KR102453324B1 - Electrochromic structure complex and electrochromic device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기변색 복합 구조체 및 전기변색소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기변색물질막의 전기변색 특성에 추가적인 기능을 부여하는 전기변색 복합 구조체 및 전기변색소자에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체는 연속상의 매트릭스를 이루는 전기변색물질막; 및 상기 전기변색물질막 내에 분산된 복수의 금속 나노 입자;를 포함할 수 있다.The present invention relates to an electrochromic composite structure and an electrochromic device, and more particularly, to an electrochromic composite structure and an electrochromic device that impart additional functions to the electrochromic properties of an electrochromic material film.
An electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention includes an electrochromic material film forming a matrix of a continuous phase; and a plurality of metal nanoparticles dispersed in the electrochromic material layer.
Description
본 발명은 전기변색 복합 구조체 및 전기변색소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기변색물질막의 전기변색 특성에 추가적인 기능을 부여하는 전기변색 복합 구조체 및 전기변색소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochromic composite structure and an electrochromic device, and more particularly, to an electrochromic composite structure and an electrochromic device that impart additional functions to the electrochromic properties of an electrochromic material film.
전기변색(electrochromic)은 외부의 전기장에 의하여 전기변색물질에 산화 또는 환원 반응이 일어나고, 이를 통해 가시적으로 변색 효과가 발생하는 것이다. 전기변색소자는 일반적으로 양쪽의 투명전극 사이에 전기변색층(또는 작업전극), 전해질(층), 이온저장층(또는 상대전극)이 순차적으로 쌓여 있는 구조를 가지며, 전기화학적 반응에 의해 전기변색층과 이온저장층의 광학적 성질이 가역적으로 변화할 수 있다.In electrochromic, an oxidation or reduction reaction occurs in an electrochromic material by an external electric field, and through this, a color change effect is visually generated. Electrochromic devices generally have a structure in which an electrochromic layer (or working electrode), an electrolyte (layer), and an ion storage layer (or counter electrode) are sequentially stacked between transparent electrodes on both sides, and electrochromic by electrochemical reaction The optical properties of the layer and the ion storage layer can be changed reversibly.
종래에는 빠른 응답속도와 다양한 색상 구현을 위해 유기 전기변색물질을 주로 이용하였으나, 유기소재는 환경 내구성이 좋지 않아 외부 환경에 적용하기에 적합하지 않으므로, 자동차의 윈드쉴드(windshield) 및/또는 윈도우(window) 등에 적용하기 위해 무기소재를 이용한 전기변색 기술이 개발되고 있다.Conventionally, organic electrochromic materials have been mainly used for fast response speed and various colors, but organic materials have poor environmental durability and are not suitable for application to external environments. The electrochromic technology using inorganic materials is being developed for application to windows).
종래의 무기 전기변색물질은 환경 내구성이 좋고 투과율(transmittivity) 변화폭이 큰 장점이 있지만, 응답속도가 낮고 다양한 색상 구현이 불가능한 단점도 존재한다. 또한, 종래의 전기변색소자는 전기변색층의 변색상태에서 빛을 흡수하여 투과율을 저하시키므로, 디스플레이 광원부로부터도 빛을 흡수하여 디스플레이의 시인성 향상에 크게 도움이 되지 않았다.Conventional inorganic electrochromic materials have advantages of good environmental durability and large transmittivity variation, but also have disadvantages such as low response speed and impossible to implement various colors. In addition, since the conventional electrochromic device absorbs light in a discolored state of the electrochromic layer to reduce transmittance, it also absorbs light from the display light source, which is not greatly helpful in improving the visibility of the display.
따라서, 무기소재를 이용하면서도 응답속도가 빠르고 다양한 색상 구현이 가능한 전기변색층을 형성하는 기술이 필요하며, 반사율을 조절할 수 있는 전기변색층이 요구된다.Accordingly, there is a need for a technology for forming an electrochromic layer capable of realizing various colors while using an inorganic material with a fast response speed, and an electrochromic layer capable of adjusting the reflectance is required.
본 발명은 전기변색물질막의 응답속도가 개선되면서 인가되는 전압에 따라 반사율이 조절될 수 있는 전기변색 복합 구조체 및 전기변색소자를 제공한다.The present invention provides an electrochromic composite structure and an electrochromic device in which the reflectance of the electrochromic material film is improved and the reflectance can be adjusted according to an applied voltage.
본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체는 연속상의 매트릭스를 이루는 전기변색물질막; 및 상기 전기변색물질막 내에 분산된 복수의 금속 나노 입자;를 포함할 수 있다.An electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention includes an electrochromic material film forming a matrix of a continuous phase; and a plurality of metal nanoparticles dispersed in the electrochromic material layer.
상기 전기변색물질막은 상기 복수의 금속 나노 입자를 이루는 금속과는 상이한 금속의 금속 산화물을 포함할 수 있다.The electrochromic material layer may include a metal oxide of a metal different from the metal constituting the plurality of metal nanoparticles.
상기 복수의 금속 나노 입자의 전체 질량은 상기 금속 산화물의 전체 질량의 0.01 내지 10 %일 수 있다.The total mass of the plurality of metal nanoparticles may be 0.01 to 10% of the total mass of the metal oxide.
상기 복수의 금속 나노 입자의 평균 입경은 10 내지 200 ㎚일 수 있다.The average particle diameter of the plurality of metal nanoparticles may be 10 to 200 nm.
상기 복수의 금속 나노 입자의 입경 편차는 상기 평균 입경을 중심으로 ± 10 %일 수 있다.A particle diameter deviation of the plurality of metal nanoparticles may be ±10% based on the average particle diameter.
상기 복수의 금속 나노 입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os) 중 어느 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금으로 이루어질 수 있다.The plurality of metal nanoparticles is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os) ) may be made of any one metal or an alloy of two or more.
상기 복수의 금속 나노 입자는, 제1의 평균 입경을 갖는 복수의 제1 나노입자; 및 상기 제1의 평균 입경과 상이한 제2의 평균 입경을 갖는 복수의 제2 나노입자를 포함할 수 있다.The plurality of metal nanoparticles may include: a plurality of first nanoparticles having a first average particle diameter; and a plurality of second nanoparticles having a second average particle diameter different from the first average particle diameter.
상기 복수의 제2 나노입자는 상기 복수의 제1 나노입자와 상이한 파장의 빛을 반사시킬 수 있다.The plurality of second nanoparticles may reflect light having a wavelength different from that of the plurality of first nanoparticles.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자는 서로 대응되어 제공되는 제1 및 제2 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체; 상기 전기변색 복합 구조체와 대응되어 상기 제2 전극 상에 형성되는 이온저장층; 및 상기 전기변색 복합 구조체와 상기 이온저장층 사이에 제공되는 전해질층;을 포함하고, 상기 전기변색 복합 구조체는 상기 제1 및 제2 전극에 인가되는 전압에 따라 반사율이 조절될 수 있다.An electrochromic device according to another embodiment of the present invention includes first and second electrodes provided to correspond to each other; an electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention formed on the first electrode; an ion storage layer formed on the second electrode to correspond to the electrochromic composite structure; and an electrolyte layer provided between the electrochromic composite structure and the ion storage layer, wherein reflectivity of the electrochromic composite structure may be adjusted according to voltages applied to the first and second electrodes.
상기 전기변색 복합 구조체의 변색상태 반사율은 40 내지 90 %일 수 있다.The electrochromic composite structure may have a reflectance in a discoloration state of 40 to 90%.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체를 산화분위기에서 스퍼터링으로 제조할 수 있다.In the method for manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention, the electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention may be prepared by sputtering in an oxidizing atmosphere.
상기 전기변색물질막에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟 영역과 상기 금속 나노 입자의 금속으로 이루어진 타겟 영역을 코스퍼터링(co-sputtering)하는 과정;을 포함할 수 있다.and co-sputtering a target region made of a metal or metal oxide included in the electrochromic material layer and a target region made of a metal of the metal nanoparticles.
상기 코스퍼터링하는 과정은 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 상기 금속 나노 입자의 금속 타겟보다 2배 이상 높은 전원을 인가하여 수행될 수 있다.The co-sputtering process may be performed by applying power to the metal or metal oxide target at least twice as high as that of the metal target of the metal nanoparticles.
상기 전기변색물질막에 포함되는 금속과 상기 금속 나노 입자의 금속의 합금 타겟을 스퍼터링하는 과정;을 포함할 수 있다.and sputtering an alloy target of a metal included in the electrochromic material layer and a metal of the metal nanoparticles.
상기 합금 타겟을 스퍼터링하는 과정은 상기 금속 나노 입자의 금속의 2배 이상의 중량비로 상기 전기변색물질막에 포함되는 금속이 함유된 합금 타겟을 스퍼터링하여 수행될 수 있다.The sputtering of the alloy target may be performed by sputtering an alloy target containing a metal included in the electrochromic material film in a weight ratio of at least twice that of the metal of the metal nanoparticles.
상기 스퍼터링으로 증착된 전기변색 복합 구조체를 열처리하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of heat-treating the electrochromic composite structure deposited by the sputtering; may include.
상기 전기변색 복합 구조체를 열처리하는 과정은 150 내지 500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.The heat treatment of the electrochromic composite structure may be performed at a temperature of 150 to 500 °C.
본 발명의 실시 형태에 따른 전기변색 복합 구조체는 연속상의 매트릭스를 이루는 전기변색물질막 내에 복수의 금속 나노 입자가 분산되어, 금속 나노 입자의 우수한 반사도(reflectance)에 의해 반사율(reflectivity)이 향상될 수 있으며, 인가되는 전압에 따라 국소 표면 플라스몬(Localized Surface Plasmon; LSP)에 따른 복수의 금속 나노 입자의 광흡수율(absorptivity)을 제어하여 반사율을 조절할 수 있다. 또한, 금속 나노 입자의 크기(size)에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 금속 나노 입자의 우수한 전기전도성에 의해 응답속도가 개선될 수 있고, 전기변색물질막의 변색 특성과 금속 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance; SPR) 효과를 동시에 구현하여 투과율(transmittivity) 변화폭이 크면서 파장에 따른 투과율 변화를 제어할 수 있다.In the electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention, a plurality of metal nanoparticles are dispersed in an electrochromic material film constituting a matrix of a continuous phase, and reflectivity can be improved by excellent reflectance of the metal nanoparticles. In addition, the reflectance can be adjusted by controlling the absorptivity of the plurality of metal nanoparticles according to a localized surface plasmon (LSP) according to an applied voltage. In addition, various colors can be implemented depending on the size of the metal nanoparticles, the response speed can be improved by the excellent electrical conductivity of the metal nanoparticles, the color change characteristics of the electrochromic material film and the surface plasmon resonance of the metal nanoparticles By simultaneously implementing the (Surface Plasmon Resonance; SPR) effect, it is possible to control the transmittance change according to the wavelength while having a large transmittivity change range.
그리고 전기변색 복합 구조체는 전기전도성이 우수한 금속 나노 입자를 포함하여 (근)적외선의 차폐율이 향상될 수 있으며, 이에 따라 자동차, 건물 등의 윈도우(window)에 적용하는 경우에 단열효과를 제공할 수도 있다.In addition, the electrochromic composite structure contains metal nanoparticles with excellent electrical conductivity, so that the shielding rate of (near) infrared rays can be improved, and accordingly, when applied to windows of automobiles, buildings, etc., it is possible to provide a thermal insulation effect. may be
한편, 전기변색 복합 구조체를 포함하는 전기변색소자는 복수의 금속 나노 입자의 국소 표면 플라스몬(LSP)에 의해 제1 및 제2 전극에 인가되는 전압에 따라 반사율이 조절될 수 있으며, 변색(colored)상태에서 반사율이 40 내지 90 %일 수 있어 투명 디스플레이(display)에 적용되는 경우에 디스플레이의 시인성(visibility)을 향상시킬 수도 있다.On the other hand, in the electrochromic device including the electrochromic composite structure, the reflectance can be adjusted according to the voltage applied to the first and second electrodes by the local surface plasmon (LSP) of the plurality of metal nanoparticles, and the color is changed (colored). ) state, the reflectance may be 40 to 90%, so that when applied to a transparent display, the visibility of the display may be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체를 나타낸 개략사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체의 전자현미경 이미지.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자를 나타낸 개략단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자가 적용된 디스플레이 장치를 나타낸 개략단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법을 나타내는 순서도.1 is a schematic perspective view showing an electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention.
2 is an electron microscope image of an electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view showing an electrochromic device according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view showing a display device to which an electrochromic element is applied according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the sizes of the drawings may be partially exaggerated in order to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체를 나타낸 개략사시도이다.1 is a schematic perspective view showing an electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체(100)는 연속상의 매트릭스를 이루는 전기변색물질막(110); 및 상기 전기변색물질막(110) 내에 분산된 복수의 금속 나노 입자(120);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an electrochromic
전기변색물질막(110)은 전기변색물질로 형성될 수 있으며, 연속상의 매트릭스(matrix)를 이룰 수 있다. 전기변색물질막(110)은 외부의 전기장에 의하여 상기 전기변색물질에 산화 또는 환원 반응이 일어날 수 있고, 이를 통해 가시적으로 변색 효과가 발생할 수 있다.The
복수의 금속 나노 입자(120)는 우수한 전기전도성을 가질 수 있고, 전기변색물질막(110) 내에 분산될 수 있다. 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110) 내에 분산되는 경우에는 복수의 금속 나노 입자(120)의 우수한 전기전도성에 의해 전기변색물질막(110)의 응답속도가 개선될 수 있다. 이에 따라 상기 전기변색물질로서 무기 전기변색물질을 사용하더라도 종래에 탈/변색의 응답속도가 낮았던 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 복수의 금속 나노 입자(120)는 뛰어난 전기전도성으로 인해 방사율(emissivity)이 낮아 근적외선(Near Infrared Ray; NIR)을 포함하는 적외선(Infrared Ray; IR)의 차폐율이 높을 수 있으며, 이에 따라 전기변색 복합 구조체(100)의 (근)적외선 차폐율이 향상될 수 있고, 전기변색 복합 구조체(100)를 자동차, 건물 등의 윈도우(window)에 적용하는 경우에 우수한 단열효과를 제공할 수도 있다.The plurality of
그리고 복수의 금속 나노 입자(120)는 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance; SPR) 특성을 가질 수 있다. 표면 플라즈몬 공명(SPR)은 물질(예를 들어, 금속 등)의 평평한 표면에 입사한 빛에 의해 들뜬 상태가 되어 물질 내의 전자들이 집단적으로 진동하는 표면 플라즈몬(Surface Plasmon; SP)의 상태를 가리킨다. 이때, 나노(미터) 크기의 금속 구조체(또는 입자)에서 발생한 표면 플라즈몬을 국소 표면 플라즈몬 공명(Localized Surface Plasmon Resonance; LSPR)이라고 한다. 예를 들어, 표면 플라스몬(SP)을 생성하는 빛의 파장과 비슷한 혹은 그보다 작은 크기의 나노 물질은 표면 플라스몬(SP)의 전파가 나노 물질에 한정되어 생성되는 국소 표면 플라스몬(Localized Surface Plasmon; LSP)이 관찰된다. 이러한 국소 표면 플라스몬(LSP)은 다음의 두 가지 중요한 효과를 가질 수 있다. 첫째, 나노 물질의 표면에서 강한 전기장이 형성될 수 있고, 둘째, 나노 물질의 빛 흡수가 나노 물질의 고유 주파수(즉, 공명 주파수(resonant frequency))에서 최대가 될 수 있다. 이를 통해, 나노 물질의 고유 주파수에 따라 빛의 파장에 따른 투과율(transmittivity) 변화를 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전기변색 복합 구조체(100)는 전기변색물질막(110)의 변색 특성과 금속 나노 입자(120)의 표면 플라즈몬 공명(SPR) 효과(또는 특성)를 동시에 구현하여 투과율 변화폭이 크면서 빛의 파장에 따른 투과율 변화를 제어할 수 있으며, 전압에 따른 가시광(선)과 근적외선(NIR)의 투과율을 조절할 수도 있다.In addition, the plurality of
그리고 복수의 금속 나노 입자(120)는 공명을 일으키는 빛의 흡수 파장이 가시광선 영역이므로, 금속 나노 입자(120)의 크기(size)에 따라 특별한 색을 나타낼 수 있고, 금속 나노 입자(120)의 크기를 조절(또는 제어)하여 다양한 색상을 구현할 수 있다.In addition, since the absorption wavelength of the light causing resonance of the plurality of
여기서, 전기변색물질막(110)은 복수의 금속 나노 입자(120)를 이루는 금속과는 상이한 금속의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물은 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 비스무스(Bi), 바나듐(V), 니켈(Ni), 이리듐(Ir), 안티몬(Sb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co) 중 선택되는 하나 이상의 금속의 산화물일 수 있다. 즉, 전기변색물질막(110)은 무기 전기변색물질일 수 있으며, 환경 내구성이 좋고 투과율 변화폭이 큰 장점을 가질 수 있다. 무기 전기변색물질은 탈/변색의 응답속도가 낮은 단점이 있으나, 본 발명에 따른 전기변색 복합 구조체(100)는 전기전도성이 우수한 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110) 내에 분산되어 복수의 금속 나노 입자(120)의 우수한 전기전도성에 의해 탈/변색의 응답속도가 개선될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 전기변색물질막(110)의 전기변색물질로서 상기 금속 산화물 등의 무기 전기변색물질을 사용할 수 있으며, 이에 따라 환경 내구성이 좋고 투과율 변화폭이 클 뿐 아니라 빠른 응답속도를 가질 수 있어 자동차의 윈드쉴드(windshield) 및/또는 윈도우 등 외부 환경에 적용하기에 용이할 수 있다.Here, the
또한, 상기 금속 산화물 등의 무기 전기변색물질은 투명과 단일 색상 밖에 구현하지 못하여 다양한 색상 구현이 불가능한 단점이 있지만, 본 발명에서는 금속 나노 입자(120)의 크기에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있어서, 무기 전기변색물질의 사용에 따른 단일 색상 밖에 구현하지 못하였던 종래의 문제를 해결할 수 있다.In addition, the inorganic electrochromic material such as the metal oxide has the disadvantage that it is impossible to implement various colors because it can implement only transparent and a single color, but in the present invention, various colors can be implemented depending on the size of the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체의 전자현미경 이미지이다.2 is an electron microscope image of an electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 복수의 금속 나노 입자(120)의 전체 질량은 상기 금속 산화물의 전체 질량의 0.01 내지 10 %일 수 있다. 즉, 전기변색 복합 구조체(100)에서 복수의 금속 나노 입자(120)와 상기 금속 산화물의 질량비는 1 : 10 내지 10,000일 수 있다. 복수의 금속 나노 입자(120)의 전체 질량이 상기 금속 산화물의 전체 질량의 10 %를 초과하여 복수의 금속 나노 입자(120)가 너무 많아지게 되면, 전기변색 복합 구조체(100)가 불투명해질 수 있으며, 전기변색 복합 구조체(100)가 변색(colored)상태뿐만 아니라 탈색(bleached)상태에서도 투과도(transmittance)가 낮아 전방의 시야 확보에 어려움이 있을 수 있고, 이에 따라 자동차의 윈드쉴드나 윈도우 등 외부 시야 확보가 필요한 곳에 사용하기에 적합하지 않게 된다. 반면, 복수의 금속 나노 입자(120)의 전체 질량이 상기 금속 산화물의 전체 질량의 0.01% 미만으로 복수의 금속 나노 입자(120)가 너무 적어지게 되면, 복수의 금속 나노 입자(120) 사이의 간격이 너무 넓어질 수 밖에 없고 복수의 금속 나노 입자(120)의 우수한 전기전도성이 전기변색 복합 구조체(100) 전체에(또는 전반적으로) 제공되지 못하게 되며, 복수의 금속 나노 입자(120)의 우수한 전기전도성에 의한 효과가 미미하여 전기변색물질막(110)의 응답속도가 개선될 수 없고, 전기변색 복합 구조체(100) 중 복수의 금속 나노 입자(120)가 제공되지 않는 부분이 넓어져 복수의 금속 나노 입자(120)에 의한 단열효과를 제공할 수도 없다.Referring to FIG. 2 , the total mass of the plurality of
그리고 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경은 10 내지 200 ㎚일 수 있다. 금속 나노 입자(120)는 입경(particle size)에 따라 특별한 색을 나타낼 수 있으며, 10 내지 200 ㎚의 범위에서 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경을 제어하여 다양한 색상을 구현할 수 있다. 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경이 10 ㎚보다 작게 되면, 복수의 금속 나노 입자(120)의 전기전도성이 전기변색물질막(110)에 영향을 주지 못하여 전기변색물질막(110)의 응답속도가 개선될 수 없고, 복수의 금속 나노 입자(120) 사이의 간격이 너무 넓어지거나 복수의 금속 나노 입자(120)가 특정 부분(들)에 몰리게(또는 쏠리게) 되어 복수의 금속 나노 입자(120)를 전기변색물질막(110) 내에 전체적으로 고르게 분산시키기 어렵게 된다. 복수의 금속 나노 입자(120)가 고르게 분산되지 않는 경우에는 전기변색 복합 구조체(100)에 전체적으로(또는 전반적으로) 균일한 변색이 이루어질 수 없고, 부분적으로 변색 색상이 달라지게 된다.And the average particle diameter of the plurality of
반면에, 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경이 200 ㎚보다 크게 되면, 복수의 금속 나노 입자(120)의 금속 고유의 색(예를 들어, 금(Au)은 금색(gold), 은(Ag)은 은색(silver) 등)을 나타내게 되고 반사도(reflectance)가 증가하여 전기변색 복합 구조체(100)의 투과율이 저하되게 되며, 전기변색물질막(110)의 변색상태에서도 복수의 금속 나노 입자(120)의 금속 고유의 색이 나타나게 된다. 전기변색 복합 구조체(100)의 투과율(또는 투명도)이 저하되어 전기변색 복합 구조체(100)가 불투명한 경우에는 전방의 시야 확보에 어려움이 있어 자동차의 윈드쉴드나 윈도우 등 외부 시야 확보가 필요한 곳에 사용하기에 적합하지 않게 되고, 전기변색물질막(110)의 변색상태에서도 복수의 금속 나노 입자(120)의 금속 고유의 색이 나타나게 되는 경우에는 복수의 금속 나노 입자(120)의 (고유)색이 간섭되어 패널 접합형(OLED/EC) 투명디스플레이(display)의 백플레인(backplane)이나 프로젝션형 투명디스플레이의 스크린(screen)으로 사용하기에 적합하지 않게 된다.On the other hand, when the average particle diameter of the plurality of
여기서, 복수의 금속 나노 입자(120)의 입경 편차(deviation)는 상기 평균 입경을 중심으로 ± 10 %일 수 있다. 복수의 금속 나노 입자(120)는 입경에 따라 특별한 색을 나타내게 되므로, 복수의 금속 나노 입자(120)의 입경 편차가 크게 되면, 복수의 금속 나노 입자(120)가 입경에 따라 서로 다른 색을 나타내게 되고, 각 입경의 금속 나노 입자(120)가 위치한 부분마다 상이한 색이 나타날 수 있다. 이로 인해 전기변색 복합 구조체(100)에 전체적으로 균일한 변색이 이루어질 수 없게 되고, 부분적으로 변색 색상이 달라질 수 있다.Here, the particle diameter deviation of the plurality of
이에, 복수의 금속 나노 입자(120)의 입경 편차를 상기 평균 입경을 중심으로 ± 10 %로 제한함으로써, 복수의 금속 나노 입자(120)가 동일한 색을 나타내게 할 수 있고, 전기변색 복합 구조체(100)에 전체적으로 균일한 변색이 이루어지도록 할 수 있다.Accordingly, by limiting the particle size deviation of the plurality of
그리고 복수의 금속 나노 입자(120)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os) 중 어느 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 복수의 금속 나노 입자(120)는 귀금속(noble metal)으로 이루어질 수 있으며, 우수한 전기전도성을 갖는 금속으로 이루어질 수 있고, 산화(oxidation) 등의 화학 반응을 거의 일으키지 않아 산화가 잘 일어나지 않거나, 산화가 되어도 우수한 전기전도성을 유지할 수 있는 금속으로 이루어질 수 있다. 이를 통해 복수의 금속 나노 입자(120)가 외부의 산소(O2)와 반응하여 산화되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.And the plurality of
예를 들어, 전기변색 복합 구조체(100)는 산화분위기(Oxidizing Atmosphere)에서 스퍼터링(sputtering)으로 제조될 수 있으며, 전기변색물질막(110) 내에 복수의 금속 나노 입자(120)를 분산시키기 위해 금속 나노 입자(120)의 금속 타겟을 스퍼터링하면서 상기 금속 나노 입자(120)의 금속이 산화될 수 있고, 산화된 금속 나노 입자(120)의 전기전도성이 저하 또는 소실될 수 있다. 또한, 산화된 금속 나노 입자(120)는 금속성(metallicity)이 소실되어 반사도가 저하될 수 있고, 입경에 따라 특별한 색을 나타내지 못하게 될 수 있다.For example, the electrochromic
그리고 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os) 등의 귀금속은 화학 반응을 거의 일으키지 않고 아름다운 광택을 갖는 고유의 색을 가지지만, 10 내지 200 ㎚의 나노 크기에서는 입경에 따라 특별한 색을 나타낼 수 있다.In addition, precious metals such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and osmium (Os) are chemically Although it hardly reacts and has a unique color with a beautiful luster, a special color may be exhibited depending on the particle size at a nano size of 10 to 200 nm.
예를 들어, 은(Ag)은 40 ㎚ 미만의 입경에서 붉은색의 색상을 나타내고, 40 내지 50 ㎚의 입경에서 푸른색의 색상을 나타낸다. 그리고 금(Au)은 20 ㎚ 이하의 입경에서 붉은색의 색상을 나타내지만, 나노 입자 사이의 거리가 가까워지게 되면 나노 입자끼리 상호작용을 하여 점점 짙은 보라색의 색상으로 변할 수 있으며, 전기변색 복합 구조체(100)의 변색 색상을 전체적으로 균일하게 하기 위해서 복수의 금속 나노 입자(120) 간에 서로 이격될 수 있고, 소정의(또는 거의 균일한) 간격으로 이격되어 배열될 수도 있다. 금속의 종류에 따라 사이즈에 따른 색상이 상이할 수 있다.For example, silver (Ag) exhibits a red color at a particle size of less than 40 nm and a blue color at a particle size of 40 to 50 nm. In addition, gold (Au) exhibits a red color at a particle diameter of 20 nm or less, but as the distance between the nanoparticles gets closer, the nanoparticles interact with each other to gradually change to a deep purple color, and the electrochromic composite structure In order to make the discoloration color of 100 uniform as a whole, the plurality of
또한, 표면 플라즈몬(SP)은 음의 유전함수를 갖는 금속의 표면에서 생기며, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 귀금속이 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고 음의 유전상수를 갖는 금속(들)이다. 특히, 금(Au) 혹은 은(Ag)이 대표적이며, 금(Au)은 우수한 표면 안정성을 나타내고, 은(Ag)은 가장 예리한 표면 플라즈몬 공명(SPR) 피크(peak)를 보인다.In addition, surface plasmon (SP) is generated on the surface of a metal having a negative dielectric function, and noble metals such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), etc. are easy to emit electrons by external stimuli and have negative dielectric properties. It is the metal(s) with a constant. In particular, gold (Au) or silver (Ag) is representative, gold (Au) shows excellent surface stability, and silver (Ag) shows the sharpest surface plasmon resonance (SPR) peak.
따라서, 본 발명에서는 복수의 금속 나노 입자(120)로서 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os) 중 어느 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금을 사용하여 금속 나노 입자(120)의 전기전도성이 저하 또는 소실되지 않으면서 복수의 금속 나노 입자(120)가 입경에 따라 특별한 색을 나타내고, 표면 플라즈몬 공명(SPR) 특성을 가질 수 있다.Accordingly, in the present invention, as the plurality of
복수의 금속 나노 입자(120)는 제1의 평균 입경을 갖는 복수의 제1 나노입자; 및 상기 제1의 평균 입경과 상이한 제2의 평균 입경을 갖는 복수의 제2 나노입자를 포함할 수 있다. 복수의 제1 나노입자는 제1의 평균 입경을 가질 수 있으며, 입경 편차가 상기 제1의 평균 입경을 중심으로 ± 10 %일 수 있고, 상기 제1의 평균 입경에 따라 제1 색상을 나타낼 수 있다.The plurality of
복수의 제2 나노입자는 상기 제1의 평균 입경과 상이한 제2의 평균 입경을 가질 수 있으며, 입경 편차가 상기 제2의 평균 입경을 중심으로 ± 10 %일 수 있고, 상기 제2의 평균 입경에 따라 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 나타낼 수 있다.The plurality of second nanoparticles may have a second average particle diameter different from the first average particle diameter, and a particle diameter deviation may be ±10% with respect to the second average particle diameter, and the second average particle diameter Accordingly, a second color different from the first color may be displayed.
즉, 상기 복수의 제2 나노입자는 상기 복수의 제1 나노입자와 상이한 파장의 빛을 반사시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 복수의 제1 나노입자와 상이한 색상을 나타낼 수 있다. 이를 통해 상기 복수의 제1 나노입자의 상기 제1 색상과 상기 복수의 제2 나노입자의 상기 제2 색상을 합성(또는 혼합)하여 제3 색상을 나타낼 수 있으며, 전기변색물질막(110)의 변색 색상과 상기 제3 색상의 혼합(또는 합성)을 통해 전기변색 복합 구조체(100)의 변색 색상을 회색(gray) 또는 짙은 회색(dark gray)으로 나타낼 수 있다.That is, the plurality of second nanoparticles may reflect light having a wavelength different from that of the plurality of first nanoparticles, and thus may exhibit different colors from the plurality of first nanoparticles. Through this, a third color may be represented by synthesizing (or mixing) the first color of the plurality of first nanoparticles and the second color of the plurality of second nanoparticles. By mixing (or synthesizing) the discoloration color and the third color, the discoloration color of the electrochromic
전기변색 복합 구조체(100)를 투명 디스플레이 등의 디스플레이 장치(300)에 사용하게 되면, 전기변색 복합 구조체(100)가 빨강(Red) 계열, 파랑(Blue) 계열 또는 녹색(Green) 계열의 변색 색상을 갖는 경우에 다양한 색의 화상을 나타내는 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B) 광원의 빨강(R), 녹색(G) 및/또는 파랑(B) 색상이 전기변색 복합 구조체(100)의 변색 색상에 묻혀서 화상의 선명도(sharpness)가 저하될 수 있고, 디스플레이의 시인성(visibility)이 저하될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 복수의 금속 나노 입자(120)를 상기 제1의 평균 입경과 상기 제2의 평균 입경을 포함하는 다양한 평균 입경을 갖는 상기 제1 나노입자, 상기 제2 나노입자 등의 복수의 (제n) 나노입자로 구성함으로써, 복수의 금속 나노 입자(120)에 의한 합성 색상(또는 혼합 색상)과 전기변색물질막(110)의 변색 색상을 혼합하여 전기변색 복합 구조체(100)의 변색 색상을 회색 또는 짙은 회색으로 나타낼 수 있고, 전기변색 복합 구조체(100)를 디스플레이 장치(300)에 적용하는 경우에 화상의 선명도 및 디스플레이의 시인성이 향상될 수 있다.When the electrochromic
한편, 전기변색물질막(110)의 변색 색상이 너무 짙은 경우에는 복수의 금속 나노 입자(120)에 의한 색상이 전기변색물질막(110)의 변색 색상에 묻혀 혼합 색상(또는 합성 색상)이 나오지 않을 수 있으므로, 전기변색물질막(110)을 비화학양론적 금속 산화물로 형성하여 전기변색물질막(110)의 변색 색상의 농도를 낮출 수도 있다. 이때, 상기 금속 산화물의 화학양론적 비(율)에서 산소가 더 많도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물은 WO3±x (0 < x ≤ 0.5)의 조성을 가질 수 있다.On the other hand, when the discoloration color of the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자를 나타낸 개략단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view showing an electrochromic device according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자를 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.An electrochromic device according to another embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3 , but matters overlapping with those described above with respect to the electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention will be omitted.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자(200)는 서로 대응되어 제공되는 제1 및 제2 전극(210,220); 상기 제1 전극(210) 상에 형성되는 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체(100); 상기 전기변색 복합 구조체(100)와 대응되어 상기 제2 전극(220) 상에 형성되는 이온저장층(230); 및 상기 전기변색 복합 구조체(100)와 상기 이온저장층(230) 사이에 제공되는 전해질층(240);을 포함할 수 있다.The
제1 및 제2 전극(210,220)은 서로 대응되어 제공될 수 있고, 전기변색 복합 구조체(100)에 전하를 공급할 수 있으며, 투명 전극(transparent electrode)일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(210,220)은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO(Zinc Oxide), OMO(Oxide/Metal/Oxide) 및 CTO(Cesium Tungsten Oxide) 중에서 선택되는 하나 이상의 투명 전도성 화합물, 전도성 고분자, 은(Ag) 나노와이어(nanowire) 또는 메탈 메쉬(Metal mesh)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제1 및 제2 전극(210,220)은 둘 이상의 도전성 물질이 복수층으로 적층된 구조를 가질 수도 있다. 제1 및 제2 전극(210,220)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(210,220)의 형성방법은 스퍼터링 공정을 통해 투명 전도성 산화물 입자를 포함하는 전극 재료를 투명한 유리 등의 기판(10) 상에 박막 형태로 형성함으로써 마련될 수 있다.The first and
여기서, 제1 및 제2 전극(210,220) 중 전기변색 복합 구조체(100)가 형성되는 작업전극(working electrode)이 제1 전극(210)일 수 있고, 이온저장층(230)이 형성되는 상대전극(counter electrode)이 제2 전극(220)일 수 있다.Here, a working electrode on which the electrochromic
전기변색 복합 구조체(100)는 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체(100)일 수 있으며, 제1 전극(210) 상에 형성될 수 있다. 전기변색 복합 구조체(100)의 형성방법은 특별히 제한되지 않으며, 주로 증착에 의해 이루어질 수 있고, 스퍼터링을 통해 전기변색 복합 구조체(100)를 박막 형태로 형성할 수 있다. 그리고 전기변색 복합 구조체(100)는 제1 및 제2 전극(210,220)에 인가되는 전압에 따른 전기변색물질의 산화반응 또는 환원반응에 의해 변색 효과가 발생하여 착색(colored) 또는 탈색(bleached)이 일어날 수 있다. 전기변색 복합 구조체(100)에 대한 자세한 설명은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체(100)와 관련하여 앞서 자세히 설명되어 있으므로, 생략하도록 한다.The electrochromic
이온저장층(230)은 전기변색 복합 구조체(100)와 대응되어 제2 전극(220) 상에 형성될 수 있으며, 전기변색 복합 구조체(100)에 포함되는 상기 전기변색물질과는 발색 특성이 상보적인 전기변색물질을 포함할 수 있다. 여기서, 상보적인 발색 특성은 전기변색물질이 착색될 수 있는 반응의 종류가 서로 상이한 경우를 말하는 것으로, 산화성 전기변색물질이 이온저장층(230)에 사용될 경우에 환원성 전기변색물질이 전기변색 복합 구조체(100)에 사용될 수 있다. 상보적 발색특성을 갖는 전기변색물질이 전기변색 복합 구조체(100)와 이온저장층(230)에 각각 포함됨에 따라 전기변색 복합 구조체(100)와 이온저장층(230)의 착색 및/또는 탈색이 동시에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 환원반응에 의한 전기변색 복합 구조체(100)의 착색과 산화반응에 의한 이온저장층(230)의 착색이 동시에 이루어질 수 있고, 그 반대의 경우에는 전기변색 복합 구조체(100)와 이온저장층(230)의 탈색이 동시에 이루어질 수 있다. 이에 따라, 전기변색소자(200) 전체의 착색 및 탈색이 동시에 이루어질 수 있으며, 이러한 착색 및 탈색은 전기변색소자(200)에(즉, 상기 제1 및 제2 전극에) 인가되는 전압의 극성에 따라 교대될 수 있다.The
한편, 이온저장층(230)은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 바나듐(V), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 중 선택되는 하나 이상의 금속의 산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.On the other hand, the
전해질층(240)은 전기변색 복합 구조체(100)와 이온저장층(230) 사이에 제공될 수 있으며, 전기변색 반응에 관여하는 전해질 이온을 제공하는 구성일 수 있다. 여기서, 상기 전해질 이온은 전기변색 복합 구조체(100)에 삽입되고, 그 변색 반응에 관여할 수 있는 1가 양이온(예를 들어, H+, Li+, Na+, K+, Rb+ 또는 Cs+) 일 수 있다. 전해질층(240)에 사용되는 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 액체 전해질, 겔 폴리머 전해질 또는 무기 고체 전해질이 제한없이 사용될 수 있고, 1가 양이온(즉, H+, Li+, Na+, K+, Rb+ 또는 Cs+)을 제공할 수 있는 화합물을 포함할 수 있다면 전해질층(240)에 사용되는 전해질의 구체적인 조성은 특별히 제한되지 않으나, 우수한 환경 내구성과 증착 특성을 위해 무기 고체 전해질이 바람직할 수 있다.The
예를 들어, 전해질층(240)은 무기 고체 전해질로 이루어질 수 있으며, 탄탈 산화물, 텅스텐 산화물, 몰리브덴 산화물, 안티몬 산화물, 니오븀 산화물, 크롬 산화물, 코발트 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 니켈 산화물, 알루미늄과 선택적으로 합금된 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄과 선택적으로 합금된 규소 산화물, 알루미늄 또는 붕소와 선택적으로 합금된 규소 질화물, 붕소 질화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄과 선택적으로 합금된 바나듐의 산화물 및 주석 아연 산화물로부터 선택된 물질을 주원료로 하는 적어도 한 층을 포함할 수 있고, 이러한 산화물들의 적어도 하나는 선택적으로 수소 첨가되거나, 질화될 수도 있다. 여기서, 전해질층(240)은 탄탈 산화물(Ta2O5)일 수 있고, 탄탈(Ta)로 제조된 타겟을 산화분위기에서 스퍼터링하여 증착할 수 있다.For example, the
그리고 전기변색 복합 구조체(100)는 제1 및 제2 전극(210,220)에 인가되는 전압에 따라 반사율(reflectivity)이 조절될 수 있다. 전기변색 복합 구조체(100)는 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110) 내에 분산되어 있어 복수의 금속 나노 입자(120)의 우수한 반사도에 의해 전기변색 복합 구조체(100)의 반사율이 향상될 수 있으며, 제1 및 제2 전극(210,220)에 인가되는 전압에 따라 국소 표면 플라스몬(LSP)에 따른 복수의 금속 나노 입자(120)의 광흡수율(absorptivity)을 조절(또는 제어)하여 투과율(transmittivity)뿐만 아니라 반사율도 제어(또는 조절)할 수 있다.In addition, the reflectivity of the electrochromic
여기서, 전기변색 복합 구조체(100)의 변색상태 반사율은 40 내지 90 %일 수 있다. 이를 통해 전기변색소자(200)를 투명 디스플레이 등의 디스플레이 장치(300)에 적용하는 경우에 디스플레이의 시인성을 향상시킬 수 있다.Here, the reflectance of the electrochromic
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자가 적용된 디스플레이 장치를 나타낸 개략단면도로, 도 4(a)는 프로젝션형 투명디스플레이를 나타내고, 도 4(b)는 패널 접합형(OLED/EC) 투명디스플레이를 나타낸다.4 is a schematic cross-sectional view showing a display device to which an electrochromic element is applied according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 (a) shows a projection type transparent display, and FIG. 4 (b) is a panel bonding type (OLED/EC) ) indicates a transparent display.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자(200)는 디스플레이 장치(300)에 적용될 수 있고, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자(200);를 포함할 수 있다. 전기변색소자(200)는 전기변색 복합 구조체(100)의 변색상태에서 40 내지 90 %의 반사율을 가질 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치(300)는 도 4(a)와 같이 프로젝션형 투명디스플레이일 수도 있고, 도 4(b)와 같이 패널 접합형(OLED/EC) 투명디스플레이일 수도 있다.Referring to FIG. 4 , the
디스플레이 장치(300)가 도 4(a)와 같이 프로젝션형 투명디스플레이인 경우에는 전기변색소자(200)가 자동차 등의 윈드쉴드 또는 윈도우(310)에 형성되어 디스플레이 광원부(320)로부터 화상이 투사(또는 투영)되는 스크린(screen)으로 사용될 수 있다. 이때, 디스플레이 장치(300)는 전기변색소자(200) 및/또는 디스플레이 광원부(320)를 제어하는 구동부(330);를 더 포함할 수 있다.When the
디스플레이 장치(300)가 도 4(b)와 같이 패널 접합형(OLED/EC) 투명디스플레이인 경우에는 전기변색소자(200)가 디스플레이 패널(panel) 등의 디스플레이 광원부(320) 후방(또는 후면)에 제공되어 광 셔터(light-shutter) 역할을 할 수 있고, 디스플레이의 시인성 향상을 위한 백플레인(backplane)으로 사용될 수 있다.When the
종래에는 투명디스플레이에서 디스플레이의 시인성 향상을 위해 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal), SPD(Suspended Particle Display), EC(ElectroChromic) 등의 투과율 가변 소자를 적용하고 있으며, PDLC, SPD 및 종래의 EC(또는 전기변색소자)는 변색을 통해 투과율을 저하시킬 수는 있으나 PDLC와 SPD는 변색상태에서 주로 빛을 산란시켜 투과율을 저하시키고, 종래의 EC는 변색상태에서 빛을 흡수하여 투과율을 저하시키므로, 디스플레이의 시인성 향상에 크게 도움이 되지 않는다. 특히, 프로젝션형 투명디스플레이의 스크린으로서 PDLC, SPD 및 종래의 EC를 사용하게 되면, 스크린에 투사되는 빛까지 PDLC 또는 SPD가 산란시키거나 종래의 EC가 흡수하여, 스크린에 반사되어 인식될 수 있는 빛이 줄어들게 됨으로써, 디스플레이의 시인성이 좋지 않게 된다. 또한, 패널 접합형(OLED/EC) 투명디스플레이의 백플레인으로서 PDLC, SPD 및 종래의 EC를 사용하게 되면, 디스플레이 광원부(320)로부터 입사되는 빛을 표시 방향(또는 디스플레이 방향)으로 반사시켜 디스플레이의 시인성을 향상시키는 백플레인의 역할을 다하지 못하고, PDLC 또는 SPD가 디스플레이 광원부(320)로부터 입사되는 빛을 산란시켜 상기 표시 방향으로 반사시키지 못하거나, 종래의 EC가 디스플레이 광원부(320)로부터 입사되는 빛도 흡수하여 상기 표시 방향으로 반사시키지 못하게 된다. 이로 인해 디스플레이의 시인성이 좋지 않을 수 밖에 없다.Conventionally, in order to improve the visibility of a display in a transparent display, a variable transmittance element such as PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal), SPD (Suspended Particle Display), EC (ElectroChromic), etc. is applied, and PDLC, SPD and conventional EC (or electric Although the color-changing element) can reduce the transmittance through discoloration, PDLC and SPD mainly scatter light in the discolored state to lower the transmittance, and the conventional EC absorbs light in the discolored state to reduce transmittance. It doesn't help much to improve. In particular, when PDLC, SPD, and conventional EC are used as the screen of a projection type transparent display, the PDLC or SPD scatters even the light projected on the screen or the conventional EC absorbs light that can be recognized by being reflected on the screen. As this is reduced, the visibility of the display becomes poor. In addition, when PDLC, SPD, and the conventional EC are used as the backplane of the panel bonding type (OLED/EC) transparent display, the light incident from the display
하지만, 전기변색 복합 구조체(100)가 전기변색물질막(110) 내에 복수의 금속 나노 입자(120)가 분산되어 구성되는 본 발명에서는 복수의 금속 나노 입자(120) 자체의 우수한 반사도뿐만 아니라 전기변색 복합 구조체(100)의 제1 및 제2 전극(210,220)에 인가되는 전압에 따른 반사율 조절을 통해 전기변색 복합 구조체(100)가 변색상태에서 40 내지 90 %의 반사율을 갖도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 전기변색소자(200)를 디스플레이 장치(300)에 적용하는 경우에 디스플레이 광원부(320)로부터 투사(또는 입사)되는 빛을 효과적으로 반사하여 디스플레이의 시인성이 향상될 수 있고, 투명디스플레이의 시인성이 극대화될 수 있다.However, in the present invention in which the electrochromic
또한, 본 발명의 전기변색소자(200)는 복수의 금속 나노 입자(120)의 높은 반사도에 의해 상(image)이 잘 맺힐(또는 결상이 잘 될) 수 있으며, 전기변색물질막(110) 내에 분포된 복수의 금속 나노 입자(120)의 표면 플라즈몬 공명(SPR)에 의해 빛의 입사방향에 따라 빛의 반사방향이 제어될 수 있고, 소정 각도로 디스플레이 광원부(320)로부터 입사되는 빛(만)을 상기 표시 방향으로 반사시킬 수 있다. 이에 따라 디스플레이의 시인성이 더욱 향상될 수 있고, 투명디스플레이의 시인성이 최대화될 수 있다.In addition, in the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법을 나타내는 순서도로, 도 5(a)는 전기변색물질막에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟 영역과 금속 나노 입자의 금속으로 이루어진 타겟 영역의 코스퍼터링을 나타내고, 도 5(b)는 전기변색물질막에 포함되는 금속과 금속 나노 입자의 금속의 합금 타겟의 스퍼터링을 나타낸다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention. 5(b) shows sputtering of an alloy target of metal and metal nanoparticles included in the electrochromic material film.
도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기변색소자와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.A method of manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 5. The electrochromic composite structure according to an embodiment of the present invention and an electrochromic device according to another embodiment of the present invention In relation to the above-described parts and overlapping matters will be omitted.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체(100)를 산화분위기에서 스퍼터링으로 제조할 수 있다.In the method for manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention, the electrochromic
본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 복합 구조체(100)는 산화분위기(Oxidizing Atmosphere)에서 스퍼터링(sputtering)으로 제조할 수 있으며, 스퍼터링을 통해 간단하게 전기변색 복합 구조체(100)를 형성할 수 있고, 전기변색 복합 구조체(100)가 치밀하게 형성되어 전기변색 복합 구조체(100)의 환경 내구성이 우수할 수 있다. 또한, 스퍼터링을 통해 전기변색 복합 구조체(100)를 형성함으로써, 전기변색 복합 구조체(100)의 대면적 증착에도 효과적일 수 있다.The electrochromic
그리고 전기변색 복합 구조체(100)뿐만 아니라 이온저장층(230)과 전해질층(240)도 금속 산화물 등의 무기소재로 구성하여 스퍼터링을 통해 전기변색 복합 구조체(100), 전해질층(240), 이온저장층(230) 등을 모두 박막 형태로 연속적으로 형성할 수 있고, 전고체형(all-solid-state)의 전기변색소자(200)를 제조할 수 있다.In addition, the electrochromic
예를 들어, 전기변색 복합 구조체(100)의 전기변색물질막(110)은 금속 산화물로 이루어질 수 있고, 금속 산화물로 이루어진 금속 산화물 타겟 또는 금속 산화물의 금속으로 이루어진 금속 타겟을 산화분위기에서 스퍼터링하여 금속 산화물로 이루어진 전기변색물질막(110)을 증착할 수 있다. 그리고 산화분위기에서 스퍼터링을 통해 복수의 금속 나노 입자(120)를 전기변색물질막(110) 내에 분산시킬 수 있으며, 복수의 금속 나노 입자(120)가 스퍼터링되어 산화분위기에서 산화(oxidation)되지 않을 수 있도록 복수의 금속 나노 입자(120)는 산화 등의 화학 반응을 거의 일으키지 않는 귀금속(noble metal)으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 산화로 인해 금속 나노 입자(120)의 전기전도성이 저하 또는 소실되거나, 금속성(metallicity)이 소실되어 반사도가 저하되고 입경에 따라 특별한 색을 나타내지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.For example, the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법은 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속 또는 금속 산화물과 금속 나노 입자(120)의 금속을 코스퍼터링(co-sputtering)하는 과정(S110);을 포함할 수 있다.The method for manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention includes a process of co-sputtering a metal or a metal oxide included in the
전기변색물질막(110)에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟 영역과 금속 나노 입자(120)의 금속으로 이루어진 타겟 영역을 코스퍼터링할 수 있다(S110). 이를 통해 전기변색 복합 구조체(100)를 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟 영역과 상기 금속 나노 입자(120)의 금속으로 이루어진 타겟 영역을 코스퍼터링하여 제1 전극(210) 상에 전기변색물질막(110) 내에 복수의 금속 나노 입자(120)가 분산된 전기변색 복합 구조체(100)를 형성(또는 증착)할 수 있다. 여기서, 상기 코스퍼터링은 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟과 상기 금속 나노 입자(120)의 금속으로 이루어진 타겟을 각각 마련하여 복수의 타겟으로 스퍼터링할 수도 있고, 영역이 분할되어 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 영역(또는 부분)과 상기 금속 나노 입자(120)의 금속으로 이루어진 영역을 갖는 하나의 타겟으로 스퍼터링할 수도 있다.A target region made of a metal or metal oxide included in the
상기 코스퍼터링하는 과정(S110)은 상기 금속(예를 들어, W) 또는 금속 산화물(예를 들어, WO3) 타겟에 상기 금속 나노 입자(120)의 금속(예를 들어, Ag) 타겟보다 2배 이상 높은 전원(power)을 인가하여 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 전기변색 복합 구조체(100)는 전기변색물질막(110)이 연속상의 매트릭스(matrix)를 이루고, 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110)의 매트릭스 내에 분산되어야 하며, 이를 위해 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟(또는 상기 전기변색물질막에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟)에 상기 금속 나노 입자(120)의 금속 타겟(또는 상기 금속 나노 입자의 금속으로 이루어진 타겟)보다 2배 이상 높은 전원(또는 전압)을 인가하여 코스퍼터링할 수 있다.The co-sputtering process (S110) is performed on the metal (eg, W) or metal oxide (eg, WO 3 ) target of the
상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 인가되는 전원이 상기 금속 나노 입자(120)의 금속 타겟에 인가되는 전원의 2배보다 낮게 되는 경우에는 금속 나노 입자(120)가 중간중간에 덩어리(bulk) 형태로 형성되어 전기변색물질막(110)이 연속상을 이루지 못하고 매트릭스 형태를 갖지 못하게 되며, 복수의 금속 나노 입자(120)도 전기변색물질막(110)의 매트릭스 내에 분산되지 못하게 된다.When the power applied to the metal or metal oxide target is lower than twice the power applied to the metal target of the
이러한 경우, 전기변색물질막(110)의 변색이 효과적으로 이루어지지 못하며, 금속 나노 입자(120)와의 거리에 따라 각 부분마다 전기전도성이 달라지게 되어 전기변색물질막(110)의 위치별로 탈/변색의 응답속도가 달라질 수 있다.In this case, the discoloration of the
이에, 본 발명에서는 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 상기 금속 나노 입자(120)의 금속 타겟보다 2배 이상 높은 전원을 인가하여 코스퍼터링함으로써, 전기변색물질막(110)이 연속상의 매트릭스를 이루고 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110)의 매트릭스 내에 분산된 전기변색 복합 구조체(100)를 형성(또는 제조)할 수 있으며, 전기변색물질막(110)의 변색이 효과적으로 이루어지면서 전기변색물질막(110)의 응답속도가 개선될 수 있다.Accordingly, in the present invention, the
한편, 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 인가되는 전원은 상기 금속 나노 입자(120)의 금속 타겟에 인가되는 전원의 20배를 넘지 않을 수 있으며, 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 인가되는 전원이 상기 금속 나노 입자(120)의 금속 타겟에 인가되는 전원의 20배보다 큰 경우에는 전원이 너무 높아 높은 전원을 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 인가하기 용이하지 않을 뿐만 아니라 전기변색물질막(110)이 너무 치밀화되어 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110) 내에 분산(또는 침투)되지 못하고, 전기변색물질막(110)의 표면에만 부착되어 버릴 수 있다.Meanwhile, the power applied to the metal or metal oxide target may not exceed 20 times the power applied to the metal target of the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법은 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속과 금속 나노 입자(120)의 금속의 합금 타겟을 스퍼터링하는 과정(S120);을 포함할 수 있다.The method for manufacturing an electrochromic composite structure according to another embodiment of the present invention includes a step (S120) of sputtering an alloy target of a metal included in the
전기변색물질막(110)에 포함되는 금속과 금속 나노 입자(120)의 금속의 합금 타겟을 스퍼터링할 수 있다(S120). 이를 통해 전기변색 복합 구조체(100)를 제조할 수도 있다. 예를 들어, 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속과 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 합금으로 이루어진 상기 합금 타겟을 스퍼터링하여 제1 전극(210) 상에 전기변색물질막(110) 내에 복수의 금속 나노 입자(120)가 분산된 전기변색 복합 구조체(100)를 형성할 수 있다.An alloy target of a metal included in the
상기 합금 타겟을 스퍼터링하는 과정(S120)은 상기 금속 나노 입자(120)의 금속(예를 들어, Ag)의 2배 이상의 중량비로 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속(예를 들어, W)이 함유된 합금 타겟을 스퍼터링하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 합금 타겟은 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 2배 이상의 중량비로 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속이 함유될 수 있으며, 상기 합금 타겟에서 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속의 중량(또는 무게)이 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 중량의 2배 이상일 수 있다. 본 발명에 따른 전기변색 복합 구조체(100)는 전기변색물질막(110)이 연속상의 매트릭스를 이루고, 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110)의 매트릭스 내에 분산되어야 하며, 이를 위해 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 2배 이상의 중량비로 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속이 함유된 상기 합금 타겟을 스퍼터링하여 전기변색 복합 구조체(100)를 형성(또는 제조)할 수 있다.The process of sputtering the alloy target (S120) is a metal (for example, W) may be carried out by sputtering the containing alloy target. That is, the alloy target may contain the metal included in the
상기 합금 타겟에서 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속의 중량이 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 중량의 2배보다 낮게 되는 경우에는 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110)의 중간중간에 덩어리 형태로 개재되어 전기변색물질막(110)이 연속상을 이루지 못하고 매트릭스 형태를 갖지 못하게 되며, 복수의 금속 나노 입자(120)도 전기변색물질막(110)의 매트릭스 내에 분산되지 못하게 된다.When the weight of the metal included in the
이러한 경우, 전기변색물질막(110)의 변색이 효과적으로 이루어지지 못하며, 금속 나노 입자(120)와의 거리에 따라 각 부분마다 전기전도성이 달라지게 되어 전기변색물질막(110)의 위치별로 탈/변색의 응답속도가 달라질 수 있다.In this case, the discoloration of the
이에, 본 발명에서는 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 2배 이상의 중량비로 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속이 함유된 상기 합금 타겟을 스퍼터링하여 전기변색 복합 구조체(100)를 형성함으로써, 전기변색물질막(110)이 연속상의 매트릭스를 이루고 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110)의 매트릭스 내에 분산된 전기변색 복합 구조체(100)를 형성할 수 있으며, 전기변색물질막(110)의 변색이 효과적으로 이루어지면서 전기변색물질막(110)의 응답속도가 개선될 수 있다.Accordingly, in the present invention, the electrochromic
한편, 상기 합금 타겟에서 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속의 중량이 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 중량의 20배를 넘지 않을 수 있으며, 상기 합금 타겟에서 상기 전기변색물질막(110)에 포함되는 금속의 중량이 상기 금속 나노 입자(120)의 금속의 중량의 20배보다 큰 경우에는 상기 합금 타겟의 중량이 너무 커져 상기 합금 타겟을 스퍼터링하기 위한 스퍼터링 장치의 구동이 용이하지 않게 될 뿐만 아니라 전기변색물질막(110)의 밀도가 너무 높아 치밀화되어 복수의 금속 나노 입자(120)가 전기변색물질막(110) 내에 침투(또는 분산)되지 못하고, 전기변색물질막(110)의 표면에만 부착되어 버릴 수 있다.Meanwhile, in the alloy target, the weight of the metal included in the
본 발명에 따른 전기변색 복합 구조체 제조방법은 상기 스퍼터링으로 증착된 전기변색 복합 구조체(100)를 열처리하는 과정(S200);을 (더) 포함할 수 있다.The method for manufacturing an electrochromic composite structure according to the present invention may include a step (S200) of heat-treating the electrochromic
상기 스퍼터링으로 증착된 전기변색 복합 구조체(100)를 열처리할 수 있다(S200). 상기 스퍼터링을 통해 분산된 복수의 금속 나노 입자(120)는 입경(또는 크기)이 10 ㎚ 미만으로 너무 작거나, 복수의 금속 나노 입자(120) 간의 입경 편차(deviation)가 평균 입경을 중심으로 ± 10 %를 초과하여 너무 클 수 있다. 이에 따라 상기 스퍼터링으로 증착된 전기변색 복합 구조체(100)를 열처리함으로써, 상기 스퍼터링을 통해 분산된 복수의 금속 나노 입자(120)를 응집시켜 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경을 10 내지 200 ㎚로 만들 수 있고, 복수의 금속 나노 입자(120)의 입경 편차를 상기 평균 입경을 중심으로 ± 10 %로 만들 수 있다.The electrochromic
상기 전기변색 복합 구조체(100)를 열처리하는 과정(S200)은 150 내지 500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 500 ℃보다 높게 되면, 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경이 200 ㎚를 넘게 되어 전기변색 복합 구조체(100)의 투명도(transparency)가 저하될 수 있다. 반면, 열처리 온도가 150 ℃보다 낮게 되면, 복수의 금속 나노 입자(120)의 평균 입경이 10 ㎚가 되지 않거나, 입경이 10 ㎚가 되지 않는 금속 나노 입자(120)가 많아질 수 있고, 복수의 금속 나노 입자(120) 간의 입경 편차가 상기 평균 입경을 중심으로 ± 10 %를 초과할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 금속 나노 입자(120)의 전기전도성이 전기변색물질막(110)에 영향을 주지 못하여 전기변색물질막(110)의 응답속도가 개선되지 못하거나, 각 입경의 금속 나노 입자(120)가 위치한 부분마다 상이한 색이 나타나 전기변색 복합 구조체(100)에 전체적으로 균일한 변색이 이루어지지 못하게 된다.The process (S200) of heat-treating the electrochromic
따라서, 본 발명에서는 150 내지 500 ℃의 온도에서 상기 스퍼터링으로 증착된 전기변색 복합 구조체(100)를 열처리함으로써, 복수의 금속 나노 입자(120)의 우수한 전기전도성에 의해 전기변색물질막(110)의 응답속도를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 복수의 금속 나노 입자(120)가 동일한 색을 나타내게 할 수 있고, 전기변색 복합 구조체(100)에 전체적으로 균일한 변색이 이루어지도록 할 수 있다.Therefore, in the present invention, by heat treatment of the electrochromic
이처럼, 본 발명에서는 연속상의 매트릭스를 이루는 전기변색물질막 내에 복수의 금속 나노 입자가 분산되어, 금속 나노 입자의 우수한 반사도에 의해 반사율이 향상될 수 있으며, 인가되는 전압에 따라 국소 표면 플라스몬(LSP)에 따른 복수의 금속 나노 입자의 광흡수율을 제어하여 반사율을 조절할 수 있다. 또한, 금속 나노 입자의 크기에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 금속 나노 입자의 우수한 전기전도성에 의해 응답속도가 개선될 수 있고, 전기변색물질막의 변색 특성과 금속 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명(SPR) 효과를 동시에 구현하여 투과율 변화폭이 크면서 파장에 따른 투과율 변화를 제어할 수 있다. 그리고 전기변색 복합 구조체는 전기전도성이 우수한 금속 나노 입자를 포함하여 근적외선을 포함하는 적외선의 차폐율이 향상될 수 있으며, 이에 따라 자동차, 건물 등의 윈도우에 적용하는 경우에 단열효과를 제공할 수도 있다. 한편, 전기변색 복합 구조체를 포함하는 전기변색소자는 복수의 금속 나노 입자의 국소 표면 플라스몬(LSP)에 의해 제1 및 제2 전극에 인가되는 전압에 따라 반사율이 조절될 수 있으며, 변색상태에서 반사율이 40 내지 90 %일 수 있어 투명 디스플레이에 적용되는 경우에 디스플레이의 시인성을 향상시킬 수도 있다.As such, in the present invention, a plurality of metal nanoparticles are dispersed in the electrochromic material film constituting the matrix of the continuous phase, so that the reflectance can be improved by the excellent reflectivity of the metal nanoparticles, and the local surface plasmon (LSP) according to the applied voltage ) by controlling the light absorptivity of a plurality of metal nanoparticles according to the reflectance can be adjusted. In addition, various colors can be realized depending on the size of the metal nanoparticles, the response speed can be improved by the excellent electrical conductivity of the metal nanoparticles, and the discoloration characteristics of the electrochromic material film and the surface plasmon resonance (SPR) of the metal nanoparticles. By implementing the effect at the same time, the transmittance change according to the wavelength can be controlled while the transmittance change is large. In addition, the electrochromic composite structure includes metal nanoparticles having excellent electrical conductivity, and thus the shielding rate of infrared rays including near-infrared rays can be improved, and accordingly, when applied to windows of automobiles, buildings, etc., it may provide an insulating effect. . On the other hand, in the electrochromic device including the electrochromic composite structure, the reflectance can be adjusted according to the voltage applied to the first and second electrodes by the local surface plasmon (LSP) of the plurality of metal nanoparticles, and in a discolored state The reflectance may be 40 to 90%, so that when applied to a transparent display, the visibility of the display may be improved.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It will be understood by those having the above that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
10 : 기판 100 : 전기변색 복합 구조체
110 : 전기변색물질막 120 : 금속 나노 입자
200 : 전기변색소자 210 : 제1 전극
220 : 제2 전극 230 : 이온저장층
240 : 전해질층 300 : 디스플레이 장치
310 : 윈드쉴드 또는 윈도우 320 : 디스플레이 광원부
330 : 구동부10: substrate 100: electrochromic composite structure
110: electrochromic material film 120: metal nanoparticles
200: electrochromic element 210: first electrode
220: second electrode 230: ion storage layer
240: electrolyte layer 300: display device
310: windshield or window 320: display light source unit
330: driving unit
Claims (17)
상기 전기변색물질막 내에 분산된 복수의 금속 나노 입자;를 포함하고,
상기 전기변색물질막은 상기 전기변색물질로서 상기 복수의 금속 나노 입자를 이루는 금속과는 상이한 금속의 금속 산화물을 포함하며,
상기 복수의 금속 나노 입자의 전체 질량은 상기 금속 산화물의 전체 질량의 0.01 내지 10 %인 전기변색 복합 구조체.an electrochromic material film formed of an electrochromic material capable of discoloration through oxidation or reduction reaction by an external electric field to form a continuous matrix; and
Including; a plurality of metal nanoparticles dispersed in the electrochromic material film;
The electrochromic material layer includes a metal oxide of a metal different from the metal constituting the plurality of metal nanoparticles as the electrochromic material,
The total mass of the plurality of metal nanoparticles is 0.01 to 10% of the total mass of the metal oxide electrochromic composite structure.
상기 복수의 금속 나노 입자의 평균 입경은 10 내지 200 ㎚인 전기변색 복합 구조체.The method according to claim 1,
The average particle diameter of the plurality of metal nanoparticles is 10 to 200 nm electrochromic composite structure.
상기 복수의 금속 나노 입자의 입경 편차는 상기 평균 입경을 중심으로 ± 10 %인 전기변색 복합 구조체.5. The method according to claim 4,
The particle size deviation of the plurality of metal nanoparticles is ± 10% with respect to the average particle size of the electrochromic composite structure.
상기 복수의 금속 나노 입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os) 중 어느 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금으로 이루어진 전기변색 복합 구조체.The method according to claim 1,
The plurality of metal nanoparticles is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os) ) of any one metal or an electrochromic composite structure made of two or more alloys.
상기 복수의 금속 나노 입자는,
제1의 평균 입경을 갖는 복수의 제1 나노입자; 및
상기 제1의 평균 입경과 상이한 제2의 평균 입경을 갖는 복수의 제2 나노입자를 포함하는 전기변색 복합 구조체.The method according to claim 1,
The plurality of metal nanoparticles,
a plurality of first nanoparticles having a first average particle diameter; and
The electrochromic composite structure comprising a plurality of second nanoparticles having a second average particle diameter different from the first average particle diameter.
상기 복수의 제2 나노입자는 상기 복수의 제1 나노입자와 상이한 파장의 빛을 반사시키는 전기변색 복합 구조체.8. The method of claim 7,
The plurality of second nanoparticles is an electrochromic composite structure for reflecting light of a wavelength different from that of the plurality of first nanoparticles.
상기 제1 전극 상에 형성되는 청구항 1 및 청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 전기변색 복합 구조체;
상기 전기변색 복합 구조체와 대응되어 상기 제2 전극 상에 형성되는 이온저장층; 및
상기 전기변색 복합 구조체와 상기 이온저장층 사이에 제공되는 전해질층;을 포함하고,
상기 전기변색 복합 구조체는 상기 제1 및 제2 전극에 인가되는 전압에 따라 반사율이 조절되는 전기변색소자.first and second electrodes provided to correspond to each other;
The electrochromic composite structure of any one of claims 1 and 4 to 8 formed on the first electrode;
an ion storage layer formed on the second electrode to correspond to the electrochromic composite structure; and
Including; an electrolyte layer provided between the electrochromic composite structure and the ion storage layer;
The electrochromic composite structure is an electrochromic device whose reflectance is adjusted according to the voltage applied to the first and second electrodes.
상기 전기변색 복합 구조체의 변색상태 반사율은 40 내지 90 %인 전기변색소자.10. The method of claim 9,
The electrochromic composite structure has a color change state reflectance of 40 to 90%.
상기 전기변색물질막에 포함되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 타겟 영역과 상기 금속 나노 입자의 금속으로 이루어진 타겟 영역을 코스퍼터링(co-sputtering)하는 과정;을 포함하는 전기변색 복합 구조체 제조방법.12. The method of claim 11,
The electrochromic composite structure manufacturing method comprising a; co-sputtering a target region made of a metal or metal oxide included in the electrochromic material film and a target region made of the metal of the metal nanoparticles.
상기 코스퍼터링하는 과정은 상기 금속 또는 금속 산화물 타겟에 상기 금속 나노 입자의 금속 타겟보다 2배 이상 높은 전원을 인가하여 수행되는 전기변색 복합 구조체 제조방법.13. The method of claim 12,
The co-sputtering process is an electrochromic composite structure manufacturing method performed by applying power to the metal or metal oxide target at least twice as high as that of the metal target of the metal nanoparticles.
상기 전기변색물질막에 포함되는 금속과 상기 금속 나노 입자의 금속의 합금 타겟을 스퍼터링하는 과정;을 포함하는 전기변색 복합 구조체 제조방법.12. The method of claim 11,
A method of manufacturing an electrochromic composite structure comprising a; sputtering an alloy target of the metal included in the electrochromic material film and the metal of the metal nanoparticles.
상기 합금 타겟을 스퍼터링하는 과정은 상기 금속 나노 입자의 금속의 2배 이상의 중량비로 상기 전기변색물질막에 포함되는 금속이 함유된 합금 타겟을 스퍼터링하여 수행되는 전기변색 복합 구조체 제조방법.15. The method of claim 14,
The process of sputtering the alloy target is an electrochromic composite structure manufacturing method performed by sputtering an alloy target containing a metal included in the electrochromic material film in a weight ratio of at least twice that of the metal of the metal nanoparticles.
상기 스퍼터링으로 증착된 전기변색 복합 구조체를 열처리하는 과정;을 포함하는 전기변색 복합 구조체 제조방법.12. The method of claim 11,
An electrochromic composite structure manufacturing method comprising a; heat treatment of the electrochromic composite structure deposited by the sputtering.
상기 전기변색 복합 구조체를 열처리하는 과정은 150 내지 500 ℃의 온도에서 수행되는 전기변색 복합 구조체 제조방법.17. The method of claim 16,
The process of heat-treating the electrochromic composite structure is an electrochromic composite structure manufacturing method performed at a temperature of 150 to 500 ℃.
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