KR20180125325A - 전기 변색 소자 및 전기 변색 장치 - Google Patents

전기 변색 소자 및 전기 변색 장치 Download PDF

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KR20180125325A KR1020170060095A KR20170060095A KR20180125325A KR 20180125325 A KR20180125325 A KR 20180125325A KR 1020170060095 A KR1020170060095 A KR 1020170060095A KR 20170060095 A KR20170060095 A KR 20170060095A KR 20180125325 A KR20180125325 A KR 20180125325A
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Abstract

전기 변색 소자 및 전기 변색 장치가 개시된다. 본 발명의 일 싱시예에 따르면, 제1 투명기판; 상기 제1 투명기판 상에 배치되는 제1 투명전극; 상기 제1 투명전극 상에 배치되는 제1 전기변색층; 상기 제1 전기변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되는 제2 전기변색층; 상기 제2 전기변색층 상에 배치되는 제2 투명전극; 상기 제2 투명전극 상에 배치되는 제2 투명기판; 상기 제1투명기판 또는 상기 제2투명기판 중 적어도 하나의 표면에 배치되며 광 투과 영역 및 광 차단 영역에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층; 및 상기 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극을 포함하는 전기 변색 소자를 제공한다.

Description

전기 변색 소자 및 전기 변색 장치{ELECTROCHROMISM ELEMENT AND ELECTROCHROMISM APPARATUS}
본 발명의 일실시예는 전기 변색 소자 및 전기 변색 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 다양한 표시장치 등에 적용될 수 있는 전기 변색 소자 및 전기 변색 소자 장치에 관한 것이다.
전기 변색(Electrochromism)이란 전압을 인가하면 전계방향에 의해 가역적으로 색상이 변하는 현상으로서, 이러한 특성을 지닌 전기화학적 산화환원반응에 의해서 재료의 광특성이 가역적으로 변할 수 있는 물질을 전기 변색 물질이라고 한다. 이러한 전기 변색 물질은 외부에서 전기적 신호가 인가되지 않는 경우에는 색을 띠지 않고 있다가 전기적 신호가 인가되면 색을 띠게 되거나, 반대로 외부에서 신호가 인가되지 않는 경우에는 색을 띠고 있다가 전기적 신호가 인가되면 색이 소멸하는 특성을 가진다.
전기 변색 소자는 전기화학적 산화환원반응에 의하여 전기변색물질의 광투과도가 변하는 현상을 이용한 소자로서, 건축용 창유리나 자동차 미러의 광투과도 또는 반사도를 조절하는 용도로 이용되고 있으며, 최근에는 가시광선 영역에서의 색변화뿐만 아니라 적외선 차단효과까지 있다는 것이 알려지면서 에너지 절약형 제품으로의 응용 가능성에 대해서도 큰 관심을 받고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다양한 표시장치에 적용될 수 있는전기 변색 소자 및 전기 변색 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 싱시예에 따르면, 제1 투명기판; 상기 제1 투명기판 상에 배치되는 제1 투명전극; 상기 제1 투명전극 상에 배치되는 제1 전기변색층; 상기 제1 전기변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되는 제2 전기변색층; 상기 제2 전기변색층 상에 배치되는 제2 투명전극; 상기 제2 투명전극 상에 배치되는 제2 투명기판; 상기 제1투명기판 또는 상기 제2투명기판 중 적어도 하나의 표면에 배치되며 광 투과 영역 및 광 차단 영역에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층; 및 상기 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극을 포함하는 전기 변색 소자를 제공한다.
상기 패턴층은 불투명 소재로 형성되고, 상기 광 투과 영역에는 개구부가 형성될 수 있다.
상기 광 차단 영역은 불투명 소재로 형성되고, 상기 광 투과 영역은 투명 소재로 형성될 수 있다.
상기 버스전극층은 상기 버스전극층은 상기 제1 투명기판과 상기 제1 투명전극 사이, 상기 제1투명전극과 상기 제1 전기변색층 사이, 상기 제1전기변색층과 상기 전해질층 사이, 상기 전해질층과 상기 제2전기변색층 사이, 상기 제2전기변색층과 상기 제2투명전극 사이 및 상기 제2투명전극과 상기 제2투명기판 사이 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
상기 버스전극층의 폭은 10um 내지 100um일 수 있다.
상기 버스전극층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 패턴층은 탈부착 될 수 있다.
상기 제1전기 변색층 및 상기 제2전기 변색층은 각각 상기 제1 투명전극 및 상기 제2투명전극의 전면에 배치될 수 있다.
상기 제1전기 변색층 및 상기 제2전기 변색층은 복수개의 전기 변색층이 상기 패턴층의 광 차단 영역에 따라 소정 간격 이격하여 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 투명기판; 상기 제1 투명기판 상에 배치되는 제1 투명전극; 상기 제1 투명전극 상에 배치되는 제1 전기변색층; 상기 제1 전기변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되는 제2 전기변색층; 상기 제2 전기변색층 상에 배치되는 제2 투명전극; 상기 제2 투명전극 상에 배치되는 제2 투명기판을 포함하는 전기 변색 소자; 복수개의 전기 변색 소자 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치되며 광 투과 영역 및 광 차단 영역에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층; 및 상기 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극을 포함하는 전기 변색 장치를 제공한다.
상기 전기 변색 소자는 상기 광 차단 영역에 따라 소정 간격 이격하여 배치될 수 있다.
상기 버스 전극은 상기 전기 변색 소자 사이의 이격 공간에 배치될 수 있다.
상기 버스전극층의 폭은 10um 내지 100um일 수 있다.
상기 패턴층은 불투명 소재로 형성되고, 상기 광 투과 영역에는 개구부가 형성될 수 있다.
상기 광 차단 영역은 불투명 소재로 형성되고, 상기 광 투과 영역은 투명 소재로 형성될 수 있다.
본 발명인 전기 변색 소자 및 전기 변색 장치는 개선된 전기 변색 속도로 다양한 시각적 이미지를 표시할 수 있다.
또한, 표시하고자 하는 시각적 이미지에 대한 공정이 용이해 질 수 있다.
또한, 패턴을 교체 적용할 수 있어 전기 변색 소자의 교체없이 다양한 시각적 이미지를 표시할 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 소자의 사시도이고,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이고,
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이고,
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이고,
도5 내지 도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 사시도이고,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이고,
도8 및 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치의 사시도이고,
도10은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 장치의 분해 사시도이고,
도11은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 장치의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조들이 기판, 각층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 소자의 사시도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 소자(1)는 제1 투명기판(11), 제1 투명기판(11) 상에 배치되는 제1 투명전극(12), 제1 투명전극(12) 상에 배치되는 제1 전기변색층(13), 제1 전기변색층(13) 상에 배치되는 전해질층(14), 전해질층(14) 상에 배치되는 제2 전기변색층(15), 제2 전기변색층(15) 상에 배치되는 제2 투명전극(16), 제2 투명전극(16) 상에 배치되는 제2 투명기판(17), 제2투명기판(17)의 표면에 배치되며 광 투과 영역 및 광 차단 영역에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층(20) 및 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 투명기판(11) 및 제2 투명기판(17)은 광 투과도(T%)가 98%이상이며, 유리, 플라스틱 또는 PET(polyethylene terephthalate) 필름일 수 있다.
제1 투명전극(12) 및 제2 투명전극(16)은 각각 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있는 투명 전도성 재료를 포함할 수 있다. 제1 투명기판(11) 및 제2 투명기판(17) 위에 각각 투명 전극이 배치되는 경우, 그 투과도(T%)는 85%이상일 수 있다. 투명 전도성 재료는, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), IZO(Indiun Zinc Oxide), 구리 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 또는, 투명 전도성 재료는, 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 또는 이들의 혼합물과 같은 나노 파우더 합성체를 포함할 수도 있다. 여기서, 나노 파우더의 함량 제어를 통해 전기전도도를 확보하면서, 색 및 반사율 제어가 가능하다. 또는, 투명 전도성 재료는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
투명 전극은 투명 전도성 재료가 투명기판 상에 코팅되어 형성될 수 있다.
제1 전기변색층(13)은 유기물 및 무기물에서 선택된 전도성 고분자 및 비전도성 물질을 포함할 수 있다. 전도성 고분자는 산화/환원이 가능한 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene)의 단량체로부터 중합된 전도성 고분자 또는 단량체의 유도체일 수 있다.
비전도성 물질은 산화/환원 반응이 가능한 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 비올로겐(viologen)을 포함한 비스테르피리딘(bisterpyridine) 유도체, 비페닐(biphenyl)유도체, 티오펜(thiophene) 유도체 등 내부 전자 이동이 가능하며, 산화/환원 상태에 따라 색변화가 가능한 유기물일 수 있다.
또는, 제1 전기변색층(13)은 텅스텐 옥사이드(tungsten oxide), 몰리브데늄 옥사이드(molybdenum oxide), 티타늄 옥사이드(titanium oxide) 및 바나듐 옥사이드(vanadium oxide)로 이루어진 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 제1 전기변색층(13)은 다층 박막의 형태로 이루어질 수 있다.
제2 전기변색층(15)은 이온 전도성 고분자, 예를 들어 아크릴아미도프로판 설포닉산(acrylamidopropane sulfonic acid) 및 아크릴산(acrylic acid)로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것을 아니다. 제2 전기변색층(15)은 이온저장층과 혼용될 수 있다.
여기서, 제1 전기변색층(13) 및 전해질층(14)이 서로 분리되는 구조인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전해질층(14) 내에 변색물질이 분산되는 구조일 수도 있다.
본 발명의 일실시예에서 제1전기 변색층(13) 및 제2전기 변색층(15)은 각각 제1 투명전극(12) 및 상기 제2투명전극(16)의 전면에 배치될 수 있다. 제1전기 변색층(13) 및 제2전기 변색층(15)에는 양각 또는 음각 형태의 패턴이 형성되어 있지 않고 투명전극의 전면을 따라 배치될 수 있다.
전해질층(14)은 액체, 고체등 다양한 상이 가능하며, 이온성액체(Ionic liquid)가 포함된 이온성액체층으로 대체될 수 있다.
제1전기변색층(13), 제2전기변색층(15) 및 전해질층(14)의 총 두께는 10 내지 500㎛, 바람직하게는 20 내지 300㎛, 또는 50 내지 200㎛일 수 있다. 제1전기변색층(13), 제2전기변색층(15) 및 전해질층(14)의 총 두께가 10㎛ 미만인 경우, 제1 투명전극(12) 및 제2 투명전극(16) 간의 맞닿음으로 인해 합선이 될 가능성이 있고, 제1전기변색층(13), 제2전기변색층(15) 및 전해질층(14)의 총 두께가 500㎛를 초과하는 경우, 전도도가 감소하여 반응 속도가 느릴 수 있다.
패턴층(20)에는 광 투과 영역(22) 및 광 차단 영역(21)에 따른 패턴이 형성될 수 있다. 패턴층(20)은 전기 변색 소자(1)에 전원이 인가되어 전기변색층(13, 15)에서 생성된 광이 광 투과 영역(22)을 통하여 외부로 표출됨으로써 다양한 형태의 시각적 이미지를 표시할 수 있다.
패턴층(20)은 예를들면, 불투명 소재로 형성되고, 광 투과 영역(22)에는 개구부가 형성될 수 있다. 패턴층(20)은 전기 변색층(13, 15)에서 생성된 광을 차단할 수 있도록 불투명 소재로 이루어지되, 광 투과 영역(22)을 따라 개구부가 형성됨으로써 전기 변색층(13, 15)에서 생성된 광이 광 투과 영역(22)을 따라 외부로 표출될 수 있다.
또는 패턴층(20)의 광 차단 영역(21)은 불투명 소재로 형성되고, 광 투과 영역(22)은 투명 소재로 형성될 수 있다. 이 때 광 투과 영역(22)은 투명하면서 착색력이 우수한 안료와 투명성이 좋은 폴리메틸메타크릴(PMMA)등과 같은 아크릴계 수지 바인더로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 광 투과 영역(22)의 고형분 함량은 약 20중량% 내지 약 50중량% 범위로 조성될 수 있으며, 상용화된 투명성 인쇄잉크를 사용할 수 있다.
패턴층(20)은 그라비아 인쇄방법, 전사인쇄법, 프렉소 인쇄방법 등을 이용하여 형성할 수 있고, 표시하고자 하는 시각적 형상에 따라 다양한 패턴이 형성될 수 있다. 패턴층(20)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 보다 구체적으로 약 2㎛ 내지 약 5㎛ 두께로 인쇄될 수 있다. 패턴층(20)의 두께를 유지함으로써 정밀한 인쇄 효과를 구현할 수 있고, 건조성을 확보함으로써 가공성 및 생산성을 높일 수 있다. 단, 패턴층(20)의 두께는 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄 방식, 표시하고자 하는 시각적 형상 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 패턴층은 투명한 지지 기판 상에 다양한 색상 또는 불투명한 물질을 인쇄 하여 광투과 영역과 광차단 영역을 형성할 수 있다. 이를 통해 시각적으로 투명/불투명 효과를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 바탕이 다양한 색상에 투명한 패턴이 형성되어 시각적 형상을 다양화 할 수 있다. 뿐만 아니라 투명한 지지 기판상 또는 일부 색상을 가지는 반투명 지지 기판 상에 서로 다른 광량을 투과 시키는 물질을 인쇄 하여 광 투과 영역, 반투과 영역, 광차단 영역을 형성함으로서 그라데이션을 가지는 전기 변색 소자를 구현 할 수도 있다.
패턴층(20)은 탈부착 될 수 있다. 패턴층(20) 및 제2투명기판(17) 사이에는 접착층(미도시)이 배치될 수 있다. 접착층은 투명 레진 계열의 접착제가 사용될 수 있다. 또는 접착층은 패턴층(20)의 광 차단 영역을 따라 패턴층(20)과 제2투명기판 사이에 배치될 수 있다. 패턴층(20)이 제2투명기판(17)에 탈부착 가능하도록 배치됨으로써, 전기 변색 소자의 교체없이 패턴층(20)의 교체를 통하여 다양한 형태의 시각적 형상을 구현할 수 있다.
패턴층(20)에서 광 차단 영역이 차지하는 면적 비율은 전체 면적 대비 0.4 %이상일 수 있다. 광 차단 영역(21)의 하부에는 버스 전극(30)이 배치될 수 있는데, 버스 전극(30)의 면적이 0.4 % 미만일 경우에는 버스 전극(30)으로서의 효과가 미비할 수 있다.
버스 전극(30)의 금속 배선은 광 차단 영역(21) 하부의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 버스 전극(30)은 제1 투명기판(11)과 제1 투명전극(12) 사이, 제1투명전극(12)과 제1 전기변색층(13) 사이, 제1전기변색층(13)과 전해질층(14) 사이, 전해질층(14)과 제2전기변색층(15) 사이, 제2전기변색층(15)과 제2투명전극(16) 사이 및 제2투명전극(16)과 제2투명기판(17) 사이 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 버스 전극(30)은 제1전기 변색층(13)과 전해질층(14) 사이 및 제2전기 변색층(15)과 전해질층(14) 사이에 배치되었으나 이와는 달리 투명기판, 투명전극, 전기변색층 및 전해질층의 계면에 다양한 형태로 배치될 수 있다.
버스 전극(30)은 광 차단 영역(21)과 동일 수직선상에 배치됨으로써 광 투과 영역(22)을 통하여 외부로 표출되는 광이 차단되지 않도록 한다. 이에 따라, 버스 전극(30)을 통하여 전류 이동 경로를 제공하여 전기 변색 속도를 향상시킴과 동시에 전기 변색 소자(1)의 표시 면적(변색 면적)을 최대화 할 수 있다.
버스 전극(30)은 복수의 금속 배선이 광 차단 영역에 따라 소정 간격으로 이격되어 평행한 형상이거나, 격자 형상이거나, 메쉬 형상일 수 있다. 버스 전극(30)을 구성하는 금속 배선은, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
버스 전극(30)이 광 차단 영역(21) 하부에 배치되면 전기 변색 소자(1)의 시인성을 방해하지 않으면서 전체 저항이 낮아지게 되므로, 변색 속도가 빨라지게 된다. 특히, 금속 배선의 간격(pitch)이 좁을수록, 변색 속도는 빨라질 수 있다.
여기서, 금속 배선의 폭(W)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛, 일 수 있고, 간격(D1, D2)은 0.1 내지 100mm, 바람직하게는 1 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20mm일 수 있다. 또한, 금속 배선을 이루는 패턴의 단면적은 20 ㎛2 이상일 수 있으며, 금속 배선의 폭(W)에 대한 두께(T)의 비(T/W)는 0.02이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 변색 속도 및 애플리케이션의 스케일에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 금속 배선의 폭 및 간격을 조절하여 전기변색소자의 시인성을 개선할 수 있다.
한편, 제1 투명기판(11) 및 제2 투명기판(17)의 1면 내지 4면에는 접속 리드(미도시)가 연결될 수 있다.
접속 리드는 제 1 투명기판(11) 및 제 2 투명기판(17) 위에 배치되는 제 1 투명전극(11), 제 2투명전극(17), 버스 전극(30) 등의 연장부에 연결되어 배치될 수 있다. 접속 리드는 제 1 투명전극(11), 제 2투명전극(17), 버스 전극(30)과 연결되어 전원을 인가할 수 있다.
또한, 전해질층(14)의 측면을 따라 실링부(미도시)가 배치될 수 있다. 실링부가 전해질층(14)의 측면을 둘러싸도록 배치되는 경우, 전해질층(14)은 공기에 노출되지 않으므로, 전해질층(14)에 포함된 전해질의 증발 및 산화로 인한 성능 저하를 방지할 수 있다.
도1 및 도2와는 다르게 패턴층(20)은 제1투명기판(11)의 표면에 배치될 수 있다. 이 때 구성은 도1 및 도2에서 설명한 바와 동일하다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다. 도3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자(2)는 제1 투명기판(11), 제1 투명기판(11) 상에 배치되는 제1 투명전극(12), 제1 투명전극(12) 상에 배치되는 제1 전기변색층(13), 제1 전기변색층(13) 상에 배치되는 전해질층(14), 전해질층(14) 상에 배치되는 제2 전기변색층(15), 제2 전기변색층(15) 상에 배치되는 제2 투명전극(16), 제2 투명전극(16) 상에 배치되는 제2 투명기판(17), 제2투명기판(17)의 표면에 배치되며 광 투과 영역(22) 및 광 차단 영역(21)에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층(20) 및 광 차단 영역(21) 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
버스 전극(30)의 금속 배선은 광 차단 영역(21) 하부의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 버스 전극(30)은 제1투명 전극(12)과 제1전기 변색층 (13)사이, 그리고 제2투명 전극(16)과 제2전기 변색층(15) 사이에 배치될 수 있다.
버스 전극(30)은 광 차단 영역(21)과 동일 수직선상에 배치됨으로써 광 투과 영역(22)을 통하여 외부로 표출되는 광이 차단되지 않도록 한다. 이에 따라, 버스 전극(30)을 통하여 전류 이동 경로를 제공하여 전기 변색 속도를 향상시킴과 동시에 전기 변색 소자(2)의 표시 면적(변색 면적)을 최대화 할 수 있다.
버스 전극(30)은 복수의 금속 배선이 광 차단 영역(21)에 따라 소정 간격으로 이격되어 평행한 형상이거나, 격자 형상이거나, 메쉬 형상일 수 있다. 버스 전극(30)을 구성하는 금속 배선은, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
버스 전극(30)이 광 차단 영역(21) 하부에 배치되면 전기 변색 소자(3)의 시인성을 방해하지 않으면서 전체 저항이 낮아지게 되므로, 변색 속도가 빨라지게 된다. 특히, 금속 배선의 간격(pitch)이 좁을수록, 변색 속도는 빨라질 수 있다.
여기서, 금속 배선의 폭(W)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛, 일 수 있고, 간격(D1, D2)은 0.1 내지 100mm, 바람직하게는 1 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20mm일 수 있다. 또한, 금속 배선을 이루는 패턴의 단면적은 20 ㎛2 이상일 수 있으며, 금속 배선의 폭(W)에 대한 두께(T)의 비(T/W)는 0.02이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 변색 속도 및 애플리케이션의 스케일에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 금속 배선의 폭 및 간격을 조절하여 전기변색소자(3)의 시인성을 개선할 수 있다.
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다. 도4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자(3)는 제1 투명기판(11), 제1 투명기판(11) 상에 배치되는 제1 투명전극(12), 제1 투명전극(12) 상에 배치되는 제1 전기변색층(13), 제1 전기변색층(13) 상에 배치되는 전해질층(14), 전해질층(14) 상에 배치되는 제2 전기변색층(15), 제2 전기변색층(15) 상에 배치되는 제2 투명전극(16), 제2 투명전극(16) 상에 배치되는 제2 투명기판(17), 제2투명기판(17)의 표면에 배치되며 광 투과 영역(22) 및 광 차단 영역(21)에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층(20) 및 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
버스 전극(30)의 금속 배선은 광 차단 영역(21) 하부의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 버스 전극(30)은 제1투명 기판(11)과 제1투명 전극(12) 사이, 그리고 제2투명 기판(17)과 제2투명 전극(16) 사이에 배치될 수 있다.
버스 전극(30)은 광 차단 영역(21)과 동일 수직선상에 배치됨으로써 광 투과 영역(22)을 통하여 외부로 표출되는 광이 차단되지 않도록 한다. 이에 따라, 버스 전극(30)을 통하여 전류 이동 경로를 제공하여 전기 변색 속도를 향상시킴과 동시에 전기 변색 소자(4)의 표시 면적(변색 면적)을 최대화 할 수 있다.
버스 전극(30)은 복수의 금속 배선이 광 차단 영역(21)에 따라 소정 간격으로 이격되어 평행한 형상이거나, 격자 형상이거나, 메쉬 형상일 수 있다. 버스 전극(30)을 구성하는 금속 배선은, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
버스 전극(30)이 광 차단 영역(21) 하부에 배치되면 전기 변색 소자(4)의 시인성을 방해하지 않으면서 전체 저항이 낮아지게 되므로, 변색 속도가 빨라지게 된다. 특히, 금속 배선의 간격(pitch)이 좁을수록, 변색 속도는 빨라질 수 있다.
여기서, 금속 배선의 폭(W)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛, 일 수 있고, 간격(D1, D2)은 0.1 내지 100mm, 바람직하게는 1 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20mm일 수 있다. 또한, 금속 배선을 이루는 패턴의 단면적은 20 ㎛2 이상일 수 있으며, 금속 배선의 폭(W)에 대한 두께(T)의 비(T/W)는 0.02이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 변색 속도 및 애플리케이션의 스케일에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 금속 배선의 폭 및 간격을 조절하여 전기변색소자(4)의 시인성을 개선할 수 있다.
도5 내지 도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 사시도이고, 도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자의 단면도이다. 도5 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자(4)는 복수개의 전기 변색층(130)이 패턴층(200)의 광 차단 영역(210)에 따라 소정 간격 이격하여 배치될 수 있다. 복수개의 전기 변색층(130, 150)은 광 투과 영역(220)과 동일한 수직선상에 배치되며, 광 차단 영역(210)과 동일한 수직선상에 이격 공간(D)을 마련하도록 배치될 수 있다. 전기 변색층 사이의 이격 공간(D)에는 버스 전극(300)의 금속 배선이 배치될 수 있다.
전기 변색 소자(4)의 속도 개선을 위하여 버스 전극(300)의 금속 배선은 전기 변색층(130, 150)의 둘레를 따라 전기 변색층(130, 150)을 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고 전기 변색 소자(4)의 속도와 금속 배선의 가공 공정의 난이도에 따라 복수의 금속 배선이 광 차단 영역(210)을 따라 소정 간격으로 이격되어 평행한 형상이거나, 격자 형상이거나, 메쉬 형상일 수 있다.
도8 및 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치의 사시도이다. 도 8 내지 도9를 참조하면, 패턴층(20)은 제1투명기판(11) 및 제2투명기판(17)의 표면에 각각 배치될 수 있다. 패턴층(20)이 제1투명기판(11) 및 제2투명기판(17)에 배치되는 경우 제1투명기판(11)에 배치되는 제1패턴층(20a)의 광투과영역과 제2투명기판(17)에 배치되는 제2패턴층(20b)의 광투과영역을 다르게 패터닝함으로써 전기 변색 소자(4)의 양면을 통하여 각각 상이한 시각적 이미지를 표시할 수 있다. 이 때, 제1패턴층(20a) 또는 제2패턴층(20b) 중 하나의 표면에 비투과 재질의 보호층(미도시)을 더 배치함으로써 제1패턴층(20a) 또는 제2패턴층(20b) 중 하나를 통하여 방출되는 광이 다른 패턴층으로 새어나가지 않도록 방지할 수 있다.
도10은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 장치의 분해 사시도이고, 도11은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 변색 장치의 단면도이다.
도10 및 도11을 참조하면, 본 발명의 일싱시예에 따른 전기 변색 장치(6)는 제1 투명기판(1100); 제1 투명기판(1100) 상에 배치되는 제1 투명전극(1200); 제1 투명전극(1200) 상에 배치되는 제1 전기변색층(1300); 제1 전기변색층(1300) 상에 배치되는 전해질층(1400); 전해질층(1400) 상에 배치되는 제2 전기변색층(1500); 제2 전기변색층(1500) 상에 배치되는 제2 투명전극(1600); 제2 투명전극(1600) 상에 배치되는 제2 투명기판(1700)을 포함하는 전기 변색 소자(7); 복수개의 전기 변색 소자(7) 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치되며 광 투과 영역(2200) 및 광 차단 영역(2100)에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층(2000); 및 광 차단 영역(2100) 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극(3000)을 포함하여 구성될 수 있다.
복수개의 전기 변색 소자(7)는 광 차단 영역(2100)에 따라 소정 간격 이격하여 배치될 수 있다. 복수개의 전기 변색 소자(7)는 광 투과 영역(2200)과 동일한 수직선상에 배치되며, 광 차단 영역(2100)과 동일한 수직선상에 이격 공간(D)을 마련하도록 배치될 수 있다.
패턴층(2000)에는 광 투과 영역(2200) 및 광 차단 영역(2100)에 따른 패턴이 형성될 수 있다. 패턴층(2000)은 전기 변색 소자(7)에 전원이 인가되어 전기변색층(1300, 1500)에서 생성된 광이 광 투과 영역을 통하여 외부로 표출됨으로써 다양한 형태의 시각적 이미지를 표시할 수 있다.
패턴층(2000)은 예를들면, 불투명 소재로 형성되고, 광 투과 영역(2200)에는 개구부가 형성될 수 있다. 패턴층(2000)은 전기 변색층(1300, 1500)에서 생성된 광을 차단할 수 있도록 불투명 소재로 이루어지되, 광 투과 영역(2200)을 따라 개구부가 형성됨으로써 전기 변색층(1300, 1500)에서 생성된 광이 광 투과 영역을 따라 외부로 표출될 수 있다.
패턴층(200)은 탈부착 될 수 있다. 패턴층(2000) 및 제2투명기판(1700) 사이에는 접착층(미도시)이 배치될 수 있다. 접착층은 투명 레진 계열의 접착제가 사용될 수 있다. 또는 접착층은 패턴층(2000)의 광 차단 영역(2100)을 따라 패턴층(2000)과 제2투명기판(1700) 사이에 배치될 수 있다. 패턴층(2000)이 제2투명기판(1700)에 탈부착 가능하도록 배치됨으로써, 전기 변색 소자(7)의 교체없이 패턴층(2000)의 교체를 통하여 다양한 형태의 시각적 형상을 구현할 수 있다.
버스 전극(3000)은 전기 변색 소자(7) 사이의 이격 공간(D)에 배치될 수 있다. 버스 전극(3000)은 전기 변색 소자(7)의 둘레를 따라 전기 변색 소자(7)를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고 전기 변색 소자(7)의 속도와 금속 배선의 가공 공정의 난이도에 따라 복수의 금속 배선이 광 차단 영역(2100)에 따라 소정 간격으로 이격되어 평행한 형상이거나, 격자 형상이거나, 메쉬 형상일 수 있다.
버스 전극(3000)의 높이는 전기 변색 소자(7)의 높이 보다 낮게 형성될 수 있다. 버스 전극(3000)의 높이가 높아질수록 전류 이동 속도가 개선되어 전기 변색 속도를 향상시킬 수 있다. 그러나 전기 변색 소자(7)의 높이보다 높게 형성되는 경우에는 패턴층(2000)이 전기 변색 소자(7)의 표면에 배치될 수 없기 때문에 전기 변색 소자(7)의 높이를 상한으로 하여 높이를 조절함으로써 전기 변색 소자(7)의 변색 속도를 조절할 수 있다.
버스 전극(3000)은 광 차단 영역(2100)과 동일 수직선상에 배치됨으로써 광 투과 영역(2200)을 통하여 외부로 표출되는 광이 차단되지 않도록 한다. 이에 따라, 버스 전극(3000)을 통하여 전류 이동 경로를 제공하여 전기 변색 속도를 향상시킴과 동시에 전기 변색 소자(7)의 표시 면적(변색 면적)을 최대화 할 수 있다.
버스 전극(3000)은 복수의 금속 배선이 광 차단 영역(2100)에 따라 소정 간격으로 이격되어 평행한 형상이거나, 격자 형상이거나, 메쉬 형상일 수 있다 버스 전극(3000)을 구성하는 금속 배선은, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 금속 배선의 폭(W)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛, 일 수 있고, 간격(D1, D2)은 0.1 내지 100mm, 바람직하게는 1 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20mm일 수 있다. 또한, 금속 배선을 이루는 패턴의 단면적은 20 ㎛2 이상일 수 있으며, 금속 배선의 폭(W)에 대한 두께(T)의 비(T/W)는 0.02이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 변색 속도 및 애플리케이션의 스케일에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 금속 배선의 폭 및 간격을 조절하여 전기변색소자의 시인성을 개선할 수 있다.
한편, 제1 투명기판(1100) 및 제2 투명기판(1700)의 1면 내지 4면에는 접속 리드(미도시)가 연결될 수 있다.
접속 리드는 제 1 투명기판(1100) 및 제 2 투명기판(1700) 위에 배치되는 제 1 투명전극(1200), 제 2투명전극(1600), 버스 전극(3000) 등의 연장부에 연결되어 배치될 수 있다. 접속 리드는 제 1 투명전극(1200), 제 2투명전극(1600) 또는 버스 전극(3000) 과 연결되어 전원을 인가할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
11, 110, 1100: 제1투명기판
12, 120, 1200: 제1투명전극
13, 130, 1300: 제1전기 변색층
14, 140, 1400: 전해질층
15, 150, 1500: 제2전기 변색층
16, 160, 1600: 제2투명전극
17, 170, 1700: 제2투명기판
20, 200, 2000: 패턴층
30, 300, 3000: 버스 전극

Claims (10)

  1. 제1 투명기판;
    상기 제1 투명기판 상에 배치되는 제1 투명전극;
    상기 제1 투명전극 상에 배치되는 제1 전기변색층;
    상기 제1 전기변색층 상에 배치되는 전해질층;
    상기 전해질층 상에 배치되는 제2 전기변색층;
    상기 제2 전기변색층 상에 배치되는 제2 투명전극;
    상기 제2 투명전극 상에 배치되는 제2 투명기판;
    상기 제1투명기판 또는 상기 제2투명기판 중 적어도 하나의 표면에 배치되며 광 투과 영역 및 광 차단 영역에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층; 및
    상기 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극을 포함하는 전기 변색 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴층은 불투명 소재로 형성되고, 상기 광 투과 영역에는 개구부가 형성되어 있는 전기 변색 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 차단 영역은 불투명 소재로 형성되고, 상기 광 투과 영역은 투명 소재로 형성되는 전기 변색 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버스전극층은 상기 버스전극층은 상기 제1 투명기판과 상기 제1 투명전극 사이, 상기 제1투명전극과 상기 제1 전기변색층 사이, 상기 제1전기변색층과 상기 전해질층 사이, 상기 전해질층과 상기 제2전기변색층 사이, 상기 제2전기변색층과 상기 제2투명전극 사이 및 상기 제2투명전극과 상기 제2투명기판 사이 중 적어도 하나에 배치되는 전기 변색 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스전극층의 폭은 10um 내지 100um인 전기 변색 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스전극층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함하는 전기 변색 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패턴층은 탈부착되는 전기 변색 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1전기 변색층 및 상기 제2전기 변색층은 각각 상기 제1 투명전극 및 상기 제2투명전극의 전면에 배치되는 전기 변색 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1전기 변색층 및 상기 제2전기 변색층은 복수개의 전기 변색층이 상기 패턴층의 광 차단 영역에 따라 소정 간격 이격하여 배치되는 전기 변색 소자.
  10. 제1 투명기판; 상기 제1 투명기판 상에 배치되는 제1 투명전극; 상기 제1 투명전극 상에 배치되는 제1 전기변색층; 상기 제1 전기변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되는 제2 전기변색층; 상기 제2 전기변색층 상에 배치되는 제2 투명전극; 상기 제2 투명전극 상에 배치되는 제2 투명기판을 포함하는 전기 변색 소자;
    복수개의 전기 변색 소자 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치되며 광 투과 영역 및 광 차단 영역에 따른 패턴이 형성되어 있는 패턴층; 및
    상기 광 차단 영역 하부의 적어도 일부에 배치되는 버스 전극을 포함하는 전기 변색 장치.
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