KR102358895B1 - 전기변색소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색소자는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제1 투명전극, 상기 제1 투명전극 위에 배치되며 제1 변색물질을 포함하는 제1 변색물질층, 상기 제1 변색물질층 위에 배치된 전해질층, 상기 전해질층 위에 배치되며 제2 변색물질을 포함하는 제2 변색물질층, 상기 제2 변색물질층 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제2 투명전극, 그리고 상기 제2 투명전극 위에 배치된 제2 기판을 포함하며, 상기 제1 변색물질층과 상기 전해질층 사이에 배치되고 상기 제1 변색물질을 포함하는 제1 버퍼층, 그리고 상기 전해질층과 상기 제2 변색물질층 사이에 배치되고 상기 제2 변색물질을 포함하는 제2 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 제1 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고, 상기 제2 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이다.

Description

전기변색소자{ELECTROCHROMISM ELEMENT}
본 발명은 전기변색소자에 관한 것이다.
전기변색(Electrochromism)이란 전압을 인가하면 전계방향에 의해 가역적으로 색상이 변하는 현상으로서, 이러한 특성을 지닌 전기화학적 산화환원반응에 의해서 재료의 광특성이 가역적으로 변할 수 있는 물질을 전기변색물질이라고 한다. 이러한 전기변색물질은 외부에서 전기적 신호가 인가되지 않는 경우에는 색을 띠지 않고 있다가 전기적 신호가 인가되면 색을 띠게 되거나, 반대로 외부에서 신호가 인가되지 않는 경우에는 색을 띠고 있다가 전기적 신호가 인가되면 색이 소멸하는 특성을 가진다.
전기변색소자는 전기화학적 산화환원반응에 의하여 전기변색물질의 광투과도가 변하는 현상을 이용한 소자로서, ESL(electro shelf label) 등과 같이 특정부의 변색이 필요한 디스플레이, 대형 포스터 또는 안내판 등의 게시용 장치, 스마트 윈도우, 건축용 창유리, 자동차 미러, 플렉서블 디스플레이 등의 광투과도 또는 반사도를 조절하는 용도로 이용되고 있으며, 최근에는 가시광선 영역에서의 색변화뿐만 아니라 적외선 차단효과까지 있다는 것이 알려지면서 에너지 절약형 제품으로의 응용 가능성에 대해서도 큰 관심을 받고 있다.
이러한 전기변색소자의 성능은 변색속도에 따라 달라지며, 변색속도는 투명 전극의 저항, 변색물질, 전해질에 의하여 영향을 받을 수 있다. 변색속도를 개선하기 위하여, 투명전극의 저항을 낮추거나, 변색물질 또는 전해질의 조성을 개량하고자 하는 시도가 있다.
한편, 변색속도는 투명전극과 변색물질층 간의 경계면 또는 변색물질층과 전해질층 간의 경계면에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 즉, 투명전극과 변색물질층 또는 변색물질층과 전해질층은 극성이 상이하며, 투명전극, 변색물질층 및 전해질층의 표면 거칠기로 인하여, 그 경계면에서 공기층이 존재하게 된다. 이에 따라, 층 간 경계면에서의 이온전도도가 낮아지게 되며, 결과적으로 변색속도가 낮아지게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기변색소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색소자는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제1 투명전극, 상기 제1 투명전극 위에 배치되며 제1 변색물질을 포함하는 제1 변색물질층, 상기 제1 변색물질층 위에 배치된 전해질층, 상기 전해질층 위에 배치되며 제2 변색물질을 포함하는 제2 변색물질층, 상기 제2 변색물질층 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제2 투명전극, 그리고 상기 제2 투명전극 위에 배치된 제2 기판을 포함하며, 상기 제1 변색물질층과 상기 전해질층 사이에 배치되고 상기 제1 변색물질을 포함하는 제1 버퍼층, 그리고 상기 전해질층과 상기 제2 변색물질층 사이에 배치되고 상기 제2 변색물질을 포함하는 제2 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 제1 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고, 상기 제2 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이다.
상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층은 전해질을 더 포함하며, 상기 전해질은 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함될 수 있다.
상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층은 전도성 고분자를 더 포함하며, 상기 전도성 고분자는 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함될 수 있다.
상기 전도성 고분자는 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polyaniline)으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
제1 투명전극과 상기 제1 변색물질층 사이에 배치되고 상기 제1 변색물질을 포함하는 제3 버퍼층, 그리고 상기 제2 변색물질층과 상기 제2 투명전극 사이에 배치되고 상기 제2 변색물질을 포함하는 제4 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 제3 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고, 상기 제4 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%일 수 있다.
상기 제3 버퍼층 및 상기 제4 버퍼층은 상기 투명 전도성 재료를 더 포함하며, 상기 투명 전도성 재료는 상기 제3 버퍼층 및 상기 제4 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함될 수 있다.
상기 제3 버퍼층 및 상기 제4 버퍼층은 전도성 고분자를 더 포함하며, 상기 전도성 고분자는 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제1 투명전극, 상기 제1 투명전극 위에 배치되며 제1 변색물질을 포함하는 제1 변색물질층, 상기 제1 변색물질층 위에 배치된 전해질층, 상기 전해질층 위에 배치되며 제2 변색물질을 포함하는 제2 변색물질층, 상기 제2 변색물질층 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제2 투명전극, 그리고 상기 제2 투명전극 위에 배치된 제2 기판을 포함하며, 상기 제1 변색물질층과 상기 전해질층 사이에 배치되고 상기 제1 변색물질을 포함하는 제1 버퍼층, 그리고 상기 전해질층과 상기 제2 변색물질층 사이에 배치되고 상기 제2 변색물질을 포함하는 제2 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 제1 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고, 상기 제2 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%인 전기변색소자, 상기 제1 투명전극에 연결되고, 제1 극성을 가지는 제1 단자부, 그리고 상기 제2 투명전극에 연결되고, 제2 극성을 가지는 제2 단자부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시인성 및 변색 속도가 높은 전기변색소자를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 투명전극과 변색물질층 또는 변색물질층과 전해질층 간의 결합력을 높일 수 있고, 이에 따라 이온전도도 및 변색속도를 높일 수 있다.
도 1은 전기변색소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색장치의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조들이 기판, 각층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 전기변색소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 상에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 어느 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다.
도시되지 않았으나, 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 사이에는 실링재(sealant)가 더 배치되며, 실링재에 의하여 형성된 공간 내에 제1 변색물질층(150), 제2 변색물질층(160) 및 전해질층(170)이 배치될 수도 있다.
여기서, 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 중 적어도 하나는 투명한 기판일 수 있다.
한편, 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 또는 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160)은 극성이 상이하므로, 결합력이 낮으며, 이에 따라 층 간의 경계면에는 공기층이 존재할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 또는 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140)은 극성이 상이하므로, 결합력이 낮으며, 이에 따라 층 간의 경계면에는 공기층이 존재할 수 있다.
층 간의 경계면에 존재하는 공기층은 전기변색소자의 이온전도도를 낮추는 역할을 하며, 이에 따라 전기변색소자의 중요한 성능 중 하나인 변색속도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 층 간의 경계면에 버퍼층을 추가하여, 층 간의 결합력을 높이고자 한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다.
제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 중 적어도 하나는 투과도(T%)가 98%이상인 투명 기판이며, 유리, 플라스틱 또는 연성의 고분자 필름일 수 있다. 예를 들어, 연성의 고분자 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리카보네이트(Polycabonate, PC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, ABS), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate, PEN), 폴리에테르술폰(Polyether Sulfone, PES), 고리형 올레핀 고분자(Cyclic Olefin Copolymer, COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide, PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene, PS) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이는 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제1 변색물질층(150), 제2 변색물질층(160) 및 전해질층(170)은 전압을 가하면 색상이 변하는 전기변색 원리를 이용하여 외부로부터의 전압 인가에 의해 가역적으로 색이 변하거나 투과율이 변하는 소자를 포함한다. 제1 변색물질층(150), 제2 변색물질층(160) 및 전해질층(170)의 총 두께는 10 내지 500㎛, 바람직하게는 20 내지 300㎛, 더욱 바람직하게는 50 내지 200㎛일 수 있다. 제1 변색물질층(150), 제2 변색물질층(160) 및 전해질층(170)의 총 두께가 10㎛ 미만인 경우, 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 간의 맞닿음으로 인해 합선이 될 가능성이 있고, 제1 변색물질층(150), 제2 변색물질층(160)) 및 전해질층(170)의 총 두께가 500㎛를 초과하는 경우, 전기전도도가 감소하여 반응 속도가 느려질 수 있다.
제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160)은 변색 또는 소색 성능이 우수하고, 응답속도가 우수하며, 내구성을 유지할 수 있고, 메모리 효과가 있는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 변색물질층(150)은 산화반응을 하는 산화 변색층이고, 제2 변색물질층(160)은 환원반응을 하는 환원 변색층일 수 있다.
제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160)은 유기계 변색물질 및 무기계 변색물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 변색물질은 전기화학적 산화, 환원 반응에 의하여 광흡수도가 변화하는 전기변색특성을 갖는 물질을 의미하며, 전압의 인가 여부 및 전압의 세기에 따라 가역적으로 전기변색물질의 전기 화학적 산화, 환원 현상이 일어나고, 이에 의하여 변색물질의 투명도 및 흡광도가 가역적으로 변경될 수 있다. 유기계 변색물질은, 예를 들어 비올로겐, 안트라퀴논, 폴리피롤 및 폴리싸이오펜, 폴리안트라센, 폴리플루오렌, 폴리카바졸, 폴리페닐비닐렌 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있으며, 무기계 변색물질은, 예를 들어 텅스텐, 이리듐, 니켈, 바나듐, 몰리브덴, 망간, 티타튬, 세륨 및 니오븀의 산화물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 또는, 변색물질은 프루시안 블루(Prussian blue, PB), 프루시안 블루 아날로그(PB analog, PBA)일 수도 있다. WO3는 환원 변색층에 포함되는 변색물질이고, NiO는 산화 변색층에 포함되는 변색물질일 수 있다.
그리고, 전해질층(170)은 높은 이온전도도, 우수한 내온성, 우수한 적층 밀착성을 갖는 젤, 고체 또는 액체 전해질 재료를 포함할 수 있다. 전해질 재료는, 예를 들어 PMMA(poly(methyl methacrylate)) 수지, PC(polycarbonate) 수지 또는 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 또는, 전해질층(170)은 이온성 액체 및 금속염을 포함할 수도 있다. 여기서, 이온성 액체에 포함되는 양이온으로는 암모늄(ammonium), 이미다졸륨(imidazolium), 옥사졸륨(oxazolium), 피페리디늄(piperidinium), 피라지늄(pyrazinium), 피라졸륨(pyrazolium), 피리다지늄(pyridazinium), 피리디늄(pyridinium), 피리미디늄(pyrimidinium), 피롤리디늄, (pyrrolidinium), 피롤리늄(pyrrolinium), 피롤륨(pyrrolium), 티아졸륨(thiazolium), 트리아졸륨(triazolium) 등일 수 있으며, 음이온으로는 할로겐족, BF4 -, PF6 -, 설포네이트계[(SO2R)O]-, 이미드계[(SO2R)2N]-, 메티드계[(SO2R)3C]-등일 수 있다. 여기서, R은 할로겐족, CF3, C2F5 및 기타 전자쌍을 받을 수 있는 아릴 또는 알킬치환체일 수 있다. 그리고, 금속염은 리튬 이온일 수 있다.
전해질층(170)이 이온성 액체 및 금속염을 포함할 경우, 이온성 액체의 낮은 증기압, 비가연성, 전기화학적 안정성 및 상온에서의 높은 이온전도도로 인하여 빠른 변색속도를 얻는 것이 가능하다.
그리고, 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 각각은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있는 투명 전도성 재료를 포함할 수 있다. 투명 전도성 재료는, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), IZO(Indiun Zinc Oxide), 구리 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 또는, 투명 전도성 재료는, 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 또는 이들의 혼합물과 같은 나노 파우더 합성체를 포함할 수도 있다. 여기서, 나노 파우더의 함량 제어를 통해 전기전도도를 확보하면서, 색 및 반사율 제어가 가능하다. 또는, 투명 전도성 재료는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 각각은 필름 형상일 수 있으며, 빛에 대한 투과율이 80% 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변색물질층과 전해질층 사이에 버퍼층을 추가하고자 한다.
도 2에서, 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 사이에 제1 버퍼층(180)이 배치되고, 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 사이에 제2 버퍼층(182)이 배치되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182) 중 하나만 배치될 수도 있다.
제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182)은 각각 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 버퍼층(180)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 전해질층(170)에 포함되는 전해질을 포함하고, 제2 버퍼층(180)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 전해질층(170)에 포함되는 전해질을 포함한다. 이에 따라, 제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182) 각각은 각각 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 극성 차를 줄여 주어, 경계면에서의 에어 갭을 방지하고, 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
이때, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)에 포함되는 전해질은 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)의 0.01 내지 5wt%, 바람직하게는 0.05 내지 4wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3wt%로 포함될 수 있다. 전해질이 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)의 0.01wt% 미만으로 포함되면, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)은 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높이는 역할을 할 수 없다. 그리고, 전해질이 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)의 5wt%를 초과하여 포함되면, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182) 내 변색물질 간의 거리가 멀어져 이온전도도를 높이는 효과가 떨어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다. 이하, 도 2에서 설명한 내용과 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도 2에서 설명한 실시예와 마찬가지로, 변색물질층과 전해질층 사이에 버퍼층을 추가하고자 한다.
도 3에서, 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 사이에 제1 버퍼층(180)이 배치되고, 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 사이에 제2 버퍼층(182)이 배치되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182) 중 하나만 배치될 수도 있다.
제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182)은 각각 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 버퍼층(180)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 전도성 고분자를 포함하고, 제2 버퍼층(180)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 전도성 고분자를 포함한다. 이에 따라, 제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182) 각각은 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 극성 차를 줄여 주어, 경계면에서의 에어 갭을 방지하고, 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
여기서, 전도성 고분자는 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate), PEDOT-PANI(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polyaniline), EDOT(Ethylenedioxythiophene), CNT(Carbon Nano Tube), PVDF(polyvinylidene fluoride), PEDOT:PPy, SBR 수지로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
바람직하게는, 전도성 고분자는 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 또는 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면을 연결하는 역할을 함과 동시에, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)에 분산된 변색물질 간의 이온 이동(ion mobilization)을 위한 매트릭스 역할을 할 수도 있다. 특히, CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 다른 전도성 고분자에 비하여 전기전도도가 높으므로, 변색물질 간 전자의 이동을 용이하게 하며, 이에 따라 이온전도도가 증가하게 되고, 결과적으로 변색속도가 높아지게 된다. 또한, 전도성 고분자 중 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 다른 전도성 고분자에 비하여 분산이 잘 이루어지므로, 버퍼층 내 변색물질의 표면을 코팅할 수 있다. 이에 따라, 이온전도도 및 변색속도가 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)에 포함되는 전도성 고분자, 예를 들어 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)의 0.01 내지 5wt%, 바람직하게는 0.05 내지 4wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3wt%로 포함될 수 있다. 전도성 고분자가 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)의 0.01wt% 미만으로 포함되면, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)은 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높이는 역할을 할 수 없다. 그리고, 전도성 고분자가 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)의 5wt%를 초과하여 포함되면, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182) 내 변색물질 간의 거리가 멀어져 이온전도도를 높이는 효과가 떨어질 수 있다.
도 2 내지 3의 실시예에서, 제1 버퍼층(180)의 두께는 제1 변색물질층(150)의 두께의 0.01 내지 20%, 바람직하게는 0.01 내지 10%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5%일 수 있다. 그리고, 제2 버퍼층(182)의 두께는 제2 변색물질층(160)의 두께의 0.01 내지 20%, 바람직하게는 0.01 내지 10%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5%일 수 있다. 제1 버퍼층(180)의 두께 또는 제2 버퍼층(182)의 두께가 제1 변색물질층(150)의 두께 또는 제2 변색물질층(160)의 두께의 0.01% 미만이면, 버퍼층으로의 역할을 하기가 어려워진다. 즉, 제1 버퍼층(180) 또는 제2 버퍼층(182)은 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높이는 역할을 하기 어려우며, 이에 따라 이온전도도 증가 및 변색속도 향상의 효과를 얻기 어려운 문제가 있다. 제1 버퍼층(180)의 두께 또는 제2 버퍼층(182)의 두께가 제1 변색물질층(150)의 두께 또는 제2 변색물질층(160)의 두께의 20%를 초과하면, 이온이 이동해야 하는 거리가 커지게 되어, 오히려 변색속도가 저하될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다. 도 2와 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변색물질층과 투명전극 사이에 버퍼층을 추가하고자 한다.
도 4에서, 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 사이에 제3 버퍼층(184)이 배치되고, 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 사이에 제4 버퍼층(186)이 배치되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186) 중 하나만 배치될 수도 있다.
제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)은 각각 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 버퍼층(184)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 제1 투명전극(130)에 포함되는 투명 전도성 재료를 포함하고, 제4 버퍼층(186)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 제2 투명전극(140)에 포함되는 투명 전도성 재료를 포함한다. 이에 따라, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186) 각각은 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 극성 차를 줄여 주어, 경계면에서의 에어 갭을 방지하고, 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
이때, 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186)에 포함되는 투명 전도성 재료는 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186)의 0.01 내지 5wt%, 바람직하게는 0.05 내지 4wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3wt%로 포함될 수 있다. 투명 전도성 재료가 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186)의 0.01wt% 미만으로 포함되면, 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186)은 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높이는 역할을 할 수 없다. 그리고, 투명 전도성 재료가 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186)의 5wt%를 초과하여 포함되면, 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186) 내 변색물질 간의 거리가 멀어져 이온전도도를 높이는 효과가 떨어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다. 이하, 도 2에서 설명한 내용과 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도 4에서 설명한 바와 마찬가지로 변색물질층과 투명전극 사이에 버퍼층을 추가하고자 한다.
도 5에서, 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 사이에 제3 버퍼층(184)이 배치되고, 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 사이에 제4 버퍼층(186)이 배치되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186) 중 하나만 배치될 수도 있다.
제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)은 각각 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 버퍼층(184)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 제1 투명전극(130)에 포함되는 전도성 고분자를 포함하고, 제4 버퍼층(186)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 제2 투명전극(140)에 포함되는 전도성 고분자를 포함한다. 이에 따라, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186) 각각은 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 극성 차를 줄여 주어, 경계면에서의 에어 갭을 방지하고, 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
여기서, 전도성 고분자는 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면을 연결하는 역할을 함과 동시에, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)에 분산된 변색물질 간의 이온 이동(ion mobilization)을 위한 매트릭스 역할을 할 수도 있다. 즉, CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 변색물질 간 전자의 이동을 용이하게 하며, 이에 따라 이온전도도가 증가하게 되고, 결과적으로 변색속도가 높아지게 된다.
이때, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)에 포함되는 전도성 고분자, 예를 들어 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI 중 적어도 하나는 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)의 0.01 내지 5wt%, 바람직하게는 0.05 내지 4wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3wt%로 포함될 수 있다. 전도성 고분자가 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)의 0.01wt% 미만으로 포함되면, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)은 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높이는 역할을 할 수 없다. 그리고, 전도성 고분자가 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)의 5wt%를 초과하여 포함되면, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186) 내 변색물질 간의 거리가 멀어져 이온전도도를 높이는 효과가 떨어질 수 있다.
도 4 내지 5의 실시예에서, 제3 버퍼층(184)의 두께는 제1 변색물질층(150)의 두께의 0.01 내지 20%, 바람직하게는 0.01 내지 10%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5%일 수 있다. 그리고, 제4 버퍼층(186)의 두께는 제2 변색물질층(160)의 두께의 0.01 내지 20%, 바람직하게는 0.01 내지 10%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5%일 수 있다. 제3 버퍼층(184)의 두께 또는 제4 버퍼층(186)의 두께가 제1 변색물질층(150)의 두께 또는 제2 변색물질층(160)의 두께의 0.01% 미만이면, 버퍼층으로의 역할을 하기가 어려워진다. 즉, 제3 버퍼층(184) 또는 제4 버퍼층(186)은 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높이는 역할을 하기 어려우며, 이에 따라 이온전도도 증가 및 변색속도 향상의 효과를 얻기 어려운 문제가 있다. 제3 버퍼층(184)의 두께 또는 제4 버퍼층(186)의 두께가 제1 변색물질층(150)의 두께 또는 제2 변색물질층(160)의 두께의 20%를 초과하면, 이온이 이동해야 하는 거리가 커지게 되어, 오히려 변색속도가 저하될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색소자의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 투명전극(130) 및 제2 투명전극(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다. 이하, 도 2 내지 5에서 설명한 내용과 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변색물질과 전해질 사이, 그리고 변색물질층과 투명전극 사이에 버퍼층을 추가하고자 한다.
도 6에서, 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 사이에 제1 버퍼층(180)이 배치되고, 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 사이에 제2 버퍼층(182)이 배치되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182) 중 하나만 배치될 수도 있다. 그리고, 도 6에서 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 사이에 제3 버퍼층(184)이 배치되고, 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 사이에 제4 버퍼층(186)이 배치되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186) 중 하나만 배치될 수도 있다.
제1 버퍼층(180) 및 제2 버퍼층(182)은 각각 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 간의 경계면 및 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
그리고, 제3 버퍼층(184) 및 제4 버퍼층(186)은 각각 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 간의 경계면 및 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 간의 경계면에서의 결합력 및 점착력을 높일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 버퍼층(180)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 전해질층(170)에 포함되는 전해질을 포함하고, 제2 버퍼층(180)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 전해질층(170)에 포함되는 전해질을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 버퍼층(184)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 제1 투명전극(130)에 포함되는 투명 전도성 재료를 포함하고, 제4 버퍼층(186)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 제2 투명전극(140)에 포함되는 투명 전도성 재료를 포함할 수 있다.
또는, 제1 버퍼층(180)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 전도성 고분자를 포함하고, 제2 버퍼층(180)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 그리고, 제3 버퍼층(184)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 제1 투명전극(130)에 포함되는 전도성 고분자를 포함하고, 제4 버퍼층(186)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 제2 투명전극(140)에 포함되는 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
또는, 제1 버퍼층(180)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 전해질층(170)에 포함되는 전해질을 포함하고, 제2 버퍼층(180)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 전해질층(170)에 포함되는 전해질을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 버퍼층(184)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 제1 투명전극(130)에 포함되는 전도성 고분자를 포함하고, 제4 버퍼층(186)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 제2 투명전극(140)에 포함되는 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
또는, 제1 버퍼층(180)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 전도성 고분자를 포함하고, 제2 버퍼층(180)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 그리고, 제3 버퍼층(184)은 제1 변색물질층(150)에 포함되는 제1 변색물질 및 제1 투명전극(130)에 포함되는 투명 전도성 재료를 포함하고, 제4 버퍼층(186)은 제2 변색물질층(160)에 포함되는 제2 변색물질 및 제2 투명전극(140)에 포함되는 투명 전도성 재료를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기변색장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 전기변색소자(100)는 서로 대향하여 배치되는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120), 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 상에 각각 배치되며, 서로 대향하여 배치되는 제1 전극층(130) 및 제2 전극층(140), 제1 전극층(130) 및 제2 전극층(140) 중 하나에 배치되는 제1 변색물질층(150), 제1 전극층(130) 및 제2 전극층(140) 중 나머지 하나에 배치되는 제2 변색물질층(160), 그리고 제1 변색물질층(150) 및 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 전해질층(170)을 포함한다. 제1 전극층(130) 및 제2 전극층(140) 사이에는 제1 변색물질층(150), 전해질층(170) 및 제2 변색물질층(160)을 둘러싸도록 실링부(190)가 배치될 수 있다.
도 2 내지 6에서 설명한 바와 마찬가지로, 제1 변색물질층(150)과 전해질층(170) 사이에 배치되는 제1 버퍼층, 전해질층(170)과 제2 변색물질층(160) 사이에 배치되는 제2 버퍼층, 제1 투명전극(130)과 제1 변색물질층(150) 사이에 배치되는 제3 버퍼층, 그리고 제2 변색물질층(160)과 제2 투명전극(140) 사이에 배치되는 제4 버퍼층 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있다.
제1 전극층(130) 측, 즉 제 1 기판(110) 및 제1 전극층(130)은 제1 극성을 가지는 제1 단자부(210)에 연결되고, 제2 전극층(140) 측, 즉 제2 기판(120) 및 제2 전극층(140)은 제2 극성을 가지는 제2 단자부(220)에 연결될 수 있다.
제1 단자부(210) 및 제2 단자부(220)를 통하여 제1 전극층(130) 측 및 제2 전극층(140) 측에 전원이 인가될 수 있으며, 제1 전극층(130) 측 및 제2 전극층(140) 측에 인가된 전원에 의하여 전기변색장치가 구동될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기변색소자 및 전기변색장치는 차량용 미러, 건물용 창호, 디스플레이 장치, ESL 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전기변색소자 110: 제1 기판
120: 제2 기판 130: 제1 전극층
140: 제2 전극층 150: 제1 변색물질층
160: 제2 변색물질층 170: 전해질층

Claims (10)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제1 투명전극,
    상기 제1 투명전극 위에 배치되며 제1 변색물질을 포함하는 제1 변색물질층,
    상기 제1 변색물질층 위에 배치된 전해질층,
    상기 전해질층 위에 배치되며 제2 변색물질을 포함하는 제2 변색물질층,
    상기 제2 변색물질층 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제2 투명전극, 그리고
    상기 제2 투명전극 위에 배치된 제2 기판을 포함하며,
    상기 제1 변색물질층과 상기 전해질층 사이에 배치되고 전해질 및 전도성 고분자 중 적어도 하나와 상기 제1 변색물질을 포함하는 제1 버퍼층, 그리고
    상기 전해질층과 상기 제2 변색물질층 사이에 배치되고 상기 전해질 및 상기 전도성 고분자 중 적어도 하나와 상기 제2 변색물질을 포함하는 제2 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며,
    상기 제1 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고,
    상기 제2 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%인 전기변색소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해질은 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함되는 전기변색소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함되는 전기변색소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 CMC(carboxymethyl cellulose), PEDOT-PSS(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 및 PEDOT-PANI(poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) polyaniline)로 이루어진 그룹에서 선택되는 전기변색소자.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 투명전극과 상기 제1 변색물질층 사이에 배치되고 상기 제1 변색물질을 포함하는 제3 버퍼층, 그리고
    상기 제2 변색물질층과 상기 제2 투명전극 사이에 배치되고 상기 제2 변색물질을 포함하는 제4 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며,
    상기 제3 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고,
    상기 제4 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%인 전기변색소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 버퍼층 및 상기 제4 버퍼층은 상기 투명 전도성 재료를 더 포함하며,
    상기 투명 전도성 재료는 상기 제3 버퍼층 및 상기 제4 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함되는 전기변색소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제3 버퍼층 및 상기 제4 버퍼층은 전도성 고분자를 더 포함하며,
    상기 전도성 고분자는 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층의 0.01 내지 5wt%로 포함되는 전기변색소자.
  8. 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제1 투명전극, 상기 제1 투명전극 위에 배치되며 제1 변색물질을 포함하는 제1 변색물질층, 상기 제1 변색물질층 위에 배치된 전해질층, 상기 전해질층 위에 배치되며 제2 변색물질을 포함하는 제2 변색물질층, 상기 제2 변색물질층 위에 배치되며 투명 전도성 재료를 포함하는 제2 투명전극, 그리고 상기 제2 투명전극 위에 배치된 제2 기판을 포함하며, 상기 제1 변색물질층과 상기 전해질층 사이에 배치되고 전해질 및 전도성 고분자 중 적어도 하나와 상기 제1 변색물질을 포함하는 제1 버퍼층, 그리고 상기 전해질층과 상기 제2 변색물질층 사이에 배치되고 상기 전해질 및 상기 전도성 고분자 중 적어도 하나와 상기 제2 변색물질을 포함하는 제2 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 제1 버퍼층의 두께는 상기 제1 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%이고, 상기 제2 버퍼층의 두께는 상기 제2 변색물질층의 두께의 0.01 내지 20%인 전기변색소자,
    상기 제1 투명전극에 연결되고, 제1 극성을 가지는 제1 단자부, 그리고
    상기 제2 투명전극에 연결되고, 제2 극성을 가지는 제2 단자부를 포함하는 전기변색장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전해질층은 이온성 액체 및 금속염을 포함하는 전기변색소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속염은 리튬 이온을 포함하는 전기변색소자.
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