KR19980013722A - 전기 변색 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 포함하는 전기 변색 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치에 관한 것이다:

[화학식 1]

상기식에서 R_2l, R₂₂는 탄소수 1 내지 l0의 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐기, 치환 또는 비치환 벤질기, 치환 또는 비치환 펜에틸기이고,

X₂₃ ^-, X₂₄ ^-는 Cl^-, Br^-,I^-, BF₄ ^-, PF₆ ^-, AsF₆ ^-, ClO₄ ^-, 또는 NO₃ ^-이다.

Description

전기 변색 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치

본 발명은 전기적으로 색을 바꿀 수 있는 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치에 관한 것이다.

산화 상태와 환원 상태의 색이 다른 물질을 이용하여 전기적인 제어로 빛의 투과를

제어하는 방법이 공개된 지는 약 30 년이 되었다[W. R. Heller, J. Kumanoto, J. J. R. Luzzi and J. C. Powers, Jr., Electrochromic Light Valve, 미합중국특허 제 3,317,266 호(1967);P. Manos, Electrochromic Device, 미합중국특허 제 3,451,741호(1969); J. G. Kenworthy, Variable Light Transmission Device, 영국특허 제 1314049 호(1970)] . 이후 이를 표시 소자에 이용하려는 연구가 많이 행해졌다[C. J. Schoot, J. J. Ponjee, H. T. van Dam, R. A. van Doorn and P. T. Bolwijn, New Electrochromic Memory Display, ARplied Physics Letters, (23(2), 64(1973); T. Kawata, MI, Yamamoto, M. Yamana, M. Tajima and T. Nakano, Characteristics of Viologen Derivatives for Electorchromic Display, Japanese Journai of Applied Physics, 14(5),725(1975);M. D. Shattuck, An Electrochromic Display Device, 유럽특허출원 제 0012419 호(1979)].

이러한 표시 소자 거의 모두가 환원시 가시 광선을 홉수하여 색을 띠는 양극 물질로서 4,4'-디피리딜 유도체를 사용하였다. 가역적으로 산화환원 반응을 할 수 있는, 비올로젠(Vio1ogen)이라고도 알려진 4,4'-디피리딜 유도체가 알려진 지는 100 년이 넘었고, 이 유도체의 전기 화학적, 분광 전기 학학적 성질은 잘 알려져 있다[C.L, Bird and A. T. Kuhn, Electrochemistry of the Vio1ogens, Chemicai Society Review, 10(1), 49-82(1981) 및 여기에 인용된 논문들].

비올로젠 화합물을 유기 용매에 용해시킨 용액을 두 투명 전극 사이에 담고 두 투명 전극에 인가하는 전압을 조절하여, 투명 전극과 용액을 투과하는 빛의 양을 조절할 수 있다는 것도 역시 알려져 있다[I. V. Shelepin,O. A. Ushakov, N.l. Karpova and V. A. Barachevskii, Electrochromism of Organic Compounds l. Electrochemical and Spectral Properties of a System Based on Methylviologen and 3-Ethyl-2-benzothiazo1one Azine, Elektrokhimiya (translation),13,32(1977);I. V. Shelepin, V.l. Gavrilov, V. A. Barachevskii and N.l.karpova, Electrochromism of Organic Compounds Il. Spectral and Electrochemica1 Examination of a System Basedon Metylviologen and 5,10-dihydro-5,10-dimethylphenazine, Elektrokhimiya(translation), 13, 404(1977);

O. A. Ushakov,l. V. Shelepin, V. A. Barachevskii and E. G. Katyshev, Electrochromism of Organic Compounds Some Properties of Two-electrode Cells, E/εktro/ch/m/싸(translation),74,319(1978)]. 전압이 인가되지 안은 상태에서는 용액이 투명하고, 적당한 전압이 인가되면 전류가 흘러 용액이 색을 띠어 빛을 흡수하므로 가시 광선의 투과율이 낮아진다. 이러한 원리를 바탕으로 비올로젠울 포함한 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치에 대한 여러 특허가 출원되었고, 특히 자동차 후사경의 반사도를 조절하여 운전자의 눈부심을 방지하는 장치는 실제로 응용되었다[D. V. Varaprasad, N. R. Lynam, H. R. Habibi and P. Desaraju, 4

Electrochemichromic Viologens, 유럽특허출원 0 430 686 A2(1990);H. J. Baker, Single-Compartment, Self-Erasing, Solution-Phase Electrochromic Devices, Solutions for Use Therein, And Uses Thereof, 미합중국특허 제 4,902,1083 호

(1990);H. J. Baker, Variable Reflectance Motor Vehicle Mirror, 미합중국특허 제 5,128,799 호(1992); D. V. Varaprasad, N. R. Lynam, H. R. Habibi and P. Desaraju, High Performance Electrochemichromic Solutions and Devices Thereof, 미합중국특허 제 5,140,455 호(1992);H. J. Baker, Variable Reflectrance Mirror, 미합중국특허 제 5,282,077(1994); H. J. Baker, Bipyhdinium Salt Solutions, 미합중국특허 제 5,294,376 호(1994); H. J. Baker, Electorchromic Devices with Bipyridinium Salt Solutions, 미합중국특허 제 5,336,448 호(1994)](디피리딜 화합물은 비피리딜 또는 비피리딘이라고도 불린다).

오래 전부터 공지되어 전기 변색 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치에 많이 사용 된 4,4'-디피리딜 유도체에 비해 2,4'-디피리딜 유도체의 전기 변색 현상에 대해서는 보고된 바가 없다.

본 발명자들은 환원되면 청색을 띠는 4,4'-디피리딜 유도체 대신 2,4'-디피리딜 유도체를 사용하면 청색이 아닌 다른 색을 띠는 전기 변색 용액을 만들 수 있다는 것을 발견하여 본 발명울 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 2,4'-디피리딜 유도체를 이용한 전기 변색 용액 및 이를 이용한 전기 변색 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 변색 용액의 흡광 스펙트럼을 측정하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이고,

도 2는 본 발명에 따른 2,4'-디피리딜 유도체를 포함한 전기 변색 용액의 흡광 스펙트럼이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 하기 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 포함하는 전기 변색 용액을 제공한다:

[화학식 1]

상기식에서 R_2l, R₂₂는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐기, 치환 또는 비치환 벤질기, 치환 또는 비치환 펜에틸기이고,

X₂₃ ^-, X₂₄ ^-는 C₁ ^-, Br^-,I^-, BF₄ ^-, PF₆ ^-, AsF₆ ^-, C1O₄ ^-, 또는 NO₃ ^-이다.

또한 본 발명에서는 상기 일반식 (I)의 화합물을 포함한 전기 변색 용액을 포함하는 전기 변색 장치를 제공한다.

이하 본 밭명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체는 이들의 용액에 전기를 통하면 색을 나타내므로 전기 변색 용액을 제조하는 데 적당하다.

일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체는 2,4'-디피리딜과 요드화메탄, 요드화에탄, 브로모벤질,2-페닐브로모에탄 등의 알킬 할라이드를 반응시켜 합성한 유도체의 할라이드 음이온 염의 수용액에 육플루오로인산칼륩, 사플루오로붕산나트륨 등의 수용액을 넣어 음이온이 치환된 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 얻는다.

상기와 같이 제조한 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체가 포함된 전기 변색 용은

용매에 상기 유도체와 전해질을 용해시켜 제조할 수 있다. 이 때 용매로는 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 테트라히드로푸란, 탄산에틸렌, 탄산프로필렌 등을 사용할 수 있고, 지지 전해질로는 테트라에틸암모늄, 테트라부틸암모늄 둥의 테트라 알킬암모늄 양이온의 사플루오로붕산염, 육플루오로인산염, 과염소산염 등을 사용할 수 있다.

일반식 (l)의 화합물을 포함하는 전기 변색 용액은 전압 인가시 보라색을 띤다.

본 발명의 전기 변색 장치는 상기와 같이 제조된 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 포함하는 전기 변색 용액을 이용하여 제조할 수 있고, 그 예로는 자동차 후사경,문자 표시 장치 등을 들 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

제조예 :2,4'-디 피 리 딜 유도체(N,N'-디메틸-2,4'-디 피 리디늄2⁺)의 제조 2,4'-디피리딜 0.78 g을 메탄올 40 m1에 용해시키고 요드화메탄 2.8 g을 첨가하고 하루 동안 환류하였다. 용매와 남은 요드화메탄을 중발시켜 N,N'-디메틸-2,4'-디피리디늄2⁺의 요드화염을 얻었다. 이것의 수용액과 2 당량의 육플루오로인산칼륨 수용액을 혼합하고, 생성된 침전을 여과한 다음 메탄올로 세척하고 진공에서 용매를 제거하여 N,N'-디메틸-2,4'-디피리디늄2⁺의 육플루오로인산염을 얻었다.

실시예:2,4'-디피리딜 유도체를 포함한 전기 변색 용액 0.13 mm 만큼 사이를 띄운 두 장의 인듐-주석 산화막 투명전극 사이를 상기 제조 예에서 제조한 N,N'-디메틸-2,4'-디피리디늄2⁺의 육플루오로인산염 70 mM, 페로셴 140 mM 및 0.2 M 육플루오로인산테트라부틸암모늄염의 탄산프로필롄 용액으로 채웠다. 이것을 제 1 도에 도시한 것처럼 거울 위에 올려놓고 두 투명전극 사이에 1.96 V의 전압을 인가하여 용액율 변색시킨 후 반사되는 빛의 흡광스펙트럼을 측징하였다. 전압을 인가하면 용액은 보라색을 띠었다. 상기와 같이 측정한 흡광 스펙트럼은 제 2 도에 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 사용하면 전압 인 가시 보라색을 띠는 전기 변색 장치를 만들 수 있다.

Claims (2)

1. 하기 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 포함하는 전기 변색 용액:

   [화학식 1]

   상기식에서 R₂₁, R₂₂는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐기, 치환 또는 비치환 벤질기, 치환 또는 비치완 펜에틸기이고,

   X₂₃ ^-, X₂₄ ^-는 C1^-, Br^-,I^-, BF₄ ^-, PF₆ ^-, AsF₆ ^-, C1O₄ ^-, 또는 NO₃ ^-이다.
2. 제 1 항에 따른 일반식 (I)의 2,4'-디피리딜 유도체를 포함한 전기 변색 용액을 포함하는 전기 변색 장치.