KR20240090284A - 전기변색 겔 및 이를 포함하는 장치 - Google Patents

전기변색 겔 및 이를 포함하는 장치 Download PDF

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KR20240090284A
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케빈 마크 발디세라
니콜라스 벤자민 두아르테
아렐라노 데이비드 레오나르도 곤잘레스
다왈 라젠드라 타카레
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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

20 내지 99 중량%의 극성 용매, 0.5 내지 25 중량%의 유변성 개질제, 및 0.5 내지 20 중량%의 전기변색 재료를 포함하는 전기변색 겔. 유변성 개질제는 극성 용매에 용해되고, 용해 시 주위 조건에서 겔을 형성한다.

Description

전기변색 겔 및 이를 포함하는 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은, 명칭 "전기변색 겔 및 이를 포함하는 장치"의, 35 U.S.C. 119 하에 2021년 11월 5일 자로 출원된 미국 가출원 63/276,009의 우선권 이익을 주장하며, 이는 본원에 참고로 편입된다.
분야
이 개시는 일반적으로 전기변색 겔, 이를 포함하는 광학 장치 및 이것들의 제조 방법에 관한 것이다.
전형적으로 사용을 위해 셀에 배치되는 전기변색 재료는 자동차, 항공우주, 안경, 및 건축 산업용의 디스플레이, 투명 장치, 및 스마트 시스템에서 유용성을 입증했다.
요약
이 개시는 20 내지 99 중량%의 극성 용매, 0.5 내지 25 중량%의 유변성 개질제(rheology modifying agent), 및 0.5 내지 20 중량%의 전기변색 재료를 포함하는 전기변색 겔을 설명한다. 유변성 개질제가 극성 용매에 용해되고, 용해 시 주위 조건에서 열가역성 겔을 형성한다.
도 1은 본 개시에 따른 전기변색 셀의 작동 동안 시간에 대한 투과율의 비제한적인 묘사이다.
도 2는, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 3은, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 4는, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 5는, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 6은, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 7은, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 8은, 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다.
도 9는 본 개시에 따른 전단율에 대한 점도의 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 시간에 대한 복소 점도와 온도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
달리 명시하지 않는 한, 온도 및 압력 조건은 주위 온도(22℃), 30%의 상대 습도, 및 101.3 kPa(1 atm)의 표준 압력이다.
달리 명시하지 않는 한, 괄호를 포함하는 임의의 용어는, 대안적으로, 마치 괄호가 있는 경우에서처럼 전체 용어 및 괄호가 없는 용어, 그리고 각 대안의 조합을 지칭한다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이 용어, "(메트)아크릴레이트" 및 유사 용어는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다.
달리 명시적으로 지정한 경우를 제외하고, 이 개시는 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 달리 명시하지 않는 한, 다음의 명세서 및 첨부된 청구범위에 설명된 수치 매개변수는 얻어질 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 그리고 청구범위에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각 수치 매개변수는 적어도 기록된 유효 자릿수의 관점에서 그리고 일반적인 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.
본 개시의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 매개변수가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 설명된 수치 값은 가능한 한 정확히 기록된다. 그러나, 모든 수치는 본질적으로 각각의 시험 측정에서 발견된 표준 편차로부터 필연적으로 발생하는 특정 오류를 포함한다.
또한, 본원에 열거된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도됨이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 열거된 최소값 1과 열거된 최대값 10 사이의(그리고 이들을 포함한) 모든 하위범위를 포함하도록, 즉 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖도록 의도된다.
모든 범위는 포괄적이며 조합가능하다. 예를 들어, 용어 "0.06 내지 0.25 중량%, 또는 0.06 내지 0.08 중량%의 범위"는 0.06 내지 0.25 중량%, 0.06 내지 0.08 중량%, 및 0.08 내지 0.25 중량%를 각각 포함할 것이다. 또한, 범위가 주어지면, 그러한 범위의 임의의 종료점 및/또는 그러한 범위 내에 열거된 숫자가 본 개시의 범위 내에서 조합될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시적으로 지정하지 않는 한, 값, 범위, 양 또는 백분율을 나타내는 숫자와 같은 모든 숫자는, 해당 용어가 명시적으로 나타나지 않더라도, "약"이라는 단어가 앞에 오는 것처럼 읽혀 질 수 있다. 달리 진술하지 않는 한, 복수형은 단수형을 포함하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는(including)" 및 유사 용어는 "포함하지만 이로 제한되지 않음"을 의미한다. 유사하게, 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "위에(on)", "위에(on)/위에(over) 적용된", "위에/위에 형성된, "위에/위에 침착된", "오버레이(overlay)" 및 "위에/위에 제공된"은 표면 위에 형성되고, 오버레이되고, 침착되거나 제공되지만, 반드시 상기 표면과 접촉할 필요는 없음을 의미한다. 예를 들어, 기판 "위에 형성된" 코팅 층은 형성된 코팅 층과 기판 사이에 위치하는 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 코팅 층의 존재를 배제하지 않는다.
본원에 사용된 바와 같이, 전환 용어 "포함하는(comprising)"(및 다른 유사한 용어, 예를 들어, "포함하는(containing)" 및 "포함하는(including)")은 "개방형"이며, 불특정 사항의 포함에 대하여 개방되어 있다. "포함하는(comprising)"의 측면에서 설명되었지만, 용어 "필수적으로 구성되는" 및 "구성되는"이 또한 본 개시의 범위 내에 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "a", "an" 및 "the"는, 명시적이고 명확하게 하나의 지시대상으로 제한되지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "애노드"는 이를 통해 기존 전류가 전기 장치로 들어가는 전극을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "블록 공중합체"는 반복 단위가 동일한 유형의 긴 순서, 또는 블록으로만 존재하는 공중합체를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "캐소드"는 이를 통해 기존 전류가 전기 장치를 나오는 전극을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "코팅 층"은 하나 이상의 코팅 조성물의 1회 이상의 적용으로 기판 위에 하나 이상의 코팅 조성물을 적용한 결과를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "화합물"은 2개 이상의 요소, 구성요소, 성분, 또는 부분의 연합(union)에 의해 형성된 물질을 지칭하며, 이는 둘 이상의 요소, 구성요소, 성분, 또는 부분의 연합에 의해 형성된 분자 및 거대분자(예를 들어, 중합체 및 소중합체)를 제한없이 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "공액 중합체" 및 "공액 공중합체"는 교번하는 이중 결합 및 단일 결합의 골격 사슬을 특징으로 하는 유기 거대분자를 지칭한다. 이것들의 중첩된 p-오비탈은 비편재화된 π-전자 시스템을 생성하며, 이는 유용한 광학적 및 전자적 특성을 초래할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "절단 및 접착(cut and stick)"은 자립형 코팅 막을 형성하고, 상기 막을 비제한적인 예로 기판에 적층하며, 서로 고정된 거리에 있는 두 전극 사이에 겔을 압착하는 방법을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "드로우 다운(draw down)"은 와이어 또는 계량 봉(metering rod)을 사용하여 기판으로부터 일정한 거리(코팅 층 두께)에서 코팅 물질을 기판 전체에 걸쳐 끌어당겨 코팅을 기판에 적용하는 데 사용된 방법 및 관련 장비를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "전위"는 단위 전하가 전기장에 대항하여 기준 지점에서 특정 지점으로 이동하는데 필요한 일의 양을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "전극"은 이를 통해 전기가 물체나 물질로 들어가거나 나오는 전도체를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "전기변색 재료"는, 전기장에 노출될 때 이것들의 색상 및/또는 복사선에 대한 투명도를 가역적인 방식으로 변경할 수 있는 재료를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "전자기 복사선"은 공간을 통해 전파되고 전자기 복사 에너지를 전달하는 전자기장의 파동을 지칭한다. 비제한적인 예는 전파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 및 감마선을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "완전히 투명한 상태"는 인가된 전압이 없을 때 광학 대비(optical contrast)의 적어도 85%만큼 최소 투과율 값보다 높은 투과율(%T)을 갖는 전기변색 셀 또는 시스템을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "완전히 어두워진 상태"는 주어진 전압에서 광학 대비의 적어도 85%만큼 최대 투과율 값보다 낮은 투과율(%T)을 갖는 전기변색 셀 또는 시스템을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "겔"은 유체에 의해 전체 부피에 걸쳐 팽창되는 비유체 중합체 망상구조를 지칭한다. 이러한 중합체 망상구조는 공유적으로 가교결합된 중합체 사슬, 또는 수소 결합, 결정화, 나선 형성, 복합체화 등에 의해 야기된 중합체 사슬의 물리적 응집을 통해 형성되어 망상구조 접합 점으로 작용하는 국지적 질서 영역을 초래하는 중합체 망상구조를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "적층"은 층으로 포개진 둘 이상의 재료를 사용하여 복합 시스템을 생성하는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "층"은 다른 재료의 표면 위에 놓이고, 퍼지거나, 적용된 일부 재료의 두께를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "금속 메쉬"는 투명 전도성 전극으로 작용하는 미세한 직조된 와이어를 지칭하며, 비제한적인 예로 Au, Ag, Al, Fe, Co, Ni 및/또는 Cu로 구성될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "휘도" 또는 "포토픽(photopic) 투과율"은 조명 광원에 대해 정규화되고 인간 눈의 감도에 가중되는 가시 영역(380 nm 내지 780 nm)에 걸친 투과율을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "최대 투과율"은 적어도 24시간 동안 전압이 없을 때 특정 파장 또는 파장 범위에서 장치에 의해 나타나는 투과율을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "최소 투과율"은 적어도 24시간 동안 직접 전압이거나 특정 파형을 갖는 가변 전압일 수 있는 전압 인가 시 특정 파장 또는 파장 범위에서 장치에 의해 나타나는 투과율을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "광학적으로 투명한"은 전자기 스펙트럼의 가시광선 영역(380-720 nm)에서의 30% 이상의 투과율을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "광학 대비"는 특정 파장 또는 파장 범위에서 장치의 최대 투과율과 최소 투과율 간의 차를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "광학 기판"은 적어도 일부 스펙트럼 범위에서 광 투과율이 좋고 빛의 흡수 및 산란을 거의 나타내지 않는 재료로 만들어진 기판을 지칭한다. 비제한적인 예는 용융 실리카 및 용융 석영과 같은 유리를 포함하며, 이는 휴대용 전자 장치용 터치 스크린으로 사용되는 것과 같은 알칼리-알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "산화-환원 반응" 및 "산화환원"은 화학 종 사이에서 전자의 실제 또는 형식적인 전달을 특징으로 하는 반응을 지칭하며, 종종 하나의 종은 산화되는 한편 다른 종은 환원된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "페나진 및 이의 유도체"는 치환 및 치환되지 않은 디벤조환형 피라진(C12H8N2 - 페나진) 및 (C12R2 10N2)를 포함하고, 여기서 각 R2는 독립적으로 H, OH, NR3 2(여기서 각 R3은 독립적으로 H 및 C1-C3 알킬을 나타냄), 최대 1개 더 적은, 하이드록실, 티올, 할로겐, 실록산, 아민, 케톤, 카복실, 아미드, 및 에테르 기의 치환 탄소수를 포함하는 C1 내지 C12 선형 또는 분지형 알킬, 6 내지 18개의 탄소수를 포함하는 방향족 기, 및 선택적으로, O, N 및 S를 포함하는 하나 이상의 헤테로 원자 및, 선택적으로 최대 1개 더 적은, 하이드록실, 티올, 할로겐, 실록산, 아민, 케톤, 카복실, 아미드, 및/또는 에테르 기의 치환 탄소수를 포함하는 C1 내지 C12 선형 또는 분지형 알킬을 나타낸다. 페나진 유도체의 비제한적인 예는 디메틸 페나진 및 디이소프로필 페나진을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "극성 용매"는 음전성 원자에 부착된 하나 이상의 수소 원자를 포함하거나(양성자성) 포함하지 않고(비양성자성) 유변성 개질제를 용해시킬 수 있는, 1.25 초과의 쌍극자 모멘트를 갖는 화학적 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "중합체"는 단일중합체(하나의 단량체로부터 형성됨) 및 둘 이상의 상이한 단량체 반응물로부터 형성되거나 둘 이상의 별개의 반복 단위를 포함하는 공중합체 및 블록 공중합체를 포함한다. 또한, 용어 "중합체"는 예비중합체(prepolymer) 및 소중합체(oligomer)를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "전원"은 둘 이상의 전극에 전기적으로 연결된 전위, 전압 또는 다른 전류의 공급원을 지칭하며, 비제한적인 예는 배터리, 기존 AC 또는 DC 전류를 허용되는 수준으로 변환하는 변압기, 광전지 매체, 커패시터, 슈퍼 커패시터, 및 이의 조합을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유사가소성" 및 "전단 담화"는 전단 응력이 증가함에 따라 점도가 감소하도록 비뉴턴 거동을 취하는 용액, 현탁액 또는 다른 혼합물을 지칭한다.
달리 명시하지 않는 한, 본원에 보고된 모든 유변학 데이터(비제한적인 예는 복소 점도, 손실 계수 등을 포함함)는 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정되었다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유변성 개질제"는 용해 후 주위 조건에서 열가역성 겔을 형성하는, 극성 용매에 가용성인 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스크린 인쇄"는 기판 위에 얇은 메쉬를 펴서 코팅 물질을 기판에 적용하고 코팅 물질을 스크린 위로 롤링하여 기판에 코팅 층을 적용하는 방법을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "단락"은 의도하지 않은 연결 지점이 있어 전류의 우발적인 전환(diversion)을 초래하는 전기 회로를 지칭한다.
본 개시의 목적을 위해, 재료의 최소 0.5 중량%가 특정 용매에 용해될 수 있는 경우, 상기 재료는 "가용성"으로 간주된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스핀 코팅"은, 느린 속도로 회전하거나 회전하지 않는 기판 위에 코팅 물질을 배치하고, 원심력에 의해 코팅 물질이 기판 전체에 퍼지도록 기판을 충분한 속도로 회전시켜서 기판에 코팅 물질을 적용하는 방법을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스프레이 코팅"은 코팅 물질을 기판 위에 침착시키기 위해 액적(droplet) 스프레이를 사용하는 코팅 공정을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "열가역성 겔"은 중합체 사슬의 물리적 응집을 통해 형성되고, 여기서 국지적 질서 영역이 온도 변화에 따라 변화할 수 있는 겔을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "투명한"은 빛이 재료를 통과하여 뒤에 있는 물체가 뚜렷하게 보일 수 있음을 지칭한다. 비제한적인 예로, 용어 "실질적으로 투명한"은 재료를 통해 볼 때 육안으로 적어도 부분적으로 볼 수 있는 표면을 보는 것을 지칭하며, 용어 "완전히 투명한"은 재료를 통해 볼 때 육안으로 완전히 볼 수 있는 표면을 보는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "투과된 복사선"은 물체의 적어도 일부를 통과하는 복사선을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "비올로겐(viologen) 및 이의 유도체"는 화학식 (C5H4N)2(비올로겐) 및 (C5H4NR)2 n+을 갖는 유기 화합물을 포함하는데,　여기서 R은 최대 1개 더 적은, 하이드록실, 티올, 할로겐, 실록산, 아민, 케톤, 카복실, 아미드, 및 에테르 기의 치환 탄소수를 포함하는 C1 내지 C12 선형 또는 분지형 알킬, 6 내지 18개의 탄소수를 포함하는 방향족 기, 및 선택적으로, O, N 및 S를 포함하는 하나 이상의 헤테로 원자 및, 선택적으로 최대 1개 더 적은, 하이드록실, 티올, 할로겐 실록산, 아민, 케톤, 카복실, 아미드 및/또는 에테르 기의 치환 탄소수를 포함하는 C1 내지 C12 선형 또는 분지형 알킬을 나타낸다. 비올로겐 유도체의 비제한적인 예는 N,N'-디헵틸 비올로겐(헵틸 비올로겐) 및 N,N'-디페닐 비올로겐을 포함하며, 반대 이온 테트라플루오로 보레이트 및 사불화인의 비제한적인 예도 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "전압"은 두 지점 사이의 전위에서의 차를 지칭한다.
이 개시는 극성 용매, 유변성 개질제, 및 전기변색 재료를 포함하는 전기변색 겔에 관한 것이다. 유변성 개질제는 극성 용매에 용해되고, 용해 시 주위 조건에서 열가역성 겔을 형성한다.
극성 용매는 전기변색 겔의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 예컨대 25 중량% 및 30 중량%의 수준에서 전기변색 겔에 포함될 수 있고, 이는 최대 99 중량%, 예컨대 95 중량%, 90 중량%, 85 중량% 및 80 중량%일 수 있다. 전기변색 겔 내 극성 용매의 양은 20 내지 99 중량%, 예컨대 20 내지 90 중량%, 20 내지 80 중량%, 25 내지 99 중량%, 25 내지 90 중량%, 25 내지 80중량%, 30 내지 99중량%, 30 내지 90중량%, 및 30 내지 80 중량%일 수 있다. 전기변색 겔에 포함된 극성 용매의 양은 위에 열거된 임의의 값 사이의 임의의 값 또는 범위일 수 있다.
극성 용매는 양성자성 또는 비양성자성 극성 용매 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다.
전기변색 겔에 사용될 수 있는 비양성자성 용매의 비제한적인 예는 C1 내지 C6 알킬 카보네이트; C1 내지 C6 알킬 포스페이트; C1 내지 C12 선형 또는 분지형 알칸의 케톤을 포함하며, 비제한적인 예는 아세톤 및 메틸 이소부틸 케톤; 메틸 에틸 케톤, 디메틸 설폭사이드 및 디메틸 포름아미드를 포함한다.
전기변색 겔에 사용될 수 있는 양성자성 용매의 비제한적인 예는 C1 내지 C6 알코올, 물, 및 포름아미드를 포함한다.
유변성 개질제는 전기변색 겔의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 예컨대 1 중량% 및 2 중량%의 수준에서 전기변색 겔에 포함될 수 있고, 이는 최대 25 중량%, 예컨대 20 중량%, 15 중량%, 및 10 중량%일 수 있다. 전기변색 겔 내 유변성 개질제의 양은 0.5 내지 25 중량%, 예컨대 0.5 내지 20 중량%, 0.5 내지 10 중량%, 1 내지 25 중량%, 1 내지 20 중량%, 1 내지 10 중량%, 2 내지 25 중량%, 2 내지 20 중량%, 및 2 내지 10 중량%일 수 있다. 전기변색 겔에 포함된 유변성 개질제의 양은 위에 열거된 임의의 값 사이의 임의의 값 또는 범위일 수 있다. 유변성 개질제의 양이 너무 적으면, 전기변색 겔이 본원에 설명된 바와 같이 코팅 층으로 적용될 수 있는 겔을 형성하지 못할 수 있다. 유변성 개질제의 양이 너무 많으면, 생성된 전기변색 겔은 이 전기변색 겔이 본원에 설명된 바와 같이 코팅 층으로 적용되기 어려운 유변학적 특성을 가질 수 있다.
유변성 개질제는 극성 용매와 조합될 때 본원에 설명된 유변학적 특성을 전기변색 겔에 제공하는 임의의 물질일 수 있고, 비제한적인 예는 유사가소성 거동 및 열가역성 겔 특성을 포함한다. 전기변색 겔에 사용될 수 있는 유변성 개질제의 비제한적인 예는 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 폴리(디메틸실록산), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 알코올), 폴리(메틸 (메트)아크릴레이트), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(프로필렌 카보네이트) 및 이의 조합을 포함한다.
비제한적인 예로, 열가역성 겔은 최대 25℃, 예컨대 최대 30℃, 또는 최대 35℃ 또는 최대 40℃에서 겔일 수 있다. 추가의 비제한적인 예로, 열가역성 겔은 120℃, 예컨대 100℃ 초과, 90℃ 초과 또는 80℃ 초과에서 유체일 수 있다.
전기변색 재료는 전기변색 겔의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 예컨대 1 중량% 및 2 중량%의 수준에서 전기변색 겔에 포함될 수 있고, 이는 최대 20 중량%, 예컨대 15 중량% 및 10 중량%일 수 있다. 전기변색 겔 내 유변성 개질제의 양은 0.5 내지 20 중량%, 예컨대 0.5 내지 15 중량%, 0.5 내지 10 중량%, 1 내지 20 중량%, 1 내지 15 중량%, 1 내지 10 중량%, 2 내지 20 중량%, 2 내지 15 중량%, 및 2 내지 10 중량%일 수 있다. 전기변색 겔에 포함된 전기변색 재료의 양은 위에 열거된 임의의 값 사이의 임의의 값 또는 범위일 수 있다. 전기변색 재료의 양이 너무 적거나 너무 많으면, 이 전기변색 겔은 본원에 설명된 바와 같은 전기변색 특성을 제공하지 못할 수 있다.
전기변색 재료는 산화-환원 쌍으로 작용하는 애노드 전기변색제 및 캐소드 전기변색제를 포함할 수 있다. 산화-환원 반응으로 인해 전기변색 겔이 어두워지거나 착색될 수 있다. 색상은 사용된 전기변색제에 따라 달라질 수 있다. 비제한적인 예로, 캐소드 전기변색제는 비올로겐 및 이의 유도체를 포함할 수 있고, 애노드 전기변색제는 페나진 및 이의 유도체일 수 있다.
캐소드 전기변색 재료의 비제한적인 예는 비올로겐 및 이의 유도체(비제한적인 예는 디알킬 비올로겐 및 디아릴 비올로겐을 포함함)를 포함한다. 애노드 전기변색 재료의 비제한적인 예는 페나진 및 이의 유도체(비제한적인 예는 디알킬 페나진 및 디아릴 페나진을 포함함), N,N,N',N'-테트라메틸-p-페닐렌디아민, 10-메틸페노티아진, 10-에틸페노티아진, 및 테트라티아풀발렌을 포함한다.
비제한적인 예로, 전기변색 겔은 25℃에서 적어도 5,000 mPa-s, 예컨대 적어도 10,000 mPa-s, 20,000 mPa-s 및 30,000 mPa-s의 복소 점도를 가질 수 있으며, 이는 최대 3,000,000 mPa-s, 예컨대 2,500,000 mPa-s, 2,000,000 mPa-s 및 1,500,000 mPa-s일 수 있다. 전기변색 겔의 복소 점도는 5,000 mPa-s 내지 3,000,000 mPa-s, 예컨대 5,000 mPa-s 내지 2,500,000 mPa-s, 5,000 mPa-s 내지 1,500,000 mPa-s, 10,000 mPa-s 내지 3,000,000 mPa-s, 10,000 mPa-s 내지 2,500,000 mPa-s, 10,000 mPa-s 내지 1,500,000 mPa-s, 20,000 mPa-s 내지 3,000,000 mPa-s, 20,000 mPa-s 내지 2,500,000 mPa-s, 및 20,000 mPa-s 내지 1,500,000 mPa-s일 수 있다. 복소 점도는 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정될 수 있다.
비제한적인 예로, 전기변색 겔은 90℃에서 적어도 500 mPa-s, 예컨대 적어도 750 mPa-s 및 1,000 mPa-s의 복소 점도를 가질 수 있으며, 이는 90℃에서 최대 3,000 mPa-s, 예컨대 2,500 mPa-s 및 2,000 mPa-s일 수 있다. 전기변색 겔의 복소 점도는 500 mPa-s 내지 3,000 mPa-s, 예컨대 500 mPa-s 내지 2,500 mPa-s, 500 mPa-s 내지 2,000 mPa-s, 750 mPa-s 내지 3,000 mPa-s, 750 mPa-s 내지 2,500 mPa-s, 750 mPa-s 내지 2,000 mPa-s, 500 mPa-s 내지 3,000 mPa-s, 500 mPa-s 내지 2,500 mPa-s, 및 500 mPa-s 내지 2,000 mPa-s일 수 있다. 복소 점도는 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정될 수 있다.
비제한적인 예로, 전기변색 겔은 0.01 내지 1 s-1의 전단율에서 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정된, 25℃에서 -1 내지 -10 mPa-s2, 예컨대 -1.5 내지 -7 mPa-s2 및 -2 내지 -5 mPa-s2의 점도-전단율 기울기를 가질 수 있다.
비제한적인 예로, 전기변색 겔은 1 내지 100 s-1의 전단율에서 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정된, 90℃에서 -0.5 내지 0.5 mPa-s2, 예컨대 -0.4 내지 0.4 mPa-s2 및 -0.3 내지 0.3 mPa-s2의 점도-전단율 기울기를 가질 수 있다.
비제한적인 예로, 전기변색 겔은 1%의 진동 전단 변형률 및 10 rad/s의 일정한 주파수에서 6분에 걸쳐 온도를 90℃에서 25℃로 감소시키면서 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정된 40 mPa-s/℃ 내지 250 mPa-s/℃, 예컨대 50 mPa-s/℃ 내지 200 mPa-s/℃ 및 60 mPa-s/℃ 내지 150 mPa-s/℃의 복소 점도-온도 기울기를 가질 수 있다.
비제한적인 예로, 전기변색 겔은 1%의 진동 전단 변형률 및 10 rad/s의 일정한 주파수에서 6분에 걸쳐 온도를 25℃에서 90℃로 증가시키면서 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖춘 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 측정된 -40,000 mPa-s/℃ 내지 -250,000 mPa-s/℃, 예컨대 -50,000 mPa-s/℃ 내지 -200,000 mPa-s/℃ 및 -60,000 mPa-s/℃ 내지 -150,000 mPa-s/℃)의 복소 점도-온도 기울기를 가질 수 있다.
전기변색 겔은 선택적으로 전해질 염, 항산화제, 자외선(UV) 안정제, 산소 제거제, 차광 첨가제 또는 이의 임의의 둘 이상의 조합과 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 0.05 중량% 내지 20 중량%의 농도로, 또는 전기변색 겔 내 각 첨가제의 용해도 한계까지 첨가될 수 있다.
비제한적인 예로, 전해질 염은 양이온성 부분(양으로 하전됨)과 음이온성 부분(음으로 하전됨)의 조합을 포함할 수 있다. 양이온성 부분의 예는 리튬, 테트라알킬암모늄(알킬은 화학식 CnH2n+1을 갖는 임의의 기이며, 여기서 n은 정수임), 트리아킬암모늄, 트리페닐포스포늄, N-알킬피리디늄 및 이의 유도체, N,N'-디알킬이미다졸륨 및 이의 유도체, 테트라알킬포스포늄, N,N-디알킬피롤리디늄 및 이의 유도체를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 음이온성 부분의 예에는 테트라플루오로보레이트, 트리플레이트, 트리플라미드, 헥사플루오로포스페이트, 클로라이드, 브로마이드, 아이오다이드, 플루오라이드, 디시안아미드, 카복실레이트, 포스피네이트, 디알킬포스페이트, 토실레이트, 알킬설페이트, 아세테이트, 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 트리플루오로메탄설포네이트, 황산수소를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
항산화제 및 산소 제거제는 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT), 4-tert-부틸카테콜, 피로갈롤, 6-tert-부틸-2,4-자일레놀, 2-부타논 옥심, 하이드로퀴논, 아스코르브산, 디에틸하이드록실아민, 카테킨, 엘라그산, 커큐민, 비타민 E, 아스코르브산나트륨, 프로필 갈레이트, 부틸하이드록시아니솔(BHA), 입체 장애 페놀성 항산화제(이의 유도체 포함함)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
UV 안정제는 일반적으로 UV 흡수제 및 장애 아민 광 안정제(HALS)로 지칭되는 물질 부류를 포함할 수 있다. UV 안정제의 예는 옥시벤존 및 이의 유도체, 벤조트리아졸 및 이의 유도체, 트리아진 및 이의 유도체, 벤조페논 및 이의 유도체, 독일 루트비히스하펜의 BASF SE에서 상표명으로 판매하는 TINUVIN 시리즈의 UV 안정제를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. UV 안정제의 비제한적인 상업적 예는 TINUVIN P, TINUVIN 1130, TINUVIN 99-2, TINUVIN 384-2, TINUVIN 400, TINUVIN 479, TINUVIN 477, TINUVIN Carboprotect, TINUVIN 123, TINUVIN 144, TINUVIN 292, TINUVIN 151, TINUVIN 152, TINUVIN 213, TINUVIN 234, TINUVIN 326, TINUVIN 327, TINUVIN 328, TINUVIN 571, TINUVIN 622, TINUVIN 765, TINUVIN 770 및 IRGANOX 화합물(예를 들어, IRGANOX 245, IRGANOX 1010, IRGANOX 1035, IRGANOX 1076, IRGANOX 1098, IRGANOX 1135, 및/또는 IRGANOX 5057; 각각은 독일 루트비히스하펜의 BASF SE에서 입수 가능함), Unitex OB(홍콩의 Angene Chemica에서 입수 가능함), CHIMASSORB 화합물(예를 들어, CHIMASSORB 81, CHIMASSORB 944 LD, 및/또는 CHIMASSORB 2020 FLD; 각각 독일 루트비히스하펜의 BASF SE로부터 입수 가능함), BLS 화합물(예를 들어, BLS 99-2, BLS 119, BLS 123, BLS 234, BLS 292, BLS 531, BLS 0113-3, BLS 1130, BLS 1326, BLS 1328, BLS 1710, BLS 2908, BLS 3035, BLS 3039, 및/또는 BLS 5411; 각각 미국 조지아주 스와니의 Mayzo Inc.에서 입수 가능함), 및/또는 CYASORB CYNERGY SOLUTIONS L143-50X 안정제(미국 뉴저지주 우드랜드 파크의 Cytec Industries, Inc.에서 입수 가능함)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
(특정 파장의 빛을 차단하는) 차광 첨가제의 비제한적인 예는 무기 나노입자(예를 들어, 금속 산화물 및 금속 나노입자), 유기 나노입자, 유기금속 나노입자, 벤조트리아졸(이의 유도체를 포함함), 트리아진(이의 유도체를 포함함), 트리아졸(이의 유도체를 포함함), 장애 아민 광 안정제(HALS, 이의 유도체를 포함함), 벤조페논(이의 유도체를 포함함), 아민 작용기를 갖는 실란(이의 유도체를 포함함), 입체 장애, 페놀성 항산화제 (이의 유도체를 포함함), 이소시아네이트 작용기를 갖는 실란(이의 유도체를 포함함), 시아노아크릴레이트, 테트라페닐포르피린, 테트라메시틸포르피린, 페릴렌, 옥살아닐라이드, 프탈로시아닌, 엽록소(이의 유도체를 포함함), 빌리루빈(이의 유도체를 포함함), 1차 항산화제, 색소 염료(예를 들어, 유기금속 염료), 및 이의 조합을 포함하지만 이로 제한되지 않는 화학적 화합물 부류를 포함할 수 있다.
염료의 비제한적인 예는 빌리루빈; 엽록소 a, 디에틸 에테르; 엽록소 a, 메탄올; 엽록소 b; 양성자 제거된 테트라페닐포르피린; 헤마틴; 마그네슘 옥타에틸포르피린; 마그네슘 옥타에틸포르피린(MgOEP); 마그네슘 프탈로시아닌(MgPc), PrOH; 마그네슘 프탈로시아닌(MgPc), 피리딘; 마그네슘 테트라메시틸포르피린(MgTMP); 마그네슘 테트라페닐포르피린(MgTPP); 옥타에틸포르피린; 프탈로시아닌(Pc); 포르핀; 테트라-t-부틸아자포르핀; 테트라-t-부틸나프탈로시아닌; 테트라키스(2,6-디클로로페닐)포르피린; 테트라키스(o아미노페닐)포르피린; 테트라메시틸포르피린(TMP); 테트라페닐포르피린(TPP); 비타민 B12; 아연 옥타에틸포르피린(ZnOEP); 아연 프탈로시아닌(ZnPc), 피리딘; 아연 테트라메시틸포르피린(ZnTMP); 아연 테트라메시틸포르피린 라디칼 양이온; 아연 테트라페닐포르피린(ZnTPP); 페릴렌; 옥사닐라이드; 이의 유도체; 및 이의 조합을 포함한다.
비제한적인 예로, 무기 나노입자는 산화세륨(예를 들어, CeO2), 산화아연(예를 들어, ZnO), 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화제2주석/산화주석(SnO2), 오산화안티몬(Sb2O5), 산화규소(SiO2) 등으로부터 선택되지만 이로 제한되지 않는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
염료(예를 들어, 유기금속 염료)의 비제한적인 상업적 예는 Cu(II) Meso-테트라 (4-카복시페닐)포르핀(예를 들어, 버지니아주 로어노크의 High Performance Optics로부터 입수 가능한 High Performance Optics Dye Generation4D, 또는 Generation 4A, 4B, 및/또는 4C를 포함한 임의의 다른 적합한 High Performance Optics Dye)을 포함한다.
차광 첨가제의 비제한적인 예는 TINUVIN 477(적색 편이(red-shifted) Tris-Resorcinol-Triazine Chromophore를 포함함), 버니지아주 로어노크의 High Performance Optics에서 입수 가능한 화합물(예를 들어, Generation 4B 염료 및/또는 Generation 4D 염료), TINUVIN 292, 및/또는 TINUVIN 1130을 포함할 수 있다.
전기변색 겔은 주위 조건 하에서 혼합함으로써 전기변색 재료와 극성 용매의 일부를 조합하여 전기변색 재료 용액을 형성하고, 비제한적인 예로 30℃ 내지 120℃의 온도에서 혼합함으로써 유변성 개질제와 극성 용매의 일부를 조합하여 유변성 개질제 용액을 형성하고, 상기 전기변색 재료 용액과 상기 유변성 개질제 용액을 조합하고 조합한 용액을 주위 조건으로 냉각시켜 전기변색 겔을 형성하도록 함으로써 제조될 수 있다.
전기변색 겔은 이 개시에 따른 전기변색 셀을 제조하는 데 사용될 수 있다. 상기 방법은 제1 광학 기판을 제공하는 단계, 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에 및 선택적으로 제2 광학 기판의 적어도 일부 위에 제1 전도체를 적용하는 단계, 제2 전도체가 제1 전도체와 직접 접촉하지 않도록 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에 제2 전도체를 적용하는 단계, 전술한 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층을 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에, 그리고 선택적으로 제2 광학 기판의 적어도 일부 위에, 그리고 제1 전도체 및 제2 전도체와 접촉하여 적용하는 단계, 선택적으로 제1 전도체, 제2 전도체 및 전기변색 겔 위에 제2 광학 기판을 적용하는 단계, 및 제1 전도체 및 제2 전도체에 연결된 전원을 제공하는 단계를 포함한다.
전기변색 겔이 제1 광학 기판을 코팅하는 데 사용되는 경우, 선택적으로 유변성 개질제 및 선택적으로 전기변색 재료를 포함하는 겔을 제2 광학 기판에 적용할 수 있다. 선택적으로, 전기변색 겔이 제1 광학 기판을 코팅하는 데 사용되는 경우, 계면활성제, 용매, 플라즈마 처리제 및/또는 다른 표면 처리제(비제한적인 예로 실란)를 제2 광학 기판에 적용하여 표면 에너지를 변화시키고/시키거나 더 나은 습윤성을 제공할 수 있다.
제1 전도체와 제2 전도체 중 어느 하나는 캐소드로 작용할 수 있고, 나머지 전극은 애노드로 작용할 수 있다(그리고 이는 극성이 역전되면 전환될 수 있음).
제1 및 제2 광학 기판은 광학적으로 투명한 기판일 수 있다. 광학적으로 투명한 기판이 사용되는 경우, 광학적으로 투명한 제1 기판 및 광학적으로 투명한 제2 기판은 독립적으로 유리, 가요성 중합체성 재료 및 강성 중합체성 재료를 포함하며, 비제한적인 예는 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(알릴 디글리콜 카보네이트), 폴리우레아, 폴리우레탄, 폴리티오우레아, 및/또는 폴리티오우레탄을 포함한다.
제1 전도체 및 제2 전도체는 투명 전도체일 수 있다.
패턴이 필요한 전기변색 활성을 제공하기에 충분히 전도성이기만 하면, 제1 전도체 및 제2 전도체는 독립적으로 메쉬, 다중 라인 또는 다른 패턴의 형태일 수 있다.
제1 전도체 및 제2 전도체는 인듐 주석 산화물, 부분적으로 옥타데실트리클로르실란으로 피복된 인듐 주석 산화물, 금속 메쉬(비제한적인 예로, 금속화된 은 메쉬), 및 은 나노와이어, 금 나노와이어, 탄소 나노튜브, 및 그래핀을 포함하는 전도성 나노재료, 불소 도핑된 산화주석, 알루미늄 도핑된 산화아연(AZO), 및 전도성 중합체를 포함할 수 있고, 비제한적인 예는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)과 폴리스티렌 설포네이트의 이오노머 혼합물, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌 비닐렌; 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린 및/또는 폴리페닐렌 설파이드를 포함한다. 선택적으로, 필요한 전기변색 활성을 제공하기에 충분히 전도성이기만 하면, 임의의 투명 전도체가 사용될 수 있다.
전기변색 셀은 충분한 전압 및 전류의 에너지원(power)을 제공할 수 있는 외부 전원을 포함하고/하거나, 이에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 비제한적인 예로, 제어장치는 전극에 전위 또는 전압을 인가해야 할 때 활성화되도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로, 광학 센서, 온도 센서, 또는 스위치와 같은 하나 이상의 입력장치가 제어장치와 통신할 수 있다. 제어장치는 하나 이상의 입력장치로부터 입력 정보를 수신할 수 있으며, 전위 또는 전압을 제공하는 데 사용되는 전원이 제공되어야 하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로, 전원은 배터리, 기존 AC 또는 DC 전류를 허용되는 수준으로 변환하는 변압기, 광전지 매체, 커패시터, 슈퍼 커패시터, 및 이의 조합일 수 있다. 외부 전원 공급 장치는 제어장치 및 하나 이상의 입력장치에 전기적으로 연결될 수 있고, 전극에 전위 또는 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 전기변색 셀에 전력을 공급하기 위해 하나 초과의 공급 장치가 구현될 수 있다. 전원, 제어장치, 센서, 스위치 및/또는 전극은 와이어 또는 당업계에 공지된 다른 수단에 의해 연결될 수 있다.
본원에 설명된 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층은 당업계에 공지된 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층을 적용하는 데 사용될 수 있는 방법의 비제한적인 예는 드로우 다운, 스크린 인쇄, 스핀 코팅, 스프레이 적용, 절단 및 접착, 압출, 주조, 잉크젯, 그라비아, 및 롤투롤(roll to roll)을 포함한다.
전기변색 겔의 조성에 따라, 코팅 층은 더욱 고체 또는 유체처럼 거동할 수 있다. 전기변색 겔 방법을 포함하는 코팅 층은 0.1 mil 이상, 예컨대 0.5 mil 및 1 mil 및 12 mil 이하, 예컨대 10 mil, 8 mil 및 5 mil의 막 두께를 가질 수 있다. 코팅 층은 0.1 내지 12 mil, 예컨대 0.1 내지 10 mil, 0.1 내지 8 mil, 0.1 내지 5 mil, 0.5 내지 12 mil, 0.5 내지 10 mil, 0.5 내지 8 mil, 0.5 내지 5 mil, 1 내지 12 mil, 1 내지 10 mil, 1 내지 8 mil, 및 1 내지 5 mil의 두께를 가질 수 있다. 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층의 두께는 위에 열거된 임의의 두께 사이의 임의의 두께 또는 범위일 수 있다.
본원에 설명된 전기변색 셀은 제1 광학 기판과 제2 광학 기판 사이의 셀 주변을 밀봉하기 위한 밀봉제를 포함할 수 있다. 밀봉제 물질의 비제한적인 예는 에폭시, 폴리올레핀(예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 공중합체 및 이의 혼합물), 실리콘, 폴리에스테르, 폴리아미드 및/또는 폴리우레탄 수지를 기반으로 하는 것들을 포함할 수 있다.
투명한 상태(전기변색 없음)의 전기변색 셀을 통한 가시광선 투과율은 50% 내지 99%, 예컨대 55% 내지 95%, 60% 내지 90% 및 65% 내지 90%일 수 있다.
캐소드와 애노드 사이에 전위 또는 전압을 인가하도록 전기변색 셀 내 전원 공급 장치가 사용될 수 있다. 전기변색 셀에 인가된 전압; 직류, 교류 또는 가변 전압은 0.05 내지 50V, 예컨대 0.1 내지 50V, 0.1 내지 40V, 0.1 내지 30V, 0.5 내지 20V, 및 1 내지 10V일 수 있다. 전기변색 셀에 전위 또는 전압을 인가하면 전기변색 겔에서 산화-환원 반응이 일어나서 전기변색 셀이 더 어두워지고(어두워진 상태) 전기변색 셀을 통한 가시광선 투과율이 감소한다.
어두워진 상태에서 전기변색 셀을 통한 가시광선 투과율은 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 ASTM E972에 따라 측정하여 0.00001 내지 50%, 예컨대 0.0001 내지 50%, 0.001 내지 50%, 0.1% 내지 50%, 0.1% 내지 35%, 0.1% 내지 25%, 0.1% 내지 10%, 0.5% 내지 4%, 1% 내지 3.5% 및 0.1% 내지 3%일 수 있다.
투명한 상태의 전기변색 셀 내 헤이즈(haze)의 양은 Hunter UltraScan PRO를 사용해 측정하여 0.01% 내지 10%, 예컨대 0.05% 내지 1%, 0.5% 내지 4%, 1% 내지 3.5% 및 0.1% 내지 3%일 수 있다.
도 1은 이 개시에 따른 전기변색 셀의 작동 동안 시간에 대한 투과율의 대표적인 비제한적 플롯이다. 도 1에서, 셀은 초기에 최대 투과율((650)으로 표시됨) 상태에 있으며, 특정 전압의 인가 시 최소 투과율((620)으로 표시됨)을 달성할 수 있다. 최대 투과율과 최소 투과율 사이의 차는 광학 대비((630)으로 표시됨)이다. 특정 주파수 및 진폭을 갖는 직류 전압 또는 펄스 전압일 수 있는 최대 투과율 상태에서 A에 전압이 인가됨에 따라, 시스템의 투과율은 감소한다. 지점 B로 표시되는 광학 대비의 85%까지 투과율을 줄이는 데(최대 투과율 (650)에서 광학 대비(630)의 85%((610)으로 표시됨)를 뺌) 걸리는 시간은, 시스템이 완전히 어두워진 상태에 도달한 것으로 간주되는 시간을 나타낸다. 그 후, 시스템은 최소 투과율(620)로 안정된다. 극성의 반전 또는 전압의 진폭 감소를 또한 포함할 수 있는 지점 C에서 전압을 제거하면 시스템의 투과율이 증가한다. 지점 D로 표시되는 광학 대비(630)의 85%까지 투과율을 증가시키는 데(최소 투과율(620)과 광학 대비(630)의 85%(((640)으로 표시됨)를 더함) 걸리는 시간은, 시스템이 완전히 투명한 상태에 도달한 것으로 간주되는 시간을 나타낸다. 그 후, 시스템은 전기변색 전환 주기 동안 이 시스템에 의해 나타나는 최대 투과율(650)로 안정된다.
캐소드와 애노드 사이에 전위 또는 전압이 인가되면, 전기변색 셀은 0.1 내지 30분, 예컨대 1 내지 30초, 5 내지 30초, 10 내지 25초, 및 15 내지 25초 내에 완전히 어두워진 상태, 예를 들어 최대 투과율에서 완전히 어두워진 상태로 변이될 수 있다. 전위 또는 전압이 감소, 제거 또는 역전되면, 전기변색 셀은 25℃에서 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 분광 광도계 또는 Hunter Ultrascan PRO를 사용해 측정하여 0.1초 내지 60분, 예컨대 0.1 내지 30분, 0.5 내지 60초, 0.1 내지 10초, 및 0.1 내지 1초 내에 완전히 투명한 상태로, 예를 들어 최소 투과율에서 완전히 투명한 상태로 변이될 수 있다. 주어진 전압에서 완전히 투명한 상태에서 완전히 어두워진 상태로 변이되는 데 걸리는 시간은 전기변색 셀의 구성, 비제한적인 예로, 코팅의 두께 및 전기변색 셀의 측면 치수에 따라 달라질 수 있다.
전기변색 셀을 전술된 바와 같이 구성하면 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층의 코팅 두께가 제1 광학 기판과 제2 광학 기판 사이의 간격을 조절할 수 있게 된다.
제1 광학 기판만이 사용되는 경우, 서로 맞물린 전극은 열린 간격에서 전극 사이에 전압을 제공하고, 전기변색 겔 코팅 층에 전압을 인가할 수 있다. 전기변색 겔 코팅 층이 보호되어야 하는 경우, 제2 광학 기판이 선택적으로 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이 전기변색 셀의 장점은 이것이 필로잉(pillowing)을 제거한다는 것이다. 필로잉은 기존 방식으로 구성된 전기변색 셀에서의 정수압(hydrostatic pressure)이 셀을 수직 위치로 채우고/배치할 때 셀의 중앙 부분을 밀어낼 경우에 발생한다. 기존 구성의 전기변색 셀은 전형적으로 수평으로 채워지거나, 필로우 현상을 방지하기 위해 고정장치(fixturing)가 필요하다.
본원에 설명된 전기변색 셀은 전기변색 장치를 제조하는데 사용될 수 있거나 전기변색 장치 내 구성요소로 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전기변색 장치는 제1 광학 기판, 제1 전도체, 제1 전도체와 직접 접촉하지 않는 제2 전도체, 제1 전도체 및 제2 전도체 위에, 그리고 제1 전도체 및 제2 전도체와 접촉하여 배치된 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층, 선택적으로 제2 광학 기판, 및 제1 전도체 및 제2 전도체에 연결된 전원을 포함한다. 제1 전도체와 제2 전도체 중 하나는 캐소드로 작용하고 다른 전극은 애노드로 작용한다. 제1 광학 기판 또는 제2 광학 기판 중 하나 또는 둘 모두는 광학적으로 투명한 기판일 수 있다.
전기변색 장치는 시청 장치(viewing device)의 구성요소일 수 있다. 이 개시에 따른 시청 장치의 비제한적인 예는 창문, 비디오 디스플레이 장치, 가상 현실 장치, 스마트 안경, 전기변색 안경, 거울, 배터리, 증강 현실 장치, 확장 현실 장치, 혼합 현실 장치, 고정 디스플레이, 모바일 통신 장치, 개인 정보 보호 스크린, 카메라, 디스플레이 숨기기, 디스플레이 헤드 및 자동차 측면 패널을 포함한다.
도 2는 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(100)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(120), 전술한 바와 같은 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140), 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(130) 및 전술한 바와 같은 제2 광학 기판(110)을 포함한다. 전원(160)은 와이어(190)에 의해 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140)에 연결된다.
도 3은 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(100)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(120), 전술한 바와 같은 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140), 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(130) 및 전술한 바와 같은 제2 광학 기판(110)을 포함한다. 밀봉제(170)는 제1 광학 기판(120)과 제2 광학 기판(110) 사이의 전기변색 장치(100)의 가장자리에 배치된다. 전원(160)은 와이어(190)에 의해 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140)에 연결된다.
도 4는 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(100)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(120), 전술한 바와 같은 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140), 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(130) 및 전술한 바와 같은 제2 광학 기판(110)을 포함한다. 밀봉제(170)는 제1 광학 기판(120)에서부터 제2 광학 기판(110)까지의 모든 층을 둘러싸는 전기변색 장치(100)의 가장자리에 배치된다. 전원(160)은 와이어(190)에 의해 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140)에 연결된다.
도 5는 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(105)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(120), 전술한 바와 같은 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140), 및 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(130)을 포함한다. 전원(160)은 와이어(190)에 의해 제1 전도체(150) 및 제2 전도체(140)에 연결된다.
도 6은 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(200)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(220), 전술한 바와 같은 제1 전도체(270) 및 제2 전도체(260), 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(230) 및 전술한 바와 같은 제2 광학 기판(210)을 포함한다. 전원(285)은 와이어(280)에 의해 제1 전도체(270) 및 제2 전도체(260)에 연결된다
도 7은 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(205)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(220), 전술한 바와 같은 제1 전도체(270) 및 제2 전도체(260), 및 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(230)을 포함한다. 전원(285)은 와이어(280)에 의해 제1 전도체(270) 및 제2 전도체(260)에 연결된다.
도 8은 일정한 비율로 그려지지 않은, 본 개시에 따른 전기변색 장치의 비제한적인 예이다. 전기변색 장치(300)는 전술한 바와 같은 제1 광학 기판(320), 전술한 바와 같은 제1 전도체(370) 및 제2 전도체(360), 전술한 바와 같은 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층(330) 및 전술한 바와 같은 제2 광학 기판(310)을 포함한다. 전원(385)은 와이어(380)에 의해 제1 전도체(370) 및 제2 전도체(360)에 연결된다.
실시예
실시예 1: 전기변색 용액의 제조
비교 실시예 CE-1. 가교결합성 전기변색 조성물.
표 1에서의 양에 따라 충전물 1의 구성요소를 조합하고, 용액이 균질해질 때까지 주위 온도에서 5분 동안 교반하였다. 충전물 2의 폴리에스테르 폴리올을 첨가하고, 주위 온도에서 5분 동안 교반했는데, 이때 흐릿한(hazy) 녹색 용액을 얻었다. 여기에 교반하면서 충전물 3을 첨가하고, 용액을 캡핑하고, 사용 전 주위 온도에서 밤새 교반하였다. 생성된 용액은 액체였고, 뉴턴 거동을 보여주었다.
표 1. 가교결합성 전기변색 조성물
1 Stepan Company로부터 입수 가능한 폴리에테르 폴리올.
2 Covestro에서 입수 가능한 폴리에스테르 폴리올.
3 Covestro에서 입수 가능한 지방족 폴리이소시아네이트.
실시예 2 및 3.
표 2에서의 양에 따라 충전물 1의 성분을 조합하고, 주위 조건에서 완전히 용해될 때까지 5분 동안 교반하였다. 충전물 2의 구성요소를 별도의 용기에서 합하고, 용액이 균일해질 때까지 교반하면서 90℃로 가열하였다.
충전물 1의 용액을, 녹색의 균질한 용액이 형성될 때까지 혼합하면서 충전물 2의 고온 용액에 첨가하였다. 이 용액을 주위 조건으로 냉각하여 열가역성 전기변색 겔을 형성하였다.
표 2. 열가역성 전기변색 겔 제형. 값은 그램 단위의 중량이다.
4 Sigma-Aldrich에서 구입한 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 펠릿.
2부: 실시예 3의 열가역성 겔의 특성화
주위 조건에서 시작하여 실시예 3의 겔을 RheoCompass 소프트웨어가 장착되고 25 mm의 직경 및 1도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔 및 플레이트 구성을 갖는 Anton Paar MCR 302 레오미터를 사용하여 특성화하였다.
도 9는 25℃((430)으로 표시됨) 및 90℃((410) 및 (420)으로 표시됨)에서 전기변색 겔의 전단 담화 거동을 보여주는 전단율(s-1)에 대한 점도(mPa*s)의 그래프이다. 25℃에서, 전기변색 겔은 약 0.002 s-1에서 약 5 x 107 mPa*s의 항복점을 나타낸다. 점도는 약 8 s-1에서 약 100 mPa*s의 점도로 감소한다. 약 0.01 s-1 에서 약 1 s-1 까지, 곡선의 기울기는 약 3 mPa*s2이다. 90℃에서, 전기변색 겔은 상이한 거동을 보여준다. 90℃에서, 전단율(s)-1에 대한 In 점도(mPa*s) 곡선은 약 0.1 s-1 내지 약 1,000 s-1에서 90℃에서 약 0.2 내지 0.4 mPa*s 범위, 약 -0.5 내지 0.5 mPa-s2 범위에서 상대적으로 평평하다.
도 10은, 25℃ 내지 90℃에서 전기변색 겔의 온도 의존적인 복소 점도 거동을 보여주는, 시간(분)에 대한 하나의 y축 위에서 ln 복소 점도(mPa*s)(1% 전단 변형률 및 10 rad/s 주파수에서 측정됨) 및 다른 y축 위에서 온도(℃)의 그래프이다. 주위 전기변색 겔을 처음 평가할 때, 이것은 25℃에서 약 2x106 mPa*s의 점도를 나타내며, 이는 약 6분에 걸쳐 90℃에서 약 1700 mPa*s로 감소한다(복소 점도에 대해서는 (510)으로 표시되고, 시간에 대해서는 (500)으로 표시됨). 감소의 기울기는 약 60℃에서 약 75℃까지 약 -115,000 mPa*s/℃이다. 전기변색 겔은, 90℃에서 약 1000 mPa*s에서 시작하여 (약 2분 동안 그러한 조건 하에 방치된 후, (520)으로 표시됨) 온도가 감소됨에 따라 점도를 회복하고((530)으로 표시됨), 약 6분에 걸쳐((540)으로 표시됨) 25℃에서 약 7,000 mPa*s로 증가한다((550)으로 표시됨). 회복의 기울기는 약 80℃에서 약 35℃까지 약 1,000 mPa*s/℃이다. 점도는 25℃에서 약 35분 후((560)으로 표시됨) 시간이 지남에 따라 약 100,000 mPa*s로 계속 회복된다((570)으로 표시됨). 25℃에서의 회복 기울기는 25℃에 도달한 후 약 15분에서부터 25℃에 도달한 후 약 35분까지 약 2,500 mPa*s/분이다.
3부: 전기변색 셀의 조립
비교 실시예 CE-1A.
치수가 50 x 70 x 1.1 mm이고 표면 저항률이 약 3 Ω/sq인 2개의 인듐 주석 산화물(ITO) 코팅 유리 기판(Delta Technologies Limited에서 구입함)을 코팅된 면이 서로 마주 보도록 조립했고, 두께가 400 μm에서 설정되도록 PTFE 스페이서를 유리 기판 사이에 끼웠다. 2액형(two-part) 에폭시 밀봉제를 적용하고, 한 번에 한 모서리씩 120℃에서 1시간 동안 경화하였다. 최종 가장자리를 밀봉하기 전에, PTFE 스페이서를 유리 사이에서로부터 제거했다. 마지막 가장자리를 밀봉할 때, 약 0.5인치 길이의 충전 포트(fill port)를 남겼다.
모든 에폭시 층을 완전히 경화한 후, 실시예 CE-1의 경화성 전기변색 용액을 플라스틱 피펫을 경유하여 충전 포트를 통해 셀에 첨가하였다. 진공을 인가하여 기포를 제거했다. 충전된 셀 조립체를 85℃에서 2시간 동안 가열하여 가교결합된 전기변색 겔을 형성하였다. 이어서, 셀을 67.7kPa 이상의 진공 하에서 5회 탈기시킨 후, 밤새 16.9kPa에서 유지하였다. 다음 날, 충전 포트를 우레탄 접착제(LORD® 7150A/B)로 밀봉하고, 이것을 주위 조건에서 1시간 동안 경화하였다. 전원 공급 장치로부터의 리드 와이어(lead wire)를 유리 기판의 ITO 코팅 면에 부착하여 전기화학 셀을 만들었다.
실시예 2A 및 3A.
실시예 2A 및 3A 각각에 대해, CE-1에 설명된 바와 같은 제1 ITO 유리 기판을, 코팅된 면이 위로 향하게 하여, Henan Chuanghe Laboratory Equipment Co. Ltd.의 AFA-II 자동 드로우 다운 테이블 위에 배치하였다. 각각의 셀 조립체에 대해, 실시예 2 또는 3의 제형 각각을 10분 동안 ~100 rpm 교반 하에 50℃에서 가열한 후에, 원하는 두께를 얻도록 제1 유리 기판의 ITO 면 위에 슬롯 다이 코팅하였다. 코팅된 기판을 주위 온도에서 1시간 동안 유지하였는데, 이때 열가역성 겔이 다시 고체화되었다. 제2 유리 기판을, ITO 코팅된 면이 열가역성 겔 코팅을 향하게 하여, 상기 열가역성 겔 코팅 위에 배치하였다. 전원 공급 장치로부터의 리드 와이어를 유리 기판의 ITO 코팅 면에 부착하여, 도 2에 도시된 것과 유사한 전기화학 셀을 만들었다.
3부: 전기변색 셀의 성능 평가
조립 후, 각 전기변색 셀을 최대 투과율 범위, 완전히 어두워진 상태(전압 인가됨)에서 완전히 투명한 상태(전압 제거됨)까지의 변이 시간, 및 헤이즈에 대해 평가하였다. 결과가 표 3에 나타나 있다. 이들 결과에서, 투과율은 샘플을 통과한 555 nm 주파수에서의 가시광선 백분율을 지칭한다. CE-1A에 대한 측정은, X-Rite에서 제조한 Color i7 분광 광도계를 사용하여 25℃에서 행하였다. 실시예 2A 및 3A에 대한 측정은 HunterLab에서 제조한 UltraScan PRO 분광 광도계를 사용하여 25℃에서 행하였다.
표 3. 전기변색 셀에 대한 광학 및 전환 특성 비교
표 3에 나타난 바와 같이, 코팅된 셀은 CE-1A의 해당 가교결합된 전기변색 시스템보다 더 큰 광학 대비에 걸쳐 빠른 전환 속도를 보여주었다. 또한, 실시예 2 및 3의 코팅은 상당히 더 낮은 두께에서 더 높은 대비 및 더 높은 투과율을 보여준다.
이 개시의 특정 실시양태가 예시의 목적으로 전술되었지만, 본 개시의 세부사항에 대한 수많은 변형이, 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같이 본 개시를 벗어나지 않고 행해질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (31)

  1. 전기변색 겔로서,
    20 내지 99 중량%의 극성 용매,
    0.5 내지 25 중량%의 유변성 개질제(rheology modifying agent), 및
    0.5 내지 20 중량%의 전기변색 재료를 포함하며;
    상기 극성 용매에 용해된 유변성 조절제가 열가역성 겔을 형성하고;
    상기 열가역성 겔이 25℃에서는 겔이고 120℃에서는 유체인, 전기변색 겔.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 극성 용매가 C1 내지 C6 알킬 카보네이트, C1 내지 C6 알킬 포스페이트, 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 디메틸 포름아미드, 및/또는 디메틸 설폭사이드를 포함하는, 전기변색 겔.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 극성 용매가 C1 내지 C6 알코올, 물, 및/또는 포름아미드를 포함하는, 전기변색 겔.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유변성 개질제가 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 알코올), 폴리(메틸 (메트)아크릴레이트), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(비닐 피롤리돈) 및/또는 폴리(프로필렌 카보네이트)를 포함하는, 전기변색 겔.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기변색 재료가 캐소드 전기변색제 및 애노드 전기변색제를 포함하는, 전기변색 겔.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 전기변색제가 비올로겐(viologen) 및 이의 유도체를 포함하고, 애노드 전기변색제는 페나진, 페나진 유도체, 및/또는 N,N,N',N'-테트라메틸-p-페닐렌디아민을 포함하는, 전기변색 겔.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 전기변색 겔의 제조 방법으로서,
    주위 조건 하에서 혼합함으로써 전기변색 재료와 극성 용매의 일부를 조합하여 전기변색 재료 용액을 형성하는 단계,
    30℃ 내지 120℃의 온도에서 혼합함으로써 유변성 개질제와 극성 용매의 일부를 조합하여 유변성 개질제 용액을 형성하는 단계,
    전기변색 재료 용액과 유변성 개질제 용액을 조합하고, 조합한 용액을 주위 조건으로 냉각시켜 전기변색 겔을 형성하도록 하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 전기변색 셀의 제조 방법으로서,
    제1 전도체를 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에 적용하는 단계,
    제2 전도체가 제1 전도체와 직접 접촉하지 않도록 제2 전도체를 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에 적용하는 단계, 및
    청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층을 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에, 그리고 선택적으로 제2 광학 기판의 적어도 일부 위에 적용하는 단계로서, 상기 코팅 층이 제1 전도체 및 제2 전도체와 접촉되어 있는, 단계를 포함하는, 전기변색 셀의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 제2 광학 기판을 제1 전도체, 제2 전도체 및 전기변색 겔 위에 적용하는 단계를 포함하는, 전기변색 셀의 제조 방법.
  10. 전기변색 셀의 제조 방법으로서,
    제1 전도체를 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에 적용하는 단계,
    청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층을 제1 광학 기판의 적어도 일부 위에 그리고 제1 전도체와 접촉하여 적용하는 단계,
    선택적으로 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층을 제2 광학 기판의 적어도 일부 위에 적용하는 단계,
    제2 전도체를 제2 광학 기판의 적어도 일부 위에 적용하는 단계, 및
    제2 광학 기판을 제1 광학 기판, 제1 전도체, 및 전기변색 겔 위에 적용하여, 제2 전도체가 제1 전도체와 직접 접촉하지 않게 하는 단계를 포함하는, 전기변색 셀의 제조 방법.
  11. 청구항 7 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 기판이 광학적으로 투명한 기판이고, 상기 제1의 광학적으로 투명한 기판 및 상기 제2의 광학적으로 투명한 기판이 각각 독립적으로 유리, 가요성 중합체성 재료, 및 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(알릴 디글리콜 카보네이트), 폴리우레아, 폴리우레탄, 폴리티오우레아, 및/또는 폴리티오우레탄으로부터 선택된 강성 중합체성 재료를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 7 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전도체 및 제2 전도체 중 하나 또는 둘 모두가 독립적으로 투명 전도체인, 방법.
  13. 청구항 7 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전도체 및 제2 전도체가 독립적으로 인듐 주석 산화물, 불소 도핑 주석 산화물, 부분적으로 옥타데실트리클로르실란 피복 인듐 주석 산화물, 금속 메쉬, 은 나노와이어, 알루미늄 도핑 산화아연(AZO), 탄소 나노튜브, 그래핀 및/또는 전도성 중합체를 포함하는, 방법.
  14. 청구항 7 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층이 드로우 다운(draw down), 스크린 인쇄, 스핀 코팅, 스프레이 적용, 절단 및 접착(cut and stick), 압출, 주조, 잉크젯, 그라비아, 및/또는 롤투롤(roll to roll)을 포함하는 방법을 사용하여 적용되는, 방법.
  15. 청구항 7 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 층이 0.1 내지 12 mil, 예컨대 0.1 내지 10 mil, 0.1 내지 8 mil, 0.1 내지 5 mil, 0.5 내지 12 mil, 0.5 내지 10 mil, 0.5 내지 8 mil, 0.5 내지 5 mil, 1 내지 12 mil, 1 내지 10 mil, 1 내지 8 mil, 및 1 내지 5 mil의 두께를 갖는, 방법.
  16. 청구항 7 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층의 두께가 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 조절하는, 방법.
  17. 청구항 7 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명한 상태의 전기변색 셀을 통한 가시광선 투과율이 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 Hunter UltraScan PRO를 사용해 측정하여 50% 내지 99%인, 방법.
  18. 청구항 7 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어두워진 상태의 전기변색 셀을 통한 가시광선 투과율이 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 ASTM E972에 따라 측정하여 0.00001 내지 50%, 예컨대 0.0001 내지 50%, 0.001 내지 50%, 0.1% 내지 50%, 0.1% 내지 35%, 0.1% 내지 25%, 0.1% 내지 10%, 0.5% 내지 4%, 1% 내지 3.5% 및 0.1% 내지 3%인, 방법.
  19. 청구항 7 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명한 상태의 전기변색 셀 내 헤이즈(haze)가 25℃에서 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 분광 광도계 또는 Hunter UltraScan PRO를 사용해 측정하여 0.05% 내지 10%, 예컨대 0.05% 내지 1%, 0.5% 내지 4%, 1% 내지 3.5% 및 0.1% 내지 3%인, 방법.
  20. 청구항 7 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기변색 셀이, 전압 인가 시, 25℃에서 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 분광 광도계 또는 Hunter UltraScan PRO를 사용해 측정하여 0.1 내지 30초, 예컨대 1 내지 30초, 5 내지 30초, 10 내지 25초, 15 내지 25초, 1초 내지 1분, 1초 내지 5분, 1초 내지 10분, 1초 내지 15분 및 1초 내지 30분 내에 완전히 어두워진 상태로 변이되는, 방법.
  21. 청구항 7 내지 20 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 셀을 포함하는 전기변색 장치로서,
    상기 전기변색 셀이, 전압의 감소 및/또는 제거 및/또는 역전 시, 25℃에서 380 nm 내지 780 nm의 가시 스펙트럼 파장에서 분광 광도계 또는 Hunter UltraScan PRO를 사용해 측정하여 0.1초 내지 60분, 예컨대 0.1 내지 30분, 0.5 내지 60초, 0.1 내지 10초, 및 0.1 내지 1초 내에 완전히 투명한 상태로 변이되는, 전기변색 장치.
  22. 청구항 11 내지 24 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 전기변색 장치.
  23. 전기변색 장치로서,
    제1 전도체,
    상기 제1 전도체와 직접 접촉하지 않는 제2 전도체, 및
    상기 제1 전도체 및 제2 전도체 위에 그리고 상기 제1 전도체 및 제2 전도체와 접촉하여 배치된 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층; 및
    전원을 포함하는 제1 광학 기판을 포함하는, 전기변색 장치.
  24. 청구항 23에 있어서, 제2 광학 기판을 포함하는, 전기변색 장치.
  25. 청구항 23 또는 24에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2 광학 기판이 광학적으로 투명한 기판인, 전기변색 장치.
  26. 청구항 23 내지 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광학 기판 및 제2 광학 기판이 유리, 가소성 중합체성 재료 및 강성 중합체성 재료, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(알릴 디글리콜 카보네이트), 폴리우레아, 폴리우레탄, 폴리티오우레아, 및/또는 폴리티오우레탄을 포함하는, 전기변색 장치.
  27. 청구항 23 내지 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전도체 및 제2 전도체 중 하나 또는 둘 모두가 투명 전도체인, 전기변색 장치.
  28. 청구항 23 내지 27 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전도체 및 제2 전도체가 인듐 주석 산화물, 부분적으로 옥타데실트리클로르실란 피복 인듐 주석 산화물, 금속 메쉬, 은 나노와이어, 금 나노와이어, 및/또는 전도성 중합체를 포함하는, 전기변색 장치.
  29. 청구항 23 내지 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기변색 겔을 포함하는 코팅 층이 드로우 다운, 슬롯 다이, 스크린 인쇄, 스핀 코팅, 스프레이 적용, 절단 및 접착, 압출, 주조, 잉크젯, 그라비아, 및/또는 롤투롤을 포함하는 방법을 사용하여 적용되는, 전기변색 장치.
  30. 청구항 23 내지 29 중 어느 한 항에 따른 전기변색 장치를 포함하는 시청 장치(viewing device).
  31. 청구항 30에 있어서, 창문, 비디오 디스플레이 장치, 가상 현실 장치, 스마트 안경, 전기변색 안경, 거울, 배터리, 증강 현실 장치, 확장 현실 장치, 혼합 현실 장치, 고정 디스플레이, 이동 통신 장치, 개인 정보 보호 스크린, 카메라, 디스플레이 숨기기(hiding display), 디스플레이 헤드 및/또는 자동차 측면 패널을 포함하는, 시청 장치.
KR1020247014473A 2021-11-05 2022-11-02 전기변색 겔 및 이를 포함하는 장치 KR20240090284A (ko)

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