KR20200089244A - 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법 - Google Patents

전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200089244A
KR20200089244A KR1020200069318A KR20200069318A KR20200089244A KR 20200089244 A KR20200089244 A KR 20200089244A KR 1020200069318 A KR1020200069318 A KR 1020200069318A KR 20200069318 A KR20200069318 A KR 20200069318A KR 20200089244 A KR20200089244 A KR 20200089244A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrochromic
electrolyte
electrode layer
efficiency
Prior art date
Application number
KR1020200069318A
Other languages
English (en)
Inventor
정근 김
김용한
Original Assignee
주식회사 스위스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 스위스 filed Critical 주식회사 스위스
Priority to KR1020200069318A priority Critical patent/KR20200089244A/ko
Publication of KR20200089244A publication Critical patent/KR20200089244A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G02F1/1533—Constructional details structural features not otherwise provided for
    • G02F2001/1536—Constructional details structural features not otherwise provided for additional, e.g. protective, layer inside the cell

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

개시되는 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 서로 평행하게 마주하도록 배치되며, 판상으로 구비되는 제1,2 외피; 상기 제1,2 외피에 각각 구비되며, 서로 마주보게 배치되고 전도성을 갖는 투명 재질로 형성되는 투명 전극층; 상기 제1 외피에 구비되는 상기 투명 전극층 중 하나의 일면으로서 상기 제2 외피를 향하는 면에 구비되는 상대 전극층; 상기 제2 외피에 구비되는 상기 투명 전극층 중 다른 하나의 일면으로서 상기 제1 외피를 향하는 면에 구비되는 전기 변색층; 상기 상대 전극층과 상기 전기 변색층 사이에 배치되는 전해질층; 및 상기 상대 전극층과 상기 전해질층 사이 및 상기 전기 변색층과 상기 전해질층 사이 중 적어도 하나에 게재되어 구비되며, 상기 전해질층과의 계면에서 전해질 이온의 트랩(trap) 현상을 방지하는 전해질 보호층;을 포함한다.

Description

전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법{Electrochromic devices and method for improved efficiency and time of electrochromic}
본 발명(Disclosure)은, 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 변색 효율은 상승하고 변색 시간이 감소하는 변색 효율 및 변색 시간이 개선되며, 신뢰성이 높고, 전극층의 저항이 현저히 낮으며 전해질층의 경화과정에서의 발생하는 기포가 제거되며, 연속 제조가 가능한 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자 제조 방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적으로, 스마트 유리(Smart Glass)는 특정한 상황에서 빛의 투과율을 조절할 수 있다. 사용자가 버튼만 누르면, 투명하다가 불투명하게 되거나, 또는 반투명하게 된다.
최근 환경 및 에너지 문제가 심각한 전 세계적 사회문제로 대두되고 있다. 이에 따라 관련 업계의 선두 업체들은, 스마트 유리를 이용한 가정용 또는 차량용 스마트 윈도우나, 개인용 안경등과 같은 제품에 대한 개발을 가속화 하고 있다.
거울, 스마트 윈도우와 같은 창뿐만 아니라, smart card나 가격표지 및 핸드폰과 같은 디스플레이 등에 응용되고 있다. 또한, 능동적 기능 조절이 가능한 신 개념의 윈도우 개발은 주거문화 및 사무환경 개선을 통한 삶의 질적 상승을 가능하게 할 수 있다.
현재까지 스마트 유리를 구현하기 위한 기술로 전기 변색(Electrochromic) 기술과 PDLC 기술(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 및 SPD(Suspended Partical Device) 기술등이 알려져 있다 .
이 중에 전기 변색 소자 물질을 이용한 기술은, PDLC 및 SPD 기술에 비교하여, 구동 전압과 소모 전력이 낮은 장점이 있다.
전기 변색 소자는, 물질의 산화-환원 반응을 이용한다.
환원착색 물질인 전기 변색 층(WxOy, MoxOy 등)에 Li+이나 H+와 같은 양이온과 전자가 주입되면 착색되었다가, 방출되면 투명하게 된다. 반대로 산화착색 물질인 상대 전극 층(VxOy, NixOy, IrxOy, MnxOy 등)으로 Li+이나 H+와 같은 양이온과 전자가 방출되면 착색되고, 주입되면 투명하게 된다.
일반적인 전기 변색 소자는 글라스 기판위에 차례로 형성되는 투명 전극 층,전기변색층,전해질층(60), 상대 전극층 및 투명 전극 층으로 구성된다.
그러나 이러한 구조의 전기 변색 소자는 상대 전극층과 전기 변색층이 전해질층(60)의 전해질과 접촉한다. 이때, 삽입 및 탈착의 가역성이 보장되어야 하는 H+, Li+ 이온이 트랩(trap) 되는 문제점이 있다.
전기 변색층을 형성하는 텅스텐 산화물은 전기 변색 소자 내에서 삽입된 리튬이온과 비가역 화학반응을 일으킨다. 리튬이온이 전기 변색 소자의 각층에서 트랩(trap)되고, 이로 인해 전기 변색 소자의 각층이 분해되어, 얇은 조각 층으로 갈라져 전기 변색 소자의 특성이 저하된다.
결론적으로, 빠른 시간 내에 더 이상 전기 변색을 할 수 없거나, 소자의 전기 누수를 일으킬 수 있는 물질로 변형이 되어 전기변색 소자로써의 기능을 상실할 수도 있다.
따라서 일반적인 전기 변색 소자는 짧은 수명, 비가역적 전기화학 반응의 문제점들을 갖고 있으므로, 높은 내구성 및 우수한 전기 변색 특성을 갖는, 새로운 전기 변색 소자의 개발이 절실히 요구되고 있다.
1. 한국등록특허공보 제10-2017-0090553호
본 발명(Disclosure)은, 탈색·변색 응답 속도가 빨라져서, 변색 효율은 상승하고 변색 시간이 감소하는 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 시간에 따른 기억성 효과가 뛰어나 신뢰성이 높아지므로, 제품화가 가능한 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 전류 분산층을 이용하여 전극층의 저항을 현저히 낮출 수 있는 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 연속 제조가 가능한 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자 제조 방법의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 서로 평행하게 마주하도록 배치되며, 판상으로 구비되는 제1,2 외피; 상기 제1,2 외피에 각각 구비되며, 서로 마주보게 배치되고 전도성을 갖는 투명 재질로 형성되는 투명 전극층; 상기 제1 외피에 구비되는 상기 투명 전극층 중 하나의 일면으로서 상기 제2 외피를 향하는 면에 구비되는 상대 전극층; 상기 제2 외피에 구비되는 상기 투명 전극층 중 다른 하나의 일면으로서 상기 제1 외피를 향하는 면에 구비되는 전기 변색층; 상기 상대 전극층과 상기 전기 변색층 사이에 배치되는 전해질층; 및 상기 상대 전극층과 상기 전해질층 사이 및 상기 전기 변색층과 상기 전해질층 사이 중 적어도 하나에 게재되어 구비되며, 상기 전해질층과의 계면에서 전해질 이온의 트랩(trap) 현상을 방지하는 전해질 보호층;을 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자에서, 상기 전해질 보호층은, 탄탈륨 옥사이드(TaxOy)이며, 이때, 상기 x는 2 내지 3이고, 상기 y는 3내지 6일 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자에서, 상기 전해질 보호층은, 그 두께가 30nm 내지 120nm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자에서, 상기 전해질 보호층은, 그 두께가 30nm 내지 50nm일 수 있다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 상기 투명 전극층의 서로 마주하지 않는 외측면상에 형성되며, 그 시트저항(sheet resistance)이 40 내지 60 ohm/sq인 전류 분산층;을 더 포함한다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자에서, 상기 전류 분산층은, 실버 나노와이어(AgNWs, Silver Nano Wire) 또는 전도성 고분자(PEDOT:PSS) 또는 메탈 메쉬(metal mesh) 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자에서, 상기 투명 전극층 및 상기 전류 분산층은, 합성된 시트저항이 5 내지 20 ohm/sq일 수 있다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 다른 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 상기 전해질층은, 자외선(ultra violet light)에 의해 경화되는 젤 타입(Gel type)의 전해질이며, 그 두께가 100㎛이하일 수 있다.
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자를 이용한 유리 제품은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 전기 변색 소자가 형성된 유리을 이용하는 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자를 이용한 유리 제품이다.
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자의 제조 방법은, PET(Polyethylene terephthalate)와 PI(Polyimide) 및 PEN(Polyethylene naphthalate)를 포함하는 플랙시블(flexible)한 폴리머 재질로 형성되는 제1 외피 및 제2 외피를 준비하는 제1 단계; 상기 제1 외피 및 상기 제2 외피의 마주보는 면에, 실버 나노와이어(AgNWs, Silver Nano Wire) 또는 전도성 고분자(PEDOT:PSS) 또는 메탈 메쉬(metal mesh) 중 적어도 하나를 포함하는 재질을 이용하여, 롤투롤 습식코팅(Roll to roll wet coating) 방식으로 전류 분산층을 형성하는 제2 단계; 상기 전류 분산층의 마주보는 면에 각각, 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식으로 ITO(Indium Tin Oxide)와 아조화합물(Azo) 및 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)중 적어도 하나 이상 포함하는 재질을 이용하여 투명 전극층을 형성하는 제3 단계; 상기 제1 외피층 상에 형성된 상기 투명 전극층 상에, 롤투롤 습식코팅(Roll to roll wet coating) 방식 또는 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식중 어느 하나를 이용하여 상대 전극층을 형성하는 제4 단계; 상기 제2 외피층 상에 형성된 상기 투명 전극층 상에, 롤투롤 습식코팅(Roll to roll wet coating) 방식 또는 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식중 어느 하나를 이용하여 전기 변색층을 형성하는 제5 단계; 상기 상대 전극층 및 상기 전기 변색층의 마주보는 면에, 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식으로, 탄탈륨 옥사이드(TaxOy)를 포함한 무기물 재질의 전해질 보호층을 형성하는 전해질 보호층 형성 제6 단계; 상기 전해질 보호층의 서로 마주보는 면에, 습식코팅 방식으로 전해질층을 형성하는 전해질층 형성 제7 단계; 상기 전해질층에 자외선을 조사함과 동시에, 상기 제1 외피 및 상기 제2 외피를 상기 전해질층을 마주하여 배치하고 라미네이팅(Laminating) 방식으로 합지하는 합지 제8 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 탄탈륨 옥사이드(TaxOy)를 포함한 무기물 재질의 전해질 보호층을 이용하여 전해질층(60)과 전기 변색층 계면에서의 전해질 이온의 트랩(trap)현상을 방지함으로써. 탈색·변색 응답 속도가 빨라져서, 변색 효율은 상승하고 변색 시간이 감소한다.
본 발명에 따르면, 탄탈륨 옥사이드(TaxOy)를 포함한 무기물 재질의 전해질 보호층을 이용하여 전해질층(60)과 전기 변색층 계면에서의 전해질 이온의 트랩(trap)현상을 방지함으로써, 시간에 따른 기억성 효과가 뛰어나 신뢰성이 높아지므로, 제품화가 가능한 전기 변색 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 전극층을 전류 분산층과 투명 전극층을 포함하는 복합층을 형성함으로써, 전극층의 저항을 현저히 낮출 수 있다.
본 발명에 따르면, 롤투롤 제조 방법으로 상대 전극층과 전기 변색층 및 전해질 보호층을 형성함으로써, 연속 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자의 일 실시형태를 설명하는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자 제조 방법의 일 실시형태를 설명하는 공정 순서도.
이하, 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자의 일 실시형태를 설명하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 투명 전극층(20)과 상대 전극층(30)과 전해질 보호층(50) 및 전기 변색층(40) 및 전해질층(60)을 포함한다. 또한, 투명 전극층(20)을 형성하는 기재로서 제1,2 외피가 구비된다.
제1,2 외피는 glass와 같은 경질 재료를 포함하나, 가요성(flexibility)을 가지는 재질이 바람직하다.
투명 전극층(20)은, 두 개 층이 마주보게 배치되고 전도성을 갖는 투명 재질로 형성된다.
상대 전극층(30)은, 일측에 배치된 투명 전극층(20)의 타측면 상에 형성된다.
전기 변색층(40)은, 타측에 배치된 투명 전극층(20)의 일측면 상에 형성된다.
전해질 보호층(50)은, 무기물을 이용한 산화물 재질이며, 상대 전극층(30) 및 전기 변색층(40)의 마주하는 면에 각각 형성된다.
전해질층(60)은, 전해질 보호층(50) 사이에 형성된다.
본 발명에 따른 전해질 보호층(50)은, 전해질과 전기변색층간의 계면에서 H+, 또는 Li+, Na+ 와 같은 전해질 이온의 트랩(trap)현상을 방지한다. 트랩 현상을 방지함으로써, 전기 변색 층과 이온 저장 층 사이의 이동을 쉽게한다.
따라서 내구성이 뛰어나며, 탈색·변색 응답 속도가 빨라져서, 변색 효율은 상승하고 변색 시간이 감소한다. 또한, 시간에 따른 기억성 효과가 뛰어나 신뢰성이 높아지므로, 제품화가 가능한 전기 변색 소자를 제공한다.
본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간을 개선한 전기 변색 소자에서, 전해질 보호층(50)은, 전해질 보호층(50)은, 탄탈륨 옥사이드(TaxOy)이며, 이때, x는 바람직하게는 2 내지 3이고, y는 바람직하게는 3 내지 6이다.
상술한 조성비를 갖는 탄탈륨 옥사이드는, 인가전압 3 ~ 5.5V의 넓은 전압 분포에서 안정하며, 양극간의 접촉특성 또한 매우 우수하여 충, 방전특성 및 계면 저항을 줄일 수 있는 특성을 가진다.
또한, 본 실시형태에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자에서 전해질 보호층(50)의 두께는, 30nm 내지 120nm이며, 바람직하게는, 30nm 내지 50nm이다.
본 실시형태에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 투명 전극층(20)의 서로 마주하지 않는 외측면상에 형성되며, 그 시트저항(sheet resistance)은 바람직하게는 40 내지 60 ohm/sq인 전류 분산층(70);을 더 포함할 수 있다.
본 실시형태에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자는, 투명 전극층(20)상에 전류 분산층(70)를 추가로 형성함으로써, 외부에서 전류를 주입하는 전극층이 복합층 형태로 형성된다.
즉 투명 전극층(20)만을 이용하여 전류를 주입할 경우에, 낮은 저항값을 갖는 후막(thick film)구조와 높은 투과율을 갖는 박막(thin film)구조가 상충한다. 전류 분산층(70)이 낮은 저항으로 전류를 분산하고, 투명 전극층(20)을 박막으로 형성하여 높은 투과율을 확보함으로써, 전극층에 높은 투과율과 낮은 저항을 모두 구현할 수 있다.
전류 분산층(70)은, 실버 나노와이어(AgNWs, Silver Nano Wire) 또는 전도성 고분자(PEDOT:PSS 또는 메탈 메쉬(metal mesh) 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
일반적인 전기 변색 소자는, ITO를 포함하는 투명 전도막을 이용하여 투명 전극층(20)을 형성한다. 그러나 이러한 종래 구조의 투명 전극층(20)은, 시트저항(sheet resistance)이 100ohm/sq이상으로 높게 형성된다. 이 구조에서 시트저항을 낮추기 위해서는, 투명 전도막의 두께를 100nm이상으로 증가시켜야 한다.
100nm이상으로 두꺼워진 투명 전도막은, 플랙시블(flaxible) 기판에 형성될 경우 크랙(crack)의 가능성이 높아지므로, 신뢰성이 악화되는 문제점이 있다.
본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자의 전류 분산층(70)은, 전류를 투명 전극층(20) 전체로 고르게 분산시킨다.
시트저항(sheet resistance)이 40 내지 60 ohm/sq으로서, 전기 전도도가 높은 전류 분산층(70)을 투명 전극층(20) 상에 형성함으로써, 투명 전극층(20)과 측면 방향의 저항을 분담한다.
전류 분산층(70)을 통하여 분산된 전류는 투명 전극층(20)을 통하여, 상대 전극층(30) 및 전류 변색층으로 쉽게 이동할 수 있다.
본 발명의 전류 분산층(70) 및 투명 전극층(20)은, 전류 과밀(current crwoding)현상을 최소함으로써 소자의 작동 효율을 개선할 수 있다.
전류 과밀 현상이 발생하면, 산화-환원 작용에 필요한 이온이 상대 전극층(30) 및 전기 변색층(40)에 고르게 주입되지 못한다.
이온이 과밀하게 주입된 상대 전극층(30) 및 전기 변색층(40)의 특정 영역에서는, 주입된 이온중 산화-환원 작용에 참여하지 못하는 이온이 증가한다. 반면에 이온이 낮은 농도로 주입된 상대 전극층(30) 및 전기 변색층(40)의 또 다른 특정 영역에서는, 산화-환원 자체의 발생 효율이 떨어진다.
본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자의 전류 분산층(70)은, 면에 평행한 방향으로의 저항이 큰 투명 전극층(20)에 고르게 전류를 분산시킴으로써, 전류 과밀 현상을 해소한다.
전류 과밀 현상이 해소되어, 산화-환원 작용의 효율이 개선되며, 결론적으로 변색 효율은 향상되고 변식 시간은 짧아짐으로써, 전기 변색 소자의 작동 성능이 개선될 수 있다.
본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자에서, 투명 전극층(20) 및 전류 분산층(70)의 합성된 시트저항은 바람직하게는 5 내지 20 ohm/sq이다.
또한, 본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자에서 전해질층(60)은, 자외선(ultra violet light)에 의해 경화되는 젤 타입(Gel type)의 전해질이며, 그 두께는 바람직하게는 100㎛이하이다.
본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자에서, 투명 전극층(20)은, 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide)와 아조화합물(Azo) 및 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성된다.
또한, 본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자에서 상대 전극층(30)은, 바람직하게는 바나듐 산화물(V2O5) 또는 니켈 산화물(NiO)중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성된다.
또한, 본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자에서 상대 전극층(30)은, 바람직하게는 산화 텅스텐(WO) 또는 폴리아닐렌(polyaniline), 또는 비올로겐(viologen)중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성된다.
또한, 본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자에서 전해질층(60)은, 바람직하게는 LiAlF6 또는, LiPON 또는, gel/liquid electrolyte중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성된다.
본 실시형태에 따른 변색 효율 및 변색 시간이 개선된 전기 변색 소자는, 투명 전극층(20) 또는 전류 분산층(70)의 외면에 외피층을 더 포함할 수 있다.
외피층은, 바람직하게는 PET(Polyethylene terephthalate)와 PI(Polyimide) 및 PEN(Polyethylene naphthalate)를 포함하는 플랙시블(flexcible)한 폴리머 재질이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자 제조 방법의 일 실시형태를 설명하는 공정 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자 제조방법은, 외피를 준비하는 제1 단계(S01)와 전류 분산층(70) 형성하는 제2 단계(S02)와 투명 극층 형성하는 제3 단계(S03)와, 상대 전극층(30) 형성하는 제4 단계(S04)와 전기 변색층(40) 형성하는 제5 단계(S05)와, 전해질층(60) 형성하는 제6 단계(S06)와 전해질 보호층(50) 형성하는 제7 단계(S07) 및 합지하는 제8 단계(S08)를 포함한다.
제1 단계(S01)에서는, PET(Polyethylene terephthalate)와 PI(Polyimide) 및 PEN(Polyethylene naphthalate)를 포함하는 플랙시블(flexible)한 폴리머 재질의 제1 외피(10a) 및 제2 외피(10b)를 준비한다.
제2 단계(S02)에서는, 롤투롤 습식코팅(Roll to roll wet coating) 방식으로 제1 외피(10a) 및 상기 제2 외피(10b)의 마주보는 면에, 실버 나노와이어(AgNWs, Silver Nano Wire) 또는 전도성 고분자(PEDOT:PSS 또는 메탈 메쉬(metal mesh) 중 적어도 하나를 포함하는 재질의 전류 분산층(70)을 형성한다.
제3 단계(S03)에서는, 전류 분산층(70)의 마주보는 면에 각각, 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식으로 ITO(Indium Tin Oxide)와 아조화합물(Azo) 및 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)중 적어도 하나 이상 포함하는 재질의 투명 전극층(20)을 형성한다.
제4 단계(S04)에서는, 투명 전극층(20)의 서로 마주보는 면중 어느 한면에, 롤투롤 습식코팅(Roll to roll wet coating) 방식 또는 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식중 어느 하나를 이용하여 상대 전극층(30)을 형성한다.
제5 단계(S05)에서는, 상대 전극층(30)이 형성되지 않은 투명 전극층(20)상에, 롤투롤 습식코팅(Roll to roll wet coating) 방식 또는 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식중 어느 하나를 이용하여 전기 변색층(40)을 형성한다.
제6 단계(S06)에서는, 상대 전극층(30) 및 전기 변색층(40)의 마주보는 면에, 롤투롤 스퍼터링(Roll to roll sputtering)방식으로, 탄탈륨 옥사이드(TaxOy)를 포함한 무기물 재질의 전해질 보호층(50)을 형성한다.
제7 단계(S07)에서는, 전해질 보호층(50)의 서로 마주보는 면에, 습식코팅 방식으로 전해질층(60)을 형성한다.
제8 단계(S08)에서는, 전해질층(60)에 자외선을 조사함과 동시에, 제1 외피(10a) 및 상기 제2 외피(10b)를 전해질층(60)을 마주하여 배치하고 라미네이팅(Laminating) 방식으로 합지한다.
본 실시형태에 따른 본 발명에 따른 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자 제조방법은, 플랙시블(flexible)한 폴리머 재질의 기판과 롤투롤 방식을 이용함으로써, 전해질의 자외선 경화 과정에서 발생되는 기포를 제거할 수 있다.

Claims (1)

  1. 서로 평행하게 마주하도록 배치되며, 판상으로 구비되는 제1,2 외피;
    상기 제1,2 외피에 각각 구비되며, 서로 마주보게 배치되고 전도성을 갖는 투명 재질로 형성되는 투명 전극층;
    상기 제1 외피에 구비되는 상기 투명 전극층 중 하나의 일면으로서 상기 제2 외피를 향하는 면에 구비되는 상대 전극층;
    상기 제2 외피에 구비되는 상기 투명 전극층 중 다른 하나의 일면으로서 상기 제1 외피를 향하는 면에 구비되는 전기 변색층;
    상기 상대 전극층과 상기 전기 변색층 사이에 배치되는 전해질층; 및
    상기 상대 전극층과 상기 전해질층 사이 및 상기 전기 변색층과 상기 전해질층 사이 중 적어도 하나에 게재되어 구비되며, 상기 전해질층과의 계면에서 전해질 이온의 트랩(trap) 현상을 방지하는 전해질 보호층;을 포함하는 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자.
KR1020200069318A 2020-06-08 2020-06-08 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법 KR20200089244A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200069318A KR20200089244A (ko) 2020-06-08 2020-06-08 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200069318A KR20200089244A (ko) 2020-06-08 2020-06-08 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180172254A Division KR102139829B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200089244A true KR20200089244A (ko) 2020-07-24

Family

ID=71892804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200069318A KR20200089244A (ko) 2020-06-08 2020-06-08 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200089244A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170090553A (ko) 2016-01-28 2017-08-08 한국전자통신연구원 전극 손상을 방지할 수 있는 전기 변색 소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170090553A (ko) 2016-01-28 2017-08-08 한국전자통신연구원 전극 손상을 방지할 수 있는 전기 변색 소자

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220342268A1 (en) Electrochromic device having low-resistance transparent electrode structure
CA1288155C (en) Electrochromic window with metal grid counter electrode
Yun et al. Non-volatile, Li-doped ion gel electrolytes for flexible WO3-based electrochromic devices
US8503059B2 (en) Electrochromic thin film transistors with lateral or vertical structure using functionalized or non-functionalized substrates and method of manufacturing same
US5124832A (en) Laminated and sealed electrochromic window
CN100460974C (zh) 压感电致变色组件及其制造方法
KR102101866B1 (ko) 플랙서블 전기변색소자의 제조방법
WO1991001510A1 (en) Electrochromic element, materials for use in such element, processes for making such element and such materials and use of such element in an electro
EP1320782B1 (en) Electrochromic device based on nanocrystalline materials
KR102021189B1 (ko) 전기변색소자 및 그의 제조방법
KR102139829B1 (ko) 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법
TWI289236B (en) Electrochromic display device
KR20200089244A (ko) 전기 변색 효율 및 시간을 개선한 전기 변색 소자와 그 제조 방법
KR101480950B1 (ko) 셀 구조 일렉트로크로믹 소자 및 이의 제조 방법
KR101642894B1 (ko) 매립형 전기 변색 소자 및 그 제조 방법
EP0417624B1 (en) Electrochromic window with polymer layer
KR102468146B1 (ko) 전기변색소자 및 그의 제조방법
CN113296326A (zh) 一种柔性电致变色器件及其制作方法
TW200907523A (en) Electrochromic structure and manefacturing method thereof
EP4343418A1 (en) Electrochromic element and eyeglass lens
WO2023087809A1 (zh) 一种电致变色器件及其制备、控制方法
KR102042797B1 (ko) 복합 전해질층을 포함하는 전기 변색소자 및 그 제조방법
Zhang et al. High-performance laminated NiO film striking a balance between the color-changing capability and cycling stability and its real application in bistable display
JPH06242474A (ja) エレクトロクロミック素子及び高分子電解質薄膜の製造方法
KR20230099657A (ko) 전기변색소자

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent