KR20150090462A - 전극기판 및 이를 포함하는 전기변색미러 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예 들은 내구성을 향상할 수 있는 전극기판 구조와 이를 이용한 전기변색미러에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 기판 상의 투명전극; 및 상기 기판과 상기 투명전극 사이에 금속층을 포함하는 전극기판과 이를 포함하는 전기변색미러를 제공한다.

Description

전극기판 및 이를 포함하는 전기변색미러{Electrode Plate and Electrochomic Mirror Using the Same}
본 발명의 실시예들은 내구성을 향상할 수 있는 전극기판 구조와 이를 이용한 전기변색미러에 관한 것이다.
투명 전극(Transparent Electrode)은 LCD, OLED 등에 적용되는 디스플레이용 전극과 더불어 저항막 방식 또는 정전유도 방식의 터치스크린에 기본적으로 필요한 구성요소이다. 또한, 투명 전극은 유기태양전지 분야뿐 아니라 수광소자 및 발광소자 등에도 사용되며, 전기변색(Electrochromic) 글라스인 스마트 윈도우에도 대면적의 투명 전극으로 사용되고 있다. 그 외에 전자파차폐 기능이 요구되는 투명 필름, 투명 필름이 적용된 투명 글라스 등과 같이 그 용도가 광범위하게 증가하고 있다.
현재까지 상용화된 투명 전극은 광학용 글라스 위에 얇게 코팅한 인듐주석산화물(ITO: Indium Tin Oxide)이 대표적이다. 통상 ITO 투명전극은 스퍼터링, 디지털 프린팅 등의 공정을 통해 유리 기판상에 ITO 분말 입자를 포함한 전극재료를 박막 형태로 형성함으로써 제조된다. 이러한 ITO 투명전극은 터치스크린 등의 대부분의 전기제품에서 투명전극으로서의 성능 요구사항을 만족시키는 장점이 있다.
그러나 ITO 투명전극은 ITO 분말을 이용하여 제조되는데, ITO 분말의 입도, 분포/분산 등의 균일성 한계로 인하여 플렉서블(flexible) 응용제품에 적용하기 어려운 유연성 부족의 단점이 있다. 최근 플렉서블(flexible) 응용제품의 연구개발과 보급이 확대되는 분위기에서 ITO 투명전극의 구부림 특성에 대한 문제점이 대두하고 있다.
또한, 종래의 ITO 투명전극은 도전성 금속에 비해 상대적으로 높은 저항으로 인하여 중대형 면적의 전기제품에 적용할 때 제품의 반응 속도가 느려지는 문제가 있다. 특히, 전기변색 미러, 디스플레이 장치 등의 전면 전극이나 터치스크린패널로 이용될 때, ITO 투명전극의 상대적으로 낮은 반응 속도로 인해 변색과 소색에 대한 제어 속도가 느려지거나 디스플레이 장치에서의 터치 반응이 느려져 사용자 편의성이 저하되는 문제가 있다.
게다가, 스마트 윈도우나 디스플레이 장치에서와 같은 대면적 장치에서 설치 면적이 커질수록 전극 제어를 위한 단자 크기나 개수가 증가하고 그에 따라 구동회로부의 단자 개수도 증가하여 제조 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 기판과 투명전극 사이에 박막의 금속기판을 배치하여, 투명전극층을 지지함과 동시에 손상을 방지하여 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 전극기판을 제공할 수 있다.
나아가, 기판의 종류에 따라 연성(flexible)을 가지는 전극기판으로 구현하여 다양한 제품에 범용적인 적용이 가능하며, 구동전압을 낮추어 내구성을 개선하며, 전기변색소자 등에서 변소색성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는 기판상의 투명전극; 및 상기 기판과 상기 투명전극 사이에 금속층; 을 포함하는 전극기판을 제공할 수 있도록 한다.
또는, 이와는 다른 구조로서, 기판상의 전도성고분자층; 및 상기 기판과 상기 전도성 고분자층 사이에 금속층; 을 포함하는 전극기판을 제공할 수 있도록 한다.
상술한 전극기판의 실시예는 한 쌍의 전극기판을 포함하는 전기변색미러에 적용될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판과 투명전극 사이에 박막의 금속기판을 배치하여, 투명전극층을 지지함과 동시에 손상을 방지하여 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 전극기판을 제공할 수 있다.
나아가, 기판의 종류에 따라 연성(flexible)을 가지는 전극기판으로 구현하여 전기변색소자 및 이를 활용한 전기변색미러, 스마트윈도우, 디스플레이 장치 등에 범용적으로 적용할 수 있는 장점도 있다.
구체적으로는 본 발명의 실시예에 따르면, ITO 등의 투명전극으로 마련된 투명전극층을 지지하면서 투명전극층의 전기 저항을 낮춘 금속을 메쉬 패턴 구조로 구현함으로써 투명전극층이 휘어질 때 향상된 유연성을 제공하여 ITO 투명전극층이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 그에 의해 내구성 및 신뢰성이 향상된 전극 플레이트와 이를 이용하는 장치(스마트 윈도우, 전기변색 미러, 디스플레이 장치 등의 응용제품)를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 대면적 적용성과 유연성을 향상시킨 전극 플레이트를 응용제품의 투명전극이나 터치스크린패널에 용이하게 이용할 수 있고, 대면적 응용 제품에서 투명전극에 연결되는 전극부 단자의 크기나 개수를 감소시킬 수 있으며, 전기변색 물질을 박막으로 코팅하여 형성함으로써 대면적 플렉서블(flexible) 응용제품의 제조를 용이하게 하고 제조 비용을 절감하면서 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 전극기판을 전기변색미러로 구현하는 경우, 변소색성능 및 균일도가 향상되어 응답속도가 개선될 수 있으며, 구동전압을 낮추어 기판 내 과전류의 흐름을 방지함으로써 내구성을 개선할 수 있는 장점이 구현된다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 전극기판을 대면적 디스플레이 제품에 적용하는 경우 저 저항으로 인한 제품의 활성영역(Active Area)에 균일한 전류가 인가할 수 있게 되어 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극기판의 구조를 도시하기 위한 념도 및 단면도이다.
도 3은 메쉬형 타입의 개구영역을 구비하는 금속층의 구조를 예시한 것이다.
도 4는 도 3에서 상술한 메쉬구조 형태의 금속층의 교차영역(IA) 확대도를 도시한 것이다.
도 5는 도 1 내지 도 4에서 상술한 다양한 구조의 전극기판을 포함하여 구현되는 전기변색미러의 구조를 도시한 요부 단면도이다.
도 6은 도 5의 작용상태를 도시하기 위한 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전극기판을 적용하는 다른 구조의 실시예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서의 전기변색미러를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전기변색미러를 포함하는 차량용 룸미러 모듈의 구조를 예시한 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전극기판을 포함하는 디스플레이 장치의 구현예를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극기판의 구조를 도시하기 위한 념도 및 단면도이다.
도시된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전극기판은 기판(110), 상기 기판(110) 상의 투명전극(130) 및 상기 기판과 상기 투명전극 사이에 금속층(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
특히 상술한 상기 전극기판은 기판(110) 상에 투명전극(130)이 적층되는 구조가 가지는 내구성의 저하 및 디바이스에 적용시 면저항 증가로 인한 응답속도의 불균일성의 문제를 해소하기 위해 금속층(120)을 배치하는 것을 특징으로 한다. 특히 본 발명의 실시예에서는 상기 금속층(120)은 투명도를 높게 하여 광투과도를 80% 이상으로 구현하여 전기변색소자나 광투과를 전제로 한 다양한 디바이스에 적용이할 수 있는 전극기판으로 구현할 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 상기 금속층의 두께를 1nm~50nm의 범위로 형성하여 빛이 투과할 수 있는 범위에서 면저항을 최소화할 수 있도록 한다. 특히 금속층의 두께를 50nm를 초과하는 경우에는 광 투과도를 80% 이상으로 구현하지 못하며, 면저항이 증가하여 효율적인 전극기판으로서의 기능을 구현할 수 없게 된다. 나아가 금속층의 두께가 1nm 미만에서는 기존의 투명전극만으로 형성되는 전극기판의 문제를 일부분 가지게 되는 문제가 있다. 특히, 상술한 1nm~50nm 범위의 Au, Cu, Ag 등의 금속박막으로 구현되는 금속층(120)의 경우 저항은 ITO 보다 낮게 형성하면서도 투과도는 ITO와 거의 동등한 수준으로 구현할 수 있게 된다.
따라서, 박막 코팅된 상기 금속층(120) 상에 투명전극(130)을 코팅하면, 상대적으로 투명전극(130)의 물질로 사용되는 ITO의 물질을 적은 양을 쓸 수 있으면서 투과도는 ITO 만을 사용하는 전극기판과 동일하게 가져갈 수 있는 장점이 구현되는바, 매우 경제적이면서도 내구성이 강한 전극기판으로 구현할 수 있게 된다. 예를 들면, 스마트 윈도우용 ITO를 포함하는 전극기판에서 면저항을 최대한 줄이면서 반사율을 높이기 위해 유리기판이나 투명 고분자 필름상에 도전성이 높은 금속물질을 박막으로 코팅하고, 그 위에 ITO 물질을 코팅하는 구조를 구현하게 되면, 투명도는 유지하면서 금속전극의 저항을 나타낼 수 있게 된다. 이러한 금속층에 적용되는 물질로는, Au, Cu, Ag 등을 적용할 수 있게 되며, ITO를 적은 양을 쓰더라도 면저항을 낮출 수 있게 되는바, 스마트 윈도우 등에 적용되는 전극기판의 면저항을 최대한 낮출 수 있게 된다. 박막 코팅 방법으로는 PVD, CVD 등의 다양한 스퍼터링 기법이 적용될 수 있다.
상기 기판(110)의 소재는 투명 또는 불투명 기판을 제한하지 않으나, 광의 투과특성을 필요로하는 디바이스에 적용되는 경우에는 투과율이 좋은 글라스기판을 적용할 수 있으며, 연성(flexible)의 특성을 구현하거나, 연성이면서 투과율을 높일 수 있는 특성을 구현하기 위해서는 다양한 고분자 필름을 적용하는 것도 가능하다. 이러한 고분자 필름 재료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate : PET), 폴리카보네이트(Polycabonate : PC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer : ABS), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate : PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate : PEN), 폴리에테르술폰(Polyether Sulfone : PES), 고리형 올레핀 고분자(Cyclic Olefin Copolymer : COC), TAC(Triacetylcellulose)필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol : PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide ; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene : PS) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이는 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 투명전극(130)은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질을 적용할 수 있다.
상기 금속층(120)은 Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있지만, 이는 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투과율을 80% 이상으로 구현하는 50nm 이하의 두께로 형성되는 금속박막으로 구현가능한 것은 어느 것이나 적용할 수 있다.
도 2는 도 1에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 전극기판의 다른 구현 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서의 다른 실시예로서의 전극기판의 구조는 기판(110)과 상기 기판상의 전도성고분자층(135) 및 상기 기판(110)과 상기 전도성 고분자층(135) 사이에 금속층(125)을 포함하는 구조로 구현할 수 있으며, 특히 상기 금속층(125)은 개구영역이 적어도 1개 이상 형성되는 패턴구조를 포함하도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 본 실시예의 특징은 ITO로 대표되는 투명전극물질을 사용하지 않으면서도, 전도성 고분자와 패터닝된 금속층을 형성하여 경제적이면서도 품질 및 신뢰성이 좋은 전극기판을 구현하는 데 있다.
상기 기판(110)은 도 1에서 상술한 것과 동일한 기판이 적용될 수 있는바 구체적인 설명은 생략하며, 상기 금속층(125)의 재료의 예시도 상술한 바 있으므로 생략하기로 한다.
다만, 본 실시예에서의 상기 금속층(125)은 일정한 개구영역을 형성하는 구조의 패터화된 구조를 구현할 수 있으며, 이러한 개구영역은 원형, 사각형, 마름모 등의 규칙적인 형상일 수도 있으나, 불규칙적인 형성의 단일폐곡선으로 구현될 수도 있다. 이러한 금속층(125)의 개구영역의 일 형성 예로는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 제1방향으로 연장되는 제1패턴과 제2방향으로 연장되는 제2패턴이 교차하여 개구영역을 형성하는 메쉬형 구조를 들 수 있다. 이러한 메쉬형 구조의 금속층과 전도성고분자의 적층구조의 전극기판의 경우, ITO를 전혀 사용하지 않는바 저비용으로 대면적기판을 형성할 수 있으며, 나아가 금속패턴 구조를 구비하는바, 대면적으로 기판의 크기가 커지더라도 안정성이나 응답속도, 전기변색소자에서의 변색의 균일도(uniformity)가 감소하지 않는 신뢰성이 보장되게 된다.
이 경우 상기 전도성 고분자화합물은, 다양한 도전성을 구비한 고분자 화합물이 적용될 수 있다. 일예로 PEDOT(poly-3,4ethylenedioxythiophene), 또는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤을 포함하는 전도성 고분자 전기변색물질 및 이들의 유도체가 적용될 수 있고, 구체적으로, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐비닐렌(polyphenylenevinylene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
도 3은 이러한 메쉬형 타입의 개구영역을 구비하는 금속층(125)의 구조를 예시한 것으로, 제1방향으로 연장되는 제1패턴(125a)과 제2방향으로 연장되는 제2패턴(125b)이 교차하여 개구영역(Q)을 형성할 수 있게 된다.
상기 메쉬형 구조의 금속층(125)는 기판(110) 상에 Ag, Cu 등의 높은 도전율을 갖는 재료로 그물망 형태로 마련된다. 상기 금속층(125)의 두께는 약 0.1㎛ 내지 약 1㎛이고, 그물망 형태의 메탈메쉬 패턴(125)을 형성하는 패턴 성분의 폭(d1 또는 d2)은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛이다. 그리고, 패턴 성분들 간의 피치(p1 또는 p2)는 약 100㎜ 내지 약 1000㎜이다. 도 1에서는 일정한 투과율을 확보하기 위해 금속층의 두께를 일정하게 한정하는 것이 필요하나, 본 메쉬형 구조의 금속층은 상기 개구율을 조절하여 투과율의 조절이 가능하며, 두께 폭 피치는 금속층이 적용되는 기판의 면적과 재료에 따라 도전율, 전기저항을 고려하여 설계될 수 있다.
상술한 메쉬패턴을 포함하는 전극기판은 다음과 같은 공정으로 구현될 수 있다.
우선, 기판상에 자외선 경화 레진을 도포하고, 포토마스크를 이용하여 메쉬형태의 패턴을 레진 상에 구현한 후, 닥터블레이드(doctor blade) 방식으로 금속 파우더를 패턴화된 영역 안으로 충진하고, 베이킹을 해서 금속의 전도성을 향상시킨다. 이후, 그 위에 전도성 고분자를 스핀코팅 또는 스프레이 방식으로 코팅하여 전극기판을 완성한다. 이 경우 상술한 자외선 경화수지는 제거될 수도 있고, 잔류시킬 수도 있다. 자외선 경화수지를 잔류시키는 구조의 경우에는, 자외선 수지를 경화시키는 공정 이전 또는 직후에 구현 형태에 따라 자외선 경화수지의 높이가 메쉬패턴의 높이가 동일하게 되도록 평탄화 공정이 추가될 수 있다.
물론, 본 발명에 따른 전극기판은 상술한 방법 외에도 다양한 방식으로 제조될 수 있다.
도 4는 도 3에서 상술한 메쉬구조 형태의 금속층(125)의 교차영역(IA) 확대도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 메쉬형 패턴을 구비하는 금속층(125)은 교차영역(IA)에서 메탈메쉬 패턴 자체의 내구성을 높이고 전기전도성을 향상시키는 구조를 구비한다.
일례로, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 메쉬형 패턴을 구비하는 금속층(125)은 교차부(IA)에서 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴 성분(125a)과 제1 패턴 성분(125a)과 교차하며 제2 방향으로 연장하는 제2 패턴 성분(125b)을 포함하고, 제1 및 제2 패턴 성분들의 교차 영역(125c)은 교차 영역(125c)에서의 코너 영역(에지부:125d)을 제거하고 마련되는 전류완충패턴(S)를 구비한다. 여기서, 전류완충패턴(125d)은 제1 방향 및/또는 제2 방향에 대하여 소정의 기울기를 가지고 경사진 부분의 형태를 구비하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 에지부에 일정한 면적을 가지는 형태로 경사부나 곡률부를 구비하는 구조로 형성될 수 있다.
또 다른 일례로써, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 메쉬형 패턴을 구비하는 금속층(125)은 제1 및 제2 패턴 성분들(125a, 125b)의 교차 영역(125c)에서 코너 영역(에지부:125d)을 제거한 형태로 마련되는 굴곡부의 외주를 형성하는 전류완충패턴(S)을 구비한다. 여기서, 굴곡부는 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴 성분(125a)이 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장하는 제2 패턴 성분(125b)과 자연스럽게 연결되도록 구성되는 부분을 지칭한다.
전술한 경사부나 굴곡부의 구조를 구비하는 전류완충패턴(S)은, 메쉬형 패턴을 구비하는 금속층(125)의 직각 교차부의 코너 영역에 전류 흐름이 집중되는 것을 방지하여 메탈메쉬 패턴의 열화를 방지하고, 메탈메쉬 패턴의 표면을 흐르는 전류 흐름을 원활하게 하여 전도성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 전극기판을 적용하여 전기변색미러를 구현하는 실시예를 설명하기로 한다.
도 5는 도 1 내지 도 4에서 상술한 다양한 구조의 전극기판을 포함하여 구현되는 전기변색미러의 구조를 도시한 요부 단면도이다. 도시된 도 5의 도면을 참조하여 보면, 이는 도 1에서 상술한 전극기판을 제1전극기판 및 제2전극기판으로 사용하는 예를 설명한 것이다. (물론, 이 경우 도 2에서 상술한 메쉬형 구조의 금속층을 포함하는 전극기판을 제1전극기판 또는 제2전극기판으로 적용하는 것이 가능함은 물론이다.)
본 발명의 실시예에 따른 전극기판을 포함하는 전기변색미러는, 상호 대향하여 배치되는 제1전극기판(110, 120, 130) 및 제2전극기판(210. 220, 230)을 구비하며, 상기 제1전극기판 및 제2전극기판 사이의 전기변색부를 포함하여 구성되며, 특히 상기 제1전극기판 및 제2전극기판 중 적어도 어느 하나는 도 1 내지 도 4에서 상술한 전극기판을 적용할 수 있다. 아울러, 상기 전기변색부는 실링재(150)를 통해 밀봉되며, 전기변색물질과 전해질을 포함하는 물질로 충진된다.
상기 전기변색물질은 전기화학적 산화, 환원 반응에 의하여 광흡수도가 변화하는 전기변색특성을 갖는 물질로, 전압의 인가 여부 및 전압의 세기에 따라서 가역적으로 전기변색물질의 전기 화학적 산화, 환원 현상이 일어나고, 이에 의하여 상기 전기변색물질의 투명도 및 흡광도가 가역적으로 변경될 수 있다. 이러한, 전기변색물질은 텅스텐, 이리듐, 니켈, 바나듐을 포함하는 금속 산화물 전기변색물질, 비올로겐, 퀴논을 포함하는 유기물 전기변색물질, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤을 포함하는 전도성 고분자 전기변색물질 및 이들의 유도체가 적용될 수 있고, 구체적으로, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐비닐렌(polyphenylenevinylene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 이때, 전기변색물질은 액상이거나 고상일 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전극기판의 구조를 전기변색미러에 적용하는 경우, 빠른 응답속도를 구현할 수 있음은 물론, 구동전압을 낮추어 내구성을 개선할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5에서 전극패드부(160, 170)를 통해 전원을 인가하는 경우, 종래에는 전원이 인가되는 방향(A방향)과 그 반대방향(B) 방향을 고려할 때, ITO만으로 구현되는 전극의 저항으로 인해, 전극기판의 위치에 따른 응답속도가 다르게 나타나는 문제가 있었다. 즉, 도 6은 도 5의 전극기판을 전면에서 바라본 것을 도시한 것으로, A방향에서 전원이 인가되면, 전원이 인가되는 곳과 가까운 X영역은 응답속도가 빠르게 되나, 기판의 면적이 대면적화되는 경우, 전원 인가 영역으로부터 먼 Y영역의 경우, ITO의 면저항이 증가하게 되어 변소색의 응답속도가 균일하지 않고, 전류 밀도에 따른 변소색의 응답속도가 늦어지게 된다. (특히, ITO 만을 사용하는 경우, 10 옴 이하의 저 저항 ITO 기판을 제작하기는 매우 어렵다.)
그러나 본 발명의 도 1 및 도 2에서의 전극기판을 적용하는 경우, 금속층의 존재로 투과도는 ITO 수준으로 구현하면서, 저항은 ITO 보다 낮게 구현할 수 있게 되는바, ITO 기판과 상대적으로 적은 양의 ITO를 사용하거나, ITO를 전혀 사용하지 않고도 면저항을 낮출 수 있으므로, 기판의 면저항을 최소화하며 변소색 성능을 개선할 수 있게 된다. 즉, 금속층의 존재로 인해 면저항을 최소화해 구동전압을 낮추어 내구성을 개선하고, 기판 내 과전류 흐름을 방지하면서도 저 저항 제품으로 균일한 전류를 인가할 수 있어 제품 품질이 향상되며, 전극부의 위치(X, Y 영역)에 따른 응답속도가 동일하게 구현할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전극기판을 적용하는 다른 구조의 실시예를 도시한 것이다. 전체적인 구조는 도 5의 구조와 동일하나, 전기변색부를 구성하는 전해질층(140)의 일면에 전기변색물질층(145)이 코팅되는 구조로 변형될 수 있다. 이 경우 전기변색물질층(145)은 전기변색물질로 코팅된 층으로서 유기계 또는 무기계 전기변색물질일 수 있다. 유기계 전기변색물질로는 비올로겐, 안트라퀴논, 폴리아닐린, 폴리피놀 또는 폴리싸이오펜으로 이루어질 수 있으며, 무기계 전기변색물질로는 WO3, MoO3, CeO2, MnO2 또는 Nb2O5 일 수 있다. 변색, 소색에 대한 반응속도를 고려할 때, 유기계 전기변색물질인 것이 바람직하다. 상기 전기변색물질층(145)은 종래의 전기변색소자는 액상형태의 변색물질을 구비함으로써, 균일한 변색이 이루어지지 않고, 변색상태를 유지하기 위해 계속적으로 전압을 인가해야 하므로 전력소모가 큰 문제를 해소할 수 있도록 한다. 즉, 전기변색코팅층(140)을 형성함으로써 균일한 변색, 소색이 가능하게 되며, 전기변색물질은 메모리 효과가 있어 변색, 소색시에만 전압을 걸어 주기 때문에 전력소모가 적게 된다. 또한, 소색시 역전압을 걸어주기 때문에 소색 반응속도가 빠르며, 코팅공법을 적용하는 전기변색물질은 무기계 또는 유기 고분자이므로 소자의 내구성이 향상된다.
또한, 도시되지는 않았으나, 전해질층(140)과 제2전극기판(210, 220, 230) 사이에 전도반사층(미도시)이 추가로 형성될 수 있다. 즉, 상기 전도 반사층과 제 전기변색물질층(145) 사이에 전해질을 주입하여 전해질층(140)이 형성되며, 상기 전해질층의 양 끝단에 실링재(150)를 구비하며, 전극기판의 말단에 전극접속부(160, 170)를 구비한다. 상기 전도반사층은 전기변색코팅층(145)을 통과하여 입사한 빛을 반사하는 반사판으로서의 역할과 상기 제1전극기판의 전극의 상대전극 역할을 하게 되며, 상기 전도 반사층은 Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있지만, 이는 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 도 7의 구조와 다른 구성으로 전해질층(140)의 양면에 전기변색물질층(145, 245)이 구비되는 구조인 점에서 상이며, 제1전기변색물질층(145)은 제1전극기판 측에, 제2전기변색물질층(245)은 제2전극기판 측에 배치되며, 제2전기변색물질층(245)과 제2전극기판 사이에 전도반사층(미도시)이 추가로 형성될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 9는 이미 상술한 바와 같이, 제1전극기판 및 제2전극기판의 대향 하는 구조를 구비하는 전기변색미러에서, 제1 및 제2전극기판 중 어느 하나를 도 2에서 상술한 메쉬형 금속층을 구비하는 전극기판을 적용하는 예시를 도시한 것이다. 도 9의 구조에서는 제1전극기판을 도 2에서 상술한 구조의 전극기판을 적용하는 것을 일예로 들었으나, 제2전극기판에 적용하거나, 양자 모두에 적용할 수 있음은 상술한 바와 같다. 특히, 전기변색물질층(145)과 제1전극기판의 금속층(125) 상의 전도성고분자층(135)은 분리되어 있지만, 상기 전기변색물질층(145)을 전도성 고분자층(135)과 동일한 물질로 적용하는 경우에는 상기 전기변색물질층(145)가 생략될 수 있다. 즉, 전기변색성과 도전성을 동시에 가지는 고분자 물질, 일예로 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐비닐렌(polyphenylenevinylene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질을 적용할 수 있다. 이 경우 전체적이 전기변색미러의 구조가 간소화되며 슬림화할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 전기변색 미러는 차량 미러에 이용될 수 있다. 차량 미러는 차량 룸 미러, 차량 사이드 미러 등을 포함한다. 또한, 전기변색 미러는 미러 투영 영역을 확장하거나 차량 미러가 설치되는 차량의 내부면 형태에 따라 소정의 곡률 반경이나 굴곡을 가지고 휘어지도록 구성될 수 있다. 이 경우, ITO의 유연성을 보강하는 전극 플레이트 구조에 의해 투명전극의 유연성과 내구성을 보장할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 차량 미러로서 휘어짐이 가능하며 내구성 및 신뢰성이 우수하고 전기변색 응답 속도가 빠른 전기변색 미러를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 차량용 전기변색 거울(Mirror)은 자동차 내부의 환경 변화(하절기의 고온 다습, 동절기의 저온 등)에서도 열화 없이 유지될 수 있도록 넓은 동작 범위를 구비해야 한다. 또한, 뒷 차량에 의한 눈부심을 감지하면, 수초 이내의 빠른 시간 내에 반사율을 낮추어 눈부심 현상을 감소시켜야 하며, 뒷 차량의 전조등이 없어졌을 때 빠른 시간 내에 원 상태의 높은 반사율의 거울로 전이될 수 있어야 한다. 게다가, 야간 운전시 뒷 차량의 전조등에 의한 눈부심은 운전자의 시야를 방해하여 자동차 안전을 위협하는 요인이 되므로 이러한 눈부심 현상을 없애야 한다. 본 실시예에 따른 전극 플레이트로 마련되는 투명전극을 이용하여 전술한 차량 환경에 최적화된 차량 미러를 효과적으로 구현할 수 있다.
도 10은 이러한 본 발명의 실시예에 따른 전기변색미러를 포함하는 차량용 룸미러 모듈의 구조를 예시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 룸미러 모듈은 상술한 본 발명의 실시예에서의 전기변색미러(400)를 포함하는 구조의 차량용 룸미러 모듈로 구현하는 것이 가능하다.
물론, 이 경우 상기 차량용 룸미러 모듈은, 일면에 상기 전기변색미러(300)가 장착되는 룸미러 하우징(400)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
부가적으로, 상기 차량용 룸미러 모듈에는, 광의 세기를 감지하는 광센서(320), 상기 전기변색미러(300) 배면 일부 영역에 형성된 디스플레이유닛(321)과 상기 광센서(310)에 의해 감지된 광세기와 MEMS 센서(미도시)에 의해 감지된 차량의 움직임을 판별하여 전기변색미러(300)와 디스플레이유닛(321)을 제어하는 제어부, 그리고 차량 전면 유리에 상기 룸미러 하우징(400)을 고정하는 고정부재(410) 등을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시에에 따른 전극기판은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다. 도 12는 도 11의 디스플레이 장치의 디스플레이 기판을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치는 서로 마주하도록 대향 배치되는 제1전극기판(10) 및 제2전극기판(20)과, 제1전극기판(10) 및 제2전극기판(20) 사이에 마련되는 절연층(40)과, 제1전극기판(10) 및 제2전극기판(20)과 절연층(40)으로 마련되는 터치스크린패널과 결합하는 디스플레이 기판(50)을 포함하여 구성된다. 제1전극기판(10) 및 제2전극기판(20)은 도 1 및 도 2에서 상술한 다양한 구조의 전극기판에 각각 대응한다.
상기 절연층(40)은 액체나 고체 상태로 마련될 수 있으며, 제1전극기판(10) 및 제2전극기판(20)을 미리 정해진 간격만큼 이격시킨다. 고체 절연층으로 마련되는 경우, 절연층(40)은 접착층의 기능을 겸할 수 있다.
디스플레이 기판(50)은 LCD(Liquid Crystal Display) 장치, OLED(Organic Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치 등으로 작동하는 화소부와 구동회로부를 포함하여 구성되는 모듈을 지칭한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 도 12에 도시한 바와 같이, 디스플레이 기판(50)은 복수의 화소들(51)을 포함하는 화소부(52), 화소부(52)의 컬럼 라인과 로우 라인 상에 제어신호와 전력(전압 또는 전류)을 공급하는 패널 드라이버(53), 패널 드라이버(53)에 화상 신호, 타이밍 제어신호, 구동 제어신호 등을 공급하는 제어장치(56) 및 터치스크린패널로부터의 신호를 감지하고 감지된 신호를 소정 형태로 변환하여 제어장치(56)에 전달하는 터치 데이터 발생부(57)를 포함하여 구성된다.
여기서, 패널 드라이버(53)는 디스플레이 기판 내 구성요소(화소부 포함)에 전력을 공급하는 전원부(미도시)와, 화소부(52)의 컬럼 라인에 전기 신호를 공급하는 컬럼 드라이버(54) 및 화소부(52)의 로우 라인에 전기 신호를 공급하는 로우 드라이버(55)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1전극기판(10) 및 제2전극기판(20), 절연층(40)을 포함하여 구성되며 접촉식 정전용량 방식으로 작동하는 터치스크린패널은, 터치스크린패널의 네 귀퉁이에 전압을 걸어주고 패널 표면에 접촉하는 물체(손가락 등)에 의해 변형되는 파형을 터치 데이터 발생부(57)에서 감지하고 감지된 데이터를 토대로 제어장치(56)에서 물체가 접촉한 위치를 계산하도록 작동할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따르면, 디스플레이 장치가 LCD나 유기전계발광다이오드를 이용한 대면적 플렉시블 디스플레이 장치로 구현되는 경우, 도 1 내지 도 6의 전극 플레이트를 이용하여 마련되는 터치스크린패널에 의해 대면적 플렉시블 디스플레이 장치의 내구성 및 신뢰성을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110, 210: 기판
120, 125, 220: 금속층
130, 230: 투명전극
135: 전도성고분자층
140: 전해질
145, 245: 전기변색물질층
150: 실링부
160,170: 전극패드부

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판상의 투명전극; 및
    상기 기판과 상기 투명전극 사이에 금속층;
    을 포함하는 전극기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은,
    1nm~50nm의 범위의 두께인 전극기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전극기판은 광투과도가 80% 이상인 전극기판.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속층의 저항이 상기 투명전극 저항보다 낮은 전극기판.
  5. 기판;
    상기 기판상의 전도성고분자층; 및
    상기 기판과 상기 전도성 고분자층 사이에 금속층;
    을 포함하는 전극기판.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속층은 개구 영역을 적어도 1 이상 포함하는 전극기판.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 금속층은,
    제1방향으로 연장되는 제1패턴과 제2방향으로 연장되는 제2패턴이 교차하여 상기 개구영역을 형성하는 전극기판.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1패턴 및 제2패턴의 교차영역의 에지부에 전류완충패턴을 더 포함하는 전극기판.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전류완충패턴은,
    상기 제1패턴과 상기 제2패턴이 직교하여 형성되는 교차영역의 에지부에 경사부 또는 굴곡부를 마련하는 구조인 전극기판.
  10. 상호 대향하여 배치되는 제1전극기판 및 제2전극기판;
    상기 제1 및 제2전극기판 사이의 전기변색부; 를 포함하며,
    상기 제1전극기판 및 제2전극기판 중 적어도 어느 하나는 청구항 1 내지 청구항 9중 어느 하나의 전극기판을 포함하는 전기변색미러.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전기변색부는,
    전기변색물질과 전해질을 포함하는 전기변색미러.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 전기변색미러는,
    상기 제2전극기판 상에 전도반사층을 더 포함하는 전기변색미러.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 전기변색부는,
    전해질층의 일면 또는 양면에 전기변색물질층이 배치되는 전기변색미러.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1전극기판 및 상기 제2전극기판에 포함되는 기판 중 적어도 어느 하나는 투명기판인 전기변색미러.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1전극기판 또는 상기 제2전극기판은 청구항 5의 전극기판이며,
    상기 전기변색물질층과 상기 전극기판의 전도성고분자물질층과 동일한 전기변색미러.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 전기변색물질층 및 상기 전도성고분자층은,
    폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐비닐렌(polyphenylenevinylene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질인 전기변색미러.
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