KR102669249B1 - Photo-curable electrochromic material, electrochromic device comprising same, and method for manufacturing same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 경도가 향상되고 마이크로미터 크기의 패터닝이 가능한 광경화형 전기 변색 소재, 이를 포함하는 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 전기 변색 소재는 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 가교 결합되어 네트워크를 이루는 구조를 갖는다.
[화학식 1]
[X]n
상기 화학식 1에서, R1 은 C0, 메틸렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고, R2 는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 페닐기 또는 싸이오펜기 중에서 선택되고, n 은 2 내지 4 의 정수이고, X 는 음이온이다.
The present invention relates to a photocurable electrochromic material with improved surface hardness and capable of micrometer-sized patterning, an electrochromic device containing the same, and a method for manufacturing the same. The electrochromic material of the present invention is a polyhedral oligomer silcet containing a vinyl group. Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS) derivatives have a network structure formed by cross-linking with a compound represented by the following formula (1).
[Formula 1]
[X] n
In Formula 1, R 1 is selected from C0, methylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphonic group or carbazole group, R 2 is C1 to C10 alkylene group, It is selected from a phenyl group or a thiophene group, n is an integer of 2 to 4, and X is an anion.

Description

광경화형 전기 변색 소재, 이를 포함하는 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법{Photo-curable electrochromic material, electrochromic device comprising same, and method for manufacturing same}Photo-curable electrochromic material, electrochromic device comprising same, and method for manufacturing same {Photo-curable electrochromic material, electrochromic device comprising same, and method for manufacturing same}

본 발명은 표면 경도가 향상되고 마이크로미터 크기의 패터닝이 가능한 광경화형 전기 변색 소재, 이를 포함하는 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photocurable electrochromic material with improved surface hardness and capable of micrometer-sized patterning, an electrochromic device containing the same, and a method of manufacturing the same.

전기변색(electrochromism)이란 고전극 물질에 전기화학적으로 산화 또는 환원 반응을 일으킬 때 가역적으로 색변화가 일어나는 현상을 의미한다. 전기 변색 소자는 전압을 가해주었을 때 이러한 전기변색 효과가 나타나는 디바이스를 지칭하며, 이러한 전기변색 소자를 디스플레이 및 스마트 윈도우에 적용하기 위해, 새로운 변색 물질이 지속적으로 개발되고 있다.Electrochromism refers to a phenomenon in which a reversible color change occurs when an electrochemical oxidation or reduction reaction occurs in a high electrode material. Electrochromic devices refer to devices that exhibit electrochromic effects when voltage is applied, and new color-changing materials are continuously being developed to apply these electrochromic devices to displays and smart windows.

특히, 자율주행차, 증강현실, 가상현실, 사물인터넷 등 첨단 기술의 발달로 디스플레이 개발에 대한 수요가 크게 증가하고 있으며, 최근에는 저전력, 경량화, 고투명성, 변형성 등 특정 요구 사항을 충족하기 위해 전기화학소자(Electrochemical devices, ECDs) 기반의 차세대 디스플레이가 개발되고 있다.In particular, the demand for display development is increasing significantly due to the development of cutting-edge technologies such as self-driving cars, augmented reality, virtual reality, and the Internet of Things. Recently, electricity has been developed to meet specific requirements such as low power, lightweight, high transparency, and deformability. Next-generation displays based on electrochemical devices (ECDs) are being developed.

이러한 전기화학소자(ECDs)는 유해한 자외선을 차단하는 스마트 윈도우로도 활용될 수 있으며, 저전압 작동, 간단한 제조 공정, 다양한 전위 바이어스의 적용시 사용자가 제어할 수 있는 특성 등의 장점이 있다. 또한, 전기화학소자(ECDs)를 눈부심 방지 거울, 위장 장치 및 전자 종이 기술에 적용이 최근 산업 시장에서 확대되고 있다.These electrochemical devices (ECDs) can also be used as smart windows that block harmful ultraviolet rays, and have advantages such as low-voltage operation, simple manufacturing process, and user-controllable characteristics when applying various potential biases. Additionally, the application of electrochemical devices (ECDs) to anti-glare mirrors, camouflage devices, and electronic paper technologies has recently been expanding in the industrial market.

종래의 전기화학소자(ECDs)는 액체 용매 내에 금속염이 포함된 액체 전해질이 일반적으로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 유형의 전해질은 누출 물제와 낮은 안정성과 같은 한계가 존재한다. 따라서, 최근에는 겔 고분자 전해질(GPEs) 및 고체 고분자 전해질(SPEs)를 포함하는 고체 전해질의 연구가 진행되고 있다.Conventional electrochemical devices (ECDs) have generally used a liquid electrolyte containing a metal salt in a liquid solvent. However, this type of electrolyte has limitations such as leakage and low stability. Therefore, research on solid electrolytes including gel polymer electrolytes (GPEs) and solid polymer electrolytes (SPEs) has been conducted recently.

열 경화 방법은 겔 고분자 전해질의 전하 이동 및 점도를 위한 높은 이온 전도성을 생성하는데 효율적인 방법이지만 상당한 열과 긴 경화 시간이 필요하며, 생산성이 낮아 저비용 상용화에 부정적인 영향을 미치는 단점이 있다.Thermal curing method is an efficient method for generating high ionic conductivity for charge transfer and viscosity of gel polymer electrolytes, but it requires significant heat and long curing times, and has the disadvantage of low productivity, which negatively affects low-cost commercialization.

한편, 전기 변색 물질(ECMs)로 무기 금속 산화물, 금속 착물, 전도성 고분자, 비올로겐 등이 활용되고 있다. 그러나, 대부분의 무기 금속 산화물 및 금속 착물은 단일 색상 변화만 제공하며, 전도성 고분자는 열과 햇빛에 노출될 때 느린 응답 시간과 열악한 순환 안정성을 보이는 단점이 있다. 또한, 비올로겐 기반 전기화학소자는 착색 효율이 낮고 사이클 수명이 짧은 단점이 있다.Meanwhile, inorganic metal oxides, metal complexes, conductive polymers, and viologens are being used as electrochromic materials (ECMs). However, most inorganic metal oxides and metal complexes provide only a single color change, and conductive polymers suffer from slow response times and poor cycling stability when exposed to heat and sunlight. Additionally, viologen-based electrochemical devices have the disadvantage of low coloring efficiency and short cycle life.

따라서, 높은 광학 대비, 착색 효율, 저비용으로 디스플레이 및 스마트 윈도우에 적용 가능하고, 표면 경도가 높으며 마이크로 크기의 패터닝이 가능한 전기 변색 물질의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop electrochromic materials that can be applied to displays and smart windows with high optical contrast, coloring efficiency, and low cost, have high surface hardness, and are capable of micro-sized patterning.

본 발명의 일 목적은 다양한 색 발현이 가능하고, 표면 강도가 향상되며, 마이크로미터 크기의 패터닝이 가능한 전기 변색 소재, 이를 포함하는 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an electrochromic material capable of expressing various colors, improving surface strength, and enabling micrometer-sized patterning, an electrochromic device containing the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소재는 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 가교 결합되어 네트워크를 이루는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The electrochromic material according to an embodiment of the present invention is a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing a vinyl group cross-linked by a compound represented by the following formula (1) to form a network structure. It is characterized by

[화학식 1][Formula 1]

[X]n [X] n

상기 화학식 1에서, R1 은 C0, 메틸렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고, R2 는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 페닐기 또는 싸이오펜기 중에서 선택되고, n 은 2 내지 4 의 정수이고, X 는 PF6, Cl, Br, F, TFSI(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide), BF4 및 ClO4 중에서 선택된 음이온이다.In Formula 1, R 1 is selected from C0, methylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphonic group or carbazole group, R 2 is C1 to C10 alkylene group, is selected from a phenyl group or a thiophene group, n is an integer of 2 to 4, and

일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the compound represented by Formula 1 may include one or more compounds selected from the compounds of Formulas 1-1 to 1-3 below.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

[X]2 [X] 2

[화학식 1-2][Formula 1-2]

[X]2 [X] 2

[화학식 1-3][Formula 1-3]

[X]4 [X] 4

상기 화학식 1-1 내지 1-3에서, X 는 화학식 1과 동일하다.In Formulas 1-1 to 1-3, X is the same as Formula 1.

일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물은 각각 청색(blue), 적색(red), 녹색(green)의 삼원색을 발현하며, 2색 이상의 혼합으로 중간색(secondary color)과 흑색(black)을 발현할 수 있다.In one embodiment, the compounds of Chemical Formulas 1-1 to 1-3 each express three primary colors of blue, red, and green, and a secondary color and a secondary color by mixing two or more colors. It can appear black.

구체적으로, 상기 화학식 1-1, 화학식 1-2 및 화학식 1-3 의 화합물을 각각 1:1:1 의 몰비율로 포함하는 경우, 흑색(balck)을 발현할 수 있다.Specifically, when the compounds of Formula 1-1, Formula 1-2, and Formula 1-3 are included in a molar ratio of 1:1:1, black color may be expressed.

한편, 전기 변색 소재의 표면 경도와 이온 전도도를 증대하기 위해서, 본 발명의 전기 변색 소재는 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체를 포함하며, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.Meanwhile, in order to increase the surface hardness and ionic conductivity of the electrochromic material, the electrochromic material of the present invention contains a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing a vinyl group, and is represented by the following formula (2) It can be.

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 2에서, POSS 는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)이고, R3 는 C1 내지 C10 의 알킬렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고, m 은 1 내지 8 의 정수이다.In Formula 2, POSS is polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), and R 3 is a C1 to C10 alkylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphide. It is selected from a phonic group or a carbazole group, and m is an integer of 1 to 8.

상기 화학식 2로 표시되는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 가교 결합을 형성하며, 본 발명의 전기 변색 소재는 이와 같은 가교 결합이 형성됨으로써 네트워크를 이루는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 전기 변색 소재를 포함하는 필름은 네트워크 구조에 기인하여 표면 경도가 향상되며, 다양한 구조의 패터닝 부여가 가능하여 상세한 정보 전달이 가능하다.The polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative represented by Formula 2 forms a cross-link with the compound represented by Formula 1, and the electrochromic material of the present invention forms a network by forming such cross-links. It may have a structure that forms . Therefore, the film containing the electrochromic material of the present invention has improved surface hardness due to the network structure, and can be patterned in various structures, enabling detailed information to be transmitted.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자는 제1 및 제2 전도성 기판, 및 상기 제1 및 제2 전도성 기판 사이에 배치된 전기 변색층을 포함하고, 상기 전기 변색층은 본 발명에 따른 전기 변색 소재를 포함할 수 있다. (도 1 참조)Meanwhile, an electrochromic device according to another embodiment of the present invention includes first and second conductive substrates, and an electrochromic layer disposed between the first and second conductive substrates, and the electrochromic layer is according to the present invention. It may contain electrochromic materials. (see Figure 1)

일 실시예에 있어서, 상기 전기 변색 소재는 이온성 겔 내에 포함될 수 있고, 상기 이온성 겔은, 고분자 매트릭스, 이온 전도성 소재 및 애노드 소재를 포함할 수 있다.In one embodiment, the electrochromic material may be included in an ionic gel, and the ionic gel may include a polymer matrix, an ion conductive material, and an anode material.

일 실시예에 있어서, 상기 고분자 매트릭스는 특별히 제한되는 것은 아니나, 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(polyethyleneglycol-diacrylated, PEG-DA), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 및 그 유도체, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral, PVB), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 그 유도체, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the polymer matrix is not particularly limited, but includes poly(ethylene glycol) diacrylate (PEG-DA), polyurethane (PU) and its derivatives, and polyvinyl alcohol (polyvinyl alcohol). alcohol, PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinylidene fluoride (PVDF) and its derivatives, and polymethyl methacrylate (PMMA). can do.

일 실시예에 있어서, 상기 이온 전도성 소재는 특별히 제한되는 것은 아니나, 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI), 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI) 및 이와 유사한 물질을 포함하는 상온 이온성 액체, 또는 다양한 대이온을 가지는 리튬염(lithium salt) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the ion conductive material is not particularly limited, but includes 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI), 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM- It may contain at least one selected from room temperature ionic liquids including TFSI) and similar substances, or lithium salts having various counter ions.

일 실시예에 있어서, 상기 애노드 소재는 특별히 제한되는 것은 아니나, 페로센(ferrocene) 및 그 유도체, 또는 하이드로퀴논(hydroquinone) 및 그 유도체를 포함할 수 있다.In one embodiment, the anode material is not particularly limited, but may include ferrocene and its derivatives, or hydroquinone and its derivatives.

일 실시예에 있어서, 상기 전기 변색 소자의 전기 변색층은 단일층으로 형성되는 것이 바람직하나, 전기 변색층 표면의 경도 증대를 위해, 전기 변색층 상에 이온전도층이 추가로 형성될 수 있다.In one embodiment, the electrochromic layer of the electrochromic device is preferably formed as a single layer, but to increase the hardness of the surface of the electrochromic layer, an ion conductive layer may be additionally formed on the electrochromic layer.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자 제조 방법은, 제1 전도성 기판 상에 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 고분자 매트릭스, 이온 전도성 소재, 애노드 소재, 용매 및 개시제를 포함하는 이온성 겔 조성물을 도포하여 전기 변색층을 형성하는 단계, 및 상기 전기 변색층 상에 제2 전도성 기판을 배치시킨 후 UV 경화시키는 단계를 포함한다.Meanwhile, a method of manufacturing an electrochromic device according to another embodiment of the present invention includes a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing a vinyl group, a compound represented by Formula 1 above, on a first conductive substrate. , forming an electrochromic layer by applying an ionic gel composition containing a polymer matrix, an ion conductive material, an anode material, a solvent, and an initiator, and placing a second conductive substrate on the electrochromic layer and then UV curing it. Includes steps.

일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the compound represented by Formula 1 may include one or more compounds selected from compounds represented by Formulas 1-1 to 1-3.

일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물은 각각 청색(blue), 적색(red), 녹색(green)의 삼원색을 발현하며, 2색 이상의 혼합으로 중간색(secondary color)과 흑색(black)을 발현할 수 있다.In one embodiment, the compounds of Chemical Formulas 1-1 to 1-3 each express three primary colors of blue, red, and green, and a secondary color and a secondary color by mixing two or more colors. It can appear black.

구체적으로, 상기 화학식 1-1, 화학식 1-2 및 화학식 1-3 의 화합물을 각각 1:1:1 의 몰비율로 포함하는 경우, 흑색(balck)을 발현할 수 있다.Specifically, when the compounds of Formula 1-1, Formula 1-2, and Formula 1-3 are included in a molar ratio of 1:1:1, black color may be expressed.

한편, 전기 변색 소자의 표면 경도와 이온 전도도를 증대하기 위해서, 전기 변색층은 상기 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체를 포함하며, 상기 화학식 2로 표시될 수 있다.Meanwhile, in order to increase the surface hardness and ionic conductivity of the electrochromic device, the electrochromic layer includes a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing the vinyl group, and can be represented by the formula (2) there is.

상기 화학식 2로 표시되는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체는 광경화성 작용기(비닐기)를 포함하기 때문에 전기 변색 소자의 전기 변색층 형성 시에 광경화 성능을 향상시킬 수 있고, 광경화에 의해 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 가교 결합되어 네트워크를 이루는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 전기 변색 소자는 표면 경도가 향상되며, 다양한 구조의 패터닝 부여가 가능하여 상세한 정보 전달이 가능한 장점이 있다.Since the polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative represented by Formula 2 contains a photocurable functional group (vinyl group), photocuring performance can be improved when forming an electrochromic layer of an electrochromic device. , may be cross-linked with the compound represented by Formula 1 through photocuring to form a network structure. Accordingly, the electrochromic device of the present invention has the advantage of improved surface hardness and the ability to provide patterning of various structures, enabling detailed information to be transmitted.

일 실시예에 있어서, 상기 이온성 겔 조성물에 포함된 고분자 매트릭스는 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(polyethyleneglycol-diacrylated, PEG-DA), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 및 그 유도체, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral, PVB), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 그 유도체, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 이온 전도성 소재는 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI), 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI) 및 이와 유사한 상온 이온성 액체, 또는 다양한 대이온을 가지는 리튬염(lithium salt) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 애노드 소재는 페로센(ferrocene) 및 그 유도체, 또는 하이드로퀴논(hydroquinone) 및 그 유도체를 포함하고, 상기 용매는 아세톤, 에탄올, 메탄올, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드 및 디메틸아세트아미드 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 개시제는 디메톡시페닐아세토페논 및 유도체 또는 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 및 유도체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the polymer matrix included in the ionic gel composition is poly(ethylene glycol) diacrylate (PEG-DA), polyurethane (PU) and its derivatives, and polyvinyl alcohol ( one or more selected from polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinylidene fluoride (PVDF) and its derivatives, and polymethyl methacrylate (PMMA) It includes, and the ion conductive material is 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI), 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI), and similar room temperature ionic liquids. , or lithium salts having various counterions, and the anode material includes ferrocene and its derivatives, or hydroquinone and its derivatives, and the solvent is It contains at least one selected from acetone, ethanol, methanol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and dimethylacetamide, and the initiator is dimethoxyphenylacetophenone and derivatives or 2-hydroxy-2-methylpropiophenone and derivatives. It may include, but is not limited to this.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전도성 기판은 서로 독립적으로, 폴리에스터 광학필름, 폴리카보네이트 기판 등에 전도성 물질인 인디움주석산화물(indium tin oxide)이 코팅된 기판을 사용할 수 있으며, 기판의 전기 전도성 향상을 위해 소량의 도핑 소재가 포함될 수 있다.In one embodiment, the first and second conductive substrates may independently use a polyester optical film, a polycarbonate substrate, etc. coated with indium tin oxide, which is a conductive material. A small amount of doping material may be included to improve electrical conductivity.

일 실시예에 있어서, 상기 전기 변색 소자의 전기 변색층을 형성하는데, 특별히 제한되지 않지만, 스프레이 코팅(spray coating), 닥터블레이딩 코팅(doctor blade coating), 바 코팅(bar coating) 방식 등을 사용할 수 있다.In one embodiment, the electrochromic layer of the electrochromic element is formed, but is not particularly limited, and spray coating, doctor blade coating, bar coating, etc. may be used. You can.

일 실시예에 있어서, 상기 전기 변색 소자에서, 전기 변색층은 단일층으로 형성되는 것이 바람직하나, 전기 변색층 표면의 경도 증대를 위해, 전기 변색층 상에 이온전도층을 추가로 형성할 수 있다.In one embodiment, in the electrochromic device, the electrochromic layer is preferably formed as a single layer, but in order to increase the hardness of the surface of the electrochromic layer, an ion conductive layer may be additionally formed on the electrochromic layer. .

본 발명에 따른 전기 변색 소재는 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체가 비닐기 함유 비올로겐 유도체에 의해 가교 결합되어 네트워크를 이루는 구조를 가지므로, 이를 포함하는 전기 변색 소자는 표면 강도가 현저히 향상되며, 마이크로미터 크기의 패터닝이 가능하여 상세한 정보 전달이 가능한 장점이 있다. 또한, 본 발명의 전기 변색 소재를 포함하는 전기 변색층은 전기 변색 소자에 단일층으로 적용시에도 액체 전해질로 인한 누출 문제가 발생하지 않는다.The electrochromic material according to the present invention has a structure in which a vinyl group-containing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative is cross-linked by a vinyl group-containing viologen derivative to form a network, and thus includes this. Electrochromic devices have the advantage of significantly improving surface strength and enabling micrometer-sized patterning to deliver detailed information. In addition, the electrochromic layer containing the electrochromic material of the present invention does not have a leakage problem due to the liquid electrolyte even when applied as a single layer to an electrochromic device.

아울러, 본 발명에 따른 전기 변색 소자는 구조가 다른 다양한 전기 변색 소재를 혼합하여 다양한 색을 구현할 수 있고, 장기적인 주기 안정성과 낮은 구동 전압, 높은 착색 효율 및 빠른 스위칭 속도를 나타내 스마트 윈도우, 디스플레이 등에 적용 가능하다.In addition, the electrochromic device according to the present invention can realize various colors by mixing various electrochromic materials with different structures, and exhibits long-term cycle stability, low driving voltage, high coloring efficiency, and fast switching speed, so it can be applied to smart windows, displays, etc. possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 변색 소재들의 DFT 계산을 통해 얻은 프론티어 분자 궤도 결과를 나타낸다.
도 3은 [DA-DPyEV][PF6]2, [DA-TPyPhV][PF6]4, [DAV][PF6]2 를 포함하는 전기 변색 소자의 전기 변색 특성(순환 전압 전류 곡선(a - c), 분광전기화학 곡선(d - f), 투과율 변화 곡선(g - i)를 나타낸 그래프이다.
도 4의 (a) - (c) 는 [DA-DPyEV][PF6]2, [DA-TPyPhV][PF6]4, [DAV][PF6]2 를 포함하는 전기 변색 소자의 착색 및 표백 상태의 정전위 스테핑 동안의 운동 안정성을 나타낸 그래프이고, (d) - (f) 는 착색 및 표백에 필요한 전환 시간을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4 에 따른 전기 변색 소자의 전기 변색 특성을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing an electrochromic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows frontier molecular orbital results obtained through DFT calculation of electrochromic materials according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the electrochromic characteristics (cyclic voltammetric curve (a)) of electrochromic devices containing [DA-DPyEV][PF 6 ] 2 , [DA-TPyPhV][PF 6 ] 4 , and [DAV][PF 6 ] 2 - c), a graph showing the spectroelectrochemical curve (d - f), and the transmittance change curve (g - i).
4 ( a ) - ( c ) show the coloring and This is a graph showing the movement stability during electrostatic stepping in the bleached state, and (d) - (f) are graphs showing the transition time required for coloring and bleaching.
Figure 5 is a graph showing the electrochromic characteristics of the electrochromic device according to Example 4 of the present invention.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예들 및 실험예들에 대해 상술한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 일부 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Hereinafter, various embodiments and experimental examples of the present invention will be described in detail. However, the following examples are only some examples of the present invention, and the present invention should not be construed as being limited to the following examples.

<전기 변색 소재 제조><Manufacturing of electrochromic material>

[실시예 1: 디알릴-비올로겐(DAV)의 합성][Example 1: Synthesis of diallyl-viologen (DAV)]

4,4'-비피리딘(2g, 2.80mmol) 및 알릴 브로마이드(3.87g, 32.01mmol)의 혼합물을 아세토니트릴 중에서 900℃, 질소 분위기에서 24시간 동안 교반하였다.A mixture of 4,4'-bipyridine (2 g, 2.80 mmol) and allyl bromide (3.87 g, 32.01 mmol) was stirred in acetonitrile at 900°C in a nitrogen atmosphere for 24 hours.

냉각 후, 생성된 담황색 고체를 여과하고 디에틸에테르 및 아세토니트릴로 3회 세척하였다. 이후, 고체를 실온에서 건조시켜 디알릴-비올로겐(DAV)을 수득하였다(1.82g, 수율 91%).After cooling, the resulting light yellow solid was filtered and washed three times with diethyl ether and acetonitrile. Afterwards, the solid was dried at room temperature to obtain diallyl-viologen (DAV) (1.82 g, yield 91%).

1H NMR (DMSO-d6, 25℃, 500 MHz): δ = 9.29 (4H, d, Ar H), 8.74 (4H,d, Ar H), 6.22 (2H, m, N-CH2), 5.50-5.48 (4H, d, -CH2), 5.34-5.33 (4H, d, -CH2). HR-LCMS: C16H18N2 2+, 238.15 (Theoretical); C16H18N2 2+, 238.14 (Found) 1 H NMR (DMSO-d 6 , 25°C, 500 MHz): δ = 9.29 (4H, d, Ar H), 8.74 (4H,d, Ar H), 6.22 (2H, m, N-CH 2 ), 5.50-5.48 (4H, d, -CH 2 ), 5.34-5.33 (4H, d, -CH 2 ). HR-LCMS: C 16 H 18 N 2 2+ , 238.15 (Theoretical); C 16 H 18 N 2 2+ , 238.14 (Found)

[실시예 2: 디알릴-디피리딜-에틸렌 가교된 비올로겐(DA-DPyEV)의 합성][Example 2: Synthesis of diallyl-dipyridyl-ethylene cross-linked viologen (DA-DPyEV)]

1,2-디-(4-피리딜)에틸렌(DPyEV)(2g, 10.97mmol) 및 알릴 브로마이드(3.31g, 27.43mmol)의 혼합물을 20mL 아세토니트릴에 첨가하고 질소 분위기에서 900℃로 24시간 동안 교반하였다.A mixture of 1,2-di-(4-pyridyl)ethylene (DPyEV) (2 g, 10.97 mmol) and allyl bromide (3.31 g, 27.43 mmol) was added to 20 mL acetonitrile and incubated at 900°C for 24 h in a nitrogen atmosphere. It was stirred.

냉각 후, 생성된 고체를 여과하고 아세토니트릴 및 디에틸에테르로 세척하여 순수한 DA-DPyEV(1.76g, 88%)를 황색 고체로서 수득하였다.After cooling, the resulting solid was filtered and washed with acetonitrile and diethyl ether to obtain pure DA-DPyEV (1.76 g, 88%) as a yellow solid.

1H-NMR (DMSO-d6, 25℃, 500 MHz): δ = 9.15 (4H, d, Ar-H), 8.35 (4H, d, Ar-H), 8.11 (2H, s, -CH2), 6.15-6.14 (2H, d, N-CH2), 5.48-5.43 (4H, m, -CH2-CH2), 5.24 (4H, d, CH2). HR-LCMS: C18H20N2 2+, 264.16 (Theoretical); C18H20N2 2+, 264.16 (Found) 1 H-NMR (DMSO-d 6 , 25°C, 500 MHz): δ = 9.15 (4H, d, Ar-H), 8.35 (4H, d, Ar-H), 8.11 (2H, s, -CH 2 ), 6.15-6.14 (2H, d, N-CH 2 ), 5.48-5.43 (4H, m, -CH 2 -CH 2 ), 5.24 (4H, d, CH 2 ). HR-LCMS: C 18 H 20 N 2 2+ , 264.16 (Theoretical); C 18 H 20 N 2 2+ , 264.16 (Found)

[실시예 3: 디알릴-테트라피리딜-페닐 가교된 비올로겐(DA-TPyPhV)의 합성][Example 3: Synthesis of diallyl-tetrapyridyl-phenyl bridged viologen (DA-TPyPhV)]

4-(2,4,5-트리(피리딘-4-일)페닐)피리딘(TPyPhV)(1g, 2.58mmol) 및 알릴 브로마이드(1.40g, 11.65mmol)의 혼합물을 20mL 아세토니트릴에 첨가하고 질소 분위기에서 90℃로 48시간 동안 교반하였다.A mixture of 4-(2,4,5-tri(pyridin-4-yl)phenyl)pyridine (TPyPhV) (1 g, 2.58 mmol) and allyl bromide (1.40 g, 11.65 mmol) was added to 20 mL acetonitrile and placed under nitrogen atmosphere. It was stirred at 90°C for 48 hours.

냉각 후, 생성된 고체를 여과하고 아세토니트릴 및 디에틸에테르로 세척하여 순수한 DA-TPyPhV(1.55g, 65.5%)를 회색 고체로서 수득하였다.After cooling, the resulting solid was filtered and washed with acetonitrile and diethyl ether to obtain pure DA-TPyPhV (1.55 g, 65.5%) as a gray solid.

1H-NMR (DMSO-d6, 25℃, 500 MHz): δ = 8.75-8.65 (8H, d, Ar-H), 8.0 (2H, s, Ar-H), 7.96-7.95 (8H, d, Ar-H), 6.06-6.05 (2H, d, CH2), 5.48-5.43 (4H, m, -CH2-CH2 ), 5.24 (4H, d, CH2). HR-LCMS: C38H38N4 4+, 550.31 (Theoretical); C38H38N4 4+, 549.30 (Found) 1 H-NMR (DMSO-d6, 25°C, 500 MHz): δ = 8.75-8.65 (8H, d, Ar-H), 8.0 (2H, s, Ar-H), 7.96-7.95 (8H, d, Ar-H), 6.06-6.05 (2H, d, CH 2 ), 5.48-5.43 (4H, m, -CH 2 -CH 2 ), 5.24 (4H, d, CH 2 ). HR-LCMS: C 38 H 38 N 4 4+ , 550.31 (Theoretical); C 38 H 38 N 4 4+ , 549.30 (Found)

이후, 실시예 1 내지 3의 전기 변색 소재 및 NH4PF6 (약 1:3 몰비)를 10 mL의 메탄올에 용해시키고 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응 종료 후, 생성물을 여과 분리하고 증류수로 반복적으로 세척하여 과잉량의 반응물과 잔류 부산물을 제거하였다. 이후, 고체를 여과에 의해 수득하고 실온에서 건조시켜 [DAV][PF6]2 , [DA-DPyEV][PF6]2 및 [DA-TPyPhV][PF6]4 를 각각 생성하였다.Then, the electrochromic materials of Examples 1 to 3 and NH 4 PF 6 (about 1:3 molar ratio) were dissolved in 10 mL of methanol and stirred at room temperature for 24 hours. After completion of the reaction, the product was separated by filtration and washed repeatedly with distilled water to remove excess reactants and residual by-products. Then, the solid was obtained by filtration and dried at room temperature to produce [DAV][PF 6 ] 2 , [DA-DPyEV][PF 6 ] 2 and [DA-TPyPhV][PF 6 ] 4 , respectively.

<전기 변색 소재 특성><Electrochromic material characteristics>

비닐기치환 비올로겐의 전자 구조를 이해하기 위해, HOMO 및 LUMO 레벨과 함께 분자 궤도 다이어그램을 밀도 기능 이론(DFT) 계산으로 얻었다(도 2 참조).To understand the electronic structure of vinyl-substituted viologens, molecular orbital diagrams along with HOMO and LUMO levels were obtained by density functional theory (DFT) calculations (see Figure 2).

도 2를 참조하면, 2개의 피리디늄 고리 사이의 에틸렌 모이어티 삽입과 4개의 피리디늄 고리 사이의 페닐 고리 삽입이 에너지 밴드갭 조절에 효과적인 것으로 나타났다. DAV 의 계산된 에너지 밴드갭은 2.23 eV 였고, 에틸렌 모이어티를 삽입한 후(DA-DPyEV), 에너지 밴드갭은 2.25 eV 까지 약간 증가하였다. 증가된 밴드갭은 더 짧은 파장으로 흡수 이동을 유도했으며, 이는 두 개의 피리디늄 고리의 분리로 인해 적색(R)을 나타낸다.Referring to Figure 2, insertion of an ethylene moiety between two pyridinium rings and insertion of a phenyl ring between four pyridinium rings were shown to be effective in controlling the energy band gap. The calculated energy band gap of DAV was 2.23 eV, and after insertion of the ethylene moiety (DA-DPyEV), the energy band gap slightly increased to 2.25 eV. The increased bandgap led to an absorption shift to shorter wavelengths, resulting in a red (R) color due to the separation of the two pyridinium rings.

한편, 4개의 피리디늄 고리 사이에 있는 페닐 고리(DA-TPyPhV)는 에너지 밴드갭을 1.58 eV 로 낮췄다. 따라서, 페닐 고리를 삽입하면 더 긴 파장에서 흡수되어 녹색(G)을 나타낸다.Meanwhile, the phenyl ring (DA-TPyPhV) located between the four pyridinium rings lowered the energy band gap to 1.58 eV. Therefore, when a phenyl ring is inserted, it is absorbed at a longer wavelength and appears green (G).

<단일층 전기 변색 소자 제조><Manufacturing of single-layer electrochromic device>

전기 변색 소자 제조 전, ITO-유리 기판의 수산화 및 표면 개질을 수행하였다. 구체적으로, ITO 유리 기판을 20분 동안 탈이온수, 아세톤 및 이소프로필 알코올로 순차적으로 초음파 세척하였다. 건조 후 ITO 유리 기판을 2.5 cm x 2.5 cm 크기로 절단하여 증류수, 과산화수소 및 암모니아수(부피비 10:2:1)의 혼합 용액에 넣어 수산화하였다. 이후, 용액을 60℃로 가열하고 1시간 동안 유지시킨 다음 수산화 ITO-유리를 증류수로 3회 헹구고 실온에서 건조시켰다.Before manufacturing the electrochromic device, hydroxylation and surface modification of the ITO-glass substrate were performed. Specifically, the ITO glass substrate was sequentially ultrasonically cleaned with deionized water, acetone, and isopropyl alcohol for 20 minutes. After drying, the ITO glass substrate was cut into 2.5 cm Afterwards, the solution was heated to 60°C and maintained for 1 hour, then the hydroxide ITO-glass was rinsed three times with distilled water and dried at room temperature.

다음으로, 표면 개질을 위해, 트리에톡시비닐실란(10 mg)은 전기 변색 소자 제조 중 UV 경화 후 수산화 ITO 유리와 공유 결합을 형성할 준비된 UV 경화성 이온 겔 조성물에 사용되었다. 트리에톡시비닐실란과 수산화된 ITO-유리 사이의 공유 결합으로 인해 형성된 필름은 경도와 강한 접착 특성을 나타낼 수 있다.Next, for surface modification, triethoxyvinylsilane (10 mg) was used in the prepared UV-curable ion gel composition to form covalent bonds with hydroxide ITO glass after UV curing during electrochromic device fabrication. The film formed due to the covalent bond between triethoxyvinylsilane and hydroxylated ITO-glass can exhibit hardness and strong adhesive properties.

[실시예][Example]

단일층 전기변색 소자는 실시예 1 내지 3에 따른 비닐기 치환 비올로겐을 함유하는 이온 겔 조성물을 사용하여 제조하였다.A single-layer electrochromic device was manufactured using an ion gel composition containing vinyl group-substituted viologen according to Examples 1 to 3.

적색(R), 녹색(G), 청색(B) 착색용 UV 경화형 이온 겔 조성물은 각각 [DA-DPyEV][PF6]2 를 적색(R) 용, [DA-TPyPhV][PF6]4 를 녹색(G) 용, [DAV][PF6]2 를 청색(B) 용 변색 소재로 하여 각각 200 mg 포함하고, 메틸-페로센(dm-Fc)(10mg)을 애노드 소재로, PEG-DA(poly(ethylene glycol)diacrylate)(1g)를 고분자 매트릭스로, [BMIM][TFSI](1g)를 이온 전도성 소재로, OV-POSS(octavinyl substituted POSS)(50mg)를 가교 첨가제로, DMPAP(2-dimethylamino-4-(methyl-phenylamino)-phenol)(5 mg)를 개시제로 보조 용매인 아세톤과 함께 혼합하여 제조하였다.The UV curable ion gel composition for red (R), green (G), and blue (B) coloring is [DA-DPyEV][PF 6 ] 2 for red (R), [DA-TPyPhV][PF 6 ] 4, respectively. It contains 200 mg of each for green (G) and [DAV][PF 6 ] 2 as a discoloration material for blue (B), methyl-ferrocene (dm-Fc) (10 mg) as an anode material, and PEG-DA. (poly(ethylene glycol)diacrylate) (1 g) as the polymer matrix, [BMIM][TFSI] (1 g) as the ion conductive material, OV-POSS (octavinyl substituted POSS) (50 mg) as the cross-linking additive, and DMPAP (2 -dimethylamino-4-(methyl-phenylamino)-phenol) (5 mg) was prepared by mixing it with acetone as an auxiliary solvent as an initiator.

한편, 사생활 보호 및 태양광 변조를 위한 흑색(Black)을 얻는 것을 목적으로 하여, RGB 전기 변색 소재를 이온 겔 조성물에 1:1:1 비율로 혼합하였다(실시예 4).Meanwhile, for the purpose of obtaining black for privacy protection and solar light modulation, RGB electrochromic material was mixed with the ion gel composition in a 1:1:1 ratio (Example 4).

이후, 혼합 용액을 50 ℃ 에서 24시간 동안 교반하여 어두운 조건에서 균질한 이온 겔을 형성하였다. 다음으로, ITO 유리 기판 상에 이온 겔을 드랍-캐스팅(drop-casting) 방식으로 작업 면적 2.5 cm 로 코팅하였으며, 스페이서로 두께 60 ㎛의 Surlyn® 필름을 사용하였다. 이후, 증착된 이온 겔을 75℃에서 1시간 동안 유지하여 용매를 제거하고 형성된 겔상 필름을 다른 ITO 유리를 사용하여 덮었다.Afterwards, the mixed solution was stirred at 50°C for 24 hours to form a homogeneous ion gel under dark conditions. Next, the ion gel was coated on the ITO glass substrate with a working area of 2.5 cm by drop-casting, and Surlyn® film with a thickness of 60 ㎛ was used as a spacer. Afterwards, the deposited ion gel was maintained at 75°C for 1 hour to remove the solvent, and the formed gel-like film was covered using another ITO glass.

다음으로, 전기변색소자(ECDs)는 경화를 위해 UV 조사(Lamp-4, 144 W, 피크 강도 365 nm) 하에 유지되었다. 30~60초 동안 UV 경화 처리한 후 형성된 고체막은 페로센과 방향족 비올로겐 잔기가 용해되어 표백 상태에서 약간 황색을 띠는 필름을 형성하였다.Next, the electrochromic devices (ECDs) were kept under UV irradiation (Lamp-4, 144 W, peak intensity 365 nm) for curing. In the solid film formed after UV curing for 30 to 60 seconds, the ferrocene and aromatic viologen residues were dissolved to form a slightly yellow film in the bleached state.

[비교예 1][Comparative Example 1]

OV-POSS를 첨가하지 않고 이온겔 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 전기변색소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in the example, except that the ion gel composition was prepared without adding OV-POSS.

[비교예 2][Comparative Example 2]

변색소재로 하기 화학식 3으로 표시되는 변색 소재(OHV-POSS)를 사용하고, 고분자 소재로 PVDF-HFP(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene))를 사용하여 이온겔 조성물을 제조한 후, 이온겔 조성물을 ITO 기판 상에 코팅하고 60℃ 에서 1시간 건조시킨 후 다른 ITO 기판을 덮는 열건조 방식으로 전기변색소자를 제조하였다.After preparing an ion gel composition using a discoloring material (OHV-POSS) represented by the following formula (3) as a discoloring material and PVDF-HFP (poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)) as a polymer material, the ion gel An electrochromic device was manufactured by coating the composition on an ITO substrate, drying it at 60°C for 1 hour, and then covering it with another ITO substrate.

[화학식 3][Formula 3]

[비교예 3][Comparative Example 3]

변색소재로 하기 화학식 4로 표시되는 변색 소재([DHV][PF6]2)를 사용하여 이온겔 조성물을 제조한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 전기변색소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, except that an ion gel composition was prepared using a color-changing material ([DHV][PF 6 ] 2 ) represented by the following formula 4 as a color-changing material.

[화학식 4][Formula 4]

[비교예 4][Comparative Example 4]

변색소재로 하기 화학식 5로 표시되는 변색 소재 [NV][PF6]2)를 사용하여 이온겔 조성물을 제조한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 전기변색소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, except that an ion gel composition was prepared using the color-changing material [NV][PF 6 ] 2 ) represented by the following formula (5).

[화학식 5][Formula 5]

<전기 변색 소자 특성 평가><Evaluation of electrochromic device characteristics>

전기 변색 소재를 포함하는 전기 변색 소자(실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 4)의 구동전압, 투과도차이, 변색성능, 변색속도, 변색안정성, 표면경도, 색상, 패터닝여부, 이온전도도 값을 평가하였다. 특성 평가 결과는 하기 표 1 에 요약하였으며, 각각의 항목에 대한 구체적인 특성 평가 조건, 방법 및 결과 값은 하기와 같다.The driving voltage, permeability difference, color change performance, color change speed, color change stability, surface hardness, color, patterning, and ionic conductivity of the electrochromic devices (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4) containing electrochromic materials were determined. evaluated. The characteristic evaluation results are summarized in Table 1 below, and the specific characteristic evaluation conditions, methods, and result values for each item are as follows.

구동Driving
전압Voltage
투과도Transmittance
차이difference
변색discoloration
성능Performance
변색discoloration
속도speed
변색discoloration
안정성stability
표면surface
경도Hardness
경화Hardening
방식method
패터닝patterning
여부Whether
색상color
실시예1Example 1 2H2H 광경화light curing 청색blue 실시예2Example 2 2H2H 광경화light curing 적색Red 실시예3Example 3 4H4H 광경화light curing 녹색green 실시예4Example 4 4H4H 광경화light curing 흑색black 비교예1Comparative Example 1 ×× ×× BB 광경화light curing 청색blue 비교예2Comparative example 2 BB 열건조heat drying ×× 청색blue 비교예3Comparative Example 3 ×× ×× ×× BB 열건조heat drying ×× 청색blue 비교예4Comparative Example 4 ×× ×× ×× BB 열건조heat drying ×× 청색blue

1) 구동 전압(operation voltage, V)1) Operation voltage (V)

순환 전압전류법(CV) 측정을 통해 색변화가 발생하는 전압을 표시하였다. -1.5 V 이하 구동이 가능하면 ◎, -1.5 V 초과 -2.0 V 미만에서 구동하면 ○, -2.0 V 이상에서 구동하면 Х 로 표시하여 표 1에 나타냈다.The voltage at which color change occurs was indicated through cyclic voltammetry (CV) measurement. If driving below -1.5 V is possible, it is marked as ◎, if driven above -1.5 V but below -2.0 V, it is marked as ○, and if driven above -2.0 V, it is marked as Х, as shown in Table 1.

표 1의 결과를 보면, 실시예 1 내지 4 필름의 경우 향상된 이온 전도성으로 인해 낮은 작동 전압에서 산화환원 거동을 나타냈다(표 1, 도 3 참조).Looking at the results in Table 1, the films of Examples 1 to 4 showed redox behavior at low operating voltages due to improved ionic conductivity (see Table 1 and Figure 3).

도 3의 CV 곡선은 양극(Ipa) 및 음극(Ipc) 피크 전류가 모두 증가하는 스캔 속도를 증가시켜 얻었으며, 스캔 속도의 제곱근에 대한 Ipa 및 Ipc 의 선형 의존성을 보여준다. Randle-Sevcik 방정식에 따르면, 이 결과는 전형적인 1전자 전달 과정에 해당한다.The CV curves in Figure 3 were obtained by increasing the scan rate at which both the anodic (I pa ) and cathodic (I pc ) peak currents increased, showing the linear dependence of I pa and I pc on the square root of the scan rate. According to the Randle-Sevcik equation, this result corresponds to a typical one-electron transfer process.

DA-DPyEV(R) 필름(실시예 2)은 -1.5V 의 낮은 작동 전압에서 적색 착색에 대한 빠른 산화환원 거동을 보였다(도 3a 참조). DA-TPyPhV(G) 필름(실시예 3)은 빠른 표백 및 착색 과정으로 -1.8V 에서 산화 환원 거동을 나타내어 짙은 녹색을 나타냈다(도 3b 참조). 유사하게, DAV(B) 필름(실시예 1)은 -1.5V 에서 가역적인 청색 착색을 나타냈다(도 3c 참조).DA-DPyEV(R) film (Example 2) showed fast redox behavior with red coloration at a low operating voltage of -1.5 V (see Figure 3a). The DA-TPyPhV(G) film (Example 3) exhibited redox behavior at -1.8 V with a rapid bleaching and coloring process, resulting in a dark green color (see Figure 3b). Similarly, the DAV(B) film (Example 1) showed reversible blue coloration at -1.5V (see Figure 3c).

검정색 실시예 4 필름은 -1.8V 의 낮은 작동 전압에서 흑색 착색에 대해 빠른 산화환원 과정을 보여주었다(도 5a).The black Example 4 film showed a fast redox process for black coloration at a low operating voltage of -1.8 V (Figure 5a).

2) 투과도차이(transmittance difference (△T)2) Transmittance difference (△T)

최대흡수파장에서의 투과도 차이를 측정하고, 투과도 차이가 80% 이상이면 ◎, 60% 내지 79% 이면 ○, 40% 내지 59% 이면 △, 39% 이하이면 Х로 표시하여 표 1에 나타냈다.The transmittance difference at the maximum absorption wavelength was measured, and if the transmittance difference was 80% or more, it was indicated as ◎, if it was 60% to 79%, it was indicated as ○, if it was 40% to 59%, it was indicated as △, and if it was 39% or less, it was indicated as Х, as shown in Table 1.

그 결과, DA-DPyEV(R) 필름(실시예 2)은 705nm 와 785nm 에서 동시 피크와 함께, 가시 영역에서 521 nm 에서 최대 흡수파장(λmax)과 함께 -0.8 V 에서 적색으로 착색 변화를 시작하였다. 해당 파장에 대한 투과율 차이(△T)는 각각 56.7%(521nm), 74.09%(705nm) 및 79.05%(785nm)였다(도 3d 및 3g). 에틸렌기 삽입은 DFT 연구에서 계산된 것보다 더 짧은 파장에서 흡수를 보였다.As a result, the DA-DPyEV(R) film (Example 2) started to change color to red at -0.8 V with simultaneous peaks at 705 nm and 785 nm and a maximum absorption wavelength (λ max ) at 521 nm in the visible region. did. The transmittance difference (ΔT) for the corresponding wavelengths was 56.7% (521 nm), 74.09% (705 nm), and 79.05% (785 nm), respectively (Figures 3d and 3g). The ethylene group insertion showed absorption at shorter wavelengths than calculated from DFT studies.

유사하게, DA-TPyPhV(G) 필름(실시예 3)은 400 nm 및 621 nm 에서 흡수와 함께 -1.1 V 에서 짙은 녹색으로 착색을 시작했다. 또한, NIR 영역에서 854 nm 에서의 흡수가 동시에 증가했다. 해당 파장에 대한 투과율 차이(△T)는 각각 80.1%(854nm), 67.8%(400nm) 및 49.5%(621nm) 이었다(도 3e 및 3h). 녹색 착색에 대한 장파장 흡수는 페닐 고리를 삽입하여 얻은 낮은 밴드갭에 기인한다. 또한, NIR 흡수는 페닐 모이어티를 통합한 후 4개의 양전하를 띤 전자 수용체의 분리에서 비롯되었다. 생성된 수용체-공여체-수용체 구조는 바소크로믹 이동(bathochromic shift)을 유도하였다.Similarly, the DA-TPyPhV(G) film (Example 3) started coloring dark green at -1.1 V with absorption at 400 nm and 621 nm. Additionally, the absorption at 854 nm increased simultaneously in the NIR region. The transmittance difference (ΔT) for the corresponding wavelengths was 80.1% (854 nm), 67.8% (400 nm), and 49.5% (621 nm), respectively (Figures 3e and 3h). The long wavelength absorption for the green coloration is due to the low bandgap obtained by inserting the phenyl ring. Additionally, the NIR absorption originated from the dissociation of four positively charged electron acceptors after incorporating the phenyl moiety. The resulting acceptor-donor-acceptor structure induced a bathochromic shift.

대조적으로, DAV(B) 필름(실시예 1)은 -0.7 V 에서 최대흡수파장(λmax) 605nm 로 청색 착색을 시작하여 65.08% 의 투과도 차이(△T)를 나타냈다(도 3f 및 3i).In contrast, the DAV(B) film (Example 1) began to color blue at -0.7 V with a maximum absorption wavelength (λ max ) of 605 nm and showed a transmittance difference (ΔT) of 65.08% (FIGS. 3f and 3i).

한편, 흑색 필름(실시예 4)는 -1.8V 에서 전체 가시 영역을 550 nm(λmax) 에서 덮음으로써 검은색을 나타냈다(도 5b).Meanwhile, the black film (Example 4) appeared black by covering the entire visible region at 550 nm (λ max ) at -1.8V (FIG. 5b).

3) 변색성능(coloration effieciency, CE)3) Coloration efficiency (CE)

변색성능은 인가 전압에 대한 광학밀도(optical density)의 비로 표시하였고, 색효율(coloration effieciency) 수치가 >300 cm2/C 이면 ◎, 250 내지 299 cm2/C 이면 ○, 200 내지 249 cm2/C 이면 △, 199 cm2/C 이하이면 ×로 표시하여 표 1에 나타냈다.Color change performance is expressed as the ratio of optical density to applied voltage, and if the coloration effieciency value is >300 cm 2 /C, it is ◎, if it is 250 to 299 cm 2 /C, it is ○, and if it is 200 to 249 cm 2 If it is /C, it is marked with △, and if it is 199 cm 2 /C or less, it is marked with ×, as shown in Table 1.

4) 변색속도(switching time, 초)4) Color change speed (switching time, seconds)

변색속도는 착색 상태와 표백 상태로 전환되는데 소요되는 시간을 측정하였으며, 변색속도 평균이 10초 이하이면 ◎, 11초 내지 20초 이하이면 ○, 21초 내지 30초 이하이면 △, 31초 이상이면 Х 로 표시하여 표 1에 나타냈다.The discoloration speed was measured by measuring the time it takes to change between the colored state and the bleached state. If the average discoloration speed is 10 seconds or less, it is ◎, if it is 11 to 20 seconds or less, it is ○, if it is 21 to 30 seconds or less, it is △, and if it is more than 31 seconds, it is ◎. It is denoted by Х and shown in Table 1.

한편, 전기변색소자들의 운동 안정성 거동은 표백 상태와 착색 상태 사이에 교번 파동 전위를 적용하여 조사하고, 도 4, 5c 에 나타냈다.Meanwhile, the kinetic stability behavior of the electrochromic devices was investigated by applying alternating wave potentials between the bleached state and the colored state, and is shown in Figures 4 and 5c.

그 결과, DA-DPyEV(R) 필름(실시예 2)은 안정성 측정 동안 0.727 의 광학 밀도(△OD) 및 264.4 cm2/C 의 색효율(CE) 변화와 함께 69.09% 의 전체 투과율 변화를 나타냈다. 착색 및 표백 상태에 필요한 전환 시간은 각각 10초로 측정되었다(도 4a 및 4d).As a result, the DA-DPyEV(R) film (Example 2) showed an overall transmittance change of 69.09% along with an optical density (ΔOD) of 0.727 and a color efficiency (CE) change of 264.4 cm 2 /C during the stability measurement. . The transition times required for the colored and bleached states were measured to be 10 seconds each (Figures 4a and 4d).

한편, DA-TPyPhV(G) 필름(실시예 3)은 0.716의 광학 밀도(△OD) 변화와 287.5 cm2/C의 색효율(CE) 변화로 80.4% 의 전체 투과율 변화를 나타냈다. 착색 및 표백 상태에 필요한 전환 시간을 측정한 결과 각각 12초와 14초인 것으로 나타났다(도 4b 및 4e).Meanwhile, the DA-TPyPhV(G) film (Example 3) showed a total transmittance change of 80.4% with a change in optical density (ΔOD) of 0.716 and a change in color efficiency (CE) of 287.5 cm 2 /C. The transition times required for the colored and bleached states were measured and found to be 12 and 14 seconds, respectively (Figures 4b and 4e).

DAV(B) 필름(실시예 1)은 0 ~ -2V 스위핑 조건에서 605 nm 에서 투과도변화(△T) 값이 65.1%, 광학 밀도(△OD) 값이 0.762 이고 색효율(CE) 값이 278.2 cm2/C 인 것으로 나타났다. 착색 및 표백 상태에 도달하는 데 필요한 전환 시간은 13초 및 12초였다(도 4c 및 4f).The DAV(B) film (Example 1) had a transmittance change (△T) value of 65.1%, an optical density (△OD) value of 0.762, and a color efficiency (CE) value of 278.2 at 605 nm under 0 to -2V sweeping conditions. It was found to be cm 2 /C. The transition times required to reach the colored and bleached states were 13 and 12 s (Figures 4c and 4f).

흑색 필름(실시예 4)는 1.02 의 광학 밀도(△OD) 및 341.1 cm2/C 의 색효율(CE) 변화와 함께 68.8% 의 전체 투과율 변화를 나타냈다. 착색 및 표백 상태에 필요한 전환 시간은 각각 6.0 초로 측정되었다(도 5c).The black film (Example 4) showed an overall transmittance change of 68.8% along with an optical density (ΔOD) of 1.02 and a color efficiency (CE) change of 341.1 cm 2 /C. The transition times required for the colored and bleached states were each measured to be 6.0 s (Figure 5c).

실시예 1 내지 4의 구체적인 전체 투과율 변화(%), 광학 밀도(△OD), 착색 및 표백 상태에 필요한 전환 시간, 색효율(CE) 값은 하기 표 2에 요약하였다.The specific total transmittance change (%), optical density (ΔOD), conversion time required for coloring and bleaching states, and color efficiency (CE) values of Examples 1 to 4 are summarized in Table 2 below.

ViologensViologens Transmittance difference (%)Transmittance difference (%) Optical density (OD)Optical density (OD) Switching time toSwitching time to
colored state (s)colored state(s)
Switching time to bleached state (s)Switching time to bleached state (s) Coloration efficiencyColoration efficiency
[DAV][PF[DAV][PF 66 ]] 22 (B) (B)
(실시예 1)(Example 1)
65.165.1 0.7620.762 1313 1212 278.2278.2
[DA-DPyEV][PF[DA-DPyEV][PF 66 ]] 22 (R) (R)
(실시예 2)(Example 2)
69.969.9 0.7270.727 1010 1010 264.4264.4
[DA-TPyPhV][PF[DA-TPyPhV][PF 66 ]] 44 (G) (G)
(실시예 3)(Example 3)
80.480.4 0.7160.716 1212 1414 287.5287.5
R+G+B= BlackR+G+B=Black
(실시예 4)(Example 4)
68.868.8 1.0261.026 6.06.0 6.06.0 341.1341.1

5) 변색안정성 (cyclic stability, 회)5) Discoloration stability (cyclic stability)

반복구동했을 때 초기상태의 투과도 차이가 90% 이상 유지되는 구동 시간으로 평가하고, 12,000초 이상이면 ◎, 10,000초 내지 11,999초 이하이면 ○, 8,000초 내지 9,999초 이하이면 △, 7,999초 이하이면 ×로 표시하여 표 1에 나타냈다.When repeatedly driven, it is evaluated as the driving time that maintains more than 90% of the initial transmittance difference, ◎ for 12,000 seconds or more, ○ for 10,000 to 11,999 seconds or less, △ for 8,000 to 9,999 seconds or less, and × for 7,999 seconds or less. It is indicated in Table 1.

표 1을 보면, 장기 안정성 실험 동안 DA-DPyEV(R)(실시예 2), DA-TPyPhV(G)(실시예 3), DAV(B)(실시예 1) 필름, 실시예 4 필름은 3% 미만의 초기 투과율 손실로 >12000초 동안 뛰어난 장기 안정성을 나타냈다.Looking at Table 1, during the long-term stability experiment, the DA-DPyEV(R) (Example 2), DA-TPyPhV(G) (Example 3), and DAV(B) (Example 1) films and the Example 4 film had 3 It exhibited excellent long-term stability for >12000 seconds with less than % initial transmittance loss.

6) 표면경도6) Surface hardness

표면경도는 연필 경도 측정법으로 측정하여 상기 표 1에 나타냈다.Surface hardness was measured using a pencil hardness measurement method and is shown in Table 1 above.

표 1을 참조하면, 비교예 1 내지 4 필름은 B 에 의해 심각한 손상을 입었으나, 실시예 1 내지 4 필름은 고분자 매트릭스 내부의 POSS 분자의 존재로 인한 가교 구조로 인해 최대 4H 의 뛰어난 표면경도를 나타냈다. 이러한 결과를 보면, OV-POSS 가 이온겔 필름에 견고한 기계적 강도와 표면 경도를 제공함을 알 수 있다.Referring to Table 1, the films of Comparative Examples 1 to 4 were seriously damaged by B, but the films of Examples 1 to 4 showed excellent surface hardness of up to 4H due to the cross-linked structure due to the presence of POSS molecules inside the polymer matrix. indicated. These results show that OV-POSS provides solid mechanical strength and surface hardness to the ion gel film.

7) 패터닝여부7) Whether patterning

경화방식에 의해 후처리하고 난 다음에 IPA(isopropyl alcohol)에 담그고 충분히 수세한 다음에 10 x 10 mm 크기의 코팅 패턴이 완전히 그대로 남아있는 경우이면 ○, 수세한 다음 패턴이 일부 용해되어 변형이 발생하면 △, 패턴이 남아 있지 않으면 ×로 표시하여 표 1에 나타냈다.After post-treatment by curing method, immersion in IPA (isopropyl alcohol) and sufficient water washing, if the coating pattern of 10 If no pattern remains, it is marked with △, and if no pattern remains, it is marked with ×, as shown in Table 1.

그 결과, 실시예 1 내지 4의 경우 OV-POSS 와 전기변색소재의 UV 광경화에 의해 가교 결합된 구조로 인해 코팅 패턴이 완전히 그대로 남아있는 결과를 보였으나, 비교예 1 내지 4의 경우 코팅 패턴의 변형이 일어나는 결과를 보였다.As a result, in Examples 1 to 4, the coating pattern remained completely intact due to the cross-linked structure of OV-POSS and electrochromic material by UV photocuring, but in Comparative Examples 1 to 4, the coating pattern was The results showed that transformation occurred.

8) 색상8) Color

전기변색 소자를 제조하고 전기변색 하였을 때 발현하는 색상을 육안으로 판정하고 표 1에 나타냈다.When an electrochromic device was manufactured and electrochromic was applied, the color produced was visually determined and shown in Table 1.

1931 CIE xy 색도 다이어그램의 색 영역 측정 결과, DA-DPyEV(R), DA-TPyPhV(G), DAV(B)는 각각 (0.594, 0.399), (0.284, 0.519), (0.179, 0.105)의 (x,y) 좌표를 나타냈으며, 단일층 전기변색소자는 NTSC 색재현율의 44.6% 를 나타냈다.As a result of color gamut measurement of the 1931 CIE xy chromaticity diagram, DA-DPyEV(R), DA-TPyPhV(G), and DAV(B) were (0.594, 0.399), (0.284, 0.519), and (0.179, 0.105), respectively. x,y) coordinates were shown, and the single-layer electrochromic device showed 44.6% of the NTSC color gamut.

한편, 실시예 4의 흑색 필름은 전기변색소자에 환원 전위를 적용하여 흑색을 구현하였으며, 1976 CIE 색 다이어그램을 기반으로 L*, a*, b* 값은 D65 광원에서 측정되었다. 여기서 L*, a*, b* 값은 명도, 적-녹 균형, 황-청 균형에 해당한다.Meanwhile, the black film of Example 4 achieved black color by applying a reduction potential to an electrochromic device, and L * , a * , b * values were measured at the D65 light source based on the 1976 CIE color diagram. Here, the L * , a * , and b * values correspond to brightness, red-green balance, and yellow-blue balance.

그 결과, 중성 및 완전히 환원된 상태의 (L*, a*, b*) 값은 각각 (88.31, 4.63, 12.96) 및 (13.03, 11.36, 1.24) 로 측정되었다(도 5d). 색 차이(E*)는 하기 식에 따라 76.4 로 계산되었다.As a result, the (L * , a * , b * ) values of the neutral and fully reduced states were measured as (88.31, 4.63, 12.96) and (13.03, 11.36, 1.24), respectively (Figure 5d). The color difference (E * ) was calculated as 76.4 according to the formula below.

9) 이온 전도도 값9) Ionic conductivity value

전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 측정 결과, OV-POSS 를 PEG-DA 및 [BMIM][TFSI]에 통합하면 DA-DPyEV(R), DA-TPyPhV(G) 및 DAV(B)에 대해 각각 4.14 x 10-3 을 나타내는 높은 이온 전도도를 유도하는 것을 확인하였다. 이는 고분자 매트릭스에 POSS 를 통합하면 음이온 이동도가 향상되어 이온 전도도가 높아짐을 보여준다. 그 결과 열적, 전기화학적 안정성 및 이온 수송 능력이 향상된다.Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements show that incorporating OV-POSS into PEG-DA and [BMIM][TFSI] yields 4.14 It was confirmed that high ionic conductivity of 10 -3 was induced. This shows that incorporating POSS into the polymer matrix improves anion mobility and increases ionic conductivity. As a result, thermal and electrochemical stability and ion transport capacity are improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. You will understand that it is possible.

Claims (15)

비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 가교 결합되어 네트워크를 이루는 구조를 갖는, 전기 변색 소재:
[화학식 1]
[X]n
상기 화학식 1에서,
R1 은 C0, 메틸렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고,
R2 는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 페닐기 또는 싸이오펜기 중에서 선택되고,
n 은 2 내지 4 의 정수이고,
X 는 PF6, Cl, Br, F, TFSI(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide), BF4 및 ClO4 중에서 선택된 음이온이다.
An electrochromic material having a network structure in which a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing a vinyl group is cross-linked by a compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
[X] n
In Formula 1,
R 1 is selected from C0, methylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphonic group or carbazole group,
R 2 is selected from C1 to C10 alkylene group, phenyl group or thiophene group,
n is an integer from 2 to 4,
X is an anion selected from PF 6 , Cl, Br, F, TFSI (bis(trifluoromethylsulfonyl)imide), BF 4 and ClO 4 .
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 것인 전기 변색 소재:
[화학식 1-1]
[X]2
[화학식 1-2]
[X]2
[화학식 1-3]
[X]4
상기 화학식 1-1 내지 1-3에서, X 는 화학식 1과 동일하다.
According to paragraph 1,
The compound represented by Formula 1 is an electrochromic material comprising one or more compounds selected from the compounds of Formulas 1-1 to 1-3:
[Formula 1-1]
[X] 2
[Formula 1-2]
[X] 2
[Formula 1-3]
[X] 4
In Formulas 1-1 to 1-3, X is the same as Formula 1.
제2항에 있어서,
상기 화학식 1-1, 화학식 1-2 및 화학식 1-3 의 화합물이 각각 1:1:1 의 몰비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 변색 소재.
According to paragraph 2,
An electrochromic material characterized in that the compounds of Formula 1-1, Formula 1-2, and Formula 1-3 are contained in a molar ratio of 1:1:1, respectively.
제1항에 있어서,
상기 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체는 하기 화학식 2로 표시되는 것인 전기 변색 소재:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,
POSS 는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)이고,
R3 는 C1 내지 C10 의 알킬렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고,
m 은 1 내지 8 의 정수이다.
According to paragraph 1,
The polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing the vinyl group is an electrochromic material represented by the following formula (2):
[Formula 2]

In Formula 2,
POSS is Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS),
R 3 is selected from C1 to C10 alkylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphonic group or carbazole group,
m is an integer from 1 to 8.
제1 및 제2 전도성 기판; 및
상기 제1 및 제2 전도성 기판 사이에 배치된 전기 변색층;을 포함하고,
상기 전기 변색층은 제1항에 따른 전기 변색 소재를 포함하는 것인,
전기 변색 소자.
first and second conductive substrates; and
It includes an electrochromic layer disposed between the first and second conductive substrates,
The electrochromic layer includes the electrochromic material according to claim 1,
Electrochromic device.
제5항에 있어서,
상기 전기 변색 소재는 이온성 겔 내에 포함된 것을 특징으로 하는,
전기 변색 소자.
According to clause 5,
The electrochromic material is characterized in that it is contained in an ionic gel,
Electrochromic device.
제6항에 있어서,
상기 이온성 겔은 고분자 매트릭스, 이온 전도성 소재 및 애노드 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 변색 소자.
According to clause 6,
The ionic gel is characterized in that it includes a polymer matrix, an ion conductive material, and an anode material.
Electrochromic device.
제7항에 있어서,
상기 고분자 매트릭스는 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(polyethyleneglycol-diacrylated, PEG-DA), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 및 그 유도체, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral, PVB), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 그 유도체, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 변색 소자.
In clause 7,
The polymer matrix is poly(ethylene glycol-diacrylated, PEG-DA), polyurethane (PU) and its derivatives, polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl butyral. , PVB), polyvinylidene fluoride (PVDF) and its derivatives, polymethyl methacrylate (PMMA),
Electrochromic device.
제7항에 있어서,
상기 이온 전도성 소재는 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI) 또는 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI)를 포함하는 상온 이온성 액체, 또는 리튬염(lithium salt)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 변색 소자.
In clause 7,
The ion conductive material is a room temperature ionic liquid containing 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI) or 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI), or lithium. Characterized in that it contains a salt (lithium salt),
Electrochromic device.
제7항에 있어서,
상기 애노드 소재는 페로센(ferrocene) 및 그 유도체, 또는 하이드로퀴논(hydroquinone) 및 그 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 변색 소자.
In clause 7,
The anode material is characterized in that it contains ferrocene and its derivatives, or hydroquinone and its derivatives,
Electrochromic device.
제1 전도성 기판 상에 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 고분자 매트릭스, 이온 전도성 소재, 애노드 소재, 용매 및 개시제를 포함하는 이온성 겔 조성물을 도포하여 전기 변색층을 형성하는 단계; 및
상기 전기 변색층 상에 제2 전도성 기판을 배치시킨 후 UV 경화시키는 단계;를 포함하는, 전기 변색 소자 제조 방법:
[화학식 1]
[X]n
상기 화학식 1에서,
R1 은 C0, 메틸렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고,
R2 는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 페닐기 또는 싸이오펜기 중에서 선택되고,
n 은 2 내지 4 의 정수이고,
X 는 PF6, Cl, Br, F, TFSI(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide), BF4, 및 ClO4 중에서 선택된 음이온이다.
Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing a vinyl group on the first conductive substrate, a compound represented by the following formula (1), a polymer matrix, an ion conductive material, an anode material, ions including a solvent and an initiator forming an electrochromic layer by applying a gel composition; and
A method of manufacturing an electrochromic device comprising: placing a second conductive substrate on the electrochromic layer and then UV curing it:
[Formula 1]
[X] n
In Formula 1,
R 1 is selected from C0, methylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphonic group or carbazole group,
R 2 is selected from C1 to C10 alkylene group, phenyl group or thiophene group,
n is an integer from 2 to 4,
X is an anion selected from PF 6 , Cl, Br, F, TFSI (bis(trifluoromethylsulfonyl)imide), BF 4 , and ClO 4 .
제11항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 것인 전기 변색 소자 제조 방법:
[화학식 1-1]
[X]2
[화학식 1-2]
[X]2
[화학식 1-3]
[X]4
상기 화학식 1-1 내지 1-3에서, X 는 화학식 1과 동일하다.
According to clause 11,
A method of manufacturing an electrochromic device, wherein the compound represented by Formula 1 includes one or more compounds selected from the compounds of Formulas 1-1 to 1-3:
[Formula 1-1]
[X] 2
[Formula 1-2]
[X] 2
[Formula 1-3]
[X] 4
In Formulas 1-1 to 1-3, X is the same as Formula 1.
제12항에 있어서,
상기 이온성 겔 조성물은, 상기 화학식 1-1, 화학식 1-2 및 화학식 1-3 의 화합물을 각각 1:1:1 의 몰비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 변색 소자 제조 방법.
According to clause 12,
The ionic gel composition is a method of manufacturing an electrochromic device, characterized in that it contains the compounds of Formula 1-1, Formula 1-2, and Formula 1-3, respectively, at a molar ratio of 1:1:1.
제11항에 있어서,
상기 비닐기를 함유하는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 유도체는 하기 화학식 2로 표시되는 것인 전기 변색 소자 제조 방법:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,
POSS 는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)이고,
R3 는 C1 내지 C10 의 알킬렌기, 페닐기, 싸이오펜기, 아세틸렌기, 비닐기, 시아노비닐기, 포스포닉기 또는 카바졸기 중에서 선택되고,
m 은 1 내지 8 의 정수이다.
According to clause 11,
A method of manufacturing an electrochromic device, wherein the polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative containing the vinyl group is represented by the following formula (2):
[Formula 2]

In Formula 2,
POSS is Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS),
R 3 is selected from C1 to C10 alkylene group, phenyl group, thiophene group, acetylene group, vinyl group, cyanovinyl group, phosphonic group or carbazole group,
m is an integer from 1 to 8.
제11항에 있어서,
상기 고분자 매트릭스는 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(polyethyleneglycol-diacrylated, PEG-DA), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 및 그 유도체, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral, PVB), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 그 유도체, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 이온 전도성 소재는 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI) 또는 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI)를 포함하는 상온 이온성 액체, 또는 리튬염(lithium salt)을 포함하고,
상기 애노드 소재는 페로센(ferrocene) 및 그 유도체, 또는 하이드로퀴논(hydroquinone) 및 그 유도체를 포함하고,
상기 용매는 아세톤, 에탄올, 메탄올, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드 및 디메틸아세트아미드 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 개시제는 디메톡시페닐아세토페논 및 유도체, 또는 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 및 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 변색 소자 제조 방법.
According to clause 11,
The polymer matrix is poly(ethylene glycol-diacrylated, PEG-DA), polyurethane (PU) and its derivatives, polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl butyral. , PVB), polyvinylidene fluoride (PVDF) and its derivatives, and polymethyl methacrylate (PMMA),
The ion conductive material is a room temperature ionic liquid containing 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (BMIM-TFSI) or 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI), or lithium. Contains lithium salt,
The anode material includes ferrocene and its derivatives, or hydroquinone and its derivatives,
The solvent includes one or more selected from acetone, ethanol, methanol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and dimethylacetamide,
The initiator is characterized in that it includes dimethoxyphenylacetophenone and derivatives, or 2-hydroxy-2-methylpropiophenone and derivatives,
Method of manufacturing electrochromic device.
KR1020220049120A 2022-01-27 2022-04-20 Photo-curable electrochromic material, electrochromic device comprising same, and method for manufacturing same KR102669249B1 (en)

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