해 멀티 색상이 구현되고,
    상기 복수의 전기 변색 화합물은,
    화합물 내 일 축을 기준으로 대칭을 이루는 대칭 화합물; 및 비대칭을 이루는 비대칭 화합물;을 포함하는 것인 전기 변색 소자.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 비대칭 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인 전기 변색 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112019099120443-pat00006

    상기 화학식 1에서,
    R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 또는, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기이고,
    A는 음이온을 의미한다.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 대칭 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 전기 변색 소자:
    [화학식 2]
    Figure 112019099120443-pat00007

    상기 화학식 2에서,
    R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 또는, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기이고,
    A는 음이온을 의미한다.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전기 변색층은,
    이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하되,
    상기 이온 겔이 전해질 매트릭스이고, 상기 이온 겔 내 상기 전기 변색 화합물이 균일하게 녹아 있는 형태인 것인 전기 변색 소자.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 이온 겔은, 이종의 고분자 공중합체인 것인 전기 변색 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이종의 고분자 공중합체는,
    폴리(비닐리덴 플루오라이드) 폴리(스티렌) 또는 이들의 조합인 고분자; 및
    폴리(헥사프루오로프로필렌), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(알킬 메타크릴레이트), 폴리(알킬 아크릴레이트) 또는 이들의 조합인 고분자;의 공중합체인 것인 전기 변색 소자.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 전기 변색층은,
    상온에서 액체 상태인 이온염을 더 포함하는 것인 전기 변색 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이온염은,
    1-알킬-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 (1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [AMI][TFSI], 단 상기 알킬의 탄소수는 1 내지 10), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트 (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, [BMI][BF4]), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트 (1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, [BMI][PF6]), 또는 이들의 조합인 것인 전기 변색 소자.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 이온 겔은 애노드 레독스 화합물을 더 포함하는 것인 전기 변색 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 애노드 레독스 화합물은,
    페로센(ferrocene, Fc), 디메틸페로센 (Dimethyl ferrocene, dmFc), 또는 이들의 조합인 것인 전기 변색 소자.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 전기 변색 화합물 100 몰%에 대해,
    상기 비대칭 화합물은, 0몰% 초과 및 100몰% 미만으로 포함되는 것인 전기 변색 소자.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 전기 변색 소자는 플렉서블한 것인 전기 변색 소자.
  18. 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 전기 변색층;을 포함하고, 상기 전기 변색층은, 이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하는 것인 전기 변색 소자에 대해,
    소정의 시간 동안 전류를 공급하는 온(ON) 단계; 및
    소정의 시간 동안 전류를 차단하는 오프(OFF) 단계; 를 포함하고,
    상기 온(ON) 단계; 및 오프(OFF) 단계는 교차로 수행되며,
    상기 오프(OFF) 단계 시 변색 소자의 특정 파장의 빛의 투과율이 일정 수준 이상이 되면, 상기 온(ON) 단계가 수행되고,
    상기 온(ON) 단계 후 빛의 투과율이 일정 수준 이하가 되면 오프(OFF) 단계가 수행되는 것이며,
    상기 전체 시간 동안의 전기 변색 소자의 특정 파장의 빛에 대한 투과율이 30% 이하인 것인 전기 변색 소자의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 온(ON) 단계의 소정의 시간은 2 내지 4초인 것인 전기 변색 소자의 구동 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 오프(OFF) 단계의 소정의 시간은 20 내지 60초인 것인 전기 변색 소자의 구동 방법.
  21. 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 전기 변색층;을 포함하고, 상기 전기 변색층은, 이온 겔 및 복수의 전기 변색 화합물;을 포함하는 것인 전기 변색 소자에 대해,
    소정의 전력을 공급하는 온(ON) 단계; 및 전력을 차단하는 오프(OFF) 단계; 를 교차가 교차로 수행되고,
    상기 오프(OFF) 단계 시 변색 소자의 특정 파장의 빛의 투과율이 일정 수준 이상이 되면, 상기 온(ON) 단계가 수행되고,
    상기 온(ON) 단계 후 빛의 투과율이 일정 수준 이하가 되면 오프(OFF) 단계가 수행되는 것이며,
    상기 전체 시간 동안의 전기 변색 소자의 특정 파장의 빛에 대한 투과율이 30% 이하이고, 이때 소모되는 전력 범위는 300 μW/cm2 이하인 것인 전기 변색 소자의 구동 방법.
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