KR102499890B1 - 셀 분할 전기변색소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
일 구현예에 따른 전기변색소자는 하나의 기재에 여러 개의 단위 셀을 가지고, 각각의 단위 셀이 격벽으로 구분되어 동작 시에 상호 간섭되지 않아서 독립적으로 광 투과율의 조절이 가능하다. 그 결과 상기 전기변색소자는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하므로 자동차의 글래스 루프 또는 건축물의 윈도우 등에 대면적으로 적용되더라도 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다.
Description
구현예는 전기변색 원리를 이용한 광투과 가변 기능을 가지고 분할 영역별 투과율이 조절 가능한 전기변색소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경 보호에 대한 관심이 높아지면서 에너지 효율을 향상시키는 기술에 대한 관심도 함께 높아지고 있다. 일례로, 스마트 윈도우(smart window), 에너지 하베스팅(energy harvesting)과 같은 기술에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이 중 스마트 윈도우는 외부에서 유입되는 빛의 투과 정도를 조절하여 에너지 효율을 향상시키고, 이용자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 능동 제어 기술을 의미하며, 다양한 산업 분야에 공통적으로 적용될 수 있는 기반 기술이다. 이러한 스마트 윈도우는 전기 변색을 기본 원리로 하는데, 전기 변색이란 인가되는 전원에 의하여 전기 화학적 산화 또는 환원 반응이 일어나고, 이에 따라 전기 변색 활성 물질의 고유한 색이나 광투과도와 같은 광학적 특성이 변하는 현상이다.
현재는 여러 장의 유리 사이에 전기 변색 소자를 적용한 유리형 스마트 윈도우가 일반적으로 사용되고 있으나, 이는 제조 공정이 복잡하고, 시공할 창의 크기에 따라 사이즈를 맞춰 제작해야 하기 때문에 제품 가격이 매우 고가이어서 상용화 하기에는 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 실리콘 마감 등을 하는 경우 수분이 침투될 수 있어 누전의 위험이 있고, 물류 이동시에 적재공간을 많이 차지하고 동시에 유리라는 소재 특성상 외부의 충격에 깨지기 쉬워 위험하다는 문제도 있다.
따라서, 상기 문제를 해결함과 동시에 우수한 광투과 가변 기능을 구현할 수 있는 스마트 윈도우에 관한 연구가 계속적으로 요구되고 있다.
전기변색소자의 주요 특성 중 하나는 광 투과율 조절을 통한 태양 에너지의 실내 유입 조절이다. 특히 최근 자동차 분야의 글래스 루프가 도입되고, 건축물에 대면적의 윈도우가 도입되고 있어 태양광 조절 기능의 필요성이 커지고 있다. 그러나 종래의 전기변색소자는 전체적으로 변색 기능이 동작하여 영역별 투과율 조절이 불가능하고, 대면적으로 제작할 경우에 전원이 인가되는 가장자리로부터 중심부까지 변색이 빠르게 이루어지기 어려웠다.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 전기변색소자를 다수의 단위 셀로 분할하여 제작함으로써 영역별 투과율 조절을 구현할 수 있었다. 또한 전기변색소자의 단위 셀의 구성이나 버스 바와 같은 부가 요소를 적절히 조절하여 대면적으로 제작 시에도 빠른 변색을 구현할 수 있었다.
따라서 구현예는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율이 조절 가능하고 대면적에도 적합한 전기변색소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 제1 기재층; 상기 제1 기재층에 대향하는 제2 기재층; 및 상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽; 및 상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 단위 셀을 포함하고, 상기 각각의 단위 셀이 전원의 인가에 따라 독립적으로 작동하는 광투과가변 구조체를 포함하는, 전기변색소자가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 제1 기재층 상에 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽을 형성하는 단계; 상기 제1 기재층 상에 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 하부 단위 셀을 형성하여 하판을 제조하는 단계; 제2 기재층 상에 상기 하부 단위 셀에 각각 대응하는 상부 단위 셀을 형성하여 상판을 제조하는 단계; 및 상기 상부 단위 셀 및 상기 하부 단위 셀이 결합하여 광투과가변 구조체를 형성하도록 상기 하판 및 상기 상판을 합지하는 단계를 포함하는, 전기변색소자의 제조방법이 제공된다.
상기 구현예에 따른 전기변색소자는 하나의 기재에 여러 단위 셀을 가져서 각각 또는 같이 동작하여 광 투과율이 조절되며, 각각의 단위 셀은 격벽으로 구분되어 동작 시에 상호 간섭되지 않는다.
그 결과 상기 전기변색소자는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하므로 자동차의 글래스 루프 또는 건축물의 윈도우 등에 대면적으로 적용되더라도 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다.
또한 바람직한 구현예에 따르면, 상기 전기변색소자의 단위 셀에 포함되는 광투과가변 구조체에는 3개 이상의 버스 바가 삽입되어 대면적으로 제작 시에도 빠른 변색 동작이 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따른 전기변색소자가 글래스 루프에 적용된 자동차를 나타낸 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다.
도 4는 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 7은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 배리어층의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다.
도 4는 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 7은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 배리어층의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 구현예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 각 필름, 윈도우, 패널, 구조체, 또는 층 등이 각 필름, 윈도우, 패널, 구조체, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성 요소들은 상기 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로 구별하는 목적으로 사용된다.
전기변색소자
도 1은 일 구현예에 따른 전기변색소자가 글래스 루프에 적용된 자동차를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하여, 일 구현예에 따른 자동차(1)는 글래스 루프(10)에 전기변색소자(100)가 부착된다. 상기 전기변색소자는(100)는 내부에 격벽(190)을 구비하고 상기 격벽에 의해 둘 이상의 단위 셀(100a, 100b, 100c, 100d)로 분할된다. 이와 같은 단위 셀은 각각 독립적으로 또는 같이 동작할 조절될 수 있어서 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하다. 그 결과 도 1과 같은 자동차의 루프 글래스를 통해 외부로부터 1열의 운전석과 조수석 및 2열의 좌우 좌석에 유입되는 태양광을 각각 별도로 조절할 수 있어서 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전기변색소자의 단면도(A-A')를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하여, 일 구현예에 따른 전기변색소자는 제1 기재층(110); 상기 제1 기재층에 대향하는 제2 기재층(150); 및 상기 제1 기재층(110)과 상기 제2 기재층(150) 사이에 배치되고 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽(190); 및 상기 제1 기재층(110)과 상기 제2 기재층(150) 사이에 배치되고 상기 격벽(190)에 의해 구분되는 2개 이상의 단위 셀을 포함하고, 상기 각각의 단위 셀이 전원의 인가에 따라 독립적으로 작동하는 광투과가변 구조체(130a, 130b)를 포함한다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하여, 상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 단위 셀의 상기 제1 방향의 길이(L1)가 상기 제2 방향의 길이(L2) 대비 100% 내지 500%일 수 있고, 예를 들어 100% 초과 내지 500% 이하, 100% 초과 내지 300% 이하, 200% 내지 400%, 또는 300% 내지 500%일 수 있다.
또한 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이(L2)는 150 mm 내지 1500 mm일 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이(L2)는 150 mm 내지 1000 mm, 150 mm 내지 500 mm, 300 mm 내지 1200 mm, 500 mm, 내지 1500 mm, 또는 1000 mm 내지 1500 mm일 수 있다.
상기 단위 셀의 바람직한 치수 범위 내일 때, 단위 셀 별로 광 투과율의 조절이 보다 빠르고 효과적으로 가능하여 대면적으로 제작되는데 유리할 수 있다.
도 6은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하여, 상기 전기변색소자는 격벽(190)이 상호 교차하여 십자 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 전기변색소자는 상기 격벽에 의해 4개의 단위 셀로 분할될 수 있고, 각 단위 셀은 독립적으로 작동하여 광 투과율이 조절될 수 있다.
구체적으로, 상기 전기변색소자가 상기 단위 셀을 4개 이상 포함하고, 상기 단위 셀이 2열 이상으로 병렬 배치되며, 상기 단위 셀의 변색 동작 및 변색 시간이 각각 독립적으로 조절될 수 있다.
이때 버스 바(132, 138)는 제1 기재층 또는 제2 기재층(150)의 한 쪽 끝단에서 다른 쪽 방향으로 연장된 형태를 가지되, 격벽(190)을 관통하지 않을 수 있다. 그에 따라 상기 버스 바(132, 138)는 제1 기재층 또는 제2 기재층(150)의 중간에서 격벽을 사이에 두고 단락된 구조를 가질 수 있다.
상기 전기변색소자에서 버스 바(132, 138)는 격벽(190)에 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들어 제1 기재층 또는 제2 기재층(150)의 어느 한 끝단에서 내부 격벽(190)까지의 거리(Dc)를 기준으로 하여, 전기변색소자 내부에 배치되는 버스 바(190)의 길이(Lb)는 50% 내지 95%, 또는 70% 내지 90%일 수 있다.
도 7은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 8은 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 9는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 배리어층의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 10은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
이하 도면을 참조하여 각 구성층의 성분 및 특성을 구체적으로 설명한다.
기재층
상기 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(150)은 투명성과 내구성을 유지하기 위한 층에 해당하며, 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 고분자 필름일 수 있고, 보다 구체적으로 유연성 고분자 필름일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리시크로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(nylon), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 및 사이클로올레핀폴리머(COP)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱 구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 상술한 고분자 수지를 포함함으로써, 내구성과 가요성을 모두 갖는 전기변색소자를 구현할 수 있다.
상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 550 nm 파장의 광에 대하여 각각 80% 이상의 광투과도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 550 nm 파장의 광에 대하여 각각 85% 이상 또는 90% 이상의 광투과도를 가질 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 2.0% 미만, 1.8% 이하, 또는 1.5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 80% 이상의 신율을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 90% 이상, 100% 이상, 또는 120% 이상의 신율을 가질 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 각각 상술한 범위의 광투과도 및 헤이즈를 만족함으로써 투명성을 나타낼 수 있고, 상술한 범위의 신율을 만족함으로써 유연성을 나타낼 수 있다.
상기 제1 기재층의 두께 및 상기 제2 기재층의 두께는 각각 10 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층의 두께 및 상기 제2 기재층의 두께는 각각 50 ㎛ 내지 180 ㎛, 70 ㎛ 내지 180 ㎛, 80 ㎛ 내지 180 ㎛, 100 ㎛ 내지 180 ㎛, 100 ㎛ 내지 170 ㎛, 또는 100 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 기재층의 두께 및 상기 제2 기재층의 두께가 상기 범위를 만족함으로써 전기변색소자의 신율 및 인장강도를 특정 수준으로 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 전기변색소자를 굽히는 경우에도 각 층에 크랙이나 균열이 발생하지 않으며, 얇으면서도 가볍고 유연성을 갖는 전기변색소자를 구현할 수 있고, 박막화에도 유리하다.
격벽
상기 격벽은 전기변색소자를 분할하여 단위 셀을 형성하고 이들 단위 셀이 서로 상호 간섭하지 않도록 해준다.
도 2를 참조하여, 상기 격벽(190)의 높이는 상기 광투과가변 구조체(130a, 130b)의 높이와 동일하거나 그보다 더 클 수 있다. 다만 상기 격벽(190)은 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(120)을 두께 방향으로 관통하지 않을 수 있다. 이에 따라 하나의 기재층 상에 여러 개의 단위 셀을 가질 수 있다. 또한 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(150)은 상기 2개 이상의 단위 셀에 걸쳐 연속적인 시트 형태를 가질 수 있다.
상기 격벽은 고분자 수지를 포함할 수 있고, 예를 들어 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 격벽은 아크릴, 폴리우레탄, 우레탄아크릴레이트, 에폭시, 페놀 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 격벽은 충진제, 경화제, 상용화제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진재는 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 제올라이트 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 첨가제는 폴리올류, 트리아졸류, 테트라졸류, 실란류 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 격벽은 고분자 수지와 충진재를 30:70 내지 70:30의 중량으로 포함할 수 있다. 상기 격벽은 상기 고분자 수지와 상기 충진재의 합계 100 중량부 대비 경화제를 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함할 수 있고, 그 외 상용화제와 같은 첨가제를 총 0.1 중량부 내지 3 중량부로 포함할 수 있다.
이와 같은 격벽을 가지는 전기변색소자의 제조방법은 제1 기재층 상에 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽을 형성하는 단계; 상기 제1 기재층 상에 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 하부 단위 셀을 형성하여 하판을 제조하는 단계; 제2 기재층 상에 상기 하부 단위 셀에 각각 대응하는 상부 단위 셀을 형성하여 상판을 제조하는 단계; 및 상기 상부 단위 셀 및 상기 하부 단위 셀이 결합하여 광투과가변 구조체를 형성하도록 상기 하판 및 상기 상판을 합지하는 단계를 포함한다.
구체적으로 상기 하판을 제조하는 단계는 상기 제1 기재층 상에 형성된 격벽 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; 상기 마스킹 테이프가 부착된 상태에서 상기 제1 기재층 상에 제1 전극층, 제1 변색층 및 전해질층을 순차로 형성하는 단계; 및 상기 제1 기재층으로부터 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 포함한다.
아울러, 상기 격벽을 기재층 상에 형성하기 위한 조성물은 용매를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 물, 알코올, 톨루엔, 메틸에틸케톤 등의 용매를 상기 고분자 수지와 상기 충진재의 합계 100 중량부 대비 20 중량부 이하로 포함할 수 있다. 상기 격벽은 인쇄 등의 방식으로 형성될 수 있다. 상기 격벽은 열경화성 수지를 포함하는 조성물을 이용한 인쇄 후에 열경화를 거쳐 형성될 수 있다. 상기 열경화 온도는 예를 들어 100℃ 내지 140℃일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하여, 일 구현예에 따른 전기변색소자는 하판(100') 및 상판(100'')을 제조하고 이들을 합지하여 제조될 수 있다. 하판(100')을 제조하는 공정으로서 (1) 제1 기재층(110) 상에 격벽(190)을 인쇄하는 단계; (2) 격벽(190) 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (3) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131), 제1 변색층(133) 및 전해질층(135)을 순차로 코팅하는 단계; 및 (4) 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 상판(100'')을 제조하는 공정으로서 (1) 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)을 형성하는 단계; 및 (2) 제2 전극층(139) 상에 제2 변색층(137)을 코팅하는 단계를 거칠 수 있다. 이후 전해질층(135)과 제2 변색층(137)이 마주보도록 하판(100')과 상판(100'')을 합지할 수 있다.
광투과가변 구조체
상기 전기변색소자는 격벽에 의해 구분되는 둘 이상의 광투과가변 구조체를 갖는다. 상기 광투과가변 구조체는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제1 변색층; 상기 제1 변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제2 변색층; 및 상기 제2 변색층 상에 배치되는 제2 전극층을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 8을 참조하여, 상기 광투과가변 구조체(130a, 130b)는 제1 전극층(131a, 131b); 상기 제1 전극층 상의 제1 변색층(133a, 133b); 상기 제1 변색층 상의 전해질층(135a, 135b); 상기 전해질층 상의 제2 변색층(137a, 137b); 및 상기 제2 변색층 상의 제2 전극층(139a, 139b)을 포함한다.
상기 광투과가변 구조체(130a, 130b)는 제1 전극층(131a, 131b), 제1 변색층(133a, 133b), 전해질층(135a, 135b), 제2 변색층(137a, 137b), 및 제2 전극층(139a, 139b)이 순차적으로 적층된 구조체일 수 있다. 구체적으로, 상기 광투과가변 구조체는 소정의 전압을 걸어주는 경우 광 투과율이 가역적으로 변화하는 적층 구조체이다.
구체적으로, 상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b)에 전압을 걸어주면, 상기 제2 변색층(137a, 137b)으로부터 상기 전해질층(135a, 135b)을 거쳐 상기 제1 변색층(133a, 133b)까지 관통하여 이동하는 특정 이온 또는 전자에 의해 전체적인 광 투과율이 높아졌다 낮아지게 된다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)의 광 투과율이 낮아지는 경우, 상기 제1 변색층(133a, 133b)의 광 투과율도 낮아지고, 상기 제2 변색층(137a, 137b)의 광 투과율이 높아지는 경우, 상기 제1 변색층(133a, 133b)의 광 투과율도 높아지게 된다.
또한 상기 광투과가변 구조체는 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고 전도성을 가지는 버스 바(bus bar)를 추가로 포함할 수 있다.
이하 광투과가변 구조체의 구성 요소를 구체적으로 설명한다.
제1 전극층 및 제2 전극층
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 각각 투명 전극 또는 반사 전극을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 중 하나는 투명 전극이고, 다른 하나는 반사 전극일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 모두 투명 전극일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전극층(131a, 131b)은 제1 배리어층(120) 상에 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(139a, 139b)은 제2 배리어층(140) 상에 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 형성할 수 있다.
상기 투명 전극은 빛에 대하여 높은 투과율, 낮은 면저항을 갖고, 내침투성을 갖는 재료로 구성될 수 있고, 전극 플레이트 형상으로 구성될 수 있다.
상기 투명 전극은 예를 들어, 인듐-주석 산화물(ITO, indium-tin oxide), 아연산화물(ZnO, zinc oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, indium-zinc oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사 전극은, 예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b) 각각의 두께는 100 nm 내지 500 nm, 100 nm 내지 400 nm, 100 nm 내지 300 nm, 또는 150 nm 내지 250 nm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각은 투명 전극일 수 있고, 인듐-주석 산화물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각은 인듐 산화물 : 주석 주석산화물을 70 : 30 내지 98 : 2 또는 80 : 20 내지 97 : 3의 질량비로 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각의 표면저항은 5 Ω/sq 내지 100 Ω/sq, 5 Ω/sq 내지 80 Ω/sq, 5 Ω/sq 내지 70 Ω/sq, 또는 5 Ω/sq 내지 50 Ω/sq일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
버스 바
상기 광투과가변 구조체는 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고 전도성을 가지는 3개 이상의 버스 바를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 버스 바는 상기 광투과가변 구조체 내에 3개 내지 6개 포함되고, 양극 및 음극에 연결되는 비율이 1:1 내지 1:2일 수 있다.
또한 상기 제1 변색층, 상기 전해질층 및 상기 제2 변색층 중에서 하나 이상이 상기 버스 바 사이에 적어도 일부 배치될 수 있다.
또한, 상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 중에서 적어도 하나와 접촉하되, 상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 동시에 접촉하지 않고, 또한 상기 제1 변색층 및 상기 제2변색층과 동시에 접촉하지 않을 수 있다.
상기 버스 바는 인듐-주석 산화물(ITO), 불소-도핑된 주석 산화물(FTO), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 버스 바는 열경화성 수지를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 버스 바의 인쇄 이후 열경화를 수행할 수 있고, 열경화 온도는 예를 들어 100℃ 내지 140℃일 수 있다.
상기 버스 바의 형태 및 치수는 일정 범위 내로 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 버스 바가 상기 단위 셀의 제1 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
또한 상기 버스 바의 길이는 상기 단위 셀의 제1 방향의 길이 대비 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상일 수 있다.
또한 도 4를 참조하여, 상기 버스 바의 폭(Wb)은 0.05 mm 이상, 0.1 mm 이상, 0.5 mm 이상, 또는 1 mm 이상일 수 있고, 또한 5 mm 이하, 3 mm 이하, 또는 2 mm 이하일 수 있다. 또한 상기 버스 바의 높이(Hb)는 버스 바의 폭(Wb)의 0.1배 이상, 0.5배 이상, 또는 1배 이상이고, 또한 10배 이하, 5배 이하, 또는 3배 이하일 수 있다.
또한 도 5를 참조하여, 상기 버스 바 간의 간격(Db)은 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이(L2) 대비 10% 이상, 15% 이상, 또는 20% 이상일 수 있고, 또한 50% 이하, 40% 이하, 또는 30% 이하일 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 버스 바가 상기 단위 셀의 제1 방향으로 연장된 형태를 가지고, 상기 단위 셀의 제1 방향의 길이 대비 80% 이상의 길이, 0.05 mm 내지 5 mm의 폭, 및 상기 폭의 0.1배 내지 10배의 높이를 가지며, 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이 대비 10% 내지 50%의 간격으로 이격하여 배치될 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하여, 하판(100')을 제조하는 공정으로서 (1) 제1 기재층(110) 상에 격벽(190)을 인쇄하는 단계; (2) 격벽(190) 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (3) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 코팅하는 단계; (4) 제1 전극층(131) 상에 버스 바(132)를 인쇄하고 제1 변색층(133)을 코팅하는 단계; (5) 제1 변색층(133) 상에 전해질층(135)을 코팅하는 단계; 및 (6) 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 상판(100'')을 제조하는 공정으로서 (1) 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)을 형성하는 단계; 및 (2) 제2 전극층(139) 상에 버스 바(138)를 인쇄하고 제2 변색층(137)을 코팅하는 단계를 거칠 수 있다. 이후 전해질층(135)과 제2 변색층(137)이 마주보도록 하판(100')과 상판(100'')을 합지할 수 있다.
도 4는 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다. 도 4를 참조하여, 하판(100')을 제조하는 공정으로서 (1) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 형성하는 단계; (2) 제1 기재층(110) 상에 격벽(190)을 인쇄하는 단계; (3) 격벽(190) 상에 제1 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (4) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 코팅하는 단계; (5) 제1 전극층(131) 상에 버스 바(132)를 인쇄하는 단계; (6) 버스 바(132) 상에 제2 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (7) 제1 전극층(131) 상에 제1 변색층(133)을 코팅하는 단계; (8) 제1 변색층(133) 상에 전해질층(135)을 코팅하는 단계; 및 (9) 상기 제1 마스킹 테이프 및 제2 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 상판(100'')을 제조하는 공정으로서 (1) 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)을 형성하는 단계; (2) 제2 전극층(139) 상에 버스 바(138)를 인쇄하는 단계; (3) 버스 바(138) 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (4) 제2 전극층(139) 상에 제2 변색층(137)을 코팅하는 단계; 및 (5) 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 이후 전해질층(135)과 제2 변색층(137)이 마주보도록 하판(100')과 상판(100'')을 합지할 수 있다.
상기 전기변색소자의 제조 시에, 상기 버스 바의 일면은 제1 전극층 및 제2 전극층 중 어느 하나에 접촉하는 한편, 제1 전극층과 제2 전극층에 동시에 접촉하지는 않도록 제조된다. 또한 상기 버스 바는 상판 및 하판 합지 시에 상호 반대편 변색층과 직접 접촉하지 않도록 중간에 전해질층 등을 배치할 수 있다. 이를 위해 상기 버스 바는 절연 피복 등으로 적절히 코팅될 수 있다.
제1 변색층
상기 제1 변색층(133a, 133b)은 상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b) 사이에 전압을 걸어주었을 때 광 투과율이 변화하는 층으로, 전기변색소자에 광 투과율 가변성을 부여하는 층이다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)은 상기 제2 변색층(137a, 137b)에 포함되는 전기 변색 물질과는 상보적인 발색 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상보적인 발색 특성이란 전기 변색 물질이 발색하는 반응의 종류가 서로 상이한 것을 의미하는 것이다.
예를 들어, 상기 제1 변색층에 산화성 변색 물질이 사용되는 경우, 상기 제2 변색층에는 환원성 변색 물질이 사용될 수 있고, 상기 제1 변색층에 환원성 변색 물질이 사용되는 경우, 상기 제2 변색층에는 산화성 변색 물질이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 환원성 변색 물질을 포함하고, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 산화성 변색 물질을 포함할 수 있다.
상기 산화성 변색 물질은 산화반응이 일어날 때 변색되는 물질을 의미하고, 상기 환원성 변색 물질은 환원반응이 일어날 때 변색되는 물질을 의미한다.
즉, 산화성 변색 물질이 적용된 변색층에서 산화반응이 일어나는 경우 착색 반응이 일어나고, 환원반응이 일어나는 경우 탈색 반응이 일어난다. 환원성 변색 물질이 적용된 변색층에서 환원반응이 일어나는 경우 착색 반응이 일어나고, 산화반응이 일어나는 경우 탈색 반응이 일어난다.
이처럼 상보적인 발색 특성을 갖는 물질이 각 변색층에 포함됨으로써, 착색 또는 발색이 두 층에서 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 착색 또는 발색은 전기변색소자에 인가되는 전압의 극성에 따라 교대될 수 있다.
상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 제1 변색층(133a, 133b)의 초기 투과율은 90% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 초기 투과율이 상기 범위를 만족한다는 것은 상술한 각 층들이 각각 매우 균일하게 도포되었음을 의미하고, 매우 투명함을 나타낸다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 환원성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상기 환원성 변색 물질은 티타늄 산화물(TiO), 바나듐 산화물(V2O5), 니오븀 오산화물(Nb2O5), 크롬 산화물(Cr2O3), 망간 산화물(MnO2), 철 산화물(FeO2), 코발트 산화물(CoO2), 니켈 산화물(NiO2), 로듐 산화물(RhO2), 탄탈 산화물(Ta2O5), 이리듐 산화물(IrO2), 텅스텐 산화물(WO2, WO3, W2O3, W2O5), 비올로겐(viologen) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 수지는 유연성(flexibility)를 갖는 수지일 수 있고, 구체적인 종류에는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 고분자 수지는 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리이미드계 수지, 에틸렌초산비닐계 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 텅스텐 산화물(WO3) 및 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)이 환원성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함하고, 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 0.1 중량부 내지 15 중량부 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 1 중량부 내지 15 중량부, 2 중량부 내지 15 중량부, 또는 3 중량부 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 변색층이 환원성 변색 물질 100 중량부 및 고분자 수지 3 중량부 내지 7 중량부를 포함할 수 있다. 상기 바람직한 범위 내일 때, 전기변색소자의 반복적인 굽힘 이후나, 장시간 굽힌 상태로 유지한 이후, 또는 장시간 전원을 차단한 이후에 발생할 수 있는 가시광 투과율 변화를 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
반면, 상기 제1 변색층이 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 상술한 범위를 초과하여 포함하는 경우, 메모리 성능이 저하되어 특정 수준의 투과율을 유지할 수 없거나, 특정 투과율에 도달하는데 걸리는 변색 시간이 증가하여 변색 속도가 감소하게 될 수 있다. 또한, 상기 제1 변색층이 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 상술함 범위 미만으로 포함하는 경우, 가요성의 저하로 인해 작은 곡률 반경으로 변형 시에 균열이 생길 수 있고, 일정 수준의 광투과 가변 기능을 구현하기 어려울 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있고, 예를 들어 서로 상이한 재질의 2 개 이상의 층을 포함할 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)의 두께는 100 nm 내지 1,000 nm, 200 nm 내지 1,000 nm, 200 nm 내지 800 nm, 200 nm 내지 700 nm, 또는 300 nm 내지 700 nm, 또는 300 nm 내지 600 nm일 수 있다. 상기 제1 변색층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 광투과가변 구조체의 광 투과율 변화 정도가 전기변색소자 전체에 유의미한 광 투과율 가변성을 부여할 수 있고, 이로써 상기 전기변색소자 전체가 건물 또는 자동차 창문 등에 적용되어 에너지 조절 효과를 구현할 수 있는 광투과 변화 특성을 구현할 수 있다.
제2 변색층
상기 제2 변색층(137a, 137b)은 상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b) 사이에 전압을 걸어주었을 때 광 투과율이 변화하는 층으로, 전기변색소자에 광 투과율 가변성을 부여하는 층이다.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 산화성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상기 산화성 변색 물질은 니켈 산화물(nickel oxide, 예를 들어, NiO, NiO2), 망간 산화물(manganese oxide, 예를 들어, MnO2), 코발트 산화물(cobalt oxide, 예를 들어, CoO2), 이리듐-마그네슘 산화물(iridium-magnesium oxide), 니켈-마그네슘 산화물(nickel-magnesium oxide), 티탄-바나듐 산화물(titanium-vanadium oxide), 프루시안 블루계 안료 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 프루시안 블루계 안료는 짙은 파란색 계열의 안료로서, Fe4(Fe(CN)6)3 의 화학식을 가지는 화합물이다.
상기 고분자 수지는 유연성(flexibility)을 갖는 수지일 수 있고, 구체적인 종류에는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 고분자 수지는 우레탄 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리이미드계 수지, 에틸렌초산비닐계 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 고분자 수지의 중량평균분자량은 50 내지 10,000일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지의 중량평균분자량은 100 내지 10,000, 200 내지 10,000 또는 500 내지 10,000일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 니켈 산화물(NiO) 및 아크릴계 수지를 포함할 수 있고, 상기 아크릴계 수지의 중량평균분자량은 50 내지 10,000일 수 있다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)이 산화성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함하고, 상기 산화성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 0.1 내지 5 중량부 포함할 수 있다.
상기 제2 변색층이 상기 산화성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 상술한 범위만큼 포함하는 경우 산화성 변색 물질이 필름 표면에 안정적으로 부착되게 하여 원활한 광투과 가변 성능을 구현하는데 도움을 준다.
반면, 고분자 수지가 상술한 범위 미만인 경우, 산화성 변색 물질이 필름 표면에 부착이 약하게 되어 약간의 외부 충격에도 탈리 또는 비산되는 문제점이 발생할 수 있고, 유연성 또한 떨어지게 되어 굴곡시 색 균열이 생길 수 있다. 또한, 고분자 수지가 상술한 범위 초과인 경우, 고분자 수지 자체가 가지고 있는 저항으로 인해 이온 전도도가 낮아져 산화성 변색 물질의 이온 전도도 성능이 저하될 수 있고, 고온에서의 내구성이 약해져 신뢰성이 저하될 수 된다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)은 적어도 하나의 층을 포함하는 것으로, 필요에 따라, 서로 상이한 재질의 2 개 이상의 층을 적용할 수도 있다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)의 두께는 100 nm 내지 1,000 nm, 100 nm 내지 800 nm, 100 nm 내지 600 nm, 100 nm 내지 500 nm, 100 nm 내지 400 nm, 200 nm 내지 800 nm, 또는 300 nm 내지 800 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 외부의 충격에도 잘 견디고, 적절한 함량의 이온을 보유할 수 있으며, 이와 동시에, 전기변색소자의 박막화, 가요성 확보, 우수한 광투과 변화 특성을 구현하기에 유리하다.
반면, 상기 제2 변색층의 두께가 상기 범위 미만인 경우, 변색층이 얇아서 이온 전도도의 성능 저하로 인해 변색 성능을 적절하게 구현하기 어려울 수 있다. 또한 상기 범위 초과인 경우, 변색층이 두꺼워 약간의 외부 충격에도 균열(crack)이 발생하여 플렉서블 전기변색소자로 구현하기 어려울 수 있고 제조 비용이 높아져 비경제적일 수 있다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)의 초기 투과율은 50% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 초기 투과율이 상기 범위를 만족한다는 것은 육안으로 보았을 때 어둡고 짙은 파란색 또는 옅은 남색을 띄는 것을 의미한다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 변색층(133a, 133b)이 환원성 변색 물질을 포함하고, 상기 제2 변색층(137a, 137b)이 산화성 변색 물질을 포함하며, 상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층이 각각 습식 코팅(wet coating) 방식으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 상기 제1 전극층(131a, 131b)의 일면에 습식 코팅 방법으로 원료를 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 상기 제2 전극층(139a, 139b)의 일면에 습식 코팅 방법으로 원료를 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다.
상기 습식 코팅시 사용되는 용매는 비방향족 용매 또는 방향족 용매일 수 있고, 구체적으로, 에탄올, 아세톤, 톨루엔 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층이 스퍼터링 코팅 방식으로 형성되는 경우, 코팅 방식의 특성상 100 nm 이하의 아주 얇은 도막의 형성만 가능하기 때문에 우수한 광투과 가변 성능 및 유연성을 모두 갖는 전기변색소자에 적용하기에는 한계가 있다.
상기 제1 변색층과 상기 제2 변색층의 두께비는 50:50 내지 80:20, 55:45 내지 75:25, 또는 60:40 내지 70:30일 수 있다.
상기 제1 변색층과 상기 제2 변색층의 두께비가 상기 범위를 만족하는 경우, 투명해지고 어두워지는 색상 변화 구간이 폭 넓어지고, 색상 변화 시간이 단축되는 효과가 있다. 반면, 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 투명해지고 어두워지는 색상 변화 구간이 좁아질 수 있고, 색상 변화 시간이 증가하여 느리게 변화하거나 전기변색소자에 전기를 인가해도 작동이 어려울 수 있다.
전해질층
상기 전해질층(135a, 135b)은 상기 제1 변색층과 상기 제2 변색층 사이의 이온 이동 경로 역할을 하는 층으로서, 전해질층에 사용되는 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 전해질층은 수소 이온 또는 1족 원소 이온을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층은 리튬염 화합물을 포함할 수 있다. 상기 리튬염 화합물은 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiTFSi, LiFSi 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전해질층은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 열경화성 아크릴계 수지 또는 광경화성 아크릴계 수지 등일 수 있고, 상기 폴리우레탄계 수지는 열경화성 폴리우레탄계 수지, 광경화성 폴리우레탄계 수지 또는 수성 폴리우레탄계 수지 등일 수 있다.
상기 전해질층은 고분자 수지와 리튬염을 95:5 내지 80:20, 95:5 내지 85:15, 또는 93:7 내지 87:3의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 전해질층의 이온 전도도는 10-3 mS/cm 이상이다. 구체적으로, 상기 전해질층의 이온 전도도는 10-3 mS/cm 내지 103 mS/cm, 또는 10-3 mS/cm 내지 102 mS/cm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질층의 이온 전도도가 상기 범위인 경우 목적하는 광투과 가변 성능이 구현될 수 있고, 유연성과 고온에서의 신뢰성 면에서도 유리하다. 반면, 상기 전해질층의 이온 전도도가 상기 범위를 벗어나는 경우 색상 변화 속도가 매우 느리므로 전기변색소자의 성능이 저하된다.
상기 전해질층의 점착력은 200 g/inch 이상이다. 구체적으로, 상기 전해질층의 점착력은 200 g/inch 내지 900 g/inch 또는 200 g/inch 내지 700 g/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질층의 점착력이 상기 범위인 경우 양쪽의 기재에 잘 부착되어 전기변색소자의 성능이 원활하게 발현되게 한다. 반면, 상기 전해질층의 점착력이 상기 범위를 벗어나는 경우 양쪽 기재와의 부착에 문제가 생겨 외부의 작은 충격이나 자극에도 쉽게 박리되거나 빈 공간 및 일부 층 표면에서 들뜸과 같은 불연속면이 생기게 되고 이온 전도도가 저하되고 전기변색소자의 특정 수준까지의 성능 구현이 어렵게 된다.
상기 전해질층(135a, 135b)은 상기 제1 변색층(133a, 133b) 또는 상기 제2 변색층(137a, 137b) 중 어느 하나의 층의 일면에 원료를 습식(wet) 코팅 방법으로 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다.
상기 전해질층을 습식 코팅 방법으로 도포하는 경우 도막의 두께를 두껍게 하거나 도막의 두께 제어를 손쉽게 할 수 있어서 이온 전도도의 향상 또는 변색속도의 향상 측면에서 유리하다. 반면, 상기 전해질층을 습식 코팅 방법이 아닌 스퍼터링 코팅 방법 등을 이용하는 경우, 도막의 박막 형성으로 인해 도막이 쉽게 깨지거나, 설령 손상이 없더라도 이온 전도도가 저하되는 문제가 있다.
상기 전해질층(135a, 135b)의 두께는 30 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 150 ㎛, 70 ㎛ 내지 130 ㎛, 또는 80 ㎛ 내지 120 ㎛일 수 있다. 상기 전해질층(135a, 135b)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 전기변색소자에 내구성을 부여함과 동시에 제1 변색층 및 제2 변색층 사이의 이온의 이동 경로를 적절한 길이로 확보하여 적절한 속도의 광투과 변화 성능을 구현할 수 있다.
배리어층
상기 전기변색소자는 상기 기재층과 상기 광투과가변 구조체 사이에 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 배리어층은 외부로부터 광투과가변 구조체에 수분이나 기체를 포함한 불순물이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하고, 예를 들어 제1 배리어층 및 제2 배리어층을 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 2 개 이상의 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 2 개의 층을 포함하거나, 3 개의 층을 포함할 수 있다(도 9 참조).
예를 들어, 상기 제1 배리어층(120)이 2 개의 층을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 2 개의 층을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 배리어층(120)이 3 개의 층을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 3 개의 층을 포함할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)이 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하거나, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층(121), 제1B 배리어층(122) 및 제1C 배리어층(123)을 포함할 수 있다(도 9 참조).
구체적으로, 상기 제1 배리어층은 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층이 순차적으로 적층된 구조; 또는 제1A 배리어층, 제1B 배리어층 및 제1C 배리어층이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
상기 제1 배리어층은 제1 기재층 상에 적층될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함하거나, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층(141), 제2B 배리어층(142) 및 제2C 배리어층(143)을 포함할 수 있다(도 9 참조).
구체적으로, 상기 제2 배리어층은 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층이 순차적으로 적층된 구조; 또는 제2A 배리어층, 제2B 배리어층 및 제2C 배리어층이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
상기 제2 배리어층은 제2 기재층 하면에 적층될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)이 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층(121), 제1B 배리어층(122) 및 제1C 배리어층(123)을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 금속산화물, 금속질화물, 금속산화질화물, 준금속산화물, 준금속질화물, 준금속산화질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 금속질화물, 금속산화질화물, 준금속질화물, 준금속산화질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함한다.
더욱 구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함한다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)이 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하고, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층 중 하나는 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 다른 하나는 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어층(120)이 제1C 배리어층(123)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함하고, 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층 중 하나는 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 다른 하나는 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함할 수 있다.
상기 제2 배리어층(140)이 제2C 배리어층(143)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층을 포함하고, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비는 1:2 내지 1:10일 수 있다. 이때, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비는 1:2.5 내지 1:10 또는 1:2.5 내지 1:7.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층을 포함하고, 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비는 1:2 내지 1:10이다. 이때, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비는 1:2.5 내지 1:10 또는 1:2.5 내지 1:7.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비 및 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 개선되는 효과가 있다.
반면, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비 또는 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 굴절률이 저하되거나, 불투명해지거나, 광학적 특성 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 저하되는 문제점이 발생한다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층을 포함하고, 제1 기재층, 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
다른 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층, 제1B 배리어층 및 제1C 배리어층을 포함하고, 제1 기재층, 제1A 배리어층, 제1B 배리어층 및 제1C 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 상기 제1C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함한다.
이때, 상기 제1A 배리어층의 두께는 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 40 nm, 또는 10 nm 내지 30 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제1B 배리어층의 두께는 30 nm 내지 100 nm, 30 nm 내지 80 nm, 30 nm 내지 70 nm, 또는 40 nm 내지 60 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 투습도는 각각 0.2 g/day·m2이하, 0.15 g/day·m2이하, 또는 0.1 g/day·m2이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 상기 제1B 배리어층 두께 범위 및 투습도가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 개선되는 효과가 있다.
반면, 상기 범위를 벗어나는 경우, 굴절률이 저하되거나, 불투명해지거나, 광학적 특성 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층을 포함하고, 제2 기재층, 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
또한, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층, 제2B 배리어층 및 제2C 배리어층을 포함하고, 제2 기재층, 제2A 배리어층, 제2B 배리어층 및 제2C 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 상기 제2C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함한다.
이때, 상기 제2A 배리어층의 두께는 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 40 nm, 또는 10 nm 내지 30 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2B 배리어층의 두께는 30 nm 내지 100 nm, 30 nm 내지 80 nm, 30 nm 내지 70 nm, 또는 40 nm 내지 60 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 투습도는 각각 0.2 g/day·m2이하, 0.15 g/day·m2이하, 또는 0.1 g/day·m2이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 상기 제1B 배리어층 두께 범위 및 투습도가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 개선되는 효과가 있다, 반면, 상기 범위를 벗어나는 경우, 굴절률이 저하되거나, 불투명해지거나, 광학적 특성 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층의 투습도는 동일하거나 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층의 투습도는 상이할 수 있다.
구체적인 일 구현예로서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층을 포함하고, 제1 기재층, 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1A 배리어층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함한다. 또한, 선택적으로 제1 배리어층이 아크릴계 수지를 포함하는 제1C 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1A 배리어층이 실리콘 질화물을 포함하는 경우, Si : N 의 비가 1.0:0.8 내지 1.0:1.2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1B 배리어층이 실리콘 산화물을 포함하는 경우, Si : O 의 비가 1.0:1.7 내지 1.0:2.3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층을 포함하고, 제2 기재층, 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2A 배리어층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함한다. 또한, 선택적으로 제2 배리어층이 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 제2C 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2A 배리어층이 실리콘 질화물을 포함하는 경우, Si : N 의 비가 1.0:0.8 내지 1.0:1.2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2B 배리어층이 실리콘 산화물을 포함하는 경우, Si : O 의 비가 1.0:1.7 내지 1.0:2.3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층이 상술한 조건을 만족함으로써 얇은 두께로도 목적하는 성능을 구현할 수 있고 수분 침투를 최대한 막음으로써 전기변색소자의 내구성 및 장기안정성이 향상될 수 있다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층 각각에 진공 증착 방법으로 증착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층 각각에 스퍼터링(sputtering) 증착 방법으로 증착될 수 있다.
이때, 상기 증착 원료는 금속 또는 준금속(metalloid) 중 1종 이상일 수 있고, 그 종류가 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 인듐(In), 티탄(Ti), 비스무트(Bi), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
증착 반응 가스는 산소(O2) 가스 또는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 반응 가스로서 산소 가스를 이용하는 경우, 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하는 배리어층이 형성되며, 반응 가스로서 질소 가스를 이용하는 경우 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하는 배리어층이 형성될 수 있다. 반응 가스로서 산소 가스 및 질소 가스를 적절히 혼합 사용하는 경우, 금속산화질화물 또는 준금속산화질화물을 포함하는 배리어층이 형성될 수 있다.
진공 증착 방법에는 물리적 진공증착 방법과 화학적 진공증착 방법이 있다. 상기 물리적 진공증착 방법은 열 진공증착, E-beam 진공증착 및 스퍼터링 증착 등이 있다.
상기 스퍼터링(sputtering)은 직류 마그네트론 스퍼터링 또는 교류 마그네트론 스퍼터링일 수 있다.
상기 직류 마그네트론 스퍼터링은 구체적으로, 플라즈마 스퍼터링, 예를 들어, 반응 플라즈마 스퍼터링(reactive plasma sputtering)일 수 있다.
이형필름층
일 구현예에 따른 전기변색소자(100)는 상기 제1 기재층(110)의 상기 제1 배리어층(120)이 적층된 면의 반대측 면 상에 이형필름층(160)을 더 포함할 수 있다(도 10 참조).
상기 이형필름층(160)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 또는 폴리카보네이트(PC)을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이형필름층의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 10 ㎛ 내지 80 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 12 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이형필름층의 박리력은 50 gf/inch 이하이다. 구체적으로, 상기 이형필름층의 박리력은 3 gf/inch 내지 50 gf/inch, 또는 10 gf/inch 내지 50 gf/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이형필름층은 전기변색소자의 보관 및 이동시 전기변색소자를 외부의 수분이나 불순물들로부터 보호하는 역할을 하며, 추후 상기 전기변색소자를 투명한 윈도우 등에 적용할 때는 필요시 이형필름층 부분을 떼어낸 후 사용할 수도 있다. 상기 이형필름층은 특히 점착제층의 부착력 저하를 막을 수 있다.
상기 이형필름층의 일면에는 점착제층(161)이 형성될 수 있다.
상기 점착제층(161)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 점착제층은 아크릴계 수지를 포함할 수 있고, 이 경우 광학특성 및 내구성 향상에 유리하다.
상기 점착제층의 UV 차단율(400 nm 기준)은 95% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 또는 99% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 점착제층의 초기 점착력은 0.5 N/inch 내지 8.0 N/inch, 1.0 N/inch 내지 7.0 N/inch, 또는 2.0 N/inch 내지 6.0 N/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프라이머층
상기 제1 기재층(110)의 일면 또는 양면에 프라이머층이 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층(110)의 일면에 제1A 프라이머층(111)이 적층될 수 있고, 타면에 제1B 프라이머층(112)이 적층될 수 있다(도 10 참조).
또한, 상기 제2 기재층(150)의 일면 또는 양면에 프라이머층이 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기재층(150)의 일면에 제2A 프라이머층(151)이 적층될 수 있고, 타면에 제2B 프라이머층(152)이 적층될 수 있다(도 10 참조).
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)과 상기 제1 기재층(110) 사이에 프라이머층이 개재될 수 있다. 또한, 상기 제2 배리어층(140)과 상기 제2 기재층(150) 사이에 프라이머층이 개재될 수 있다(도 10 참조).
상기 프라이머층(제1A 프라이머층, 제1B 프라이머층, 제2A 프라이머층, 제2B 프라이머층)은 각각 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘계 수지 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다.
상기 프라이머층(제1A 프라이머층, 제1B 프라이머층, 제2A 프라이머층, 제2B 프라이머층)은 각각 35 dyne/cm2 이하의 표면 장력, 또는 30 dyne/cm2 이하의 표면 장력을 가질 수 있다.
상기 프라이머층(제1A 프라이머층, 제1B 프라이머층, 제2A 프라이머층, 제2B 프라이머층)은 3.0 gf/inch 이상의 부착력 또는 3.5 gf/inch 이상의 부착력을 가질 수 있다.
상기 프라이머층은 기재층과 배리어층 사이에 부착력을 부여하거나 굴절률을 개선하는 역할을 한다. 또한, 상기 프라이머층 각각을 형성하는 재료, 표면 장력, 박리력 등은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
하드코팅층
일 구현예에 따른 전기변색소자(100)는 상기 제2 기재층(150)의 상기 제2 배리어층(140)이 적층된 면의 반대측 면 상에 하드코팅층(170)을 더 포함할 수 있다(도 10 참조).
상기 하드코팅층(170)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 2 ㎛ 내지 8 ㎛, 2 ㎛ 내지 6 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하드코팅층의 연필경도는 3H 이상, 4H 이상, 또는 5H 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하드코팅층은 외부의 충격으로부터 전기변색소자를 보호하는 역할을 하며, 스크래치 등에 강하기 때문에 우수한 경도를 부여할 수 있다.
또한, 상기 하드코팅층의 두께가 상기 범위를 만족함으로써 유연성을 갖고 시공성이 우수한 전기변색소자를 구현할 수 있으며, 상기 하드코팅층의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우 유연성을 구현하기 어렵고, 상기 범위 미만인 경우 외부의 충격에 취약할 수 있다.
구체적인 일 구현예에 있어서, 상기 전기변색소자(100)는 이형필름층(160); 이형필름층(160) 상의 점착제층(161); 상기 접착제층(161) 상의 제1B 프라이머층(112); 상기 제1B 프라이머층(112) 상의 제1 기재층(110); 상기 제1 기재층(110) 상의 제1A 프라이머층(111); 상기 제1A 프라이머층(110) 상의 제1 배리어층(120); 상기 제1 배리어층(120) 상의 광투과가변 구조체(130a, 130b); 상기 광투과가변 구조체(130a, 130b) 상의 제2 배리어층(140); 상기 제2 배리어층(140) 상의 제2A 프라이머층(151); 상기 제2A 프라이머층(151) 상의 제2 기재층(150); 상기 제2 기재층(150) 상의 제2B 프라이머층(152); 및 상기 제2 프라이머층(152) 상의 하드코팅층(170)을 포함할 수 있다.
전기변색소자의 특성
상기 전기변색소자(100)는 플렉서블 전기변색소자일 수 있다. 또한 상기 전기변색소자는 시트 또는 필름 형태를 가질 수 있다.
상기 전기변색소자(100)의 두께는 20 ㎛ 내지 1,000 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자(100)의 두께는 25 ㎛ 내지 900 ㎛, 25 ㎛ 내지 800 ㎛, 25 ㎛ 내지 700 ㎛, 25 ㎛ 내지 600 ㎛, 또는 25 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전기변색소자는 전원의 인가에 따라 투과율이 동작되는 범위가 클 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서의 가시광 평균 투과율과 최대 착색 상태에서의 가시광 평균 투과율 간의 차이가 최대 70% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서 가시광 평균 투과율이 40% 내지 90%, 50% 내지 90%, 또는 60% 내지 80%일 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율이 10% 내지 40%, 10% 내지 30% 또는 10% 내지 20%일 수 있다.
또는 상기 전기변색소자는 전원의 인가에 따른 투과율의 동작 범위가 제한될 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서의 가시광 평균 투과율과 최대 착색 상태에서의 가시광 평균 투과율 간의 차이가 20% 이내일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서 가시광 평균 투과율이 10% 내지 20%, 10% 내지 15%, 또는 15% 내지 20%일 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율이 0% 내지 10%, 0% 내지 5%, 또는 5% 내지 10%일 수 있다. 이와 같이 상기 전기변색소자는 유리 기판에 부착된 상태에서 가시광 평균 투과율을 20% 이하로 조절 가능하다.
상기 전기변색소자는 착색 및 탈색시 가시광선뿐만 아니라 적외선(IR 선) 및 자외선(UV 선)의 투과율도 조절할 수 있다.
상술한 전기변색소자의 각 층별 구성 성분, 물성 등과 같은 특징들은 서로 조합될 수 있다.
이와 같이 상기 구현예에 따른 전기변색소자는 하나의 기재에 여러 개의 단위 셀을 가지고, 각각의 단위 셀이 격벽으로 구분되어 동작 시에 상호 간섭되지 않아서 독립적으로 광 투과율의 조절이 가능하다. 그 결과 상기 전기변색소자는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하므로 자동차의 글래스 루프 또는 건축물의 윈도우 등에 대면적으로 적용되더라도 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다. 또한 바람직한 구현예에 따르면, 상기 전기변색소자의 단위 셀에 포함되는 광투과가변 구조체에는 3개 이상의 버스 바가 삽입되어 대면적으로 제작 시에도 빠른 변색 동작이 가능하다.
1: 자동차
10: 윈도우
100: 전기변색소자
100': 전기변색소자의 상판
100'': 전기변색소자의 하판
110: 제1 기재층
111: 제1A 프라이머층
112: 제1B 프라이머층
120: 제1 배리어층
121: 제1A 배리어층
122: 제1B 배리어층
123: 제1C 배리어층
130, 130a, 130b: 광투과가변구조체
131, 131a, 131b: 제1 전극층
133, 133a, 133b: 제1 변색층
132, 132a, 132b, 138, 138a, 138b: 버스 바
135: 전해질층
137, 137a, 137b: 제2 변색층
139, 139a, 139b: 제2 전극층
140: 제2 배리어층
141: 제2A 배리어층
142: 제2B 배리어층
143: 제2C 배리어층
150: 제2 기재층
151: 제2A 프라이머층
152: 제2B 프라이머층
160: 이형필름층
161: 점착제층
170: 하드코팅층
190: 격벽
A-A': 절개선
Db: 버스 바 간의 간격
Dc: 단위 셀의 가장자리로부터 격벽까지의 거리
Hb: 버스 바의 높이
L1: 단위 셀의 제1 방향의 길이
L2: 단위 셀의 제2 방향의 길이
Lb: 버스 바의 길이
Wb: 버스 바의 폭
10: 윈도우
100: 전기변색소자
100': 전기변색소자의 상판
100'': 전기변색소자의 하판
110: 제1 기재층
111: 제1A 프라이머층
112: 제1B 프라이머층
120: 제1 배리어층
121: 제1A 배리어층
122: 제1B 배리어층
123: 제1C 배리어층
130, 130a, 130b: 광투과가변구조체
131, 131a, 131b: 제1 전극층
133, 133a, 133b: 제1 변색층
132, 132a, 132b, 138, 138a, 138b: 버스 바
135: 전해질층
137, 137a, 137b: 제2 변색층
139, 139a, 139b: 제2 전극층
140: 제2 배리어층
141: 제2A 배리어층
142: 제2B 배리어층
143: 제2C 배리어층
150: 제2 기재층
151: 제2A 프라이머층
152: 제2B 프라이머층
160: 이형필름층
161: 점착제층
170: 하드코팅층
190: 격벽
A-A': 절개선
Db: 버스 바 간의 간격
Dc: 단위 셀의 가장자리로부터 격벽까지의 거리
Hb: 버스 바의 높이
L1: 단위 셀의 제1 방향의 길이
L2: 단위 셀의 제2 방향의 길이
Lb: 버스 바의 길이
Wb: 버스 바의 폭
Claims (15)
- 제1 기재층;
상기 제1 기재층에 대향하는 제2 기재층; 및
상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽; 및
상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 단위 셀을 포함하고,
상기 각각의 단위 셀이 전원의 인가에 따라 독립적으로 작동하는 광투과가변 구조체를 포함하며,
상기 격벽이 열경화성 수지 및 충진재를 30:70 내지 70:30의 중량비로 포함하고,
상기 광투과가변 구조체가
제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제1 변색층; 상기 제1 변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제2 변색층; 상기 제2 변색층 상에 배치되는 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고 전도성을 가지는 3개 이상의 버스 바(bus bar)를 포함하며,
상기 제1 변색층, 상기 전해질층 및 상기 제2 변색층 중에서 하나 이상이 상기 버스 바 사이에 적어도 일부 배치되고,
상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때,
상기 버스 바가 상기 단위 셀의 제1 방향으로 연장된 형태를 가지고, 상기 단위 셀의 제1 방향의 길이 대비 80% 이상의 길이, 0.05 mm 내지 5 mm의 폭 및 상기 폭의 0.1배 내지 10배의 높이를 가지며, 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이 대비 10% 내지 50%의 간격으로 이격하여 배치되는, 전기변색소자.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 상기 2개 이상의 단위 셀에 걸쳐 연속적인 시트 형태를 가지고,
상기 격벽이 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층을 두께 방향으로 관통하지 않는, 전기변색소자.
- 제1 항에 있어서,
상기 열경화성 수지가 아크릴, 폴리우레탄, 우레탄아크릴레이트, 에폭시, 페놀 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고,
상기 격벽의 높이가 상기 광투과가변 구조체의 높이와 동일하거나 그보다 더 큰, 전기변색소자.
- 제1 항에 있어서,
상기 단위 셀의 상기 제1 방향의 길이가 상기 제2 방향의 길이 대비 100% 내지 500%이고,
상기 단위 셀의 제2 방향의 길이가 150 mm 내지 1500 mm인, 전기변색소자.
- 제1 항에 있어서,
상기 전기변색소자가 상기 단위 셀을 4개 이상 포함하고,
상기 단위 셀이 2열 이상으로 병렬 배치되며,
상기 단위 셀의 변색 동작 및 변색 시간이 각각 독립적으로 조절되는, 전기변색소자.
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 버스 바가
상기 광투과가변 구조체 내에 3개 내지 6개 포함되고,
양극 및 음극에 연결되는 비율이 1:1 내지 1:2인, 전기변색소자.
- 제1 항에 있어서,
상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 중에서 적어도 하나와 접촉하되,
상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 동시에 접촉하지 않고, 또한 상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층과 동시에 접촉하지 않는, 전기변색소자.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 유연성 고분자 필름이고,
상기 제1 변색층이 환원성 변색 물질을 포함하고,
상기 제2 변색층이 산화성 변색 물질을 포함하고,
상기 버스 바가 인듐-주석 산화물(ITO), 불소-도핑된 주석 산화물(FTO), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전기변색소자.
- 제1 항에 있어서,
상기 전기변색소자가 유리 기판에 부착된 상태에서 가시광 평균 투과율을 20% 이하로 조절 가능한, 전기변색소자.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101657965B1 (ko) * | 2015-12-11 | 2016-09-30 | 애드크로 주식회사 | 전기변색 소자, 그를 위한 전극구조체 및 그 제조 방법 |
| JP2018188599A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | 味の素株式会社 | 樹脂組成物層 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20030030605A (ko) * | 2001-10-12 | 2003-04-18 | 엘지전자 주식회사 | 전기 변색 디스플레이 및 그의 제조 방법 |
| KR100936121B1 (ko) * | 2006-09-06 | 2010-01-11 | 주식회사 엘지화학 | 전기변색층 패턴 형성 방법, 이 방법을 이용한 전기변색소자 제조방법 및 전기변색층 패턴을 구비하는 전기변색소자 |
| US20130222877A1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-08-29 | Sage Electrochromics, Inc. | Multi-zone electrochromic devices |
| KR101705023B1 (ko) * | 2015-10-29 | 2017-02-09 | 주식회사 스위스 | 전자 베니션 블라인드 |
| KR20190075634A (ko) * | 2017-12-21 | 2019-07-01 | 엘지디스플레이 주식회사 | 광 셔터 패널 및 이를 포함하는 반사형 표시장치 |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101657965B1 (ko) * | 2015-12-11 | 2016-09-30 | 애드크로 주식회사 | 전기변색 소자, 그를 위한 전극구조체 및 그 제조 방법 |
| JP2018188599A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | 味の素株式会社 | 樹脂組成物層 |
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