KR20170083683A - 전기 변색 소자 - Google Patents

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KR20170083683A
KR20170083683A KR1020160002719A KR20160002719A KR20170083683A KR 20170083683 A KR20170083683 A KR 20170083683A KR 1020160002719 A KR1020160002719 A KR 1020160002719A KR 20160002719 A KR20160002719 A KR 20160002719A KR 20170083683 A KR20170083683 A KR 20170083683A
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아칠성
김태엽
송주희
조성목
김용해
류호준
황치선
김주연
전상훈
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 상부 전극, 상기 상부 전극과 배치되는 하부 전극, 상기 상부 전극 아래에 배치되는 제 1 전기 변색층, 상기 하부 전극 상에 배치되는 제 1 상보층 및 상기 제 1 전기 변색층 및 제 1 상보층 사이에 개재되는 전해질 부를 포함하되, 상기 전해질 부는 다공성 전해질 층을 포함한다.

Description

전기 변색 소자{Electrochromic device}
본 발명은 전기 변색 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 산화/환원 반응을 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.
전기 변색 소자(electrochromic device)는 전기 화학 반응에 의하여 색상과 투과율이 변화하는 특성을 가지는 소자이다. 전기 변색 소자에서 외부의 전기 자극에 의해 전위차가 발생하면, 전해질에 포함되어 있는 이온이나 전자가 전기 변색층 내부로 이동하여 산화/환원 반응이 일어난다. 전기 변색층의 산화/환원 반응에 의해, 전기 변색 소자의 색깔이 변하게 된다. 전기 변색층의 전기 변색 물질은 viologen, WO3, TiO2, Nb2O5, V2O5, Ni(OH)2 , triarylamine, 또는 Ir(OH)x 을 포함할 수 있다. 환원에 의해 색상이 발현되는 물질을 환원형(cathodic) 전기 변색 물질이라 한다. 예를 들어, 환원형 전기 변색 물질은 Viologen, WO3, TiO2, Nb2O5 및 V2O5 등 일 수 있다. 산화에 의해 색상이 발현되는 물질을 산화형(andic) 전기 변색 물질이라고 한다. 예를 들어, 산화형 전기 변색 물질은 Ni(OH)2 , triarylamine, 또는 Ir(OH)x 일 수 있다. 전기 변색 물질의 변색에 의해 가시광을 투과할 수 있는 정도가 변화한다. 따라서, 전기 변색 소자는 광 셔터, 반사형 디스플레이, 자동차용 변색 거울 및 스마트 윈도우 등으로 응용된다. 전기 변색 소자는 외부의 전압에 의한 전력공급이 필수적이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 색 번짐 특성을 방지하고, 원하는 영역에서의 변색 특성이 우수한 전기 변색 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 상부 전극, 상기 상부 전극과 배치되는 하부 전극, 상기 상부 전극 아래에 배치되는 제 1 전기 변색층, 상기 하부 전극 상에 배치되는 제 1 전기 변색층에 대응하는 제 1 상보층 및 상기 제 1 전기 변색층 및 제 1 상보층 사이에 개재되는 전해질 부를 포함하되, 상기 전해질 부는 다공성 전해질 층을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 전해질 부는 다공성 지지체, 상기 다공성 지지체의 공극에 채워진 전해질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 상부 및 하부 전극들에 수직한 단면에서, 상기 공극들의 적어도 일 부분은 상기 하부 전극으로부터 상기 상부 전극으로 향하는 방향성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 방향성은, 상기 상부 및 하부 전극들과 상기 단면에 대해 수직한 평면에 대해 실질적으로 평행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하부 전극은, 복수 개의 하부 서브 전극들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 상부 전극은, 복수 개의 상부 서브 전극들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하부 전극은 복수 개의 하부 서브 전극들을 포함하고, 상기 상부 전극은 복수 개의 상부 서브 전극들을 포함하되, 상기 복수 개의 하부 서브 전극들의 각각이 상기 복수 개의 상부 서브 전극들의 각각과 서로 대향될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 다공성 지지체는 필름 형태로 제공될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 소자는, 제 1 전극 및 상기 제 1 전극 상에 배치되는 제 1 전기 변색층, 상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극 및 상기 제 2 전극 상에 배치되는 제 1 상보층 및 상기 제 1 전기 변색층 및 제 1 상보층 사이에 개재되고, 다공성 전해질을 포함하는 전해질 부를 포함하되, 상기 전해질 부는 제 1 전해질 영역 및 제 2 전해질 영역을 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 전해질 영역들의 경계면에서, 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 2 전극으로 향하는 상기 다공성 전해질의 공극들의 방향성이 서로 상이하다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 전극들에 수직한 단면에서, 상기 제 1 및 제 2 전해질 영역들의 경계면의 상기 다공성 전해질의 공극들은, 상기 제 1 및 제 2 전극들과 상기 단면에 대해 틸팅될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전해질 영역의 공극들은 제 1 방향성을 갖고, 상기 제 2 전해질 영역의 공극들은 상기 제 1 방향성과 상이한 제 2 방향성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 방향성은 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 2 전극을 향해 확산되고, 상기 제 2 방향성은 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 2 전극을 향해 수렴하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전해질 부는 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체의 공극들에 채워진 전해질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극은 복수 개의 제 1 서브 전극들을 포함하고, 상기 제 2 전극은 복수 개의 제 2 서브 전극들을 포함하되, 상기 복수 개의 제 1 서브 전극들의 각각이 상기 복수 개의 제 2 서브 전극들의 각각과 서로 대향될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상부 및 하부 전극들 사이에 분리된 형태의 다공성 전해질 층을 제공하여, 전해질 내의 물질의 이동을 특정 방향으로 유도할 수 있다. 이에 따라, 원하는 변색 영역에서의 변색 특성을 나타내고, 변색 영역의 인접한 영역에서의 색 번짐 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전해질 부를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 전기 변색 소자가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 전기 변색 소자를 제조하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5a 및 도 5c는 도 1의 전기 변색 소자를 제조하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전기 변색 소자를 보여주는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 전기 변색 소자를 이용 여부에 따른, 전기 변색 특성을 비교하는 도면들이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전기 변색 소자를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자(100)의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전기 변색 소자(100)는 하부 기판(10), 하부 전극(20), 제 1 전기 변색층(30), 전해질 부(40), 제 1 상보층(50), 상부 전극(60), 상부 기판(70), 그리고 격벽(80)을 포함한다. 전기 변색 소자(100)는 투명하게 제공될 수 있다. 제 1 방향(x), 제 1 방향(x)과 수직하는 제 2 방향(y), 그리고 제 1 방향(x) 및 제 2 방향(y)과 수직한 제 3 방향(z)이 제공될 수 있다. 이 때, 전기 변색 소자(100)는 x-y 평면 상에 제공될 수 있다.
하부 기판(10)은 상부 기판(70)과 서로 이격되어, 대향될 수 있다. 하부 기판(10)과 상부 기판(70)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 하부 기판(10)과 상부 기판(70)은 유리 기판을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도시하지 않았지만, 하부 기판(10)과 상부 기판(70)은 화소 영역을 포함할 수 있다.
하부 전극(20)은 하부 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(60)은 상부 기판(70) 아래에 배치될 수 있다. 상부 전극(60)과 하부 전극(20)은 투명 전극으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(60) 및 하부 전극(20)은 ITO 또는 FTO를 포함할 수 있다. 이 때, 하부 전극(20)은 패터닝되어, 복수 개의 서브 하부 전극들(22a,22b,22c)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 3개의 서브 하부 전극들(22a,22b,22c), 즉, 제 1, 제 2, 그리고 제 3 서브 하부 전극들(22a,22b,22c)을 포함하는 것을 도시하였으나, 패터닝된 하부 전극들의 개수 및 배치는 이에 한정되지 않는다.
제 1 전기 변색층(30)은 하부 전극(20) 상에 배치될 수 있다. 제 1 상보층(50)은 상부 전극(60) 아래에 배치될 수 있다. 제 1 상보층(50)은 제 1 전기 변색층(30)과 대응될 수 있다. 도시되지 않았으나, 제 1 전기 변색층(30)은 전기 변색 물질들(미도시)을 포함할 수 있다. 제 1 상보층(50)은 이온 저장 물질 또는 전기 변색 물질과 같은 상보 물질들(미도시)을 포함할 수 있다. 전기 변색 물질들(미도시)은 전자 및 이온의 주입과 이탈에 따른 산화/환원 과정에 의해, 전기 변색을 일으키는 물질이다. 이 때, 제 1 전기 변색층(30)과 제 1 상보층(50)은 서로 대응되는 상호 반응을 수행할 수 있다. 일 예로, 제 1 전기 변색층(30)이 산화 변색 전극층인 경우, 제 1 상보층(50)은 환원 변색 전극층일 수 있다. 이와 달리, 제 1 전기 변색층(30)이 환원 변색 전극층인 경우, 제 1 상보층(50)은 산화 변색 전극층일 수 있다. 일 예로, 제 1 전기 변색층(30)은 ATO(antimony-doped tin oxide), NiO, WO3, TiO2, ZnO 등을 포함하는 다양한 형태의 산화물 또는 Triarylamine 계열, Viologen 계열, 고분자, 유기분자를 포함하는 다양한 구조의 유기분자를 포함할 수 있고, 제 1 상보층(50)은 NiO, WO3, TiO2, ZnO, ATO(antimony-doped tin oxide) 등을 포함하는 다양한 형태의 산화물 또는 Triarylamine 계열, Viologen 계열, 고분자, 유기분자를 포함하는 다양한 구조의 유기분자를 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전해질 부(40)를 보여주는 도면이다. 전해질 부(40)가 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층 (50) 사이에 제공될 수 있다. 전해질 부(40)는 다공성 전해질 층을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 2를 참조하면, 전해질 부(40)는 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함할 수 있다. 전해질 부(40)는 다공성 지지체(42) 및 전해질(44)을 포함할 수 있다. 전해질(44)은 다공성 지지체(42)의 공극들(41)에 채워질 수 있다. 이 때, 전해질(44)은 액체, 젤(gel), 또는 고체 상태일 수 있다. 다공성 지지체(42)는 고분자, 멤브레인, 산화물 등을 포함할 수 있고, 전해질(44)은 Li+ 이온을 포함하는 화합물 전해질을 포함할 수 있다. 일 예로, 전해질(44)은 LiClO4+를 포함할 수 있다. 이와 달리, 전해질 부(40)는 고분자 또는 고체 다공성 전해질로 제공될 수 있다. 일 예로, 다공성 지지체(42)는 필름 형태로 제공될 수 있다.
전해질 부(40)는 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층 (50) 사이에서, 이온을 전달할 수 있다. 상부 및 하부 전극들(20,60)에 인가되는 전압에 따라, 전해질 부(40) 내에 포함되어 있는 수소 이온(H+) 또는 리튬 이온(Li+)이 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(30)으로 삽입 또는 탈리된다. 이 때, 화합물 내의 전하 중성 조건을 만족시키기 위해, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50)의 산화수가 변화되어, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 자체의 광학적 특성(예를 들어, 투과도)이 변하게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 상부 및 하부 전극들(20,60)에 수직한 단면, 일 예로, x-z 평면에서, 공극들(도 5a의 41)의 적어도 일 부분은, 하부 전극(20)으로부터 상부 전극(60)으로 향하는 방향성을 가질 수 있다. 일 예로, 방향성은, 상부 및 하부 전극들(20,60) 및 상부 및 하부 전극들(20,60)에 수직한 단면에 대해 수직한 평면, 일 예로, y-z 평면에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 이와 달리, 방향성은 y-z 평면에 대해 소정의 각도를 갖도록 경사지게 배열될 수 있다. 이 때, 공극들(도 5a의 41)의 크기, 밀도, 공극률 등은 가변적일 수 있다.
도 3은 도 1의 전기 변색 소자(100)가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다. 전기 변색 소자(100)의 서브 하부 전극들(22a,22b,22c) 중 변색을 원하는 일부 영역, 예를 들어, 제 2 서브 하부 전극(22b)과 상부 전극(60)에 구동 전압을 인가하면, 제 2 서브 하부 전극(22b)에 대응되는 전해질 부(40)의 이온들(I)이 상부 전극(60)으로 전달될 수 있다. 이 때, 공극들(도 5a의 41)이 y-z 평면에 대해 실질적으로 평행한 방향성을 가지므로, 이온들(I)이 y-z 평면에 대해 실질적으로 평행하게 전달될 수 있다. 따라서, 제 1 상보층(50) 중 제 2 서브 하부 전극(20)에 대향되는 일부 영역만이 변색될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 격벽(80)은 상부 및 하부 전극들(20,60)과 결합되어, 서로 분리된 상부 및 하부 전극들(20,60)과 전해질 부(40)를 결합시킬 수 있다. 일 예로, 도 1과 같이, 격벽(80)은 전해질 부(40)의 측면을 감싸도록 제공될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 전기 변색 소자(100)를 제조하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 하부 기판(10) 상에 하부 전극(20) 및 제 1 전기 변색층(30)을 순차적으로 형성하고, 상부 기판(70) 상에 상부 전극(60) 및 제 1 상보층(50)을 순차적으로 형성한다. 이 때, 하부 전극(20) 및 상부 전극(60) 중 적어도 하나는 패터닝될 수 있다. 일 예로, 하부 전극(20) 및 상부 전극(60) 중 적어도 하나는 복수 개로 패터닝될 수 있다. 또한, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 중 적어도 하나는 패터닝될 수 있다. 일 예로, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 중 적어도 하나는 복수 개로 패터닝될 수 있다.
전해질 부(40)는 다공성 지지체(42) 내에 전해질(44)이 포함되도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전해질 부(40)를 형성하는 것은, 다공성 지지체(42)를 제공하고, 다공성 지지체(42)의 공극들(41) 사이에 전해질(44)을 주입하는 것을 포함할 수 있다.
이 후, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 사이에 전해질 부(40)를 결합할 수 있다. 일 예로, 격벽(도 1의 80)으로 전해질 부(40)의 측부를 감싸고, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50)과 결합시킬 수 있다. 이 때, 도 4a를 참조하면, 다공성 지지체(42)의 공극들(41) 사이에 전해질(44)을 주입하는 것은, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 사이에 전해질 부(40)를 결합하는 것보다 먼저 이루어질 수 있다.
도 5a 및 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 전기 변색 소자(100)를 제조하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 5a 및 도 5c를 참조하면, 하부 기판(10) 상에 하부 전극(20) 및 제 1 전기 변색층(30)을 순차적으로 형성하고, 상부 기판(70) 상에 상부 전극(60) 및 제 1 상보층(50)을 순차적으로 형성한다. 이 때, 하부 전극(20) 및 상부 전극(60) 중 적어도 하나는 패터닝될 수 있다. 일 예로, 하부 전극(20) 및 상부 전극(60) 중 적어도 하나는 복수 개로 패터닝될 수 있다. 또한, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 중 적어도 하나는 패터닝될 수 있다. 일 예로, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 중 적어도 하나는 복수 개로 패터닝될 수 있다.
전해질 부(40)는 다공성 지지체(42) 내에 전해질(44)을 포함하도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전해질 부(40)를 형성하는 것은, 다공성 지지체(42)를 제공하고, 다공성 지지체(42)의 공극들(41) 사이에 전해질(44)을 주입하는 것을 포함할 수 있다.
제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 사이에 전해질 부(40)를 결합할 수 있다. 일 예로, 격벽(도 1의 80)으로 전해질 부(40)의 측부를 감싸고, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50)과 결합시킬 수 있다. 이 때, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 다공성 지지체(42)의 공극들(도 5a의 41) 사이에 전해질(44)을 주입하는 것은, 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 사이에 전해질 부(40)를 결합한 이후에 이루어질 수 있다. 제 1 전기 변색층(30) 및 제 1 상보층(50) 사이에 전해질 부(40)를 결합하고, 전해질 공급원(s)으로부터 일측에 제공된 주입부(72)를 통해 공극들(41)로 전해질(44)을 주입할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 전기 변색 소자(100)는 상부 및 하부 전극들(20,60) 사이에 분리된 형태의 다공성 전해질 층을 제공하여, 전해질 내의 물질의 이동을 특정 방향으로 유도할 수 있다. 이에 따라, 원하는 변색 영역에서의 변색 특성을 나타내고, 변색 영역의 인접한 영역에서의 색 번짐 현상을 방지할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전기 변색 소자(100a)를 보여주는 단면도이다. 전기 변색 소자(100a)는, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 전기 변색 소자(100)와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위하여 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 전기 변색 소자(100a)의 상부 전극(60)은 패터닝되어, 복수 개의 서브 상부 전극들(62a,62b,62c)을 포함할 수 있다. 도 6과 같이, 3개의 서브 상부 전극들(62a,62b,62c), 즉, 제 1, 제 2, 그리고 제 3 서브 상부 전극들(62a,62b,62c)을 포함하는 것을 예로 들어 도시하였으나, 패터닝된 하부 전극들의 개수 및 배치는 이에 한정되지 않는다. 이 때, 복수 개의 서브 상부 전극들(62a,62b,62c)의 각각은, 복수 개의 서브 하부 전극들(22a,22b,22c)의 각각과 서로 대향될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 전기 변색 소자(100a)를 이용 여부에 따른, 전기 변색 특성을 비교하는 도면들이다. 도 7a는 다공성 전해질 층을 포함하지 않는 일반적인 전기 변색 소자의 변색 특성을 보여주고, 도 7b는 본 발명의 전기 변색 소자(100a)를 이용한 변색 특성을 보여준다. 이 때, 변색 영역(E1)은 해칭(hatching)이 포함된 영역이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일반적인 전기 변색 소자를 사용하는 경우, 변색 영역(E1)에 뿐만 아니라, 비변색 영역(E2)에 색 번짐 현상이 일어나는 것을 알 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 전기 변색 소자(100a)에 따르면, 전해질 내의 물질의 이동을 유도함으로써, 비변색 영역(E2')의 색 번짐 현상이 방지되는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 전기 변색 소자(100c)를 보여주는 단면도이다. 전기 변색 소자(100c)는, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 전기 변색 소자(100)와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위하여 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 전기 변색 소자(100c)의 전해질 부(40)는, 제 1 전해질 영역(40a) 및 제 2 전해질 영역(40b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 및 제 2 전해질 영역들(40a,40b)은 전해질 부(40)의 일 부분들로서, 서로 다른 공극들의 밀도 및 방향성을 가질 수 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 제 1 및 제 2 전해질 영역들(40a,40b)의 경계면(IR)에서, 하부 전극(20)으로부터 상부 전극(60)으로 향하는 공극e 들(도 5a의 41)의 방향성이 서로 상이할 수 있다. 일 예로, 제 1 및 제 2 전해질 영역들(40a,40b)의 경계면(IR)에서, 공극들(도 5a의 41)의 방향성이 y-z 평면에 대해 틸팅되어 제공될 수 있다. 제 1 전해질 영역(40a)은 제 1 방향성을 갖고, 제 2 전해질 영역(40b)은 제 2 방향성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향성은 하부 전극(20)으로부터 상부 전극(60)으로 확산되는 것이고, 제 2 방향성은 하부 전극(20)으로부터 상부 전극(60)으로 수렴되는 것을 포함할 수 있다. 이와 같이, 공극들의 밀도 및 방향성을 제어함으로써, 전기 변색 소자(100c)의 변색 영역 및 변색 특성을 제어할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. 하부 전극;
    상기 하부 전극과 대향되는 상부 전극;
    상기 하부 전극 상에 배치되는 제 1 전기 변색층;
    상기 상부 전극 아래에 배치되는 제 1 상보층; 및
    상기 제 1 전기 변색층 및 상기 제 1 상보층 사이에 개재되는 전해질 부를 포함하되,
    상기 전해질 부는 다공성 전해질 층을 포함하는, 전기 변색 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질 부는:
    다공성 지지체; 및
    상기 다공성 지지체의 공극들에 채워진 전해질을 포함하는, 전기 변색 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질 부는, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극과 서로 분리된, 전기 변색 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 전극들에 수직한 단면에서, 상기 공극들의 적어도 일 부분은 상기 하부 전극으로부터 상기 상부 전극으로 향하는 방향성을 갖는, 전기 변색 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방향성은, 상기 상부 및 하부 전극들과 상기 단면에 대해 수직한 평면에 대해 실질적으로 평행하는, 전기 변색 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 전극은, 복수 개의 하부 서브 전극들을 포함하는, 전기 변색 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극은, 복수 개의 상부 서브 전극들을 포함하는, 전기 변색 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 복수 개의 하부 서브 전극들을 포함하고, 상기 상부 전극은 복수 개의 상부 서브 전극들을 포함하되,
    상기 복수 개의 하부 서브 전극들의 각각이 상기 복수 개의 상부 서브 전극들의 각각과 서로 대향되는, 전기 변색 소자.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 다공성 지지체는 필름 형태로 제공되는, 전기 변색 소자.
  10. 제 1 전극 및 상기 제 1 전극 상에 배치되는 제 1 전기 변색층;
    상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극 및 상기 제 2 전극 상에 배치되는 제 1 상보층; 및
    상기 제 1 전기 변색층 및 제 1 상보층 사이에 개재되고, 다공성 전해질을 포함하는 전해질 부를 포함하되,
    상기 전해질 부는:
    제 1 전해질 영역; 및
    제 2 전해질 영역을 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 전해질 영역들의 경계면에서, 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 2 전극으로 향하는 상기 다공성 전해질의 공극들의 방향성이 서로 상이한, 전기 변색 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극들에 수직한 단면에서, 상기 제 1 및 제 2 전해질 영역들의 경계면의 상기 다공성 전해질의 공극들은, 상기 제 1 및 제 2 전극들과 상기 단면에 대해 틸팅되는, 전기 변색 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전해질 영역의 공극들은 제 1 방향성을 갖고, 상기 제 2 전해질 영역의 공극들은 상기 제 1 방향성과 상이한 제 2 방향성을 갖는, 전기 변색 소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 방향성은 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 2 전극을 향해 확산되고, 상기 제 2 방향성은 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 2 전극을 향해 수렴하는 것을 포함하는, 전기 변색 소자.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 전해질 부는:
    다공성 지지체; 및
    상기 다공성 지지체의 공극들에 채워진 전해질을 포함하는, 전기 변색 소자.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 복수 개의 제 1 서브 전극들을 포함하고, 상기 제 2 전극은 복수 개의 제 2 서브 전극들을 포함하되,
    상기 복수 개의 제 1 서브 전극들의 각각이 상기 복수 개의 제 2 서브 전극들의 각각과 서로 대향되는, 전기 변색 소자.
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