KR102335565B1 - Electrochromic device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되고, 전기 변색 물질을 포함하는 전해질 층, 및 상기 제 1 및 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나와 상기 전해질 층 사이에 개재되는 다공성 층을 포함한다.The electrochromic device according to embodiments of the present invention includes a first electrode, a second electrode opposite to the first electrode, and an electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode and including an electrochromic material , and a porous layer interposed between at least one of the first and second electrodes and the electrolyte layer.
Description
본 발명은 전기 변색 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 산화/환원 반응을 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochromic device, and more particularly, to an electrochromic device using an oxidation/reduction reaction.
전기 변색 소자(electrochromic device)는 전기 화학 반응에 의하여 색상과 투과율이 변화하는 특성을 가지는 소자이다. 전기 변색 소자에서 외부의 전기 자극에 의해 전위차가 발생하면, 전해질 층에 포함되어 있는 이온이나 전자가 전기 변색 층 내부로 이동하여 산화/환원 반응이 일어난다. 전기 변색 층의 산화/환원 반응에 의해, 전기 변색 소자의 색깔이 변하고, 전기 변색 물질의 변색에 의해 가시광 혹은 적외선을 투과할 수 있는 정도가 변화한다. 따라서, 전기 변색 소자는 광 셔터, 반사형 디스플레이, 자동차용 변색 거울 및 스마트 윈도우 등으로 응용된다.An electrochromic device is a device having characteristics of changing color and transmittance by an electrochemical reaction. When a potential difference is generated by an external electrical stimulus in the electrochromic device, ions or electrons included in the electrolyte layer move into the electrochromic layer to cause oxidation/reduction reactions. The color of the electrochromic element is changed by the oxidation/reduction reaction of the electrochromic layer, and the degree of being able to transmit visible light or infrared rays is changed by the change in color of the electrochromic material. Accordingly, the electrochromic device is applied to a light shutter, a reflective display, a color-changing mirror for automobiles, a smart window, and the like.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탈색 투과도가 향상된 전기 변색 소자를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an electrochromic device having improved discoloration transmittance.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되고, 전기 변색 물질을 포함하는 전해질 층, 및 상기 제 1 및 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나와 상기 전해질 층 사이에 개재되는 다공성 층을 포함한다.In order to achieve the above object, an electrochromic device according to embodiments of the present invention includes a first electrode, a second electrode facing the first electrode, and interposed between the first electrode and the second electrode, , an electrolyte layer comprising an electrochromic material, and a porous layer interposed between at least one of the first and second electrodes and the electrolyte layer.
일 실시예에 따르면, 상기 다공성 층은 다공성 금속 산화물을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the porous layer may include a porous metal oxide.
일 실시예에 따르면, 상기 전해질 층의 상기 전기 변색 물질은 페노티아진(phenothiazine)을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the electrochromic material of the electrolyte layer may include phenothiazine.
일 실시예에 따르면, 상기 다공성 층은 TiO2(Titanium dioxide)와 ITO (indium tin oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the porous layer may include at least one of titanium dioxide (TiO2) and indium tin oxide (ITO).
일 실시예에 따르면, 상기 다공성 층은 FTO (fluorinated tin oxide), ZnO, SnO2, Antimony-doped tin oxide 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the porous layer may include at least one of fluorinated tin oxide (FTO), ZnO, SnO2, and antimony-doped tin oxide.
일 실시예에 따르면, 전기 변색 층을 더 포함하되, 상기 다공성 층은 상기 제 1 및 제 2 전극들 중 어느 하나와 상기 전해질 층 사이에 개재되고, 상기 전기 변색 층은 상기 제 1 및 제 2 전극들 중 다른 하나와 상기 전해질 층 사이에 개재될 수 있다.According to an embodiment, it further comprises an electrochromic layer, wherein the porous layer is interposed between any one of the first and second electrodes and the electrolyte layer, and the electrochromic layer is the first and second electrodes. It may be interposed between the other one of them and the electrolyte layer.
일 실시예에 따르면, 상기 전기 변색 층은 텅스텐 산화물(Wox)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the electrochromic layer may include tungsten oxide (Wox).
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 제 1 전극 및 상기 제 1 전극 상의 제 1 전기 변색 층, 상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극 및 상기 제 2 전극 상의 코팅층 및 상기 제 1 전기 변색 층 및 상기 코팅층 사이에 개재되는 전해질 층을 포함하되, 상기 전해질 층은 제 1 전기 변색 물질을 포함하고, 상기 전해질 층은 제 2 전기 변색 물질을 포함하며, 상기 코팅층은 다공성 금속 산화물을 포함한다.In order to achieve the above object, an electrochromic device according to embodiments of the present invention includes a first electrode, a first electrochromic layer on the first electrode, a second electrode facing the first electrode, and the second electrode a coating layer on two electrodes and an electrolyte layer interposed between the first electrochromic layer and the coating layer, wherein the electrolyte layer comprises a first electrochromic material and the electrolyte layer comprises a second electrochromic material; The coating layer includes a porous metal oxide.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전기 변색 물질은 유기 변색 물질을 포함하고, 상기 제 2 전기 변색 물질은 무기 변색 물질을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first electrochromic material may include an organic color change material, and the second electrochromic material may include an inorganic color change material.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 따르면, 탈색 투과도가 향상된 전기 변색 소자를 제공할 할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide an electrochromic device having improved discoloration transmittance.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 A의 확대도이다.
도 2a는 전기 변색 소자의 전기 변색 물질들이 탈색되었을 때를 보여주는 도면들이다.
도 2b는 전기 변색 소자의 전기 변색 물질들이 착색되었을 때를 보여주는 도면들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다.
도 4는 비교예에 따른 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 3의 전기 변색 소자를 이용한 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 전기 변색 소자를 이용한 투과 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.1A is a cross-sectional view of an electrochromic device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1B is an enlarged view of FIG. 1A .
2A is a view illustrating a case in which the electrochromic materials of the electrochromic device are discolored.
2B is a diagram illustrating a case in which the electrochromic materials of the electrochromic device are colored.
3 is a cross-sectional view of an electrochromic device according to an exemplary embodiment.
4 is a graph showing a reflection spectrum according to a comparative example.
5 is a graph illustrating a reflection spectrum using the electrochromic device of FIG. 3 .
6 is a graph showing a transmission spectrum using the electrochromic device of FIG. 1 .
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only this embodiment serves to complete the disclosure of the present invention, and to obtain common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' means that a referenced component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.Further, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views, which are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have a schematic nature, and the shapes of the illustrated regions in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and not to limit the scope of the invention.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자(1)의 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 A의 확대도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 전기 변색 소자(1)는 하부 기판(10), 하부 전극(20), 다공성 층(30), 전해질 층(40), 전기 변색 층(50), 상부 전극(60), 상부 기판(70), 그리고 격벽(sealant, 80)을 포함한다. 전기 변색 소자(1)는 투명할 수 있다. 1A is a cross-sectional view of an
하부 기판(10)은 상부 기판(70)과 서로 이격되어, 대향될 수 있다. 하부 기판(10)과 상부 기판(70)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 하부 기판(10)과 상부 기판(70)은 유리 기판을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The
하부 전극(20)은 하부 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(60)은 상부 기판(70) 아래에 배치될 수 있다. 상부 전극(60)과 하부 전극(20)은 서로 대향될 수 있다. 상부 전극(60)과 하부 전극(20)은 투명 전극으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(60) 및 하부 전극(20)은 ITO 또는 FTO를 포함할 수 있다. 하부 전극(20)은 패터닝되어, 복수 개의 서브 하부 전극들을 포함할 수 있다. 상부 전극(60)은 패터닝되어, 복수 개의 서브 상부 전극들을 포함할 수 있다.The
다공성 층(30)은 하부 전극(20) 상에 배치될 수 있다. 다공성 층(30)은 하부 전극(20)과 전해질 층(40) 사이에 개재될 수 있다. 다공성 층(30)은 다공성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 1b를 참조하면, 다공성 층(30)은 이산화티타늄(TiO2, 32)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 다공성 층(30)은 ZnO, 인듐틴옥사이드(ITO), 플루오리네이티드틴옥사이드(FTO), SnO2, antimony-doped SnO2 등을 포함할 수 있다. 다공성 층(30)은 하부 전극(20) 상에 코팅된 코팅층일 수 있다. 다공성 층(30)의 두께는 약 100nm 내지 약 50um 내일 수 있다. 일 예로, 다공성 층(30)의 두께는 약 500nm 내지 약 10um 내일 수 있다. 다공성 층(30)은 약 1nm 내지 약 1000nm 내의 크기를 갖는 입자들로 구성될 수 있다. 일 예로, 다공성 층(30)은 약 1nm 내지 약 100nm 내의 크기를 갖는 입자들로 구성될 수 있다. 다공성 층(30)은 스핀 코팅, 슬롯 다이 코팅, 또는 바코팅 등 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 다공성 층(30)은 코팅 후 열처리 공정을 거쳐 제조될 수 있고, 열처리 공정은 상온 내지 약 1000℃ 내의 온도 하에서 진행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 1a에서는 다공성 층(30)이 하부 전극(20) 상에 배치된 것을 예로 들어 도시하였으나, 이와 달리, 다공성 층(30)은 상부 전극(60) 상에 또는 상,하부 전극들(60,20) 상에 모두 배치될 수 있다. The
전해질 층(40)은 다공성 층(30) 및 전기 변색 층(50) 사이에 개재될 수 있다. 전해질 층(40)은 액체, 젤(gel), 또는 고체 상태일 수 있다. 전해질 층(40)은 제 1 전기 변색 물질과 화합물 전해질 층을 포함할 수 있다. 제 1 전기 변색 물질은 유기 분자를 포함하고, 화합물 전해질 층은 수소 이온(H+) 또는 리튬 이온(Li+)을 포함할 수 있다. 일 예로, 전해질 층(40)은 제 1 전기 변색 물질로서 페노티아진(phenothiazine)을 포함하고, 화합물 전해질 층으로서 LiCO4을 포함할 수 있다. 이와 달리, 제 1 전기 변색 물질은 트리아릴아민(triarylamine), 트리페닐아민 (triphenylamine), 트리아릴아민(triarylamine) 유도체, 트리페닐아민 (triphenylamine) 유도체, 페나진 (phenazine), 페노티아진 (phenothiazine) 유도체, 페나진 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전해질 층(40)은 다공성 층(30) 및 전기 변색 층(50) 사이에서, 이온을 전달할 수 있다. 또한, 전해질 층(40)은 제 1 전기 변색 물질을 포함하여, 변색 반응에 참여할 수 있다. 이에 관하여는, 전기 변색 층(50)과 함께 후술한다. 제 1 전기 변색 물질의 농도는 약 0.1 내지 50 % (w/w) 범위일 수 있다. 예를 들어, 제 1 전기 변색 물질의 농도는 약 1 내지 10 % (w/w) 범위일 수 있다. 전해질의 용매는 propylene carbonate을 포함하는 유기 분자일 수 있다.The
전기 변색 층(50)은 상부 전극(60) 아래에 배치될 수 있다. 전기 변색 층(50)은 상부 전극(60)과 전해질 층(40) 사이에 개재될 수 있다. 전기 변색 층(50)은 다공성 층(30)과 대향될 수 있다. 다시 말해서, 전해질 층(40)과 상,하부 전극들(60,20) 중 어느 하나의 전극 사이에 다공성 층(30)이 배치되고, 전해질 층(40)과 상,하부 전극들(60,20) 중 다른 하나의 전극 사이에 전기 변색 층(50)이 배치될 수 있다. 전기 변색 층(50)은 제 2 전기 변색 물질을 포함할 수 있다. 제 2 전기 변색 물질은 무기 분자를 포함할 수 있다. 일 예로, 제 2 전기 변색 물질은 텅스텐 산화물(WOx)을 포함할 수 있다. 텅스텐 산화물의 두께는 약 10 nm 내지 20,000 nm 내일 수 있다. 예를 들어, 텅스텐 산화물의 두께는 약 50 nm 내지 500 nm 범위일 수 있다. 텅스텐 산화물은 건식 방법(예를 들어, 진공 증착법)에 의해 제조되거나, 습식 방법(예를 들어, 졸-겔 법)에 의해 제조될 수 있다.The
상술한 바와 같이, 다공성 층(30)은 제 1 전기 변색 물질을 포함하고, 전기 변색 층(50)은 제 2 전기 변색 물질들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전기 변색 물질들은 전자 및 이온의 주입과 이탈에 따른 산화/환원 과정에 의해, 전기 변색을 일으킨다. 이 때, 다공성 층(30)과 전기 변색 층(50)은 서로 대응되는 상호 반응을 수행할 수 있다. 일 예로, 다공성 층(30)은 이온 저장층이고, 전해질 층(40)은 이온 이동 통로 및 산화 변색 전극층이고, 전기 변색 층(50)은 환원 변색 전극층일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 다공성 층(30)은 환원 변색 전극층이고 전기 변색 층(50)은 산화 변색 전극층일 수 있다. 상부 및 하부 전극들(20,60)에 인가되는 전압에 따라, 전해질 층(40) 내에 포함되어 있는 수소 이온(H+) 또는 리튬 이온(Li+)이 다공성 층(30) 및 전기 변색 층(50)으로 삽입 또는 탈리된다. 이 때, 화합물 내의 전하 중성 조건을 만족시키기 위해, 다공성 층(30) 및 전기 변색 층(50)의 산화수가 변화되어, 다공성 층(30) 및 전기 변색 층(50) 자체의 광학적 특성(예를 들어, 색상, 투과도)이 변하게 된다.As described above, the
격벽(80)은 상부 및 하부 전극들(20,60)과 결합되어, 서로 분리된 상부 및 하부 전극들(20,60)과 전해질 층(40)을 결합시킬 수 있다. 일 예로, 도 1a와 같이, 격벽(80)은 전해질 층(40)의 측면을 감싸도록 제공될 수 있다.The
도 2a 및 도 2b는 도 1a의 전기 변색 소자(1)의 전기 변색 특성을 보여주는 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 2a는 전기 변색 소자(1)의 전기 변색 물질들이 탈색되었을 때를 보여주는 도면이고, 도 2b는 전기 변색 소자(1)의 전기 변색 물질들이 착색되었을 때를 보여주는 도면이다. 2A and 2B are diagrams illustrating electrochromic characteristics of the
도 2a를 참조하면, 전기 변색 소자(1)에 제 1 구동 전압을 인가하면, 전기 변색 물질들을 포함하는 전해질 층(40)과 전기 변색 층(50)이 모두 탈색되어 외부로부터 인가되는 광을 투과시키는 투명 상태를 나타낼 수 있다. 일 예로, 제 1 구동 전압은 약 -3V 내지 3V일 수 있다. 이 때, 전해질 층(40)의 페노티아진(phenothiazine)이 환원되고, 전기 변색 층(50)의 텅스텐 산화물(WOx)은 산화될 수 있다. 환원된 페노티아진(phenothiazine)을 포함하는 전해질 층(40)과 산화된 텅스텐 산화물(WOx)을 포함하는 전기 변색 층(50)은 모두 투명할 수 있다. 반면에, 도 2b를 참조하면, 전기 변색 소자(1)에 제 2 구동 전압을 인가하면, 전기 변색 물질들을 포함하는 전해질 층(40)과 전기 변색 층(50)이 모두 착색되어 외부로부터 인가되는 광을 차단하는 차단 상태를 나타낼 수 있다. 일 예로, 제 2 구동 전압은 약 -3V 내지 3V의 전압일 수 있다. 이 때, 전해질 층(40)의 페노티아진(phenothiazine)은 산화되고, 전기 변색 층(50)의 텅스텐 산화물(WOx)은 환원될 수 있다. 산화된 페노티아진(phenothiazine)을 포함하는 전해질 층(40)은 붉은 색을 띠고, 환원된 텅스텐 산화물(WOx)을 포함하는 전기 변색 층(50)은 푸른 색을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 인가되는 전압을 조절하여, 착색과 탈색, 그리고 투명도를 조절할 수 있다. Referring to FIG. 2A , when a first driving voltage is applied to the
도 3은 일 실시예에 따른 전기 변색 소자(2)의 단면도이다. 전기 변색 소자(2)는 하부 기판(10), 하부 전극(20), 다공성 층(30), 전해질 층(40), 전기 변색 층(50), 상부 전극(62), 상부 기판(70), 그리고 격벽(sealant, 80)을 포함한다. 전기 변색 소자(2)에 대해, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 전기 변색 소자(1)와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위하여 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 상부 전극(62)은 서로 적층된 제 1 전극층(62a) 및 제 2 전극층(62b)을 포함할 수 있다. 제 1 전극층(62a)은 미러 전극이고, 제 2 전극층(62b)은 투명 전극일 수 있다. 일 예로, 제 1 전극층(62a)은 Ag을 포함하고, 제 2 전극층(62b)은 ITO를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상부 전극(62)은 단일의 미러 전극으로 제공될 수 있다. 하부 전극(20)은 ITO 또는 FTO 등을 포함할 수 있다.3 is a cross-sectional view of an
일반적인 전기 변색 소자는, 제 1 전기 변색 물질을 포함하는 전해질 층, 전해질 층과 인접하고 제 2 전기 변색 물질을 포함하는 전기 변색 층, 전해질 층과 인접하며 전기 변색 층과 대향되는 박막의 대향 전극을 포함하는 구조를 갖고, 이하, 이러한 구조의 전기 변색 소자를 비교예로 지칭한다. 비교예에 따른 전기 변색 소자는, 착탈색 전환시에 불완전 탈색이 일어나 탈색 투과도가 저하될 수 있다. 일 예로, 전해질 층이 페노티아진(phenothiazine)을 포함하고, 전기 변색 층이 텅스텐 산화물(WOx)을 포함하는 경우, 착색 후 탈색 전환시 불완전하게 탈색되어, 투명한 색이 아닌 붉은 색을 나타낼 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자들(1,2)은, 전기 변색 층과 대향되는 대향 전극 상에 다공성 층을 포함하여 전해질 층과 접촉하는 다공성 층의 표면적 대 부피비(surface to volume ratio)가 증가될 수 있다. 이를 통해, 전해질 층의 제 1 전기 변색 물질의 산화 환원 반응을 촉진시키고, 탈색 투과도를 높일 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 이를 보완 설명한다. A typical electrochromic device includes an electrolyte layer including a first electrochromic material, an electrochromic layer adjacent to the electrolyte layer and including a second electrochromic material, and an opposite electrode of a thin film adjacent to the electrolyte layer and facing the electrochromic layer An electrochromic device having a structure including the following, and having such a structure, is hereinafter referred to as a comparative example. In the electrochromic device according to the comparative example, incomplete discoloration may occur during color changeover, and thus discoloration transmittance may be reduced. As an example, when the electrolyte layer includes phenothiazine and the electrochromic layer includes tungsten oxide (WOx), the color may be incompletely decolorized during decolorization conversion after coloring, thereby exhibiting a red color instead of a transparent color. . However, in the
도 4는 비교예에 따른 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 5는 도 3의 전기 변색 소자(2)를 이용한 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 4의 ①은 비교예에 따른 탈색시의 반사도이고, ②는 비교예에 따른 착색시의 반사도이다. 도 5의 ①'은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈색시의 반사도이고, ②'은 본 발명의 일 실시예에 따른 착색시의 반사도이다. 도 4 및 도 5의 제 1 구동 전압, 즉, 탈색시 구동 전압은 0V이고, 제 2 구동 전압, 즉, 착색시 구동 전압은 약 -1.0V일 수 있다. 도 4 및 도 5를 비교하면, 비교예 및 본 발명의 일 실시에 따른 착색시의 반사도들이 대체적으로 서로 유사하나(① 및 ①' 참조), 탈색시의 반사도들은 일 구간, 즉, B 구간에서 상이함을 알 수 있다(② 및 ②' 참조). 도 5에 비해, 도 4의 B 구간에서 반사도가 저하되는 현상이 일어난다. B 구간은 약 480 nm 내지 530 nm일 수 있다. 즉, 비교예에 따르면, 탈색될 때 녹색 계통의 가시광선을 흡수하여 전기 변색 소자가 붉은 색을 띠는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따르면 탈색 전환시 녹색 계통의 가시광선을 흡수하는 것이 방지되어 탈색 투과도가 향상되는 것을 파악할 수 있다. 4 is a graph illustrating a reflection spectrum according to a comparative example, and FIG. 5 is a graph illustrating a reflection spectrum using the
도 6은 도 1의 전기 변색 소자(1)를 이용한 투과 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 상술한 바와 같이, 도 1의 전기 변색 소자(1)의 상부 전극(60) 및 하부 전극(20)은 투명 전극으로 제공될 수 있다. 도 6의 ③은 전기 변색 소자(1)의 탈색시의 투과도이고, ④은 전기 변색 소자(1)의 착색시의 투과도이다. 제 1 구동 전압, 즉, 탈색시 구동 전압은 0 V이고, 제 2 구동 전압, 즉, 착색시 구동 전압은 약 -1.2 V일 수 있다. 도 6을 참조하면, 탈색시 투과도에서는 B 구간에서 스펙트럼 패임 현상이 일어나지 않는다. 다시 말해서, 탈색시 전기 변색 소자에 붉은 색의 잔상이 없음을 알 수 있다.FIG. 6 is a graph showing a transmission spectrum using the
본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 제 1 전기 변색 물질을 포함하는 전해질 층, 전해질 층과 1 전극 사이에 제 2 전기 변색 물질을 포함하는 전기 변색 층, 전해질 층과 제 2 전극 사이에 다공성 금속산화물을 포함하는 다공성층을 포함하여, 탈색 투과도 손실을 방지하고 탈색 잔상을 제거할 수 있다. 이와 달리, 전해질 층에 포함된 페노티아진이 불완전 환원되는 경우, 전기 변색 소자는 탈색 잔상, 예를 들어, 전기 변색 소자가 붉은색을 띰,이 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자가 미러를 포함하는 경우, 광 반사도를 향상시킬 수 있다. 또한, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 투과형 전기 변색 소자 및 반사형 전기 변색 소자 모두에 적용될 수 있음을 알 수 있다.An electrochromic device according to embodiments of the present invention includes an electrolyte layer including a first electrochromic material, an electrochromic layer including a second electrochromic material between the electrolyte layer and the first electrode, and between the electrolyte layer and the second electrode Including a porous layer containing a porous metal oxide to prevent loss of discoloration transmittance and remove discoloration afterimages. On the other hand, when phenothiazine included in the electrolyte layer is incompletely reduced, the electrochromic device may exhibit a discoloration afterimage, for example, the electrochromic device has a red color. In addition, when the electrochromic device according to embodiments of the present invention includes a mirror, light reflectivity may be improved. Also, referring to FIGS. 4 to 6 , it can be seen that the present invention can be applied to both a transmissive electrochromic device and a reflective electrochromic device.
이상의 실시예들에서, 전기 변색 소자들이 상/하부 기판들 및 상/하부 전극들을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 상/하부의 구분은 본 발명의 실시예들의 구조 및 형상을 설명하기 위한 것일 뿐, 이에 제한되지 않는다. In the above embodiments, the electrochromic devices have been described as including upper/lower substrates and upper/lower electrodes. However, the present invention is not limited thereto.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You can understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (9)
상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극 및 상기 제 2 전극 상의 코팅층; 및
상기 전기 변색 층 및 상기 코팅층 사이에 개재되는 전해질 층을 포함하되,
상기 전해질 층은 제 1 전기 변색 물질을 포함하고, 상기 전기 변색 층은 제 2 전기 변색 물질을 포함하며, 상기 코팅층은 다공성 금속 산화물을 포함하고,
상기 전기 변색 층 및 상기 코팅층은 상기 전해질 층을 사이에 두고 서로 이격되고,
상기 제 1 전기 변색 물질은 페노티아진을 포함하고,
상기 제 2 전기 변색 물질은 텅스텐 산화물을 포함하고,
상기 다공성 금속 산화물은 TiO2(Titanium dioxide), ITO(indium tin oxide), FTO(fluorinated tin oxide), ZnO, SnO2 및 Antimony-doped tin oxide 중 적어도 하나를 포함하는, 전기 변색 소자.
a first electrode and an electrochromic layer on the first electrode;
a second electrode facing the first electrode and a coating layer on the second electrode; and
An electrolyte layer interposed between the electrochromic layer and the coating layer,
the electrolyte layer comprises a first electrochromic material, the electrochromic layer comprises a second electrochromic material, and the coating layer comprises a porous metal oxide;
The electrochromic layer and the coating layer are spaced apart from each other with the electrolyte layer therebetween,
wherein the first electrochromic material comprises phenothiazine;
the second electrochromic material comprises tungsten oxide;
The porous metal oxide includes at least one of TiO 2 (Titanium dioxide), ITO (indium tin oxide), FTO (fluorinated tin oxide), ZnO, SnO 2 and Antimony-doped tin oxide, electrochromic device.
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