KR20100138865A - 이중 활성의 박막 전기변색 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
이중 활성의 전기변색 장치는 전기변색 물질을 포함하는 2개 이상의 작업 전극 및 하나 이상의 대향 전극을 조합한 것이며, 각각의 작업 전극 및 대향 전극 사이의 전위는 독립적으로 공급된다. 1개의 전극 반사성일 수 있다. 상기 장치의 컬러는 전기변색 물질의 부가적인 컬러로부터 생성되며, 독립적으로 인가된 전위에 따라 변한다. 상기 전기변색 물질은 작업 전극을 형성하는 기판상에 박막으로서 증착되는 전기변색 중합체일 수 있다. 상기 전기변색 장치는 디스플레이 또는 윈도우 적용을 위해 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 이중 활성의 박막 전기변색 디스플레이 장치에 관한 것이다.
전기변색은 전기화학적 산화 또는 환원 반응에 의해 물질의 컬러가 변경되는 것이다. 일부 전기변색 물질은 컬러가 있는 상태와 컬러가 없는 상태 사이에서 반복적으로 스위치(switch)될 수 있으며, 반면에 다른 물질들은 다색성 상태를 나타낸다. 컨쥬게이트된 전기활성 중합체(conjugated electroactive polymer)는 전기변색 물질의 한 부류(class)이고, 이용가능한 컬러는 전자기 스펙트럼의 전체 가시광선 영역 범위일 수 있다. 나아가, 상기 중합체는 스펙트럼 중 자외선, 근적외선, 더 긴 적외선 및 극초단파(microwave) 영역에서, 가시광선 영역 밖에서 전기변색 활성을 갖는다. 컨쥬게이트된 전기활성 중합체에서 전기변색은 중성 중합체(neutral polymer)에서 전자 전이로부터 발생하며, 전자 전이는 산화 또는 환원되는 동안에 발생하였다. 중합체의 중성 상태의 컬러는, 원자가 전자대를 구성하는 가장 높은 점유된 분자 오비탈(HOMO) 및 전도대를 형성하는 가장 낮은 비점유된 분자 오비탈(LUMO) 사이의 에너지 차이에 의해 결정되며, HOMO 및 LUMO 레벨 사이의 전이에 대한 에너지 차이는 밴드갭(bandgap)이다. 많은 컨쥬게이트된 전기활성 중합체에 대해, 밴드갭은 가시광선 영역에 놓이고, 중성 상태에서 진한 컬러를 나타내는 중합체를 수득한다. 산화(p-도핑(p-doping))에 대해, 더 낮은 에너지 전자 전이는 HOMO로부터 전자를 제거함으로써 발생된다. p-도핑에 대한 전자 전이는, 적외선으로 연장되는 더 긴 파장 및 더 낮은 에너지에서 발생한다. 컬러를 나타내는 중성 상태 및 (가시광선까지) 상당히 투과되는 산화 상태를 갖는 중합체는 음극 방식에서(cathodically) 컬러를 나타내는 중합체이다. 다른 한편으로, 자외선(UV) 스펙트럼에서 발생하는 밴드갭 에너지를 갖는 전기변색 중합체의 부류가 있다. 이러한 중합체는 중성 상태에서 본질적으로 컬러가 없고, 산화 상태에서 컬러를 나타내고, 더 낮은 에너지 미드갭(midgap) 상태로 인해 전자 전이가 스펙트럼의 가시광선 영역에서 발생할 수 있다. 이러한 중합체는 양극 방식에서(anodically) 컬러를 나타내는 중합체를 나타낸다.
컨쥬게이트된 전기활성 중합체를 사용하는 2개의 일반적인 전기변색 디스플레이 장치(전기변색 장치)는 흡수형/투과형 및 흡수형/반사형 디스플레이 장치를 나타낸다. 흡수형/투과형 디스플레이 장치는, 대상이 되는 파장, 일반적으로 가시광선의 파장을 투과시키는 2개의 전극(작업 전극 및 대향 전극)을 포함한다. 스위치되는 동안에 전하 균형(charge balance)을 유지하고 장치에 의해 나타나는 컬러 콘트라스트(color contrast)를 효과적으로 조절하기 위해, 전기활성 중합체가 각각의 전극에 코팅된다. 컬러를 나타내는 상태와 컬러를 나타내지 않은 상태 사이에서 스위치되는 장치에 대해, 전기변색 윈도우(electrochromic window)를 필요로 하는 바와 같이, 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체가 하나의 전극에 코팅되고, 반면에 양극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체가 상기 전극들 사이에 위치된 전해질 층과 함께 다른 전극에 코팅된다. 상기 장치의 바이어스(bias)를 스위치하는 동안에, 중합체는 각각이 컬러를 나타내는 상태와 컬러를 나타내지 않은 상태 사이에서 스위치되면서 서로 보완하는 성질로 작용하며, 상기 결과로 생성된 컬러는 개개의 중합체에 의해 나타난 것들을 합한 것이다. 양극 방식에서 그리고 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체가 사용되기 때문에, 광학적 콘트라스트(optical contrast)는 높을 수 있으나, 많은 이용가능한 컬러는 중합체 쌍이 거의 공지되지 않아서 오히려 제한되고, 이들을 모두 합한 경우에, 상업적인 디스플레이 또는 윈도우 적용에 필요한 시각적으로 만족스럽거나 많이 유용한 컬러를 생성한다. 일반적으로, 덜 강렬하고 더 파스텔-같거나(pastel-like) 또는 "난색조(earth-tone)" 컬러가 이용가능하다.
흡수형/반사형 장치는 전극들(작업 전극 및 대향 전극) 상에 코팅된 2개의 전기활성 중합체를 포함한다. 그러나, 단지 1개의 활성층이 외부와 마주하는 전극이 되도록 상대적으로 위치되며, 전극 물질은 이러한 배치로 일반적으로 배열된다. 하나의 장치의 일반적인 배치에서, 활성의 작업 전극은 대상이 되는 전기변색 중합체가 캐스트(cast)되고, 금으로 코팅된 다공성 멤브레인이다. 금속 전극은 본질적으로 다공성이어서, 전해질에 의해 제공되는 반대이온 확산이 스위치되는 동안에 중합체 박막 사이에서 균등하게 발생할 수 있도록 한다. 뒤에서, 다공성 작업 전극은, 또 다른 전기활성 중합체층이 코팅되는 대향 전극이다. 이러한 제2의 중합체 층은 장치에 어떤 광학적 성질을 제공하는 것이 아니라 전하 균형층으로 작용한다. 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체가 반사형 작업 전극의 일부분으로 사용되는 경우에, 장치는 음의 전압이 바이어스되었을 때 컬러를 나타낸다; 컬러는 중성 전기변색 중합체의 컬러임. 장치에 인가되는 전압이 중합체를 산화시킬 정도로 충분한 양의 전압인 경우에, 장치는 투과형이 되며, 반사 전극 하부를 노출시킨다.
컨쥬게이트된 전도성 중합체가 투과 상태뿐만 아니라, 광범위한 컬러 팔레트(color palette)를 제공한다 하더라도, 이러한 중합체를 포함하는 전기변색 장치에서 나타나는 컬러는 2개의 상태로 일반적으로 제한되고, 현재 광범위한 컬러의 체계적인 조절은 가능하지 않다. 흡수형/투과형 전기변색 장치에서 양극 방식에서 그리고 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체가 부가적인 컬러 조합과 함께 동시에 스위칭(switching) 된다면, 현재에 나타나는 많은 컬러들은 디스플레이 장치용으로 특히 만족스럽지 않다. 나아가, 현재의 장치는 다수의 컬러를 나타내는 상태와 투과 상태 사이의 스위칭을 일반적으로 허용하지 않는다. 이러한 컬러 조절은 반사형 장치에 대해서는 덜 이용가능하며, 단일의 전기활성 중합체만의 컬러가 이용가능하다. 따라서, 다양한 컬러를 디스플레이할 수 있는 투과형 또는 반사형 장치가 필요하며, 특히 원하는 적용을 위해 디자인될 수 있도록 이용가능한 컬러의 조합이 필요하다
본 발명은 이중 활성의 박막 전기변색 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는, 디스플레이에서 많은 픽셀(pixel) 중에서 단일 픽셀로 작용하거나, 또는 전기변색 윈도우(electrochromic window)와 같은 단일 장치일 수 있는 전기변색 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 제1의 투과 물질 및 제1의 전기변색 물질을 갖는 제1의 작업 전극, 제1의 투과 물질과 동일하거나 다를 수 있는 제2의 물질 및 하나 이상의 제2의 전기변색 물질을 갖는 제2의 작업 전극, 대상이 되는 파장 영역에서 전혀 광학적 전이를 나타내지 않는 전기활성 물질을 갖는 대향전극, 그리고 대향 전극을 작업 전극에 접촉시키고 이들 사이에 분산된 하나 이상의 전해질 함유 물질을 포함한다. 전위는 제1의 작업 전극과 하나의 대향 전극 및 제2의 작업 전극과 하나의 대향 전극 사이에 독립적으로 인가될 수 있다. 상기 장치는 2개의 작업 전극을 통해 보여지는 컬러를 조합하여 나타나는 컬러를 디스플레이하고, 이러한 컬러는 독립적으로 인가되는 전위에 따라 결정된다. 이러한 방식에서, 상기 디스플레이 장치는 서로 독립적인 작업 전극 전위를 간단히 조절함으로써 광범위하고 다양한 컬러를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 하나 이상의 부가적인 작업 전극 및 하나 이상의 대향 전극이 전기변색 장치에 포함될 수 있다. 3개의 작업 전극과 함께, 상기 3개의 작업 전극과 이들에 연결된 대향 전극 사이에 특정 전위를 인가하는 경우에 컬러를 조합함으로써, 가시광선 전기변색 장치에서 많은 컬러 팔레트를 달성할 수 있다.
일 실시예에서, 대향 전극은 한쪽 또는 양쪽 면이 전도성일 수 있는 투과형이고, 작업 전극 사이에 끼워져 있다. 이러한 대향 전극은 다공성이거나, 단일의 전해질 함유 물질이 상기 대향 전극 및 이러한 전극의 양쪽 면 상에 있는 공간에 존재할 수 있도록 분할될 수 있어서, 필요로 하는 전기적 연결이 단일의 전해질 함유 물질을 사용하여 달성될 수 있다. 상기 대향 전극은 대상이 되는 파장에서 전혀 광학적 변화를 나타내지 않는 전기활성 물질로 코팅된 전도성 물질일 수 있고, 대향 전극의 양쪽 면의 적어도 일부분 상에 컬러가 없는 스위칭 전도성 중합체일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 장치는 반사형이고 투명한 제2의 작업 전극을 갖고, 인접하거나 부착된 반사 물질과 접촉하며 대향 전극과 마주하는 표면을 갖는다. 이 실시예에서, 제2의 작업 전극의 전기변색 물질은 투과성이고 작업 전극들 사이에 끼워져 있는 대향 전극을 향한 표면상에 위치된다. 반사율은 정(正)반사성이거나 분산되어 있다.
다른 실시예에서, 제2의 작업 전극은 제1의 작업 전극과 대향 전극 사이에 끼워져 있고, 제2의 작업 전극은 다공성이고 분할되어 있어서, 전해질 함유 물질이 제2의 작업 전극 내의 공간 및 이러한 전극의 양쪽 면상의 공간에 존재할 수 있으며, 단일의 전해질 함유 물질을 사용하여 필요로 하는 전기적 연결을 달성할 수 있다. 제2의 작업 전극은 그 공간상에 위치된 전기변색 물질을 갖고, 투명하거나 반사 표면을 가질 수 있으며, 전기변색 물질은 제1의 작업 전극을 향하고 있다. 다시, 상기 반사 표면은 정반사성 반사형 또는 분산된 반사형일 수 있다.
장치의 구성에 사용되는 물질에 따라, 전해질 함유 물질이 유체이거나, 임의의 구성 물질이 작업 환경으로부터 보호되어야 한다면 상기 장치는, 격납 수단(containment means)을 필요로 할 수 있다. 상기 장치는, 각각의 작업 전극 및 대향 전극 사이에 가변적인 전위를 독립적으로 제공하는 수단에 연결된다. 상기 장치가 2개의 작업 전극에 대해 설명되었다 하더라도, 상기 장치는 3번째 또는 그 이상의 작업 전극을 포함할 수 있으며, 전위는 주어진 작업 전극 및 대향 전극 사이에 독립적으로 인가될 수 있다. 복수의 대향 전극들이 장치에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/투과형 윈도우와 같은 디스플레이 장치의 도식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치의 도식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치의 도식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치의 도식도이다.
도 5는 PEDOT를 형성하기 위해 20 mV/s의 스캔 속도로 Pt-버튼(Pt-button) 전극 상에, 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 10 mM 단량체로부터 EDOT를 전기중합체화 하는 동안에 반복된 전위 스캐닝(potential scanning)을 도시한다.
도 6은 PProDOP를 형성하기 위해 20 mV/s의 스캔 속도로 Pt-버튼 전극 상에, 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 10 mM 단량체로부터 ProDOP를 전기중합체화 하는 동안에 반복된 전위 스캐닝을 도시한다.
도 7은 (a) 20, (b) 50, (c) 100, (d) 150, (e) 200, 및 (f) 300 mV/s의 스캔 속도로 0.1 M LiClO4/PC에서 PEDOT의 순환 전압전류 곡선(cyclic voltammogram)을 도시한다.
도 8은 (a) 20, (b) 50, (c) 100, (d) 150, 및 (e) 200 mV/s의 스캔 속도로 0.1 M LiClO4/PC에서 PProDOP의 순환 전압전류 곡선을 도시한다.
도 9는 (a) 20, (b) 50, (c) 100, (d) 150, (e) 200, 및 (f) 300 mV/s의 스캔 속도로 0.1 M LiClO4/PC에서 PProDOT-Hx2의 순환 전압전류 곡선을 도시한다. 5 mg/mL 중합체/톨루엔 용액으로부터 Pt-버튼 전극으로 드롭-캐스팅(drop-casting)에 의해 박막을 제조하였다.
도 10은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 0.1 V씩 증가시키면서, (a) -1.45 내지 (s) +0.35 V의 인가된 전위 대 Fc/Fc+에서 퍼텐시오스타트(potentiostat)하게 위치되고, 산화환원 스위치된, PEDOT 박막의 분광전기화학에 대한 합성 스펙트럼들을 도시한다.
도 11은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 0.1 V씩 증가시키면서, (a) -1.7 내지 (s) +0.1 V의 인가된 전위 대 Fc/Fc+에서 갈바노스타트(galvanostat)하게 위치되고, 산화환원 스위치된, PProDOP 박막의 분광전기화학에 대한 합성 스펙트럼들을 도시한다.
도 12는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 0.1 V씩 증가시키면서, (a) -0.67 내지 (m) +0.53 V의 인가된 전위 대 Fc/Fc+에서 스프레이-캐스트(spray-cast)되고, 산화환원 스위치된, PProDOT-Hx2 박막의 분광전기화학에 대한 합성 스펙트럼들을 도시한다.
도 13은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 (632 nm에서 각각의 전위에서 10초 동안 유지하고, -1.45 내지 +0.55 V 대 Fc/Fc+에서) PEDOT에 대한 텐덤형(tandem) 시간에 따른 흡수정도(chronoabsorptometry) 및 시간에 따른 전량분석(chronocoulometry) 스펙트럼들을 도시한다.
도 14는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 (522 nm에서 각각의 전위에서 10초 동안 유지하고, -1.7 내지 +0.1 V 대 Fc/Fc+에서) PProDOP에 대한 텐덤형 시간에 따른 흡수정도 및 시간에 따른 전량분석 스펙트럼들을 도시한다.
도 15는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 (571 nm에서 각각의 전위에서 10초 동안 유지하고, -0.67 내지 +0.53 V 대 Fc/Fc+에서) PProDOT-Hx2에 대한 텐덤형 시간에 따른 흡수정도 및 시간에 따른 전량분석 스펙트럼들을 도시한다.
도 16은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4 용액에서 PEDOT의 인가된 전위의 함수로서 상대적인 휘도를 플롯(plot)한 것을 도시한다.
도 17은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4 용액에서 PProDOP의 인가된 전위의 함수로서 상대적인 휘도를 플롯한 것을 도시한다.
도 18은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4 용액에서 PProDOT-Hx2의 인가된 전위의 함수로서 상대적인 휘도를 플롯한 것을 도시한다.
도 19는 개개의 중합체에 대한 PProDOP/PEDOT의 자외선-가시광선-근적외선(UV-vis-NIR) 합성 스펙트럼들, 그리고 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 환원된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치에 대해 계산되고 기록된 스펙트럼들을 도시한다.
도 20은 개개의 중합체에 대한 PProDOP/PEDOT의 자외선-가시광선-근적외선 합성 스펙트럼들, 그리고 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 산화된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치에 대해 계산되고 기록된 스펙트럼들을 도시한다.
도 21은 SprayDOTTM-Purple 101에 대한 (λmax = 574 nm에서) ITO/유리 상의 흡광도 대 박막 두께를 선형으로 플롯한 것이다.
도 22는 SprayDOTTM-Green 145에 대한 (λmax = 707 nm에서) ITO/유리 상의 흡광도 대 박막 두께를 선형으로 플롯한 것이다.
도 23은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M TBAP/PC 용액에서 환원된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치로부터 SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들을 도시한다.
도 24는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M TBAP/PC 용액에서 산화된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치로부터 SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들을 도시한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 장치의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들을 도시한다: a) 환원된 상태에서 SprayDOTTM-Purple 101로 코팅된 제1의 작업 전극뿐임; b) 환원된 상태에서 SprayDOTTM-Green 145로 코팅된 제2의 작업 전극뿐임; c) 환원된 상태에서 조합된 작업 전극들; 및 d) 산화된 상태에서 조합된 작업 전극들.
도 26은 상당히 투과성이 있고 다공성인 전극(PETE/Au/PEDOT:PSS)의 도식도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 장치의 자외선-가시광선 스펙트럼들을 도시한다: a) SprayDOTTM-Purple 101로 코팅된 제1의 작업 전극만이 환원됨; b) SprayDOTTM-Green 145로 코팅된 제2의 작업 전극만이 환원됨; c) 작업 전극 둘 모두가 환원됨; 및 d) 작업 전극 둘 모두가 가시광선 영역에 걸쳐서 적은 흡광도로 산화됨.
도 28은 SprayDOTTM-Red 252/PTMA 윈도우 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 29는 SprayDOTTM-Green 179/PTMA 윈도우 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 30은 SprayDOTTM-Blue 153/PTMA 윈도우 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 5개의 전극을 포함하는 다수의-전극 전기변색 장치를 도시한다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 5개-전극 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 33은 RGB 5-전기변색 장치(작은 삼각형) 및 CRT 인광물질(큰 삼각형)에 대한 색도 좌표로 CIE 색도도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치의 도식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치의 도식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치의 도식도이다.
도 5는 PEDOT를 형성하기 위해 20 mV/s의 스캔 속도로 Pt-버튼(Pt-button) 전극 상에, 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 10 mM 단량체로부터 EDOT를 전기중합체화 하는 동안에 반복된 전위 스캐닝(potential scanning)을 도시한다.
도 6은 PProDOP를 형성하기 위해 20 mV/s의 스캔 속도로 Pt-버튼 전극 상에, 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 10 mM 단량체로부터 ProDOP를 전기중합체화 하는 동안에 반복된 전위 스캐닝을 도시한다.
도 7은 (a) 20, (b) 50, (c) 100, (d) 150, (e) 200, 및 (f) 300 mV/s의 스캔 속도로 0.1 M LiClO4/PC에서 PEDOT의 순환 전압전류 곡선(cyclic voltammogram)을 도시한다.
도 8은 (a) 20, (b) 50, (c) 100, (d) 150, 및 (e) 200 mV/s의 스캔 속도로 0.1 M LiClO4/PC에서 PProDOP의 순환 전압전류 곡선을 도시한다.
도 9는 (a) 20, (b) 50, (c) 100, (d) 150, (e) 200, 및 (f) 300 mV/s의 스캔 속도로 0.1 M LiClO4/PC에서 PProDOT-Hx2의 순환 전압전류 곡선을 도시한다. 5 mg/mL 중합체/톨루엔 용액으로부터 Pt-버튼 전극으로 드롭-캐스팅(drop-casting)에 의해 박막을 제조하였다.
도 10은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 0.1 V씩 증가시키면서, (a) -1.45 내지 (s) +0.35 V의 인가된 전위 대 Fc/Fc+에서 퍼텐시오스타트(potentiostat)하게 위치되고, 산화환원 스위치된, PEDOT 박막의 분광전기화학에 대한 합성 스펙트럼들을 도시한다.
도 11은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 0.1 V씩 증가시키면서, (a) -1.7 내지 (s) +0.1 V의 인가된 전위 대 Fc/Fc+에서 갈바노스타트(galvanostat)하게 위치되고, 산화환원 스위치된, PProDOP 박막의 분광전기화학에 대한 합성 스펙트럼들을 도시한다.
도 12는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 0.1 V씩 증가시키면서, (a) -0.67 내지 (m) +0.53 V의 인가된 전위 대 Fc/Fc+에서 스프레이-캐스트(spray-cast)되고, 산화환원 스위치된, PProDOT-Hx2 박막의 분광전기화학에 대한 합성 스펙트럼들을 도시한다.
도 13은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 (632 nm에서 각각의 전위에서 10초 동안 유지하고, -1.45 내지 +0.55 V 대 Fc/Fc+에서) PEDOT에 대한 텐덤형(tandem) 시간에 따른 흡수정도(chronoabsorptometry) 및 시간에 따른 전량분석(chronocoulometry) 스펙트럼들을 도시한다.
도 14는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 (522 nm에서 각각의 전위에서 10초 동안 유지하고, -1.7 내지 +0.1 V 대 Fc/Fc+에서) PProDOP에 대한 텐덤형 시간에 따른 흡수정도 및 시간에 따른 전량분석 스펙트럼들을 도시한다.
도 15는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 (571 nm에서 각각의 전위에서 10초 동안 유지하고, -0.67 내지 +0.53 V 대 Fc/Fc+에서) PProDOT-Hx2에 대한 텐덤형 시간에 따른 흡수정도 및 시간에 따른 전량분석 스펙트럼들을 도시한다.
도 16은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4 용액에서 PEDOT의 인가된 전위의 함수로서 상대적인 휘도를 플롯(plot)한 것을 도시한다.
도 17은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4 용액에서 PProDOP의 인가된 전위의 함수로서 상대적인 휘도를 플롯한 것을 도시한다.
도 18은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4 용액에서 PProDOT-Hx2의 인가된 전위의 함수로서 상대적인 휘도를 플롯한 것을 도시한다.
도 19는 개개의 중합체에 대한 PProDOP/PEDOT의 자외선-가시광선-근적외선(UV-vis-NIR) 합성 스펙트럼들, 그리고 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 환원된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치에 대해 계산되고 기록된 스펙트럼들을 도시한다.
도 20은 개개의 중합체에 대한 PProDOP/PEDOT의 자외선-가시광선-근적외선 합성 스펙트럼들, 그리고 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 산화된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치에 대해 계산되고 기록된 스펙트럼들을 도시한다.
도 21은 SprayDOTTM-Purple 101에 대한 (λmax = 574 nm에서) ITO/유리 상의 흡광도 대 박막 두께를 선형으로 플롯한 것이다.
도 22는 SprayDOTTM-Green 145에 대한 (λmax = 707 nm에서) ITO/유리 상의 흡광도 대 박막 두께를 선형으로 플롯한 것이다.
도 23은 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M TBAP/PC 용액에서 환원된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치로부터 SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들을 도시한다.
도 24는 ITO/유리 전극 상에서 0.1 M TBAP/PC 용액에서 산화된 상태에서 이중의-중합체 전기변색 장치로부터 SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들을 도시한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 장치의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들을 도시한다: a) 환원된 상태에서 SprayDOTTM-Purple 101로 코팅된 제1의 작업 전극뿐임; b) 환원된 상태에서 SprayDOTTM-Green 145로 코팅된 제2의 작업 전극뿐임; c) 환원된 상태에서 조합된 작업 전극들; 및 d) 산화된 상태에서 조합된 작업 전극들.
도 26은 상당히 투과성이 있고 다공성인 전극(PETE/Au/PEDOT:PSS)의 도식도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 장치의 자외선-가시광선 스펙트럼들을 도시한다: a) SprayDOTTM-Purple 101로 코팅된 제1의 작업 전극만이 환원됨; b) SprayDOTTM-Green 145로 코팅된 제2의 작업 전극만이 환원됨; c) 작업 전극 둘 모두가 환원됨; 및 d) 작업 전극 둘 모두가 가시광선 영역에 걸쳐서 적은 흡광도로 산화됨.
도 28은 SprayDOTTM-Red 252/PTMA 윈도우 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 29는 SprayDOTTM-Green 179/PTMA 윈도우 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 30은 SprayDOTTM-Blue 153/PTMA 윈도우 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 5개의 전극을 포함하는 다수의-전극 전기변색 장치를 도시한다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 5개-전극 전기변색 장치에 대한 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼을 도시한다.
도 33은 RGB 5-전기변색 장치(작은 삼각형) 및 CRT 인광물질(큰 삼각형)에 대한 색도 좌표로 CIE 색도도를 도시한다.
본 발명의 실시예들은, 다른 전기활성 물질로 코팅된 작업 전극들 및 전기활성 물질, 예를 들어 산화환원 활성 물질로 코팅된 하나 이상의 대향 전극들 사이에 독립적으로 인가된 전위에 의해 조절될 수 있는 투과 상태 뿐만 아니라, 다색성 상태를 나타낼 수 있는 전기변색 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 장치의 광학적 콘트라스트는 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체 및 양극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체를 쌍으로 포함하는 것을 요구하지 않는다. 나아가, 신규한 디스플레이 장치는 시각적으로 만족스러운 부가적인 컬러 조합을 제공한다. 진보된 장치는 일반적인 대향 전극을 사용하며, 전기변색 물질, 일반적으로 전기활성 컨쥬게이트된 중합체로 코팅된 복수의 활성 작업 전극들을 사용한다. 작업 전극은 상기 장치에서 다수의 컬러 상태가 가능하도록 독립적으로 조절되고 스위치된다. 상기 장치들은 흡수형/투과형 또는 흡수형/반사형 디스플레이 장치 중 어느 하나일 수 있다. 상기 장치가 흡수형/반사형 디스플레이인 경우에, 반사는 거울과 같이 정(正)반사성이거나 종이와 같이 분산성일 수 있다. 본 발명의 목적에서, 컬러라는 용어는 가시광선 스펙트럼이나 감지기로서 인간의 눈으로 관찰할 수 있는 컬러로 제한되지 않으며, 오히려 컬러는 임의의 의도적인 감지기가 관찰할 수 있는 임의의 파장에 있을 수 있다. 많은 적용에서, 컬러 상태는 가시광선 영역이 아니라, 스펙트럼의 자외선, 근적외선, 더 긴 적외선, 또는 극초단파 영역 중 하나일 수 있으며, 투과 상태는 컬러가 감지기에 의해 관찰될 수 있는 영역에서 흡수되지 않거나 상당히 작게 흡수되는 정도로 간단하다. 바람직하다 하더라도, 투과 상태는 완전히 투명하지는 않으며; 오히려, 흡수가 상당히 감소되어야 하며 컬러를 나타내는 상태로부터의 콘트라스트는 상당하며 컬러로 인식하기에는 부족하다.
본 발명의 일 실시예에서, 장치(10)는 도 1에 예시된 바와 같이 투과형 윈도우 형태일 수 있다. 제1의 작업 전극(1)은 유리 또는 플라스틱 상에 투과성 전도체를 포함하며, 예를 들어 유기 또는 플라스틱 상에 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 또는 유리 또는 플라스틱 상에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(poly(3,4-ethylendioxythiophene):poly(styrenesulfonate))를 포함하며, 전기변색 활성층(2)은 전극(1)의 안쪽 면에 코팅된다. 이러한 실시예의 예시를 위해, 전극이 부가적인 전도성 물질을 포함한다 하더라도, 전기변색 중합체(2)는 전극에 전도성을 제공할 수 있다. 제1전극은 다공성 멤브레인 상에 투명한 전도체(4), 예를 들어 투명한 멤브레인 상에 코팅된 PEDOT:PSS를 포함하는 제2전극(3)과 전기적으로 접촉한다. 투과형 다공성 전극(3)은 컬러를 변경시키지 않으나 전기화학적 산화환원 반응을 겪고, 스위칭 동안에 전하를 균형있게 하는 산화환원 활성층(4)으로 코팅된다. 컨쥬게이트된 중합체 뿐만 아니라, 다른 전기활성 산화환원 물질이 스위칭 동안에 전하를 균형있게 하는 데에 사용될 수 있다. 전기활성 산화환원 물질층(4)으로 사용될 수 있는 중합체는 산화환원 중합체를 포함한다. 산화환원 중합체는 특정 공간으로 그리고 정전기적으로 고립된 전기화학적 활성 부위를 갖고, 상기 부위에서 전기활성은 상당히 국소적이다. 일반적인 산화환원 중합체는 펜던트 그룹을 기초로 한 산화환원-활성 전이 금속이 중합체 백본(backbone)의 일부에 공유적으로 결합되어 있는 시스템으로 이루어지며, 상기 중합체 백본은 컨쥬게이트 되거나 또는 컨쥬게이트되지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 산화환원 활성 중합체의 예들은 하기를 포함하나 이에 제한되지 않는다: 폴리(비닐 페로센)(poly(vinyl ferrocene)) 및 이들의 공중합체; 폴리(비닐트리피리딜 코발트 디클로라이드)(poly(vinyltripyridyl cobalt dicloride)) 및 이들의 공중합체; 폴리(4-비닐피리딜 오스뮴 비스-바이피리딜 디클로라이드)(poly(4-vinylpyridyl osmium bis-bipyridyl chloride)) 및 이들의 공중합체; 폴리(피롤-코-N-벤질 루테늄 비스-바이피리딜 클로라이드)(poly(pyrrole-co-N-benzyl ruthenium bis-bipyridyl chloride)); 폴리(N-2-시아노에틸-3,4-프로필렌디옥시피롤)(poly(N-2-cyanoethyl-3,4-propylenedioxypyrrole)), 및 폴리(2,2,6,6-테트라메틸피페리디닐옥시-4일 메타크릴레이트)(poly(2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy-4yl methacrylate))와 폴리[2,3-비스(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥시카보닐)-노보렌](poly[2,3-bis(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxycarbonyl)-norborene])과 같은 산화환원-활성 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실 그룹(2,2,6,6-tetramethylpiperidin-N-oxyl group)을 갖는 중합체.
전기활성 중합체(4)는 효율적인 전하 균형 및 스위칭을 제공하기 위해 멤브레인의 일면 또는 양쪽 면에 코팅될 수 있다. 또한, 컬러가 없는 스위칭 중합체 보다, 투과형 다공성 전극(3)의 전기활성 중합체(4)는, 예를 들어 투과 전극(1)인 작업 전극 상에서 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체와 상보적으로 스위치되는 양극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체와 같은, 전기변색 중합체일 수 있다. 일반적으로, 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체는 컬러를 나타내는 중성 상태 및 투과형, 본질적으로 컬러가 없는, 산화된 상태를 갖도록 간주되며, 일반적으로 양극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체는 중성 상태에서 본질적으로 컬러가 없다고 간주되며 산화 상태에 대해서는 컬러가 있게 된다. 본 발명의 실시예들에서 사용되는 일부 전기변색 중합체는 중성 상태 및 산화 상태에서 컬러를 나타낼 수 있으며, 컬러가 없는 상태를 디스플레이하는 양극 방식에서 또는 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체 중 하나 또는 둘 모두를 대신하여 사용될 수 있다. 상기 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 제3의 투과 전극(5)을 갖는다. 제3의 투과 전극(5)은, 도 1에 예시된 바와 같이 안쪽 면에 전기변색 중합체 코팅(6)을 갖는 제2의 전기변색 중합체-코팅된 투명한 작업 전극이다. 전해질은 상기 층들 사이에 분산되어 있고, 겔(gel) 전해질, 고체 전해질, 또는 이온성 액체(ionic liquid)일 수 있다. 전기활성층(6)이 일반적으로 전기변색 중합체이다 하더라도, 다른 전기활성 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들어 전이 금속 복합체, 비올로겐 시스템(viologen system) 또는 전이 금속 산화물이 사용될 수 있다. 전기적 접촉부들(7,8,9)은 전극들(1,3,5) 각각을 전기적으로 어드레스(address)하는 데에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 투과 전극들(1,5)은 충분히 투명한 임의의 전도성 물질을 포함할 수 있고, 표면 중 적어도 한 면에 대해 중합체화 되거나, 위치되거나, 또는 캐스트(cast)되는 전기변색 물질(2,6)을 가질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 전기변색 물질은 전도성 물질일 수 있고, 비-전도체일 수 있는 투명한 물질 상에서 지지될 수 있다. 예를 들어, 전기변색 물질은 전도성 유리(예를 들어, ITO), 전도성 중합체(예를 들어, PEDOT:PSS), 얇은 금속(예를 들어, 금), 또는 투명한 탄소(예를 들어, 단일-벽 탄소 나노튜브(SWCNT) 박막) 상에 위치될 수 있다. 지지하는 투명 물질은, 예를 들어 유리 또는 투명 플라스틱(예를 들어, 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)))일 수 있다. 투명한 다공성 전극(3)에 사용되는 다공성 멤브레인은, 멤브레인의 형태 또는 다른 다공성 구조에 있는 투명한 중합체 또는 유리일 수 있으며, 상기 전극은 하기와 같은 전도성 물질로 코팅된다: 전도성 중합체(예를 들어, PEDOT:PSS); 매우 얇은 금속(예를 들어, 금); 또는 투명한 탄소(예를 들어, 단일-벽 탄소 나노튜브(SWCNT) 박막). 상기 전도성 물질이 충분한 기계적 온전함(integrity)을 갖고 다공성인 경우에, 지지하는 다공성 구조는 필요하지 않다. 겔 전해질은 하기와 같은 물질일 수 있다: 유기 매질의 가용성 염 용액(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)/프로필렌 카보네이트 용액에 있는 테트라부틸암모늄 퍼클로레이트(tetrabutylammonium perchlorate)); 이온성 액체(예를 들어, 테트라알킬암모늄(tetraalkylammonium), 디알킬 이미다졸륨(dialkyl imidazolium), 알킬피리디늄(alkylpyridinium), 디알킬피리디늄(dialkylpyridinium), 및 비-친핵성 음이온의 염(예를 들어, 헥사플루오로안티모네이트(hexafluoroantimonate), 헥사플루오로포스페이트(hexafluorophosphate), 테트라플루오보레이트(tetrafluroborate), 트리플레이트(triflate), 및 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) 음이온)); 수용성 또는 하이드로겔 계열의 전해질, 또는 다른 점성이 있거나 또는 고체 전해질.
상기에서 언급되고, 도 1에서 예시된 본 발명의 흡수형/투과형 실시예에서, 활성 작업 전극인 전극(1) 및 전극(5)은 다공성 전극(3)인 일반적인 대향 전극을 어드레스하고, (예를 들어, 바이퍼텐시오스타트를 사용하여) 동시에 그리고 독립적으로 조절될 수 있다. 장치에서 2개의 독립적으로 조절된 전기변색 물질을 조합하여 포함하는 작업 전극에 의해, 광범위하고 다양한 컬러가 2개의 전기변색 물질에서 나온 컬러들을 혼합한 부가적인 컬러에 의해 이용가능하다. 또한, 작업 전극 둘 모두가 투과 상태를 나타내는 경우에, 장치는 다수의 컬러 및 투과 상태를 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡수형/반사형 장치(20)가 도 2에 예시된다. 이러한 흡수형/반사형 장치는, 투과 전극(5)이 바깥쪽 면에 위치되는 반사 코팅(11)을 갖는다는 것을 제외하고, 도 1에 예시된 흡수형/투과형 장치의 일반적인 특징을 갖는다. 반사 코팅(11)은 금속성이고 거울과 같이 정반사성 물질(예를 들어, 알루미늄) 또는 분사된 반사성 물질(예를 들어, 티타늄 화이트(titanium white))일 수 있다. 또한, 상기 장치는 더 긴 파장(근적외선, 중간 정도의 적외선, 극초단파) 스위칭일 수 있고, 전극(1)은 더 긴 파장에 대해 투명하다(예를 들어, 근적외선에서 유리 또는 플라스틱 상의 SWNT). 이러한 예에서, 근적외선(특히, 1310 및 1550 nm의 원격 통신 파장)에서 중합체의 전기변색 스위칭은 가변적인 광학적 감쇠기와 같은 적용에 대한 대상이 된다.
본 발명의 다른 실시예인 흡수형/반사형 디스플레이 장치(30)가 도 3에서 예시되며, 반사 전극(25)은 중심부에 위치된 다공성 작업 전극(25)이다. 전극(1)은, 도 1 및 도 2에서 예시된 상기에서 언급된 본 발명의 실시예에 따른 일반적인 것과 같이, 안쪽 면에 전기변색 층(2)으로 코팅된 투과형 작업 전극이다. 그러나, 이러한 실시예에서, 전극(25)은 다공성 반사형 전극(예를 들어, 금-코팅된 다공성 폴리카보네이트 멤브레인)이다. 다공성 멤브레인은 이온 확산이 가능한 임의의 멤브레인일 수 있고, 전기활성 중합체와 마주보는 면 상에 반사 물질로 코팅될 수 있으며, 전극(1)을 향한 면 상에는 전기활성 물질(6)로 코팅된다. 반사 물질은 전극으로서 안정한 임의의 반사성 금속, 예를 들어 금 또는 팔라듐(palladium)일 수 있다. 반사성 금속은 열증착 또는 무전해도금(electroless plating) 기술에 의해 증착될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(23)은 반사형 다공성 전극(25) 뒤에 가려져 있으며, 일반적인 대향 전극으로 작용한다. 이러한 전극(23)은 임의의 전도성 기판일 수 있고, 전기활성 물질(24)로 코팅될 수 있다. 전극(23) 상의 전기활성 물질(24)에 의해 나타나는 임의의 컬러는 장치(30)에 의해 나타나는 컬러에 영향을 주지 않으며, 단지 장치에 전하 균형 성질만을 제공한다. 도 3의 장치에 의해 디스플레이되는 컬러는 투명 전극(1) 및 반사 전극(25)에 코팅된 전기변색 물질(2, 6)의 조합이다.
도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 다른 흡수형/반사형 장치(40)이고, 디자인은 도 3에 예시된 실시예의 장치와 다르며, 반사 전극(35)이 거울과 같은 반사형 다공성 전극과 달리 전도성이고 불투명한 멤브레인인 것이 다르다. 이러한 실시예에서, 작업 전극(35)은 투과성 전기활성 물질(예를 들어, 중합체)로 코팅된 임의의 유형의 불투명한 다공성 멤브레인일 수 있다. 예를 들어, 전도성 불투명한 멤브레인은 PEDOT:PSS가 침지되거나 또는 스퍼터-증착(sputter-deposition)에 의해 ITO 층이 코팅된 셀룰로스 멤브레인일 수 있다. 이러한 전극(35)에서 반사는 분산된다. 일 실시예에서, 불투명한 멤브레인은 종이와 같은 디스플레이를 허용하는 "화이트(white)" 컬러를 제공하며, 다른 실시예에서 컬러들이 디스플레이될 수 있다.
상기에서 언급된 장치와 다르게, 본 발명의 다른 실시예에서, 대향 전극은 전도성 중합체를 필요로 하지 않으나, 임의의 전도체일 수 있다. 도 1 및 도 2에서 예시된 바와 같은 장치에서 대향 전극(3)은 투명한 물질이거나, 전도성 그리드(grid), 예를 들어 얇은 금속성 와이어의 그리드와 같이 분할되어 있기 때문에 실질적으로 투명할 수 있으며, 전도체는 투명, 반투명 또는 불투명하며, 그리드의 구조체는 충분히 많은 양의 빛이 그리드 및 장치를 통과하도록 한다. 특히, 컬러의 스위칭 속도가 빠를 필요가 없는 적용에 대해, 그리드 또는 광학적으로 연속적이지 않은 다른 대향 전극 구조가 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 도 1 및 도 2에서와 같은 대향 전극(3)과 균등한 중심부 전극은 양쪽 면이 전도성일 수 있고, 다공성일 필요가 없으며, 2개의 전해질이 각각의 전극 면에 사용될 수 있어서, 각각의 작업 전극 및 대향 전극 사이가 전기적으로 연결될 수 있다. 전극이 다공성이 아닌 경우에, 전해질은 동일하거나 다를 수 있다. 전기변색 중합체는 투과형 또는 반사형일 수 있는 작업 전극 상에 적당하게 연속적으로 코팅될 수 있으며; 그러나, 전기변색 물질은 연속적이지 않을 수 있다. 전기변색 물질이 연속적이지 않은 경우에, 장치는 1개의 부가적인 그리고 1개의 비-부가적인 컬러가 디스플레이 상에서 임의의 또는 특정 패턴으로 관찰될 수 있도록 하거나, 양쪽에 전기변색 물질이 패턴화되는 경우에, 상기 패턴은 정렬될 수 있어서 양쪽 전기변색 물질에서 나온 개별의 컬러가 디스플레이되고, 2개의 물질 중 부가적인 컬러만이 디스플레이되거나, 개별의 그리고 부가적인 컬러가 조합되어 디스플레이된다.
진보된 장치는, 흐르지 않는 겔 및 고체 물질이 사용되는 경우에, 고체 물질로 유효하게 구성된다. 상기 장치가 임의의 전해질, 전기변색 물질, 또는 유체인 다른 구성요소를 포함하는 경우에, 격납 수단을 포함한다. 격납 수단은 작업 전극 및 대향 전극에 전기적으로 접촉할 수 있도록 전체 장치 주위에서 투명한 케이스일 수 있으며, 임의의 유체가 다공성이 아닌 전극들 사이에 포함되도록 다공성이 아닌 전극들 사이를 연결시키는 실란트(sealant)일 수 있다. 또한, 전극은 특정 거리를 두고 서로 이격될 수 있다. 원하는 공간에 전극들을 고정시키기 위해 하기의 방법을 포함한 임의의 방법이 사용될 수 있다: 일자형 프레임(slotted frame)에 의한 고정; 투명한 멤브레인에 의한 분리; 장치의 모서리 주위에서 개스킷(gasket)을 사용함; 또는 균일하고 원하는 공간으로 고정시키기 위해 전극들 사이에 투명한 비드(bead)를 위치시킴.
상기 디스플레이 장치는, 기계적인 유연성, 낮은 작동 전압, 높은 광학적 콘트라스트, 뿐만 아니라, 전위를 다수의 활성 박막에 독립적으로 인가함으로써 넓은 컬러 팔레트를 이용할 수 있는 능력이라는 장점을 가져서, 광범위하고 다양한 디스플레이용으로 유용하다. 단일 장치가 다양한 컬러를 제공하는 경우에, 디스플레이 하기 위한 장치 또는 상기 장치에서 픽셀의 수가 감소될 수 있다. 필요로 하는 장치 또는 픽셀의 수를 감소시키고, 본 발명의 전기변색 중합체를 사용한 장치를 상대적으로 쉽게 제조하면, 디스플레이를 제조하는 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 디스플레이 뿐만 아니라, 본 발명의 장치는 전기변색 윈도우에 사용될 수 있으며, 상기 윈도우를 통과할 수 있는 컬러 및 빛의 강도는 자동적이거나 수동적인 양식으로 변할 수 있다.
본 발명이 2개의 작업 전극 및 1개의 대향 전극을 포함하는 실시예에 대해 일반적으로 설명된다 하더라도, 다른 실시예들은 다른 전기변색 물질을 갖는 다수의 작업 전극들을 포함할 수 있고, 복수의 대향 전극들을 사용할 수 있다. 전극들은, 전위가 작업 전극 및 대향 전극 사이에 독립적으로 인가될 수 있는 방식으로 배치되어야 하며, 모든 필수적인 전극들이 실질적으로 투명하고, 예를 들어 1개의 전극은 반사 장치에 대해서는 반사형일 수 있고, 모든 다른 전극들은 투명하고, 물질을 포함하는 하나 이상의 전해질이 주어진 전위가 인가되도록 작업 전극과 대향 전극 사이에 위치될 수 있다. 다수의 전극들의 적당한 위치 및 구조체는 상기에서 설명된 실시예들을 참고하면 당해 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 쉽게 이해될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 도핑(doping)에 따라 투과 상태로 스위치되는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)라는 3개의 주요 컬러의 중성 전기변색 중합체가 전기변색의 전체 컬러 디스플레이를 형성하는 데에 사용될 수 있다. 레드, 그린, 및 블루의 전기변색 중합체는 컬러 필터로서 투명 전극상에 분사된다. 모든 중합체들이 중성의-컬러 상태를 야기하는 경우에, 부가적인 감법 혼색 레드, 그린 및 블루(또는 주된 감법 혼색 시안(cyan), 마젠타(magenta) 및 엘로우(yellow))는, 전기변색 장치가 작업 전극을 실질적으로 블랙(black)으로 오버래핑(overlapping) 하는 것을 포함하도록, 빛을 차단하는 전체 가시광선 범위에 걸쳐서 흡수될 것이다. 투과된 빛의 바람직한 강도는 전기변색 중합체의 도핑 레벨을 정밀하게 조절함으로써 달성된다. 작업 전극상의 모든 전기활성 중합체가 완전히 도핑된 경우에, 상기 장치는 투명하게 보이고 대부분의 또는 모든 스펙트럼의 빛을 투과시켜서, 관찰자 또는 감지기가 중성 상태로부터의 차이를 쉽게 인식할 수 있다. 예시적인 실험의 5개-전극의 전기변색 장치가 하기에서 주어진다.
최근에, 발명자 중 일부가, 바이퍼텐시오스타트 조절과 함께 한 쌍의 상보적인 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체를 사용하여, 전체 팔레트의 컬러들이 가능하다는 것을 분석적으로 입증하였다(문헌[Unur 등,"Dual-Polymer Electrochromic Film Characterization Using Bipotentiostatic Control" Chemistry of Materials, 2008, 20(6), 2328] 및 문헌[Unur 등, "Dual-Polymer Electrochromic Film Characterization Using Bipotentiostatic Control" Polymer Preprints, 2007, 48(1), 42]). 이 문헌들은 본원에서 참고로 인용된다. 여러 쌍의 전기변색 컨쥬게이트된 전도성 중합체로부터 컬러 상태의 시스템적인 변경은, 상기 결과로 발생된 컬러의 총합의 동시적인 분광전기화학적 및 색채계 특성 평가를 수행하여 입증하였다. 본 발명의 장치에 의해 디스플레이될 수 있는 컬러 및 컬러 조합은 이러한 참고문헌에서 개시된 것을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
전기변색 중합체는 전기변색 물질로 사용될 수 있으며, 예를 들어 전기변색 중합체는 컨쥬게이트된 전도성 중합체일 수 있다. 본 발명의 많은 실시예들에서, 1개의 전기변색 중합체는 1개의 작업 전극의 일부분에 코팅되고, 다른 전기변색 중합체는 다른 작업 전극 상에 코팅된다. 2개의 전기변색 중합체는, 2개의 전기변색 중합체에 독립적으로 전위를 인가함으로써, 다른 컬러를 나타내는 상태 또는 컬러를 나타내는 상태와 실질적으로 컬러가 없는 상태 사이의 전이로 독립적으로 선택된다. 이러한 방식에서, 2개의 전기변색 중합체를 통해 투과되는 빛은 인가된 전위에서 2개의 중합체 중 부가적인 컬러의 결과이다. 예를 들어, 블루(L*=64a*=-5b*=-38) 및 오렌지(orange)(L*=76a*=31b*=75)를 각각 디스플레이하는 중성 상태에서 독립적으로 보여지는 경우, 그러나 조합하여 부가적인 레드/브라운(red/brown) 컬러(L*=59a*=25b*=50)를 생성하도록 보여지는 경우에, 전기변색 중합체 코팅으로서, 하나의 전극이 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 갖고, 다른 전극이 폴리(3,4-프로필렌디옥시피롤)(PProDOP)을 가지며, L*, a*, 및 b*는 컬러의 밝기(L*=0은 블랙을 가리키고, L*=100은 화이트를 가리킴)를 나타내는 CIELAB 컬러 표시이며, 컬러는 레드/마젠타 및 그린(음의 a* 값은 그린을 가리키는 반면에 양의 a* 값은 마젠타를 가리킴) 사이에 위치하며, 그리고 컬러는 엘로우 및 블루(음의 b* 값은 블루를 가리키고, 양의 b* 값은 엘로우를 가리킴) 사이에 위치한다.
디스플레이 장치를 제조하는 데에 사용될 수 있는 전기변색 중합체 쌍 중에는, 하기에서 도시된 바와 같이 PEDOT, PProDOP 및 디헥실 치환된 폴리(3,4-프로필렌디옥시티펜)(PProDOT-Hx2)이 있다. 이러한 중합체들 모두는 진한 컬러를 나타내는 중성 상태 및 매우 투명하고, 완전히 산화되고, 도핑된 상태를 디스플레이한다. 하기의 표 1 및 표 2는 CIELAB 컬러 표시를 사용하여 이러한 중합체 중 2개의 다른 쌍의 박막으로부터 가능한 광범위하고 다양한 컬러를 예시한다. 모든 경우에서, ITO 유리 전극 상의 박막은 PEDOT 및 PProDOP를 전극 상에 직접적인 전기중합체화 하거나 또는 PProDOT-Hx2를 전극 상에 톨루엔 용액으로부터 스프레이 코팅함으로써 제조된다. 2개의 전기변색 중합체가 박막으로부터 컬러를 추가하여 컬러를 조절하는 데에 사용되고 각각의 박막에 대한 전위가 독립적으로 조절될 수 있다 하더라도, 다른 전기변색 중합체를 포함하는 3개 이상의 작업 전극들이 사용될 수도 있다. 필수적이지는 않지만, 종종, 다수의 중합체들이 사용되는 경우에, 하나 이상의 중합체들은 중성 상태 또는 도핑 상태에서 달성될 수 있는 투명 상태를 갖는다.
[표 1]
0.1 M LiClO4/PC에서 ITO 상의 PProDOP/PEDOT 박막에 대한 L*(상부) a*(중간) b*(하부) 컬러 좌표 대 독립적으로 인가된 전위(V)에 대한 Fc/Fc+
본 발명의 장치에 사용될 수 있는 다른 전기변색 중합체는 하기의 물질을 포함한다: 알킬렌디옥시티오펜(alkylenedioxythiophenes); 알킬렌디옥시피롤(alkylenedioxypyrroles); 디알킬 유도체화된 폴리(3,4-알킬렌디옥시티오펜)(dialkyl derivatized poly(3,4-alkylenedioxythiophenes)); 디알콕시 유도체화된 폴리(3,4-알킬렌디옥시티오펜)(dialkoxy derivatized poly(3,4-alkylenedioxythiophenes)); N-알킬 폴리(3,4-알킬렌디옥시피롤)(N-alkyl poly(3,4-alkylenedioxypyrroles)); 폴리(비스-알킬렌디옥시티오펜-아릴렌비닐렌)(poly(bis-alkylenedioxythiophene-arylenevinylene)); 폴리(비스-알킬렌디옥시티오펜-벤조티아디아졸)(poly(bis-alkylenedioxythiophene-benzothiadiazole)); 및 폴리(비스-(3,4-알킬렌티오펜)N-알킬 카바졸)(poly(bis-(3.4-alkylenethiophene)-N-alkyl carbazole), 여기서, 알킬렌은 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌일 수 있고, 알킬은 임의의 C1 내지 C20 알킬일 수 있고, 알콕시는 임의의 C1 내지 C20 알콕시 또는 올리고(알킬렌옥사이드)(oligo(alkyleneoxide))일 수 있으며, 아릴렌은 페닐렌(phenylene), 나프틸렌(naphthylene), 치환된 페릴렌(substituted phenylene) 또는 치환된 나프틸렌(substituted naphthylene)일 수 있다. 다른 전기변색 중합체는 본 발명의 신규한 전기변색 장치에서 사용될 수 있는 당해 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 공지되었다. 또한, 다른 전기변색 중합체가 하나 이상의 전기변색 중합체와 컨쥬게이트 되거나 또는 대신하여 사용될 수 있다. 본 발명의 전기변색 장치에서 사용되거나 적용될 수 있는 물질 중에는, 전이 금속 산화물(예를 들어, 바나듐 산화물 또는 텅스텐 산화물), 비올로겐(예를 들어, 4,4'-디메틸 비올로겐 또는 4,4'-디페닐 비올로겐), 전이 금속 복합체(예를 들어, 프러시안 블루(Prussian Blue) 또는 트리스(2,2'-바이피리딘)(tris(2,2'-bipyridine)) 루테늄 염)을 포함한다. 다시, 다른 전기변색 물질은 본 발명의 신규한 전기변색 장치에서 사용될 수 있는 당해 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 공지되었다.
[표 2]
0.1 M LiClO4/PC에서 ITO 상의 PProDOP/PProDOT-Hx2 박막에 대한 L*(상부) a*(중간) b*(하부) 컬러 좌표 대 독립적으로 인가된 전위(V)에 대한 Fc/Fc+
본 발명의 다른 실시예에서, 작업 전극의 전기변색 물질은 SprayDOTTM-Purple 101(PProDOT-(CH2COOC12H25)2) 및 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145(P(EDOT2(ProDOT-(CH2O(2-EtHx))2)2BTD))이며, 그 구조는 하기와 같고, 주된 컬러를 제공하는 데에 사용된다. (P(EDOT2(ProDOT-(CH2O(2-EtHx))2)2BTD))의 제조는, 본원에서 참고로 인용된 문헌[Beaujuge 등., Nat . Mater . 2008, 7, 795]에 개시되어 있다. SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145는 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체이고, SprayDOTTM-Purple 101은 진한 마젠타(L*=41 a*=22 b*=-48) 내지 매우 투과성인 그레이/블루(L*=87 a*=-2 b*=-7)로 스위치되고, SprayDOTTM-Green 145는 진한 그린(L*=60 a*=-23 b*=12) 내지 투과성인 스카이 블루(L*=84 a*=-4 77 b*=-6)로 스위치된다. 하기의 표 3은 CIELAB 컬러 표시를 사용하여 쌍으로 된 중합체로부터 다양한 컬러를 예시한다.
[표 3]
0.1 M LiClO4/PC에서 ITO 상의 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145 박막에 대한 L*(상부) a*(중간) b*(하부) 컬러 좌표 대 독립적으로 인가된 전위(V)에 대한 Fc/Fc+
물질 및 방법
중합체의 순환
전압전류법
및 스캔 속도 의존성
전기변색 중합체의 얇은 박막을 수득하기 위해, 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이 반복된 스캐닝에 의해 10 mM 단량체를 함유하는 0.1 M LiClO4/PC 용액으로부터 Pt-버튼 전극 상에서, EDOT 및 ProDOP 각각을 전기화학적으로 중합체화 하였다. 첫번째 양극 스캔(anodic scan) 동안에, 라디칼 양이온의 형성을 가리키는 단량체의 비가역적 산화에 대응하여 단일 피크가 관찰되었다(도 5에 삽입된 것). 단량체 산화의 피크는 EDOT 대 Fc/Fc+ 에 대해서는 +1.02 V에서 관찰되었고, ProDOP 대 Fc/Fc+ 에 대해서는 +0.56에서 관찰되었다. 이후의 스캐닝은 중합체 산화 및 전하 중성화로 인한 낮은 전위에서 산화환원 반응의 전개를 보여준다. PProDOT-Hx2는, 0.45 ㎛ PTFE 필터를 통해 여과된 후에, 5 mg/mL 중합체/톨루엔 용액으로부터 Pt-버튼 전극으로 드롭-캐스트(drop-cast)되었다.
증착 후에, 모든 박막을 단량체가-없는(monomer-free) 전해질 용액으로 헹구었고, 도 7, 8, 및 9에 도시된 바와 같이 20 내지 300 mV/s 범위의 스캔 속도로 순환 전압전류 곡선(CV)을 기록하였다. 스캔 속도와 함께 전류의 선형적인 증가가, 표면에 달라붙은 전기활성 중합체 박막을 가리키는 각각의 박막에 대해 관찰되었다. 이러한 실험에서 관찰된 중요한 양태는, PEDOT 박막을 통과하는 전류가 PProDOP(동일한 수의 증착 스캔으로 제조됨) 및 PProDOT-Hx2 박막을 통과하는 전류보다 매우 크다는 것이다. 이는, 이중 박막의 장치를 제조하는 동안에, 균형있는 광학적 응답을 수득하기 위해, 작동 파라미터로서 박막 두께를 일반적으로 사용하여, 각각의 전극 상에 전기활성 중합체의 전체적인 양을 균형있게 하는 것이 중요하다는 것을 예시한다.
분광전기화학
스위칭되는 정확한 전위 범위를 결정하는 수단 및 중합체 박막의 전기활성의 안정성을 평가하는 수단으로 상기 순환 전압전류법 실험을 사용하여, 중합체 박막의 개별적인 광학적 특성만을 더 상세하게 설명하기 위해 분광전기화학적 실험 및 색채계 실험(clolorimetric experiment)이 수행되었다. 박막은, PEDOT(20초 동안 1.6 V)에 대해서는 퍼텐시오스타트하게, PProDOP(1000초 동안 0.11 mA)에 대해서는 갈바노스타트하게, 그리고 PProDOT-Hx2에 대해서는 스프레이 캐스팅(톨루엔으로부터 5 mg/mL)에 의해, ITO 코팅된 유리 슬라이드 상에 증착되었다. 박막 두께는 100 내지 300 nm로 조정되었으며, 중성 상태의 λmax에서 중합체 박막의 흡광도는 거의 동일하였다. 각각의 중합체 박막에 대한 분광전기화학적 시리즈(series)를 도 10, 11 및 12에서 도시한다. 이들의 중성 상태에서, PEDOT는 진한 블루(1.6 내지 2.75 eV에서 흡수함)를 나타내고, PProDOP는 오렌지(2.2 내지 3.0 eV에서 흡수함)를 나타내고, PProDOT-Hx2는 퍼플(purple)(1.8 내지 3.0 eV에서 흡수함)을 나타낸다. 이러한 중합체 박막이 도핑된 경우에, 전하 운반체 상태는 상당히 투과성인 박막을 생성하는 근적외선에 있는 각각의 중합체에 대해 많은 양의 빛 흡광도를 나타낸다. 주의, PProDOP에 대한 분광전기화학적 시리즈에서, CV에서 사용된 전위 윈도우보다 상당히 높은 +0.5V로 단계를 진행한다. 이렇게 높게 인가된 전위로 인해 박막을 완전히 산화시키고 가장 투과성이 있는 형태를 달성할 수 있었다. 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체 각각에 대해 투과성 상태를 형성하는 능력은 전기변색 디스플레이 및 흡수형/투과형 윈도우에서 이들을 사용하고자 할 경우에 중요하다. 투과율로 변환시키면, λmax(632 nm, 522 nm 및 571 nm)에서 △%T 값은 PEDOT, PProDOP 및 PProDOT-Hx2에 대해 각각 55%, 73% 및 65%이다.
텐덤형
(
tandem
) 시간에 따른 전량분석(
chronocoulometry
) 및 시간에 따른 흡수정도(
chronoabsorptometry
)
텐덤형 시간에 따른 흡수정도 및 시간에 따른 전량분석 실험으로 합성의 색상 효율(coloration efficiency, CE)을 계산할 수 있다. 95%의 광학적 밀도 변화를 선택함으로써, 환원된 박막의 투과율을 산화된 박막의 투과율과 비교한다. 95%의 완전한 광학적 밀도에 도달하는 데에 걸리는 시간은 거의 모든 광학적 변화가 발생할 때에 선택되며, 다른 속도로 스위치되는 중합체와 직접적으로 비교될 수 있다. 유사한 스위칭 시간 및 콘트라스트 비율을 갖는 중합체 박막은 이중의-박막 기술에 대한 적용을 위해 선택되었다. PEDOT에 대한 색상 효율은 280 cm2/C이고, 3.4 mC/cm2의 전하 밀도와 함께 95% 스위치 시간은 1.7초이며, 반면에 PProDOP에 대해 색상 효율은 224 cm2/C이고, 1.6 mC/cm2의 전하 밀도와 함께 95% 스위치 시간은 0.9초이며, 그리고 PProDOT-Hx2에 대해 색상 효율은 519 cm2/C이고, 1.4 mC/cm2의 전하 밀도와 함께 95% 스위치 시간은 0.6초이다(도 13, 14 및 15). 모든 3개의 중합체 박막들은 초 단위 이하의(sub-second) 시간의 프레임(frame)에서 상당한 전기변색 스위칭을 갖고, 2초 이내에 완전히 스위치된다.
색채계
컬러는 인간의 눈의 응답, 민감성, 및 인식의 지배를 받기 때문에, 전기변색 성질 상의 정교함은 컬러를 정확하고 정량적으로 측정함으로써 최상으로 달성된다. 인 시튜(in situ) 컬러 좌표(색(hue) 및 색의 순도) 및 상대적인 휘도(중합체 박막을 통해 투과되는 빛의 양) 값을 각각의 중합체 박막에 대해 개별적으로 기록하였다(도 16, 17, 및 18). 완전히 환원된 형태에서 3개의 중합체 박막을 고려하면, PEDOT는 a*=-5 및 b*=-37을 각각 가지며, 32%의 상대적인 휘도를 갖는 다크 블루(dark blue) 컬러를 제공하며, PProDOP는 a*=31 및 b*=75를 각각 가지며, 50%의 상대적인 휘도를 갖는 오렌지 컬러를 제공하며, 그리고 PProDOT-Hx2는 a*=14 및 b*=-45를 각각 가지며, 24%의 상대적인 휘도를 갖는 퍼플 컬러를 제공한다. 주의, 박막 두께 및 인가된 전위에서 미묘한 변화의 함수로서 측정된 L*, a* 및 b*는 변할 수 있다. 박막이 완전히 산화된 경우에, 이들 모두가 매우 투과성이 있고 스카이-블루(sky-blue) 컬러를 나타내는 박막으로 관찰된다. PEDOT는 82%의 상대적인 휘도와 함께 a*=-2 및 b*=-4를 각각 나타내며, PProDOP는 57%의 상대적인 휘도와 함께 a*=-3 및 b*=-6을 각각 나타내며, 그리고 PProDOT-Hx2는 86%의 상대적인 휘도와 함께 a*=-2 및 b*=-4를 각각 나타내며, 이는 이들 중합체 각각의 음극 방식의 색상 성질을 증명한다. 도 18에서 휘도 변화에 의해 도시된 바와 같이, PProDOT-Hx2는 62%의 △%Y를 가지면서 3개의 중합체 중 가시광선 범위에서 가장 높은 콘트라스트 비를 갖고, 반면에 PEDOT 및 PProDOP는 각각 50% 및 10 내지 20%(완전한 중성 형태 내지 산화된 형태에서)를 갖는다. PProDOT-Hx2에 비해 PEDOT의 감소된 콘트라스트는 PEDOT의 산화된 형태에서 발견되는 강한 근적외선 흡수 때문이며, 이러한 근적외선 흡수는 치환된 PProDOT에 대한 강도에서 더 낮은, 스펙트럼의 레드 영역에서 가시광선 흡수 테일(tail)을 제공한다. 산화된 티오펜 유도체에 대해 가시광선 영역에서 흡수의 단순한 손실이 PProDOP에서 더 복잡하게 보여진다. 중합체가 더 높은 밴드 갭(band gap)을 갖는 경우에, 중성 형태는 티오펜 유도체 중 어느 하나 보다 가시광선에 대해 더 투과성이 있다. 산화되는 동안에 초기에 폴라론(polaron)을 형성하여 가시광선 영역에서 흡수를 제공하며, 초기의 휘도 손실을 야기한다(도 17). 이러한 폴라론 흡수는 완전한 산화에 대해 이후에 탈색되고, 매우 투과성이고(%Y ~ 60%), 밝은 그레이 상태(light gray state)에 궁극적으로 도달한다. 인가된 전위와 함께 휘도 변화는 이중의 박막 시스템의 전기변색 응답에서 매우 중요한 역할을 한다.
PProDOP
/
PEDOT
및
PProDOP
/
PProDOT
-
Hx
2
이중 시스템
다른 전기변색 중합체 박막을 갖는 2개의 ITO 작업 전극이 분광전기화학적 및 색채계 특성 평가에 사용된 박막과 유사한 방법으로 제조되었다. 2개의 다른 중합체 박막을 갖고 분리된 퍼텐시오스타트 조절 하에서 양쪽 ITO 전극들은, 기준 전극으로 Ag 와이어 및 대향 전극으로 Pt 와이어를 갖는 1 cm 석영 셀(quartz cell)에서 서로 마주하여 위치되었다. 인 시튜 컬러 좌표 및 가시광선 영역에서 전자기 스펙트럼들은, 0.1 M LiClO4/PC 용액에서 다른 작업 전극에 대한 다른 전위를 인가하여 이중의-중합체 시스템으로부터 기록되었다. PEDOT 및 PProDOP 박막의 흡수 스펙트럼들은 환원된 상태(양쪽에서 -1.35 V 대 Fc/Fc+) 및 산화된 상태(PEDOT에서 +0.45 V 및 PProDOP에서 -0.05 V 대 Fc/Fc+)에서 분리하여 나타내었다. 결합된 박막에 대한 직접적인 스펙트럼 응답과 비교하여, 이중의 박막 전기변색 방법으로부터 예상되는 광학적 응답을 조합하여 전망하기 위해 이러한 스펙트럼들을 합하였다. 이러한 스펙트럼들은 도 19 및 도 20에서 제공된다. 결합된 박막에 대해 합해지고 실험적으로 기록된 스펙트럼은 산화된 박막에 대해서는 서로 거의 완전히 오버레이(overlay)되고, 환원된 박막에 대해서는 매우 유사하다. 따라서, 쌓여진 박막을 통해 투과된 컬러는 구성요소 박막과 완전히 다르다. 실험적인 총합 스펙트럼은, 이중 시스템이 각각의 중합체로부터의 혼합물이고 새로운 컬러의 인식을 제공하며, 2개의 다른 중합체 시스템의 광학적 성질의 물리적인 부가를 가능하게 한다는 것을 증명하였다. 2개의 이중-박막 시스템은 사용된 3개의 중합체 박막으로부터 색채계와 관련하여 연구되었다. 상기의 표 1 및 표 2에서 컬러 팔레트는 각각의 박막에 인가된 개별의 전위의 함수로서 L* a* b* 컬러 좌표를 보여준다. 이러한 컬러 팔레트는 이중-박막 전기변색 장치로부터 접근가능한 컬러로 조율되는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기의 표 1에 도시된 바와 같이, PProDOP가 환원되고 오렌지 상태를 유지하는 경우에, 이후에 산화된 PEDOT는 PEDOT가 다크 블루로부터 투과성 박막으로 변환될 때 이중-박막 시스템의 휘도를 59 내지 68까지 증가시킨다. 이런 순서에 따라, 박막이 오렌지/브라운 색을 유지하는 경우에 오렌지 컬러가 지배적이다. PProDOP를 순차적으로 산화시키는 동안에 진한 블루 중성 상태에서 PEDOT를 유지함으로써, 브라운/오렌지 박막이 그린-엷은 그레이로 변하는 것과 함께 더 뚜렷한 가시적인 응답이 관찰된다. 양쪽 박막의 완전한 산화로 매우 옅은 그레이 색을 갖는 투명 박막이 생성된다. 컬러 변화는 상기의 표 2에서 보여진 PProDOP/PProDOT-Hx2 결합에서 더 뚜렷하다. PProDOT-Hx2 박막을 산화시키는 동안에 PProDOP 박막이 환원된 상태로 유지되는 경우에, 이중-박막 시스템에서 다크 퍼플에서 투명한 블루로 변환되고 뚜렷한 레디쉬/퍼플(redish/purple)을 오렌지 컬러로 변경시키는 PProDOT-Hx2 때문에 휘도값은 56에서 72로 증가한다. PProDOP가 산화되고 PProDOT-Hx2가 환원된 상태로 유지되는 경우에, PProDOP가 매우 투명하게 됨에 따라 블루 상태로의 변환이 관찰되었다. 결국, 양쪽 박막이 산화되는 경우에, 가장 높은 휘도가 관찰되었다. 결합된 중합체 박막이 개별적으로 연구되는 경우에 이들 중합체로부터 수집된 데이터와 다르기 때문에, 관찰된 컬러 및 컬러 좌표는 이중의-중합체 설비로부터 판독되었다. 예를 들어, 중성 상태에 있는 PEDOT 및 PProDOP 박막을 결합하여 새로운 컬러의 레드/브라운(L*=59 a*=25 b*=50)을 생성하였으며, 이는 이들 중합체가 중성 상태에서 각각 나타내는 본래의 컬러인 다크 블루(L*=64 a*=-5 b*=-38) 및 오렌지(L*=76 a*=31 b*=75)와 전체적으로 다르다.
SprayDOT
TM
-
Purple
101,
SprayDOT
TM
-
Green
145,
PProDOP
-N-
EtCN
박막 증착
전기화학적 및 광학적 연구를 위해 전기변색 중합체의 얇은 박막을 수득하기 위해, 0.45 ㎛ PTFE 필터를 통해 여과한 후에 2 mg/mL 중합체/톨루엔 용액으로부터 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145를 Pt-버튼 전극 상에 드롭-캐스트하거나 또는 ITO 코팅된 유리 전극 상에 스프레이-캐스트하였다. ITO/유리 상에 분사된 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145 박막을 진공 하에서 밤새도록 건조하였다.
폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜-N-프로피온니트릴)(poly(3,4-propylenedioxythiophene-N-propionitrile), PProDOP-N-EtCN)을 전위 스캐닝(potential scanning)에 의해 Pt-버튼 전극 또는 ITO 코팅된 유리 전극 상에 전기-증착하였다. PProDOP-N-EtCN 박막은 ITO/유리에 강하게 달라붙지 않았다. 투명 전극 상에 PProDOP-N-EtCN을 안정화시키기 위해, 박막을 진공 하에서 30분 동안 55℃에서 가열하였다.
텐덤형
시간에 따른 전량분석 및 시간에 따른
흡수정도
유사한 스위칭 시간을 갖고 가장 높은 콘트라스트 비를 제공하는 중합체 박막이 이중-박막 기술의 적용을 위해 선택되었다. 텐덤형 시간에 따른 흡수정도/시간에 따른 전량분석 실험이 합성의 색상 효율 및 λmax에서 95%의 총 광학적 변화(%T)에서의 스위치 시간을 계산하는 데에 사용되었다. 색상 효율 및 스위치 시간에 대한 박막 두께의 효과는 표 4에 정리되었다. SprayDOTTM-Green 145의 향상된 전기변색은 단일 파장에 제한되지 않으며, 색상 효율은 양쪽 λmax에서 계산되었다. SprayDOTTM-Purple 101의 CE 값은 SprayDOTTM-Green 145의 CE 값보다 더 높다. 전도성 상태에서 레드 흡수 영역으로 근적외선 흡수의 향상된 테일링(tailing) 때문에, SprayDOTTM-Green 145의 벌크 구조(bulkier structure)는 SprayDOTTM-Purple 101보다 더 변화하였고, 더 낮은 광학적 콘트라스트를 갖는다.
500 nm의 두께를 갖는 SprayDOTTM-Purple 101 박막은 574 nm의 λmax에서 707 cm2/C의 CE를 야기하는 52%의 %T에서의 변화와 함께 1.1 mC/cm2의 전하 밀도를 갖고, 반면에 더 얇은 SprayDOTTM-Green 145 박막(380 nm 두께임)은 465 nm의 λmax에서 299 cm2/C의 CE를 야기하는 48%의 %T에서의 변화 및 707 nm의 λmax에서 430 cm2/C의 CE를 야기하는 39%의 %T에서의 변화와 함께 1.8 mC/cm2의 전하 밀도를 갖는다. PProDOP 유도체(PProDOP-N-EtCN) 및 폴리(2,2,6,6-테트라메틸피페리디닐옥시-4일 메타크릴레이트)(PTMA)가 진하지 않은 파스텔 컬러를 갖거나 컬러를 갖지 않기 때문에, 이중의 또는 다중의-전기변색 시스템의 광학적 성질이 PProDOT 유도체와 같은 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체의 진한 컬러에 의해 지배된다.
스위치 시간은 산화환원 스위칭 동안에 박막을 통한 반대이온의 확산에 의해 조절된다. 중합체의 개방된 형태(벌크 구조)는 반대이온을 상쇄하는 전하의 이동도를 촉진하기 때문에, 향상된 광학적 응답 시간(수 초 내임)이 이러한 시스템에서 관찰되었다. 스위치 시간은 박막의 두께에 매우 의존하며, 따라서 하기의 표 4에서 제공되는 바와 같이, 더 얇은 박막은 초 단위 이하의 시간에서 탈색되고, 반면에 더 두꺼운 박막은 더 오랜 시간에서 탈색된다. 스위치 시간과 달리, 색상 효율은 이러한 시스템에 대한 박막 두께에 독립적이다. 이러한 거동은 전하 밀도에서의 증가에 의해, 광학적 밀도의 변화(△OD)에서의 증가를 상쇄하는 것에 있다.
[표 4]
0.1 M TBAP/PC에서 다양한 박막 두께에서 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145의 색상 효율 및 스위치 시간. 값들은 95%의 완전한 스위치에서 기록됨.
두께
흡광도 대 두께 캘리브레이션 플롯(calibration plot)이 생성되었으며, SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145 둘 모두의 8개 박막이 ITO/유리 상에 분사되었다. 각각의 박막은 (λmax)에서 0 내지 2 범위의 다른 흡광도 값을 갖는다. 각각의 박막이 환원 상태와 산화 상태 사이에서 전위 단계에 의해 조절된 후에, 박막 두께는 프로필러미터(profilometer)로 측정하였다. 각각의 박막에 대해 5회 측정하였고, 데이터의 평균값을 사용하였다. 각각의 경우에, SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145에 대해 각각 도 21 및 도 22에서 도시된 바와 같이, 두께는 흡광도와 함께 선형으로 크기를 조정하였다.
이중-박막 전기변색 시스템
이중의 전기변색-박막 평가 방법이, 그의 작동 원리가 컬러 혼합에 기초한 다수의-전극 장치에 의해 발생될 수 있는 컬러를 예상하는 데에 사용되었다. 분리된 퍼텐시오스타트 조절 하에서, ITO 전극 상의 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145가 1 cm 석영 셀에서 서로 마주하며 위치되어, 기준 전극으로서 Ag 와이어 및 대향 전극으로서 Pt 와이어를 갖는 작업 전극으로 제공되었다. 인 시튜 컬러 좌표 및 가시광선 영역에서의 전자기 스펙트럼들이, 0.1 M TBAP/PC 전해질에서 다른 작업 전극에 다른 전위를 인가한 이중의 중합체 시스템으로부터 기록되었다.
이중-박막 전기변색 장치의 수단에 의한 광학적 성질의 부가를 얻기 위해, SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145 박막의 흡광도 스펙트럼들을, 도 23에서, -0.66 V 대 Fc/Fc+ 에서 환원된 박막, 그리고 도 24에서, +0.74 V 대 Fc/Fc+ 에서 산화된 박막에 대해 개별적으로 기록하였다. 도 23 및 도 24에서 스펙트럼들은 개별 흡수의 총합 및 서로 오버레이되는 결합된 이중의-전기변색 박막에 대해 기록된 스펙트럼들을 제공한다.
이중-박막 시스템은 색채계와 관련하여 연구되었다. 각각의 박막에 인가된 개별 전위의 함수로서 L* a* b* 컬러 좌표를 상기의 표 3에서 보여줬다. SprayDOTTM-Purple 101로부터 수득된 최대 콘트라스트는 0.8이고, 반면에 SprayDOTTM-Green 145에 대해서는 0.5이다. 따라서, C=0.71 및 △E=66을 갖는 도핑에 대해 605 nm(A=1.30)의 두께를 갖고, 진한 퍼플(L*=41, a*=22, b*=-48, Q=67)로부터 매우 투과성인 스카이 블루(L*=87, a*=-2, b*=-7, Q=87)로 스위치된 SprayDOTTM-Purple 101, 그리고 C=0.40 및 △E=36을 갖는 도핑에 대해 360 nm(A=1.10)의 두께를 갖고, 진한 그린(L*=60, a*=-23, b*=12, Q=65)로부터 매우 투과성인 스카이 블루(L*=84, a*=-4, b*=-6, Q=84)로 스위치된 SprayDOTTM-Green 145가 상기의 표 3의 데이터에 대해 사용되었다.
본 발명이 달성한 새로운 컬러 팔레트는 진한 블루-블랙(L*=21, a*=3, b*=-28, Q=35)으로부터 투명한 색(L*=75, a*=-6, b*=-12, Q=76)으로 연장되고, 그린 및 퍼플의 혼합물의 모든 색조를 포함한다. 컬러 전범위의 휘도 콘트라스트는 0.90이고 컬러 콘트라스트는 69이다. 혼합된 2개의 컬러 및 완전한 가시광선 범위를 따라 연장된 흡광도를 가짐(블랙의 형성)으로써, 색도 때문에 콘트라스트에 대한 장애가 상당한 범위로 제거된다.
SprayDOT
TM
-
Purple
101/
SprayDOT
TM
-
Green
145/
PProDOP
-N-
EtCN
ITO 전극 상에 SprayDOTTM-Green 145, SprayDOTTM-Purple 101 및 PProDOP-N-EtCN 박막을 전에 설명한 바와 같이 제조하였다. 비-컬러 변경 대향 전극 중합체(non-color changing counter electrode polymer)인, PProDOP-N-EtCN을 ITO-코팅된 유리 슬라이드 상에 전기중합체화 하였고, 가열하였다. 대향 전극 상에 비-컬러 변경 PProDOP-N-EtCN 박막의 두께는 마주보는 중합체와 전하 균형을 보장하고 높은 투과율을 보유하도록 맞춰졌다. 10 전위 스캔 후에, 전하를 균형있게 할 수 있는 매우 투명한 중합체 박막이 수득되었다. 나아가, 스캔으로 투과율이 더 작은 두꺼운 박막을 생성하였다. PProDOP-N-EtCN 박막을 진공 하에서 30분 동안 55℃에서 건조하였다. 모든 중합체 박막은 전위를 흘러보냄으로써 전기화학적으로 조절되었다. 음극 방식에서 컬러를 나타내는 SprayDOTTM-Green 145 및 SprayDOTTM-Purple 101은 투명한 상태로 완전히 산화되었고, PProDOP-N-EtCN의 비-컬러 변경 박막은 장치를 조립하기 전에 전하 균형을 향상시키도록 완전히 중성화되었다. 상기 조립은 SprayDOTTM-Green 145 및 SprayDOTTM-Purple 101 박막을 겔 전해질로 코팅하고, 상기 겔 전해질의 상부에 PProDOP-N-EtCN 대향 전극을 위치시킴으로써 계속하였다. 2개의 장치를 직렬로 연결하였으며, 각각의 장치의 대향 전극은 서로 마주보며, 전체 장치에 결합된 대향 전극으로 제공되도록 구리 테이프로 연결하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, SprayDOTTM-Purple 101은 작업 전극-1 역할을 하며, SprayDOTTM-Green 145는 작업 전극 2 역할을 한다. 결합된 장치는 장기간의 테스트를 위해 파라핀 왁스(paraffin wax) 및 에폭시(epoxy)에 의해 캡슐화되었다. 인 시튜 컬러 좌표는 다른 작업 전극에 다른 전위를 인가시킴으로써 전기변색 장치로부터 기록되었다.
제1의 결합된 대향 전극 전기변색 장치로부터의 흡광도 스펙트럼들 및 색채계 데이터가 도 25 및 표 5에 각각 도시된다. +1.4 V의 전위가 SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145 작업 전극 둘 모두에 인가되는 경우에, 상기 장치는 매우 투과성이 있다(L*=75, a*=-7, b*=-7). -0.2 V의 전위가 작업 전극 둘 모두에 인가되는 경우에, 박막 둘 모두는 흡수성이 되고, 상기 장치는 582 nm의 λmax와 함께 완전한 가시광선 영역을 따라 흡수되는 블루-블랙(L*=26, a*=-3, b*=-17)을 나타낸다. -0.2 V의 전위가 SprayDOTTM-Purple 101 작업 전극에 인가되고, +1.4 V의 전위가 SprayDOTTM-Green 145 작업 전극에 인가되는 경우에, 상기 장치는 진한 퍼플(L*=56, a*=7, b*=-15)을 나타낸다. +1.4 V의 전위가 SprayDOTTM-Purple 101 작업 전극에 인가되고, -0.2 V의 전위가 SprayDOTTM-Green 145 작업 전극에 인가되는 경우에, 상기 장치는 진한 그린(L*=57, a*=-17, b*=4)을 나타낸다. 상기 전기변색 장치는 휘도 콘트라스트가 0.82이고, 컬러 콘트라스트가 50이다.
[표 5]
PProDOP-N-EtCN으로 형성되고 결합된 대향 전극을 갖는 SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145 전기변색 디스플레이에 대한 L* a* b* 컬러 좌표
전기변색 장치는 가장 어두운 상태와 가장 밝은 상태 사이에 적당한 콘트라스트 값을 갖고, 완전한 컬러 팔레트를 제공함으로써 정보 디스플레이 기술에 사용된 다른 장치들에 대해 개선되었다. 또한, 상기 장치는 적당한 광학적 안정성을 나타낸다. 전기변색 장치는 가장 어두운 상태와 가장 밝은 상태 사이에서 전위를 단계적으로 진행하였다. %T 값은, 장기간의 연구를 위한 바이퍼텐시오스타트와 균등물로 사용된 2개의 컴퓨터 조절된 퍼텐시오스타트로 시간에 따라 582 nm에서 기록되었다. 전기변색 장치는 1000회의 전위 순환 후에 50%의 광학적 콘트라스트를 보유하였다. 대향 전극 물질 PProDOP-N-EtCN 및 -0.15 V 대 Fc/Fc+의 산화 개시점(oxidation onset)은 공기 중에서 안정하나, 대부분의 구성요소들이 산화되기 쉽다. 대향 전극 물질의 산화는 장치 기능에 중요한 전하 보상을 감소시킨다. O2 침투로부터 상기 장치를 봉인하는 것은 스위치 시간을 더 길게 할 수 있다.
SprayDOT
-
Purple
101/
SprayDOT
-
Green
145/
PTMA
대향 전극(50)은 도 26에 개략적으로 도시된 바와 같이 구성되고, 3개의 구성요소인 폴리에스테르 멤브레인(41), PEDOT:PSS(42) 및 금(43)을 갖는다. 트랙-에칭한(track-etched) 폴리에스테르 멤브레인(41)(10 미크론(micron)의 세공 직경), PETE는 다공성 지지체로서 역할을 한다. 상당한 전도성이 있는 PEDOT:PSS 제형은 3000 rpm에서 30초 동안 멤브레인의 양쪽 측면 상에서 스핀-코팅되었고, 박막(42)은 진공하에서 2시간 동안 120℃에서 건조되었다. 각각의 측면 상에 단일층의 PEDOT:PSS(42)와 함께 PETE(41) 상에 1.5 nm의 Au(43)의 증발은 표면 저항을 1000 Ω/□으로부터 500 Ω/□로 감소시켰다. 또한, 박막을 통한 저항은 55%의 투과율과 함께 1100 Ω/□으로부터 500 Ω/□로 감소하였다.
투과형 다공성 전극인, PETE/PEDOT:PSS/Au(50)은, 스위칭 동안에 컬러를 변경하지는 않으나 전기화학적 산화환원 반응을 겪고 전하를 균형있게 하는 전기활성 중합체 층으로 코팅되었다. 니트록사이드 라디칼 중합체(nitroxide radical polymer), PTMA, 2,2,6,6,-테트라메틸-1-피페리디닐옥시와 함께 폴리메타크릴레이트 유도체, TEMPO, 반복 단위에서 안정한 자유-라디칼이 전기활성 중합체로서 사용되었다. PTMA는 대향 전극 상의 전하 저장 물질이다. PTMA는 고분자량의 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA)와 1:4의 중량비(15 mg PTMA/60 mg PMMA/60 mL 톨루엔)로 혼합되어, 대향 전극에 대해 콘트라스트를 제한하지 않으면서 장치에 전하 및 안정성을 제공하였다.
SprayDOTTM-Green 145 및 SprayDOTTM-Purple 101을 ITO 전극 상으로 스프레이 캐스트하였고, 진공 하에서 건조하였다. PTMA 용액의 층을 PETE/PEDOT:PSS/Au 전극(50) 상으로 분사하였고, 그런 다음 PTMA/PMMA 혼합 용액의 몇몇 층을 박막이 불투명하게 될 때까지 상기 전극 상으로 분사하였으며, 이후에 상기 전극이 용액에 삽입되는 경우에 투명하게 하였다. 상기 전극을 진공 오븐에서 1시간 동안 90℃에서 어닐링(annealing) 하였다. 장치의 조립 전에 전하 균형을 향상시키기 위해, 음극 방식에서 컬러를 나타내는 SprayDOTTM-Green 145 및 SprayDOTTM-Purple 101은 완전히 산화되었고, 비-컬러 변경 PTMA/PMMA 혼합물 박막은 완전히 중성화되었다. 그런 다음, SprayDOTTM-Green 145 및 SprayDOTTM-Purple 101 박막은 겔 전해질로 코팅되었고, 대향 전극은 이들 사이에 끼워졌다. SprayDOTTM-Purple 101은 제1의 작업 전극 역할을 하고, SprayDOTTM-Green 145는 제2의 작업 전극 역할을 하고, 상기 장치는 파라핀 왁스에 의해 캡슐화되었다. 인 시튜 컬러 좌표는 다른 작업 전극에 다른 전위를 인가한 전기변색 장치로부터 기록되었다.
전기변색 장치로부터 수득된 흡광도 스펙트럼들 및 색채계 데이터가 하기의 도 27 및 표 6에서 보여진다. SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145 전기변색 장치로부터의 자외선-가시광선-근적외선 스펙트럼들은, 작업 전극의 전기변색 중합체 둘 모두의 환원에 대한 전체 가시광선 범위에 걸쳐서 608 nm의 λmax에서 넓은 흡수를 보여준다. 상기 장치는 전기변색 층의 도핑에 대해 투명하게 되고 투과성이 있게 된다. 1.5 V의 전위가 작업 전극 둘 모두(SprayDOTTM-Purple 101 및 SprayDOTTM-Green 145)에 인가되는 경우에, 박막은 투과성이 있게 되고(L*=62, a*=0, b*=-1), 그리고 -0.5 V의 전위가 작업 전극 둘 모두에 인가되는 경우에, 박막 둘 모두는 흡수성이 되고 장치는 가시광선 영역 전체에 걸쳐 흡수되는 블루-블랙을 나타낸다(L*=25, a*=7, b*=-1). -0.5 V의 전위가 SprayDOTTM-Purple 101에 인가되고, +1.5 V의 전위가 SprayDOTTM-Green 145에 인가되는 경우에, 그린 박막은 투과성이 되고 퍼플 박막은 중성 상태에 있으며, 상기 장치는 진한 퍼플을 나타낸다(L*=35, a*=21, b*=-38). +1.5 V의 전위가 제1의 작업 전극인 SprayDOTTM-Purple 101에 인가되고, -0.5 V의 전위가 제2의 작업 전극인 SprayDOTTM-Green 145에 인가되는 경우에, 그린 박막은 흡수성이 되고 퍼플 박막은 투과성이 되어서, 상기 장치는 진한 그린을 나타낸다L*=61, a*=-22, b*=16). 상기 전기변색 장치는 휘도 콘트라스트가 0.74이고 컬러 콘트라스트가 43이다.
[표 6]
PTMA로 된 대향 전극을 갖는 SprayDOTTM-Purple 101/SprayDOTTM-Green 145 전기변색 디스플레이에 대한 L* a* b* 컬러 좌표
RGB
컬러 스페이스 5개-전극 전기변색 장치(
SprayDOT
TM
-
red
252,
SprayDOT
TM
-Green 179,
SprayDOT
TM
-
Blue
153,
PTMA
)
박막 증착
SprayDOTTM-Red 252, SprayDOTTM-Green 179, 및 SprayDOTTM-Blue 153과 같은 중합체의 구조들은 하기에서 도시된다. 전기화학적 및 광학적 연구를 위한 전기변색 중합체의 얇은 박막은, 0.45 ㎛ PTFE 필터를 통해 여과한 후에 2 mg/mL 중합체/톨루엔 용액으로부터 Pt-버튼 전극상에 드롭-캐스팅하거나 또는 ITO 코팅된 유리 전극 상에 스프레이-캐스팅하여 제조되었다. ITO/유리 상의 스프레이 캐스트 박막은 진공 하에서 밤새도록 건조되었다. 비-컬러 변경 전기화학적 활성 PTMA/PMMA는, 흡수형/투과형 윈도우 유형의 전기변색 장치에서 사용하기 위해 ITO/유리 상에서, 그리고 RGB 5개-전극 전기변색 장치에서 사용하기 위해 PETE/PEDOT:PSS/Au 대향 전극 상에서 분사되고 처리되었다.
중합체 순환
전압전류법
. 스캔 속도 의존성
CV는 25 내지 300 mV/s 범위의 스캔 속도로 각각의 박막에 대해 기록되었다. 스캔 속도와 함께 전류의 선형적인 증가가 각각의 박막에 대해 관찰되었고, 이는 전기활성 중합체 박막이 표면에 부착되었다는 것을 나타낸다. 이들 중합체는 좁은 전위 윈도우에서 산화환원 순환을 완료하였다. SprayDOTTM-Blue 153은 단지 0.5 V인 매우 작은 전위차로 극단적인 산화환원 상태 사이에서 스위치되었으며, 이는 낮은 전위의 전자 장치 적용에 유리하다.
분광전기화학
분광전기화학적 및 색채계 연구는, 순환 전압전류법 실험에 의해 결정된 바와 같이 적당한 전위 범위에서 중합체 박막의 광학적 특징을 얻기 위해 수행되었다. 중합체 박막의 중성 상태에서, SprayDOTTM-Red 252는 레드를 나타내고(λmax는 528 nm임), SprayDOTTM-Green 179는 그린을 나타내고(λmax는 443 nm 및 634 nm임), 그리고 SprayDOTTM-Blue 153은 블루를 나타낸다(λmax는 398 nm 및 652 nm임). 이러한 전기변색 중합체 박막을 도핑하여 매우 투과성이 있는 박막을 생성하며, 전하 운반체 상태는 근적외선에서 발생하는 각각의 중합체에 대해 대부분의 빛을 흡수하는 것으로 나타났다. 근적외선 테일링(tailing) 때문에 산화에 대한 가시광선 영역에서 적은 흡광도는, 그린 및 블루 중합체 박막에 대한 투과 상태에서 밝은 블루 색을 생성한다.
텐덤형
시간에 따른 전량분석 및 시간에 따른
흡수정도
텐덤형 시간에 따른 흡수정도/시간에 따른 전량분석 실험이 수행되었고, λmax (t0.95)에서 95%의 총 광학적 변화(%T)에 대해, 합성의 색상 효율(CE) 값을 계산하였고 스위치 시간을 결정하였다. λmax(528 nm)에서 0.9의 흡광도를 갖는 SprayDOTTM-Red 252 박막은 545 cm2/C의 CE를 야기하는 52%의 △%T와 함께 1.3 mC/cm2의 전하 밀도를 갖는다. 634 nm에서 1의 흡광도를 갖는 SprayDOTTM-Green 179 박막은 287 cm2/C의 CE를 야기하는 443 nm에서 50%의 △%T 및 310 cm2/C의 CE를 야기하는 634 nm에서 41%의 △%T와 함께 2.1 mC/cm2의 전하 밀도를 갖는다. λmax(652 nm)에서 1.1의 흡광도를 갖는 SprayDOTTM-Blue 153 박막은 442 cm2/C의 CE를 야기하는 43%의 △%T와 함께 1.7 mC/cm2의 전하 밀도를 갖는다. 산화환원 스위칭 동안에 박막을 통한 반대이온의 이동에 의존하는 스위칭 시간은, SprayDOTTM-Red 252에 대한 값이 SprayDOTTM-Green 179 및 SprayDOTTM-Blue 153에 대한 값의 2배이다. 모든 3개의 중합체는 사슬에 따라 알콕시 그룹을 용해시켰다. SprayDOTTM-Green 179(t0.95= 2 - 2.5초) 및 SprayDOTTM-Blue 153(t0.95= 2.2초) 중합체의 BTD 단위는 중합체 매트릭스(matrix) 내에서 그리고 밖에서 이온을 더 빨리 이동시킬 수 있으며, 이로 인해 SprayDOTTM-Red 252(t0.95= 4.8초)에 비해 스위치 시간이 더 빠르다.
색채계
완전히 환원된 상태에서 주된 컬러를 갖는 3개의 전기변색 중합체 박막 각각에 대해, 인 시튜 컬러 좌표 및 상대적인 휘도 값을 기록하였다. SprayDOTTM-Red 252는 각각 a*=49, b*=5를 갖고, 28%의 상대적인 휘도를 갖는 레드 컬러를 제공한다. SprayDOTTM-Green 179는 각각 a*=-15, b*=-5를 갖고, 25%의 상대적인 휘도를 갖는 그린 컬러를 제공한다. SprayDOTTM-Blue 153은 각각 a*=-21, b*=-36를 갖고, 25%의 상대적인 휘도를 갖는 블루 컬러를 제공한다. 박막이 완전히 산화된 경우에, 모든 박막들은 매우 투과성이 있는 상태로 변환된다. 산화된 상태에서: SprayDOTTM-Red 252는 각각 a*=-1, b*=2를 나타내고, 69%의 상대적인 휘도를 가지며; SprayDOTTM-Green 179는 각각 a*=-3, b*=-8을 나타내며, 64%의 상대적인 휘도를 가지며; SprayDOTTM-Blue 153은 각각 a*=-4, b*=-2를 나타내며, 65%의 상대적인 휘도를 갖는다.
3개의 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체 모두는, 완전한 중성 형태에서부터 산화된 형태까지 ~40%의 △%Y를 갖는 C ~0.4%의 휘도 콘트라스트 비를 갖는다. 광학적 연구에 기초하여, λmax에서 1의 흡광도 값을 갖는 박막이 예시적인 완전 컬러 장치에 사용되었다. 박막이 더 두꺼울수록 콘트라스트 비가 더 낮으며, 박막이 더 얇을수록 색의 순도는 더 열악하다. 이력 현상(hysteresis)이 인가된 전위의 함수로서 휘도에 대해 관찰되었다. 산화에 대한 광학적 변화보다 환원에 대한 광학적 변화에 대해 더 낮은 전위가 요구되었다.
이중의 흡수형/투과형
윈도우
전기변색 장치
이중의 흡수형/투과형 윈도우 유형의 전기변색 장치가 조립되었다. 전기변색 중합체가 ITO/유리 전극 상으로 분사되었고, 상기에서 주어진 바와 같이 진공 하에서 건조되었다. ITO/유리 상으로 PTMA층의 분사 후에, 전해질에 위치될 때에 투과성이 있도록 PTMA/PMMA 용액을 박막이 불투명하게 될 때까지 분사하였다. 박막 두께는 음극 방식에서 컬러를 나타내는 작업 전극 및 비-컬러 변경 박막 대향 전극 상에서 산화환원 부위의 수를 균형있게 하도록 맞춰졌다. 모든 전기활성 박막은 전위 순환(potential cycling)에 의해 조절되었다. 초기에 전극 연결의 전하 균형을 갖도록 장치를 조립하기 전에, 음극 방식에서 컬러를 나타내는 레드, 그린 및 블루 중합체 박막은 도핑(탈색)되었고, PTMA/PMMA 박막은 환원되었다. 상기 작업 전극 중 음극 방식에서 컬러를 나타내는 박막은 TBAP/PC 겔 전해질로 코팅되었고, ITO/PTMA/PMMA 대향 전극과 함께 끼워졌다. 장치를 파라핀 왁스에 의해 캡슐화하였다. 분광전기화학적 및 색채계 특성이 예시적인 윈도우 장치에 대해 결정되었다.
이러한 레드, 그린 및 블루에 대한 분광전기화학적 데이터가 도 28, 29 및 30에 도시된다. 장치가 음으로 바이어스되어 컬러를 나타내는 상태로 된 경우에, SprayDOTTM-Red 252/PTMA 장치는 레드(532 nm에서 주로 흡수함)를 나타내고, L*=58, a*=38, b*=6의 좌표를 가지며, SprayDOTTM-Green 179/PTMA 장치는 그린(443 nm 및 643 nm에서 흡수함)을 나타내고, L*=45, a*=-13, b*=-1의 좌표를 가지며, 그리고 SprayDOTTM-Blue 153/PTMA 장치는 블루(398 nm 및 652 nm에서 주로 흡수함)를 나타내고, L*=55, a*=-18, b*=-35의 좌표를 갖는다. 바이어스가 반대로 되는 경우에, 장치는 투과 상태로 스위치된다. SprayDOTTM-Red 252/PTMA 장치는 엘로우 색을 유지하고, L*=81, a*=-2, b*=3의 좌표를 갖는다. SprayDOTTM-Green 179/PTMA 장치는 블루 색을 유지하고, L*=69, a*=-4, b*=-10의 좌표를 갖는다. SprayDOTTM-Blue 153/PTMA 장치는 블루 색을 유지하고, L*=80, a*=-3, b*=-5의 좌표를 갖는다.
RGB
컬러 스페이스 5개-전극 전기변색 장치
도 31에 도시된 바와 같이, RGB 5개-전극 전기변색 장치는 3개의 작업 전극 및 2개의 대향 전극을 갖도록 조립되었고, 이들의 전위는 개별적으로 조절된다. 전기변색 중합체인 SprayDOTTM-Red 252(56) 및 SprayDOTTM-Green 179(52)는 ITO/유리 물질 상으로 분사되어 각각 작업 전극(55) 및 (51)을 형성하였다. 전기변색 중합체인 SprayDOTTM-Blue 153(62)은 PETE/PEDOT:PSS/Au 전극 상에 분사되어 작업 전극(61)을 형성하였다. 비-전기변색, 전기활성, 투명한 중합체 혼합물인 PTMA/PMMA은 상기에서 개시된 바와 같이 다공성의 PETE/PEDOT:PSS/Au 상에 분사되어 대향 전극 (53) 및 (63)을 형성하였고, 이러한 대향 전극은 작업 전극 (51)과 (61) 사이, 그리고 작업 전극 (55)와 (61) 사이에 각각 끼워졌다. 작업 전극 및 대향 전극은 전하를 운반할 수 있도록 TBAP/PC 겔 전해질에 의해 분리되었다. 상기 장치는 파라핀 왁스로 캡슐화되었다.
퍼텐시오스타트 및 바이퍼텐시오스타트는 5개-전극 장치에 인가된 전위를 조절하는 데에 사용되었고, 예를 들어, 전기적 접촉부(57, 58 및 67)는 상기 바이퍼텐시오스타트에 연결될 수 있고, 전기적 접촉부(59 및 68)는 퍼텐시오스타트에 연결될 수 있다. 분광전기화학적 및 색채계 데이터는 각각 도 32 및 도 33에 예시된 바와 같은 장치에 대해 결정되었다. 작업 전극 (55) 및 (61)이 투과 상태(둘 모두 +2.5 V에서)로 도핑되고 작업 전극 (51)이 컬러를 나타내는 상태(-2.5 V에서)로 중성화되는 경우에, 상기 장치는 532 nm(도 32에서 곡선 a)에서 주로 레드 흡수를 나타낸다. 전극 (51) 및 (61)이 투과 상태로 도핑되고 작업 전극 (55)가 컬러를 나타내는 상태로 중성화되는 경우에, 상기 장치는 434 nm 및 647 nm(도 32에서 곡선 b)에서 최대 흡수 밴드에서 주로 흡수되는 그린을 나타낸다. 전극 (51) 및 (55)가 투과 상태로 도핑되고 작업 전극 (61)이 컬러를 나타내는 상태로 중성화되는 경우에, 상기 장치는 398 nm 및 634 nm(도 32에서 곡선 c)에서 최대 흡수를 갖는 밴드에서 흡수되는 블루를 나타낸다. 관련된 컬러 좌표 및 3원색 상태의 색채계 다이아그램은 도 33에 도시된다. 작은 삼각형은 RGB 5개 전극 전기변색 장치의 컬러 전체를 나타내며, 검은색 삼각형은 음극선관(CRT) 장치에 대한 컬러 전체를 나타내며, 컬러는 인접한 픽셀의 레드, 그린 및 블루 인광물질로부터 발생된다. 상대적으로 낮은 순도의 컬러가 실험 장치로 달성되었다 하더라도, 전체 장치에 대한 블루 색이 PEDOT:PSS 및 Au의 반사로부터 생성되는 경우에, 더 순수하고 진한 컬러가 대향 전극을 최적화함으로써 달성될 수 있었다. 또한, 전기변색 중합체는 더 진한 컬러에 대해 만들어진 구조일 수 있다. 컬러 순도(색의 순도)는 단일의 전기변색 박막으로부터 이중의 전기변색 장치까지 감소하여, RGB 5개-전극 전기변색 장치는 하기의 표 7에서 발견된 a* 및 b* 값을 변경시킴으로써 보여진다. 단일층 박막으로부터 다수의-전극 장치까지 진행되는 경우에 변화가 극적이지 않다. 이는, 컬러의 전체 범위가 RGB - 5개 전극 전기변색 장치 또는, 다르게는 주로 감색된 컬러를 사용하는 장치를 포함하는 디스플레이에서 사용하기 위해 발생될 수 있다는 것을 가리킨다.
[표 7]
구성요소인 작업 전극, 이중의 전기변색 장치 및 다수의-전극 전기변색 장치에 대한 a* 및 b* 값의 변화
상기에서 또는 하기에서, 본원에서 참고로 되거나 인용된 모든 특허, 특허 출원, 임시 출원, 및 공개는, 이러한 명세서의 명시적인 교시와 모순되지 않은 범위에서, 모든 도면 및 표를 포함하여 전체가 참고로 인용된다.
본원에서 설명된 예 및 실시예가 단지 예시적인 목적을 위한 것이고, 다양한 변형 및 변경이 당해 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 제안될 수 있고 본 출원의 사상 및 범위 내에 포함된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (28)
- 전기변색 장치에 있어서, 상기 장치는,
제1의 투과 물질 및 제1의 전기변색 물질을 포함하는 제1의 작업 전극;
제2의 물질 및 제2의 전기변색 물질을 포함하는 제2의 작업 전극(상기 제2의 물질은 상기 제1의 투과 물질과 동일하거나 다를 수 있음);
하나 이상의 대향 전극; 및
상기 대향 전극 및 상기 작업 전극 사이에 분산되고, 상기 대향 전극 및 상기 작업 전극과 접촉하는 물질을 포함하는 전해질을 포함하며,
상기 제1의 작업 전극 및 상기 대향 전극 사이, 그리고 상기 제2의 작업 전극 및 상기 대향 전극 사이에 독립적으로 전위가 인가되며,
상기 장치로부터 관찰된 컬러는 상기 작업 전극들의 컬러를 조합함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 대향 전극은 투명하고, 상기 작업 전극들 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 장치. - 제2항에 있어서,
상기 대향 전극은 다공성이거나 또는 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 장치. - 제3항에 있어서,
상기 대향 전극은 다공성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제4항에 있어서,
상기 대향 전극은, 상기 대향 전극의 하나 이상의 면 중 적어도 일부분 상에서 컬러를 변화시키지 않는 전기활성 물질로 코팅된 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제5항에 있어서,
상기 전기활성 물질은 산화환원 활성 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제6항에 있어서,
상기 산화환원 활성 중합체는 컨쥬게이트된 중합체(conjugated polymer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2의 작업 전극은 반사형 전도성 물질이거나, 또는 투명한 전도성 물질을 포함하며,
상기 대향 전극과 마주하는 표면이 반사 물질과 접촉하고, 상기 전기변색 물질은 상기 대향 전극을 향한 표면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2의 작업 전극은, 상기 제1의 작업 전극 및 상기 대향 전극 사이에 끼워져 있고, 상기 제2의 작업 전극은 다공성이거나 또는 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제2의 작업 전극은 반사형인 것을 특징으로 하는 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제2의 작업 전극은 분산된 반사형인 것을 특징으로 하는 장치. - 제10에 있어서,
상기 제2의 작업 전극은 정반사성의 반사형인 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기변색 물질 및 상기 제2의 전기변색 물질은, 음극 방식에서 컬러를 나타내는 물질, 양극 방식에서 컬러를 나타내는 물질, 또는 중성 상태에서는 하나의 컬러이고 산화된 상태에서는 다른 컬러인 물질을 독립적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제13항에 있어서,
상기 컬러를 나타내는 물질은, 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체 또는 양극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제14항에 있어서,
상기 음극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체는, 폴리(3,4-알킬렌디옥시티오펜)(poly(3,4-alkylenedioxythiophene)), 알킬렌 가교 치환된 폴리(3,4-알킬렌디옥시티오펜)(alkylene bridge substituted poly(3,4-alkylenedioxythiophene)), 알킬렌 가교 치환된 폴리(3,4-알킬렌디옥시피롤)(alkylene bridge substituted poly(3,4-alkylenedioxyppyrrole)), 폴리(3,4-디알콕시티오펜)(poly(3,4-dialkoxythiophene)), 폴리(3,4-디알콕시피롤)(poly(3,4-dialkoxypyrrole)), 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제14항에 있어서,
상기 양극 방식에서 컬러를 나타내는 중합체는, N-치환된 폴리(3,4-알킬렌디옥시피롤)(N-substituted poly(3,4-alkylenedioxyppyrrole)), N-치환된 알킬렌 가교 치환된 폴리(3,4-알킬렌디옥시피롤)(N-substituted alkyllene bridge substituted poly(3,4-alkylenedioxyppyrrole)), N-치환된 폴리(3,4-디알콕시피롤)(N-substituted poly(3,4-dialkoxypyrrole)), 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전해질 포함 물질은, 겔 전해질, 고체 전해질, 하이드로겔(hydrogel), 또는 이온성 액체인 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
격납 수단(containment mean)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
각각의 상기 작업 전극 및 상기 대향 전극 사이에 가변적인 전위를 독립적으로 제공하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기활성 물질 및 상기 제2의 전기활성 물질의 양은 거의 동일한 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기활성 물질 및 상기 제2의 전기활성 물질의 두께는, 상기 제1의 작업 전극 및 상기 제2의 작업 전극에 대한 중성 상태에서 λmax에서 동일한 흡광도를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기활성 물질 및 상기 제2의 전기활성 물질은, 거의 동일한 스위칭 시간 및 콘트라스트 비를 갖는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기변색 물질은 PProDOP를 포함하고, 상기 제2의 전기변색 물질은 PEDOT를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기변색 물질은 PProDOP를 포함하고, 상기 제2의 전기변색 물질은 PProDOT-Hx2를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1의 전기변색 물질은 P(EDOT2(ProDOT-(CH2O(2-EtHx))2)2BTD)를 포함하고, 상기 제2의 전기변색 물질은 PProDOT-(CH2COOC12H25)2를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
투과 물질 및 부가적인 전기변색 물질을 포함하는 하나 이상의 부가적인 작업 전극을 더 포함하며,
상기 부가적인 작업 전극 및 상기 대향 전극 사이에 독립적으로 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제26항에 있어서,
2개 이상의 대향 전극이 사용되며, 하나 이상의 대향 전극이 투과성인 것을 특징으로 하는 장치. - 제26항에 있어서,
상기 제1의 전기변색 물질은 SprayDOTTM-Red 252를 포함하고, 상기 제2의 전기변색 물질은 SprayDOTTM-Green 179를 포함하고, 상기 부가적인 전기변색 물질은 SprayDOTTM-Blue 153을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140008426A (ko) * | 2011-03-04 | 2014-01-21 | 튀링기셰스 인슈티투트 퓌르 텍스틸-운트 쿤스트슈토프-포르슝 이.브이. | 안정한 전기변색 모듈 |
| KR20190026502A (ko) * | 2017-09-05 | 2019-03-13 | 주식회사 네이션스 | 광시야각 모드와 협시야각 모드의 스위칭이 가능한 디스플레이 장치용 사생활 보호 장치 |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120027391A (ko) * | 2009-05-26 | 2012-03-21 | 유니버시티 오브 플로리다 리서치 파운데이션, 인크. | 높은 전하 운반체 이동도를 갖는 녹색 가용성 콘쥬게이트 폴리머 |
| FR2947428B1 (fr) * | 2009-07-03 | 2012-07-20 | Oreal | Article cosmetique incluant une structure multicouche electrochromique. |
| EP2513187A2 (en) * | 2009-12-18 | 2012-10-24 | Plextronics, Inc. | Copolymers of 3,4-dialkoxythiophenes and methods for making and devices |
| US8094361B2 (en) * | 2010-01-05 | 2012-01-10 | Raytheon Company | Polymer shutter compositions and devices for infrared systems |
| JP5308379B2 (ja) * | 2010-03-08 | 2013-10-09 | 株式会社クラレ | π電子系共役重合体組成物及びそれを用いるエレクトロクロミック表示素子 |
| CN103328604B (zh) * | 2010-10-28 | 2015-04-08 | 佛罗里达大学研究基金会有限公司 | 阴极着色的黄色可溶性电致变色和发光聚合物 |
| CN103329035B (zh) * | 2010-12-28 | 2016-01-20 | 日东电工株式会社 | 多孔性电极片及其制造方法以及显示装置 |
| JP5454519B2 (ja) * | 2011-06-27 | 2014-03-26 | 日立化成株式会社 | 調光素子 |
| CN103688216A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-03-26 | 佛罗里达大学研究基金公司 | 具有可见光区域透明性的红外调节电活化器件 |
| BR112013033141A2 (pt) * | 2011-06-30 | 2017-10-17 | Univ Florida | dispositivos eletrocrômicos múltiplos controlados para modulação visível e iv |
| ITTO20110830A1 (it) * | 2011-09-15 | 2013-03-16 | Consorzio Interuniversitario Nazion Ale Per La Sci | Materiali elettrocromici organici ad elevata trasparenza ed elevato contrasto nella regione del visibile |
| WO2014017656A1 (en) * | 2012-07-23 | 2014-01-30 | Ricoh Company, Ltd. | An electrochromic device and a method for manufacturing an electrochromic device |
| CN103792751B (zh) * | 2012-10-29 | 2018-06-08 | 赤峰埃晶电子科技有限公司 | 显示器 |
| FR3003044B1 (fr) * | 2013-03-07 | 2016-07-29 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif electrochrome a quatre ou trois couches |
| CN103524718B (zh) * | 2013-09-29 | 2015-09-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种红色电致变色材料及其制备方法与组件 |
| JP6012689B2 (ja) * | 2013-12-13 | 2016-10-25 | キヤノン株式会社 | エレクトロクロミック素子、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置 |
| JP2015143826A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-08-06 | キヤノン株式会社 | エレクトロクロミック素子の駆動装置、エレクトロクロミック素子を有する、エレクトロクロミック装置、光学フィルタ、撮像装置、レンズユニット、窓材、およびエレクトロクロミック素子の駆動方法 |
| WO2015179789A1 (en) | 2014-05-23 | 2015-11-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Broadly absorbing electrochromic polymers |
| TWI480659B (zh) * | 2014-07-02 | 2015-04-11 | Tintable Smart Material Co Ltd | 電致變色元件的控制方法 |
| EP2966549B1 (en) * | 2014-07-11 | 2021-10-06 | LG Innotek Co., Ltd. | Electrode member and touch window including the same |
| CN105372898B (zh) * | 2014-08-27 | 2018-08-28 | 泰特博旗滨股份有限公司 | 电致变色元件的控制方法 |
| CN104216192A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型快响应、高对比度电致变色器件的制备方法 |
| FR3026199A1 (fr) * | 2014-09-22 | 2016-03-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif electrochrome |
| CN104199228A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种以聚3,4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件及其应用 |
| WO2016081787A2 (en) | 2014-11-19 | 2016-05-26 | Biltmore Technologies, Inc. | Controlled color and opacity-changing coating system |
| JP6758916B2 (ja) * | 2015-06-03 | 2020-09-23 | キヤノン株式会社 | エレクトロクロミック素子及びその駆動方法、並びに光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置及び窓材 |
| KR102096123B1 (ko) * | 2015-10-13 | 2020-04-01 | 주식회사 엘지화학 | 전기 변색 소자 및 이의 제조방법 |
| JP6957155B2 (ja) * | 2016-02-17 | 2021-11-02 | キヤノン株式会社 | エレクトロクロミック素子、およびその駆動方法、光学フィルタ、レンズユニット及び撮像装置 |
| WO2017159221A1 (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 学校法人 慶應義塾 | エレクトロクロミック描画・表示装置 |
| US11086184B1 (en) * | 2016-04-20 | 2021-08-10 | Kinestral Technologies, Inc | Electrochromic devices having optimized visual characteristics |
| CN106647089B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-06-18 | 华南理工大学 | 一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件及其制备方法 |
| US10690986B2 (en) | 2017-09-13 | 2020-06-23 | Apple Inc. | Electronic devices having electrically adjustable optical shutters |
| KR102319360B1 (ko) | 2017-09-28 | 2021-10-29 | 주식회사 엘지화학 | 전기 변색 복합체, 이를 포함하는 전기 변색 소자 및 전기 변색 소자의 제조방법 |
| KR102160686B1 (ko) * | 2017-10-26 | 2020-09-29 | 주식회사 오리온 | 전기변색소자 |
| WO2020051419A1 (en) | 2018-09-06 | 2020-03-12 | Ambilight, Inc | Minimally color changing n-type ion storage layers, eletrochromic devices made therewith, and related methods |
| CN109867769A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-06-11 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 共轭聚合物、导电组成物与液晶显示面板 |
| CN110376816B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-01-15 | 西安交通大学 | 基于铝离子水凝胶的自供电氧化钨基电致变色器件及其制备方法 |
| US11055593B1 (en) * | 2020-01-07 | 2021-07-06 | Capital One Services, Llc | Providing alerts via a color changing transaction card |
| CZ309645B6 (cs) * | 2022-04-12 | 2023-06-07 | Novák Marek Ing. | Elektrochromický displej |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5496997A (en) * | 1978-01-17 | 1979-07-31 | Minolta Camera Co Ltd | Electrochromic light volume control component |
| JPH05100253A (ja) * | 1991-05-31 | 1993-04-23 | Tonen Corp | エレクトロクロミツク素子 |
| US6580545B2 (en) | 2001-04-19 | 2003-06-17 | E Ink Corporation | Electrochromic-nanoparticle displays |
| MXPA04004879A (es) * | 2001-11-21 | 2005-04-11 | Univ Florida | POLIMEROS ELECTROCROMáTICOS Y APARATOS DE POLIMEROS ELECTROCROMATICOS. |
| AU2003285707A1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-03-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Full-color electrochromic display with stacked in cell monochromic electrochromes |
| EP1687670B1 (en) | 2003-11-19 | 2014-03-12 | University of Florida Research Foundation, Inc. | A method to contact patterned electrodes on porous substrates and devices thereby |
| DE602005009392D1 (de) * | 2004-10-20 | 2008-10-09 | Univ Florida | Duale lichtemittierende und elektrochromische vorrichtung |
| KR101467556B1 (ko) * | 2007-05-09 | 2014-12-01 | 삼성전자주식회사 | 컬러 특성이 향상된 전기변색 소자 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140008426A (ko) * | 2011-03-04 | 2014-01-21 | 튀링기셰스 인슈티투트 퓌르 텍스틸-운트 쿤스트슈토프-포르슝 이.브이. | 안정한 전기변색 모듈 |
| KR20190026502A (ko) * | 2017-09-05 | 2019-03-13 | 주식회사 네이션스 | 광시야각 모드와 협시야각 모드의 스위칭이 가능한 디스플레이 장치용 사생활 보호 장치 |
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