KR102513310B1 - 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 전기변색소자에 관한 것으로, 본 출원의 일 실시예에 따른 전기변색소자는, 기판; 상기 기판 상의 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및 상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고, 상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 지점에서의 제1 텅스텐 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 지점에서의 제2 텅스텐 원자백분율보다 미리 정해진 값 이상 크다.

Description

전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치{ELECTROCHROMIC ELEMENT AND ELECTROCHROMIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 출원은 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체 전기변색층을 포함하는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치에 관한 것이다.
전기변색이란 인가되는 전원에 의해 유발되는 산화 환원 반응에 기초하여 색이 변경되는 현상이다. 상기 전기변색될 수 있는 물질은 전기변색물질로 정의될 수 있다. 상기 전기변색물질은 외부로부터 전원이 인가되지 않는 경우에는 색을 띠지 않고 있다 전원이 인가되면 색을 띠게 되거나, 반대로 외부에서 전원이 인가되지 않는 경우에는 색을 띠고 있다 전원이 인가되면 색을 소멸하는 특성을 갖는다.
상기 전기변색물질을 포함하는 전기변색소자는 다양한 용도로 이용되어 왔다. 특히, 상기 전기변색소자는 차량에 사용되는 후방 미러(rear view mirror)의 후방 차량의 강한 불빛으로 인한 운전자의 시야 방해를 차단하거나, 건축용 창유리나 자동차 유리의 광투과도 또는 반사도를 조절하는 용도로 이용되어 왔다.
그런데, 상기 전기변색소자의 전기변색속도가 느리고 전기변색의 균일도가 떨어져, 상기 전기변색소자가 구비되는 어플리케이션의 성능이 떨어지는 문제점이 계속하여 있어 왔다. 따라서, 최근 전기변색속도가 빠르고 전기변색의 균일도가 향상된 전기변색소자에 대한 수요가 증대하고 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 과제는 빠른 변색속도를 가지는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치를 제공하는 것에 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 과제는 높은 변색 균일도를 가지는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치를 제공하는 것에 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 과제는 높은 신뢰성을 가지는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치를 제공하는 것에 있다.
해결하고자 하는 과제는 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상의 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및 상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고, 상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 지점에서의 제1 텅스텐 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 지점에서의 제2 텅스텐 원자백분율보다 미리 정해진 값 이상 큰 전기변색소자가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상의 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및 상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고, 상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 지점에서의 제1 산소 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 지점에서의 제2 산소 원자백분율보다 미리 정해진 값 이상 작은 전기변색소자가 제공될 수 있다.
과제의 해결 수단은 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원의 실시예에 따르면, 빠른 변색속도를 가지는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 높은 변색 균일도를 가지는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르면, 장시간 사용에도 성능이 유지되는 높은 신뢰성을 가지는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치가 제공될 수 있다.
발명의 효과는 상술한 효과로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기변색장치에 관한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전기변색장치의 제어 모듈에 관한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기변색소자에 관한 도면이다.
도 4 및 도 5는 제1 실시예에 따른 전기변색소자의 조성을 XPS 깊이 분석법으로 측정한 그래프 및 표이다.
도 6 및 도 7은 제2 실시예에 따른 전기변색소자의 조성을 XPS 깊이 분석법으로 측정한 그래프 및 표이다.
도 8 및 도 9는 제3 실시예에 따른 전기변색소자의 조성을 XPS 깊이 분석법으로 측정한 그래프 및 표이다.
도 10은 제4 실시예에 따른 전기변색소자의 단면에 관한 도면이다.
도 11은 제5 실시예에 따른 전기변색소자의 단면에 관한 도면이다.
도 12는 상기 제5 실시예에 따른 전기변색소자의 단면의 일 영역에 관한 도면이다.
본 출원의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 출원은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 출원과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상의 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및 상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고, 상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 지점에서의 제1 텅스텐 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 지점에서의 제2 텅스텐 원자백분율보다 미리 정해진 값 이상 큰 전기변색소자가 제공될 수 있다.
상기 이온저장층은 금속 산화물을 포함할 수 있고, 상기 기판으로부터 제3 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제3 지점에서의 상기 금속의 제1 원자백분율 및 상기 기판으로부터 상기 제3 거리보다 큰 제4 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제4 지점에서의 상기 금속의 제2 원자백분율 사이의 차이는 상기 미리 정해진 값보다 작을 수 있다.
상기 금속 산화물은 전원이 인가됨으로 인해 변색되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 영역 내에서의 텅스텐 원자백분율은 상기 제1 텅스텐 원자백분율 및 상기 제2 텅스텐 원자백분율 사이의 값을 갖을 수 있다.
상기 제1 지점부터 상기 제2 지점까지의 텅스텐 원자백분율은 상기 제1 텅스텐 원자백분율로부터 상기 제2 텅스텐 원자백분율로 감소할 수 있다.
상기 이온저장층은 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물을 포함할 수 있고, 상기 이온저장층의 양 표면 영역 중 상기 전해질층에 인접한 영역에서의 상기 제1 금속의 원자백분율 및 상기 제2 금속의 원자백분율의 차이는 상기 양 표면 영역 중 나머지 영역에서의 상기 차이보다 클 수 있다.
상기 전기변색층은 변색 칼럼 및 변색 미디움 중 적어도 하나를 포함하는 물리적 구조를 포함할 수 있다.
상기 제2 지점에서의 상기 물리적 구조의 밀도는 상기 제1 지점에서의 상기 물리적 구조의 밀도보다 클 수 있다.
상기 변색 칼럼은 상기 제2 지점으로부터 상기 제1 전극층 방향으로 형성될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상의 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및 상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고, 상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 지점에서의 제1 산소 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 지점에서의 제2 산소 원자백분율보다 미리 정해진 값 이상 작은 전기변색소자가 제공될 수 있다.
상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이에 형성된 제1 계면 영역을 더 포함할 수 있고, 상기 전기변색층, 상기 제1 계면 영역 및 상기 전해질층에서 산소 원자백분율의 피크값은 상기 제1 계면 영역에 위치할 수 있다.
상기 전해질층 및 상기 이온저장층 사이에 형성된 제2 계면 영역을 더 포함할 수 있고, 상기 전해질층, 상기 제2 계면 영역 및 상기 이온저장층에서 산소 원자백분율의 피크값은 상기 제2 계면 영역에 위치할 수 있다.
상기 이온저장층은 금속 산화물을 포함할 수 있고, 상기 기판으로부터 제3 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제3 지점에서의 제3 산소 원자백분율 및 상기 기판으로부터 상기 제3 거리보다 큰 제4 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제4 지점에서의 제4 산소 원자백분율 사이의 차이는 상기 미리 정해진 값보다 작을 수 있다.
상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 영역 내에서의 산소 원자백분율은 상기 제1 산소 원자백분율 및 상기 제2 산소 원자백분율 사이의 값을 갖을 수 있다.
상기 제1 지점부터 상기 제2 지점까지의 산소 원자백분율은 상기 제1 산소 원자백분율로부터 상기 제2 산소 원자백분율로 증가할 수 있다.
상기 전기변색층은 변색 칼럼 및 변색 미디움 중 적어도 하나를 포함하는 물리적 구조를 포함할 수 있다.
상기 제2 지점에서의 상기 물리적 구조의 밀도는 상기 제1 지점에서의 상기 물리적 구조의 밀도보다 클 수 있다.
상기 변색 칼럼은 상기 제2 지점으로부터 상기 제1 전극층 방향으로 형성될 수 있다.
이하에서는 전기변색소자 및 이를 포함하는 전기변색장치에 대해 설명한다.
본 출원에서 설명하는 전기변색장치는, 전원이 인가됨으로 인해 빛의 파장대에 따른 반사율 또는 투과율이 조정될 수 있는 특성을 지닌 일 장치를 의미할 수 있다. 상기 반사율 또는 투과율은 상기 전기변색장치 내부에서의 이온 이동에 의해 조정될 수 있다. 상기 이온은 H+ 및 Li+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예시적으로, 본 출원에서 설명하는 전기변색장치는 전기변색미러일 수 있고, 전기변색윈도우일 수 있다. 본 출원에서 설명하는 전기변색미러는 차량용 리어뷰 미러, 사이드 미러 등에 이용될 수 있다. 본 출원에서 설명하는 전기변색윈도우는 차량용 유리, 건축용 유리, 안경용 렌즈, 카메라용 렌즈 등에 이용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기변색장치에 관한 도면이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 전기변색장치(1)는 제어 모듈(1000) 및 전기변색소자(2000)를 포함할 수 있다.
상기 전기변색장치(1)는 외부전원(2)으로부터 전원을 인가받을 수 있다.
상기 외부전원(2)은 상기 전기변색장치(1)에 전원을 공급할 수 있다. 상기 외부전원(2)은 상기 제어 모듈(1000)에 전원을 공급할 수 있다. 상기 외부전원(2)은 상기 제어 모듈(1000)에 전압 및/또는 전류를 공급할 수 있다. 상기 외부전원(2)은 상기 제어 모듈(1000)에 직류전압 또는 교류전압을 공급할 수 있다.
상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)를 제어할 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 외부전원(2)으로부터 입력받은 전원에 기초하여 구동전원을 생성하여 상기 전기변색소자(2000)로 공급할 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)를 구동시킬 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 구동전원을 통해 상기 전기변색소자(2000)의 상태를 변경시킬 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)의 투과율을 조정할 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)의 반사율을 조정할 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)를 변색시킬 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)를 탈색 또는 착색시킬 수 있다. 상기 제어 모듈(1000)은 상기 전기변색소자(2000)가 탈색 또는 착색되도록 제어할 수 있다.
상기 전기변색소자(2000)는 상기 제어 모듈(1000)에 의해 상태가 변경될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 상태가 변경될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 변색될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 탈색 또는 착색될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 투과율이 변경될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 반사율이 변경될 수 있다.
상기 전기변색소자(2000)는 전기변색미러에 이용될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)는 전기변색윈도우에 이용될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)가 전기변색미러에 이용되는 경우, 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 반사율이 변경될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)가 전기변색윈도우에 이용되는 경우, 상기 전기변색소자(2000)는 상기 구동전압에 의해 투과율이 변경될 수 있다.
상기 전기변색소자(2000)가 전기변색미러에 이용되는 경우 상기 전기변색소자(2000)가 착색되면 상기 전기변색소자(2000)의 반사율이 감소할 수 있고, 상기 전기변색소자(2000)가 탈색되면 상기 전기변색소자(2000)의 반사율이 증가할 수 있다.
상기 전기변색소자(2000)가 전기변색윈도우에 이용되는 경우 상기 전기변색소자(2000)가 착색되면 상기 전기변색소자(2000)의 투과율이 감소하고, 상기 전기변색소자(2000)가 탈색되면 상기 전기변색소자(2000)의 투과율이 증가할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전기변색장치의 제어 모듈에 관한 도면이다.
도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 전기변색장치의 제어 모듈(1000)은 제어부(1100), 전원 변환부(1200), 출력부(1300) 및 저장부(1400)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(1100)는 상기 전원 변환부(1200), 출력부(1300) 및 저장부(1400)를 제어할 수 있다.
상기 제어부(1100)는 상기 전기변색소자(2000)의 상태를 변경시키는 제어신호를 생성하여 상기 출력부(1300)로 출력하여, 상기 출력부(130)에 의해 출력되는 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부(1100)는 상기 외부전원(2) 또는 상기 전원 변환부(1200)로부터 출력되는 전압에 의해 동작할 수 있다.
상기 제어부(1100)가 상기 외부전원(2)으로부터 출력되는 전압에 의해 동작하는 경우, 상기 제어부(1100)는 전원을 변환시킬 수 있는 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 외부전원(2)으로부터 교류전압을 입력받는 경우 상기 제어부(1100)는 상기 교류전압을 직류전압으로 변환하여 동작에 이용할 수 있다. 또한, 상기 외부전원(2)으로부터 직류전압을 입력받는 경우 상기 제어부(1100)는 상기 외부전원(2)으로부터의 직류전압을 강하시켜 동작에 이용할 수 있다.
상기 전원 변환부(1200)는 상기 외부전원(2)으로부터 전원을 공급받을 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 전류 및/또는 전압을 공급받을 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 직류전압 또는 교류전압을 공급받을 수 있다.
상기 전원 변환부(1200)는 상기 외부전원(2)으로부터 공급받은 전원에 기초하여 내부전원을 생성할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 상기 외부전원(2)으로부터 공급받은 전원을 변환하여 내부전원을 생성할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 상기 내부전원을 상기 제어 모듈(1000)의 각각의 구성에 공급할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 상기 제어부(1100), 출력부(1300) 및 저장부(1400)로 상기 내부전원을 공급할 수 있다. 상기 내부전원은 상기 제어 모듈(1000)의 각각의 구성이 동작하기 위한 동작 전원일 수 있다. 상기 내부전원에 의해 상기 제어부(1100), 출력부(1300) 및 저장부(1400)가 동작할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)가 상기 제어부(1100)로 내부전원을 공급하는 경우 상기 제어부(1100)는 상기 외부전원(2)으로부터 전원을 공급받지 않을 수 있다. 이 경우 상기 제어부(1100)에는 전원을 변환시킬 수 있는 구성이 생략될 수 있다.
상기 전원 변환부(1200)는 상기 외부전원(2)으로부터 공급받은 전원의 레벨을 변경할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 상기 외부전원(2)으로부터 공급받은 전원을 직류전원으로 변경할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 상기 외부전원(2)으로부터 공급받은 전원을 교류전원으로 변경할 수 있다.
일 예로, 상기 전원 변환부(1200)는 외부전원(2)으로부터 공급받은 전원을 직류전원으로 변경한 후 레벨을 변경할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)가 외부전원(2)으로부터 교류전압을 공급받는 경우, 상기 전원 변환부(1200)는 직류전압으로 변경한 후 변경된 직류전압의 레벨을 변경시킬 수 있다. 이 경우 상기 전원 변환부(1200)는 레귤레이터를 포함할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 공급받은 전원을 직접적으로 조정하는 리니어 레귤레이터(linear regulator)를 포함할 수 있고, 공급받은 전원에 기초하여 펄스를 생성하고, 펄스의 양을 조절함으로써 조정된 전압을 출력하는 스위칭 레귤레이터(switching regulator)를 포함할 수 있다.
다른 예로, 상기 전원 변환부(1200)가 외부전원(2)으로부터 직류전압을 공급받는 경우, 상기 전원 변환부(1200)는 공급된 직류전압의 레벨을 변경시킬 수 있다.
상기 전원 변환부(1200)로부터 출력되는 내부전원은 다수의 전압레벨을 포함할 수 있다. 상기 전원 변환부(1200)는 상기 제어 모듈(1000)의 각각의 구성이 동작하기 위해 필요한 다수의 전압레벨을 가지는 내부전원을 생성할 수 있다.
상기 출력부(1300)는 구동전압을 생성할 수 있다. 상기 출력부(1300)는 상기 내부전원에 기초하여 구동전압을 생성할 수 있다. 상기 출력부(1300)는 상기 제어부(1100)의 제어에 의해 구동전압을 생성할 수 있다. 상기 출력부(1300)는 상기 구동전압을 상기 전기변색소자(2000)에 인가할 수 있다. 상기 출력부(1300)는 상기 제어부(1100)의 제어에 의해 다른 레벨을 가지는 구동전압을 출력할 수 있다. 즉, 상기 출력부(1300)는 상기 제어부(1100)의 제어에 의해 구동전압의 레벨을 변경시킬 수 있다. 상기 출력부(1300)로부터 출력되는 구동전압에 의해 상기 전기변색소자(2000)가 변색될 수 있다. 상기 출력부(1300)로부터 출력되는 구동전압에 의해 상기 전기변색소자(200)가 착색 또는 탈색될 수 있다.
상기 구동전압의 범위에 의해 상기 전기변색소자(2000)의 착색과 탈색이 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 구동전압이 특정레벨 이상인 경우 상기 전기변색소자(2000)는 착색될 수 있고, 상기 구동전압이 특정레벨 미만인 경우 상기 전기변색소자(2000)는 탈색될 수 있다. 또는 상기 구동전압이 특정레벨 이상인 경우 상기 전기변색소자(2000)는 탈색될 수 있고, 상기 구동전압이 특정레벨 미만인 경우 상기 전기변색소자(2000)는 착색될 수 있다. 상기 특정레벨이 0인 경우 상기 구동전압의 극성에 의해 상기 전기변색소자(2000)가 착색 또는 탈색상태로 변경될 수 있다.
상기 구동전압의 크기에 의해 상기 전기변색소자(2000)의 변색정도가 결정될 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)의 변색정도는 상기 구동전압의 크기에 대응될 수 있다. 상기 구동전압의 크기에 의해 상기 전기변색소자(2000)의 착색 또는 탈색의 정도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 레벨의 구동전압이 상기 전기변색소자(2000)에 인가되는 경우 상기 전기변색소자(2000)는 제1 정도로 착색될 수 있다. 상기 제1 레벨보다 큰 제2 레벨의 구동전압이 상기 전기변색소자(2000)에 인가되는 경우 상기 전기변색소자(2000)는 제1 정도보다 큰 제2 정도로 착색될 수 있다. 즉, 상기 전기변색소자(2000)에 큰 레벨의 전압이 공급되는 경우 상기 전기변색소자(2000)의 착색정도는 더 클 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)가 미러인 경우 상기 전기변색소자(2000)에 더 큰 전압이 공급되면, 상기 전기변색소자(2000)의 반사율이 감소할 수 있다. 상기 전기변색소자(2000)가 윈도우인 경우 상기 전기변색소자(2000)에 더 큰 전압이 공급되면 상기 전기변색소자(2000)의 투과율이 감소할 수 있다.
상기 저장부(1400)는 상기 구동전압과 관련된 데이터가 저장될 수 있다. 상기 저장부(1400)는 상기 변색정도와 대응되는 구동전압이 저장될 수 있다. 상기 저장부(1400)에는 상기 변색정도와 대응되는 구동전압이 룩업테이블 형태로 저장되어 있을 수 있다.
상기 제어부(1100)는 외부로부터 변색정도를 입력받고, 이에 대응되는 구동전압을 상기 저장부(1400)로부터 로드하여 이에 대응되는 구동전압을 상기 출력부(1300)를 제어하여 생성할 수 있다. 상기 제어부(1100)는 외부의 환경에 기초하여 변색정도를 결정하고, 이에 대응되는 구동전압을 상기 저장부(1400)로부터 로드하여 이에 대응되는 구동전압을 상기 출력부(1300)를 제어하여 생성할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기변색소자에 관한 도면이다.
도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른 전기변색소자(2000)는 기판(2100), 제1 전극층(2200), 전기변색스택 및 제2 전극층(2400)을 포함할 수 있다. 상기 전기변색스택은 이온저장층(2310), 전해질층(2320) 및 전기변색층(2330)을 포함할 수 있다.
상기 기판(2100)은 제1 전극층(2200), 이온저장층(2310), 전해질층(2320), 전기변색층(2330) 및 제2 전극층(2400)이 형성되는 물체일 수 있다.
상기 기판(2100)은 빛이 투과될 수 있는 특성을 가진 물체일 수 있다. 상기 기판(2100)은 렌즈와 같이 빛을 모으거나 분산하기 위하여 형성된 물체일 수 있다.
상기 기판(2100)의 재질은 다양할 수 있다. 일 예로, 상기 기판(2100)은 유리로 형성된 투명한 기판일 수 있다. 다른 예로, 상기 기판(2100)은 플라스틱으로 형성된 투명한 기판일 수 있다.
상기 제1 전극층(2200)은 상기 기판(2100) 상에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극층(2200) 상에는 상기 제2 전극층(2400)이 위치할 수 있다. 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 대향하며 위치할 수 있다. 상기 제1 전극층(2200) 및 상기 제2 전극층(2400)의 사이에는 전기변색층(2330)이 위치될 수 있다.
상기 전기변색층(2330)은 고체 타입의 전기변색물질층일 수 있다. 상기 전기변색층(2330)은 단일층(single layer) 형태일 수 있고, 또는, 멀티층(multi-layer) 형태일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이온저장층(2310)은 상기 전기변색층(2330)과 상기 제1 전극층(2200) 사이에 위치할 수 있다. 상기 전해질층(2320)은 상기 전기변색층(2330)과 상기 이온저장층(2310) 사이에 위치할 수 있다.
또는, 상기 이온저장층(2310)은 상기 전기변색층(2330)과 상기 제2 전극층(2400) 사이에 위치할 수 있다. 상기 전해질층(2320)은 상기 전기변색층(2330)과 상기 이온저장층(2310) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 입사되는 광을 투과시킬 수 있다. 또는, 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400) 중 어느 하나는 입사되는 광을 반사시키고, 나머지 하나는 입사되는 광을 투과시킬 수 있다.
상기 전기변색소자(200)가 전기변색윈도우에 이용되는 경우 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 입사되는 광을 투과시킬 수 있다. 상기 전기변색소자(200)가 전기변색미러에 이용되는 경우 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400) 중 어느 하나는 입사되는 광을 반사시킬 수 있다.
상기 전기변색소자(200)가 전기변색윈도우에 이용되는 경우를 설명하면, 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 투명전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 투명도전물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 인듐(indium), 주석(tin), 아연(zinc), 및/또는 옥사이드(oxide) 중 적어도 하나가 도핑된(doped) 금속(metal)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400)은 ITO(indium tin oxide), ZnO(zinc oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)로 형성될 수 있다.
상기 전기변색소자(200)가 전기변색미러에 이용되는 경우를 설명하면, 상기 제1 전극층(2200) 및 제2 전극층(2400) 중 어느 하나는 투명전극이 되고, 나머지 하나는 반사전극이 될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 상기 제1 전극층(2200)은 투명전극이 될 수 있고, 상기 제2 전극층(2400)은 반사전극이 될 수 있다. 이 경우 상기 반사전극은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 상기 반사전극은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag) 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 투명전극은 투명도전물질로 형성될 수 있다. 물론, 도 3에서도 상기 제1 전극층(2200)이 반사전극, 상기 제2 전극층(2400)이 투명전극이 될 수도 있을 것이다.
상기 전기변색층(2330)에 유입되거나, 상기 전기변색층(2330)으로부터 유출된 이온에 의해 상기 전기변색층(2330)의 광학적 성질이 변경될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 유입되거나, 상기 전기변색층(2330)으로부터 유출된 이온에 의해 상기 전기변색층(2330)은 변색될 수 있다.
상기 전기변색층(2330)에는 이온이 유입될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입되는 경우 상기 전기변색층(2330)의 광학적 성질이 변경될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입되는 경우 상기 전기변색층(2330)은 변색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입되는 경우 상기 전기변색층(2330)은 착색 또는 탈색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입되는 경우 상기 전기변색층(2330)의 광투과율 및/또는 광흡수율이 변경될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입됨으로써 상기 전기변색층(2330)은 환원될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입됨으로써 상기 전기변색층(2330)은 환원변색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입됨으로써 상기 전기변색층(2330)은 환원착색될 수 있다. 또는 상기 전기변색층(2330)에 이온이 유입되는 경우 상기 전기변색층(2330)은 환원탈색될 수도 있다.
상기 전기변색층(2330)에 유입된 이온은 이탈될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈되는 경우 상기 전기변색층(2330)의 광학적 성질이 변경될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈되는 경우 상기 전기변색층(2330)은 변색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈되는 경우 상기 전기변색층(2330)은 착색 또는 탈색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈되는 경우 상기 전기변색층(2330)의 광투과율 및/또는 광흡수율이 변경될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈됨으로써 상기 전기변색층(2330)은 산화될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈됨으로써 상기 전기변색층(2330)은 산화변색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈됨으로써 상기 전기변색층(2330)은 산화착색될 수 있다. 또는 상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈되는 경우 상기 전기변색층(2330)은 산화탈색될 수 있다.
상기 전기변색층(2330)은 이온이동에 의해 변색되는 물질로 형성될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)은 텅스텐 산화물(예: WO3), 티타늄 산화물(예: TiO2), 바나듐 산화물(예: V2O5), 니오븀 산화물(예: Nb2O5), 크롬 산화물(예: Cr2O3), 망간 산화물(예: MnO2), 철 산화물(예: FeO2), 코발트 산화물(예: CoO2), 니켈 산화물(예: NiO), 로듐 산화물(예: RhO2), 탄탈럼 산화물(예: Ta2O5) 및 이리듐 산화물(예: IrO2) 등의 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전기변색층(2330)은 물리적 내부구조를 가질 수 있다.
상기 이온저장층(2310)은 이온을 저장할 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 유입되거나, 상기 이온저장층(2310)으로부터 유출된 이온에 의해 상기 이온저장층(2310)의 광학적 성질이 변경될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 유입되거나, 상기 이온저장층(2310)으로부터 유출된 이온에 의해, 상기 이온저장층(2310)은 변색될 수 있다.
상기 이온저장층(2310)에는 이온이 유입될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입되는 경우 상기 이온저장층(2310)의 광학적 성질이 변경될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 변색될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 착색 또는 탈색될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입되는 경우 상기 이온저장층(2310)의 광투과율 및/또는 광흡수율이 변경될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입됨으로써 상기 이온저장층(2310)은 환원될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입됨으로써 상기 이온저장층(2310)은 환원변색될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입됨으로써 상기 이온저장층(2310)은 환원착색될 수 있다. 또는 상기 이온저장층(2310)에 이온이 유입되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 환원탈색될 수도 있다.
상기 이온저장층(2310)에 유입된 이온은 이탈될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈되는 경우 상기 이온저장층(2310)의 광학적 성질이 변경될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 변색될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 착색 또는 탈색될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈되는 경우 상기 이온저장층(2310)의 광투과율 및/또는 광흡수율이 변경될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈됨으로써 상기 이온저장층(2310)은 산화될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈됨으로써 상기 이온저장층(2310)은 산화변색될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈됨으로써 상기 이온저장층(2310)은 산화착색될 수 있다. 또는 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 산화탈색될 수 있다.
상기 이온저장층(2310)은 이온이동에 의해 변색되는 물질로 형성될 수 있다. 상기 이온저장층(2310)은 이리듐 산화물(예: IrO2), 탄탈럼 산화물(예: Ta2O5), 니켈 산화물(예: NiO), 망간 산화물(예: MnO2), 코발트 산화물(예: CoO2), 이리듐-마그네슘 산화물, 니켈-마그네슘 산화물 및 티타늄-바나듐 산화물 등의 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 이온저장층(2310)은 물리적 내부구조를 가질 수 있다. 상기 이온저장층(2310)의 물리적 내부구조는 상기 전기변색층(2330)의 물리적 내부구조와 상이할 수 있다.
상기 전해질층(2320)은 상기 전기변색층(2330)과 이온저장층(2310) 사이의 이온의 이동통로일 수 있다. 상기 전기변색층(2330)과 이온저장층(2310)은 상기 전해질층(2320)을 통해 이온을 교환할 수 있다. 상기 전해질층(2320)은 이온의 입장에서는 이동통로가 되는데 반해, 전자의 입장에서는 장벽으로 작용할 수 있다. 즉, 상기 전해질층(2320)을 통해 이온은 이동할 수 있으나 전자는 이동할 수 없다. 다시 말해, 상기 전기변색층(2330)와 이온저장층(2310)은 상기 전해질층(2320)을 통해 이온을 교환할 수 있으나, 전자를 교환할 수는 없다.
상기 전해질층(2320)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 전해질층(2320)은 고체일 수 있다. 상기 전해질층(2320)은 탄탈럼 산화물(예: Ta2O5), 실리콘 산화물(예: SiO2), 알루미늄 산화물(예: Al2O3), 니오븀 산화물(예: Nb2O3, Nb2O5), 리튬-탄탈럼 산화물(예: LiTaO3), 리튬-니오븀 산화물(예: LiNbO3), 란탄-티타늄 산화물(예: La2TiO7, LaTiO3), 스트론튬-아연 산화물(예: SrZrO3), 아연 산화물(예: ZrO2), 이트륨 산화물(예: Y2O3) 및 하프늄 산화물(예: HfO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전기변색층(2330)의 이온이 이탈되면, 이탈된 이온이 상기 이온저장층(2310)에 유입될 수 있고, 상기 이온저장층(2310)의 이온이 이탈되면, 이탈된 이온이 상기 전기변색층(2330)으로 유입될 수 있다. 상기 이온은 상기 전해질층(2320)을 통해 이동될 수 있다.
상기 전기변색층(2330)과 이온저장층(2310)에서 발생하는 화학반응은 서로 다른 반응일 수 있다. 상기 전기변색층(2330)과 이온저장층(2310)은 서로 반대되는 화학반응이 일어날 수 있다. 상기 전기변색층(2330)이 산화되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 환원될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)이 환원되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 산화될 수 있다.
이에 따라, 상기 이온저장층(2310)은 상기 전기변색층(2330)의 대향전극 역할을 할 수 있다.
상기 전기변색층(2330)과 상기 이온저장층(2310)은 이온의 이동에 의해 상태가 변경될 수 있다.
상기 전기변색층(2330)과 상기 이온저장층(2310)에는 서로 대응되는 광학적 상태 변경이 유발될 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색층(2330)이 착색되는 경우 상기 이온저장층(2310)도 착색될 수 있고, 상기 전기변색층(2330)이 탈색되는 경우 상기 이온저장층(2310)도 탈색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)이 산화착색되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 환원착색될 수 있고, 상기 전기변색층(2330)이 환원착색되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 산화착색될 수 있다.
상기 전기변색층(2330)과 이온저장층(2310)에는 서로 다른 광학적 상태 변경이 유발될 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색층(2330)이 착색되는 경우 상기 이온저장층(2310)이 탈색될 수 있고, 상기 전기변색층(2330)이 탈색되는 경우 상기 이온저장층(2310)이 착색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)이 산화착색되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 환원탈색될 수 있고, 상기 전기변색층(2330)이 산화탈색되는 경우 상기 이온저장층(2310)은 환원착색될 수 있다. 상기 전기변색층(2330)과 상기 이온저장층(2310)은 서로 다른 투과도를 가질 수 있다. 상기 전기변색층(2330)과 상기 이온저장층(2310)이 서로 다른 투과도를 가짐으로써, 상기 전기변색층(2330)과 이온저장층(2310)의 서로 다른 광학적 상태 변경에 의해서도 전기변색소자(2000)의 투과도가 조정될 수 있다.
예를 들어, 상기 전기변색소자(2000)의 투과도는 착색된 층의 투과도에 의해 결정될 수 있으므로, 상기 전기변색층(2330)이 착색되었을 때 투과도가 상기 이온저장층(2310)이 착색되었을 때 투과도보다 작은 경우 상기 전기변색층(2330)을 착색시켰을 때, 상기 전기변색소자(2000)의 투과도가 상기 이온저장층(2310)을 착색시켰을 때의 전기변색소자(2000)의 투과도보다 작을 수 있다. 따라서, 착색층을 변경시킴으로써 상기 전기변색소자(2000)의 투과도를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 전기변색소자는 스퍼터링과 같은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층, 전기변색층, 전해질층, 이온저장층 및 제2 전극층 중 적어도 일부는 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
이하에서는 몇몇 실시예를 들어 전기변색소자의 조성에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5는 제1 실시예에 따른 전기변색소자의 조성을 XPS 깊이 분석법으로 측정한 그래프 및 표로, 상기 제1 실시예에 따른 전기변색소자는 기판, ITO로 형성된 제1 전극층, 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층, 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층, 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층 및 ITO로 형성된 제2 전극층이 순차적으로 적층된 구조이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 제1 전극층은 제1 깊이(1)부터 제2 깊이(2)에 대응될 수 있다. 상기 전기변색층은 제3 깊이(3)부터 제4 깊이(4)에 대응될 수 있다. 상기 전해질층은 제5 깊이(5)부터 제6 깊이(6)에 대응될 수 있다. 상기 이온저장층은 제7 깊이(7)부터 제8 깊이(8)에 대응될 수 있다. 상기 제2 전극층은 제9 깊이(9)부터 제10 깊이(10)에 대응될 수 있다. 서로 다른 레이어 사이의 영역은 계면 영역으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 영역인 상기 제4 깊이(4)부터 상기 제5 깊이(5) 사이의 영역은 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 계면 영역이고, 이는 다른 레이어 사이의 계면 영역에도 마찬가지로 적용될 것이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 전기변색층의 텅스텐 원자백분율은 상기 제3 깊이(3)부터 상기 제4 깊이(4)까지 감소할 수 있다. 반면, 상기 전기변색층의 산소 원자백분율은 상기 제3 깊이(3)부터 상기 제4 깊이(4)까지 증가할 수 있다. 상기 제3 깊이(3)는 상기 제4 깊이(4)보다 기판에 근접한 위치일 수 있다. 상기 제3 깊이(3)는 상기 제4 깊이(4)보다 먼저 형성된 전기변색층일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 전기변색층의 양 표면 영역에서의 원자백분율의 차이는 상기 전해질층 또는 상기 이온저장층의 양 표면 영역에서의 원자백분율의 차이보다 클 수 있다.
일 예로, 상기 전기변색층의 상기 제3 깊이(3) 및 상기 제4 깊이(4)에서의 텅스텐 원자백분율의 차이는 미리 정해진 값(예: 1%, 2%, 3%, 4%) 이상일 수 있다. 반면, 상기 전해질층의 상기 제5 깊이(5) 및 상기 제6 깊이(6)에서의 탄탈럼 원자백분율의 차이는 상기 미리 정해진 값보다 작을 수 있다. 또는, 상기 이온저장층의 상기 제7 깊이(7) 및 상기 제8 깊이(8)에서의 이리듐 원자백분율의 차이는 상기 미리 정해진 값보다 작을 수 있다. 도 5에서는 상기 제3 깊이(3)에서의 텅스텐 원자백분율은 37.75%로, 상기 제4 깊이(4)에서의 33.29%보다 4.46% 큰 것을 확인할 수 있다. 반면, 상기 제5 깊이(5)에서의 탄탈럼 원자백분율은 28.88%로 상기 제6 깊이(6)에서의 29.46%보다 0.58% 작고, 상기 제7 깊이(7)에서의 이리듐 원자백분율은 15.88%로 상기 제8 깊이(8)에서의 16.08%보다 0.20% 작다.
다른 예로, 상기 전기변색층의 상기 제3 깊이(3) 및 상기 제4 깊이(4)에서의 산소 원자백분율의 차이는 미리 정해진 값(예: 1%, 2%) 이상일 수 있다. 반면, 상기 전해질층의 상기 제5 깊이(5) 및 상기 제6 깊이(6)에서의 산소 원자백분율의 차이는 상기 미리 정해진 값보다 작을 수 있다. 또는, 상기 이온저장층의 상기 제7 깊이(7) 및 상기 제8 깊이(8)에서의 산소 원자백분율의 차이는 상기 미리 정해진 값보다 작을 수 있다. 도 5에서는 상기 제3 깊이(3)에서의 산소 원자백분율은 63.67%로, 상기 제4 깊이(4)에서의 66.16%보다 2.49% 작은 것을 확인할 수 있다. 반면, 상기 제5 깊이(5)에서의 산소 원자백분율은 70.77%로 상기 제6 깊이(6)에서의 70.26%보다 0.51% 크고, 상기 제7 깊이(7)에서의 산소 원자백분율은 60.78%로 상기 제8 깊이(8)에서의 60.88%보다 0.10% 작다.
도 4를 참고하면, 레이어의 일 계면 영역에서의 원자백분율의 기울기는 다른 계면 영역에서의 원자백분율의 기울기와 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색층 및 상기 제1 전극층 사이의 계면 영역(제2 깊이(2)부터 제3 깊이(3))에서의 텅스텐 원자백분율의 기울기는 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 계면 영역(제4 깊이(4)부터 제5 깊이(5))에서의 텅스텐 원자백분율의 기울기와 상이할 수 있고, 특히 기울기의 크기가 상이할 수 있다.
도 4를 참고하면, 계면 영역에서 일 원소의 원자백분율의 기울기는 다른 원소의 원자백분율의 기울기와 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 계면 영역(제4 깊이(4)부터 제5 깊이(5))에서 텅스텐 원자백분율의 기울기는 탄탈럼 원자백분율의 기울기와 상이할 수 있고, 특히 기울기의 크기가 상이할 수 있다.
도 4를 참고하면, 인접하는 레이어 사이의 계면 영역에서의 원자백분율은 상기 인접하는 레이어에서의 원자백분율과 상이할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 전극층 및 상기 전기변색층 사이의 계면 영역(제2 깊이(2)부터 제3 깊이(3))은 상기 제1 전극층 및 상기 전기변색층보다 산소 원자백분율이 작거나, 산소 원자백분율이 작은 지점을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 계면 영역(제4 깊이(4)부터 제5 깊이(5))은 상기 전기변색층 및 상기 전해질층보다 산소 원자백분율이 크거나, 산소 원자백분율이 큰 지점을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 전해질층 및 상기 이온저장층 사이의 계면 영역(제6 깊이(6)부터 제7 깊이(7))은 상기 전해질층 및 상기 이온저장층보다 산소 원자백분율이 크거나, 산소 원자백분율이 큰 지점을 포함할 수 있다.
도 4를 참고하면, 인접하는 레이어 사이에서 원자백분율의 피크값은 상기 인접하는 레이어 사이의 계면 영역에 위치할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 전극층부터 상기 전기변색층에 걸쳐(제1 깊이(1)부터 제4 깊이(4)) 산소 원자백분율의 피크값(여기에서는 국소 최소값)은 상기 제1 전극층 및 상기 전기변색층 사이의 계면 영역(제2 깊이(2)부터 제3 깊이(3))에 위치할 수 있다. 다른 예로, 상기 전기변색층부터 상기 전해질층에 걸쳐(제3 깊이(3)부터 제6 깊이(6)) 산소 원자백분율의 피크값(여기에서는 국소 최대값)은 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 계면 영역(제4 깊이(4)부터 제5 깊이(5))에 위치할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 전해질층부터 상기 이온저장층에 걸쳐(제5 깊이(5)부터 제8 깊이(8)) 산소 원자백분율의 피크값(여기에서는 국소 최대값)은 상기 전해질층 및 상기 이온저장층 사이의 계면 영역(제6 깊이(6)부터 제7 깊이(7))에 위치할 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 이온저장층의 양 표면 영역에서의 제1 금속과 제2 금속의 원자백분율의 차이 또는 비율은 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 이온저장층의 양 표면 영역 중 상기 전해질층에 인접한 영역(예: 제7 깊이(7))에서의 이리듐 원자백분율 및 탄탈럼 원자백분율의 차이는 상기 양 표면 영역 중 나머지 영역(예: 제8 깊이(8))에서의 차이보다 클 수 있다.
도 6 및 도 7은 제2 실시예에 따른 전기변색소자의 조성을 XPS 깊이 분석법으로 측정한 그래프 및 표로, 상기 제2 실시예에 따른 전기변색소자는 기판, ITO로 형성된 제1 전극층, 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층, 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층, 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층 및 알루미늄으로 형성된 제2 전극층이 순차적으로 적층된 구조이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 상기 제1 전극층은 제1 깊이(1)부터 제2 깊이(2)에 대응될 수 있다. 상기 전기변색층은 제3 깊이(3)부터 제4 깊이(4)에 대응될 수 있다. 상기 전해질층은 제5 깊이(5)부터 제6 깊이(6)에 대응될 수 있다. 상기 이온저장층은 제7 깊이(7)부터 제8 깊이(8)에 대응될 수 있다. 상기 제2 전극층은 제9 깊이(9)부터 제10 깊이(10)에 대응될 수 있다.
상기 제2 실시예에 따른 전기변색소자의 원자백분율에 대해서는 전술한 상기 제1 실시예에 따른 전기변색소자의 원자백분율에 대한 내용이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8 및 도 9는 제3 실시예에 따른 전기변색소자의 조성을 XPS 깊이 분석법으로 측정한 그래프 및 표로, 상기 제3 실시예에 따른 전기변색소자는 기판, ITO로 형성된 제1 전극층, 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층, 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층, 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층 및 알루미늄으로 형성된 제2 전극층이 순차적으로 적층된 구조이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 상기 제1 전극층은 제1 깊이(1)부터 제2 깊이(2)에 대응될 수 있다. 상기 제1 전극층의 두께는 약 130nm이다. 상기 이온저장층은 제3 깊이(3)부터 제4 깊이(4)에 대응될 수 있다. 상기 이온저장층의 두께는 약 90nm이다. 상기 전해질층은 제5 깊이(5)부터 제6 깊이(6)에 대응될 수 있다. 상기 전해질층의 두께는 약 210nm이다. 상기 전기변색층은 제7 깊이(7)부터 제8 깊이(8)에 대응될 수 있다. 상기 전기변색층의 두께는 약 420nm이다. 상기 제2 전극층은 제9 깊이(9)부터 제10 깊이(10)에 대응될 수 있다. 상기 제2 전극층의 두께는 약 200nm이다.
상기 제3 실시예에 따른 전기변색소자의 경우, 레이어의 순서가 상기 제1 실시예에 따른 전기변색소자와 다르지만 전술한 상기 제1 실시예에 따른 전기변색소자의 원자백분율에 대한 내용이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
일부 실시예에서, 전기변색소자는 도 4 내지 도 7과 같이 기판, ITO로 형성된 제1 전극층, 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층, 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층, 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층 및 ITO 또는 알루미늄으로 형성된 제2 전극층 순으로 적층된 다층 구조일 수 있다. 이 경우 텅스텐 원자를 포함하는 상기 전기변색층이 상기 기판과 가깝게 위치함으로써 열화를 줄일 수 있어 변색 컬러가 유지될 수 있다. 이리듐 원자는 텅스텐 원자에 비해 열이 가해지는 경우 변형이 발생할 가능성이 있으므로, 텅스텐 원자를 포함하는 상기 전기변색층을 외부와 인접하는 상기 기판에 가깝게 위치시켜 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
일부 실시예에서, 전기변색소자는 도 8 및 도 9와 같이 기판, ITO로 형성된 제1 전극층, 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층, 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층, 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층 및 ITO 또는 알루미늄으로 형성된 제2 전극층 순으로 적층된 다층 구조일 수 있다. 이 경우 이리듐-탄탈럼 산화물을 포함하는 상기 이온저장층이 상기 기판과 가깝게 위치함으로써 최대 반사율과 최소 반사율의 편차 또는 최대 투과율과 최소 투과율의 편차가 증가할 수 있다. 상기 기판을 통해 입사된 광은 상기 제1 전극층을 통해 상기 이온저장층으로 입사되는데, 상기 제1 전극층이 ITO인 경우 상기 ITO와 이리듐-탄탈럼 산화물의 굴절률 차이가 상기 ITO와 텅스텐 산화물의 굴절률 차이보다 작으므로 표면에서 소실되는 광을 줄일 수 있다. 즉, 상기 전기변색소자 내부로 입사되는 광량이 증가하고 이를 통해 최대 반사율과 최소 반사율의 편차 또는 최대 투과율과 최소 투과율의 편차가 증가할 수 있다. 상기 전기변색소자에서 최대 반사율과 최소 반사율의 편차 또는 최대 투과율과 최소 투과율의 편차가 클수록 조절가능한 광량의 범위가 늘어나므로, 상기 이온저장층이 상기 기판과 가깝게 위치함으로써 상기 전기변색소자의 제어 가능한 범위를 넓힐 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 이리듐 원자는 상대적으로 광촉매 반응에 안정적이므로, 상기 이리듐 원자를 포함하는 상기 이온저장층에 광이 조사된다고 하더라도 전기적 특성에 변화가 작아 제품의 수명이 길어지는 효과가 있다.
도 10은 제4 실시예에 따른 전기변색소자의 단면에 관한 도면으로, 전기변색소자의 단면을 FIB-SEM(Focused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy)으로 촬영한 이미지이다. 도 10의 전기변색소자(3000)는 유리로 형성된 기판(3100), ITO로 형성된 제1 전극층(3200), 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층(3330), 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층(3320), 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층(3310) 및 알루미늄으로 형성된 제2 전극층(3400)이 순차적으로 적층된 구조이다.
도 11은 제5 실시예에 따른 전기변색소자의 단면에 관한 도면으로, 전기변색소자의 단면을 STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy)으로 촬영한 이미지이다. 도 11의 전기변색소자(4000)는 유리로 형성된 기판(4100), ITO로 형성된 제1 전극층(4200), 텅스텐 산화물로 형성된 전기변색층(4330), 탄탈럼 산화물로 형성된 전해질층(4320), 이리듐-탄탈럼 산화물로 형성된 이온저장층(4310) 및 알루미늄으로 형성된 제2 전극층(4400)이 순차적으로 적층된 구조이다.
도 12는 상기 제5 실시예에 따른 전기변색소자의 단면의 일 영역에 관한 도면으로, 도 11의 이미지의 일 영역을 확대한 이미지에 관한 것이다.
이하에서는 도 10 내지 도 12에 도시된 상기 제4 실시예 및 상기 제5 실시예에 따른 전기변색소자에 기초하여 전기변색소자의 물리적 구조에 대해 설명한다.
일부 실시예에서, 전기변색소자는 물리적 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기변색층 및 이온저장층 중 적어도 하나는 상기 물리적 구조를 포함할 수 있다. 상기 물리적 구조는 칼럼(column) 및 미디움(medium) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 칼럼은 전기변색층에 포함된 변색 칼럼(3010, 4010) 및 이온저장층에 포함된 이온 칼럼을 포함할 수 있다. 상기 미디움은 전기변색층에 포함된 변색 미디움(4020, 4030) 및 이온저장층에 포함된 이온 미디움을 포함할 수 있다.
상기 칼럼은 일 방향으로 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 칼럼은 제1 전극층에서 제2 전극층의 방향, 또는 제2 전극층에서 제1 전극층의 방향으로 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다.
상기 칼럼의 길이는 수십 nm 내지 수백 nm일 수 있다.
상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 일 방향으로 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 상기 전기변색층의 전체 두께에 걸쳐 상기 전기변색층의 두께 방향으로 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 상기 전기변색층의 일부 두께에 걸쳐 상기 전기변색층의 두께 방향으로 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 상기 일부 두께는 전체 두께의 20% 이상, 40% 이상, 60% 이상 또는 80% 이상일 수 있다.
상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 상기 전기변색층의 일 표면으로부터 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이의 경계면으로부터 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 상기 전기변색층 및 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층 사이의 경계면으로부터 연장되는 외적 형상을 가질 수 있다. 상기 전기변색층의 일 표면으로부터 연장되는 상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 전체 변색 칼럼의 50% 이상일 수 있다.
상기 이온 칼럼에도 상기 변색 칼럼에 대한 내용이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
복수의 칼럼은 서로 이격되거나 접촉될 수 있다.
상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 다른 변색 칼럼(3010, 4010)이나 이온 칼럼과 이격되어 형성될 수 있다. 상기 이온 칼럼은 다른 이온 칼럼이나 변색 칼럼(3010, 4010)과 이격되어 형성될 수 있다.
상기 변색 칼럼(3010, 4010)은 다른 변색 칼럼(3010, 4010)과 접촉되어 형성될 수 있다. 상기 이온 칼럼은 다른 이온 칼럼과 접촉되어 형성될 수 있다.
상기 칼럼의 밀도는 상기 전기변색소자의 영역별로 상이할 수 있다. 상기 칼럼의 밀도는 단위 길이, 단위 영역 또는 단위 부피당 상기 칼럼의 개수를 의미할 수 있다.
상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도는 상기 전기변색층의 영역별로 상이할 수 있다. 일 예로, 상기 전기변색층의 표면 영역에서의 상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도는 중심 영역에서의 밀도보다 높을 수 있다. 다른 예로, 상기 전기변색층의 일 표면 영역에서의 상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도는 다른 표면 영역에서의 밀도보다 높을 수 있다. 상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도가 높은 표면 영역은 두 표면 영역 중 기판에서 거리가 먼 표면 영역일 수 있다. 상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도가 높은 표면 영역은 두 표면 영역 중 나중에 형성된 표면 영역일 수 있다.
상기 이온 칼럼의 밀도에도 상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도에 대한 내용이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도는 상기 이온 칼럼의 밀도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 변색 칼럼(3010, 4010)의 밀도는 상기 이온 칼럼의 밀도보다 높을 수 있다.
상기 전기변색소자는 상기 변색 칼럼(3010, 4010) 및 상기 이온 칼럼 중 하나만을 포함할 수도 있다.
상기 미디움은 구형 또는 이와 유사한 외적 형상을 가질 수 있다.
상기 미디움의 크기는 수 nm 내지 수십 nm일 수 있다.
복수의 미디움은 서로 이격되거나 접촉될 수 있다.
상기 변색 미디움(4020, 4030)은 다른 변색 미디움(4020, 4030)이나 이온 미디움과 이격되어 형성될 수 있다. 상기 이온 미디움은 다른 이온 미디움이나 변색 미디움(4020, 4030)과 이격되어 형성될 수 있다.
상기 변색 미디움(4020, 4030)은 다른 변색 미디움(4020, 4030)과 접촉되어 형성될 수 있다. 상기 이온 미디움은 다른 이온 미디움과 접촉되어 형성될 수 있다.
상기 미디움과 상기 칼럼은 서로 이격되거나 접촉될 수 있다.
상기 변색 미디움(4020, 4030)은 상기 변색 칼럼(3010, 4010)이나 상기 이온 칼럼과 이격되어 형성될 수 있다. 상기 이온 미디움은 상기 이온 칼럼이나 상기 변색 칼럼(3010, 4010)과 이격되어 형성될 수 있다.
상기 변색 미디움(4020, 4030)은 상기 변색 칼럼(3010, 4010)과 접촉되어 형성될 수 있다. 상기 이온 미디움은 상기 이온 칼럼과 접촉되어 형성될 수 있다.
상기 미디움의 밀도는 상기 전기변색소자의 영역별로 상이할 수 있다. 상기 미디움의 밀도는 단위 길이, 단위 영역 또는 단위 부피당 상기 미디움의 개수를 의미할 수 있다.
상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도는 상기 전기변색층의 영역별로 상이할 수 있다. 일 예로, 상기 전기변색층의 표면 영역에서의 상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도는 중심 영역에서의 밀도보다 높을 수 있다. 상기 표면 영역은 상기 전기변색층의 표면으로부터 5% 이하, 10% 이하 또는 20% 이하의 깊이에 위치하는 영역일 수 있다. 다른 예로, 상기 전기변색층의 일 표면 영역에서의 상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도는 다른 표면 영역에서의 밀도보다 높을 수 있다. 상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도가 높은 표면 영역은 두 표면 영역 중 기판에서 거리가 먼 표면 영역일 수 있다. 상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도가 높은 표면 영역은 두 표면 영역 중 나중에 형성된 표면 영역일 수 있다.
상기 이온 미디움의 밀도에서 상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도에 대한 내용이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도는 상기 이온 미디움의 밀도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 변색 미디움(4020, 4030)의 밀도는 상기 이온 미디움의 밀도보다 높을 수 있다.
상기 전기변색소자는 상기 변색 미디움(4020, 4030) 및 상기 이온 미디움 중 하나만을 포함할 수도 있다.
상기 물리적 구조는 전기변색소자의 공극률(porosity)이 높은 영역에 형성될 수 있다. 또는, 상기 물리적 구조는 전기변색소자의 공극률이 높을수록 많이 형성될 수 있다.
상기 물리적 구조는 전기변색소자의 산소 함량이 높은 영역에 형성될 수 있다. 또는, 상기 물리적 구조는 전기변색소자의 산소 함량이 높을수록 많이 형성될 수 있다. 전기변색소자의 산소 함량이 높은 경우 다공성이 증가하므로, 산소 함량이 높은 것은 공극률이 높은 것에 대응될 수 있다.
한편, 계면 영역에서는 인접하는 레이어 사이의 격자 미스매치가 발생할 수 있고, 이에 따라 공극률이 증가할 수 있으므로 상기 물리적 구조가 많이 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 전기변색소자는 기판과 제1 전극층 사이에 형성된 추가층(3500, 4500)을 더 포함할 수 있다. 상기 추가층(3500, 4500)은 상기 기판과 상기 제1 전극층 사이의 접합력을 개선시킬 수 있다. 상기 추가층(3500, 4500)은 실리콘 산화물(예: SiO2, Si2O3) 및 알루미늄 산화물(예: Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 추가층(3500, 4500)은 스퍼터링이나 ALD와 같은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 전기변색소자는 제2 전극층의 상부에 형성된 보호층(3600)을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층(3600)은 상기 전기변색소자가 포함하는 이온의 이탈을 방지할 수 있다. 상기 보호층(3600)은 실리콘 산화물(예: SiO2, Si2O3) 및 알루미늄 산화물(예: Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층(3600)은 스퍼터링이나 ALD와 같은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기에서는 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 전기변색장치
2: 외부전원
1000: 제어 모듈
1100: 제어부
1200: 전원 변환부
1300: 출력부
1400: 저장부
2000, 3000, 4000: 전기변색소자
2100, 3100, 4100: 기판
2200, 3200, 4200: 제1 전극층
2310, 3310, 4310: 이온저장층
2320, 3320, 4320: 전해질층
2330, 3330, 4330: 전기변색층
2400, 3400, 4400: 제2 전극층
3010, 4010: 변색 칼럼
3500, 4500: 추가층
3600: 보호층
4020, 4030: 변색 미디움

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및
    상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고,
    상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 단일의 층으로 형성되고,
    상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고,
    상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 영역에서의 전체 원자의 양에 대한 상대적인 텅스텐 원자의 양을 나타내는 제1 텅스텐 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 영역에서의 상기 전체 원자의 양에 대한 상대적인 상기 텅스텐 원자의 양을 나타내는 제2 텅스텐 원자백분율보다 4% 이상 큰,
    전기변색소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이온저장층은 금속 산화물을 포함하고,
    상기 기판으로부터 제3 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제3 영역에서의 상기 금속의 제1 원자백분율 및 상기 기판으로부터 상기 제3 거리보다 큰 제4 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제4 영역에서의 상기 금속의 제2 원자백분율 사이의 차이는 미리 정해진 값보다 작은,
    전기변색소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 전원이 인가됨으로 인해 변색되는 것을 특징으로 하는
    전기변색소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 영역 내에서의 텅스텐 원자백분율은 상기 제1 텅스텐 원자백분율 및 상기 제2 텅스텐 원자백분율 사이의 값을 갖는
    전기변색소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역부터 상기 제2 영역까지의 텅스텐 원자백분율은 상기 제1 텅스텐 원자백분율로부터 상기 제2 텅스텐 원자백분율로 감소하는
    전기변색소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이온저장층은 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물을 포함하고,
    상기 이온저장층의 양 표면 영역 중 상기 전해질층에 인접한 영역에서의 상기 제1 금속의 원자백분율 및 상기 제2 금속의 원자백분율의 차이는 상기 양 표면 영역 중 나머지 영역에서의 상기 차이보다 큰
    전기변색소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전기변색층은 변색 칼럼 및 변색 미디움 중 적어도 하나를 포함하는 물리적 구조를 포함하는
    전기변색소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 영역에서의 상기 물리적 구조의 밀도는 상기 제1 영역에서의 상기 물리적 구조의 밀도보다 큰
    전기변색소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 변색 칼럼은 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 전극층 방향으로 형성되는
    전기변색소자.
  10. 기판;
    상기 기판 상의 제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상의 전기변색스택; 및
    상기 전기변색스택 상의 제2 전극층을 포함하고,
    상기 전기변색스택은 전기변색층, 이온저장층 및 상기 전기변색층과 상기 이온저장층 사이에 배치되는 전해질층을 포함하고, 상기 전기변색층은 단일의 층으로 형성되고,
    상기 전기변색층은 텅스텐 산화물을 포함하고,
    상기 기판으로부터 제1 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제1 영역에서의 전체 원자의 양에 대한 상대적인 산소 원자의 양을 나타내는 제1 산소 원자백분율은 상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치한 상기 전기변색층의 제2 영역에서의 상기 전체 원자의 양에 대한 상대적인 상기 산소 원자의 양을 나타내는 제2 산소 원자백분율보다 2% 이상 작은,
    전기변색소자.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전기변색층 및 상기 전해질층 사이에 형성된 제1 계면 영역을 더 포함하고,
    상기 전기변색층, 상기 제1 계면 영역 및 상기 전해질층에서 산소 원자백분율의 피크값은 상기 제1 계면 영역에 위치하는
    전기변색소자.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 전해질층 및 상기 이온저장층 사이에 형성된 제2 계면 영역을 더 포함하고,
    상기 전해질층, 상기 제2 계면 영역 및 상기 이온저장층에서 산소 원자백분율의 피크값은 상기 제2 계면 영역에 위치하는
    전기변색소자.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 이온저장층은 금속 산화물을 포함하고,
    상기 기판으로부터 제3 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제3 영역에서의 제3 산소 원자백분율 및 상기 기판으로부터 상기 제3 거리보다 큰 제4 거리에 위치한 상기 이온저장층의 제4 영역에서의 제4 산소 원자백분율 사이의 차이는 미리 정해진 값보다 작은
    전기변색소자.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 영역 내에서의 산소 원자백분율은 상기 제1 산소 원자백분율 및 상기 제2 산소 원자백분율 사이의 값을 갖는
    전기변색소자.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 영역부터 상기 제2 영역까지의 산소 원자백분율은 상기 제1 산소 원자백분율로부터 상기 제2 산소 원자백분율로 증가하는
    전기변색소자.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 전기변색층은 변색 칼럼 및 변색 미디움 중 적어도 하나를 포함하는 물리적 구조를 포함하는
    전기변색소자.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 영역에서의 상기 물리적 구조의 밀도는 상기 제1 영역에서의 상기 물리적 구조의 밀도보다 큰
    전기변색소자.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 변색 칼럼은 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 전극층 방향으로 형성되는
    전기변색소자.
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