WO2014098397A1 - 전기변색 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an electrochromic display, and more particularly, to increase production efficiency by dropping a liquid electrolyte or an electrochromic material, and to uniformly discolor using an electrochromic coating layer coated with an electrochromic material.
  • the present invention relates to an electrochromic display device capable of discoloring and a method of manufacturing the same.
  • Electrochromism is a phenomenon in which a color is reversibly changed in the electric field direction when a voltage is applied.
  • An electrochromic material is a material whose reversible optical properties can be changed by an electrochemical redox reaction having such characteristics. .
  • the electrochromic material does not have a color when no electric signal is applied from the outside and becomes colored when the electric signal is applied, or conversely, when the signal is applied from the outside, when the signal is applied Color has the property of disappearing.
  • Electrochromic device is a device that uses the phenomenon that the light transmittance of electrochromic material is changed by electrochemical redox reaction. It is used to control the light transmittance or reflectivity of building window glass or automobile mirror. As well as color change of the light source and infrared blocking effect, it is known that the application to the energy-saving product is receiving great attention.
  • the vehicle when applied to a rear view mirror, a vehicle window, or a sunroof used in a vehicle, the vehicle automatically detects strong lights of the car that are reflected on the vehicle mirror during the day or at night, and at the same time, reflectance due to discoloration of the mirror Through the change of the driver's field of vision is stably protected.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a conventional electrochromic display device.
  • the first and second transparent substrates 10 and 20 facing each other are disposed to be spaced apart from each other, and the opposite surfaces of the first and second transparent substrates 10 and 20 are disposed.
  • the transparent electrode 30 and the reflective layer 40 are formed in each, and a space is formed between the transparent electrode 30 and the reflective layer 40 by using a sealant 50, and the liquid color change material and the electrolyte in the formed space.
  • a discoloration material layer 60, and the electrode connection part 70 at one end of the first transparent substrate 10 and the transparent electrode 30 and at one end of the second transparent substrate 20 and the reflective layer 40. 80).
  • the conventional electrochromic display device protects the driver's vision by reducing the reflectance of light by applying a color change material in a liquid state.
  • FIG. 2 illustrates a process of forming a color change material layer in a conventional electrochromic display device.
  • a first transparent substrate is prepared as in FIG. 2A. More specifically, a first transparent substrate on which the transparent electrode 30 is formed is prepared. Alternatively, a second transparent substrate on which a reflective layer is formed may be prepared.
  • the second transparent substrate 20 having the reflective layer is bonded to the first transparent substrate on which the transparent electrode 30 is formed, and then the electrochromic material is formed through the injection hole 54 in a vacuum state. And electrolyte.
  • the electrochromic layer is formed by sealing the injection hole 54 through an end sealing 55.
  • the electrochromic layer in the conventional electrochromic device in order to increase the durability of the electrochromic function, it is necessary to block external air and moisture, and for this purpose, the first and second transparent substrates are bonded together in a vacuum state. Electrochromic material and electrolyte should be injected.
  • this vacuum injection method has a problem in that the time required to inject the material is greatly increased as the electrochromic display device is enlarged, the production efficiency is lowered and the manufacturing cost is increased.
  • the liquid discoloration material has a disadvantage in that the power consumption is large, and the reaction speed is long when discoloring because the voltage must be continuously applied to maintain the discoloration state.
  • the liquid discoloration material has a problem that even discoloration does not occur when discoloration.
  • the present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and improves the production efficiency of the product through the dropping method, rather than the conventional vacuum injection method, and reduces the manufacturing cost, as well as a solid phase coated with an electrochromic material It is an object of the present invention to provide an electrochromic display device and a method for manufacturing the same, which are capable of uniform discoloration, discoloration, low power consumption, and fast response speed by forming an electrochromic coating layer of the same.
  • Electrochromic display device for solving the above problems, the first substrate and the second substrate, the electrochromic layer interposed between the first substrate and the second substrate or It is configured to include a sealing portion provided on the second substrate in a continuous ring shape to seal the electrochromic layer.
  • the electrochromic display device may further include a transparent electrode between the first substrate and the electrochromic layer, and a conductive reflective layer between the electrochromic layer and the second substrate.
  • the electrochromic layer may include an electrolyte layer interposed between the transparent electrode and the conductive reflection layer and an electrochromic coating layer provided on one or both sides of the electrolyte layer.
  • the sealing part may be provided on an upper end of one surface of the electrochromic coating layer facing the electrolyte layer.
  • the conductive reflective layer comprises at least one metal selected from the group comprising Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn or these metals. It may be made of an alloy.
  • an electrolyte is dropped onto one of the first substrate and the second substrate, and the ring is continuously formed on the other substrate. It may include applying a sealant to form a sealing portion, and bonding the first substrate and the second substrate using the sealing portion.
  • the method of manufacturing an electrochromic display device may further include forming a transparent electrode on the first substrate and forming a conductive reflection layer on the second substrate before dropping the electrolyte.
  • the method of manufacturing an electrochromic display device may include dropping an electrolyte and a liquid electrochromic material as well.
  • the method of manufacturing an electrochromic display device may further include forming an electrochromic coating layer on the transparent electrode after forming the transparent electrode.
  • the method of manufacturing an electrochromic display device may further include forming an electrochromic coating layer on the conductive reflection layer after forming the conductive reflection layer.
  • the electrochromic display apparatus is manufactured by dropping instead of vacuum injection, thereby improving production efficiency and reducing manufacturing cost.
  • an electrochromic coating layer coated with an electrochromic material uniform discoloration and discoloration are possible, and the electrochromic material to which the coating method can be applied is an inorganic material or an organic polymer and thus has excellent durability of the material. .
  • the electrochromic material has a memory effect (memory effect) to apply a voltage only when discoloring and discoloration, so the power consumption is low, because the reverse voltage is applied when discoloring, the discoloration reaction rate has a fast effect.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a conventional electrochromic display device.
  • FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a conventional electrochromic display device.
  • 3 to 7 illustrate various embodiments of the structure of the electrochromic display device according to the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts and process diagrams relating to a method of manufacturing an electrochromic display device according to the present invention.
  • the present invention by manufacturing the electrochromic display device through the dropping method, to increase the production efficiency and reduce the manufacturing cost, as well as to form an electrochromic coating layer coated with the electrochromic material on the substrate, it is possible to uniform discoloration, discoloration It is an object of the present invention to provide an electrochromic display device and a method of manufacturing the same, which realize a low power consumption and have a fast color reaction.
  • 3 to 7 illustrate various embodiments of the structure of the electrochromic display device according to the present invention.
  • the electrochromic display device includes a first transparent substrate 110, a second transparent substrate 120, and first and second transparent substrates 110 and 120 facing each other.
  • the transparent electrode 130 and the conductive reflective layer 140 formed on each surface, the electrochromic layer 160 formed between the transparent electrode 130 and the conductive reflective layer 140, formed in a continuous ring shape, the electrochromic layer 160 It may be made of a structure including a sealing unit 150 for sealing the.
  • electrode connection parts 170 and 180 formed on one side end of the first transparent substrate 110 and the transparent electrode 130 and one side end of the second transparent substrate 120 and the conductive reflection layer 140 may be provided. Can be.
  • first and second transparent substrates 110 and 120 are preferably glass substrates
  • the first and second transparent substrates 110 and 120 may be made of a transparent material such as silicon, synthetic resin, aerogel, and the like.
  • the first transparent substrate 110 or the second transparent substrate ( 120 is replaceable with a non-transparent substrate. Even when the first transparent substrate 110 or the second transparent substrate 120 is replaced with a non-transparent substrate, since both the first transparent substrate 110 and the second transparent substrate 120 are substantially the same as those of the transparent substrate, For convenience of explanation, the embodiments of the present invention will be described based on the case where both the first substrate and the second substrate are transparent substrates.
  • the transparent electrode 130 is deposited on the first transparent substrate 110, that is, on the surface opposite to the second transparent substrate 120, and is made of indium tin oxide (ITO), fluid doped tin oxide (FTO), and AZO ( Any one selected from the group consisting of aluminum doped zinc oxide (GZO), gallium doped zinc oxide (GZO), antimony doped zinc oxide (ATO), indium doped zinc oxide (IZO), niobium doped titanium oxide (NTO), ZnO and combinations thereof
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluid doped tin oxide
  • AZO Any one selected from the group consisting of aluminum doped zinc oxide (GZO), gallium doped zinc oxide (GZO), antimony doped zinc oxide (ATO), indium doped zinc oxide (IZO), niobium doped titanium oxide (NTO), ZnO and combinations thereof
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluid doped tin oxide
  • AZO Any one selected from the group
  • the conductive reflecting layer 140 is formed on the second transparent substrate 120, and serves as a counter electrode between the reflecting plate reflecting light incident through the electrochromic layer 160 and the transparent electrode 130.
  • 140 may be made of at least one metal selected from the group comprising Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn or alloys containing these metals, although This is merely an example and is not necessarily limited thereto.
  • the electrochromic layer 160 is composed of a liquid electrolyte and a liquid or solid electrochromic material, and is formed between the transparent electrode 130 and the conductive reflecting layer 140 to be applied from the transparent electrode 130 and the conductive reflecting layer 140. It receives the electricity, which is colored or discolored through oxidation or reduction.
  • the electrochromic layer 160 is not formed by a vacuum bonding method of injecting an electrochromic material and an electrolyte between a transparent electrode and a conductive reflecting layer in a vacuum state as in the prior art, but a dropping method to be described later. It is formed by.
  • the sealing part 150 is formed only by side sealing without end sealing, so that a continuous ring-shaped sealing part 150 is formed without a conventional injection hole.
  • the continuous ring shape refers to a shape in which the siling member extending in one direction from an arbitrary starting point on the sealing part 150 returns to the starting point without the injection hole.
  • the straight part, the bent part, and the serpentine Various shapes including parts and the like are possible.
  • Electrochromic materials have electrochromic properties in which the light absorption is changed by electrochemical oxidation and reduction reactions. Electrochemical oxidation and reduction of electrochromic materials occur reversibly depending on whether voltage is applied and the strength of the voltage. Thus, the transparency and absorbance of the electrochromic material may be reversibly changed.
  • Such electrochromic materials include metal oxide electrochromic materials including tungsten, iridium, nickel and vanadium, organic electrochromic materials including viologen and quinones, conductive polymer electrochromic materials including polythiophene, polyaniline, and polypyrrole.
  • polythiophene polyaniline, polypyrrole, polyanthracene, polyanthracene, polyfluorene, polycarbazole, polycarbide It may be any one selected from the group consisting of phenylvinylene (polyphenylenevinylene) and derivatives thereof.
  • the electrochromic material may be a liquid phase or a solid phase.
  • the electrochromic layer 160 is formed on one or both surfaces of the electrolyte layer 162 and the electrolyte layer 162. It may include a coating layer 161.
  • the electrochromic coating layer 161 may be formed only between the electrolyte layer 162 and the transparent electrode 130 as shown in FIGS. 4 and 7, and between the electrolyte layer 162 and the conductive reflection layer 140 as shown in FIG. 5. It may be formed only on, and may be formed on both sides of the electrolyte layer 162 as shown in FIG.
  • the sealing unit 150 may be formed on the side of the electrochromic coating layer 161 as shown in Figures 3 to 5, it may be formed on the upper end of one surface of the electrochromic coating layer 161 as shown in FIG. .
  • the electrochromic material When the electrochromic material is in the liquid form, it is not uniformly discolored and power is continuously increased to maintain a discolored state. However, as described above, the electrochromic coating layer 161 having a solid state is formed. This makes it possible to achieve uniform discoloration and discoloration, and the electrochromic material has a memory effect, so that it only applies voltage during discoloration and discoloration, so power consumption is reduced. In addition, since the electrochromic material to which the coating method is applied is an inorganic or organic polymer, durability of the device may be improved.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts and process diagrams relating to a method of manufacturing an electrochromic display device according to the present invention.
  • the redundant components described with reference to FIGS. 3 to 7 will be omitted and descriptions will be made based on the manufacturing process.
  • a transparent electrode is formed on the first transparent substrate, and a conductive reflection layer is formed on the second transparent substrate (S11 and FIG. 9A).
  • the electrochromic coating layer may be formed on one or both of the transparent substrate or the conductive reflection layer by a dip coating, spray coating, or spin coating method.
  • 8 and 9 illustrate only a method of dropping a liquid electrochromic material and an electrolyte without forming an electrochromic coating layer, but when the electrochromic coating layer is formed, the dropping material to be described below is an electrolyte. It will be apparent to those skilled in the art that the electrolyte may be loaded onto the electrochromic coating layer.
  • any one of the first transparent substrate on which the transparent electrode 130 is formed or the second transparent substrate 120 on which the conductive reflecting layer 140 is formed more specifically, any one of the transparent electrode or conducting reflecting layer 140.
  • the liquid electrolyte and the electrochromic material 160 are dropped in the air, and the other transparent substrate, that is, the sealant is injected into the upper part of the opposite side end of the transparent electrode or the conductive reflection layer on which the liquid material is not dropped, without a vacuum.
  • B is applied in a continuous ring shape in the standby state to form a sealing unit 150 (S21, Fig. 9 (b)).
  • the liquid material 160 is dropped on the transparent electrode 130, and the sealing unit 150 is formed on the conductive reflection layer 140 as an example.
  • the conventional vacuum injection method increases the material injection time, thereby lowering the productive efficiency of the product and thus increasing the manufacturing cost (eg, 42 ").
  • one material injection time takes 10 hours or more).
  • the process time in minutes to several ten minutes is shortened, thereby increasing production efficiency and thus reducing manufacturing costs.
  • both transparent substrates are bonded to each other (S31, FIG. 9 (c)) to manufacture an electrochromic display device.
  • one end of the first transparent substrate and the transparent electrode, the second transparent substrate, and the conductive reflective layer The process of forming an electrode connecting portion at one end of may be further added.

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Abstract

본 발명은 상호 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되는 전기변색층 및 제1 기판 또는 제2 기판 상에 연속적인 링 형상으로 마련되어 전기변색층을 실링하는 실링부를 포함하는 전기변색 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공함으로써 생산 효율성을 증대시키고 제조 비용을 절감시키는 효과를 가지게 된다.

Description

전기변색 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 전기변색 디스플레이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액상의 전해질 또는 전기변색물질을 적하(dropping)하여 마련함으로써 생산 효율성을 증대시키고, 전기변색물질을 코팅한 전기변색코팅층을 이용하여 균일한 변색, 소색이 가능한 전기변색 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전기변색(Electrochromism)이란 전압을 인가하면 전계방향에 의해 가역적으로 색상이 변하는 현상으로서, 이러한 특성을 지닌 전기화학적 산화 환원 반응에 의해서 재료의 광특성이 가역적으로 변할 수 있는 물질을 전기변색물질이라고 한다. 이러한 전기변색물질은 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 신호가 인가되면 색이 소멸하는 특성을 갖는다.
전기변색장치는 전기화학적 산화 환원 반응에 의하여 전기변색물질의 광투과도가 변하는 현상을 이용한 장치로서, 건축용 창유리나 자동차 미러의 광투과도 또는 반사도를 조절하는 용도로 이용되고 있으며, 최근에는 가시광선 영역에서의 색변화 뿐만 아니라 적외선 차단효과까지 있다는 것이 알려지면서 에너지 절약형 제품으로의 응용 가능성에 대해서도 큰 관심을 받고 있다.
특히, 차량에 사용되는 후방 미러(Rear View Mirror), 차량 윈도우, 선루프 등에 적용되는 경우, 주간이나 야간에 자동차 미러에 비추어지는 자동차의 강한 불빛을 자동으로 감지함과 동시에 미러의 변색에 의한 반사율의 변화를 통하여 운전자의 시야를 안정적으로 보호하게 된다.
도 1은 종래의 전기변색 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전기변색 디스플레이 장치는 서로 대향하는 제 1 및 제 2 투명기판(10, 20)이 이격되어 배치되고, 제 1 및 제 2 투명기판(10, 20)의 대향하는 면 각각에 투명전극(30)과 반사층(40)이 형성되고 투명전극(30)과 반사층(40) 사이에 실란트(Sealant)(50)를 이용하여 공간을 형성하고, 형성된 공간에 액상변색물질과 전해질을 주입하여 변색물질층(60)을 형성하며, 제 1 투명기판(10) 및 투명전극(30)의 일 끝단과 제 2 투명기판(20) 및 반사층(40)의 일 끝단에 전극접속부(70, 80)를 형성한다. 이러한 종래의 전기변색 디스플레이 장치는 액체 상태인 변색물질을 적용하여 빛의 반사율을 줄여 운전자의 시야를 보호한다.
도 2는 종래의 전기변색 디스플레이 장치에서의 변색물질층의 형성 공정을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 도 2(a)에서와 같이 제 1 투명기판을 준비한다. 보다 구체적으로는 투명전극(30)이 형성된 제 1 투명기판을 준비한다. 혹은 반사층이 형성된 제 2 투명기판을 준비할 수도 있다.
이후, 도 2(b)에서와 같이 투명전극 상부에 실란트(sealant)(50)로 사이드 실링을 실시한다. 이때, 이후 전기변색물질과 전해질을 주입할 주입홀(54)을 형성한다. 따라서, 사이드 실링은 투명전극(30) 상에 완전한 링 형상으로 연속적으로 형성되어 있지 않고 주입홀(54)에 의해 이격된 부분이 존재하게 된다. 도 2(a)에서 상술한 바와 같이 반사층이 형성된 제2 투명기판을 준비한 경우에는 반사층 상에 사이드 실링을 행할 수 있다.
이후, 도 2(c)에서와 같이 반사층이 형성된 제 2 투명기판(20)을 투명전극(30)이 형성된 제 1 투명기판과 합착한 후, 진공상태에서 주입홀(54)을 통해 전기변색물질과 전해질을 주입한다.
이후, 도 2(d)에서와 같이, 주입홀(54)을 엔드 실링(end sealing)(55)을 통해 밀봉함으로써 전기변색층을 형성하게 된다.
이와 같이, 종래 전기변색장치에 있어서 전기변색층을 형성할 때에 전기변색 기능의 내구성을 높이기 위해서는 외부의 공기, 수분과 차단을 시켜야 하며, 이를 위해서는 제 1 및 제 2 투명기판을 합착하여 진공상태에서 전기변색물질과 전해질을 주입해야 한다.
하지만, 이러한 진공주입 방식은 전기변색 디스플레이 장치가 대형화될수록 물질을 주입하는데 소요되는 시간이 크게 증가하게 되어 생산 효율성이 저하되고 제조비용이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 액체상태인 변색물질은 변색상태를 유지하려면 전압을 계속해서 걸어주어야 하므로 전력소모가 크고, 소색시 반응속도가 오래 걸린다는 단점을 가진다. 또한, 액상형태의 변색물질은 변색시 균일한 변색이 이루어지지 않는다는 문제점도 내포하고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 종래의 진공주입 방식이 아닌 적하방식을 통해 제품의 생산 효율성을 향상시키고, 제조 원가를 절감시킬 뿐 아니라, 전기변색물질을 코팅한 고상의 전기변색코팅층을 형성함으로써, 균일한 변색, 소색이 가능하고 전력소모가 적으며, 빠른 반응속도를 구현하는 전기변색 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전기변색 디스플레이 장치는, 상호 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되는 전기변색층 및 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 연속적인 링 형상으로 마련되어 전기변색층을 실링하는 실링부를 포함하여 구성된다.
일실시예에 있어서, 전기변색 디스플레이 장치는, 제 1 기판과 전기변색층 사이의 투명전극 및, 전기변색층과 제 2 기판 사이의 전도 반사층을 더 포함할 수 있다.
일실시예에 있어서, 전기변색층은, 투명전극과 전도 반사층 사이에 개재되는 전해질층 및 전해질층의 일면 또는 양면에 마련되는 전기변색코팅층을 포함할 수 있다.
일실시예에 있어서, 실링부는, 전해질층과 마주하는 전기변색코팅층의 일면 끝단 상부에 마련될 수 있다.
일실시예에 있어서, 전도 반사층은, Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법은, 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 어느 하나의 기판에 전해질을 적하(dropping)하고, 나머지 하나의 기판 상에 연속적인 링 형상으로 실란트(sealant)를 도포하여 실링부를 형성하고, 실링부를 이용하여 제 1 기판 및 제 2 기판을 합착하는 것을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법은, 전해질을 적하하기 이전에, 제 1 기판에 투명전극을 형성하고, 제 2 기판에 전도 반사층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법은, 전해질 적하시, 액상의 전기변색물질도 함께 적하하는 것을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법은, 투명전극을 형성한 이후에, 투명전극 상에 전기변색코팅층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법은, 전도 반사층을 형성한 이후에, 전도 반사층 상에 전기변색코팅층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공주입 방식이 아닌 적하 방식을 통해 전기변색 디스플레이 장치를 제조함으로써, 생산 효율성을 향상시키고 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한, 전기변색물질을 코팅한 전기변색코팅층을 형성함으로써, 균일한 변색, 소색이 가능하게 되며, 코팅공법을 적용할 수 있는 전기변색물질은 무기물 또는 유기고분자이므로 재료의 내구성이 우수한 효과를 갖게 된다.
아울러, 전기변색물질은 메모리 효과(Memory effect)가 있어 변색, 소색할 때만 전압을 걸어 주므로 전력소모가 적으며, 소색시 역전압을 걸어주기 때문에 소색 반응속도가 빠른 효과를 갖게 된다.
도 1은 종래의 전기변색 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 전기변색 디스플레이 장치의 제조 공정을 도시한 것이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 전기변색 디스플레이 장치 구조의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 전기변색 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 순서도 및 공정도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명은 적하방식을 통해 전기변색 디스플레이 장치를 제조함으로써, 생산 효율성을 증대시키고 제조 원가를 절감시킬 뿐 아니라 전기변색물질을 기판에 코팅한 전기변색코팅층을 형성함으로써, 균일한 변색, 소색이 가능하고, 적은 전력소모를 구현하며 소색 반응속도가 빠른 전기변색 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 요지로 한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 전기변색 디스플레이 장치 구조의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기변색 디스플레이 장치는 상호 대향하는 제 1 투명기판(110)과 제 2 투명기판(120), 제 1 및 제 2 투명기판(110, 120)의 대향하는 면 각각에 형성된 투명전극(130)과 전도 반사층(140), 투명전극(130)과 전도 반사층(140) 사이에 형성된 전기변색층(160), 연속적인 링 형상으로 형성되어 전기변색층(160)을 실링하는 실링부(150)를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 투명기판(110) 및 투명전극(130)의 일측면 끝단과 제 2 투명기판(120) 및 전도 반사층(140)의 일측면 끝단에 형성되는 전극접속부(170, 180)를 구비할 수 있다.
제 1 및 제 2 투명기판(110, 120)은 유리기판인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것이 아니라 실리콘, 합성수지, 에어로젤 등과 같이 투명성 재질로 이루어 질 수 있다.
또한, 전기변색 디스플레이 장치에 있어서 상호 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판은 모두 투명하지 않고 어느 하나의 기판만이 투명해도 무방하므로, 본 실시예의 제 1 투명기판(110) 또는 제 2 투명기판(120)은 투명하지 않은 기판으로 대체가능하다. 제 1 투명기판(110) 또는 제 2 투명기판(120)이 투명하지 않은 기판으로 대체되는 경우도 제 1 투명기판(110) 및 제 2 투명기판(120) 모두가 투명한 경우와 실질적으로 동일하므로 이하의 실시예에서는 설명의 편의상 제 1 기판과 제 2 기판 모두가 투명기판인 경우를 중심으로 설명한다.
투명전극(130)은 제 1 투명기판(110) 상에, 즉, 제 2 투명기판(120)에 대향하는 면에 증착되며, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있지만, 이는 하나의 예시로서 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
전도 반사층(140)은 제 2 투명기판(120) 상에 형성되며, 전기변색층(160)을 통과하여 입사한 빛을 반사하는 반사판과 투명전극(130)의 상대전극 역할을 하게 되며, 전도 반사층(140)은 Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있지만, 이는 하나의 예시일 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
전기변색층(160)은 액상의 전해질 및 액상 또는 고상의 전기변색물질로 이루어지며, 투명전극(130)과 전도 반사층(140) 사이에 형성되어 투명전극(130)과 전도 반사층(140)에서 인가된 전기를 전달받아 산화반응 또는 환원반응을 통해 착색 또는 소색한다.
본 발명에서의 전기변색층(160)은 종래와 같이 진공상태에서 전기변색물질과 전해질을 투명전극과 전도 반사층 사이에 주입하는 진공 합착 방식으로 형성하는 것이 아니라, 이후에 설명할 적하(Dropping) 방식에 의해 형성하게 된다. 이에 의하면, 실링부(150)는 엔드 실링(end sealing) 없이 사이드 실링(side sealing)만으로 형성되어 종래와 같은 주입홀 없이 연속적인 링 형상의 실링부(150)가 형성된다. 여기서 연속적인 링 형상은 주입홀 없이 실링부(150) 상의 임의의 시작점에서 일방향으로 연장하는 실징부재가 다시 시작점으로 돌아오는 형상을 지칭하는 것으로, 원형의 도너츠 형상 외에 직선부, 굴곡부, 구불구불한 부분 등을 포함하는 다양한 형상이 가능하다.
전기변색물질은 전기화학적 산화, 환원 반응에 의하여 광흡수도가 변화하는 전기변색특성을 갖는 물질로, 전압의 인가 여부 및 전압의 세기에 따라서 가역적으로 전기변색물질의 전기 화학적 산화, 환원 현상이 일어나고, 이에 의하여 전기변색물질의 투명도 및 흡광도가 가역적으로 변경될 수 있다. 이러한, 전기변색물질은 텅스텐, 이리듐, 니켈, 바나듐을 포함하는 금속 산화물 전기변색물질, 비올로겐, 퀴논을 포함하는 유기물 전기변색물질, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤을 포함하는 전도성 고분자 전기변색물질 및 이들의 유도체가 적용될 수 있고, 구체적으로, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리안트라센(polyanthracene), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리페닐비닐렌(polyphenylenevinylene) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
이때, 전기변색물질은 액상이거나 고상일 수 있는데, 고상일 경우 도 4 내지 도 7에서와 같이 전기변색층(160)은 전해질층(162)과 전해질층(162)의 일면 또는 양면에 형성된 전기변색코팅층(161)을 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 도 4 및 도 7과 같이 전기변색코팅층(161)은 전해질층(162)과 투명전극(130) 사이에만 형성될 수도 있고, 도 5와 같이 전해질층(162)과 전도 반사층(140) 사이에만 형성될 수도 있으며, 도 6과 같이 전해질층(162)의 양면에 형성될 수도 있다. 이때, 실링부(150)는 도 3 내지 도 5에서와 같이 전기변색코팅층(161)의 측면부에 형성될 수도 있으며, 도 7에서와 같이 전기변색코팅층(161)의 일면 끝단 상부에 형성될 수도 있다.
전기변색물질이 액상형태인 경우 균일한 변색이 이루어지지 않고, 변색상태를 유지하기 위해 계속적으로 전압을 인가해야 하므로 전력소모가 컸지만, 상술한 바와 같이 고상 형태의 전기변색코팅층(161)을 형성하게 되면, 균일한 변색, 소색이 가능해지고, 전기변색물질은 메모리 효과가 있어 변색, 소색시에만 전압을 걸어 주기 때문에 전력소모가 적게 되며, 소색시 역전압을 걸어주기 때문에 소색 반응 속도가 빠를 뿐 아니라, 코팅공법을 적용하는 전기변색물질은 무기계 또는 유기 고분자이므로 소자의 내구성이 향상될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 전기변색 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 순서도 및 공정도이다. 이하에서는 도 3 내지 도 7에서 설명한 중복된 구성요소에 대해서는 설명을 생략하고 제조 공정을 중심으로 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제 1 투명기판 상에 투명전극을 형성하고, 제 2 투명기판 상에 전도 반사층을 형성한다(S11, 도 9(a)). 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 투명기판 또는 전도 반사층 중 어느 하나 또는 모두에 딥코팅, 스프레이 코팅 또는 스핀 코팅 방법에 의해 전기변색코팅층을 형성할 수 있다. 다만, 도 8 및 도 9에서는 전기변색코팅층을 형성하지 않고 액상의 전기변색물질과 전해질을 적하하는 방식에 대해서만 설명하지만, 전기변색코팅층을 형성하는 경우에는 이하에서 설명하게 될 적하물질은 전해질이며, 전해질은 전기변색코팅층에 적하될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이후, 투명전극(130)이 형성된 제 1 투명기판 또는 전도 반사층(140)이 형성된 제 2 투명기판(120) 중 어느 하나의 투명기판, 보다 구체적으로는 투명전극 또는 전도 반사층(140) 중 어느 하나에 액상의 전해질과 전기변색물질(160)을 적하(Dropping)하고, 타 투명기판, 즉 액상 물질이 적하되지 않은 투명전극 또는 전도 반사층의 대향면 끝단 상부에 실란트(sealant)를 주입홀 없이 진공상태나 대기상태에서 연속적인 링 형상으로 도포하여 실링부(150)를 형성한다(S21, 도 9(b)). 다만, 도 9에서는 투명전극(130) 상에 액상 물질(160)을 적하하고, 전도 반사층(140) 상에 실링부(150)를 형성하는 것을 예시로 도시하였다.
보다 구체적으로, 전도 반사층(140) 상부에 실란트를 도포하여 사이드 실링만을 행하되, 연속적인 실링부를 형성함으로써 이후 추가적인 엔드 실링을 요하지 않게 된다. 즉, 종래의 진공 주입방식에서는 액상의 전해질, 전기변색물질을 진공 상태에서 주입하기 위해 사이드 실링 시 주입홀을 형성하는 것이 필수적이었다. 따라서, 사이드 실링부가 연속적으로 이루어지는 것이 아니라 주입홀에 의한 이격부분이 존재하였고, 이후 엔드 실링에 의해 주입홀을 밀봉하지만, 실링부 자체가 연속적으로 형성되지 않고 엔드 실링에 의한 불연속 지점이 존재하였다.
특히, 전기변색 디스플레이 장치가 대형화될수록, 종래의 진공 주입방식에 의하면 물질 주입시간이 증가하게 되어 제품의 생산 효율성을 저하시키고 이에 따라 제조 원가 또한 상승하게 되는 문제점이 존재하였다(예를 들어, 42" 기준으로 1매의 물질 주입시간은 10시간 이상 소요).
하지만, 본 발명과 같이 적하방식에 의하면 제품의 사이즈와 관계없이 공정 시간(수분에서 수 십분 이내)이 단축되어 생산 효율성이 증가하고, 이에 따라 제조 원가도 절감시킬 수 있게 된다.
이후, 양 투명기판을 합착하여(S31, 도 9(c)) 전기변색 디스플레이 장치를 제조하게 되며, 도면에는 도시하지 않았지만, 제 1 투명기판 및 투명전극의 일 끝단과 제 2 투명기판 및 전도 반사층의 일 끝단에 전극접속부를 형성하는 공정을 더 추가할 수도 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 상호 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재된 전기변색층; 및
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 연속적인 링 형상으로 마련되어 상기 전기변색층을 실링하는 실링부;
    를 포함하는 전기변색 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색 디스플레이 장치는,
    상기 제 1 기판과 상기 전기변색층 사이의 투명전극; 및
    상기 전기변색층과 상기 제 2 기판 사이의 전도 반사층;
    을 더 포함하는 전기변색 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기변색층은,
    상기 투명전극과 상기 전도 반사층 사이에 개재되는 전해질층; 및
    상기 투명전극 또는 상기 전도 반사층과 마주하는 상기 전해질층의 일면 또는 양면에 마련되는 전기변색코팅층;
    을 포함하는 전기변색 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실링부는,
    상기 전기변색코팅층의 측면부에 마련되거나 상기 전해질층과 마주하는 상기 전기변색코팅층의 일면 끝단 상부에 마련되는 전기변색 디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전도 반사층은,
    Cu, Au, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 이루어지는 전기변색 디스플레이 장치.
  6. 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 어느 하나의 기판에 전해질을 적하(dropping)하고,
    나머지 하나의 기판 상에 연속적인 링 형상으로 실란트(sealant)를 도포하여 실링부를 형성하고,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 합착하는 것을 포함하는 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전해질 적하시,
    액상의 전기변색물질도 함께 적하하는 것을 포함하는 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전해질을 적하하기 이전에,
    상기 제 1 기판 상에 투명전극을 형성하고,
    상기 제 2 기판 상에 전도 반사층을 형성하는 것을 더 포함하는 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명전극을 형성한 이후에,
    상기 투명전극 상에 전기변색코팅층을 형성하는 것을 더 포함하는 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전도 반사층을 형성한 이후에,
    상기 전도 반사층 상에 전기변색코팅층을 형성하는 것을 더 포함하는 전기변색 디스플레이 장치의 제조 방법.
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