KR20090089423A - 전기제어 디바이스를 위한 전해질 물질, 전해질 물질을 제작하기 위한 방법, 전해질 물질을 포함하는 전기제어 디바이스 및 상기 디바이스를 제조하는 방법 - Google Patents

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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 가변적인 광학적/에너지 특성을 구비하는 전기제어 가능한 디바이스를 위한 전해질 물질에 관련된 것이며, 상기 전해질 물질은 이온 필러와 상기 이온 필러를 용해하기 위한 액체를 함유하는 자체-지지형(self-supporting) 폴리머 매트릭스를 포함하고, 상기 액체는 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스를 용해하지 않고, 상기 자체-지지형 매트릭스는 상기 이온 필러를 위한 여과 경로를 제공하기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하며; 이러한 전해질 물질을 포함하는 가변적인 광학적/에너지 특성을 구비하는 전기제어 가능한 디바이스와 관련한 것이며; 이러한 전기제어 가능한 디바이스를 제조하는 방법에 관련한 것이며, 그 여러 층은 캘린더링 또는 적층, 선택적으로는 가열에 의해 조립되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기제어 디바이스를 위한 전해질 물질, 전해질 물질을 제작하기 위한 방법, 전해질 물질을 포함하는 전기제어 디바이스 및 상기 디바이스를 제조하는 방법{ELECTROLYTE MATERIAL FOR ELECTRO-CONTROLLED DEVICE METHOD FOR MAKING THE SAME, ELECTRO-CONTROLLED DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR PRODUCING SAID DEVICE}
본 발명은 전기제어 가능한 디바이스를 위한 전해질 물질, 그 제조방법, 상기 물질을 포함하는 전기제어 가능한 디바이스 및 상기 디바이스를 제조하기 위한 방법에 관련한 것이다.
이러한 전기제어 가능한 디바이스는 가변적인 광학적 및/또는 에너지 특성을 구비한다고 알려져있다. 상기 디바이스는 통상적으로 하기 층들의 스택을 포함하는 것으로 한정될 수 있다:
- 유리 기능을 구비한 제1 기판;
- 전류 입력과 연결된 제1 전기전도층;
- 전기활성 시스템;
- 전류 입력과 연결된 제2 전기전도층;
-유리 기능을 구비한 제2 기판.
적층된 전기활성 시스템은 전해질로 분리된 전기활성 물질의 두 층을 포함하며, 상기 두 층 중 적어도 한 층의 전기활성 물질은 전기변색이다. 두 전기활성 물질이 다 전기변색일 경우에, 이들은 같거나 다를 수 있다. 전기활성 물질 중 하나가 전기변색이고 다른 것은 아닐 경우에, 전기변색이 아닌 것은 시스템의 착색 및 탈색 과정에 관여하지 않는 대응-전극(counter-electrode)의 역할을 한다. 전류의 작용 하에, 전해질의 이온 필러(ionic filler)는 색채대조(color contrast)를 얻기 위하여, 전기변색 물질층 중 하나에 삽입되며, 전기변색 물질의 다른 층 또는 대응-전극으로부터 분리된다(stripped).
국제특허공보 PCT WO 2005/008326은 하기 단계로 구성된 방법에 의해 얻어진 활성 시스템을 기술한다:
- 통상적으로 PEO라 불리는 폴리에틸렌 산화물 필름의 매트릭스(matrix)를 취하는 단계;
- 단량체 3,4-에틸렌디옥시티오펜(EDOT)내에서 이 매트릭스를 팽창시키는 단계;
- 양면이 전기변색 폴리머 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)인 PEO의 필름을 얻기 위하여 EDOT를 중합화하는 단계;
- 염(예를 들면, 리튬 퍼클로레이트)이 용해된 용매(예를 들면, 프로필렌 카르보네이트)내에서 처리된 필름을 팽창시키는 단계.
이러한 활성 시스템은 기계적 강도를 구비, 즉 자체-지지의 이점을 갖는다.
그러나 알려진 바와 같이, 활성 시스템의 제작은 복잡하여 그로 인해 산업적 으로 구현되기 어렵다. 게다가 수득될 수 있는 콘트라스트 즉, 탈색 상태에서의 광투과/채색 상태에서의 광투과의 비율은, 두 개의 동일한 전기변색 물질의 경우에, 종종 매우 2에 근접하여 불만족스러우며, 상기 시스템은 통상적으로 다소 어두워서, 심지어 탈색 상태에서 종종 40% 또는 심지어 25% 미만의 광투과를 갖는다.
따라서 국제특허공보 WO 2005/008326에 의해 제안된 해결책은 겔형 전해질(예를 들면, 유럽특허 0 880 189 B1; 미국특허 US 7 038 828 B2 참조)을 사용하는 본 해결책을 만족스럽게 대체하기에 부적합하다.
겔형 전해질이 전해질에 대한 강도를 부여할 목적으로 사용된 경우에, 폴리머 PEDOT, 폴리아닐린 또는 폴리피롤이 예를 들면, 전기변색 물질의 두 층 사이나, 전기변색 물질 또는 대응-전극 층의 층 사이의 "저장소(reservoir)"영역내에 삽입되며, 해당되는 두 층의 각각은 전기전도층{예를 들면 투명 전도 산화물(TCO)}과 접촉한다. 겔형 전해질은 용매와 용해된 염을 구비한 혼합물 내의 폴리머, 프레폴리머(prepolymer)(예를 들면, PMMA, PEO) 또는 모노머로 구성되며, 전기제어 가능한 디바이스의 "저장소" 영역 내에 위치된 이후에, 상기 겔형 전해질은 예를 들면 폴리머, 프레폴리머 또는 모노머의 중합반응의 가교결합을 유발시키도록 가열될 수 있다.
겔 또는 나중에 겔화된 용액(solution)을 저장소내로 삽입하는 것이 산업적으로 쉽지 않다는 사실과 별개로, 상술된 전해질 물질은 자체-지지형이 아니다. 이러한 용액은, 크기가 클 수 있고(예를 들면 글레이징) 수직상태로 사용될 수 있으며, 그 자체 무게로 인해 저장소 내에서 매질이 움직이는 디바이스에 대해서는 만족스럽지 못하며, 그로 인해 만일 두 개의 기판이 주변부의 밀봉에 의해 기계적으로 불충분하게 강화된 경우에, 글레이징의 "팽창(bellying)"을 유발하는 정수압(hydrostatic pressure)으로 인하여 글레이징이 개봉되는 위험이 있다. 게다가, 이러한 겔형 전해질은 많은 양의 용매(들)를 포함하며, 이는 외장(encapsulation) 물질과 상호 작용하여, 두개의 기판이 글레이징으로부터 이탈되는 것을 유발하거나 촉진하는 위험을 초래할 수 있다.
폴리머 비드(bead), 용매와 염을 함유하는 혼합물은 겔을 응고시키기 위해 사용될 수 있으며(유럽특허출원 EP 1 560 064 A1과 국제특허공보 PCT WO 2004/085567 A2참조), 이로 인해 일단 "저장소" 영역에 위치된 상기 혼합물은 투명한 겔을 형성하기 위해 가열된다. 이 용액은 극도로 점성이 있는 겔을 용매를 덜 함유하며 얻을 수 있도록 작용한다.
그러나 저장소를 채우는 것은 여전히 어려우며, 만일 폴리머 비드가 완벽하게 용해되지 않고 그 굴절률(refractive index)이 겔의 나머지의 굴절률과 다르다면, 상기 활성 시스템은 평범한(mediocre) 광학적 투과를 갖기 쉽다.
국제특허공보 PCT WO 02/040578은 또한 폴리비닐 부티랄과 같은 폴리비닐 아세탈의 필름을 기술하고 있으며, 상기 필름은 전해질과 적층 삽입물의 역할을 할 수 있다. 그러나 이 제품은 삽입물로서 모양을 갖추기 전에 전해질로서의 형성물(formulation) 요구하고, 프루시안 블루(Prussian blue) 또는 텅스텐 산화물과 같은 특정한 전기변색 물질과 함께 효과적일 수 있도록 설계된다. 형성물내에서의 유연성 부족으로 인해, 이 제품은 효과가 매우 부족할 수 있거나 심지어 예를 들면 PEDOT와 같은 다른 전기활성 물질과 화합되지 않을 수 있다.
모든 상기 문제들을 해결하기 위한 시도에서, 이제 출원인은 양호한 콘트라스트 특성을 부여하는데 적합하고, 제조와 사용이 쉬워, 그로 인해 크기와 관계없이 모든 전기제어 가능한 디바이스에 적합한 자체-지지형 전해질 시스템을 기재로 하는 새롭고 근본적인 해결책을 제안한다.
그러므로 본 발명은 가변적인 광학적/에너지 특성을 구비하는 전기제어 가능한 디바이스를 위한 전해질 물질에 관련한 것이며, 상기 전해질 물질은 이온 필러와 상기 이온 필러를 용해하기 위한 액체를 함유하는 자체-지지형 폴리머 매트릭스를 포함하고, 상기 액체는 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스를 용해하지 않고, 상기 자체-지지형 매트릭스는 상기 이온 필러를 위한 여과 경로를 제공하기 위하여 선택되며, 폴리머 매트릭스의 폴리머 또는 폴리머들은 적층과 캘린더링(calendering) 조건, 선택적으로 가열을 견디도록 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전해질 물질은 투명 물질인 것이 유리하다.
이온 필러는 적어도 하나의 이온염 및/또는 상기 액체 내에 가용화된 적어도 하나의 산 및/또는 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스에 의해 운반된다.
가용성 액체는 용매 또는 용매 혼합물 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 상온에서의 용융염으로 구성될 수 있으며, 그로 인해 상기 이온성 액체 또는 용융염 또는 상기 이온성 액체들 또는 용융염들은 이온 필러를 운반하는 가요성 액체를 구성하며, 이것은 상기 전해질 물질에 함유된 이온 필러의 전체 또는 부분을 대표한다.
이온염 또는 이온염들은 리튬 퍼클로레이트, 트리플루오로메탄술포네이트 또는 트리플레이트 염, 트리플루오로메탄술포닐이미드 염 및 암모늄염으로부터 선택될 수 있다.
산 또는 산들은 황산(H2SO4), 트리플릭 산(CF3SO3H), 인산(H3PO4)과 폴리인산(Hn+2PnO3n+1)으로부터 선택될 수 있다. 용매 또는 용매 혼합물내 이온염 또는 이온염들 및/또는 산 또는 산들의 농도는 특히 5mol/ℓ이하, 바람직하게는 2mol/ℓ이하 및, 심지어 더욱 바람직하게는 1mol/ℓ이하이다.
용매 또는 각 용매는 비등점이 적어도 95℃, 바람직하게는 적어도 150℃인 것들로부터 선택될 수 있다.
용매 또는 용매들은 디메틸술폭사이드, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, N-메틸-2-피롤리돈(1-메틸-2-피로리디논), γ-부티로락톤, 에틸렌 글리콜, 알콜, 케톤, 나이트릴 및 물로부터 선택될 수 있다.
이온성 액체 또는 액체들은 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트(emim-BF4), 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 트리플루오로메탄 술포네이트(emim-CF3SO3), 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드{emim-N(CF3SO2)2 또는 emim-TSFI} 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드{bmim-N(CF3SO2)2 또는 bmim-TSFI}와 같은 이미다졸륨 염으로부터 선택될 수 있다.
자체-지지형 폴리머 매트릭스는 상기 액체가 완전히 그 안으로 침투되는, 적어도 하나의 폴리머층으로 구성될 수 있다.
상기 매트릭스 폴리머 또는 폴리머들과 액체는, 자체-지지형 활성 매질이 이후의 적층 또는 캘린더링 단계를 위해 요구되는 온도에 대응하는 온도, 즉 적어도 80℃, 특히 적어도 100℃인 온도를 견디도록 선택될 수 있다.
적어도 한 층을 구성하는 폴리머는, 비다공성이지만 상기 액체에서 팽창할 수 있는 필름 형태의 호모(homo)폴리머 또는 코폴리머일 수 있다.
필름은 특히 1000㎛미만, 바람직하게는 100 내지 800㎛사이 및 더욱 바람직하게는 100 내지 700㎛사이의 두께를 갖는다.
적어도 한 층을 구성하는 폴리머는 또한 다공성 필름의 형태인 호모폴리머 또는 코폴리머일 수 있으며, 상기 다공성 필름은 선택적으로, 이온 필러를 포함하는 액체 내에서 팽창할 수 있으며, 팽창이후의 그 다공도는 액체-침지된(liquid-impregnated) 필름의 두께 내로 이온 필러의 여과가 허용되도록 선택된다.
그로 인해 상기 필름의 두께는 특히 1㎜미만, 바람직하게는 1000㎛미만, 더욱 바람직하게는 100 내지 800㎛사이와, 심지어 더욱 바람직하게는 100내지 700㎛사이이다.
적어도 한 층을 구성하는 폴리머 물질은 하기로부터 선택될 수 있다:
- 이온필러를 포함하지 않으며, 이 경우에 상기 필러는 적어도 하나의 이온염 또는 가용화된 산 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 용융염에 의해 운반되는 호모폴리머 또는 코폴리머;
- 이온필러를 포함하고, 이 경우에 여과율을 증가시키기 위한 부가적인 필러가, 적어도 하나의 이온염 또는 용해된 산 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 용융염에 의해 운반될 수 있는 호모폴리머 또는 코폴리머와;
- 이온필러를 운반하지 않는 적어도 하나의 호모폴리머 또는 코폴리머와 이온 필러를 포함하는 적어도 하나의 호모폴리머 또는 코폴리머의 혼합물이며, 이 경우에 여과율을 증가시키기 위한 부가적인 필러가, 적어도 하나의 이온염 또는 가용화된 산 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 용융염에 의해 운반될 수 있는 호모폴리머 또는 코폴리머의 혼합물.
폴리머 매트릭스는 이온필러를 위한 소정의 여과율 또는 더 높은 여과율을 본질적으로 제공할 수 있는 필름을 자체적으로 제공하기에 적합한, 이온 필러를 포함하는 호모폴리머 또는 코폴리머와, 소정의 투과율을 제공할 필요는 없지만 본질적으로 기계적 강도를 제공할 수 있는 필름을 자체적으로 제공하기에 적합한, 이온 필러를 포함하거나 포함하지 않는 호모폴리머 또는 코폴리머를 기재로한 필름으로 구성될 수 있으며, 이러한 두 호모폴리머 또는 코폴리머의 각각의 함유물은 최종 자체-지지형 매트릭스의 소정의 여과율과 기계적 강도 모두를 제공하기 위해서 조절된다.
이온필러를 포함하지 않는 폴리머 매트릭스의 폴리머(들)은, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA)와 같은 에틸렌, 비닐 아세테이트 및 선택적으로 적어도 하나의 다른 코모노머(comonomer)의 코폴리머; 폴리우레탄(PU); 폴리비닐 부티랄(PVB); 폴리이미드(PI); 폴리아마이드(PA); 폴리스티렌(PS); 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF); 폴리에테르-에테르-케톤(PEEK); 폴리에틸렌 옥사이드(PEO); 에피클로로하이드린과 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 코폴리머로부터 선택될 수 있다.
폴리머는, 그들이 다공성 또는 비다공성 필름의 형태 중 어느 것으로 제조되던지, 동일한 군으로부터 선택되며, 다공도는 필름의 제작 중에 사용된 다공화제(porogenic agent)에 의해 제공된다.
비다공성 필름의 경우 바람직한 폴리머로서, 폴리우레탄(PU) 또는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머가 언급될 수 있다.
다공성 필름의 경우 바람직한 폴리머로서, 폴리비닐리덴 플루오라이드가 언급될 수 있다.
이온필러 또는 폴리전해질(polyelectrolytes)을 운반하는 폴리머 매트릭스의 폴리머 또는 폴리머들은, 요구된 이온필러의 이온을 구비한 SO3H 기의 H+이온의 교환을 거치는 술폰화된 폴리머로부터 선택될 수 있으며, 상기 이온교환은 이온필러를 포함하는 액체내에 폴리전해질의 팽창 전 및/또는 팽창과 동시에 일어난다.
술폰화된 폴리머는, 테트라플루오로에틸렌의 술폰화된 코폴리머, 술폰화된 폴리스티렌(PSS), 술폰화된 폴리스티렌 코폴리머, 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술포닉 산)(PAMPS), 술폰화된 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 술폰화된 폴리이미드로부터 선택될 수 있다.
자체-지지형 폴리머 매트릭스는 1 내지 3층을 포함할 수 있다. 그 두께는 특히 1000㎛미만, 바람직하게는 100 내지 800㎛와 더욱 바람직하게는 100 내지 700㎛이다.
지지체가 적어도 두 층을 포함할 경우에, 적어도 두 층의 스택(stack)은 액체에 완전히 침투전에 전해질 및 또는 비전해질 폴리머층으로부터 형성될 수 있으며, 상기 액체에 의해서 팽창된다.
지지체가 세 층을 포함하는 경우에, 스택의 두 외부층은 상기 물질의 기계적 강도를 촉진하기 위한 낮은-팽창층일 수 있으며 중심층은 이온필러의 여과율을 촉진시키기 위한 높은-팽창층이다.
본 발명에 따른 전해질 물질은 10-4S/㎝이상의 전도도를 갖는 것이 유리하다.
자체-지지형 폴리머 매트릭스는 무기필러의 나노입자(nanoparticle), 또는 특히 SiO2의 나노입자의 병합에 의하여, 특히 지지체내에서 폴리머 질량의 수%의 비율로 나노구조화될 수 있다. 이는 기계적 강도와 같은 상기 지지체의 특정 특성을 향상시키도록 작용한다.
본 발명은 또한 상술된 전해질 물질을 제조하기위한 방법에 관련한 것이며, 상기 방법은 폴리머 과립(granule)을 용매와 다공화제(다공성 폴리머 매트릭스가 제조될 경우)와 함께 혼합하는 단계, 수득된 혼합물이 지지체에 주입하는 단계, 용매가 증발된 이후에 다공화제를 적합한 용매로의 세척에 의하여 제거하는 단계(예를 들면 상기 다공화제가 상술된 용매의 증발동안 제거되지 않은 경우), 수득된 자체-지지형 필름을 제거하는 단계, 그런 후에 상기 필름을 상기 이온필러를 용해시키기 위하여 액체로 침지시키는 단계, 그 후에 가능하다면 배수시키는 단계를 특징으로 한다.
침지(immersion)는 2분에서 3시간의 간격동안 수행될 수 있다. 침지는 예를 들면 40 내지 80℃의 온도의 가열로 수행될 수 있다.
침지는 또한 가용성 액체를 매트릭스내로의 침투를 보조하기 위하여 초음파를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 전기활성 물질을 제조하기 위한 장치(kit)와 관련한 것이며, 상기 장치는 하기로 구성되는 것을 특징으로 한다:
- 상술된 자체-지지형 폴리머 매트릭스와;
- 상술된 이온 필러를 용해하기 위한 액체로서, 상기 액체 내에서 이온 필러가 용해되는 액체.
본 발명은 또한 상술된 전해질 물질을 포함하며, 가변적인 광학적/에너지 특성을 구비한 전기제어 가능한 디바이스와 관련한 것이다.
특히, 상기 전기제어 가능한 디바이스는 연속해서 하기의 층들, 즉:
- 유리 기능을 구비한 제1 기판;
- 전류 입력과 연결된 제1 전기전도층;
- 전류에 대응하는 이온필러의 저장소인 전기활성 물질의 제1층;
- 상기 전해질 물질;
- 전류에 대응하는 이온필러의 저장소인 전기활성 물질의 제2층;
- 전류 입력과 연결된 제2 전기전도층;
- 유리 기능을 구비한 제2 기판
을 포함하며,
전기활성 물질의 두 층 중 적어도 한 층은, 전류의 영향 내에서 색채를 변화시킬 수 있는 전기변색이며, 전기활성 물질의 두 층 사이에 색채 대조를 얻기 위해 전류의 적용에 의해, 전해질 물질의 이온 필러는 전기활성 물질의 층 중 한 층 내로 삽입되고, 전기활성 물질의 다른 층으로부터 박리된다.
유리 기능을 구비한 기판은 특히, 유리{예를 들면, 플로트(float) 유리, 등}와, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프토에이트(PEN)와 시클로올레핀 코폴리머(COC)와 같은 투명 폴리머로부터 선택된다.
전기전도층은 특히, 은, 금, 백금 및 구리의 층과 같은 금속층; 또는 주석-도핑된 인듐 산화물(In2O3:Sn 또는 ITO), 안티몬-도핑된 인듐 산화물(In2O3:Sb), 플루오르-도핑된 주석 산화물(SnO2:F) 및 알루미늄-도핑된 아연 산화물(ZnO:Al)과 같은 투명 전도 산화물(TCO)층; 또는 TCO 및 금속이 특히 상술된 것들로부터 선택되는 TCO/금속/TCO 유형의 다중층; 또는 금속이 특히 상술된 것들로부터 선택되는 NiCr/금속/NiCr 유형의 다중층이다.
전기변색 시스템이 투과에 의해 작동하고자 의도되는 경우에, 전기전도 물질은 통상적으로 그 전자전도성이 In2O3:Sn, In2O3:Sb, ZnO:Al 또는 SnO2:F와 같은 도핑에 의해 증폭된, 투명 산화물이다. 주석-도핑된 인듐 산화물(In2O3:Sn 또는 ITO)은 그 높은 전자전도성과 그 낮은 광흡수를 위해 빈번히 선택된다. 상기 시스템이 반사에 의해 작동되고자 의도되는 경우에, 전기전도 물질 중 하나는 금속일 수 있다.
전기활성 물질의 두 층은 전기변색 물질의 동일한 층일 수 있다. 전기변색 전기활성 물질의 두 층은 다를 수도 있으며, 특히, 그 중 하나는 양극(anodic) 채색, 다른 하나는 음극(cathodic) 채색을 구비하여 상보적인 채색을 구비할 수 있다. 다른 대안에 따라, 전기활성 물질층 중 한 층은 전기변색층이고, 전기활성 물질층 중 다른 층은 전기변색층이 아니며, 이것은 오직 이온 필러의 저장소 또는 대응-전극의 역할을 한다.
전기변색 물질 또는 물질들은 하기로부터 선택될 수 있다:
(1) 텅스텐, 니켈, 이리듐, 니오븀, 주석, 비스무스, 바나듐, 니켈, 안티몬 및 탄탈륨 각각 또는 그 중 두개 이상의 혼합물의 산화물과 같은 무기 물질; 적용가능하다면, 티타늄, 탄탈륨 또는 레늄과 같은 적어도 하나의 부가적인 금속과의 혼합물인 무기 물질;
(2) 폴리티오펜, 폴리피롤 또는 폴리아닐린의 유도체 등의 전기전도성 폴리머와 같은 유기 물질;
(3) 프루시안 블루와 같은 복합체;
(4) 금속폴리머(metallopolymers);
(5) (1) 내지 (4)의 적어도 두 군으로부터 선택된 적어도 두개의 전기변색 물질의 조합.
가장 광범위하게 사용되고 가장 많이 연구된 전기변색 물질 중 하나는 텅스텐 산화물이며, 이것은 필러의 삽입 상태에 따라 파란색에서부터 투명색으로 변한다. 이것은 음극채색을 구비하는 전기변색 물질이며, 즉 그 채색 상태는 삽입된(또는 환원된) 상태에 대응하고, 그 탈색 상태는 이탈된(또는 산화된) 상태에 대응하는 것이다. 다섯층으로 이루어진 전기변색 시스템을 구성하는 동안, 이것을 니켈 산화물 또는 이리듐 산화물과 같은 양극 채색을 구비하며, 그 채색 메카니즘(mechanism)이 상보적인 전기변색 물질과 결합하는 것이 통상적이다. 그로 인해 시스템의 광 콘트라스트가 증폭된다. 상술된 모든 물질은 무기물이지만, 프루시안 블루 또는 금속폴리머와 같은 무기 전기변색 물질, 또는 심지어 전기전도성 폴리머(폴리티오펜, 폴리피롤, 또는 폴리아닐린 등의 유도체)와 같은 유기 물질을 구비한 복합체를 결합하거나, 또는 심지어 이러한 물질들의 오직 한 범주만 사용하는 것이 가능하다.
비전기변색성 전기활성 물질은, 관련된 산화 상태에서 바나듐 산화물과 같이 선택적으로 중성 물질일 수 있으며, 대응-전극 또한 매우 전도적인 미세 은층 또는 미세 탄소층으로 선택적으로 구성된다. 그 투명도를 증가시키기 위해서 이러한 물질은 나노구조화될 수 있다.
본 발명의 전기제어 가능한 디바이스는 특히 하기를 형성하기 위해서 구성된다:
- 개별적으로 활성가능한 자동차 지붕, 또는 자동차 측면 창문 또는 후방 창문 또는 후방 거울;
- 자동차, 항공기 또는 선박의 전면유리(windshield) 또는 전면유리의 일부, 자동차 지붕;
- 항공기 창문;
- 그래픽 및/또는 영숫자(alphanumeric) 정보를 위한 표시 패널;
- 건물을 위한 실내 또는 실외 글레이징;
- 지붕 창문;
- 유리 진열장, 상점 카운터;
- 그림과 같은 물건을 위한 보호용 글레이징;
- 컴퓨터 눈부심-방지(anti-glare) 스크린;
- 유리 가구;
- 건물내 두 방 사이의 칸막이 벽.
전기제어 가능한 디바이스는 투과 또는 반사에 의해서 작동한다.
기판은 투명하고, 편평하거나 볼록하고, 맑거나 바디-틴티드(body-tinted), 불명료하거나(opaque) 또는 불투명하며(opacified), 다각형 또는 적어도 부분적으로 곡선 형상을 구비할 수 있다. 기판 중 적어도 하나는 예를 들면 태양제어, 눈부심-방지 또는 자정(self-cleaning) 기능과 같은 다른 기능을 병합할 수 있다.
본 발명은 또한 전기제어 가능한 디방이스를 제조하기 위한 방법과 관련한 것이며, 그 여러 층은 캘린더링 또는 적층, 선택적으로는 가열되어 조립되는 것을 ??징으로 한다.
상기 전기제어 가능한 디바이스가 글레이징을 구성하고자 의도될 경우에, 상술된 방법은 또한 단일한 또는 다중의 글레이징 내에 여러 층의 조립을 포함한다.
본 발명은 또한 단일한 또는 다중의 글레이징에 또한 관련한 것이며, 이것은 상술된 전기제어 가능한 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하기의 실시예는 그 범위를 제한하지 않으면서 본 발명을 기술한다. 이러한 실시예에서, 하기의 약어가 사용되었다:
- PU: 폴리우레탄
- PC: 프로필렌 카르보네이트
- EVA: 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머
- NMP: N-메틸-2-피롤리돈
- PEDOT: 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)
- PSS: 폴리스티렌 술포네이트
- PVDF: 폴리비닐리덴 플루오라이드
실시예에서 사용된 PEDOT/PSS는 Bayer社에서 상표명 Baytron(등록상표)하에 판매된다.
Huntsman, Argotec, Noveon, Polymar, Deerfield Urethan 또는 심지어 Stevens Urethane社에서 판매된 PU 수지 또는 PU 필름이 사용되었다.
Bridgestone, Dupont, Takemeruto, Sekisui, Tosoh社에서 판매된 EVA 필름이 사용되었다.
Arkema社에서 상표명 Kynar(등록상표), Kynarflex(등록상표), 또는 Powerflex(등록상표)하에 판매된 PVDF 분말이 사용되었다.
이러한 실시예에서 사용된 유리는 SnO2:F 또는 ITO를 구비한 전기전도층이 장착된 유리이다.
비교예에서 사용된 폴리에틸렌 산화물은 Dai Ichi Kogyo Seiyaku社에서 상표명 Elexcel(등록상표)하에 판매되었다.
실시예1: 본 발명의 자체-지지형 전해질 필름의 제조
PC가 100㎛ 두께의 PU 필름을 팽창시킬 수 있는지 확인하기 위하여, 팽창 실험이 수행되었다. PU의 다섯 시료가 미리 측량된 후에 PC 내에 20℃에서 1시간동안 침지되었다. 그런 후에 간단한 배수 이후와 종이 위를 세척한 후에 필름이 재측량되었다. 간단히 배수된 필름에 취해진 측정이 62% 내지 68%사이의 무게의 증가가 확인되었다. 세척된 필름에 취해진 측정이 18% 내지 21%사이의 무게의 증가가 확인되었다. 그러므로 PC는 PU의 표면위에 흡수될 뿐만 아니라, 또한 필름 내에 깊게 침투된다는 것이 명백하게 나타난다.
자체-지지형 전해질 필름은 PC에 0.5M의 리튬 퍼클로레이트를 함유하는 용액 내에 100㎛ 두께의 PU 필름 5 x 5 ㎠을 침지함으로써 얻어졌다.
자체-지지형 전해질 필름은 20℃에서 1시간동안의 침지 이후에 PC내 리튬 퍼클로레이트의 용액으로부터 제거되며, 그 후에 배수되었다.
실시예2: 본 발명의 자체-지지형 전해질 필름의 제조
15중량%의 Kynarflex(등록상표) 2751, 30중량%의 디부틸 프탈레이트와 12중량%의 실리카를 함유하는 아세톤 용액을 유리판 위에 주입함으로써 PVDF 필름이 얻어졌다.
상기 필름은 물의 흐름 하에 유리판으로부터 분리되었다. 건조 이후에, 상기 필름은 약 40㎛의 두께를 갖는다.
그런 후에 PVDF 필름은 에테르로 30분동안 세척되고, 그 이후에 PC에 0.5M의 리튬 퍼클로레이트를 함유하는 용액내에 5분동안 침지되었다.
실시예3: 본 발명의 자체-지지형 전해질 필름의 제조
NMP가 200㎛ 두께의 EVA 필름을 팽창시킬 수 있는지 확인하기 위하여, 팽창 실험이 수행되었다. EVA의 다섯 시료는 사전 측량되며, 그 후에 NMP 20℃에서 1시간동안 침지되었다. 그런 후에 간단한 배수 이후와 종이 위를 세척한 후에 필름이 재측량되었다. 간단히 배수된 필름에 취해진 측정이 70% 내지 78%사이의 무게의 증가가 확인되었다. 세척된 필름에 취해진 측정이 41% 내지 42%사이의 무게의 증가가 확인되었다. 그러므로 NMP는 EVA의 표면위에 흡수될 뿐만 아니라, 또한 필름 내에 깊게 침투된다는 것이 명백하게 나타난다.
자체-지지형 전해질 필름은 NMP에 0.25M의 리튬 퍼클로레이트를 함유하는 용 액 내에 200㎛ 두께의 EVA 필름 5 x 5 ㎠을 침지함으로써 얻어졌다.
자체-지지형 전해질 필름은 20℃에서 1시간동안의 침지 이후에 NMP내 리튬 퍼클로레이트의 용액으로부터 제거되며, 그 후에 배수되었다.
실시예4: 실시예1의 전해질 필름과 PEDOT/PSS를 구비한 전기변색 전지의 제조
그 다음에 실시예1의 자체-지지형 전해질 필름을 이용하여 전기변색 전지가 제조되었다. PEDOT/PSS의 두 증착물은 두 개의 K-glass 유리 위에 주입함으로써 얻어졌다.
일단 PEDOT/PSS 증착물이 건조되면, 두 판 중 하나는 아세토나이트릴에 1M의 리튬 퍼클로레이트를 함유하는 용액내에서 환원된다. 환원 이후에, 환원된 PEDOT/PSS의 층으로 덮인 K-glass는 에탄올로 세척되며 송풍(blowing)에 의해서 건조되었다.
그 후에 배수된 전해질 필름은 PEDOT/PSS로 덮인 K-glass 유리(환원되지 않은 판) 위에 증착되었다. 양면 접착제가 전해질 주위에 배치되었다. 그 후 전지를 완성시키기 위해서, 환원된 PEDOT/PSS로 덮인 K-glass 유리는 상기 전해질 필름 위에 배치된다.
그 후에 상기 전지는 95℃에서 고압반응(autoclave) 되며, 전기변색 전지의 주변부는, 외장 역할을 하며 두 개의 유리 기판과 전해질 필름 사이의 결합력을 강화하도록 작용하는 에폭시 접착제가 둘러졌다.
이렇게 제조된 전기변색 전지는 탈색 상태에서 단락시 37%의 광투과를 갖고, 2V로 2분 경과한 후에 19%의 광투과를 갖는다.
실시예5: 실시예2 전해질 필름과 PEDOT/PSSS를 구비하는 전기변색 전지의 제조
전기변색 전지는 실시예2의 자체-지지형 전해질 필름을 사용하고, 실시예4에서 기술된 동일한 절차를 정확하게 수행함으로써 제조되었다.
이렇게 제조된 전기변색 전지는 탈색 상태에서 단락시 38%의 광투과를 갖고, 2V로 2분 경과한 후에 19%의 광투과를 갖는다.
실시예6(비교예): 겔 기재 전해질과 PEDOT/PSS를 구비한 전기변색 전지의 제조
비교의 목적을 위하여, 전기변색 전지는 상술된 절차를 수행하지만, 폴리머릭 겔 전해질을 구비함으로써 제조되었다.
이 전지내에서, 전해질은 수지 기재의 폴리에틸렌 산화물 60중량%, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 36중량%, 리튬 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 4중량%를 포함하는 겔이다. 이 겔은 100㎛ 두께의 도포기(applicator)를 사용하여 증착되었다.
이렇게 제조된 전기변색 전지는 탈색 상태에서 단락시 31%의 광투과를 갖고, 2V로 2경과한 후에 20%의 광투과를 갖는다.
실시예7: 예1의 전해질 필름과 무기 전기변색 층을 구비하는 전기변색 전지의 제조
그 다음에 전기변색 전지는 실시예1의 자체-지지형 전해질 필름을 사용하여 제조되었다. 전기변색 층과 대응-전극층은, ITO의 전도층으로 코팅된 유리 위에 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)을 통해서 각각 얻어진, 텅스텐 산화물과 이리듐 산화물의 층이다.
그 후에 배수된 전해질 필름이 두 기판 중 하나 위에 증착되었다. 이후에, 전지는 다른 기판을 이용하여 폐쇄되며 양면 접착제로 밀봉되었다.
그 다음에 상기 전지는 95℃에서 고압반응 되며, 전기변색 전지의 주변부는, 외장 역할을 하며 두 개의 유리 기판과 전해질 필름 사이의 결합력을 강화하도록 작용하는 에폭시 접착제로 둘러졌다.
이렇게 제조된 전기변색 전지는 탈색 상태에서 1V로 2분 경과한 후에 55%의 광투과를 갖고, -1.5V로 2분 경과한 후에 24%의 광투과를 갖는다.
실시예8: 실시예3의 전해질 필름과 PEDOT/PSS를 구비하는 전기변색 전지의 제조
그 다음에 실시예3의 자체-지지형 전해질 필름을 이용하여 전기변색 전지가 제조되었다. PEDOT/PSS의 두 증착물이 실시예4에 기술된 것과 같이 제조되고 사용되었다. 배수된 전해질 필름은 PEDOT/PSS로 덮인 K-glass 유리(환원되지 않은 판)위에 증착되었다. 그 후에 양면 접착제가 전해질 주위에 배치되며, 전지를 완성하기 위해서, 전해질 필름 위에 환원된 PEDOT/PSS 층으로 덮인 K-glass 유리가 배치된다.
그 후에 상기 전지는 80℃로 가열되며, 전기변색 전지의 주변부는, 외장 역할을 하며 두 개의 유리 기판과 전해질 필름 사이의 결합력을 강화하도록 작용하는 에폭시 접착제로 둘러졌다.
이렇게 제조된 전기변색 전지는 탈색 상태에서 단락시 40%의 광투과를 갖고, 2V로 2분 경과한 후에 25%의 광투과를 갖는다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 전기제어 가능한 디바이스를 위한 전해질 물질, 그 제조방법, 상기 물질을 포함하는 전기제어 가능한 디바이스 및 상기 디바이스를 제조하기 위한 방법에 사용된다.

Claims (39)

  1. 가변적인 광학적/에너지 특성을 구비하는 전기제어 가능한 디바이스를 위한 전해질 물질에 있어서,
    상기 전해질 물질은 이온 필러와 상기 이온 필러를 용해하기 위한 액체를 함유하는 자체-지지형(self-supporting) 폴리머 매트릭스를 포함하고, 상기 액체는 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스를 용해하지 않고, 상기 자체-지지형 매트릭스는 상기 이온 필러를 위한 여과 경로를 제공하기 위하여 선택되며, 폴리머 매트릭스의 폴리머(들)는 선택적으로 가열되는 상태에서 적층과 캘린더링(calendering) 조건을 견디도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온필러는 적어도 하나의 이온염 및/또는 상기 액체내에 용해되는 적어도 하나의 산 및/또는 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스에 의해 운반되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 가용성 액체는 용매 또는 용매 혼합물 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 상온에서의 용융염으로 구성되며, 그로 인해 상기 이온성 액체 또는 용융염 또는 상기 이온성 액체들 또는 용융염들은 이온 필러를 운반하는 가용성 액체를 구성하며, 이 가용성 액체는 상기 전해질 물질에 함유된 이온 필러의 전체 또는 부분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 전해 질 물질.
  4. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온염 또는 이온염들은, 리튬 퍼클로레이트, 트리플루오로메탄술포네이트 또는 트리플레이트 염, 트리플루오로메탄술포닐이미드 염 및 암모늄염으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 또는 산들은, 황산(H2SO4), 트리플릭 산(CF3SO3H), 인산(H3PO4)과 폴리인산(Hn+2PnO3n+1)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매 또는 용매들은, 디메틸술폭사이드, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, N-메틸-2-피롤리돈(1-메틸-2-피로리디논), γ-부티로락톤, 에틸렌 글리콜, 알콜, 케톤, 나이트릴 및 물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온성 액체 또는 액체들은, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트(emim-BF4), 1-에틸-3-메틸이 미다졸륨 트리플루오로메탄 술포네이트(emim-CF3SO3), 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드{emim-N(CF3SO2)2 또는 emim-TSFI} 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드{bmim-N(CF3SO2)2 또는 bmim-TSFI}와 같은 이미다졸륨 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스는 상기 액체가 완전히 침투되는, 적어도 하나의 폴리머층으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 한 층을 구성하는 폴리머는, 비다공성이지만 상기 액체내에서 팽창 가능한 필름 형태의 호모(homo)폴리머 또는 코폴리머인 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  10. 제8항에 있어서, 적어도 한 층을 구성하는 폴리머는 또한 다공성 필름의 형태인 호모폴리머 또는 코폴리머이며, 상기 다공성 필름은 선택적으로, 이온 필러를 포함하는 액체 내에서 팽창할 수 있으며, 팽창 이후의 그 다공도는 액체-침지된(liquid-impregnated) 필름의 두께 내로 이온 필러의 여과가 허용되도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 층을 구성하는 폴리머 물질은,
    - 이온필러를 포함하지 않으며, 이 경우에 상기 필러는 적어도 하나의 이온염 또는 용해된 산 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 용융염에 의해 운반되는 호모폴리머 또는 코폴리머;
    - 이온필러를 포함하고, 이 경우에 여과율을 증가시키기 위한 부가적인 필러가, 적어도 하나의 이온염 또는 가용화된 산 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 용융염에 의해 운반될 수 있는 호모폴리머 또는 코폴리머와;
    - 이온필러를 운반하지 않는 적어도 하나의 호모폴리머 또는 코폴리머와 이온 필러를 포함하는 적어도 하나의 호모폴리머 또는 코폴리머의 혼합물로서, 이 경우에 여과율을 증가시키기 위한 부가적인 필러가, 적어도 하나의 이온염 또는 용해된 산 및/또는 적어도 하나의 이온성 액체 또는 용융염에 의해 운반될 수 있는 호모폴리머 또는 코폴리머의 혼합물
    로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리머 매트릭스는 이온필러를 위한 소정의 여과율 또는 더 높은 여과율을 본질적으로 제공할 수 있는 필름을 자체적으로 제공하기에 적합한, 이온 필러를 포함하는 호모폴리머 또는 코폴리머와, 소정의 투과율을 제공할 필요는 없지만 본질적으로 기계적 강도를 제공할 수 있는 필름을 자체적으로 제공하기에 적합한, 이온 필러를 포함하거나 포함하지 않는 호 모폴리머 또는 코폴리머를 기재로 한 필름으로 구성되며, 이러한 두 호모폴리머 또는 코폴리머 각각의 함유물은 최종 자체-지지형 매트릭스의 소정의 여과율과 기계적 강도 모두를 제공하기 위해서 조절되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 이온필러를 포함하지 않는 폴리머 매트릭스의 폴리머 또는 폴리머들은, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA)와 같은 에틸렌, 비닐 아세테이트 및 선택적으로 적어도 하나의 다른 코모노머(comonomer)의 코폴리머; 폴리우레탄(PU); 폴리비닐 부티랄(PVB); 폴리이미드(PI); 폴리아마이드(PA); 폴리스티렌(PS); 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF); 폴리에테르-에테르-케톤(PEEK); 폴리에틸렌 옥사이드(PEO); 에피클로로하이드린과 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 코폴리머로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 이온필러 또는 폴리전해질(polyelectrolytes)을 운반하는 폴리머 매트릭스의 폴리머 또는 폴리머들은, 요구된 이온필러의 이온을 구비한 SO3H 기의 H+이온의 교환을 거치는 술폰화된 폴리머로부터 선택되며, 상기 이온교환은 이온필러를 포함하는 액체 내에 폴리전해질의 팽창 전 및/또는 팽창과 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  15. 제14항에 있어서, 술폰화된 폴리머는, 테트라플루오로에틸렌의 술폰화된 코폴리머, 술폰화된 폴리스티렌(PSS), 술폰화된 폴리스티렌 코폴리머, 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술포닉 산)(PAMPS), 술폰화된 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 술폰화된 폴리이미드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자체-지지형 폴리머 매트릭스는 1 내지 3 개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 자체-지지형 폴리머 매트릭스는 적어도 두 층을 포함하며, 적어도 두 층의 스택(stack)이 상기 액체의 완전한 침투 전에 전해질 및/또는 비전해질 폴리머 층으로부터 형성되며 이후 상기 액체에 의해서 팽창되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 지지체는 세 층을 포함하고, 스택의 두 외부층은 상기 물질의 기계적 강도를 촉진하기 위한 낮은-팽창층이고, 중심층은 이온필러의 여과율을 촉진시키기 위한 높은-팽창층인 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 자체-지지형 폴리머 매트릭스는 두께가 1000㎛미만, 바람직하게는 100 내지 800㎛사이와 더욱 바람직하게는 100 내 지 700㎛ 인 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 10-4S/㎝이상의 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 자체-지지형 폴리머 매트릭스는 무기필러의 나노입자(nanoparticle), 또는 특히 SiO2의 나노입자의 병합에 의하여, 나노구조화되는 것을 특징으로 하는, 전해질 물질.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 전해질 물질을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 폴리머 과립(granule)을 용매와 다공성 폴리머 매트릭스가 제조된다면, 다공화제(porogenic agent)와 함께 혼합하는 단계, 수득된 혼합물을 지지체에 주입하는 단계, 용매가 증발된 이후에 예를 들면 상기 다공화제가 상술된 용매의 증발동안 제거되지 않았다면, 다공화제를 적합한 용매로의 세척에 의하여 제거하는 단계, 수득된 자체-지지형 필름을 제거하는 단계, 그 후에 상기 필름을 상기 이온필러를 용해시키기 위하여 액체로 침지시키는 단계, 그 후에 가능하다면 배수시키는 단계를 특징으로 하는 전해질 물질을 제조하는 방법.
  23. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 전기활성 물질을 제조하기 위한 장치(kit)에 있어서, 상기 장치는:
    - 제8항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 상술된 자체-지지형 폴리머 매트릭스와;
    - 제3항에 따른 이온 필러를 용해하기 위한 액체로서, 상기 액체 내에서 이온 필러가 용해되는 액체로
    구성되는 것을 특징으로 하는, 전기활성 물질을 제조하기 위한 장치.
  24. 제1항 내지 제21항에 따른 전해질 물질을 포함하는, 가변적인 광학적/에너지 특징을 구비하는 전기제어 가능한 디바이스.
  25. 제24항에 있어서, 연속적인 층으로:
    - 유리 기능을 구비한 제1 기판;
    - 전류 입력과 연결된 제1 전기전도층;
    - 전류에 반응하는 이온필러의 저장소(reservoir)인 전기활성 물질의 제1층;
    - 상기 전해질 물질;
    - 전류에 반응하는 이온필러의 저장소인 전기활성 물질의 제2층;
    - 전류 입력과 연결된 제2 전기전도층;
    - 유리 기능을 구비한 제2 기판
    을 포함하고,
    전기활성 물질의 두 층 중 적어도 한 층은, 전류의 영향 내에서 색채를 변화시킬 수 있는 전기변색이며, 전기활성 물질의 두 층 사이에 색채 대조를 얻기 위해 전류의 인가시에, 전해질 물질의 이온 필러는 전기활성 물질의 층 중 한 층 내로 삽입되고, 전기활성 물질의 다른 층으로부터 박리되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  26. 제25항에 있어서, 유리 기능을 구비한 기판은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프토에이트(PEN)와 시클로올레핀 코폴리머(COC)와 같은 투명 폴리머와 유리로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  27. 제25항 또는 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 전기전도층은, 은, 금, 백금 및 구리의 층과 같은 금속층; 또는 주석-도핑된 인듐 산화물(In2O3:Sn 또는 ITO), 안티몬-도핑된 인듐 산화물(In2O3:Sb), 플루오르-도핑된 주석 산화물(SnO2:F) 및 알루미늄-도핑된 아연 산화물(ZnO:Al)과 같은 투명 전도 산화물(TCO)층; 또는 TCO 및 금속이 특히 상술된 것들로부터 선택되는 TCO/금속/TCO 유형의 다중층; 또는 금속이 특히 상술된 것들로부터 선택되는 NiCr/금속/NiCr 유형의 다중층인 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기활성 물질의 두 층은 전기변색 물질의 동일한 층인 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  29. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기변색 전기활성 물질의 두 층은 서로 다르며, 특히, 그 중 하나는 양극(anodic) 채색, 다른 하나는 음극(cathodic) 채색을 구비하여 상보적인 채색을 구비하는 것을 특징으로 하는, 저기제어 가능한 디바이스.
  30. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 전기활성 물질층 중 한 층은 전기변색층이고, 전기활성 물질층 중 다른 층은 전기변색층이 아니며, 오직 이온 필러의 저장소 또는 대응-전극의 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 전기변색 물질 또는 물질들은:
    (1) 텅스텐, 니켈, 이리듐, 니오븀, 주석, 비스무스, 바나듐, 니켈, 안티몬 및 탄탈륨 각각 또는 그 중 두개 이상의 혼합물의 산화물과 같은 무기 물질; 적용가능하다면, 티타늄, 탄탈륨 또는 레늄과 같은 적어도 하나의 부가적인 금속과의 혼합물인 무기 물질;
    (2) 폴리티오펜, 폴리피롤 또는 폴리아닐린의 유도체와 같은 전기전도성 폴리머와 같은 유기 물질;
    (3) 프루시안 블루(Prussian blue)와 같은 복합체;
    (4) 금속폴리머(metallopolymers);
    (5) (1) 내지 (4)의 적어도 두 군으로부터 선택된 적어도 두개의 전기변색 물질의 조합
    으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  32. 제25항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 비전기변색성 전기활성 물질은, 관련된 산화 상태에서 바나듐 산화물과 같이 선택적으로 중성 물질일 수 있으며, 대응-전극 또한 매우 전도적인 미세 은층 또는 미세 탄소층으로 선택적으로 구성되며, 그 투명도를 증가시키기 위해서 이러한 물질들은 선택적으로 나노구조화될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  33. 제25항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기제어 가능한 디바이스는:
    - 개별적으로 활성가능한 자동차 지붕, 또는 자동차 측면 창문 또는 후방 창문 또는 후방 거울;
    - 자동차, 항공기 또는 선박의 전면유리(windshield) 또는 전면유리의 일부, 자동차 지붕;
    - 항공기 창문;
    - 그래픽 및/또는 영숫자(alphanumeric) 정보를 위한 표시 패널;
    - 건물을 위한 실내 또는 실외 글레이징;
    - 지붕 창문;
    - 유리 진열장, 상점 카운터;
    - 그림과 같은 물건을 위한 보호용 글레이징;
    - 컴퓨터 눈부심-방지(anti-glare) 스크린;
    - 유리 가구;
    - 건물내 두 방 사이의 칸막이 벽
    을 형성하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  34. 제25항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기제어 가능한 디바이스는 투과 또는 반사에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  35. 제25항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 기판은 투명하고, 편평하거나 볼록하고, 맑거나 바디-틴티드(body-tinted)되거나, 불투명하거나(opaque) 또는 불투명화된 것이며(opacified), 다각형 또는 적어도 부분적으로 곡면 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  36. 제25항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 중 적어도 하나는 태양광제어, 눈부심-방지(anti-glare) 또는 자정(self-cleaning) 기능과 같은 다른 기능 을 병합하는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스.
  37. 제25항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 전기제어 가능한 디바이스를 제조하는 방법에 있어서, 여러층들은 캘린더링 또는 적층, 선택적으로는 가열에 의해 조립되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스를 제조하는 방법.
  38. 제37항에 있어서, 전기제어 가능한 디바이스는 글레이징을 구성하도록 의도되며, 여러 층이 단일 또는 다중 글레이징으로서 부착되는 것을 특징으로 하는, 전기제어 가능한 디바이스를 제조하는 방법.
  39. 단일 또는 다중 글레이징에 있어서, 제25항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 전기제어 가능한 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단일 또는 다중 글레이징.
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