KR20180119119A - 투광성 필름 및 이를 포함하는 전기변색소자 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 투광성 필름, 및 이를 포함하는 소자에 관한 것이다. 상기 필름은, 투광성을 갖고, 인가되는 전압에 따라 가역적인 변색이 가능하며, 변색되는 구동 전압 범위 내에서 우수한 내구성을 갖는다.

Description

투광성 필름 및 이를 포함하는 전기변색소자{A transparent film and electrochromic device comprising the same}
관련 출원들과의 상호 인용
본 출원은 2017년 4월 24일 자 한국 특허 출원 제10-2017-0052047호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 출원은 투광성 필름 및 이를 포함하는 전기변색소자에 관한 것이다.
전기변색이란 가역적인 전기화학적 산화 또는 환원 반응에 의하여 전기변색물질의 광학적 성질이 변하는 현상을 말하며, 상기 현상을 이용한 소자를 전기변색소자라 한다. 일반적으로, 소자의 광학적 성질 변화는 전기변색물질을 함유하는 층 또는 필름의 색 변화를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 전기변색물질로서 무색 투명에 가까운 WO3를 사용할 경우, 전압 인가에 의해 전해질 이온과 전자가 이동하게 되면 환원반응이 일어나고, 전기변색물질을 포함하는 층 또는 필름의 색이 블루계통으로 착색된다. 반대로 상기 층 또는 필름에서 산화반응이 일어날 경우에는, 층 또는 필름이 본래의 투명 상태로 탈색된다. 상기와 같은 변색이 소자에서 충분히 구현되기 위해서는, 탈색 상태의 전기변색 층 또는 필름뿐 아니라, 함께 적층되는 다른 층 또는 필름 구성들 역시 충분한 투명성(투광성)을 가져야 한다.
본 출원의 일 목적은, 전기변색소자에 사용 가능한 투광성 필름을 제공하는 것이다.
본 출원의 다른 목적은, 인가되는 전압에 따라 가역적인 변색이 가능한 투광성 필름을 제공하는 것이다.
본 출원의 또 다른 목적은, 내구성이 우수한 전기변색소자용 투광성 필름을 제공하는 것이다.
본 출원의 또 다른 목적은, 인가되는 전압에 따라 가역적인 변색이 가능한 투광성 필름을 포함하는 전기변색소자를 제공하는 것이다.
본 출원의 상기 목적 및 기타 그 밖의 목적은 하기 상세히 설명되는 본 출원에 의해 모두 해결될 수 있다.
본 출원에 관한 일례에서, 본 출원은 투광성 필름에 관한 것이다. 본 출원에서, 「투광성」이란, 전기변색소자에서 일어나는 색 변화와 같은 광학 특성의 변화를 뚜렷하게 시인할 수 있을 만큼 투명한 경우를 의미할 수 있으며, 예를 들어, 전위 인가와 같은 어떠한 외부 요인도 없는 상태(즉, 하기 설명되는 탈색 상태)에서, 필름 자체가 갖는 광 투과율이 최소 60% 이상인 경우를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 출원 투광성 필름의 광 투과율 하한은 60% 이상, 70% 이상, 또는 75% 이상일 수 있고, 광 투과율의 상한은 95% 이하, 90% 이하, 또는 85% 이하 일 수 있다. 특별히 언급하지 않는 이상, 본 출원에서 「광」이란, 380 nm 내지 780 nm 파장 범위의 가시광, 보다 구체적으로는 550 nm 파장의 가시광을 의미할 수 있다. 또한, 상기 투과율은 공지된 헤이즈 미터(haze meter: HM)를 이용하여 측정될 수 있다.
상기 투광성 필름은 산질화물(oxynitride)을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 투광성 필름은 하나의 층 또는 필름 형태를 갖는 산질화물이거나, 층 또는 필름 형태를 갖는 산질화물과 다른 층 또는 필름 구성과의 적층체일 수 있다. 본 출원에서 산질화물은 산화물(oxide)이나 질화물(nitride)과는 구별되어 사용된다.
하나의 예시에서, 상기 산질화물은 Ti, Nb, Mo, Ta 및 W 중에서 선택되는 2 이상의 금속을 포함할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 투광성 필름의 산질화물은 Mo과 Ti을 동시에 포함할 수 있다. 이와 관련하여, Mo만을 포함하는 질화물, 산화물 또는 산질화물은 인접 박막과의 부착성이 좋지 못하고, Ti만을 포함하는 질화물, 산화물 또는 산질화물은 전위 인가시 분해되는 등 내구성이 좋지 못하다. 특히, 상기 나열된 금속 중 어느 하나의 금속, 예를 들어 Ti 만을 또는 Mo 만을 포함하는 질화물이나 산질화물은, 예를 들어 전위 등이 인가되지 않는 상태에서도, 40% 이하, 35% 이하 또는 30% 이하의 가시광 투과율을 갖는 것과 같이, 낮은 투광성을 갖기 때문에, 탈색(bleached)시 투명성이 요구되는 전기변색필름용 부재로 사용하기에 부적합하다. 또한, 상기와 같이 탈색시 투과율이 낮은 필름을 사용할 경우에는, 예를 들어 착색시 투과율과 탈색시 투과율의 차이가 30% 이상인 것과 같이, 전기변색소자에서 요구되는 착색과 탈색의 뚜렷한 광학 특성 변화를 보여주기 어렵다.
하나의 예시에서, 상기 산질화물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
MoaTibOxNy
화학식 1에서, a는 Mo의 원소 함량비를 의미하고, b는 Ti의 원소 함량비를 의미하고, x는 O의 원소 함량비를 의미하고, y는 N의 원소 함량비를 의미하고, a>0, b>0, x>0, y>0이고, 0.5 < a/b < 4.0이고, 0.005 < y/x < 0.02일 수 있다. 본 출원에서 용어 「원소 함량비」는 atomic%일 수 있고, XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)에 의해 측정될 수 있다. 상기 원소 함량비(a/b) 를 만족할 경우, 내구성뿐 아니라 다른 층 구성과의 부착성이 우수한 필름이 제공될 수 있다. 상기 원소 함량비(y/x)를 만족할 경우, 상기 필름은 60% 이상의 광 투과율을 가질 수 있다. 특히, 상기 원소 함량비(y/x)를 만족하지 못하는 경우에는, 40% 이하 또는 35% 이하의 가시광 투과율을 갖는 것과 같이, 필름이 매우 낮은 투명성(투광성)을 갖게 되므로, 해당 필름을 전기변색소자용 부재로서 사용할 수 없다.
하나의 예시에서, 상기 투광성 필름은 소정의 전압이 인가되는 경우 투광성이 변화하는 투과도 가변 필름일 수 있다. 투과도 가변 특성은 상기 설명된 산질화물의 환원 변색 특성으로부터 기인한다. 구체적으로, 상기 필름에 포함되는 산질화물은 전기화학 반응이 없는 본래 그대로의 상태에서는 무색에 가까운 투광성을 갖지만, 소정의 전압이 인가되면 전해질 이온과 일정 수준 이상의 환원반응을 하면서 변색, 즉 착색(coloration)될 수 있다. 즉, 상기 산질화물은 환원성 변색물질이다. 상기 투광성 필름이 착색되는 경우, 그 광 투과율은 60% 미만으로 저하된다. 정리하면, 상기 필름은 탈색시(또는 소색시에) 60% 이상의 광 투과율을 가질 수 있고, 착색시에는 60 % 미만의 광 투과율을 갖는 전기변색성 투과도 가변 필름이다.
하나의 예시에서, 상기 투광성 필름은 - 2 V 이하, 예를 들어, - 2.5 V 이하 또는 - 3 V 이하 전압 인가 조건에서 착색될 수 있다. 즉, 상기 투광성 필름의 착색 준위는 2 V, 2.5 V 또는 3 V 일 수 있다. 본 출원에서 「착색 준위」란, 투광성 필름, 또는 상기 필름과 도전층을 포함하는 적층체(half-cell)에 인가되는 소정 크기 전압에 의해 전기화학반응이 유발되고, 그 결과 상기 투광성 필름이 색채를 갖게 되면서 필름의 투과율이 저하되는 경우와 같이, 해당 필름의 착색(coloration)을 일으킬 수 있는 전압의 “최소 크기(절대값)”를 의미할 수 있다. 착색 준위, 즉 착색을 일으키는 전압의 최소 크기(절대값)는 착색에 관한 일종의 장벽(barrier)으로서 기능하기 때문에, 상기 크기(절대값)보다 작은 값의 전위를 인가하는 경우에는 사실상 착색이 일어나지 않는다(착색이 미세하게 일어나더라도 사용자에게 인식될 수 없거나, 인식될 만큼 충분치 않다). 투광성 필름의 착색 준위는, 2V 이상의 범위에서, 구체적인 구성에 따라 다소 변화할 수 있다. 착색시 상기 투광성 필름은 (다크) 그레이 또는 블랙 계통의 색을 가질 수 있다. 공지된 변색물질, 예를 들어, Ti, Nb, Mo, Ta 및 W 중 어느 하나를 포함하는 산화물의 착색 준위가 1V 내외 정도 임을 고려하면, 본 출원의 투광성 필름은 고전압에 대한 내구성이 우수하다고 할 수 있다.
착색 준위와 관련하여, 필름의 착색을 위해 인가되는 전압 크기(절대값)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 6V 이하일 수 있다. 6V를 초과할 경우 투광성 필름, 또는 이에 인접하는 다른 구성이 열화될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 투광성 필름의 두께는 150 nm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 필름은 140 nm 이하, 130 nm 이하, 또는 120 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께의 상한을 초과하는 경우, 전해질 이온의 삽입이나 탈리가 저하될 수 있고, 변색속도가 저하될 수 있다. 투광성 필름의 두께 하한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 10 nm 이상, 20 nm 이상 또는 30 nm 이상 일 수 있다. 10 nm 미만일 경우, 박막 안정성이 좋지 못하다.
하나의 예시에서, 상기 투광성 필름의 광 굴절률은 1.5 내지 3.0 범위 또는 1.8 내지 2.8 범위일 수 있다. 상기 범위의 가시광 굴절률을 가질 경우, 상기 투광성 필름은 적절한 투명성과 광학 특성 변화에 대한 시인성을 구현할 수 있다.
상기 투광성 필름을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 구성을 만족하는 것을 전제로, 스퍼터링 증착과 같은 공지된 증착 방식이 투광성 필름 형성시 사용될 수 있다.
본 출원에 관한 또 다른 일례에서, 본 출원은 전기변색소자에 관한 것이다. 상기 소자는 전극층, 투광성 필름, 및 전해질(층)을 포함할 수 있다. 상기 소자가 전극층, 투광성 필름, 및 전해질(층)을 포함하는 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 소자는 전극층, 투광성 필름, 및 전해질(층)을 순차로 포함할 수 있다.
전기변색소자에 사용되는 투광성 필름은 상기 언급한 것과 동일한 구성을 가질 수 있다. 상기 구성을 갖는 투광성 필름은, 60% 이상의 가시광 투과율을 가질 수 있기 때문에, 전기변색소자용 필름으로서 적합하다. 또한, 상기 설명한 바와 같이 소정의 전압 인가시에는 착색될 수 있기 때문에, 소위 전기변색층으로서도 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 투광성 필름은 탈색시, 즉 착색되지 않은 상태에서 그 자체로서 60% 이상의 투과율을 가질 수 있고, 착색시에는 투과도가 낮아지면서 60% 미만의 투과율, 예를 들어, 45% 이하, 30% 이하, 또는 20% 이하의 투과율을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 상기 투광성 필름은 착색과 탈색 시의 광 투과율 차이가 20% 이상 또는 30% 이상일 수 있다.
특별히 제한되지 않으나 투광성 필름 외에, 전기변색소자에 함께 사용되는 다른 구성 역시 60 % 이상, 보다 구체적으로는 60% 내지 95 % 범위의 가시광 투과율을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 전기변색소자는 착색과 탈색 시의 광 투과율 차이가 10 % 이상, 20% 이상, 또는 30% 이상일 수 있다.
전극층은 도전성 화합물, 메탈메쉬, 또는 OMO(oxide/metal/oxide)를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 전극층에 사용되는 투명 도전성 화합물로는, ITO(Indium Tin Oxide), In2O3(indium oxide), IGO(indium galium 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(zink oxide), 또는 CTO (Cesium Tungsten Oxide) 등을 예로 들 수 있다. 그러나, 상기 나열된 물질로 투명 도전성 화합물의 재료가 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 전극층에 사용되는 메탈메쉬는 Ag, Cu, Al, Mg, Au, Pt, W, Mo, Ti, Ni 또는 이들의 합금을 포함하고, 격자 형태를 가질 수 있다. 그러나, 메탈메쉬에 사용가능한 재료가 상기 나열된 금속 재료로 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 전극층은 OMO(oxide/metal/oxide)를 포함할 수 있다. 상기 OMO는 ITO로 대표되는 투명 도전성 산화물 대비 좀 더 낮은 면 저항을 갖기 때문에, 변색 속도를 단축하는 등 전기변색소자의 전기적 특성을 개선할 수 있다.
상기 OMO는 상부층, 하부층, 및 상기 2개 층 사이에 마련되는 금속층을 포함할 수 있다. 본 출원에서 상부층이란, OMO를 구성하는 층 중에서 투광성 필름으로부터 상대적으로 더 멀리 위치한 층을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, OMO 전극의 상부층 및 하부층은 Sb, Ba, Ga, Ge, Hf, In, La, Se, Si, Ta, Se, Ti, V, Y, Zn, Zr 또는 이들 합금의 산화물을 포함할 수 있다. 상기 상부층 및 하부층이 포함하는 각 금속산화물의 종류는 동일하거나 상이할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 상부층의 두께는 10 nm 내지 120 nm 범위 또는 20 nm 내지 100 nm 범위일 수 있다. 또한, 상기 상부층의 가시광 굴절률은 1.0 내지 3.0 범위 또는 1.2 내지 2.8 범위일 수 있다. 상기 범위의 굴절률 및 두께를 가질 경우, 적절한 수준의 광학 특성이 전극층과 소자에 부여될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 하부층의 두께는 10 nm 내지 100 nm 범위 또는 20 nm 내지 80 nm 범위일 수 있다. 또한, 상기 하부층의 가시광 굴절률은 1.3 내지 2.7 범위 또는 1.5 내지 2.5 범위일 수 있다. 상기 범위의 굴절률 및 두께를 가질 경우, 적절한 수준의 광학 특성이 전극층과 소자에 부여될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 OMO 전극에 포함되는 금속층은 저저항 금속재료를 포함할 수 있다. 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, Ag, Cu, Zn, Au, Pd, 및 이들의 합금 중에서 하나 이상이 금속층에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 금속층은 3 nm 내지 30 nm 범위 또는 5 nm 내지 20 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 금속층은 1 이하 또는 0.5 이하의 가시광 굴절률을 가질 수 있다. 상기 범위의 굴절률 및 두께를 가질 경우, 적절한 수준의 광학 특성이 전극층과 소자에 부여될 수 있다.
특별히 제한되지는 않으나, 상기 구성의 전극층은 50 nm 내지 400 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 적절히 광 투과도를 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 소자는 또 하나의 전극층을 포함할 수 있다. 이 경우 전극층은 다른 구성과의 상대적인 위치에 따라 제1 및 제2 전극층으로 호칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 소자는 제1 전극층, 전해질층, 상기 투광성 필름 및 제2 전극층을 순차로 포함할 수 있다. 각 전극층의 구성은 상기 언급한 바와 동일하다.
전해질층은 전기변색 반응에 관여하는 전해질 이온을 제공하는 구성일 수 있다. 전해질 이온은, 상기 투광성 필름에 삽입되고, 변색 반응에 관여할 수 있는 1가 양이온, 예를 들어, H+, Li+, Na+, K+, Rb+, 또는 Cs+ 일 수 있다.
전해질의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 액체 전해질, 겔 폴리머 전해질 또는 무기 고체 전해질이 제한없이 사용될 수 있다.
전기변색 가능한 필름 구성에 H+, Li+, Na+, K+, Rb+, 또는 Cs+ 와 같은 1가 양이온을 제공할 수 있는 화합물을 포함할 수 있다면, 전해질층에 사용되는 구체적인 화합물의 구성은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 전해질은 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, 또는 LiPF6 와 같은 리튬염 화합물이나, NaClO4와 같은 나트륨염 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 전해질층은, 용매로서 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다. 카보네이트계 화합물은 유전율이 높기 때문에, 이온 전도도를 높일 수 있다. 비제한적인 일례로서, PC(propylene carbonate), EC(ethylene carbonate), DMC(dimethyl carbonate), DEC(diethyl carbonate) 또는 EMC(ethylmethyl carbonate) 와 같은 용매가 카보네이트계 화합물로 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 전해질층이 겔 폴리머 전해질을 포함하는 경우, 상기 전해질층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVdF), 폴리아크릴로나이트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐 클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(Polypropylene oxide, PPO), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 플루오로프로필렌)(Poly(vinylidene fluoride-hexafluoro propylene), PVdF-HFP), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate, PVAc), 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene, POE), 폴리아미드이미드(Polyamideimide, PAI) 등의 고분자를 포함할 수 있다.
특별히 제한되지는 않으나, 전해질층의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 범위일 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 전기변색소자는 제2 전기변색층을 추가로 포함할 수 있다. 제2 전기변색층이 소자에 포함되는 경우, 상기 소자는 제1 전극층과 전해질 사이에 제2 전기변색층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전기변색 가능한 상기 투광성 필름은 제1 전기변색층으로 호칭될 수 있다.
상기 제2 전기변색층은 제1 전기변색층의 변색 특성과는 상이한 변색 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 전기변색층은, 산화되는 경우에 착색이 이루어질 수 있는 산화성 변색물질을 포함할 수 있다. 이처럼, 제1 및 제2 전기변색층 각각에 사용되는 변색물질의 발색(변색) 특성이 상이한 경우, 상기 제2 전기변색층은 전기변색을 위한 산화 및 환원 반응시, 상기 제1 전기변색층과의 전하 균형(charge balance)을 맞출 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제2 전기변색층이 포함하는 산화성 변색물질은, LiNiOx, IrO2, NiO, V2O5, LixCoO2 , Rh2O3 또는 CrO3 등과 같이, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 또는 Ir 의 산화물; Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, 또는 Ir 의 수산화물; 및 프러시안 블루(prussian blue) 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
특별히 제한되지는 않으나, 상기 제2 전기변색층의 두께는 50 nm 내지 450 nm 범위일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 전기변색소자는 기재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 기재는 소자의 외측면, 예를 들어, 제1 및/또는 제2 전극층의 외측면에 위치할 수 있다.
상기 기재 역시, 60 % 내지 95 %의 가시광 투과율을 가질 수 있다. 상기 범위의 투과율을 만족한 다면, 사용되는 기재의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 유리 또는 고분자 수지가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, PC(Polycarbonate), PEN(poly(ethylene naphthalate)) 또는 PET(poly(ethylene terephthalate))와 같은 폴리에스테르 필름, PMMA(poly(methyl methacrylate))와 같은 아크릴 필름, 또는 PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene)와 같은 폴리올레핀 필름 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 하나의 예시에서, 상기 전기변색소자는 전원을 더 포함할 수 있다. 전원을 소자에 전기적으로 연결하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 이루어질 수 있다.
본 출원의 일례에 따르면, 투광성을 가질뿐 아니라, 인가되는 전압에 따라 가역적인 변색이 가능하고, 고전압에 대한 내구성이 우수한 필름이 제공될 수 있다.
도 1은, ± 5V 전압 인가시, 본 출원 실시예 1의 적층체가 내구성 저하 없이 구동하는 모습을 보여주는 그래프이다.
이하, 실시예를 통해 본 출원을 상세히 설명한다. 그러나, 본 출원의 보호범위가 하기 설명되는 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실험례 1: 산질화물층의 원소 함량과 그에 따른 투과율 비교
실시예 1
적층체의 제조: 광 투과율이 약 98% 가량인 유리(galss) 일면에 광 투과율이 약 90% 가량인 ITO를 형성하였다. 이후, 스퍼터링 증착을 이용하여 (유리 위치와 반대되는) ITO 일면 상에 Mo와 Ti를 포함하는 산질화물(MoaTibOxNy)층을 30 nm 두께로 형성하였다(제조예 1). 구체적으로, Mo과 Ti의 타겟(target)의 중량% 비율은 1 : 1로, 증착 파워는 100 W로, 공정압은 15 mTorr로 증착을 진행하였으며, Ar, N2 및 O2 의 각 유량은 30 sccm, 5 sccm 및 5 sccm로 하였다.
물성 측정: 산질화물층 각 원소의 함량비와 적층체의 투과율을 측정하고, 표 1에 기재하였다. 원소 함량(atomic%)은 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)에 의해 측정하였고, 투과율은 haze meter(solidspec 3700)를 이용하여 측정하였다.
비교예 1
증착시 질소의 유량을 10 sccm으로 하고, 표 1에서와 같이 함량비를 달리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 산질화물층을 형성하였다(제조예 2).
비교예 2
증착시 질소의 유량을 15 sccm으로 하고, 표 1에서와 같이 함량비를 달리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 산질화물층을 형성하였다(제조예 3).
비교예 3
증착시 질소의 유량을 0 sccm으로 하고, 표 1에서와 같이 함량비를 달리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 산화물층을 형성하였다(제조예 4).
[표 1]
Figure pat00001
표 1로부터, 비교예 1 내지 3의 산질화물층은 매우 낮은 투과율을 갖지만, 실시예 1의 산질화물층은 약 90% 가량의 투과율을 갖는 다는 것을 유추할 수 있다. 비교예와 달리, 실시예 1에 사용된 산질화물 또는 이를 포함하는 투광성 적층체는 전기변색소자용 부재로 사용될 수 있다.
실험례 2: 변색 특성 확인
실시예 2
상기 실시예 1에서 제조된 적층체(유리/ITO/산질화물(MoaTibOxNy)(half-cell)를, LiClO4(1M)와 프로필렌카보네이트(PC) 함유 전해액에 담그고, 25 ℃에서, - 3 V의 착색 전압과 + 3 V의 탈색 전압을 각각 50 초간 교대로 인가하였다. 시간 경과에 따라 측정된 착색 및 탈색시의 전류, 투과율, 및 변색 시간은 표 2에 기재된 것과 같다.
또한, ± 4 V 및 ± 5 V에 대해서도 상기와 같은 측정을 수행하고, 그 결과를 표 2에 기재하였다.
[표 2]
Figure pat00002
표 2에서와 같이, 본 출원의 투광성 필름을 포함하는 적층체는, 3V 이상의 크기를 갖는 전위가 인가되는 경우 변색 특성을 갖게 됨을 확인할 수 있다.
한편, 도 1은 ± 5V의 구동 전위를 인가한 경우에, 실시예 2의 적층체(전기변색소자)가 구동하는 모습을 기록한 그래프이다. 도 1로부터, 본 출원의 투광성 필름을 포함하는 적층체는 비교적 높은 구동 전위가 인가되는 경우에도 균일한 사이클 특성을 보이며 내구성 저하 없이 작동한다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. Ti, Nb, Mo, Ta 및 W 중에서 선택되는 2 이상의 금속을 함유하는 산질화물(oxynitride)을 포함하고, 광 투과율이 60% 이상인 투광성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 산질화물은 Mo 및 Ti을 포함하는 투광성 필름.
  3. 제2항에 있어서, 산질화물은 하기 화학식 1로 표시되는 투광성 필름:
    [화학식 1]
    MoaTibOxNy
    (단, a는 Mo의 원소 함량비를 의미하고, b는 Ti의 원소 함량비를 의미하고, x는 O의 원소 함량비를 의미하고, y는 N의 원소 함량비를 의미하고, a>0, b>0, x>0, y>0이고, 0.5 < a/b < 4.0이고, 0.005 < y/x < 0.02이다.)
  4. 제1항에 있어서, 두께가 150 nm 이하인 투광성 필름.
  5. 제1항에 있어서, 가시광 굴절률이 1.5 내지 3.0 범위인 투광성 필름.
  6. 제1항에 있어서, 2 V 이상의 착색 준위를 갖는 투광성 필름.
  7. 전극층; 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 상기 투광성 필름; 및 전해질층을 포함하는 전기변색소자.
  8. 제7항에 있어서, 제1 전극층, 상기 전해질층, 상기 투광성 필름, 및 제2 전극층을 순차로 포함하는 전기변색소자.
  9. 제8항에 있어서, 제1 전극층과 전해질층 사이에 제2 전기변색층을 더 포함하는 전기변색소자.
  10. 제9항에 있어서, 제2 전기변색층은 산화성 변색물질을 포함하는 전기변색소자.


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