KR20220135576A - 전기변색소자, 이에 사용되는 전해질 및 그 제조방법 - Google Patents

전기변색소자, 이에 사용되는 전해질 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

일 구현예에 따른 전기변색소자는 전해질층에 할로겐화 유기보란 화합물을 포함하여, 종래보다 현저히 빠른 투과율 변화 속도를 나타낼 수 있다. 또한 상기 기변색소자는 구부리더라도 투과율의 변화가 거의 없고 구동 성능이 그대로 유지될 수 있다. 따라서, 상기 전기변색소자는 전자기기, 자동차, 건축 등의 다양한 분야에 스마트 윈도우 등으로 적용될 수 있다.

Description

전기변색소자, 이에 사용되는 전해질 및 그 제조방법{ELECTROCHROMIC DEVICE, ELECTROLYTE USED THEREIN AND PREPARATION METHOD THEREOF}
구현예는 전기변색 원리를 바탕으로 우수한 광투과 가변 기능을 구현하는 전기변색소자, 이에 사용되는 전해질 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경 보호에 대한 관심이 높아지면서 에너지 효율을 향상시키는 기술에 대한 관심도 함께 높아지고 있다. 일례로, 스마트 윈도우(smart window), 에너지 하베스팅(energy harvesting)과 같은 기술에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이 중 스마트 윈도우는 외부에서 유입되는 빛의 투과 정도를 조절하여 에너지 효율을 향상시키고, 이용자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 능동 제어 기술을 의미하며, 다양한 산업 분야에 공통적으로 적용될 수 있는 기반 기술이다. 이러한 스마트 윈도우는 전기 변색을 기본 원리로 하는데, 전기 변색이란 인가되는 전압에 의하여 전기 화학적 산화 또는 환원 반응이 일어나고, 이에 따라 전기변색 활성 물질의 고유한 색이나 광투과도와 같은 광학적 특성이 변하는 현상이다.
현재는 여러 장의 유리 사이에 전기 변색 소자를 적용한 유리형 스마트 윈도우가 일반적으로 사용되고 있으나, 이는 제조 공정이 복잡하고, 시공할 창의 크기에 따라 사이즈를 맞춰 제작해야 하기 때문에 제품 가격이 매우 고가이어서 상용화 하기에는 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 실리콘 마감 등을 하는 경우 수분이 침투될 수 있어 누전의 위험이 있고, 물류 이동시에 적재공간을 많이 차지하고 동시에 유리라는 소재 특성상 외부의 충격에 깨지기 쉬워 위험하다는 문제도 있다.
따라서, 상기 문제를 해결함과 동시에 우수한 광투과 가변 기능을 구현할 수 있는 스마트 윈도우에 관한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.
한국 등록특허 제 1862200 호 (2018. 5. 23.)
구현예는 전기변색원리를 바탕으로 우수한 광투과 가변 기능을 구현함과 동시에 유연성을 갖는 전기변색소자를 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 전압의 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 광투과가변 구조체를 포함하는 전기변색소자로서, 상기 광투과가변 구조체가 제1 전극층, 제1 변색층, 전해질층, 제2 변색층 및 제2 전극층을 포함하고, 상기 전해질층이 할로겐화 유기보란 화합물을 포함하며, 상기 전기변색소자에 1.2 V 또는 -1.2 V의 전압을 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 15%에서 55%까지 또는 55%에서 15%까지 도달하는데 소요되는 시간이 30초 이내인, 전기변색소자가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 비휘발 성분 함량을 기준으로, 아크릴계 수지 1000 중량부; 금속염 5 중량부 내지 50 중량부; 및 할로겐화 유기보란 화합물 0.01 중량부 내지 3 중량부를 포함하는, 전해질이 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 할로겐화 유기보란 화합물을 비극성 용매 중에 포함하는 제1 용액을 제조하는 단계; 상기 제1 용액, 금속염 및 극성 용매를 혼합하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및 상기 제2 용액에 아크릴계 수지를 혼합하는 단계를 포함하는, 전해질의 제조방법이 제공된다.
상기 구현예에 따른 전기변색소자는 전해질층에 할로겐화 유기보란 화합물을 포함하여, 종래보다 현저히 빠른 투과율 변화 속도를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 구현예에 따른 전기변색소자는 구부리더라도 투과율의 변화가 거의 없고 구동 성능이 그대로 유지될 수 있다. 따라서, 상기 전기변색소자는 전자기기, 자동차, 건축 등의 다양한 분야에 스마트 윈도우 등으로 적용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 투과율을 측정하는 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 전기변색소자를 구부린 상태에서 투과율을 측정하는 방법을 나타낸 것이다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자를 제조하는 방법을 나타낸 것이다.
도 6은 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 배리어층의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8 및 도 9는 시험예 1에서 착색 및 탈색 시의 시간에 따른 투과율의 곡선을 각각 나타낸 것이다.
도 10a 및 도 10b는 시험예 2에서 착색 시의 시간에 따른 투과율의 곡선 및 이의 확대도이다.
도 11a 및 도 11b는 시험예 2에서 탈색 시의 시간에 따른 투과율의 곡선 및 이의 확대도이다.
도 12a는 일 구현예에 따른 전기변색소자가 적용된 윈도우를 개념적으로 나타낸 사시도이다.
도 12b는 도 12a에서의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도 및 이의 확대도이다.
이하 본 발명의 다양한 구현예와 실시예를 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 생략될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상/하에 형성되거나 서로 연결 또는 결합된다는 기재는, 이들 구성요소 간에 직접 또는 또 다른 구성요소를 개재하여 간접적으로 형성, 연결 또는 결합되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 대상을 관찰하는 방향에 따라 달라질 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서 각 구성요소를 지칭하는 용어는 다른 구성요소들과 구별하기 위해 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함"한다는 기재는 특정 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분을 구체화하기 위한 것이며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성 요소들은 상기 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로 구별하는 목적으로 사용된다.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
전기변색소자의 특성
일 구현예에 따른 전기변색소자는 전압의 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 광투과가변 구조체를 포함한다. 구체적으로 상기 광투과가변 구조체는 인가되는 전압의 종류와 크기에 따라 가시광 투과율이 가역적으로 변화할 수 있다.
상기 전기변색소자는 전해질층에 할로겐화 유기보란 화합물을 포함하여, 종래보다 현저히 빠른 투과율 변화 속도를 나타낼 수 있다.
일 구현예에 따른 전기변색소자는 1.2 V 또는 -1.2 V의 전압을 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 15%에서 55%까지 또는 55%에서 15%까지 도달하는데 소요되는 시간이 30초 이내이고, 구체적으로 20초 이내일 수 있다.
일례로서, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태로 된 이후 -1.2 V의 전압을 인가하여 착색 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 55%에서 15%까지 도달하는데 소요되는 시간이 30초 이내이고, 구체적으로 20초 이내일 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태로 된 이후 -1.2 V의 전압을 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 50%에서 20%까지 도달하는데 소요되는 시간이 10초 이내, 구체적으로 5초 이내일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 착색 시의 소요 시간은 상온에서 상기 전기변색소자를 최대 탈색 상태로 만들고, 이후 상기 전기변색소자에 -1.2 V의 전압을 인가하여 최대 착색 상태까지 변화시키는 과정에서, 시간의 경과에 따른 가시광 평균 투과율을 측정하여 산출할 수 있다. 상기 가시광 평균 투과율은 380~780 nm 범위의 파장에서 5 nm 간격으로 투과율을 측정하여 얻은 값들의 평균 값일 수 있다. 또한 상기 최대 탈색 상태란 전기변색소자에 전압을 인가하여 가장 높은 투과율을 갖도록 만든 상태를 의미하며, 일례로서 전기변색소자에 2.4 V 또는 1.2 V를 인가한 채로 5분 또는 10분 이상 유지하여 최대 탈색 상태를 만들 수 있다.
다른 예로서, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태로 된 이후 1.2 V의 전압을 인가하여 탈색 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 15%에서 55%까지 도달하는데 소요되는 시간이 30초 이내이고, 구체적으로 20초 이내일 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태로 된 이후 1.2 V의 전압 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 20%에서 50%까지 도달하는데 소요되는 시간이 10초 이내, 구체적으로 5초 이내일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탈색 시의 소요 시간은 상온에서 상기 전기변색소자를 최대 착색 상태로 만들고, 이후 상기 전기변색소자에 1.2 V의 전압을 인가하여 최대 탈색 상태까지 변화시키는 과정에서, 시간의 경과에 따른 가시광 평균 투과율을 측정하여 산출할 수 있다. 또한 상기 최대 착색 상태란 전기변색소자에 전압을 인가하여 가장 낮은 투과율을 갖도록 만든 상태를 의미하며, 일례로서 전기변색소자에 -2.4 V 또는 -1.2 V를 인가한 채로 5분 또는 10분 이상 유지하여 최대 착색 상태를 만들 수 있다.
상기 구현예에 따른 전기변색소자는 전기변색원리를 바탕으로 우수한 광투과 가변 기능을 구현함과 동시에 유연한 특성을 가질 수 있다. 특히, 상기 구현예에 따른 전기변색소자는 구부리더라도 투과율의 변화가 거의 없고 구동 성능이 그대로 유지될 수 있다. 이를 위해 상기 전기변색소자는 시트 또는 필름 형태를 가질 수 있고, 구부렸을 때에도 변색 기능이 유지될 수 있다.
구체적으로, 도 1과 같이 광원(210)과 측정기(220) 사이에 길이(L1) 5 cm의 전기변색소자의 시편(100)을 배치하고 구부리지 않은 상태에서 중앙 지점(P1)의 투과율을 측정하고, 도 2와 같이 양 말단 간의 거리(L2)가 3 cm가 되도록 구부린 상태에서 동일한 중앙 지점의 투과율을 측정하였을 때, 투과율의 변화가 거의 없고 구동 성능이 그대로 유지될 수 있다
일 구현예에 따르면, 가로 5 cm, 세로 5 cm 및 두께 500 ㎛의 상기 전기변색소자의 시편에 대해, 최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율을 측정 시에, 아래 식 (1)에서 정의된 투과율 차이(△TT)가 1% 이내이다.
△TT (%) = │TT_3 - TT│ ... (1)
상기 식 (1)에서 TT_3은 상기 시편의 양 말단 간의 거리가 3 cm가 되도록 구부린 채로 측정한 투과율(%)이고, TT는 상기 시편을 구부리지 않은 채로 측정한 투과율(%)이다.
구체적으로, 상기 식 (1)에서 정의된 투과율 차이(△TT)는 0.7% 이내, 0.5% 이내, 또는 0.3% 이내일 수 있다.
상기 최대 착색 상태의 투과율이란 전기변색소자에 전압을 인가하여 만든 가장 낮은 투과율을 의미하며, 일례로서 전기변색소자에 -1.2 V를 인가하여 5분을 유지한 상태에서 측정한 투과율일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 가로 5 cm, 세로 5 cm 및 두께 500 ㎛의 상기 전기변색소자의 시편을 기준으로, 1.2 V 또는 -1.2 V의 전압을 인가하여 상온에서 가시광 평균 투과율이 15%에서 55%까지 또는 55%에서 15%까지 도달하는데 소요되는 시간을 측정 시에, 아래 식 (2)에서 정의된 소요 시간의 차이(△t)가 5초 이내이다.
△t (초) = │t_3 - t│ ... (2)
상기 식 (1)에서 t_3은 상기 시편의 양 말단 간의 거리가 3 cm가 되도록 구부린 채로 측정한 소요 시간(초)이고, t는 상기 시편을 구부리지 않은 채로 측정한 소요 시간(초)이다.
구체적으로, 상기 식 (2)에서 정의된 소요 시간의 차이(△t)가 3초 이내, 2초 이내, 또는 1초 이내일 수 있다.
보다 구체적인 일례로서, 상기 소요 시간은, 상온에서 상기 전기변색소자를 최대 탈색 상태로 만들고, 이후 상기 전기변색소자에 -1.2 V를 인가하여 최대 착색 상태까지 변화시키는 과정에서, 시간의 경과에 따른 가시광 평균 투과율을 측정하여 산출할 수 있다. 다른 예로서, 상기 소요 시간은, 상온에서 상기 전기변색소자를 최대 착색 상태로 만들고, 이후 상기 전기변색소자에 1.2 V를 인가하여 최대 탈색 상태까지 변화시키는 과정에서, 시간의 경과에 따른 가시광 평균 투과율을 측정하여 산출할 수 있다.
전기변색소자의 층 구성
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 단면을 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 4를 참조하여, 상기 광투과가변 구조체(130)는 제1 전극층(131), 제1 변색층(133), 전해질층(135), 제2 변색층(137), 제2 전극층(139)을 순차적으로 포함한다.
상기 제1 전극층(131) 및 상기 제2 전극층(139)에 전압이 인가되면, 상기 제2 변색층(137)으로부터 상기 전해질층(135)을 거쳐 상기 제1 변색층(133)까지 관통하여 이동하는 특정 이온 또는 전자에 의해 전체적인 광 투과율이 높아지거나 또는 낮아질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 변색층(137)의 광 투과율이 낮아지는 경우, 상기 제1 변색층(133)의 광 투과율도 낮아질 수 있다. 또한 상기 제2 변색층(137)의 광 투과율이 높아지는 경우, 상기 제1 변색층(133)의 광 투과율도 높아질 수 있다.
상기 전기변색소자(100)는 상기 광투과가변 구조체(130)의 양면 상에 배치되는 제1 기재층(110) 및 제2 기재층(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 유연성을 갖는 플라스틱 필름일 수 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자를 제조하는 방법을 나타낸 것이다. 도 5에서 보듯이, 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 형성하고 그 위에 제1 변색층(133)을 형성하여 하판을 제조하고, 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)를 형성하고 그 위에 제2 변색층(137)을 형성하여 상판을 제조한다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(131) 및 상기 제2 전극층(139)의 형성은 진공 스퍼터링에 의해 수행될 수 있고, 상기 제1 변색층(133) 및 상기 제2 변색층(137)의 형성은 습식 코팅에 의해 수행될 수 있다. 이후 제1 변색층(133) 상에 습식 코팅 등에 의해 전해질층(135)을 형성하고, 전해질층(135)이 제2 변색층(137)과 접하도록 상판과 하판을 합지하여 전기변색소자를 제조할 수 있다.
도 3에서 보듯이, 상기 전기변색소자(100)는 상기 제1 기재층(110)과 상기 광투과가변 구조체(130) 사이에 제1 배리어층(120)을 추가로 포함할 수 있고, 상기 제2 기재층(150)과 상기 광투과가변 구조체(130) 사이에 제2 배리어층(140)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전기변색소자(100)의 두께는 20 ㎛ 내지 1,000 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자(100)의 두께는 25 ㎛ 내지 900 ㎛, 25 ㎛ 내지 800 ㎛, 25 ㎛ 내지 700 ㎛, 25 ㎛ 내지 600 ㎛, 또는 25 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서 가시광 평균 투과율이 40% 내지 90%, 50% 내지 90%, 또는 60% 내지 90%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율이 0.1% 내지 40%, 0.1% 내지 30% 또는 0.1% 내지 20%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 전기변색소자는 착색 및 탈색시 가시광선뿐만 아니라 적외선(IR 선) 및 자외선(UV 선)의 투과율도 조절할 수 있다.
도 7에서 보듯이, 상기 구현예에 따른 전기변색소자(100)는 상기 제1 기재층(110)의 상기 제1 배리어층(120)이 적층된 면의 반대측 면 상에 이형필름층(160)을 더 포함할 수 있다. 상기 이형필름층의 일면에는 점착제층(161)이 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 기재층(110) 또는 상기 제2 기재층(150)의 일면 또는 양면에 프라이머층(111, 112, 151, 152)이 적층될 수 있다. 또한 상기 전기변색소자(100)는 상기 제2 기재층(150)의 상기 제2 배리어층(140)이 적층된 면의 반대측 면 상에 하드코팅층(170)을 더 포함할 수 있다.
상술한 전기변색소자의 각 층별 구성 성분, 물성 등과 같은 특징들은 서로 조합될 수 있다.
이하 각 구성층별로 구체적으로 설명한다.
전해질층
상기 전해질층(135)은 상기 제1 변색층(133)과 상기 제2 변색층(133) 사이의 이온 이동 경로 역할을 하는 층이다.
상기 전해질층은 할로겐화 유기보란 화합물을 포함한다. 예를 들어 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 탄소 원자와 연결된 하나 이상의 붕소 원자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 탄소 원자와 연결된 1 내지 3개의 붕소 원자를 포함할 수 있다. 또한 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 탄소수가 5 내지 30일 수 있고, 구체적으로 10 내지 20, 또는 15 내지 25일 수 있다.
예를 들어 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 하나 이상의 방향족, 지환족 또는 지방족의 탄화수소기를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 탄화수소기의 개수는 1개 내지 5개일 수 있고, 각각의 탄화수소기의 탄소수는 3 내지 15, 또는 6 내지 10일 수 있다. 상기 할로겐화 유기보란 화합물에서 상기 탄화수소기의 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐으로 치환될 것일 수 있다. 상기 할로겐은 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 또는 이들이 조합된 것일 수 있고, 구체적으로 불소 원자일 수 있다.
일례로서, 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 이의 탄화수소기의 수소 원자는 모두 불소 원자로 치환된 퍼플루오르화 유기보란 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 탄소수 6 내지 10의 퍼플루오로아릴기를 하나 이상 가질 수 있고, 구체적으로 상기 퍼플루오로아릴기는 퍼플루오로페닐일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 할로겐화 유기보란 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 식에서 n은 퍼플루오로페닐기의 개수로서 1 내지 3의 정수이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 퍼플루오로알킬이다.
또한 상기 전해질층은 수소 이온 또는 1족 원소 이온을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 전해질층은 금속염을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전해질층은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 열경화성 아크릴계 수지 또는 광경화성 아크릴계 수지 등일 수 있고, 상기 폴리우레탄계 수지는 열경화성 폴리우레탄계 수지, 광경화성 폴리우레탄계 수지 또는 수성 폴리우레탄계 수지 등일 수 있다.
상기 전해질층은 상기 고분자 수지 1000 중량부에 대해 상기 금속염을 5 중량부 내지 750 중량부로 포함할 수 있고, 상기 할로겐화 유기보란 화합물을 0.01 중량부 내지 50 중량부로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조에 사용되는 전해질은, 비휘발 성분 함량을 기준으로, 아크릴계 수지 1000 중량부; 및 금속염 5 중량부 내지 50 중량부; 및 할로겐화 유기보란 화합물 0.01 중량부 내지 3 중량부를 포함한다.
상기 아크릴계 수지는 열경화성 아크릴계 수지 또는 광경화성 아크릴계 수지일 수 있다. 상기 아크릴계 수지의 중합 후 수평균분자량은 100 내지 1,000,000일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지의 수평균분자량은 200 내지 800,000, 300 내지 650,000, 또는 500 내지 400,000일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 아크릴계 수지의 점도는 상온에서 1,000 mPa·s 내지 10,000 mPa·s일 수 있고, 구체적으로 3,000 mPa·s 내지 9,000 mPa·s일 수 있다. 상기 아크릴계 수지의 유리전이온도(Tg)는 -90℃ 내지 -10℃일 수 있고, 구체적으로 -70℃ 내지 -30℃일 수 있다. 상기 아크릴계 수지의 가시광 투과율은 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상일 수 있다.
또한 상기 아크릴계 수지는 곁사슬에 카복실기를 함유하는 것이 부착성을 부여하고 첨가제 등과의 상용성 측면에서 바람직하다.
상기 아크릴계 수지를 구성하는 모노머 단위는 예를 들어 2-에틸헥실아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 아크릴아마이드, 메틸아크릴아마이드, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 이타콘산, 그 외 1관능 또는 2관능 이상 아크릴레이트 그룹을 가지는 모노머, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 금속염은 리튬염 화합물을 포함할 수 있다. 상기 리튬염 화합물은 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LIBOB(리튬 비스(옥살라토)보레이트), LiDODFP(리튬 디플루오로비스(옥살라토)포스페이트), LITFSI(리튬 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속염의 함량은 상기 아크릴계 수지 1000 중량부 대비 5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 또는 20 중량부 이상일 수 있고, 또한 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 또는 30 중량부 이하일 수 있다. 구체적인 예로서 상기 금속염의 함량은 상기 아크릴계 수지 1000 중량부 대비 10 중량부 내지 40 중량부, 10 중량부 내지 30 중량부, 또는 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 상기 함량 범위는 비휘발 성분 함량을 기준으로 할 수 있다.
상기 금속염은 대체로 고상의 결정 형태이므로, 이를 용해시키기 위해 상기 전해질에 극성 용매가 추가될 수 있다. 상기 극성 용매는 예를 들어 메틸에틸케톤, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸프로피오네이트, 이소프로필알콜, 아세톤 등일 수 있다. 상기 극성 용매는 상기 금속염 100 중량부 대비 40 중량부 내지 80 중량부, 또는 50 중량부 내지 70 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
상기 할로겐화 유기보란 화합물은 용매 중에 용해된 용액 상태로 상기 전해질에 첨가될 수 있다. 상기 할로겐화 유기보란 화합물을 용해시키기 위한 용매는 예를 들어 비극성 용매일 수 있고, 구체적으로 톨루엔, 크실렌, 헥산, 이소프로필알콜 등일 수 있다. 상기 용액 중의 할로겐화 유기보란 화합물의 함량은 1 중량% 내지 10 중량%, 또는 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 할로겐화 유기보란 화합물의 함량은 상기 아크릴계 수지 1000 중량부 대비 0.001 중량부 이상, 0.01 중량부 이상, 0.03 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.07 중량부 이상, 또는 0.1 중량부 이상일 수 있고, 또한 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 1 중량부 이하, 0.5 중량부 이하, 0.2 중량부 이하, 또는 0.12 중량부 이하일 수 있다. 구체적인 예로서 상기 유기보란 화합물의 함량은 상기 아크릴계 수지 1000 중량부 대비 0.01 중량부 내지 1 중량부, 0.01 중량부 내지 0.5 중량부, 0.01 중량부 내지 0.3 중량부, 0.05 중량부 내지 1 중량부, 또는 0.05 중량부 내지 0.5 중량부일 수 있다. 상기 함량 범위는 비휘발 성분 함량을 기준으로 할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전해질의 제조방법은 (1) 할로겐화 유기보란 화합물을 비극성 용매 중에 포함하는 제1 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 제1 용액, 금속염 및 극성 용매를 혼합하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 제2 용액에 아크릴계 수지를 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 (1) 내지 (3) 단계에 사용되는 원료들의 구체적인 종류 및 사용량은 앞서 예시한 바와 같다.
상기 (2) 단계에서 혼합은 상온에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 300 rpm 내지 700 rpm으로 교반하면서 혼합액이 투명해질 때까지 10분 내지 1시간 동안 수행될 수 있다.
또한 상기 (3) 단계에서 혼합은 상온 내지 60℃에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 300 rpm 내지 700 rpm으로 교반하면서 혼합액이 투명해질 때까지 30분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다.
상기 전해질층은 상기 제1 변색층 또는 제2 변색층 상에 액상 또는 겔상의 전해질 조성물을 코팅하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층(135)은 상기 제1 변색층(133) 또는 상기 제2 변색층(137) 중 어느 하나의 층의 일면에 전해질 조성물을 습식(wet) 코팅 방법으로 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다. 상기 전해질층을 습식 코팅 방법으로 도포하는 경우 도막의 두께를 두껍게 하거나 도막의 두께 제어를 손쉽게 할 수 있어서 이온 전도도의 향상 또는 변색 속도의 향상 측면에서 유리하다. 반면, 상기 전해질층을 습식 코팅 방법이 아닌 스퍼터링 코팅 방법 등을 이용하는 경우, 도막의 박막 형성으로 인해 도막이 쉽게 깨지거나, 설령 손상이 없더라도 이온 전도도가 저하될 우려가 있다.
상기 전해질층의 이온 전도도는 10-3 mS/cm 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층의 이온 전도도는 10-3 mS/cm 내지 103 mS/cm, 또는 10-3 mS/cm 내지 102 mS/cm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질층의 이온 전도도가 상기 범위인 경우 목적하는 광투과 가변 성능이 구현될 수 있고, 유연성과 고온에서의 신뢰성 면에서도 보다 유리할 수 있다.
상기 전해질층의 점착력은 200 g/inch 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층의 점착력은 200 g/inch 내지 900 g/inch 또는 200 g/inch 내지 700 g/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질층의 점착력이 상기 범위인 경우 양쪽의 기재에 잘 부착되어 전기변색소자의 성능이 보다 원활하게 발현될 수 있다.
상기 전해질층(135)의 두께는 30 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 150 ㎛, 70 ㎛ 내지 130 ㎛, 또는 80 ㎛ 내지 120 ㎛일 수 있다. 상기 전해질층(135)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 전기변색소자에 내구성을 부여함과 동시에 제1 변색층 및 제2 변색층 사이의 이온의 이동 경로를 적절한 길이로 확보하여 적절한 속도의 광투과 변화 성능을 구현할 수 있다.
변색층
상기 제1 변색층(133) 및 상기 제2 변색층(137)은 상기 제1 전극층(131) 및 상기 제2 전극층(139) 사이에 전압을 걸어주었을 때 광 투과율이 변화하는 층으로, 전기변색소자에 광 투과율 가변성을 부여하는 층이다.
상기 제1 변색층(133) 및 상기 제2 변색층(137)은 서로 상보적인 발색 특성을 갖는 전기변색 물질을 포함할 수 있다. 상보적인 발색 특성이란 전기변색 물질이 발색하는 반응의 종류가 서로 상이한 것을 의미하는 것이다.
예를 들어, 상기 제1 변색층에 산화성 변색 물질이 사용되는 경우, 상기 제2 변색층에는 환원성 변색 물질이 사용될 수 있고, 상기 제1 변색층에 환원성 변색 물질이 사용되는 경우, 상기 제2 변색층에는 산화성 변색 물질이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 변색층(133)은 환원성 변색 물질을 포함하고, 상기 제2 변색층(137)은 산화성 변색 물질을 포함할 수 있다.
상기 산화성 변색 물질은 산화 반응이 일어날 때 변색되는 물질을 의미하고, 상기 환원성 변색 물질은 환원 반응이 일어날 때 변색되는 물질을 의미한다.
즉, 산화성 변색 물질이 적용된 변색층에서 산화 반응이 일어나는 경우 착색 반응이 일어나고, 환원 반응이 일어나는 경우 탈색 반응이 일어난다. 또한 환원성 변색 물질이 적용된 변색층에서 환원 반응이 일어나는 경우 착색 반응이 일어나고, 산화 반응이 일어나는 경우 탈색 반응이 일어난다.
이처럼 상보적인 발색 특성을 갖는 물질이 각 변색층에 포함됨으로써, 착색 또는 발색이 두 층에서 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 착색 또는 발색은 전기변색소자에 인가되는 전압의 극성에 따라 교대될 수 있다.
상기 환원성 변색 물질의 구체적인 예는 티타늄 산화물(TiO), 바나듐 산화물(V2O5), 니오븀 오산화물(Nb2O5), 크롬 산화물(Cr2O3), 망간 산화물(MnO2), 철 산화물(FeO2), 코발트 산화물(CoO2), 니켈 산화물(NiO2), 로듐 산화물(RhO2), 탄탈 산화물(Ta2O5), 이리듐 산화물(IrO2), 텅스텐 산화물(WO2, WO3, W2O3, W2O5), 비올로겐(viologen) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 산화성 변색 물질의 구체적인 예는 니켈 산화물(nickel oxide, 예를 들어, NiO, NiO2), 망간 산화물(manganese oxide, 예를 들어, MnO2), 코발트 산화물(cobalt oxide, 예를 들어, CoO2), 이리듐-마그네슘 산화물(iridium-magnesium oxide), 니켈-마그네슘 산화물(nickel-magnesium oxide), 티탄-바나듐 산화물(titanium-vanadium oxide), 프루시안 블루계 안료 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 프루시안 블루계 안료는 짙은 파란색 계열의 안료로서, 예를 들어 Fe4(Fe(CN)6)3 의 화학식을 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층은 각각 고분자 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지는 유연성을 갖는 수지일 수 있고, 구체적인 종류에는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 고분자 수지는 우레탄 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리이미드계 수지, 에틸렌초산비닐계 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 고분자 수지의 수평균분자량은 50 내지 10,000일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지의 수평균분자량은 100 내지 10,000, 200 내지 10,000 또는 500 내지 10,000일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층은, 이들에 각각 포함된 환원성 또는 산화성 변색 물질 100 중량부를 기준으로, 고분자 수지를 0.1 중량부 내지 15 중량부, 1 중량부 내지 15 중량부, 2 중량부 내지 15 중량부, 3 중량부 내지 10 중량부, 3 중량부 내지 7 중량부, 또는 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 상기 바람직한 범위 내일 때, 환원성 또는 산화성 변색 물질이 인접층에 안정적으로 부착되어 원활한 광투과 가변 성능을 구현할 수 있고, 또한 반복적인 구부림이나 장시간 전원을 차단한 이후에 발생할 수 있는 가시광 투과율 변화를 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
상기 광투과가변 구조체(130)는 상기 제1 변색층(133) 및 상기 제2 변색층(137)을 각각 적어도 하나씩 포함하고, 필요에 따라 서로 상이한 재질의 제1 변색층 또는 제2 변색층을 둘 이상 포함할 수도 있다.
상기 제1 변색층(133)의 초기 투과율은 90% 이상일 수 있다. 상기 범위 내일 때 전기변색소자의 광학적 성능이 보다 향상될 수 있다. 한편, 상기 제2 변색층(137)의 초기 투과율은 50% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 초기 투과율이 상기 범위를 만족한다는 것은 육안으로 보았을 때 어둡고 짙은 파란색 또는 옅은 남색을 띄는 것을 의미한다.
상기 제1 변색층(133)의 두께는 100 nm 내지 1,000 nm, 200 nm 내지 1,000 nm, 200 nm 내지 800 nm, 200 nm 내지 700 nm, 또는 300 nm 내지 700 nm, 또는 300 nm 내지 600 nm일 수 있다. 상기 제1 변색층의 바람직한 두께 범위 내에서, 상기 광투과가변 구조체의 광 투과율 변화 정도가 전기변색소자 전체에 유의미한 광 투과율 가변성을 부여할 수 있고, 반복적인 구부림이나 장시간 전원을 차단한 이후에 발생할 수 있는 가시광 투과율 변화를 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
상기 제2 변색층(137)의 두께는 100 nm 내지 1,000 nm, 100 nm 내지 800 nm, 100 nm 내지 600 nm, 100 nm 내지 500 nm, 100 nm 내지 400 nm, 200 nm 내지 800 nm, 또는 300 nm 내지 800 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 변색층의 바람직한 두께 범위 내에서, 외부의 충격에도 잘 견디고, 적절한 함량의 이온을 보유할 수 있으며, 이와 동시에, 전기변색소자의 박막화, 가요성 확보, 우수한 광투과 변화 특성을 구현하기에 유리하다.
상기 제1 변색층(133)과 상기 제2 변색층(137)의 두께비는 50:50 내지 80:20, 55:45 내지 75:25, 또는 60:40 내지 70:30일 수 있다. 상기 바람직한 두께비 범위 내에서, 투명해지고 어두워지는 색상 변화 구간이 폭이 보다 넓어지고, 색상 변화 시간이 보다 단축될 수 있다.
상기 제1 변색층(133) 및 상기 제2 변색층(137)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으나, 일정 두께 이상으로 형성하기 위해 습식 코팅 방식을 이용할 수 있다. 이와 같은 습식 코팅은 100 nm 이상의 두께로 변색층을 형성하는 것이 가능하므로, 우수한 광투과 가변 성능 및 유연성을 모두 구현하는데 유리하다. 구체적으로, 상기 제1 변색층(133)은 상기 제1 전극층(131)의 일면에 습식 코팅 방법으로 원료를 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 변색층(137)은 상기 제2 전극층(139)의 일면에 습식 코팅 방법으로 원료를 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다. 상기 습식 코팅시 사용되는 용매는 비방향족 용매 또는 방향족 용매일 수 있고, 구체적으로, 에탄올, 아세톤, 톨루엔 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전극층
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 각각 투명 전극 또는 반사 전극을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 중 하나는 투명 전극이고, 다른 하나는 반사 전극일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 모두 투명 전극일 수 있다.
상기 제1 전극층(131)은 상기 제1 기재층(110) 또는 상기 제1 배리어층(120) 상에 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(139)은 상기 제2 기재층(150) 또는 상기 제2 배리어층(140) 상에 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 형성할 수 있다.
상기 투명 전극은 빛에 대하여 높은 투과율, 낮은 면저항을 갖고, 내침투성을 갖는 재료로 구성될 수 있고, 전극 플레이트 형상으로 구성될 수 있다.
상기 투명 전극은 예를 들어, 인듐-주석 산화물(ITO, indium-tin oxide), 아연산화물(ZnO, zinc oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, indium-zinc oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사 전극은, 예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층(131) 및 상기 제2 전극층(139) 각각의 두께는 100 nm 내지 500 nm, 100 nm 내지 400 nm, 100 nm 내지 300 nm, 또는 150 nm 내지 250 nm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각은 투명 전극일 수 있고, 인듐-주석 산화물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각은 인듐 산화물 : 주석 주석산화물을 70 : 30 내지 98 : 2 또는 80 : 20 내지 97 : 3의 질량비로 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각의 표면저항은 5 Ω/sq 내지 100 Ω/sq, 5 Ω/sq 내지 80 Ω/sq, 5 Ω/sq 내지 70 Ω/sq, 또는 5 Ω/sq 내지 50 Ω/sq일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기재층
상기 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(150)은 투명성과 내구성을 유지하는 역할을 하며, 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 유연성을 갖는 플라스틱 필름일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리시크로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(nylon), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 및 사이클로올레핀폴리머(COP)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱 구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 상술한 고분자 수지를 포함함으로써, 내구성과 가요성을 모두 갖는 전기변색소자를 구현할 수 있다.
상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 550 nm 파장의 광에 대하여 각각 80% 이상의 광투과도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 550 nm 파장의 광에 대하여 각각 85% 이상 또는 90% 이상의 광투과도를 가질 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 2.0% 미만, 1.8% 이하, 또는 1.5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 80% 이상의 신율을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 90% 이상, 100% 이상, 또는 120% 이상의 신율을 가질 수 있다. 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 각각 상술한 범위의 광투과도 및 헤이즈를 만족함으로써 투명성을 나타낼 수 있고, 상술한 범위의 신율을 만족함으로써 유연성을 나타낼 수 있다.
상기 제1 기재층의 두께 및 상기 제2 기재층의 두께는 각각 10 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층의 두께 및 상기 제2 기재층의 두께는 각각 50 ㎛ 내지 180 ㎛, 70 ㎛ 내지 180 ㎛, 80 ㎛ 내지 180 ㎛, 100 ㎛ 내지 180 ㎛, 100 ㎛ 내지 170 ㎛, 또는 100 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 기재층의 두께 및 상기 제2 기재층의 두께가 상기 범위를 만족함으로써 전기변색소자의 신율 및 인장강도를 특정 수준으로 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 전기변색소자를 굽히는 경우에도 각 층에 크랙이나 균열이 발생하지 않으며, 얇으면서도 가볍고 유연성을 갖는 전기변색소자를 구현할 수 있고, 박막화에도 유리하다.
배리어층
배리어층은 외부로부터 광투과가변 구조체에 수분이나 기체를 포함한 불순물이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 3을 참조하여, 상기 제1 배리어층(120)은 제1 기재층(110) 상에 배치될 수 있고, 상기 제2 배리어층(140)은 제2 기재층(150) 하에 배치될 수 있다.
상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 2개의 층을 포함하거나, 3개의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 배리어층(120)이 2개의 층을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 2개의 층을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 배리어층(120)이 3개의 층을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 3개의 층을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 제1 배리어층(120)은 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하거나, 또는 제1A 배리어층(121), 제1B 배리어층(122) 및 제1C 배리어층(123)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층(110) 상에 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)이 순차적으로 적층되거나; 또는 제1A 배리어층(121), 제1B 배리어층(122) 및 제1C 배리어층(123)이 순차적으로 적층될 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 제2 배리어층(140)은 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함하거나, 또는 제2A 배리어층(141), 제2B 배리어층(142) 및 제2C 배리어층(143)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기재층(150) 하에 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)이 순차적으로 적층되거나; 또는 제2A 배리어층(141), 제2B 배리어층(142) 및 제2C 배리어층(143)이 순차적으로 적층될 수 있다.
이때, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제2A 배리어층의 두께는 각각 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 40 nm, 또는 10 nm 내지 30 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제1B 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께는 각각 30 nm 내지 100 nm, 30 nm 내지 80 nm, 30 nm 내지 70 nm, 또는 40 nm 내지 60 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비는 1:2 내지 1:10, 1:2.5 내지 1:10, 또는 1:2.5 내지 1:7.5일 수 있고, 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비는 1:2 내지 1:10, 1:2.5 내지 1:10, 또는 1:2.5 내지 1:7.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 바람직한 두께 비 범위 내에서, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 보다 향상될 수 있다.
상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 금속산화물, 금속질화물, 금속산화질화물, 준금속산화물, 준금속질화물, 준금속산화질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1A 배리어층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2A 배리어층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 질화물의 Si:N의 비는 1.0:0.8 내지 1.0:1.2일 수 있고, 상기 실리콘 산화물의 Si:O의 비는 1.0:1.7 내지 1.0:2.3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 바람직한 조성 범위에서, 얇은 두께의 배리어층으로도 목적하는 성능을 구현할 수 있고 수분 침투를 최대한 막음으로써 내구성 및 장기안정성이 보다 향상될 수 있다.
또한 상기 제1A 배리어층, 상기 제1B 배리어층, 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 투습도는 각각 0.2 g/day·m2 이하, 0.15 g/day·m2 이하, 또는 0.1 g/day·m2 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 바람직한 두께 및 투습도 범위 내에서, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 보다 개선될 수 있다.
또한 상기 제1C 배리어층 및 상기 제2C 배리어층은 각각 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층 각각에 진공 증착에 의해 형성될 수 있다. 상기 진공 증착은 물리적 진공 증착 또는 화학적 진공 증착으로 수행할 수 있으며, 상기 물리적 진공 증착은 열 진공 증착, E-빔 진공 증착 및 스퍼터링 증착 등을 이용할 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층 각각에 스퍼터링 증착으로 형성될 수 있다. 상기 스퍼터링(sputtering)은 직류 마그네트론 스퍼터링 또는 교류 마그네트론 스퍼터링일 수 있고, 상기 직류 마그네트론 스퍼터링은 구체적으로 반응 플라즈마 스퍼터링(reactive plasma sputtering)일 수 있다.
상기 증착에 사용되는 원료는 금속 또는 준금속(metalloid) 중 1종 이상일 수 있고, 그 종류가 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 인듐(In), 티탄(Ti), 비스무트(Bi), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 증착에 사용되는 반응 가스는 산소(O2) 가스 또는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 반응 가스로서 산소 가스를 이용하는 경우, 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하는 배리어층이 형성되며, 반응 가스로서 질소 가스를 이용하는 경우 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하는 배리어층이 형성될 수 있다. 반응 가스로서 산소 가스 및 질소 가스를 적절히 혼합 사용하는 경우, 금속산화질화물 또는 준금속산화질화물을 포함하는 배리어층이 형성될 수 있다.
이형필름층
도 7을 참조하여, 상기 이형필름층(160)은 제1 기재층(110)의 상기 제1 배리어층(120)이 적층된 면의 반대측 면 상에 형성될 수 있다.
상기 이형필름층은 전기변색소자의 보관 및 이동시 전기변색소자를 외부의 수분이나 불순물들로부터 보호하는 역할을 하며, 추후 상기 전기변색소자를 투명한 윈도우 등에 적용할 때는 필요시 이형필름층 부분을 떼어낸 후 사용할 수도 있다. 상기 이형필름층은 특시 점착제층의 부착력 저하를 막을 수 있다.
상기 이형필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 또는 폴리카보네이트(PC)을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이형필름층의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 10 ㎛ 내지 80 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 12 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이형필름층의 박리력은 50 gf/inch 이하일 수 있고, 구체적으로 3 gf/inch 내지 50 gf/inch, 또는 10 gf/inch 내지 50 gf/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이형필름층의 일면에는 점착제층(161)이 형성될 수 있다.
상기 점착제층(161)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 점착제층은 아크릴계 수지를 포함할 수 있고, 이 경우 광학특성 및 내구성 향상에 유리하다.
상기 점착제층의 UV 차단율(400 nm 기준)은 95% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 또는 99% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 점착제층의 초기 점착력은 0.5 N/inch 내지 8.0 N/inch, 1.0 N/inch 내지 7.0 N/inch, 또는 2.0 N/inch 내지 6.0 N/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프라이머층
도 7을 참조하여, 상기 제1 기재층(110)의 일면 또는 양면에 프라이머층이 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재층(110)의 일면에 제1A 프라이머층(111)이 적층될 수 있고, 타면에 제1B 프라이머층(112)이 적층될 수 있다.
또한, 상기 제2 기재층(150)의 일면 또는 양면에 프라이머층이 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기재층(150)의 일면에 제2A 프라이머층(151)이 적층될 수 있고, 타면에 제2B 프라이머층(152)이 적층될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)과 상기 제1 기재층(110) 사이에 프라이머층이 개재될 수 있다. 또한, 상기 제2 배리어층(140)과 상기 제2 기재층(150) 사이에 프라이머층이 개재될 수 있다.
상기 프라이머층(제1A 프라이머층, 제1B 프라이머층, 제2A 프라이머층, 제2B 프라이머층)은 각각 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘계 수지 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다.
상기 프라이머층(제1A 프라이머층, 제1B 프라이머층, 제2A 프라이머층, 제2B 프라이머층)은 각각 35 dyne/cm2 이하의 표면 장력, 또는 30 dyne/cm2 이하의 표면 장력을 가질 수 있다.
상기 프라이머층(제1A 프라이머층, 제1B 프라이머층, 제2A 프라이머층, 제2B 프라이머층)은 3.0 gf/inch 이상의 부착력 또는 3.5 gf/inch 이상의 부착력을 가질 수 있다.
상기 프라이머층은 기재층과 배리어층 사이에 부착력을 부여하거나 굴절률을 개선하는 역할을 한다. 또한, 상기 프라이머층 각각을 형성하는 재료, 표면 장력, 박리력 등은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
하드코팅층
도 7을 참조하여, 상기 전기변색소자(100)는 상기 제2 기재층(150)의 상기 제2 배리어층(140)이 적층된 면의 반대측 면 상에 하드코팅층(170)을 더 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층(170)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 2 ㎛ 내지 8 ㎛, 2 ㎛ 내지 6 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하드코팅층의 연필경도는 3H 이상, 4H 이상, 또는 5H 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하드코팅층은 외부의 충격으로부터 전기변색소자를 보호하는 역할을 하며, 스크래치 등에 강하기 때문에 우수한 경도를 부여할 수 있다.
또한, 상기 하드코팅층의 두께가 상기 범위를 만족함으로써 유연성을 갖고 시공성이 우수한 전기변색소자를 구현할 수 있으며, 상기 하드코팅층의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우 유연성을 구현하기 어렵고, 상기 범위 미만인 경우 외부의 충격에 취약할 수 있다.
효과 및 용도
상기 전기변색소자는 전원을 인가했을 때 광 투과율이 가역적으로 변화하는 특성을 가짐으로써, 버튼을 누르는 것과 같은 간단한 동작만으로 태양광의 투과율 등을 선택적으로 제어할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자에 전원 인가시 두 전극 사이에 전기장이 형성되면서 착색 및 탈색을 일으킴으로써 태양광의 파장별로 투과도를 조절할 수 있으므로, 단열 기능 및 차양 기능을 구현할 수 있어 유용하다. 특히, 상기 구현예에 따른 전기변색소자는 전해질층에 할로겐화 유기보란 화합물을 포함하여, 종래보다 현저히 빠른 투과율 변화 속도를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 적은 비용으로도 넓은 면적의 소자를 제조할 수 있고, 소비 전력이 낮기 때문에 스마트 윈도우, 스마트 거울, 그 밖의 차세대 건축 창호 소재로 사용되기에 적합하다. 또한, 상기 전기변색소자는 두께가 얇을 뿐만 아니라, 가볍고 유연한 특성을 갖기 때문에 시공성이 우수하고, 파손 위험이 낮으며, 롤 형태로 보관이 가능하며, 운반하기에도 용이하다.
또한, 상기 구현예에 따른 전기변색소자는 구부리더라도 투과율의 변화가 거의 없고 구동 성능이 그대로 유지될 수 있다. 이와 같이 상기 전기변색소자는 광투과 가변 기능을 구현함과 동시에 유연성을 가짐으로써, 종래에 견고한 구조로만 적용해야 했던 한계를 극복하고, 기존의 투명한 윈도우와 같은 구조에 단순히 부착하는 것만으로 목적하는 기술 수단을 확보할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색소자는 기존의 투명한 윈도우와 같은 구조에 단순히 부착하는 방식을 통해 적용이 가능하다. 구체적으로, 도 12a에 도시된 바와 같이 윈도우의 일면에 부착할 수 있다. 더욱 구체적으로, 도 12a의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도 및 전기변색소자를 적용한 부분의 확대도를 도 12b에 나타내었다. 상기 윈도우(10)의 일면에 전기변색소자(100)를 부착할 수 있고, 상기 윈도우(10)는 편평한 면일 수도 있고 곡면일 수도 있다. 또한, 상기 윈도우(10)의 전면에 전기변색소자(100)를 부착할 수도 있고 일부분에만 부착할 수도 있다. 또한 상기 전기변색소자(100)를 윈도우(10) 내부에 삽입할 수도 있다. 구체적으로, 유리기판과 유리기판 사이에 상기 전기변색소자를 개재하는 방식을 통해 적용이 가능하다. 더욱 구체적으로, 윈도우의 접합유리와 접합유리 사이에 2개의 PVB 필름(polyvinyl butyral film)을 개재하고, 상기 2개의 PVB 필름 사이에 전기변색소자를 개재함으로써 적용할 수 있고, 열을 통해 압착하여 윈도우 내부에 안정적으로 삽입할 수 있다.
상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
재료
이하 실시예에서 사용한 재료는 다음과 같다.
- LIBOB: lithium bis(oxalate)borate, LiB(C2O4)2. 100%, 백색 결정, 시그마알드리치
- MEK: 메틸에틸케톤, 99%, 시그마알드리치, 분자체(molecular sieve)로 수분을 제거 후 사용
- BCF: 트리스(펜타플루오로페닐)보란, (C6F5)3B, BCF, 시그마알드리치, NV(nonvolatile content) 3 중량%
- 아크릴계 수지: 수평균분자량(Mn) 300,000, 점도 6,500 mPa·s, Tg -48℃, NV 35 중량%, 스타이렌/2-에틸헥실아크릴레이트/하이드록시에틸메타크릴레이트/아크릴산 공중합체, 곁사슬에 카복실기 함유
실시예 1: 전기변색소자의 제조
(1) 전해질의 제조
4구 둥근 유리 플라스크, 스틸 교반봉, 테프론 교반 씰, 구관 냉각기, 히팅 멘틀, 온도 센서 및 조인트 스토퍼를 구비한 반응조를 설치하고, 질소(N2) 분위기를 유지하였다. 반응조에 LIBOB 5 g, 아세톤 5 g 및 BCF 1 g을 넣고, 상온에서 10분간 500 rpm으로 교반하여 투명한 용액을 얻었다. 이후 반응조에 아크릴계 수지 1000 g을 가하고 50℃에서 1시간 동안 500 rpm으로 교반하였다. 그 결과 투명한 겔 형태의 전해질을 수득하였다.
(2) 상판 및 하판의 제조
PET 기재층(두께: 23 ㎛) 상에 진공 스퍼터링에 의해 ITO 전극층이 형성된 투명전극기재를 2개 제조하고, 이들을 상판 및 하판으로 이용하였다. 상기 하판의 ITO 전극층 상에 텅스텐 산화물 페이스트를 습식 코팅하고 140℃에서 5분간 건조하여 환원 변색층(두께: 700 nm)을 형성하였다. 또한 상기 상판의 ITO 전극층 상에 프루시안 블루계 안료를 습식 코팅하고 140℃에서 5분간 건조하여 산화 변색층(두께: 700 nm)을 형성하였다.
(3) 전해질 코팅 및 합지
상기 하판의 환원 변색층 상에 앞서 제조한 전해질을 코팅(건조 두께: 100 ㎛)하고, 그 위에 산화 변색층이 오도록 상기 상판과 합지한 뒤, 오븐에 넣고 120℃에서 30분간 숙성하였다. 이후, 상판 및 하판의 ITO 전극층의 측면에 전원 연결이 가능한 전극층을 연결하여 전기변색소자를 얻었다.
실시예 2: 전기변색소자의 제조
상기 실시예 1의 절차를 반복하되, 단계 (1)에서 상기 BCF의 사용량을 3 g으로 하여, 전기변색소자를 제조하였다.
실시예 3: 전기변색소자의 제조
상기 실시예 1의 절차를 반복하되, 단계 (1)에서 상기 BCF의 사용량을 5 g으로 하여, 전기변색소자를 제조하였다.
비교예 1: 전기변색소자의 제조
상기 실시예 1의 절차를 반복하되, 단계 (1)에서 상기 BCF을 첨가하지 않고, 전기변색소자를 제조하였다.
비교예 2: 전기변색소자의 제조
상기 실시예 1의 절차를 반복하되, 단계 (1)에서 상기 BCF의 함량을 50 g으로 하여, 전기변색소자를 제조하였다. 그 결과 백색 결정의 BCF가 석출되고 환원/산화변색층과 전해질층 간에 들뜸이 발생하여 전기변색소자로 사용이 곤란하였다.
시험예 1: 첨가제 함량에 따른 투과율 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전기변색소자에 대하여 하기와 같은 시험을 수행하였다.
가. 측정 장비
- 전기적 측정은 Fluke사의 Fluke 175 True RMS multimeter를 사용하였다
- 전원 공급은 토요테크사의 DP-30을 사용하였다.
- 투과율 측정은 미국 EDTM사의 SD 2400을 사용하였다.
나. 시편: 비교예 1, 실시예 1 내지 3의 전기변색소자, 가로 5 cm x 세로 5 cm x 두께 약 500 ㎛의 평면 시트 형태
다. 시험 방법:
(1) 초기화: 상온에서 시편에 2.4 V의 전압을 인가하여 최대 탈색 상태로 만들었다.
(2) 착색 시험: 상온에서 최대 탈색 상태의 시편에 -1.2 V의 전압을 인가하여 최대 착색 상태까지 변화시키며, 시간별로 투과율을 측정하였다.
(3) 탈색 시험: 상온에서 최대 착색 상태의 시편에 1.2 V의 전압을 인가하여 최대 탈색 상태까지 변화시키며, 시간별로 투과율을 측정하였다.
(4) 필요에 따라 상기 (2) 및 (3)의 절차를 반복하여 시험하였다.
라. 투과율 측정:
도 1에서 보듯이, 광원(210)과 측정기(220) 사이에 시편(100)을 배치하고, 시편의 중앙 지점(P1)에서 가시광 평균 투과율을 측정하였다. 상기 가시광 평균 투과율은 380~780 nm 범위의 파장에서 5 nm 간격으로 투과율을 측정하여 얻은 값들의 평균 값이다.
마. 결과 및 해석
착색 시험에서 측정된 시간에 따른 투과율 곡선을 도 8에 나타내었고, 탈색 시험에서 측정된 시간에 따른 투과율 곡선을 도 9에 나타내었다.
- 곡선 A: 비교예 1의 전기변색소자 - BCF 미첨가
- 곡선 B: 실시예 1의 전기변색소자 - 1 g의 BCF 첨가
- 곡선 C: 실시예 2의 전기변색소자 - 3 g의 BCF 첨가
- 곡선 D: 실시예 3의 전기변색소자 - 5 g의 BCF 첨가
도 8 및 도 9에서 보듯이, BCF를 소량 첨가한 실시예 1 내지 3의 전기변색소자는, BCF를 첨가하지 않은 비교예 1의 전기변색소자에 비해, 착색과 탈색 간의 변화 속도가 현저히 향상되었다.
시험예 2: 소자의 구부림에 따른 투과율 평가
가. 측정 장비: 시험예 1과 동일
나. 시편: 비교예 1 및 실시예 3의 전기변색소자, 가로 5 cm x 세로 5 cm x 두께 약 500 ㎛의 평면 시트 형태
다. 시험 방법:
(1) 도 1과 같이 길이(L1) 5 cm의 시편(100)을 구부리지 않은 상태에서, 시험예 1과 같은 방법으로 탈색 및 착색 시의 투과율을 측정하였다.
(2) 도 2와 같이 양 말단 간의 거리(L2)가 4 cm 또는 3 cm가 되도록 구부린 상태에서, 시험예 1과 같은 방법으로 탈색 및 착색 시의 시간에 따른 투과율을 측정하였다.
그러나 양 말단 간의 거리가 3 cm 미만이 되도록 구부린 경우, 소자에 손상이 발생하여 투과율 측정이 불가하였다.
라. 투과율 측정: 시험예 1과 동일
마. 결과 및 해석
착색 시험에서 측정된 시간에 따른 투과율 곡선을 도 10a에 나타내었고, 점선 원 영역의 확대 그래프를 도 10b에 나타내었다.
또한 탈색 시험에서 측정된 시간에 따른 투과율 곡선을 도 11a에 나타내었고, 점선 원 영역의 확대 그래프를 도 11b에 나타내었다.
- 곡선 A: 비교예 1의 전기변색소자(BCF 미첨가)
- 곡선 B: 실시예 3의 전기변색소자(BCF 첨가)를 구부리지 않음
- 곡선 C: 실시예 3의 전기변색소자(BCF 첨가)를 양 말단 간의 거리가 4 cm가 되도록 구부림
- 곡선 D: 실시예 3의 전기변색소자(BCF 첨가)를 양 말단 간의 거리가 3 cm가 되도록 구부림
도 10a 내지 도 11b에서 보듯이, BCF를 첨가한 실시예 3의 전기변색소자는, BCF를 첨가하지 않은 비교예 1의 전기변색소자에 비해, 구부리거나 구부리지 않은 상태에서 모두 착색과 탈색 간의 변화 속도가 현저히 향상되었다. 아울러, BCF를 첨가한 실시예 3의 전기변색소자를 일정 범위 내로 구부린 경우, 구부리지 않은 상태와 비교하여, 탈색 및 착색 성능 면에서 거의 변화가 없어서 유연성이 우수함을 확인할 수 있었다.
10: 윈도우
100: 전기변색소자
110: 제1 기재층
111: 제1A 프라이머층
112: 제1B 프라이머층
120: 제1 배리어층
121: 제1A 배리어층
122: 제1B 배리어층
123: 제1C 배리어층
130: 광투과가변 구조체
131: 제1 전극층
133: 제1 변색층
135: 전해질층
137: 제2 변색층
139: 제2 전극층
140: 제2 배리어층
141: 제2A 배리어층
142: 제2B 배리어층
143: 제2C 배리어층
150: 제2 기재층
151: 제2A 프라이머층
152: 제2B 프라이머층
160: 이형필름층
161: 점착제층
170: 하드코팅층
210: 광원
220: 측정기
A-A': 절개선
L1: 전기변색소자의 길이
L2: 전기변색소자의 양 끝단의 거리

Claims (10)

  1. 전압의 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 광투과가변 구조체를 포함하는 전기변색소자로서,
    상기 광투과가변 구조체가 제1 전극층, 제1 변색층, 전해질층, 제2 변색층 및 제2 전극층을 포함하고,
    상기 전해질층이 할로겐화 유기보란 화합물을 포함하며,
    상기 전기변색소자에 1.2 V 또는 -1.2 V의 전압을 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 15%에서 55%까지 또는 55%에서 15%까지 도달하는데 소요되는 시간이 30초 이내인, 전기변색소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전기변색소자는
    최대 탈색 상태로 된 이후 -1.2 V의 전압 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 50%에서 20%까지 도달하는데 소요되는 시간이 10초 이내인, 전기변색소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전기변색소자는
    최대 착색 상태로 된 이후 1.2 V의 전압 인가 시에 상온에서 가시광 평균 투과율이 20%에서 50%까지 도달하는데 소요되는 시간이 10초 이내인, 전기변색소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 할로겐화 유기보란 화합물이 탄소수 6 내지 10의 퍼플루오로아릴기를 하나 이상 가지는, 전기변색소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    가로 5 cm, 세로 5 cm 및 두께 500 ㎛의 상기 전기변색소자의 시편에 대해,
    최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율을 측정 시에,
    아래 식 (1)에서 정의된 투과율 차이(△TT)가 1% 이내인, 전기변색소자:
    △TT (%) = │TT_3 - TT│ ... (1)
    상기 식 (1)에서 TT_3은 상기 시편의 양 말단 간의 거리가 3 cm가 되도록 구부린 채로 측정한 투과율(%)이고, TT는 상기 시편을 구부리지 않은 채로 측정한 투과율(%)이다.
  6. 제1 항에 있어서,
    가로 5 cm, 세로 5 cm 및 두께 500 ㎛의 상기 전기변색소자의 시편을 기준으로, 1.2 V 또는 -1.2 V의 전압을 인가하여 상온에서 가시광 평균 투과율이 15%에서 55%까지 또는 55%에서 15%까지 도달하는데 소요되는 시간을 측정 시에, 아래 식 (2)에서 정의된 소요 시간의 차이(△t)가 5초 이내인, 전기변색소자:
    △t (초) = │t_3 - t│ ... (2)
    상기 식 (1)에서 t_3은 상기 시편의 양 말단 간의 거리가 3 cm가 되도록 구부린 채로 측정한 소요 시간(초)이고, t는 상기 시편을 구부리지 않은 채로 측정한 소요 시간(초)이다.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전기변색소자가 상기 광투과가변 구조체의 양면 상에 배치되는 제1 기재층 및 제2 기재층을 더 포함하고,
    상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 유연성을 갖는 플라스틱 필름이고,
    상기 제1 변색층이 환원성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함하고,
    상기 제2 변색층이 산화성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함하는, 전기변색소자.
  8. 비휘발 성분 함량을 기준으로,
    아크릴계 수지 1000 중량부;
    금속염 5 중량부 내지 50 중량부; 및
    할로겐화 유기보란 화합물 0.01 중량부 내지 3 중량부를 포함하는,
    전기변색소자용 전해질.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전해질이 상기 할로겐화 유기보란 화합물을 0.05 중량부 내지 0.5 중량부로 포함하고,
    상기 할로겐화 유기보란 화합물이 탄소수 6 내지 10의 퍼플루오로아릴기를 하나 이상 가지는, 전기변색소자용 전해질.
  10. 할로겐화 유기보란 화합물을 비극성 용매 중에 포함하는 제1 용액을 제조하는 단계;
    상기 제1 용액, 금속염 및 극성 용매를 혼합하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 제2 용액에 아크릴계 수지를 혼합하는 단계를 포함하는,
    제8 항의 전기변색소자용 전해질의 제조방법.
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