KR20150117475A - 전기변색 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치는 서로 마주보도록 배치되는 제1 및 제2 전극부와 제1 전극부와 제2 전극부 사이에 형성되는 전기변색 층과 전기변색 층의 외부를 감싸는 보호층 및 보호층 또는 제1 및 제2 전극부 중 적어도 하나를 감싸는 밀봉부재를 포함한다.

Description

전기변색 장치 및 이의 제조방법{Electrochromic apparatus and method of fabricating the same}
본 발명은 전기변색 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기변색 층과 밀봉부재가 접촉하여 서로 화학 반응하는 것을 차단할 수 있는 보호층을 포함하는 전기변색 장치 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
일반적인 전기변색 장치는 전압의 인가에 의한 산화환원 반응에 따라 물질의 색이 가역적으로 변화하는 현상인 감전발색(electrochromism)을 이용한 재료 즉, 전기변색(electrochromic) 물질을 사용한다.
즉 전기변색 물질은 전기장이 인가되지 않는 경우 색을 표시하지 않다가 전기장이 인가되면 색을 표시할 수 있으며, 또는 이와 반대로 전기장이 인가되지 않는 경우 색을 표시하다가 전기장이 인가되면 색이 소멸 되는 특성을 가질 수 있다.
이와 같이 전기변색 장치는 전압의 인가에 따라 색 변화 및 광 투과 특성이 변화하는 성질을 이용하여 차광판 또는 스마트 윈도우(smart window)에 이용될 수 있다.
그러나 일반적인 전기변색 장치에 있어서 전기변색 층이 외부의 공기 또는 수분과 반응하게 되면 전기변색 층 내에서는 화학적 열화(chemical degradation) 현상이 일어나게 되는데 이를 방지하기 위하여 전기변색 장치의 외부를 밀봉부재로 감싸게 된다.
이때 밀봉부재는 폴리머(polymer) 계열 또는 에폭시(epoxy) 계열을 사용하게 되는데 이러한 밀봉부재의 재질 특성상 전기변색 층을 구성하는 유기용매와 화학반응을 하게 되어 밀봉부재가 전기변색 층 내부로 용해되는 열화현상이 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라서 밀봉부재와 가깝게 위치하는 전기변색 층의 외곽 영역의 균일성(uniformity)이 감소하는 문제점이 있다.
또한 밀봉부재가 전기변색 층으로 용해되어 감에 따라 외부의 산소와 수분으로부터 전기변색 층을 보호하는 밀봉부재의 기능이 저하되는 문제점이 있다.
이로써 본 발명의 발명자는 전기변색 층과 밀봉부재가 서로 화학 반응하지 않음으로써 신뢰성이 향상된 전기변색 장치를 발명하였다.
그리고 본 발명의 일 실시 예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치는 앞서 언급한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 서로 마주보도록 배치되는 제1 및 제2 전극부와 제1 전극부와 제2 전극부 사이에 형성되는 전기변색 층과 전기변색 층의 외부를 감싸는 보호층 및 보호층 또는 제1 및 제2 전극부 중 적어도 하나를 감싸는 밀봉부재를 포함한다.
그리고 각각의 제1 및 제2 전극부는 기판 및 기판에 형성되는 도전막을 포함한다.
또한 보호층은 전기변색 층과 동일한 물질을 포함하며 반고체 상태로 이루어진다.
그리고 보호층은 밀봉부재와 전기변색 층 사이에 형성되어 밀봉부재와 전기변색 층을 분리할 수 있다.
또한 전기변색 층은 액체 상태 또는 반고체 상태 중 어느 하나의 상태로 이루어질 수 있다.
그리고 전기변색 층은 물(H2O), 카보네이트(Carbonate) 계열 또는 이들의 혼합물로 중 어느 하나로 이루어지는 용매를 포함한다.
또한 전기변색 층은 피리딘(pyridine)계 화합물, 퀴논(quinone)계 화합물, 폴리티오펜(polythiophene), 비올로겐(viologen) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어지는 전기변색물질을 포함한다.
그리고 밀봉부재는 폴리머(polymer) 계열, 에폭시(epoxy) 계열 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한 도전막은 전도성 투명 전극으로 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치는 전기변색 층에 포함되고 아스코브 산(ascorbic acid), 토코페롤(tocopherol), 씨놀(seanol), 퀘세틴(quercetin) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어지는 산화 방지제 및 제1 전극부와 제2 전극부 사이의 간극을 유지하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치의 제조방법은 제1 기판 및 제2 기판에 각각 도전막이 형성된 제1 전극부 및 제2 전극부를 합착하는 단계와 제1 전극부 및 제2 전극부 사이에 주입될 전기변색 재료를 준비하는 단계와 전기변색 재료와 동일한 재료로 이루어지는 물질을 겔 상태로 준비하는 단계와 겔 상태인 물질을 합착된 제1 전극부와 제2 전극부의 가장자리를 따라 적어도 하나의 개구부가 형성되도록 도포하여 보호층을 형성하는 단계와 개구부를 통해 전기변색 재료를 주입하는 단계와 개구부를 보호층과 동일한 물질로 봉입하는 단계 및 제1 전극부 및 제2 전극부의 외부 또는 보호층 외부를 밀봉부재로 도포한 후 경화하는 단계로 이루어진다.
또한 겔 상태로 준비하는 단계는 전기변색 재료를 구성하는 용매에 폴리머를 첨가하는 단계와 폴리머가 첨가된 용매를 가열하여 젤라틴 상태로 변환하는 단계 및 젤라틴 상태에서 일정 시간 동안 냉각시키켜 겔(gel)화 하는 단계이다.
본 발명의 실시예에 따라 전기변색 층과 밀봉부재 사이에 보호층이 형성되어 전기변색 층과 밀봉부재가 서로 화학 반응하여 전기변색 층 내부로 밀봉부재가 용해되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 전기변색 장치의 신뢰성, 균일성 및 내화학성이 향상되는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따라 전기변색 장치의 변색 응답 속도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 장치의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치와 디스플레이 장치의 결합관계를 나타내는 분해 사시도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하
는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서 보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이 전기변색 장치(100)는 제1 전극부(110), 제2 전극부(120), 전기변색 층(130), 보호층(140) 및 밀봉부재(150)를 포함한다.
보다 구체적으로 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120)는 서로 마주보도록 배치되며 제1 전극부(110)는 제1 기판(111) 및 기판(111)에 형성되는 제1 도전막(112)을 포함할 수 있다.
또한 제2 전극부(120)는 제1 전극부(110)와 동일하게 제2 기판(121) 및 제2 기판(121)에 형성되는 제2 도전막(122)를 포함할 수 있다.
그리고 제1 전극부(110) 및 제2 전극부(220)에는 전압이 인가될 수 있다.
이때 각각의 제1 및 제2 기판(111, 121)은 투명한 유리 또는 투명한 성질을 가지는 플라스틱 계열의 플렉서블(flexible)한 재질로 이루어질 수 있다.
즉 제1 기판(111) 및 제2 기판(121)은 각각 독립적으로 투명한 기판이 적용될 수 있으며 보다 구체적으로 석영, 유리, 유리섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(poly ethylene terephtalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(poly ethylene naphthalatepen), 폴리에틸렌 에테르프탈레이트(poly ethylene, 폴리카보네이트(poly carbonate: PC), 폴리에테르설폰(poly ether sulfone), 폴리이미드{polyimide), 폴리아크릴레이트(polyacrilate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether lmide), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 제1 도전막(112) 및 제2 도전막(122)은 각각 독립적으로 전도성 투명 전극이 적용될 수 있으며 각각 양극전극(+) 또는 음극전극(-)을 형성할 수 있는데 후술할 전기변색 층(130)에 전압을 인가한다.
그리고 제1 도전막(112) 및 제2 도전막(122)에는 각각 동일하거나 서로 상이한 전압이 가해질 수 있다.
이때 제1 도전막(112) 및 제2 도전막(122)에 의해 전압이 인가된 전기변색 층(130)은 전기변색 부(140)를 구성하는 전해질 속의 이온이나 전자와 반응하여 변색한다.
보다 구체적으로 제1 도전막(112) 또는 제2 도전막(122)은 전도성 투명 옥사이드(transparent conducting oxide) 중 하나인 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), ZnO-Ga2O3, ZnOAl2O3, 산화주석, 안티몬 틴옥사이드(antimony tin oxide: ATO), 산화아연(zinc oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이외에도 제1 도전막(112) 또는 제2 도전막(122)은 카본 나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(polythiophene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 제1 도전막(112) 또는 제2 도전막(122)은 앞서 언급한 전도성 물질을 단독으로 또는 조합하여 적층 방식 내지 전도성 고분자 코팅 방식을 이용하여 제1 기판(111) 또는 제2 기판(121)에 형성될 수 있다.
그리고 제1 도전막(112) 또는 제2 도전막(122)은 광투과성 전극 및 반사형 비투명 전극일 수 있다.
즉, 제1 도전막(112) 또는 제2 도전막(122)을 반사형 비투명 전극으로 하는 경우에는 반사형 광학계에 포함되는 소자인 알루미늄계 또는 알루미늄계 합금을 포함하는 금속전극 및 광투과성 전극에 금속 코팅층이 형성된 전극으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
다시 도 1을 참조로 전기변색 층(130)은 액체 상태 또는 반고체 상태인 젤(Gel) 중 어느 하나의 상태로 이루어져 앞서 설명한 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120) 사이에 형성된다.
보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 따라 전기변색 층(130)은 용매, 전기변색물질(elcetrochromic), 대응전극물질(counter elcetrochromic), 전해질을 포함할 수 있다.
이때 용매로는 물(H2O), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene cabonate), 프로필렌 카보네이트(propylene cabonate), 부틸렌 카보네이트(butylene cabonate), 감마 부티로락톤(γ-Butyrolactone), 에틸메틸 카보네이트(ethymethy cabonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl cabonate), 디에틸 카보네이트(diethy cabonate), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran: THF), 기타 카보네이트, 아세톤나이트릴(acetonitrile), 부틸알콜(t-butyl alcohol), 에탄올(ethanol), 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름(chloroform), 폴리에틸렌 글리콜(ployethylene glycol), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 프로필렌 글리콜 벤젠(propylene glycol benzene) , 메틸에틸케톤(methylethylketone) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
그리고 전기변색물질(elcetrochromic)로는 피리딘(pyridine)계 화합물, 아미노퀴논(aminoquinone)계 화합물, 폴리티오펜(polythiophene), 비올로겐(viologen) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 전기변색물질(organic elcetrochromic) 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
또한 대응전극물질(counter elcetrochromic)로는 테라 메틸 페닐렌디아민(tetra methyl phenylenediamine: TMPD), Methylene Blue, 3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine, N,N,N,N-Tetramethylbenzidine, 3,3′-Diaminobenzidine 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
그리고 전해질은 염(salt)을 포함하고 액상 상태 또는 겔(gel) 상태로 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로 염은 LiClO4, LiPF6, LiBF4와 같은 리튬 염(lithium salt), KOH과 같은 포타슘 염(potassium salt), NaOH와 같은 소듐염(sodium salt), 테트라부틸 암모늄 헥사플루오로포스페이트(tetrabutyl ammonium hexafluorophosphate), 테트라부틸 암모늄 퍼클로레이트(tetrabutyl ammonium perchlorate)와 같은 암모늄 염(ammonium salt) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
그리고 보호층(140)은 전기변색 층(130)과 후술할 밀봉부재(150) 사이에 형성되어 전기변색 층(130)과 밀봉부재(150)를 분리하는 것으로 전기변색 층(130)의 외부에 겔(gel) 상태로 코팅(coating)되어 전기변색 층(130)을 감싼다.
이로써 전기변색 층(130)은 보호층(140)에 의해 외부의 산소 또는 수분과 접촉하지 않게 된다.
또한 보호층(140)은 앞서 언급한 전기변색 층(130)과 동일한 물질을 포함하기 때문에 전기변색 층(130)과 화학 반응을 하지 않는다.
보다 구체적으로 전기변색 층(130)을 구성하는 용매와 동일한 용매에 일정한 양(2 wt ~ 5 wt%)의 폴리머(polymer)를 첨가한 후 일정한 온도(70 ℃ ~ 120 ℃)로 가열하게 되면 젤라틴(gelatin) 상태가 되는데 이때 공기 중에서 일정 시간 동안 냉각(cooling) 시키게 되면 겔(gel) 상태가 되는데 보호층(140)은 이러한 겔 상태의 물질로 이루어진다.
이후 겔(gel) 상태인 보호층(140)은 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120) 사이에 액체 상태 또는 반고체 상태로 주입된 전기변색 층(130)의 외부에 코팅된다.
그리고 밀봉부재(150)는 전기변색 층(130)에 외부의 산소 또는 수분이 침부하는 것을 방지하기 위한 것으로서 폴리머(polymer) 계열, 에폭시(epoxy) 계열 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
그리고 밀봉부재(150)는 제1 기판(111) 또는 제2 기판(112)으로 이용될 수 있는 유리, 금속, 금속 산화물 및 또 다른 기판 물질에 대해 우수한 점착성을 가지는 동시에 산소, 수증기, 수분 및 그 밖의 다른 증기 및 기체에 대한 낮은 투과성을 가진다.
또한 밀봉부재(150)는 보호층(140) 또는 제1 및 제2 전극부(110, 120) 중 적어도 하나를 감쌀 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 밀봉부재(150)는 보호층(140)의 외부를 감싸게 되어 보호층(140)을 외부로부터 보호하며 전기변색 층(130)으로는 외부의 수분 또는 산소가 침투하는 것을 1차적으로 저지할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치(100)는 전기변색 층(130)에 용해될 수 있으며 아스코브 산(ascorbic acid), 토코페롤(tocopherol), 씨놀(seanol), 퀘세틴(quercetin) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어지는 산화 방지제를 더 포함할 수 있다.
즉, 산화 방지제는 전기변색 층(130) 내에서 전기변색물질과 대응전극물질 간의 산화환원 반응 시 수소(H)를 내놓을 수 있다.
이로써 산화 방지제는 전기변색 장치(100)가 색을 표현하지 않는 투명 모드 상태일 때 전기변색물질이 가지고 있는 고유의 색깔이 나타나지 않도록 하거나 전기변색 장치(100)가 장시간 구동한 후 원활하게 투명 모드 상태로 변경될 수 있도록 한다.
그리고 산화 방지제는 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치(100)의 구동 안정성을 개선할 수 있다.
또한 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120) 사이에는 스페이서(spacer, 160)가 위치할 수 있으며 스페이서(160)는 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120)의 간격을 유지한다.
종합하면 본 발명의 실시예에 따른 전기변색 장치(100)는 전기변색 층(130)과 밀봉부재(150) 사이에 보호층(130)이 형성되어 있기 때문에 전기변색 층(130)을 구성하는 용매와 밀봉부재(150)가 서로 화학 반응(화학적 열화)을 하지 못하게 되어 전기변색 층(130) 내부로 밀봉부재(150)가 용해되지 않는다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 장치의 단면도이다. 본 실시 예를 설명함에 있어 이전 실시 예와 동일 또는 대응되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 이를 참조하여 본 실시 예에 따른 전기변색 장치에 대해 설명하기로 한다.
본 실시 예에 따른 전기변색 장치(200)는 제1 전극부(210), 제2 전극부(220), 전기변색 층(230), 보호층(240) 및 밀봉부재(250)를 포함하며 이는 앞서 도 1을 참조로 설명한 전기변색 장치(100)를 구성하는 제1 전극부(110), 제2 전극부(120), 전기변색 층(130), 보호층(140) 및 밀봉부재(150)와 동일하다.
다만 밀봉부재(250)는 제1 전극부(210) 및 제2 전극부(220)의 외부를 감싸게 되며 밀봉부재(250)와 보호층(240) 사이에는 진공 영역(270)이 형성될 수 있다.
이외에도 밀봉부재(250)는 진공 영역(270)까지 형성되어 보호층(240)의 외부와 제1 전극부(210) 및 제2 전극부(220)의 외부를 모두 감쌀 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예들에 따른 전기변색 장치(100, 200)의 제조방법을 설명함에 있어 본 발명의 실시예에 따른 전기변색 장치(100)를 바탕으로 설명하기로 한다.
먼저 제1 기판(111) 및 제2 기판(121)에 각각 도전막(112, 122)을 형성하여 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120)를 준비한다.
이때 제1 전극부(110) 및 제2 전극부(120)의 간극(gap)을 유지하기 위하여 제1 전극부(110) 또는 제2 전극부(120) 중 어느 하나의 전극부에 스페이서(160)를 형성할 수 있다.
그 다음 제1 전극부(110)과 제2 전극부(120) 사이에 주입되어 앞서 설명한 전기변색 층(130)을 구성할 전기변색 재료를 준비한다.
그 다음 합착된 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120)의 가장자리에 도포되어 앞서 설명한 보호층(140)을 구성할 수 있는 전기변색 재료와 동일한 물질을 겔(gel) 상태로 준비한다.
이때 보호층(140)의 겔 상태를 준비하는 과정은 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 층(130)을 구성하는 용매에 일정 량(2 wt ~ 5 wt%)의 폴리머(polymer)를 첨가한다.
그 다음 폴리머가 첨가된 용매를 일정한 온도(70 ℃ ~ 120 ℃)로 가열하면 젤라틴 상태로 변화한다.
이때 용매가 액상 상태에서 젤라틴 상태가 되면 일정 시간 동안 공기 중 또는 냉각 장치를 이용하여 냉각하여 최종적으로는 겔 상태를 만들다.
그 다음 합착된 제1 전극부(110)와 제2 전극부(120)의 가장자리를 따라 적어도 하나의 개구부가 형성되도록 도포 겔 상태인 물질을 도포하여 제1 전극부(110)과 제2 전극부(120) 사이에 보호층(140)을 형성한다.
그 다음 개구부를 통하여 전기변색 층(130)을 구성할 전기변색 재료를 주입하고 주입이 완료되면 개구부를 보호층(140)과 동일한 물질로 봉입한다.
이후 폴리머(polymer) 계열, 에폭시(epoxy) 계열 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있는 밀봉부재(150)를 제1 전극부(110) 및 제2 전극부(120)의 외부 또는 보호층(140)의 외부에 도포한 후 UV 경화 장치를 이용하여 밀봉부재(150)를 경화한다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치와 디스플레이 장치의 결합관계를 나타내는 분해 사시도인 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 전기변색 장치(100, 200)는 영상 모드와 비영상 모드 및 투명 모드를 제공하기 위하여 투명 플렉서블 디스플레이 패널, 투명 유기 전계 발광 디스플레이 패널, 투명 플렉서블 유기 전계 발광 디스플레이 패널 중 어느 하나의 투명 패널을 포함하는 멀티 모드 디스플레이 장치에 결합하여 차광판 또는 차폐광 기능을 할 수 있다.
보다 구체적으로 도 3a를 참조로 투명 디스플레이 패널(p)의 배면에 결합하여 전압 인가에 따라 전기변색 층(130, 230)은 특정 색을 표시하거나 표시하지 않음으로써 차광판(차폐광) 기능을 할 수 있다.
보다 구체적으로 전기변색 장치(100, 200)는 영상을 출사할 수 있는 투명 디스플레이 패널의 반대 방향, 즉 투명 디스플레이 패널의 배면에 결합할 수 있다.
예를 들어 광학용 투명 접착제 중 하나인 OCA(optical clear adhesive)와 같은 접착 부재(180)를 이용하여 전기변색 장치(100, 200)를 투명 디스플레이 패널의 배면에 부착한 후 라미네이션(lamination) 과정을 거쳐 최종적으로 전기변색 장치(100, 200)와 투명 디스플레이 패널(p)을 결합할 수 있다.
이때 OCA(180)는 1.4 ~ 1.7 사이의 범위 내에서 선택된 굴절률 값을 가질 수 있다.
그리고 이외에도 투명한 재질로 이루어지는 투명 디스플레이 패널(p)의 투명 기판이 전기변색 장치(100)의 제1 전극부(110) 또는 제2 전극부(120)를 구성하는 기판 중 하나가 이 될 수 있다.
예를 들어 제1 전극부(110)를 기준으로 설명하면 투명 디스플레이 패널(p)의 기판의 배면에 제1 도전막(112)을 형성하면 앞서 설명한 제1 전극부(110)가 된다.
이후 앞서 설명한 전기변색 장치(100)의 제조방법과 동일한 방식으로 제2 전극부(120)와 제1 전극부(110)를 합착한 다음 내부에 전기변색물질을 주입한다.
이때 전기변색 장치(100, 200)는 전압의 인가 조건 또는 전압의 인가 량에 따라 전기변색 층(130, 230)을 구성하는 전기변색물질의 산화환원 반응에 의해 블랙(black), 블루(blue), 레드(red), 옐로우(yellow), 그린(green) 및 이들의 조합에 의한 색상 중 어느 하나의 색을 나타낼 수 있다.
예를 들어 투명 디스플레이 패널(p)이 영상을 출사하는 동안 전기변색 층(130, 230)이 블랙 색상으로 전기변색 함으로써 외부의 빛이 투명 디스플레이 패널(p)의 배면을 통해 시인되는 것을 차단하여 영상의 화질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 전기변색 장치(100, 200)는 필요에 따라서는 차광판(차폐광) 기능 이외에도 사용자에게 심미적 효과를 줄 수 있다.
예를 들어 투명 디스플레이 패널(p)이 비영상 모드 또는 투명 모드 중 일 때 필요에 따라서는 전기변색 층(130, 230)이 색을 표시하지 않는 투명 상태에서 색을 나타내도록 전기변색을 함으로써 사용자에게 다양한 색상 제공하여 심미적 효과를 줄 수 있다.
이외에도 도 3b를 참조로 본 발명의 실시 예에 따른 전기변색 장치(100, 200)는 양면 방향으로 영상을 출사할 수 있는 투명 디스플레이 패널(p) 또는 두 장 이상의 디스플레이 패널이 결합되어 양면 방향으로 영상을 출사할 수 있는 양면 디스플레이 패널의 적어도 한 방향에 결합 될 수 있다.
이로써, 양면 디스플레이 패널을 통해 양 방향으로 영상이 제공되는 도중에도 전기변색 장치(100, 200)의 변색으로 인하여 특정 방향의 시청자에게 영상이 제공되는 것을 막을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전기변색 장치 110: 제1 전극부
120: 제2 전극부 130: 전기변색 층
140: 보호층 150: 밀봉부재
160: 스페이서

Claims (12)

  1. 서로 마주보도록 배치되는 제1 및 제2 전극부;
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 형성되는 전기변색 층;
    상기 전기변색 층의 외부를 감싸는 보호층; 및
    상기 보호층 또는 상기 제1 및 제2 전극부 중 적어도 하나를 감싸는 밀봉부재를 포함하는 전기변색 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부는
    기판 및 상기 기판에 형성되는 도전막을 포함하는 전기변색 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호층은
    상기 전기변색 층과 동일한 물질을 포함하며 반고체 상태로 이루어지는 전기변색 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호층은
    상기 밀봉부재와 상기 전기변색 층 사이에 형성되어 상기 밀봉부재와 상기 전기변색 층을 분리하는 전기변색 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기변색 층은
    액체 상태 또는 반고체 상태 중 어느 하나의 상태로 이루어지는 전기변색 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전기변색 층은
    물(H2O), 카보네이트(Carbonate) 계열 또는 이들의 혼합물로 중 어느 하나로 이루어지는 용매를 포함하는 전기변색 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 전기변색 층은
    피리딘(pyridine)계 화합물, 퀴논(quinone)계 화합물, 폴리티오펜(polythiophene), 비올로겐(viologen) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어지는 전기변색물질을 포함하는 전기변색 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉부재는
    폴리머(polymer) 계열, 에폭시(epoxy) 계열 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어지는 전기변색 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 도전막은
    전도성 투명 전극으로 이루어지는 전기변색 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기변색 층에 포함되고 아스코브 산(ascorbic acid), 토코페롤(tocopherol), 씨놀(seanol), 퀘세틴(quercetin) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 이루어지는 산화 방지제; 및
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이의 간극을 유지하는 스페이서를 더 포함하는 전기변색 장치.
  11. 제1 기판 및 제2 기판에 각각 도전막이 형성된 제1 전극부 및 제2 전극부를 합착하는 단계;
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 주입될 전기변색 재료를 준비하는 단계;
    상기 전기변색 재료와 동일한 재료로 이루어지는 물질을 겔 상태로 준비하는 단계;
    상기 겔 상태인 물질을 합착된 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부의 가장자리를 따라 적어도 하나의 개구부가 형성되도록 도포하여 보호층을 형성하는 단계;
    상기 개구부를 통해 상기 전기변색 재료를 주입하는 단계;
    상기 개구부를 상기 보호층과 동일한 물질로 봉입하는 단계; 및
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부의 외부 또는 상기 보호층 외부를 밀봉부재로 도포한 후 경화하는 단계를 포함하는 전기변색 장치의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 겔 상태로 준비하는 단계는
    상기 전기변색 재료를 구성하는 용매에 폴리머를 첨가하는 단계;
    상기 폴리머가 첨가된 용매를 가열하여 젤라틴 상태로 변환하는 단계; 및
    상기 젤라틴 상태에서 일정 시간 동안 냉각시키켜 겔(gel)화 하는 단계를 포함하는 전기변색 장치의 제조방법.
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WO2022127643A1 (zh) * 2020-12-16 2022-06-23 深圳市光羿科技有限公司 一种电致变色器件

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