KR20060088152A - Electrochromic device having complex-type electrochromic layer and method for preparing thereof - Google Patents

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KR20060088152A
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Abstract

본 발명은 전기변색 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복합 구조로 된 전기변색층을 가져서 전기변색 속도 및 안정성이 향상된 전기변색 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochromic device and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an electrochromic device having an electrochromic layer having a complex structure and having improved electrochromic speed and stability, and a method of manufacturing the same.

전기변색, 다중 코팅, 졸-겔법, 안정성, 전기변색 속도, 전기변색 소자Electrochromic, Multi-Coated, Sol-Gel Method, Stability, Electrochromic Speed, Electrochromic Device

Description

복합 구조로 된 전기변색층을 갖는 전기변색 소자 및 그의 제조 방법{ELECTROCHROMIC DEVICE HAVING COMPLEX-TYPE ELECTROCHROMIC LAYER AND METHOD FOR PREPARING THEREOF}Electrochromic device having a electrochromic layer having a composite structure and a method of manufacturing the same. {ELECTROCHROMIC DEVICE HAVING COMPLEX-TYPE ELECTROCHROMIC LAYER AND METHOD FOR PREPARING THEREOF}

도 1은 전기변색 물질이 유리기판의 투명전극 위에 코팅되어 빛을 투과 또는 차단하는 작동원리를 보여주는 모식도이다. 도 1a는 전원이 차단되었을 때 빛이 투과되는 모습을 보여주는 것이며, 도 1b는 전원이 인가되었을 때 변색되어 특정 파장의 빛 이외에는 차단하는 것을 보여준다.1 is a schematic diagram showing the principle of operation of the electrochromic material is coated on the transparent electrode of the glass substrate to transmit or block light. FIG. 1A shows a state in which light is transmitted when the power is cut off, and FIG. 1B shows color change when the power is applied to block only light of a specific wavelength.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 소자의 구조를 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of an electrochromic device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전기변색 소자의 전기변색 물질 층에 대한 주사전자 현미경 사진이다. 사진 (a)는 도 2에서 a, b, c+h 부분에 해당하며, 사진 (b)는 사진 (a)에서 A 부분의 확대사진, 즉, 도 2에서 c+h(전기변색층)에 해당한다.3 is a scanning electron micrograph of the layer of the electrochromic material of the electrochromic device according to Example 1 of the present invention. Photograph (a) corresponds to part a, b, c + h in FIG. 2, and photograph (b) is an enlarged photograph of part A in photo (a), that is, c + h (electrochromic layer) in FIG. Corresponding.

도 4은 실시예 1에서 제작된 전기변색 소자에 전원 인가 및 차단을 반복하였을 때 변색과 탈색 특성을 연속적으로 측정한 결과이다.4 is a result of continuously measuring discoloration and discoloration characteristics when power is repeatedly applied and cut off to the electrochromic device manufactured in Example 1;

도 5는 실시예 2에서 제조된 전기변색 소자의 특성 결과를 나타낸다.Figure 5 shows the results of the characteristics of the electrochromic device prepared in Example 2.

<부호의 설명> <Description of the code>                 

a, g: 기판a, g: substrate

b, f: 전극b, f: electrode

c: 다공성 물질층c: porous material layer

d: 전해질d: electrolyte

e: 전기변색 대향 전극e: electrochromic counter electrode

h: 코팅된 전기변색 물질h: coated electrochromic material

i: 씰링된 간극i: sealed gap

본 발명은 전기변색 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 복합 구조로 된 전기변색층을 가져서 전기변색 속도 및 안정성이 향상된 전기변색 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochromic device and a method of manufacturing the same. The present invention relates to an electrochromic device and a method of manufacturing the same, having an electrochromic layer having a complex structure and improving electrochromic speed and stability.

전기변색 물질(Electrochromic material)이란, 일반적으로 전장을 인가하였을 때 전류의 흐름에 의해 색깔이 변하는 물질을 일컫는다. 이러한 전기변색 물질의 원리를 이용하여 제조된 소자를 전기변색 소자(Electrochromic Device :ECD)라고 한다. 일례로, 전기변색 소자는 현재 창문이나 거울등에서 광의 투과도나 반사도를 조절하는 용도로서 사용되고 있다.Electrochromic material generally refers to a material whose color is changed by the flow of electric current when an electric field is applied. A device manufactured using the principle of the electrochromic material is called an electrochromic device (ECD). For example, electrochromic devices are currently used for controlling light transmittance and reflectivity in windows and mirrors.

상기 전기변색 소자의 예로서, 도 1은 상기의 전기변색 물질(c)이 유리 기판(a)의 투명 전극(b) 위에 코팅된 스마트윈도우를 개략적으로 나타내고 있는데, 도 1b 에서와 같이 전원이 인가될 때 변색되어 특정 파장의 빛 이외의 빛을 차단한다.As an example of the electrochromic device, FIG. 1 schematically shows a smart window in which the electrochromic material (c) is coated on the transparent electrode (b) of the glass substrate (a). As shown in FIG. When it is discolored it blocks light other than light of a certain wavelength.

전기변색 물질은 유기 전기변색 물질(Organic EC material), 무기 전기변색 물질(Inorganic EC material), 및 유기-무기 하이브리드 변색 물질로 나눌 수 있다. Electrochromic materials may be divided into organic EC materials, inorganic EC materials, and organic-inorganic hybrid materials.

대표적인 유기 전기변색 물질로서는 폴리아닐린(Polyaniline) 등이 있는데, 이러한 유기 물질의 경우 장기 안정성이 무기 물질에 비하여 떨어져서 수명이 비교적 짧다는 단점이 있다.Representative organic electrochromic materials include polyaniline and the like. In the case of such organic materials, long-term stability is lower than that of inorganic materials, and thus the lifespan is relatively short.

대표적인 무기 전기변색 물질로서는 WO3, NiOxHy, Nb2O5 , V2O5, TiO2, MoO3 등이 있는데, 이러한 무기 전기변색 물질은 상기한 바와 같이 일반적으로 금속산화물 형태를 가진다. 무기 전기 변색 물질 중 가장 대표적인 것은 WO3로서, 전해질 속의 이온이나 전자와 반응하여 다음의 과정을 거쳐서 변색된다.Representative inorganic electrochromic materials include WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2 , MoO 3, and the like, and the inorganic electrochromic materials generally have a metal oxide form as described above. . The most representative of the inorganic electrochromic materials is WO 3 , which reacts with ions or electrons in the electrolyte and discolors through the following process.

WO3(bleaching, 투명) + xe- + xM+ ⇔ MxWO3 (coloration, 진한청색)WO 3 (bleaching, transparent) + xe - + xM + ⇔ M x WO 3 (coloration, dark blue)

여기서, M 은 리튬(Lithium) 이나 Proton, 칼슘(Calcium) 등을 나타내며 대표적으로는 리튬을 가장 많이 사용한다. 리튬 이온(Lithium Ion)은 WO3와 반응함으로써 위와 같은 전기 변색효과를 가지게 된다. 리튬 이온을 공급하기 위하여 전기변색 소자에는 전해질이 필요한데, 상업용으로 사용되는 액체 전해질과 고체 고분자 전해질이 이용될 수 있다. 수용액형 전해질로는 1M H2SO4 수용액, 1M LiOH 수용액, 1M LiClO4수용액, 1M KOH 수용액 등이 있고, 무기계 수화물로는 Ta2O5·3.92H 2O, Sb2O5·4H2O등이 있으며, 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3 등이 사용되고 있다.Here, M represents lithium (Lithium), Proton, calcium (Calcium) and the like and typically uses lithium the most. Lithium ions (Lithium Ion) has the same electrochromic effect by reacting with WO 3 . In order to supply lithium ions, an electrochromic device requires an electrolyte, and a liquid electrolyte and a solid polymer electrolyte, which are used commercially, may be used. Aqueous electrolytes include 1M H 2 SO 4 aqueous solution, 1M LiOH aqueous solution, 1M LiClO 4 aqueous solution, 1M KOH aqueous solution, and the like, and inorganic hydrates include Ta 2 O 5 · 3.92H 2 O, Sb 2 O 5 · 4H 2 O Poly-AMPS, Poly (VAP), Modified PEO / LiCF 3 SO 3 and the like are used as the solid polymer electrolyte.

그러나, 상기와 같은 무기 전기변색 물질은 변색 상태가 비교적 오래 지속되는 메모리 효과가 우수하지만, 일반적으로 졸(sol) 상태로 전극에 코팅되거나 증착 등의 방법에 의하여 전기변색 물질이 박막 형태로 전극에 코팅되기 때문에 비다공성 막구조가 형성되어 전해질과의 접촉이 원활하지 않아 변색과 탈색 속도가 느리다는 단점이 있다. 특히 탈색 속도가 떨어져서 탈색 후에 잔상이 남아 있어 투명도가 떨어지는 문제가 있기 때문에, 신속한 응답성이 요구되는 전기변색 소자에는 사용이 제한되는 단점이 있다. However, the inorganic electrochromic material as described above is excellent in memory effect that the discolored state lasts for a relatively long time, but in general, the electrochromic material is coated on the electrode in a sol state or deposited by a method such as vapor deposition on the electrode in a thin film form. Because of the coating, a non-porous membrane structure is formed, so that the contact with the electrolyte is not smooth, so that discoloration and decolorization rate are slow. In particular, there is a problem in that afterimage discoloration may occur due to a decrease in the discoloration rate, resulting in a decrease in transparency. Therefore, use of an electrochromic device requiring rapid response may be limited.

상기 무기 전기변색 물질과 유기 전기변색 물질의 단점을 보완하고자, 유기-무기 하이브리드 물질을 전기변색 물질로 이용하기도 한다. 유기-무기 하이브리드 전기변색 물질은 무기 입자에 전기변색 특성을 나타내는 유기물를 처리 한 것이 가장 일반적인데, 아나타제(anatase) 형의 TiO2 나노 입자에 viologen dye를 화학 흡착시킨 형태의 물질이 대표적이다.In order to compensate for the disadvantages of the inorganic electrochromic material and the organic electrochromic material, an organic-inorganic hybrid material may be used as the electrochromic material. The most common organic-inorganic hybrid electrochromic material is an organic material that exhibits electrochromic properties on inorganic particles. A typical type of material is a chemically adsorbed viologen dye on anatase TiO 2 nanoparticles.

예를 들어, WO97/35227 및 WO98/35267에는 비올로겐(viologen)과 같은 유기 전기변색 물질을 산화티타늄에 화학 흡착시켜 개질되어 이루어진 유기-무기 하이브리드 물질을 전기변색 물질로 이용하는 전기변색 장치를 개시하고 있다. 상기와 같이 유기 화합물의 일종인 유기 전기변색 물질을 화학흡착 함으로써 표면이 개질된 나노구조 금속산화물로 된 전기변색층을 갖는 전기변색 장치는 종래 전기변색 장치 에 비해 전극의 표면적이 매우 넓어 구동속도가 매우 빠르고 탈색시 잔상이 남지 않는 장점이 있다. 그러나, 사용되는 산화티타늄은 아나타제(anatase) 형태가 적합한데, 상기 아나타제 형의 산화티타늄은 UV에 반응하기 때문에 광안정성이 떨어지며 그 결과 소자의 수명이 단축되는 단점이 있다. 또한, 상기 표면 개질에 사용된 유기 전기변색 물질은 장기 안정성이 떨어지는 문제점이 있다. For example, WO97 / 35227 and WO98 / 35267 disclose electrochromic devices using an organic-inorganic hybrid material as an electrochromic material, which is modified by chemically adsorbing an organic electrochromic material such as viologen on titanium oxide. Doing. The electrochromic device having an electrochromic layer made of nanostructured metal oxide whose surface is modified by chemisorption of an organic electrochromic material, which is a kind of organic compound as described above, has a large surface area of the electrode as compared with the conventional electrochromic device, resulting in high driving speed. It is very fast and does not leave afterimages when discoloring. However, the titanium oxide used is preferably in the form of anatase, the anatase type of titanium oxide reacts to UV light, so the light stability is reduced and as a result shorten the life of the device. In addition, the organic electrochromic material used for the surface modification has a problem of poor long-term stability.

즉, 상기와 같이 나노 금속 산화물에 유기 전기변색 물질이 고착된 형태의 유기-무기 하이브리드 전기변색 물질의 경우, 유기 전기변색 물질은 상기 무기 물질에 단분자 층 형태로 고착되는데, 무기 물질에 고착된 단분자층의 유기 물질이 전해질내의 이온과의 반응이 아닌 전극으로부터 공급되는 전자와의 산화/환원 반응에 의해 탈색/변색 되므로 반응 속도가 빨라졌으나, UV 안정성과 장기 신뢰성에서 문제점이 발생하였다.That is, in the case of the organic-inorganic hybrid electrochromic material in which the organic electrochromic material is fixed to the nano-metal oxide as described above, the organic electrochromic material is fixed to the inorganic material in the form of a single molecule, which is fixed to the inorganic material. Since the organic material of the monomolecular layer is discolored / discolored by the oxidation / reduction reaction with electrons supplied from the electrode, not the reaction with the ions in the electrolyte, the reaction rate is increased, but a problem occurs in UV stability and long-term reliability.

한편, 유기-무기 하이브리드 물질에 비해 광안정성이 우수한 전기변색 재료인 산화텅스텐의 특성을 개량하기 위한 방법들도 고안되었다.Meanwhile, methods have been devised to improve the properties of tungsten oxide, an electrochromic material having better light stability than an organic-inorganic hybrid material.

예를 들어, 한국공개특허공보 2000-0055936호에는 특정 식각 용액에 식각이 잘되지 않는 산화텅스텐과 식각이 잘되는 나노 크기의 실리카 물질을 혼합하여 박막을 형성하고 여기에 나노 크기의 입자를 식각함으로써 보이드(void)를 가지는 다공성 변색물질 층을 제작하는 것에 대하여 기재하고 있다. 상기 산화텅스텐 전기변색층에 형성된 공극의 존재로 인하여 반응 표면적이 넓어지고 또한 이온의 이동속도가 증가되어 변색 속도가 향상됨과 함께 진한 색농도를 구현할 수 있었다. 그러나, 이와 같은 다공성 산화텅스텐의 제작을 위해서는 균일한 식각 공정이 필요한 데, 식각이 균일하지 않을 경우 색농도의 차이를 가져와 표면 상태의 투과도를 저해하거나 이미지의 선명도를 떨어뜨릴 수 있다. For example, Korean Patent Publication No. 2000-0055936 discloses a specific etching solution by mixing tungsten oxide, which is difficult to etch, and nanomaterial, which is well etched, to form a thin film and etching the nano-sized particles thereon to form a thin film. It is described to fabricate a porous discoloration material layer having a void. Due to the presence of the voids formed in the tungsten oxide electrochromic layer, the reaction surface area was widened, and the movement speed of the ions was increased to improve the discoloration speed and to realize a dark color concentration. However, in order to produce such a porous tungsten oxide requires a uniform etching process, if the etching is not uniform may bring a difference in the color concentration may impair the transmittance of the surface state or reduce the sharpness of the image.

상술한 바와 같이 종래의 전기변색소자는 전해질층 내의 이온이 주로 크랙이나 보이드를 통해 전기변색층 내로 이동하기 때문에 변색속도가 느려지는 문제점이 있었다. 또한, 전기변색층 형성 후에 인위적으로 공극을 형성하는 경우 공극이 균일하게 형성되지 못하는 경우에는 착색상태가 고르지 못한 문제점이 있었다.As described above, the conventional electrochromic device has a problem in that the discoloration rate becomes slow because ions in the electrolyte layer mainly move into the electrochromic layer through cracks or voids. In addition, when the pores are not formed uniformly when the pores are artificially formed after the electrochromic layer is formed, there is a problem of uneven coloring.

본 발명자들은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하여 종래 전기변색 물질들의 단점을 극복하여, 변색속도가 빠르고, 광안정성이 우수하면서도 내구성이 우수하여 수명이 긴 이용한 전기변색 소자를 개발하기 위하여 연구하였다.The present inventors have solved the above-mentioned problems of the conventional electrochromic materials to overcome the shortcomings of the conventional electrochromic materials, has been studied to develop a electrochromic device using a long discoloration speed, excellent light stability and excellent durability.

그러한 연구의 결과, 다공성 막을 형성할 수 있는 나노 입자를 무기 전기변색 물질로 처리할 경우, 무기 전기변색 물질의 장기 안정성과 다공성 박막구조에 의한 전기변색 속도 향상의 특성을 모두 가질 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.As a result of such studies, it was found that when nanoparticles capable of forming porous membranes were treated with inorganic electrochromic materials, both the long-term stability of the inorganic electrochromic materials and the improvement of electrochromic speed due to the porous thin film structure were found. The present invention has been completed.

본 발명의 목적은 빠른 변색속도를 얻을 수 있는 전기변색소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an electrochromic device and a method of manufacturing the same that can achieve a fast discoloration speed.

본 발명의 다른 목적은 반응 표면적을 극대화하여 색농도를 증대시킬 수 있는 전기변색소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrochromic device and a method of manufacturing the same, which can increase the color concentration by maximizing the reaction surface area.

또한 본 발명은 광정성이 우수하고 내구성이 우수하여 수명이 긴 전기변색 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an electrochromic device having a long lifespan with excellent light crystallinity and excellent durability, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 다공성 막을 형성하는 나노입자에 무기 전기변색 물질이 코팅되어 있는 구조로 형성된 다공성의 복합구조를 갖는 전기변색층을 포함하는 전기변색 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides an electrochromic device including an electrochromic layer having a porous composite structure formed of a structure in which an inorganic electrochromic material is coated on a nanoparticle forming a porous membrane, and a method of manufacturing the same.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전기변색소자는 소정거리 이격되어 마주보도록 형성된 제 1, 제 2 기판; 상기 마주보는 제 1, 제 2 기판 상에 각각 형성된 제 1, 제 2 전극; 상기 제 1 전극에 형성된 전기변색층; 및 상기 전기변색층과 제 2 전극의 이격영역에 채워진 전해질층;을 포함하며, Electrochromic device for achieving the above object of the present invention comprises a first substrate, a second substrate formed to face a predetermined distance apart; First and second electrodes formed on the opposing first and second substrates, respectively; An electrochromic layer formed on the first electrode; And an electrolyte layer filled in a spaced area between the electrochromic layer and the second electrode.

여기서, 상기 전기변색층은 나노입자 및 무기 전기변색 물질을 포함하는 다공성 막 구조를 가지는데, 상기 나노입자는 상기 무기 전기변색 물질에 의하여 코팅되어 있으며, 상기 나노입자들 사이에는 간극이 존재하는 구조를 갖는다.Here, the electrochromic layer has a porous membrane structure including nanoparticles and an inorganic electrochromic material, the nanoparticles are coated by the inorganic electrochromic material, the structure there is a gap between the nanoparticles Has

즉, 상기 전기변색층은 나노입자에 무기 전기변색 물질이 코팅되어 있는 복합구조로서, 이러한 나노입자를 막 형태로 충진하여 다수의 간극이 형성되도록 함으로써 다공성 막 형태의 전기변색층이 형성되는 것이다. 본 발명은 또한, 상기와 같은 전기변색층이 형성된 전극 및 이러한 전극의 제조방법을 제공한다.That is, the electrochromic layer is a composite structure in which an inorganic electrochromic material is coated on the nanoparticles, and the electrochromic layer in the form of a porous membrane is formed by filling the nanoparticles in the form of a membrane to form a plurality of gaps. The present invention also provides an electrode on which the electrochromic layer is formed as described above and a method of manufacturing the electrode.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 있어서, 상기 다공성 막을 형성할 수 있는 나노입자(이하 "나노입자"라고 한다)는 1~1000nm의 입자크기를 갖는 고체 나노입자이다. 이러한 나노입자로는 금속 산화물을 주로 사용한다. 상기 금속 산화물 나노 입자는 금속 알콕사이드 또는 염 등의 화학반응(가수분해, 축합 반응 또는 응축) 및 분자 조합의 조절에 의하여 제조가 비교적 용이하며, 또한 금속 산화물 형태의 무기 전기변색 물질과의 접착력이 우수하여 무기 전기변색 물질과의 코팅성이 우수하다.In the present invention, the nanoparticles (hereinafter referred to as "nanoparticles") that can form the porous membrane are solid nanoparticles having a particle size of 1 ~ 1000nm. As such nanoparticles, metal oxides are mainly used. The metal oxide nanoparticles are relatively easy to manufacture by controlling chemical reactions (hydrolysis, condensation or condensation) and molecular combinations such as metal alkoxides or salts, and have excellent adhesion to inorganic electrochromic materials in the form of metal oxides. Excellent coating properties with inorganic electrochromic materials.

바람직하게는, 상기 다공성 막을 형성할 수 있는 나노입자는 WO3, NiOxHy, Nb2O5, V2O5, TiO2, MoO3, Al2 O3, SiO2, ZrO2, CeO2, ZnO, Y2O3 와 같은 금속 산화물 또는 이들의 혼합물인 것이 좋다. Preferably, the nanoparticles capable of forming the porous membrane are WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2 , MoO 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CeO 2 , ZnO, metal oxides such as Y 2 O 3 or mixtures thereof.

상기 나노입자가 전극 위에 코팅될 때, 입자들의 충진에 의하여 생긴 간극에 의하여 공극이 형성될 수 있기 때문에 다공성 구조를 가진다. 그 결과 전해질과의 접촉면적을 넓힐 수 있고 또한 전해질의 이동속도가 빨라져서, 상기 나노입자에 코팅되어 있는 전기변색 물질의 전기변색 반응속도를 향상시킬 수 있다.When the nanoparticles are coated on the electrode, they have a porous structure because the voids can be formed by the gap created by the filling of the particles. As a result, the contact area with the electrolyte can be widened and the moving speed of the electrolyte can be increased, thereby improving the electrochromic reaction rate of the electrochromic material coated on the nanoparticles.

상기 다공성 막을 형성하는 나노입자는, 바람직하게는 직경 10~30nm의 입자크기를 갖는 것이 좋다. 상기 나노입자의 크기가 너무 커질 경우, 투과도를 저하시키고 광산란을 증가시켜 광학 특성을 저하시키며, 입자가 너무 작을 경우 충분한 간극이 생기지 않아 다공성 막을 형성하는 것이 용이하지 않기 때문에 상기와 같은 입자크기가 바람직하다.Nanoparticles to form the porous membrane, preferably has a particle size of 10 ~ 30nm in diameter. When the size of the nanoparticles is too large, the transmittance and light scattering increase the optical properties, and if the particles are too small it is not easy enough to form a porous film because there is not a sufficient gap, such a particle size is preferred Do.

본 발명자들의 연구에 의하면, 전기변색 물질 자체를 상기와 같은 나노입자로 형성할 경우 충분한 전기변색 특성을 얻을 수 없었다. 예를 들어, 산화텅스텐 나노 입자를 제조하는 것 보다는 상기와 같은 나노 입자 표면에 산화텅스텐 졸을 코팅하는 것이 변색 속도측면에서 우수하였다. 이는 나노 입자 전체에 변색이 일어나는 것보다 나노 입자 표면 위의 전기 변색 물질만이 변색되는 것이 더 용이하며 또한 전기 변색 속도가 빠르기 때문인 것으로 생각된다. 또한, 전기변색 특성을 갖는 물질을 상기 나노 입자로 사용하더라도, 안정성 및 전기변색 특성이 우수한 전기변색 물질을 다시 코팅함으로써 보다 양호한 전기변색 특성 및 안정성을 확보할 수 있다는 것을 확인하였다. According to the research of the present inventors, sufficient electrochromic properties could not be obtained when the electrochromic material itself was formed of the nanoparticles as described above. For example, coating tungsten oxide sol on the surface of such nanoparticles was superior in terms of discoloration rate than preparing tungsten oxide nanoparticles. This is thought to be because it is easier to discolor only the electrochromic material on the surface of the nanoparticles than to discolor the entire nanoparticles, and the electrochromic speed is fast. In addition, even when a material having electrochromic properties is used as the nanoparticles, it was confirmed that better electrochromic properties and stability can be obtained by recoating an electrochromic material having excellent stability and electrochromic properties.

상기 나노입자에 의해 형성되는 다공성 막은 공지의 방법, 예를 들면, 공침법, 졸-겔법, 기상 가수분해법, 가스 증발법, 레이저 어블레이션법 등에 의해 형성될 수 있다. The porous membrane formed by the nanoparticles may be formed by a known method, for example, a coprecipitation method, a sol-gel method, a gas phase hydrolysis method, a gas evaporation method, a laser ablation method, or the like.

상기 다공성 막의 두께는 100nm~5㎛인 것이 바람직하다. 다공성 박막의 두께는 전기변색 소자의 광학적 특성과 밀접한 관계가 있는데, 두께가 너무 얇을 경우는 충분한 optical density를 가지지 못하며, 너무 두꺼울 경우에는 광 투과도를 저하시키고 광산란을 유발하게 되며 탈색 후에도 시각적으로 좋지 못한 상태가 되는 문제점이 있다. 따라서, 상기와 같이 두께를 조절하는 것이 바람직하다.The thickness of the porous membrane is preferably 100nm ~ 5㎛. The thickness of the porous thin film is closely related to the optical properties of the electrochromic device. If the thickness is too thin, it may not have sufficient optical density. If the thickness is too thick, the thickness of the porous thin film may degrade the light transmittance and cause light scattering. There is a problem of becoming a state. Therefore, it is preferable to adjust the thickness as described above.

상기 나노입자에 코팅되어 복합구조를 이루는 전기변색 물질로는 전기변색 특성을 나타내면서 광안정성이 우수한 재료라면 제한 없이 사용 가능하다. 바람직하게는, 종래의 유기 전기변색 물질보다 장기 사용성이 우수한 무기 전기변색 물질을 사용하는 것이 좋다. 이러한 무기 전기변색 물질의 비제한적인 예로, WO3, NiOxHy, Nb2O5, V2O5, TiO2, MoO3 또는 이들의 혼합물이 있다. As the electrochromic material coated on the nanoparticles to form a complex structure, any material having excellent light stability while exhibiting electrochromic properties may be used without limitation. Preferably, it is preferable to use an inorganic electrochromic material having excellent long-term usability than conventional organic electrochromic materials. Non-limiting examples of such inorganic electrochromic materials include WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2 , MoO 3 or mixtures thereof.

상기 전기변색 물질은 상기 다공성 막을 형성하는 나노입자에 코팅된 상태로 존재한다. 도 2 및 도 3에는 전기변색 물질이 상기 다공성 막을 형성하는 나노입자 에 코팅된 상태가 도시되어 있다. 상기와 같은 구조로 인하여, 전기변색 물질은 상기 다공성 막을 형성하는 나노입자 표면에 얇고 넓게 존재하기 때문에 전해질과의 접촉면적이 넓고 빠른 전기 변색이 가능하다. 또한, 광 안정성이 우수한 무기 전기변색 물질을 사용할 경우 광 안정성 및 장기 사용성이 우수해진다.The electrochromic material is present as coated on the nanoparticles forming the porous membrane. 2 and 3 illustrate a state in which an electrochromic material is coated on nanoparticles forming the porous membrane. Due to the structure as described above, the electrochromic material is thin and wide on the surface of the nanoparticles forming the porous membrane, and thus the electrochromic material has a wide contact area with the electrolyte and enables rapid electrochromic. In addition, when the inorganic electrochromic material having excellent light stability is used, the light stability and long-term use are excellent.

상기 전기변색 물질을 나노입자에 코팅하는 방법에는 제한이 없다. There is no limitation on the method of coating the electrochromic material on the nanoparticles.

예를 들어, 먼저 나노입자를 전극에 코팅한 후, 전기변색 물질로 졸 용액을 제조하여 이를 상기 전극에 코팅된 나노입자에 코팅하고 열처리하여 고착시킬 수 있다.For example, first, the nanoparticles may be coated on an electrode, and then, a sol solution may be prepared using an electrochromic material, and then, the nanoparticles may be coated on the nanoparticles coated on the electrode and heat treated to fix the sol solution.

또한, 상기 나노입자와 전기변색 물질을 서로 혼합하여 페이스트 형태로 전극에 도포하고 열처리하여 페이스트의 접착제를 제거함과 동시에 상기 나노입자 및 전기변색 물질이 전극에 고착되도록 할 수 있다.In addition, the nanoparticles and the electrochromic material may be mixed with each other and applied to the electrode in the form of a paste, followed by heat treatment to remove the adhesive from the paste and to fix the nanoparticles and the electrochromic material to the electrode.

상기와 같은 졸-겔 공정은 세라믹 또는 유리를 제조하는 데 적용되던 기술로서, 본 발명에 따르면 이러한 졸-겔 방법을 적용할 수도 있다. 상기 졸-겔 공정은, 출발 물질인 금속 알콕사이드 또는 금속의 염 등을 용매에 용해 및 화학반응시켜 졸 상태로 만든 후 기타 필요한 처리를 거쳐 궁극적으로는 부수적인 유기물들을 제거하고 산화물만의 망목 구조를 형성하는 기술이다. 이때 출발물질(precursor)은 원하는 물질을 얻기 위한 전구 물질로서, 이것을 용해 또는 화학반응시켜 졸 용액을 만들 수 있다. 화학반응 또는 기타 필요한 처리를 더욱 진행할 경우, 미세 입자나 거대 분자들이 응집되어 마치 젤리와 같이 유동성이 없어진 겔 상태로 변한다.Such a sol-gel process is a technique applied to manufacturing ceramics or glass, and according to the present invention, such a sol-gel method may be applied. The sol-gel process dissolves and chemically reacts a metal alkoxide or a salt of a metal as a starting material to a sol state and then undergoes other necessary treatments to ultimately remove incidental organics and remove the oxide-only mesh structure. It is a technique to form. At this time, the precursor is a precursor for obtaining a desired substance, which can be dissolved or chemically reacted to form a sol solution. Further chemical reactions or other necessary treatments result in agglomeration of fine particles or macromolecules, resulting in gelled fluids, such as jelly.

전기변색 물질로 졸 용액을 만드는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예 를 들어, 전기변색 물질의 전구 물질을 산성 또는 염기성 졸 용액 형태로 제작하여 졸 용액을 만든 후, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 스핀 코팅 등의 방법으로 나노입자에 코팅하는 것이 가능하다.The method of making the sol solution from the electrochromic material is not particularly limited. For example, the precursor of the electrochromic material may be prepared in the form of an acidic or basic sol solution to prepare a sol solution, and then coated on the nanoparticles by dip coating, spray coating, or spin coating.

상기 졸 용액은 예를 들어, 전기변색 물질을 과산화수소에 용해시켜 제조될 수도 있으며, 에탄올 또는 다른 용매를 사용하여 제조할 수도 있다. 사용되는 용매는 전기변색 물질에 따라 다르다. 상기 전기변색 물질을 용해시킬 수 있는 물질이라면 필요에 따라 적정한 용매를 선택하여 사용할 수 있다. 용매는 제조하려는 전기변색 물질을 포함하고 있는 전구 물질을 만들기 위하여 필요한데, 화학반응과 분자 조합의 가능 여부 등을 고려하여 당업자가 적의하게 용매를 선택할 수 있다. 용매 선택에 따라 제조되는 금속 산화물의 크기나 상(phase)을 포함하는 졸 용액 특성이 달라 질 수 있다.The sol solution may be prepared, for example, by dissolving the electrochromic material in hydrogen peroxide, or may be prepared using ethanol or another solvent. The solvent used depends on the electrochromic material. If the material that can dissolve the electrochromic material can be used by selecting the appropriate solvent as needed. The solvent is required to make a precursor containing the electrochromic material to be prepared, and those skilled in the art can appropriately select a solvent in consideration of chemical reactions and the possibility of molecular combination. Depending on the solvent choice, the sol solution properties, including the size or phase of the metal oxide produced, can vary.

졸 용액의 농도는 및 pH는 사용되는 나노입자의 종류 및 전기변색 물질의 종류에 따라 달라지며, 어떠한 방법을 적용하느냐에 따라서도 달라진다. 당업자라면 필요에 따라 용이하게 적절한 농도 및 pH를 결정할 수 있다.The concentration of the sol solution and the pH vary depending on the type of nanoparticles used and the type of electrochromic material, and also on which method is applied. Those skilled in the art can easily determine the appropriate concentration and pH as needed.

상기 전기변색 물질의 코팅두께는 필요에 따라 적의하게 조절될 수 있는데, 50~300nm 정도의 두께가 가장 일반적이다. 상기 전기변색 물질은 졸(sol)용액 상태로 도포되기 때문에, 상기 다공성 막을 형성하는 나노입자 상에 균일한 막을 형성할 수 있는데, 수 nm 크기의 입자형태로 부착된 상태를 가질 수도 있다.The coating thickness of the electrochromic material can be appropriately adjusted as necessary, the thickness of about 50 ~ 300nm is the most common. Since the electrochromic material is applied in a sol solution state, it is possible to form a uniform film on the nanoparticles forming the porous film, and may have a state of being attached in the form of particles having a size of several nm.

상기와 같이 나노입자에 무기 전기변색 물질을 코팅함으로써 전기변색층이 보다 안정하게 된다. 종래 유기-무기 하이브리드 전기변색 물질의 경우, 무기물 나 노입자(예; TiO2) 표면에서 유기물을 중합시켜 코팅막이 형성되도록 하는 구조였는데, 상기 유기물 코팅층 자체가 UV 등에 의하여 변성될 수가 있고, 또한 내부의 TiO2 역시 아나타제 형으로서 안정성이 우수하지 못하였다. 그러나 본 발명에서와 같이 무기 전기변색 물질로 코팅할 경우 전기변색 물질 자체가 무기물로서 안정하기 때문에 일차로 UV 등에 대하여 안정하며, 또한 상기 전기변색 물질이 내부의 나노입자를 보호하는 역할도 할 수 있기 때문에 안정성이 더욱 향상된다.By coating an inorganic electrochromic material on the nanoparticles as described above, the electrochromic layer becomes more stable. In the case of the conventional organic-inorganic hybrid electrochromic material, a structure in which a coating film is formed by polymerizing an organic material on an inorganic nanoparticle (eg, TiO 2 ) surface, the organic coating layer itself may be modified by UV, etc. TiO 2 was also anatase and did not have good stability. However, when coated with an inorganic electrochromic material as in the present invention, since the electrochromic material itself is stable as an inorganic material, it is primarily stable to UV and the like, and the electrochromic material may also serve to protect the nanoparticles therein. This further improves stability.

무기 전기변색 물질 중 대표적인 것으로서 산화텅스텐(WO3)를 사용할 수 있다. 즉, 상기 산화텅스텐을 졸 용액으로 제조하여 전기변색 물질로 사용될 수 있다. 상기의 산화텅스텐 졸 용액을 제작하기 위해서, 금속 텅스텐 분말을 과산화수소(H2O2)에 넣고 반응시키면 수소가 발생하면서 산화텅스텐 졸 용액이 만들어지고 과산화수소는 물분자로 분해가 된다. 이러한 산화텅스텐 졸 용액(이소-폴리 텅스텐산 전구물질)을 이용하여, 전극 위에 형성된 나노입자에 의한 다공성 막에 스핀코팅, 스프레이코팅 또는 디핑(Dipping)법 등으로 산화텅스텐 졸 용액을 코팅한 후, 100~200℃ 사이에서 열처리를 함으로써 다공성 막 위에 얇게 코팅된 산화텅스텐 박막을 얻을 수 있다. 열처리에 의하여 용매가 제거되고 졸 용액은 응집되어 겔 박막이 형성된다.Tungsten oxide (WO 3 ) may be used as a representative example of the inorganic electrochromic material. That is, the tungsten oxide may be prepared as a sol solution and used as an electrochromic material. In order to prepare the tungsten oxide sol solution, when the metal tungsten powder is added to hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and reacted, hydrogen is generated to produce a tungsten oxide sol solution and hydrogen peroxide is decomposed into water molecules. Using the tungsten oxide sol solution (iso-polytungstate precursor), after coating the tungsten oxide sol solution by spin coating, spray coating or dipping method on the porous membrane by nanoparticles formed on the electrode, By heat treatment between 100 ~ 200 ℃ can be obtained a thin tungsten oxide thin film coated on the porous membrane. The solvent is removed by the heat treatment and the sol solution is agglomerated to form a gel thin film.

이때, 200℃ 이상의 온도에서 열처리를 할 경우, 산화텅스텐 박막의 결정화가 일어나기 시작하여 막의 전기변색 특성을 저하시키므로 가능한 한 낮은 온도에서 열처리하여 산화텅스텐이 비정질 상태로 남아있도록 하는 것이 바람직하다. In this case, when the heat treatment is performed at a temperature of 200 ° C. or higher, crystallization of the tungsten oxide thin film starts to occur and thus lowers the electrochromic property of the film. Therefore, it is preferable that the heat treatment is performed at the lowest possible temperature so that the tungsten oxide remains in an amorphous state.                     

졸 용액의 또 다른 예로서, TiO2-CeO2 졸(sol) 용액은 물과 에탄올(ethanol)의 수용액에 Ce(NO3)6(NH4)2 를 녹이고 Ti[O(CH2) 3CH3]4와 에탄올을 첨가함으로써 제조될 수 있으며, CH3COOH가 촉매물질로써 첨가된다. 용액의 색깔은 에탄올에 의한 세륨(cerium)(IV)의 환원에 의해 며칠이 경과하는 동안 붉은색에서부터 엷은 노란색으로 변화된다. As another example of the sol solution, the TiO 2 -CeO 2 sol solution dissolves Ce (NO 3 ) 6 (NH 4 ) 2 in an aqueous solution of water and ethanol and Ti [O (CH 2 ) 3 CH 3 ] 4 and ethanol, CH 3 COOH is added as catalyst. The color of the solution changes from red to pale yellow over several days by reduction of cerium (IV) by ethanol.

상기 전기변색 소자에서 기판으로는 바람직하게는 투명한 기판을 사용하는데, 유리 기판을 주로 사용한다.In the electrochromic device, a transparent substrate is preferably used, but a glass substrate is mainly used.

제 1전극은 바람직하게는 투명전극이다. 상기 투명전극으로는 공지의 전극을 사용할 수 있다. 비제한적인 예로, ITO 전극, FTO전극 등이 있다. The first electrode is preferably a transparent electrode. A well-known electrode can be used as said transparent electrode. Non-limiting examples include ITO electrode, FTO electrode and the like.

한편, 제 2 전극은 필요에 따라 투명전극 또는 거울형 전극으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(제 2 기판)에 전극재료를 코팅하여 제 2 전극을 제조할 수 있다. 사용되는 용도에 따라서 ITO 또는 FTO와 같은 투명한 물질을 전극재료로 사용하기도 하고, 금속면을 사용하기도 하며, 불투명한 ATO(antimony doped tin oxide) 나노박막을 전극재료로 사용하기도 한다. 필요에 따라 상기 제 2 전극 상부에는 금속 산화물층을 더 형성할 수 있다.Meanwhile, the second electrode may be formed as a transparent electrode or a mirror electrode as necessary. For example, the second electrode may be manufactured by coating an electrode material on a glass substrate (second substrate). Depending on the application, transparent materials such as ITO or FTO may be used as electrode materials, metal surfaces may be used, and opaque antimony doped tin oxide (ATO) nano thin films may be used as electrode materials. If necessary, a metal oxide layer may be further formed on the second electrode.

즉, 투과형 전기변색 소자(탈색시 투명)가 아니라 반사형(탈색시에도 한쪽 면은 흰색 등과 같이 배경색을 띤다.) 전기변색 소자를 제작할 경우에는, 제 2 전극 상부에 색을 띠는 금속산화물을 추가로 형성하기 때문에 투명전극이 아닌 불투명 전극을 사용할 수도 있고, 또한 투명 전극 위에 추가적인 반대 전극(예를 들어, ATO, Sb doped SnO2)을 형성할 수도 있다.That is, in the case of fabricating an electrochromic device, not a transmissive electrochromic device (transparent when bleaching) but a reflective type (one side has a background color such as white even when bleaching). Because of the additional formation, an opaque electrode may be used instead of a transparent electrode, and an additional counter electrode (eg, ATO, Sb doped SnO 2 ) may be formed on the transparent electrode.

예를 들어, 제 2 전극 위에 NiOxHy, TiO2, CeO2 또는 CeO2 가 1~10wt% 첨가된 TiO2, ATO(Sb doped SnO2)를 졸-겔법, 스퍼터링법, 스크린프린팅법 등에 의해 두께 0.01 ~ 5㎛ 범위가 되도록 코팅할 수 있다. For example, TiO 2 and ATO (Sb doped SnO 2 ) containing 1-10 wt% of NiO x H y , TiO 2 , CeO 2, or CeO 2 added to the second electrode may be formed by a sol-gel method, sputtering method, screen printing method, or the like. It can be coated so that the thickness is in the range of 0.01 ~ 5㎛.

상기 전기변색 물질과 반응하는 산화/환원 물질을 공급하기 위하여 전기변색 소자에는 전해질이 필요하다. 상업용으로 사용되는 액체 전해질과 고체 고분자 전해질이 이용될 수 있다. 고체 고분자 전해질은 고체 상태에서 이온을 전달할 수 있는 물질로 액체 전해질과는 달리 소자의 제작시, 액체의 누수 (leakage)와 같은 문제점이 없으므로 환경 친화적이며, 박막화가 가능하여 원하는 모든 형태로 제작이 가능하다는 장점이 있다.In order to supply an oxidation / reduction material that reacts with the electrochromic material, an electrochromic device requires an electrolyte. Commercially used liquid electrolytes and solid polymer electrolytes may be used. Solid polymer electrolyte is a material that can transfer ions in the solid state. Unlike liquid electrolyte, there is no problem such as leakage of liquid when manufacturing device, so it is environmentally friendly and thin film can be manufactured in any desired shape. Has the advantage.

수용액형 전해질로는 H2SO4 수용액, LiOH 수용액, LiClO4수용액, CF3 SO3Li 수용액, KOH 수용액 등이 있고, 무기계 수화물로는 Ta2O5·3.92H2O, Sb2 O5·4H2O 등이 있으며, 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3 등이 사용되고 있다. 당업자라면 필요에 따라 상기 제시된 전해질 외에 다른 다양한 전해질을 선택하여 사용할 수 있다.Aqueous electrolytes include H 2 SO 4 aqueous solution, LiOH aqueous solution, LiClO 4 aqueous solution, CF 3 SO 3 Li aqueous solution, KOH aqueous solution and the like, and inorganic hydrates include Ta 2 O 5 · 3.92H 2 O, Sb 2 O 5 4H 2 O and the like, and poly-AMPS, Poly (VAP), and Modified PEO / LiCF 3 SO 3 are used as the solid polymer electrolyte. Those skilled in the art may select and use various electrolytes in addition to the above-listed electrolytes as necessary.

본 발명은 또한, 다공성 막을 형성하는 나노입자에 무기 전기변색 물질이 코팅된 구조를 갖는 다공성 전기변색층을 포함하는 전기변색 소자의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing an electrochromic device comprising a porous electrochromic layer having a structure in which an inorganic electrochromic material is coated on nanoparticles forming a porous membrane.                     

상기 제조방법은 먼저 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계; 상기 제 1, 제 2 기판에 제 1, 제 2 전극을 각각 형성하는 단계; 상기 제 1 전극에 다공성 막을 형성하는 나노입자에 무기 전기변색 물질이 코팅되어 있는 다공성의 전기변색층을 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2 기판이 소정거리로 이격되어 마주보도록 배치하고 상기 다공성 전기변색층과 제 2 전극 사이에 전해질층을 채우는 단계;를 포함한다.The manufacturing method comprises the steps of first preparing a first, second substrate; Forming first and second electrodes on the first and second substrates, respectively; Forming a porous electrochromic layer coated with an inorganic electrochromic material on nanoparticles forming a porous membrane on the first electrode; And disposing the first and second substrates to face each other at a predetermined distance and filling an electrolyte layer between the porous electrochromic layer and the second electrode.

상기 다공성의 전기변색층을 형성하기 위한 방법으로는, 예를 들어, 제 1 전극에 나노입자를 이용하여 다공성 막을 형성한 후 전기변색 물질을 코팅하는 방법이 있으며, 또는 상기 다공성 막을 형성하기 위한 나노입자와 상기 전기변색 물질을 혼합한 페이스트를 제 1 전극에 도포함으로써 다공성의 전기변색층을 형성할 수 있다.As a method for forming the porous electrochromic layer, for example, there is a method of forming a porous membrane using nanoparticles on a first electrode and then coating an electrochromic material, or nano to form the porous membrane. A porous electrochromic layer can be formed by applying a paste in which particles and the electrochromic material are mixed to the first electrode.

상기 전기변색 소자의 제조방법에 있어서, 전기변색층이 형성되어 있는 제 1기판과 그 맞은편의 제 2 기판은 일정 간격을 두고 서로 대향하도록 접착한다. 이때 접착부의 일부분을 남겨, 이 부분을 통하여 진공 챔버에서 불활성 가스를 이용하여 전해질을 주입하고 밀봉한다. 전해질 주입 후에는 상기 접착부의 일부분까지 완전히 밀봉하여 기밀성을 유지한다.In the method of manufacturing the electrochromic device, the first substrate on which the electrochromic layer is formed and the second substrate opposite to each other are bonded to each other at regular intervals. At this time, a portion of the adhesive portion is left, through which the electrolyte is injected and sealed using an inert gas in a vacuum chamber. After the electrolyte is injected, a part of the adhesive is completely sealed to maintain airtightness.

제 1기판, 제 1전극, 전기변색층, 제 2 기판, 제 2 전극 및 전해질의 종류와 특징은 상기 설명한 것과 동일하다.The types and characteristics of the first substrate, the first electrode, the electrochromic layer, the second substrate, the second electrode, and the electrolyte are the same as those described above.

도 2 및 3은 본 발명에 의한 전기변색 소자의 예시로서 나노 금속산화물의 복합 코팅 방법에 의해 형성된 전기변색층을 갖는 전기변색 소자의 구조를 보여준다. 2 and 3 show the structure of the electrochromic device having an electrochromic layer formed by the composite coating method of the nano metal oxide as an example of the electrochromic device according to the present invention.                     

먼저, 유리 상부 기판(a) 위에 전극(b)을 형성한다. 상기 소자에서는 전극으로서 ITO(indium tin oxide)나 FTO(fluorine doped tin oxide)와 같은 투명 전극(b) 위에, 전기변색층 형성을 위한 다공성 막을 형성하기 위하여 수십 nm정도 직경을 가지는 아나타제(anatase) 형의 TiO2 또는 NiO2 등을 페이스트 형태로 스크린 인쇄 또는 닥터블레이딩 방법으로 도포하여 박막을 형성한다. 상기 형성된 박막을 350~450℃에서 소결시켜 페이스트에 존재하던 바인더를 제거함으로써 박막의 두께가 3~5㎛인 다공성 막(c)이 형성된다. 상기 제조된 다공성 막 전기변색 물질을 코팅한다. 상기 도 2는 전기변색 물질로서 산화텅스텐 졸 용액을 이용하여 딥 코팅 하여 제조된 것을 도시한 것이다.First, the electrode b is formed on the glass upper substrate a. In the device, an anatase type having a diameter of about several tens nm is formed on a transparent electrode (b) such as indium tin oxide (ITO) or fluorine doped tin oxide (FTO) as an electrode to form a porous film for forming an electrochromic layer. TiO 2 or NiO 2 may be applied in the form of a paste by screen printing or doctor blading to form a thin film. The formed thin film is sintered at 350 to 450 ° C. to remove the binder present in the paste, thereby forming a porous film c having a thickness of 3 to 5 μm. The prepared porous membrane electrochromic material is coated. FIG. 2 illustrates a dip coating using a tungsten oxide sol solution as an electrochromic material.

전기 변색 물질의 대향 전극은 ITO 또는 FTO(f)가 코팅된 유리 하부 기판(g) 위에 제작되었는데, 사용되는 용도에 따라서 투명한 물질을 사용하기도 하고, 금속면을 사용하기도 하고, 불투명한 ATO(antimony doped tin oxide) 나노 박막을 사용하기도 한다. 여기서는 투명한 TiO2 또는 TiO2-CeO2 졸 용액을 사용하여 박막(e)으로 제작한 것을 예시한 것이다. The opposing electrode of electrochromic material is fabricated on a glass bottom substrate (g) coated with ITO or FTO (f), depending on the application used, either transparent material, metal surface, or opaque antimony doped tin oxide). Herein, the transparent TiO 2 or TiO 2 -CeO 2 sol solution is used to illustrate the thin film (e).

이와 같이 제작된 하판과 산화텅스텐이 코팅된 상판 사이에는 액체 또는 고체 전해질(d)을 채워 넣는다. 이어, 수분이 포함되어있지 않은 비활성분위기 가스분위기에서 볼 스페이서가 첨가된 UV 레진(resin)으로 씰링(sealing) (i)을 한 후 UV 경화시켜 전기 변색 소자를 완성할 수 있다.
A liquid or solid electrolyte (d) is filled between the lower plate thus prepared and the upper plate coated with tungsten oxide. Subsequently, in the inert atmosphere gas atmosphere containing no moisture, sealing (i) is performed with UV resin to which a ball spacer is added, and then UV curing may be completed to complete the electrochromic device.

이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이러한 실시예 또는 비교예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. These examples or comparative examples are intended to illustrate the present invention by way of example, but the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1><Example 1>

전극으로서 가로 15cm, 세로 15cm의 FTO(fluorine doped tin oxide)가 코팅된 유리기판 위에, 다공성 막을 형성하기 위하여 가로 11cm, 세로 11cm 크기로 아나타제 타입의 TiO2를 코팅하였다. Anatase-type TiO 2 was coated on a glass substrate coated with fluorine doped tin oxide (FTO) having a width of 15 cm and a length of 15 cm as an electrode, and having a width of 11 cm and a length of 11 cm to form a porous membrane.

구체적으로, Ti(O-iPr)4를 가수분해하여 TiO2 나노결정 콜로이드 분산액을 만들었다. 초기에 만들어진 나노결정의 평균 입자크기는 7nm였으며, 200℃에서 12시간 autoclave를 하여, 평균 입자크기가 12nm가 되도록 하였다. 용매를 감압증류하여 160g/L의 농도로 만든 후, 이 용액에 TiO2를 기준으로 40중량%의 Carbowax 20000 [평균 분자량 20000인 폴리(에틸렌 옥사이드)임]을 가하여 하얀색의 점도가 높은 티타니아 페이스트를 만들었다. 이를 FTO(fluorine doped tin oxide)가 코팅된 유리기판 위에 스크린 프린팅 방법으로 코팅하여 가로 11cm, 세로 11cm 크기로 박막을 형성하였다. 상기 프린팅된 박막은 400℃에서 소결시켜 페이스트에 포함되어 있던 바인더와 용매(solvent) 성분을 제거하였다. 소결 후, 두께 측정 장치인 알파스텝과 주사전자현미경(SEM)으로 두께를 측정한 결과, 약 4㎛의 다공성 산화티타늄 박막이 형성되었음을 확인할 수 있었다. Specifically, Ti (O-iPr) 4 was hydrolyzed to make TiO 2 nanocrystalline colloidal dispersions. The average particle size of the initially prepared nanocrystals was 7 nm, and autoclave was carried out at 200 ° C. for 12 hours to obtain an average particle size of 12 nm. After distilling the solvent under reduced pressure to make a concentration of 160g / L, 40 wt% of Carbowax 20000 [which is poly (ethylene oxide) having an average molecular weight of 20000] was added to TiO 2 to give a high viscosity white titania paste. made. This was coated on a glass substrate coated with fluorine doped tin oxide (FTO) by screen printing to form a thin film having a size of 11 cm and 11 cm. The printed thin film was sintered at 400 ° C. to remove the binder and the solvent component included in the paste. After sintering, the thickness was measured by an alpha step, which is a thickness measuring device, and a scanning electron microscope (SEM), and it was confirmed that a porous titanium oxide thin film having a thickness of about 4 μm was formed.

상기 준비된 다공성 산화티타늄 박막에 무기 전기변색 물질로서 산화텅스텐을 코팅하기 위하여 산화텅스텐 졸 용액을 하기와 같이 제조하였다.A tungsten oxide sol solution was prepared as follows to coat tungsten oxide as an inorganic electrochromic material on the prepared porous titanium oxide thin film.

산화텅스텐 졸 용액을 제작하기 위해서, H2O2 용액(공업용 30% 수용액)에 텅스텐 함유량 99.95% 정도의 텅스텐 파우더(Aldrich Chemical Company, Inc.)를 혼합하였다. 이때 텅스텐이 산화되면서 졸 상태의 텅스텐-옥사이드를 형성한다. 이어, 필터링을 통해 상기 졸 상태의 텅스텐-옥사이드가 형성된 용액으로부터 불순물을 걸러내고, 백금 촉매를 이용하여 잔류하는 H2O2 용액을 수소와 물로 분해시킨 후, 수소를 날려보내 텅스텐-옥사이드(이소-폴리 텅스텐산 전구물질)를 포함하는 산화텅스텐 졸 용액을 제조하였다.In order to produce a tungsten oxide sol solution, tungsten powder (Aldrich Chemical Company, Inc.) having a tungsten content of about 99.95% was mixed with a H 2 O 2 solution (a 30% aqueous solution for industry). At this time, tungsten is oxidized to form sol tungsten-oxide. After filtering, impurities are filtered out from the sol-form tungsten-oxide solution, and the remaining H 2 O 2 solution is decomposed into hydrogen and water using a platinum catalyst, and then hydrogen is blown to remove tungsten oxide (iso). Tungsten oxide sol solution was prepared.

상기 산화텅스텐 졸 용액을 디핑(Dipping)법에 의하여, 상기 준비된 다공성 막(티타늄 박막)에 코팅을 한 후, 150℃ 온도에서 열처리 하여 다공성을 형성하는 나노입자(산화티타늄)에 얇게 코팅된 산화텅스텐 박막을 얻었다.The tungsten oxide sol solution is coated on the prepared porous membrane (titanium thin film) by a dipping method, and then heat-treated at 150 ° C., and the tungsten oxide thinly coated on nanoparticles (titanium oxide) to form porosity. A thin film was obtained.

상기 전기변색 전극(제 1 전극)의 대응전극(제 2 전극)으로는 ATO를 사용하였다. 가로 11cm, 세로 11cm의 세척된 유리기판에 ATO을 스크린 프린팅하고 흰색 배경색을 위해 루틸(rutile)형의 산화티타늄을 ATO 박막에 스크린 프린팅하여 제작하였다. 상기와 같이 전극이 형성된 상판, 하판은 80㎛ 간격을 두고 서로 대향하도록 열경화성 접착제로 접착하고 접착부의 일부분을 2mm 정도 남겨 전해질을 주입할 수 있도록 하였다. ATO was used as a counter electrode (second electrode) of the electrochromic electrode (first electrode). ATO was screen printed on a 11 cm wide and 11 cm long glass substrate, and rutile titanium oxide was screen printed on an ATO thin film for a white background color. As described above, the upper plate and the lower plate on which the electrodes were formed were bonded with a thermosetting adhesive to face each other at an interval of 80 μm, and a portion of the adhesive part was left about 2 mm to inject the electrolyte.

합착이 끝난 전기변색 장치는 진공 챔버에서 아르곤 가스를 이용하여 γ- butyrolactone에 0.2 M의 lithium bisimde가 혼합된 전해질을 주입하였다. 전해질 주입이 끝난 후 전해질 주입을 위해 남겨두었던 주입부를 자외선 경화형 접착제를 바르고 자외선을 조사하여 완전히 밀봉하였다. The bonded electrochromic device was injected with γ-butyrolactone with 0.2 M lithium bisimde mixed with argon gas in a vacuum chamber. After the electrolyte injection, the injection portion left for the electrolyte injection was completely sealed by applying an ultraviolet curable adhesive and irradiating ultraviolet rays.

도 4는 제작이 완료된 상기 전기변색 소자의 변색과 탈색 특성을 연속적으로 측정한 것이다. 전극의 극성을 바꾸어가며 1분 간격으로 +1.5V(탈색)와 -2.5V(변색)로 전원을 인가하였다. 그 결과, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 투과도가 20%까지는 빠른 속도로 변색이 진행된 후, 투과도 10%까지 변색되었다. 탈색시에는 변색 속도보다 빠른 속도로 반응이 진행되는 안정적인 가역특성을 나타내었다. 특히, 100,000회 사용 후에도 특성에 변화가 없었다. Figure 4 is a continuous measurement of the discoloration and decolorization characteristics of the electrochromic device is manufactured. Power was applied at + 1.5V (discoloration) and -2.5V (discoloration) at 1 minute intervals while changing the polarity of the electrode. As a result, as shown in FIG. 4, discoloration progressed at a high speed up to 20% and then discolored up to 10%. When bleaching, it showed stable reversible characteristics in which the reaction proceeds faster than the discoloration rate. In particular, there was no change in properties even after 100,000 uses.

이상에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 전기변색 소자는 100,000회를 사용하여도 안정적인 전기특성을 보였다. 반면, 하기 비교예 1에 따른 유기-무기 하이브리드 소자의 경우, UV에 의한 전기 변색 물질의 degradation이 서서히 발생하여 10,000회 사용을 전후하여 완전한 탈색이 일어나지 않고 엷은 노란색의 빛깔을 보이기 시작하였다.
As described above, the electrochromic device according to the present invention showed stable electrical characteristics even after 100,000 cycles. On the other hand, in the case of the organic-inorganic hybrid device according to Comparative Example 1, degradation of the electrochromic material due to UV occurs gradually, and began to show a pale yellow color without complete decolorization before and after 10,000 times of use.

<실시예 2> <Example 2>

상기 실시예 1에서 제조된 이소-폴리 텅스텐산 전구물질을 산화티타늄 나노 입자의 페이스트에 혼합하고 스크린 프린팅하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전기변색 소자를 제작하였다. 이와 같은 방법에서는 산화티타늄의 바인더와 솔벤트를 제거하기 위한 열처리 온도(400℃)로 인하여 산화텅스텐 박막의 특성이 실시예 1의 경우보다 좋지 않았다. An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the iso-polytungstic acid precursor prepared in Example 1 was mixed with a paste of titanium oxide nanoparticles and screen printed. In this method, the characteristics of the tungsten oxide thin film were worse than those of Example 1 due to the heat treatment temperature (400 ° C.) for removing the binder and the solvent of the titanium oxide.

도 5는 상기 결과와 관련된 전기변색 소자의 변색 특성 결과를 나타낸다. 초기 전압인가 시 투과도가 약 35%까지 변화하였으며 탈색시의 투과도도 실시예 1의 결과보다 좋지 않았으나 변색과 탈색 반응의 거동은 매우 유사하였다. 본 실시예에 의하면 변색/탈색의 반응속도도 양호하면서도 제조공정이 간편한 장점이 있다.
Figure 5 shows the results of discoloration characteristics of the electrochromic device associated with the above results. When the initial voltage was applied, the transmittance was changed to about 35%, and the transmittance at the time of decolorization was not better than that of Example 1, but the behavior of discoloration and decolorization reaction was very similar. According to the present embodiment, there is an advantage in that the reaction speed of discoloration / discoloration is good and the manufacturing process is simple.

<실시예 3><Example 3>

산화 티타늄 나노입자 대신 하기 제조된 산화텅스텐 나노입자를 이용하여 다공성 막을 형성한다는 것을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the porous membrane was formed using the tungsten oxide nanoparticles prepared below instead of the titanium oxide nanoparticles.

텅스텐 타켓을 이용한 레이저(Excimer) 어블레이션(ablation) 방법(Lambda Physik, model: LPX300, KrF)으로 나노 크기의 산화텅스텐을 제작하였다. 텅스텐 타겟의 순도는 99.99%이었으며 반응 챔버 내에는 약 800torr의 압력으로 산소를 충진시켜 산화텅스텐이 형성 되도록 하였다. 이와 같이 제조된 산화텅스텐 나노 입자는 10~20nm의 크기를 나타내었으며 흰색이었다. 제조된 나노 입자를 엑스레이 회절 패턴(XRD)으로 분석할 결과, 단사정계의 나노 결정립으로 확인되었다.Nano-size tungsten oxide was fabricated by laser ablation method (Lambda Physik, model: LPX300, KrF) using a tungsten target. The purity of the tungsten target was 99.99% and the reaction chamber was filled with oxygen at a pressure of about 800 torr to form tungsten oxide. The tungsten oxide nanoparticles thus prepared had a size of 10-20 nm and was white. As a result of analyzing the prepared nanoparticles by X-ray diffraction pattern (XRD), it was confirmed as monoclinic nano grains.

여기에 전기변색 물질로서 실시예 1에서와 마찬가지로 산화텅스텐을 코팅하였다. 상기 코팅된 전기변색층은 나노 크기의 산화텅스텐이 비정질 산화 박막으로 얇게 코팅되어 있는 형태이다. 졸 겔 공정으로 제조한 산화텅스텐은 비결정질로서 레이저 어블레이션으로 제작한 결정질(단사정계) 산화텅스텐에 비하여 변색/탈색 속도가 우수하기 때문에 이를 전기변색 물질로서 코팅에 이용하였다.It was coated with tungsten oxide as in Example 1 as an electrochromic material. The coated electrochromic layer is in a form in which nano-tungsten oxide is thinly coated with an amorphous oxide thin film. The tungsten oxide prepared by the sol gel process is amorphous and has excellent discoloration / discoloration rate as compared to crystalline (monocrystalline) tungsten oxide produced by laser ablation.

10 x 10cm2 크기의 스마트 윈도우 시료를 이와 같이 제작하여 변색 속도와 탈색 속도를 측정한 결과 투과도가 70%에서 10%까지 변화할 때 20초, 10%에서 70%로 변화할 때는 약 180초가 걸렸다. 탈색 시간이 비교적 오래 걸리는 단점이 있으나 전원의 인가 없이 변색 상태가 지속되는 메모리 특성은 매우 우수하여 일주일이 지나도 변색 상태의 투과도가 거의 변하지 않았다.
A 10 x 10 cm 2 smart window sample was fabricated in this way and measured for discoloration and decolorization rates. It took about 20 seconds when the transmittance changed from 70% to 10% and about 180 seconds when changing from 10% to 70%. . Discoloration takes a relatively long time, but the memory characteristics that the discolored state persists without applying power is very good, and the transmittance of the discolored state hardly changed even after one week.

<비교예 1>Comparative Example 1

WO 98/35267에 기재된 방법에 따라 viologen을 산화티타늄에 화학 흡착시켜 개질된 나노구조 금속산화물 막을 전기변색층(유기-무기 하이브리드 전기변색층을 사용한 경우)으로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 전기변색 소자를 제조하였다. Example 1 except that the modified nanostructured metal oxide film was chemically adsorbed on titanium oxide according to the method described in WO 98/35267 as an electrochromic layer (if using an organic-inorganic hybrid electrochromic layer). An electrochromic device was manufactured in the same manner.

본 비교예에 따른 유기-무기 하이브리드 소자의 경우, UV에 의한 전기 변색 물질의 degradation이 서서히 발생하여 10,000회 사용을 전후하여 완전한 탈색이 일어나지 않고 엷은 노란색의 빛깔을 보이기 시작하였다.In the case of the organic-inorganic hybrid device according to the comparative example, degradation of the electrochromic material due to UV gradually occurred, and after about 10,000 times of use, the color of the organic-inorganic hybrid device did not completely discolor and began to show a pale yellow color.

본 발명에 의한 전기변색 소자의 경우, 전기변색층을 복합구조로 형성함으로써 장기 안정성과 빠른 변색 속도를 획득할 수 있다. 그 결과, 이용하여 최소한 10~20년은 안정적으로 사용하여야 하는 건물의 에너지 절약형 스마트 윈도우에는 물론 UV 안정성이 요구되는 광고와 옥외 정화상 디스플레이에도 사용 범위가 확대될 것 수 있다.
In the case of the electrochromic device according to the present invention, long-term stability and fast discoloration rate can be obtained by forming the electrochromic layer into a composite structure. As a result, the range of use can be extended to energy-saving smart windows in buildings that must be used stably for at least 10 to 20 years, as well as advertisements and outdoor purifier displays that require UV stability.

Claims (15)

서로 마주보도록 배치된 제 1, 제 2 기판;First and second substrates disposed to face each other; 상기 마주보는 제 1, 제 2 유리기판 상에 각각 형성된 제 1, 제 2 전극; First and second electrodes respectively formed on the first and second glass substrates facing each other; 상기 제 1 전극에 형성된 전기변색층; 및 An electrochromic layer formed on the first electrode; And 상기 다공성 전기변색층과 제 2 전극의 이격영역에 채워진 전해질층;을 포함하며, And an electrolyte layer filled in the spaced area between the porous electrochromic layer and the second electrode. 상기 전기변색층은 나노입자 및 무기 전기변색 물질을 포함하는 다공성 막 구조를 가지는데, 상기 나노입자는 상기 무기 전기변색 물질에 의하여 코팅되어 있으며, 상기 나노입자들 사이에는 간극이 존재하는 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.The electrochromic layer has a porous membrane structure including nanoparticles and inorganic electrochromic material, the nanoparticles are coated by the inorganic electrochromic material, characterized in that there is a gap between the nanoparticles. Electrochromic device. 제 1항에 있어서, 상기 나노입자의 입경은 10~30nm인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.The electrochromic device according to claim 1, wherein the nanoparticles have a particle diameter of 10 to 30 nm. 제 1항에 있어서, 상기 나노입자는 금속산화물로 이루어진 나노입자인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.The electrochromic device according to claim 1, wherein the nanoparticles are nanoparticles made of a metal oxide. 제 3항에 있어서, 상기 금속산화물은 WO3, NiOxHy, Nb2O5 , V2O5, TiO2, MoO3, Al2O3, SiO2, ZrO2, CeO2, ZnO 및 Y2O 3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.The method of claim 3, wherein the metal oxide is WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2 , MoO 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CeO 2 , ZnO and Electrochromic device, characterized in that at least one selected from the group consisting of Y 2 O 3 . 제 1항에 있어서, 상기 다공성 막의 두께는 100nm~500㎛인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.The electrochromic device according to claim 1, wherein the porous membrane has a thickness of 100 nm to 500 µm. 제 1항에 있어서, 상기 무기 전기변색 물질은 WO3, NiOxHy, Nb2O 5, V2O5, TiO2 및 MoO3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.The electrochromic device of claim 1, wherein the inorganic electrochromic material is at least one selected from the group consisting of WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2, and MoO 3 . . 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계; Preparing a first and a second substrate; 상기 제 1, 제 2 기판에 제 1, 제 2 전극을 각각 형성하는 단계; Forming first and second electrodes on the first and second substrates, respectively; 상기 제 1 전극에 다공성 막을 형성하는 나노입자에 무기 전기변색 물질이 코팅되어 있는 다공성의 전기변색층을 형성하는 단계; 및 Forming a porous electrochromic layer coated with an inorganic electrochromic material on nanoparticles forming a porous membrane on the first electrode; And 상기 제 1, 제 2 기판이 소정거리로 이격되어 마주보도록 배치하고 상기 다공성 전기변색층과 제 2 전극 사이에 전해질층을 채우는 단계;Disposing the first and second substrates to face each other at a predetermined distance and filling an electrolyte layer between the porous electrochromic layer and the second electrode; 를 포함하는 전기변색 소자의 제조방법.Method of manufacturing an electrochromic device comprising a. 제 7항에 있어서, 상기 전기변색층을 형성하는 단계는 상기 나노입자를 이용 하여 상기 제 1 전극 상에 다공성 막을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 막에 전기변색 물질을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 7, wherein the forming of the electrochromic layer comprises: forming a porous film on the first electrode using the nanoparticles; And coating an electrochromic material on the porous membrane. 제 8항에 있어서, 상기 다공성 막은 공침법, 졸-겔법, 기상 가수분해법, 가스 증발법 또는 레이저 어블레이션법에 의하여 형성하는 것을 하는 방법.The method of claim 8, wherein the porous membrane is formed by coprecipitation, sol-gel, gas phase hydrolysis, gas evaporation, or laser ablation. 제 8항에 있어서, 상기 전기변색 물질은 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 스핀 코팅 방법에 의하여 다공성 막에 코팅하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 8, wherein the electrochromic material is coated on the porous membrane by dip coating, spray coating or spin coating. 제 8항에 있어서, 상기 다공성 막에 전기변색 물질을 코팅하는 단계는, The method of claim 8, wherein the coating of the electrochromic material on the porous membrane, 전기변색 물질을 포함하는 졸 용액을 제조하는 단계;Preparing a sol solution comprising an electrochromic material; 상기 졸 용액을 다공성 막에 도포하는 단계; 및Applying said sol solution to a porous membrane; And 상기 졸 용액이 도포된 다공성 막을 열처리 하는 단계;Heat-treating the porous membrane to which the sol solution is applied; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a. 제 7항에 있어서, 상기 전기변색층을 형성하는 단계는 상기 다공성 막을 형성하기 위한 나노입자와 상기 전기변색 물질을 혼합하는 단계 및 상기 혼합물을 제 1 전극에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 8. The method of claim 7, wherein forming the electrochromic layer comprises mixing nanoparticles and the electrochromic material to form the porous membrane and applying the mixture to a first electrode. Way. 제 7항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 전기변색 소자. An electrochromic device manufactured by the method of any one of claims 7 to 12. 표면에 전기변색층이 형성되어 있는 전극으로서, An electrode having an electrochromic layer formed on its surface, 상기 전기변색층은 나노입자 및 무기 전기변색 물질을 포함하는 다공성 막 구조를 가지며, The electrochromic layer has a porous membrane structure including nanoparticles and inorganic electrochromic material, 상기 나노입자는 상기 무기 전기변색 물질에 의하여 코팅되어 있으며, The nanoparticles are coated by the inorganic electrochromic material, 상기 나노입자들 사이에는 간극이 존재하는 것을 특징으로 하는 전극.An electrode, characterized in that there is a gap between the nanoparticles. (1) 전극에 나노입자를 이용하여 다공성 박막을 형성하는 단계;(1) forming a porous thin film using nanoparticles on an electrode; (2) 전기변색 물질을 포함하는 졸 용액을 제조하는 단계;(2) preparing a sol solution comprising an electrochromic material; (3) 상기 졸 용액을 상기 (1)에서 형성된 다공성 박막에 도포하는 단계; 및(3) applying the sol solution to the porous thin film formed in (1); And (4) 상기 졸 용액이 도포된 다공성 박막을 열처리 하는 단계;(4) heat-treating the porous thin film to which the sol solution is applied; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 14항에 의한 전극을 제조하는 방법.Method for producing an electrode according to claim 14 comprising a.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100872727B1 (en) * 2007-02-02 2008-12-08 삼성전자주식회사 Electro-chromic display device and method of manufacturing the same
KR20110020436A (en) * 2009-08-24 2011-03-03 삼성전자주식회사 Electrochromic device and method of manufacturing the same
US7940447B2 (en) 2006-12-04 2011-05-10 3M Innovative Properties Company Electrochromic device
CN102301274A (en) * 2009-09-04 2011-12-28 Sk电信有限公司 Reflective Display Device Having Electrochromic Filter
KR101137371B1 (en) * 2009-12-03 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 A method for manufacturing smart glass and a smart glass
KR20140001502A (en) * 2012-06-27 2014-01-07 엘지이노텍 주식회사 Electrochromic device and manufacturing method thereof
KR101377770B1 (en) * 2007-06-20 2014-03-26 삼성전자주식회사 Method of Manufacturing electrode of Electrochromic display
KR101435196B1 (en) * 2007-10-11 2014-08-28 삼성전자주식회사 Electrochromic Device using Polyphthalates and Preparing Method thereof
CN104122729A (en) * 2013-04-25 2014-10-29 乐金显示有限公司 Transparent display device and method of manufacturing the same
KR20140129848A (en) * 2013-04-30 2014-11-07 엘지디스플레이 주식회사 Light Shutter Particle And Method Manufacturing The Same, And Reflective Type Display Device Using The Same
KR20170053787A (en) * 2015-11-06 2017-05-17 엘지디스플레이 주식회사 Light valve panel, Method of fabricating the light valve panel, Liquid crystal display device including the light valve panel and Method of driving the liquid crystal display device
KR20170081444A (en) * 2016-01-04 2017-07-12 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for evaluating polymer electrolyte membrane
WO2017188532A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 엘지전자 주식회사 Electrochromic nanoparticles and method for producing same
KR102023634B1 (en) * 2018-10-26 2019-09-20 주식회사 오리온 Electro-chromic device
KR20200025070A (en) * 2018-08-29 2020-03-10 한양대학교 에리카산학협력단 Hybrid electrochromic device and manufacturing method of the same
CN114787707A (en) * 2020-05-29 2022-07-22 安比莱特 Electrochromic device based on two color layers and preparation method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101544489B1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 인하대학교 산학협력단 Electrochromic device driven in gel elctrolyte and preparation method thereof
KR101853282B1 (en) * 2016-07-25 2018-04-30 성균관대학교산학협력단 Tungsten trioxide film for electrochromic and manufacturing method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000055936A (en) * 1999-02-11 2000-09-15 구자홍 Electrochromic display and frbricating method thereof
KR100371177B1 (en) * 2000-10-18 2003-02-06 엘지전자 주식회사 Electrochromic device and fabricating method thereof

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7940447B2 (en) 2006-12-04 2011-05-10 3M Innovative Properties Company Electrochromic device
KR100872727B1 (en) * 2007-02-02 2008-12-08 삼성전자주식회사 Electro-chromic display device and method of manufacturing the same
US7742216B2 (en) 2007-02-02 2010-06-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Electro-chromic display device and method of manufacturing the same
KR101377770B1 (en) * 2007-06-20 2014-03-26 삼성전자주식회사 Method of Manufacturing electrode of Electrochromic display
KR101435196B1 (en) * 2007-10-11 2014-08-28 삼성전자주식회사 Electrochromic Device using Polyphthalates and Preparing Method thereof
KR20110020436A (en) * 2009-08-24 2011-03-03 삼성전자주식회사 Electrochromic device and method of manufacturing the same
CN102301274A (en) * 2009-09-04 2011-12-28 Sk电信有限公司 Reflective Display Device Having Electrochromic Filter
KR101137371B1 (en) * 2009-12-03 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 A method for manufacturing smart glass and a smart glass
US8482842B2 (en) 2009-12-03 2013-07-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of manufacturing smart panel and smart panel
KR20140001502A (en) * 2012-06-27 2014-01-07 엘지이노텍 주식회사 Electrochromic device and manufacturing method thereof
CN104122729A (en) * 2013-04-25 2014-10-29 乐金显示有限公司 Transparent display device and method of manufacturing the same
CN104122729B (en) * 2013-04-25 2017-04-12 乐金显示有限公司 Transparent display device and method of manufacturing the same
KR20140129848A (en) * 2013-04-30 2014-11-07 엘지디스플레이 주식회사 Light Shutter Particle And Method Manufacturing The Same, And Reflective Type Display Device Using The Same
KR20170053787A (en) * 2015-11-06 2017-05-17 엘지디스플레이 주식회사 Light valve panel, Method of fabricating the light valve panel, Liquid crystal display device including the light valve panel and Method of driving the liquid crystal display device
KR20170081444A (en) * 2016-01-04 2017-07-12 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for evaluating polymer electrolyte membrane
WO2017188532A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 엘지전자 주식회사 Electrochromic nanoparticles and method for producing same
KR20170122594A (en) * 2016-04-27 2017-11-06 엘지전자 주식회사 Electrochromic nanoparticle and method for producing the same
US10890819B2 (en) 2016-04-27 2021-01-12 Lg Electronics Inc. Electrochromic nanoparticles and method for producing same
KR20200025070A (en) * 2018-08-29 2020-03-10 한양대학교 에리카산학협력단 Hybrid electrochromic device and manufacturing method of the same
KR102023634B1 (en) * 2018-10-26 2019-09-20 주식회사 오리온 Electro-chromic device
CN114787707A (en) * 2020-05-29 2022-07-22 安比莱特 Electrochromic device based on two color layers and preparation method thereof

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Publication number Publication date
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