WO2022071646A1 - 셀 분할 전기변색소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2022071646A1
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color
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barrier layer
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PCT/KR2021/008038
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오승배
나용상
안병욱
이성환
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에스케이씨 주식회사
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    • G02F2001/1552—Inner electrode, e.g. the electrochromic layer being sandwiched between the inner electrode and the support substrate

Definitions

  • the embodiment relates to an electrochromic device having a variable light transmittance function using an electrochromic principle and having a transmittance adjustable for each divided region, and a method for manufacturing the same.
  • the smart window refers to an active control technology that can improve energy efficiency and provide a comfortable environment to users by adjusting the degree of transmission of light coming from the outside, and is a basic technology that can be commonly applied to various industrial fields.
  • These smart windows use electrochromism as a basic principle, which is a phenomenon in which an electrochemical oxidation or reduction reaction occurs by an applied power, and, accordingly, optical properties such as the intrinsic color or light transmittance of the electrochromic active material are changed. .
  • One of the main characteristics of the electrochromic device is to control the inflow of solar energy into the room by controlling the light transmittance.
  • the need for solar control functions is increasing.
  • the conventional electrochromic device operates as a whole, it is impossible to control the transmittance for each area, and it is difficult to rapidly change color from the edge to the center where power is applied when manufactured in a large area.
  • an embodiment is to provide an electrochromic device capable of adjusting the light transmittance for each region through divisional discoloration and suitable for a large area, and a method for manufacturing the same.
  • the first base layer a second base layer facing the first base layer; and at least one barrier rib disposed between the first base layer and the second base layer and having insulation; and two or more unit cells disposed between the first base layer and the second base layer and separated by the barrier rib, wherein each of the unit cells operates independently according to the application of power.
  • an electrochromic device is provided.
  • forming one or more barrier ribs having insulation on the first base layer manufacturing a lower plate by forming two or more lower unit cells separated by the barrier rib on the first base layer; manufacturing an upper plate by forming upper unit cells respectively corresponding to the lower unit cells on a second base layer; and laminating the lower plate and the upper plate so that the upper unit cell and the lower unit cell are combined to form a light-transmitting variable structure.
  • the electrochromic device has several unit cells on one substrate and operates individually or together to control light transmittance, and each unit cell is separated by a barrier rib so as not to interfere with each other during operation.
  • the electrochromic element can adjust the light transmittance for each area through divisional discoloration, even when applied to a large area such as a glass roof of an automobile or a window of a building, it is possible to provide convenience and comfort for each user.
  • three or more bus bars are inserted into the light-transmitting variable structure included in the unit cell of the electrochromic device, so that a fast discoloration operation is possible even when manufacturing in a large area.
  • FIG. 1 illustrates a vehicle in which an electrochromic device according to an exemplary embodiment is applied to a glass roof.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrochromic device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electrochromic device according to an exemplary embodiment based on a unit cell.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electrochromic device according to another embodiment based on a unit cell.
  • FIG. 5 is a plan view of an electrochromic device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view of an electrochromic device according to another embodiment.
  • FIG. 7 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic element and a light-transmitting variable structure according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device and a barrier layer according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device according to another embodiment.
  • 100'' lower plate of electrochromic element
  • 110 first base layer
  • 120 a first barrier layer
  • 121 a barrier layer 1A
  • 130, 130a, 130b a light-transmitting variable structure
  • 131, 131a, 131b a first electrode layer, 133, 133a, 133b: a first color-changing layer;
  • 132, 132a, 132b, 138, 138a, 138b a bus bar
  • 135 an electrolyte layer
  • 137, 137a, 137b a second color-changing layer
  • 139, 139a, 139b a second electrode layer
  • 140 a second barrier layer, 141: a second barrier layer 2A;
  • Dc the distance from the edge of the unit cell to the partition wall
  • Hb the height of the bus bar
  • L1 the length of the unit cell in the first direction
  • L2 the length of the unit cell in the second direction
  • Lb length of bus bar
  • Wb width of bus bar
  • FIG. 1 illustrates a vehicle in which an electrochromic device according to an exemplary embodiment is applied to a glass roof.
  • an electrochromic device 100 is attached to a glass roof 10 .
  • the electrochromic element 100 has a partition wall 190 therein, and is divided into two or more unit cells 100a, 100b, 100c, 100d by the partition wall.
  • Each of these unit cells can be adjusted to operate independently or together, so that the light transmittance for each area can be adjusted through divisional discoloration.
  • the sunlight flowing into the driver's seat and the passenger seat in the first row and the left and right seats in the second row from the outside can be separately controlled, thereby providing convenience and comfort for each user.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view (A-A') of the electrochromic device shown in FIG. 1 .
  • an electrochromic device includes a first base layer 110 ; a second base layer 150 facing the first base layer; and at least one barrier rib 190 disposed between the first base layer 110 and the second base layer 150 and having insulating properties; and two or more unit cells disposed between the first base layer 110 and the second base layer 150 and separated by the partition wall 190, wherein each of the unit cells is connected to the application of power. It includes a light transmission variable structure (130a, 130b) that operates independently in accordance with.
  • FIG. 5 is a plan view of an electrochromic device according to an exemplary embodiment.
  • the length of the unit cell in the first direction ( L1) may be 100% to 500% of the length (L2) in the second direction, for example, more than 100% to 500% or less, more than 100% to 300% or less, 200% to 400%, or 300% to 500%.
  • the length L2 of the unit cell in the second direction may be 150 mm to 1500 mm.
  • the length L2 of the unit cell in the second direction may be 150 mm to 1000 mm, 150 mm to 500 mm, 300 mm to 1200 mm, 500 mm, to 1500 mm, or 1000 mm to 1500 mm. there is.
  • the light transmittance can be adjusted more quickly and effectively for each unit cell, which may be advantageous for manufacturing a large area.
  • FIG. 6 is a plan view of an electrochromic device according to another embodiment.
  • the electrochromic element may have a cross shape with barrier ribs 190 intersecting each other. Accordingly, the electrochromic element may be divided into four unit cells by the barrier rib, and each unit cell It works independently so that the light transmittance can be adjusted.
  • the electrochromic element includes four or more unit cells, the unit cells are arranged in parallel in two or more rows, and a discoloration operation and a discoloration time of the unit cells can be independently controlled.
  • the bus bars 132 and 138 may have a shape extending from one end of the first base layer or the second base layer 150 in the other direction, but may not penetrate the partition wall 190 . Accordingly, the bus bars 132 and 138 may have a short-circuited structure with a barrier rib interposed therebetween in the middle of the first base layer or the second base layer 150 .
  • the bus bars 132 and 138 may not contact the partition wall 190 .
  • the length of the bus bar 190 disposed inside the electrochromic device based on the distance Dc from either end of the first or second base layer 150 to the internal partition wall 190 . (Lb) may be from 50% to 95%, or from 70% to 90%.
  • FIG. 7 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device and a light-transmitting variable structure according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device and a barrier layer according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 schematically illustrates a stacked configuration of an electrochromic device according to another embodiment.
  • the first base layer 110 and the second base layer 150 correspond to layers for maintaining transparency and durability, and may include a polymer resin.
  • the first base layer and the second base layer may be a polymer film, and more specifically, a flexible polymer film.
  • the first base layer and the second base layer each include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyimide (PI), and polycyclohexylenedimethylene terephthalate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • PI polyimide
  • PCT polyethersulfone
  • S polyethersulfone
  • nylon nylon
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • each of the first base layer and the second base layer may include polyethylene terephthalate (PET).
  • first base layer and the second base layer include the above-described polymer resin, an electrochromic device having both durability and flexibility can be implemented.
  • the first base layer and the second base layer may each have a light transmittance of 80% or more with respect to light having a wavelength of 550 nm. Specifically, the first base layer and the second base layer may each have a light transmittance of 85% or more or 90% or more with respect to light having a wavelength of 550 nm. The first base layer and the second base layer may each have a haze of less than 2.0%, 1.8% or less, or 1.5% or less. The first base layer and the second base layer may each have an elongation of 80% or more. Specifically, the first base layer and the second base layer may each have an elongation of 90% or more, 100% or more, or 120% or more. The first base layer and the second base layer may exhibit transparency by satisfying the light transmittance and haze of the above-described ranges, respectively, and may exhibit flexibility by satisfying the elongation of the above-described ranges.
  • the thickness of the first base layer and the thickness of the second base layer may be 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, respectively.
  • the thickness of the first base layer and the thickness of the second base layer are respectively 50 ⁇ m to 180 ⁇ m, 70 ⁇ m to 180 ⁇ m, 80 ⁇ m to 180 ⁇ m, 100 ⁇ m to 180 ⁇ m, 100 ⁇ m to 170 ⁇ m, Alternatively, it may be 100 ⁇ m to 150 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the thickness of the first base layer and the thickness of the second base layer satisfy the above ranges, the elongation and tensile strength of the electrochromic device can be implemented at a specific level. In addition, even when the electrochromic element is bent, cracks or cracks do not occur in each layer, and it is possible to implement a thin, light and flexible electrochromic element, which is advantageous for thin film formation.
  • the barrier rib divides the electrochromic element to form unit cells and prevents the unit cells from interfering with each other.
  • the height of the barrier rib 190 may be the same as or greater than the height of the light-transmitting variable structures 130a and 130b.
  • the partition wall 190 may not penetrate the first base layer 110 and the second base layer 120 in the thickness direction. Accordingly, it is possible to have a plurality of unit cells on one base layer.
  • the first base layer 110 and the second base layer 150 may have a continuous sheet shape over the two or more unit cells.
  • the barrier rib may include a polymer resin, for example, a thermosetting resin.
  • the partition wall may include at least one resin selected from the group consisting of acrylic, polyurethane, urethane acrylate, epoxy, phenol, and silicone, but is not limited thereto.
  • the barrier rib may further include additives such as a filler, a curing agent, and a compatibilizer.
  • the filler may include, but is not limited to, silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, zeolite, and the like.
  • the additive may include, but is not limited to, polyols, triazoles, tetrazoles, silanes, and the like.
  • the barrier rib may include a polymer resin and a filler in a weight of 30:70 to 70:30.
  • the barrier rib may contain 0.1 parts by weight to 5 parts by weight of a curing agent based on a total of 100 parts by weight of the polymer resin and the filler, and 0.1 parts by weight to 3 parts by weight of additives such as other compatibilizers in total.
  • a method of manufacturing an electrochromic device having such a barrier rib includes the steps of forming one or more barrier ribs having insulation on a first base layer; manufacturing a lower plate by forming two or more lower unit cells separated by the barrier rib on the first base layer; manufacturing an upper plate by forming upper unit cells respectively corresponding to the lower unit cells on a second base layer; and laminating the lower plate and the upper plate so that the upper unit cell and the lower unit cell are combined to form a light-transmitting variable structure.
  • manufacturing the lower plate may include attaching a masking tape on the barrier rib formed on the first base layer; sequentially forming a first electrode layer, a first color-changing layer, and an electrolyte layer on the first base layer in a state in which the masking tape is attached; and removing the masking tape from the first substrate layer.
  • the composition for forming the barrier rib on the base layer may further include a solvent, for example, a solvent such as water, alcohol, toluene, and methyl ethyl ketone is added to a total of 100 parts by weight of the polymer resin and the filler. It may be included in an amount of 20 parts by weight or less.
  • the barrier rib may be formed by printing or the like.
  • the barrier rib may be formed by thermal curing after printing using a composition including a thermosetting resin.
  • the thermosetting temperature may be, for example, 100 °C to 140 °C.
  • the electrochromic device according to an exemplary embodiment may be manufactured by manufacturing a lower plate 100 ′ and an upper plate 100 ′′ and laminating them. As a process of manufacturing the lower plate 100', (1) printing the partition wall 190 on the first base layer 110; (2) attaching a masking tape on the partition wall 190; (3) sequentially coating the first electrode layer 131, the first color-changing layer 133, and the electrolyte layer 135 on the first base layer 110; and (4) removing the masking tape.
  • the upper plate 100 ′′ As a process of manufacturing the upper plate 100 ′′, (1) forming a second electrode layer 139 on the second base layer 150; and (2) coating the second color-changing layer 137 on the second electrode layer 139 . Thereafter, the lower plate 100 ′ and the upper plate 100 ′′ may be laminated so that the electrolyte layer 135 and the second discoloration layer 137 face each other.
  • the electrochromic element has two or more light-transmitting variable structures separated by a barrier rib.
  • the light-transmitting variable structure includes a first electrode layer; a first color-changing layer disposed on the first electrode layer and adjustable in coloration and discoloration according to the application of power; an electrolyte layer disposed on the first color-changing layer; a second discoloration layer disposed on the electrolyte layer and capable of controlling coloring and discoloration according to the application of power; and a second electrode layer disposed on the second color-changing layer.
  • the light transmission variable structure (130a, 130b) is a first electrode layer (131a, 131b); first color-changing layers 133a and 133b on the first electrode layer; electrolyte layers on the first color-changing layer (135a, 135b); a second discoloration layer on the electrolyte layer (137a, 137b); and second electrode layers 139a and 139b on the second discoloration layer.
  • the light-transmitting variable structure (130a, 130b) is a first electrode layer (131a, 131b), a first color-changing layer (133a, 133b), an electrolyte layer (135a, 135b), a second color-changing layer (137a, 137b), and a second
  • the two electrode layers 139a and 139b may have a structure in which they are sequentially stacked.
  • the light transmittance variable structure is a laminate structure in which light transmittance is reversibly changed when a predetermined voltage is applied.
  • the second discoloration layers 137a and 137b pass through the electrolyte layers 135a and 135b.
  • the overall light transmittance is increased and then decreased due to specific ions or electrons moving through the first discoloration layers 133a and 133b.
  • the light transmittance of the second color-changing layers 137a and 137b When the light transmittance of the second color-changing layers 137a and 137b is lowered, the light transmittance of the first color-changing layers 133a and 133b is also lowered and the light transmittance of the second color-changing layers 137a and 137b is increased. In this case, the light transmittance of the first color-changing layers 133a and 133b is also increased.
  • the light-transmitting variable structure may further include a bus bar disposed between the first electrode layer and the second electrode layer and having conductivity.
  • first electrode layer and second electrode layer are first electrode layer and second electrode layer
  • Each of the first electrode layer and the second electrode layer may include a transparent electrode or a reflective electrode.
  • one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a transparent electrode, and the other may be a reflective electrode.
  • both the first electrode layer and the second electrode layer may be transparent electrodes.
  • the first electrode layers 131a and 131b may be formed by depositing on the first barrier layer 120 by a sputtering method.
  • the second electrode layers 139a and 139b may be formed by depositing on the second barrier layer 140 by a sputtering method.
  • the transparent electrode may be made of a material having high transmittance to light, low sheet resistance, and penetration resistance, and may be configured in the shape of an electrode plate.
  • the transparent electrode is, for example, from the group consisting of indium-tin oxide (ITO, indium-tin oxide), zinc oxide (ZnO, zinc oxide), indium-zinc oxide (IZO, indium-zinc oxide), and combinations thereof. It may include a selected one.
  • the reflective electrode is, for example, a group consisting of silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), molybdenum (Mo), gold (Au), tungsten (W), chromium (Cr), and combinations thereof. It may include at least one selected from
  • Each of the first electrode layers 131a and 131b and the second electrode layers 139a and 139b may have a thickness of 100 nm to 500 nm, 100 nm to 400 nm, 100 nm to 300 nm, or 150 nm to 250 nm. , but is not limited thereto.
  • Each of the first electrode layer and the second electrode layer may be a transparent electrode, and may include indium-tin oxide.
  • each of the first electrode layer and the second electrode layer may include indium oxide:tin oxide in a mass ratio of 70:30 to 98:2 or 80:20 to 97:3.
  • each of the first electrode layer and the second electrode layer is 5 ⁇ /sq to 100 ⁇ /sq, 5 ⁇ /sq to 80 ⁇ /sq, 5 ⁇ /sq to 70 ⁇ /sq, or 5 ⁇ /sq to 50 ⁇ /sq, but is not limited thereto.
  • the light-transmitting variable structure may further include three or more bus bars disposed between the first electrode layer and the second electrode layer and having conductivity.
  • three to six bus bars may be included in the light-transmitting variable structure, and a ratio connected to the anode and the cathode may be 1:1 to 1:2.
  • At least one of the first color-changing layer, the electrolyte layer, and the second color-changing layer may be at least partially disposed between the bus bars.
  • the bus bar is in contact with at least one of the first electrode layer and the second electrode layer, the bus bar does not contact the first electrode layer and the second electrode layer at the same time, and the first discoloration layer and the second discoloration layer It may not be in contact with the layer at the same time.
  • the bus bar is at least one selected from the group consisting of indium-tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), and silver (Ag).
  • ITO indium-tin oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • Cu copper
  • Al aluminum
  • Ni nickel
  • Ag silver
  • the bus bar may include a thermosetting resin, and thus thermosetting may be performed after printing of the bus bar, and the thermosetting temperature may be, for example, 100°C to 140°C.
  • the shape and size of the bus bar may be adjusted within a certain range.
  • the bus bar extends in the first direction of the unit cell. can have a form.
  • the length of the bus bar may be 70% or more, 80% or more, or 90% or more of the length of the unit cell in the first direction.
  • the width Wb of the bus bar may be 0.05 mm or more, 0.1 mm or more, 0.5 mm or more, or 1 mm or more, and may be 5 mm or less, 3 mm or less, or 2 mm or less.
  • the height Hb of the bus bar may be 0.1 times or more, 0.5 times or more, or 1 times or more, and may be 10 times or less, 5 times or less, or 3 times or less of the width Wb of the bus bar.
  • the distance Db between the bus bars may be 10% or more, 15% or more, or 20% or more, and 50% or less, 40% of the length L2 of the unit cell in the second direction. % or less, or 30% or less.
  • the bus bar has a shape extending in the first direction of the unit cell, a length of 80% or more of the length of the unit cell in the first direction, a width of 0.05 mm to 5 mm, and 0.1 times the width It may have a height of 10 to 10 times, and may be disposed to be spaced apart from each other by 10% to 50% of the length of the unit cell in the second direction.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electrochromic device according to an exemplary embodiment based on a unit cell.
  • the upper plate 100 ′′ As a process of manufacturing the upper plate 100 ′′, (1) forming a second electrode layer 139 on the second base layer 150; and (2) printing the bus bar 138 on the second electrode layer 139 and coating the second color-changing layer 137 . Thereafter, the lower plate 100 ′ and the upper plate 100 ′′ may be laminated so that the electrolyte layer 135 and the second discoloration layer 137 face each other.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electrochromic device according to another embodiment based on a unit cell.
  • the upper plate 100 ′′ As a process of manufacturing the upper plate 100 ′′, (1) forming a second electrode layer 139 on the second base layer 150; (2) printing the bus bar 138 on the second electrode layer 139; (3) attaching masking tape on the bus bar 138; (4) coating the second color-changing layer 137 on the second electrode layer 139; and (5) removing the masking tape. Thereafter, the lower plate 100 ′ and the upper plate 100 ′′ may be laminated so that the electrolyte layer 135 and the second discoloration layer 137 face each other.
  • one surface of the bus bar is manufactured so as to contact any one of the first electrode layer and the second electrode layer, while not simultaneously contacting the first electrode layer and the second electrode layer.
  • the bus bar may have an electrolyte layer in the middle so as not to directly contact the discoloration layer opposite to each other when the upper plate and the lower plate are laminated.
  • the bus bar may be appropriately coated with an insulating coating or the like.
  • the light transmittance of the first color-changing layers 133a and 133b changes when a voltage is applied between the first electrode layers 131a and 131b and the second electrode layers 139a and 139b, so that the light transmittance of the electrochromic device is variable.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may include a material having a color development characteristic complementary to the electrochromic material included in the second color-changing layers 137a and 137b.
  • the complementary color development characteristic means that the types of reactions in which the electrochromic material develops colors are different from each other.
  • a reducing color-changing material may be used for the second color-changing layer
  • a reducing color-changing material may be used for the first color-changing layer
  • the second color-changing material An oxidative color-changing material may be used for the layer.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may include a reducing color-changing material
  • the second color-changing layers 137a and 137b may include an oxidative color-changing material.
  • the oxidative color-changing material refers to a material that changes color when an oxidation reaction occurs
  • the reductive color-change material refers to a material that changes color when a reduction reaction occurs.
  • coloring or discoloration can be performed simultaneously in both layers.
  • coloring or discoloration may be alternated according to the polarity of a voltage applied to the electrochromic device.
  • the initial transmittance of the first electrode layers 131a and 131b and the first color-changing layers 133a and 133b may be 90% or more. Specifically, if the initial transmittance satisfies the above range, it means that each of the above-described layers is applied very uniformly, respectively, and indicates that the layer is very transparent.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may include a reducing color-changing material and a polymer resin.
  • the reducible color-changing material is titanium oxide (TiO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), manganese oxide (MnO 2 ), iron oxide (FeO 2 ) ), cobalt oxide (CoO 2 ), nickel oxide (NiO 2 ), rhodium oxide (RhO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), iridium oxide (IrO 2 ), tungsten oxide (WO 2 , WO 3 , W 2 ) O 3 , W 2 O 5 ), viologen, and may be at least one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
  • the polymer resin may be a resin having flexibility, and is not limited to a specific type.
  • the polymer resin may be a silicone-based resin, an acrylic resin, a phenol-based resin, a polyurethane-based resin, a polyimide-based resin, or an ethylene vinyl acetate-based resin, but is not limited thereto.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may include tungsten oxide (WO 3 ) and an acrylic resin.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may include a reducing color-changing material and a polymer resin, and may contain 0.1 to 15 parts by weight of the polymer resin based on 100 parts by weight of the reducible color-changing material.
  • the polymer resin may be included in an amount of 1 part by weight to 15 parts by weight, 2 parts by weight to 15 parts by weight, or 3 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the reducible color-changing material.
  • the first color-changing layer may include 100 parts by weight of the reducing color-changing material and 3 to 7 parts by weight of the polymer resin. When it is within the preferred range, it may be more advantageous to suppress a change in visible light transmittance that may occur after repeated bending of the electrochromic element, after maintaining the bent state for a long time, or after turning off the power for a long time.
  • the first color-changing layer contains the polymer resin in excess of the above-mentioned range based on 100 parts by weight of the reducible color-changing material, memory performance is deteriorated, so that it is not possible to maintain a certain level of transmittance or it takes a long time to reach a specific transmittance. As the discoloration time increases, the discoloration rate may decrease.
  • the first color-changing layer contains less than the above-described range of the polymer resin based on 100 parts by weight of the reducible color-changing material, cracks may occur when deformed to a small radius of curvature due to reduced flexibility, and a certain level of It may be difficult to implement the variable light transmission function.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may include at least one layer, for example, may include two or more layers of different materials.
  • the first color-changing layers 133a and 133b may have a thickness of 100 nm to 1,000 nm, 200 nm to 1,000 nm, 200 nm to 800 nm, 200 nm to 700 nm, or 300 nm to 700 nm, or 300 nm to 600 nm.
  • the thickness of the first color-changing layer satisfies the above range, the degree of change in the light transmittance of the light-transmitting variable structure may impart significant light transmittance variability to the entire electrochromic element, whereby the entire electrochromic element may be a building or It can be applied to automobile windows, etc. to realize the light transmission change characteristic that can realize the energy control effect.
  • the light transmittance of the second color-changing layers 137a and 137b changes when a voltage is applied between the first electrode layers 131a and 131b and the second electrode layers 139a and 139b, so that the light transmittance of the electrochromic device is variable.
  • the second color-changing layers 137a and 137b may include an oxidative color-changing material and a polymer resin.
  • the oxidative color change material is nickel oxide (eg, NiO, NiO 2 ), manganese oxide (eg, MnO 2 ), cobalt oxide (eg, CoO 2 ), iridium -Can be at least one selected from the group consisting of iridium-magnesium oxide, nickel-magnesium oxide, titanium-vanadium oxide, Prussian blue pigment, and combinations thereof However, the present invention is not limited thereto.
  • the Prussian blue pigment is a dark blue pigment, and may have a chemical formula of Fe 4 (Fe(CN) 6 ) 3 .
  • the polymer resin may be a resin having flexibility, and is not limited to a specific type.
  • the polymer resin may be a urethane acrylic resin, a silicone resin, an acrylic resin, an ester resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyurethane resin, a polyimide resin, an ethylene vinyl acetate resin, etc., but limited thereto. it's not going to be
  • the weight average molecular weight of the polymer resin may be 50 to 10,000. Specifically, the weight average molecular weight of the polymer resin may be 100 to 10,000, 200 to 10,000, or 500 to 10,000, but is not limited thereto.
  • the second discoloration layers 137a and 137b may include nickel oxide (NiO) and an acrylic resin, and the acrylic resin may have a weight average molecular weight of 50 to 10,000.
  • the second color-changing layers 137a and 137b may include an oxidative color-changing material and a polymer resin, and may contain 0.1 to 5 parts by weight of a polymer resin based on 100 parts by weight of the oxidative color-changing material.
  • the second color-changing layer contains the above-described range of the polymer resin based on 100 parts by weight of the oxidative color-changing material, the oxidative color-changing material is stably attached to the film surface, thereby helping to implement smooth light transmission variable performance.
  • the oxidative discoloration material may have weak adhesion to the film surface, which may cause a problem of detachment or scattering even with a slight external impact, and may cause color cracks during bending due to poor flexibility.
  • the polymer resin exceeds the above range, the ionic conductivity of the oxidative discoloration material may be lowered due to the resistance of the polymer resin itself, and the ionic conductivity performance of the oxidative discoloration material may be lowered, and the durability at high temperature may be weakened, thereby reducing reliability. .
  • the second color-changing layers 137a and 137b include at least one layer and, if necessary, may include two or more layers of different materials.
  • the thickness of the second color-changing layers 137a and 137b is 100 nm to 1,000 nm, 100 nm to 800 nm, 100 nm to 600 nm, 100 nm to 500 nm, 100 nm to 400 nm, 200 nm to 800 nm, or It may be 300 nm to 800 nm, but is not limited thereto.
  • the thickness of the second color-changing layers 137a and 137b satisfies the above range, it can withstand external impact well and retain an appropriate amount of ions, and at the same time, thin the electrochromic element, secure flexibility, It is advantageous to implement excellent light transmittance change characteristics.
  • the thickness of the second color-changing layer is less than the above range, it may be difficult to properly implement the color-changing performance due to a decrease in ionic conductivity because the color-changing layer is thin.
  • the color-changing layer is thick and cracks may occur even with a slight external impact, which may make it difficult to implement as a flexible electrochromic device, and may be uneconomical due to high manufacturing cost.
  • the initial transmittance of the second color-changing layers 137a and 137b may be 50% or less. Specifically, when the initial transmittance satisfies the above range, it means that it is dark and dark blue or pale indigo blue when viewed with the naked eye.
  • the first color-changing layers (133a, 133b) include a reducing color-changing material
  • the second color-changing layers (137a, 137b) include an oxidative color-changing material
  • the first color-changing layer and the first color-changing material Each of the two discoloration layers may be formed by a wet coating method.
  • the first discoloration layers 133a and 133b may be formed by coating a raw material on one surface of the first electrode layers 131a and 131b by a wet coating method and then drying the first surface.
  • the second discoloration layers 137a and 137b may be formed by coating a raw material on one surface of the second electrode layers 139a and 139b by a wet coating method and then drying.
  • the solvent used in the wet coating may be a non-aromatic solvent or an aromatic solvent, and specifically, may be ethanol, acetone, toluene, or the like, but is not limited thereto.
  • a thickness ratio of the first color-changing layer and the second color-changing layer may be 50:50 to 80:20, 55:45 to 75:25, or 60:40 to 70:30.
  • the thickness ratio of the first color-changing layer and the second color-changing layer satisfies the above range, a color change period that becomes transparent and dark becomes wider and the color change time is shortened.
  • a color change section that becomes transparent and dark may be narrowed, and the color change time is increased to change slowly or it may be difficult to operate even when electricity is applied to the electrochromic device.
  • the electrolyte layers 135a and 135b are layers serving as an ion movement path between the first color-changing layer and the second color-changing layer, and the type of electrolyte used in the electrolyte layer is not particularly limited.
  • the electrolyte layer may include hydrogen ions or Group 1 element ions.
  • the electrolyte layer may include a lithium salt compound.
  • the lithium salt compound may be LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiTFSI, LiFSI, or the like, but is not limited thereto.
  • the electrolyte layer may include a polymer resin.
  • the electrolyte layer may include an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, or a polyurethane resin, but is not limited thereto.
  • the acrylic resin may be a thermosetting acrylic resin, a photocurable acrylic resin, or the like
  • the polyurethane-based resin may be a thermosetting polyurethane-based resin, a photocurable polyurethane-based resin, or an aqueous polyurethane-based resin.
  • the electrolyte layer may include a polymer resin and a lithium salt in a weight ratio of 95:5 to 80:20, 95:5 to 85:15, or 93:7 to 87:3.
  • the ionic conductivity of the electrolyte layer may be 10 -3 mS/cm or more. Specifically, the ionic conductivity of the electrolyte layer may be 10 -3 mS/cm to 10 3 mS/cm, or 10 -3 mS/cm to 10 2 mS/cm, but is not limited thereto.
  • the ionic conductivity of the electrolyte layer is within the above range, a desired light transmittance variable performance can be realized, and it is advantageous in terms of flexibility and reliability at high temperature.
  • the ionic conductivity of the electrolyte layer is out of the above range, the color change rate is very slow, so the performance of the electrochromic device is deteriorated.
  • the adhesive force of the electrolyte layer may be 200 g/inch or more. Specifically, the adhesive force of the electrolyte layer may be 200 g/inch to 900 g/inch or 200 g/inch to 700 g/inch, but is not limited thereto. When the adhesive force of the electrolyte layer is within the above range, it is well adhered to both substrates to allow the performance of the electrochromic device to be smoothly expressed.
  • the electrolyte layers 135a and 135b are formed by coating a raw material on one surface of any one of the first color-changing layers 133a and 133b or the second color-changing layers 137a and 137b by a wet coating method and then drying. can do.
  • the thickness of the coating film can be thickened or the thickness of the coating film can be easily controlled, which is advantageous in terms of improvement of ionic conductivity or improvement of discoloration rate.
  • the coating film may be easily broken due to the formation of a thin film of the coating film, or even if there is no damage, the ionic conductivity may be reduced.
  • the electrolyte layers 135a and 135b may have a thickness of 30 ⁇ m to 200 ⁇ m, 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, 50 ⁇ m to 150 ⁇ m, 70 ⁇ m to 130 ⁇ m, or 80 ⁇ m to 120 ⁇ m.
  • the thickness of the electrolyte layers 135a and 135b satisfies the above range, durability is imparted to the electrochromic device and, at the same time, an ion movement path between the first color-changing layer and the second color-changing layer is secured to an appropriate length. It is possible to realize the performance of changing the speed of light transmission.
  • the electrochromic device may further include a barrier layer between the base layer and the light-transmitting variable structure.
  • the barrier layer serves to prevent penetration of impurities including moisture or gas into the light-transmitting variable structure from the outside, and may include, for example, a first barrier layer and a second barrier layer.
  • Each of the first barrier layer 120 and the second barrier layer 140 may include two or more layers. Specifically, each of the first barrier layer 120 and the second barrier layer 140 may include two layers or three layers (see FIG. 9 ).
  • the first barrier layer 120 may include two layers, and the second barrier layer 140 may include two layers.
  • the first barrier layer 120 may include three layers, and the second barrier layer 140 may include three layers.
  • the first barrier layer 120 includes a 1A barrier layer 121 and a 1B barrier layer 122, or the first barrier layer includes a 1A barrier layer 121 and a 1B It may include a barrier layer 122 and a 1C barrier layer 123 (see FIG. 9 ).
  • the first barrier layer may include a structure in which a 1A barrier layer and a 1B barrier layer are sequentially stacked; Alternatively, the 1A barrier layer, the 1B barrier layer, and the 1C barrier layer may be sequentially stacked.
  • the first barrier layer may be laminated on the first base layer.
  • the second barrier layer 140 includes a 2A barrier layer 141 and a 2B barrier layer 142, or the second barrier layer includes a 2A barrier layer 141 and a 2B second barrier layer. It may include a barrier layer 142 and a 2C barrier layer 143 (see FIG. 9 ).
  • the second barrier layer may include a structure in which a 2A barrier layer and a 2B barrier layer are sequentially stacked;
  • the 2A barrier layer, the 2B barrier layer, and the 2C barrier layer may be sequentially stacked.
  • the second barrier layer may be laminated under the second base layer.
  • the first barrier layer 120 includes a 1A barrier layer 121 and a 1B barrier layer 122
  • the second barrier layer 140 is a 2A barrier layer 141 . and a 2B barrier layer 142
  • the first barrier layer includes a 1A barrier layer 121 , a 1B barrier layer 122 , and a 1C barrier layer 123
  • the second barrier layer 140 is a 2A barrier layer 141 .
  • ) and a 2B barrier layer 142 .
  • the first barrier layer 120 and the second barrier layer 140 are each selected from the group consisting of a metal oxide, a metal nitride, a metal oxynitride, a metalloid oxide, a metalloid nitride, a metalloid oxynitride, and combinations thereof. contains one or more species.
  • each of the first barrier layer 120 and the second barrier layer 140 includes at least one selected from the group consisting of a metal nitride, a metal oxynitride, a metalloid nitride, a metalloid oxynitride, and combinations thereof.
  • each of the first barrier layer 120 and the second barrier layer 140 includes a metal nitride or a metalloid nitride.
  • the first barrier layer 120 includes a 1A barrier layer 121 and a 1B barrier layer 122, and one of the 1A barrier layer and the 1B barrier layer is a metal oxide.
  • it may include a metalloid oxide, and the other one may include a metal nitride or a metalloid nitride.
  • the first barrier layer 120 may further include a 1C barrier layer 123 .
  • the 1C barrier layer may include an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, or a polyurethane resin.
  • the second barrier layer 140 includes a 2A barrier layer 141 and a 2B barrier layer 142 , and one of the 2A barrier layer and the 2B barrier layer is a metal oxide or a metalloid oxide. and the other one may include a metal nitride or a metalloid nitride.
  • the second barrier layer 140 may further include a 2C barrier layer 143 .
  • the 2C barrier layer may include an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, or a polyurethane resin.
  • the first barrier layer may include a 1A barrier layer and a 1B barrier layer, and a thickness ratio of the 1A barrier layer and the 1B barrier layer may be 1:2 to 1:10.
  • the first A barrier layer includes a metal nitride or a metalloid nitride
  • the first B barrier layer includes a metal oxide or a metalloid oxide.
  • a thickness ratio of the barrier layer 1A and the barrier layer 1B may be 1:2.5 to 1:10 or 1:2.5 to 1:7.5, but is not limited thereto.
  • the second barrier layer includes a second A barrier layer and a second B barrier layer, and a thickness ratio of the second A barrier layer and the second B barrier layer is 1:2 to 1:10.
  • the 2A barrier layer includes a metal nitride or a metalloid nitride
  • the 2B barrier layer includes a metal oxide or a metalloid oxide.
  • the thickness ratio of the 2A barrier layer and the 2B barrier layer may be 1:2.5 to 1:10 or 1:2.5 to 1:7.5, but is not limited thereto.
  • the thickness ratio of the 1A barrier layer and the 1B barrier layer and the thickness ratio of the 2A barrier layer and the 2B barrier layer satisfy the above range, thereby improving long-term reliability such as optical properties, refractive index and weather resistance of the film It works.
  • the thickness ratio of the 1A barrier layer and the 1B barrier layer or the thickness ratio of the 2A barrier layer and the 2B barrier layer is out of the above range, the refractive index decreases, becomes opaque, optical properties and weather resistance Long-term reliability such as
  • the first barrier layer includes a 1A barrier layer and a 1B barrier layer, a first base layer, a 1A barrier layer, and a 1B barrier layer are sequentially stacked, and the 1A barrier layer Silver includes a metal nitride or a metalloid nitride, and the 1B barrier layer includes a metal oxide or a metalloid oxide.
  • the first barrier layer includes a 1A barrier layer, a 1B barrier layer and a 1C barrier layer, and the first substrate layer, the 1A barrier layer, the 1B barrier layer and the 1C barrier layer are stacked sequentially, wherein the 1A barrier layer includes a metal nitride or a metalloid nitride, the 1B barrier layer includes a metal oxide or a metalloid oxide, and the 1C barrier layer includes an acrylic resin, an epoxy resin, silicone-based resins, polyimide-based resins, or polyurethane-based resins.
  • the thickness of the barrier layer 1A may be 10 nm to 50 nm, 10 nm to 40 nm, or 10 nm to 30 nm, but is not limited thereto.
  • the thickness of the barrier layer 1B may be 30 nm to 100 nm, 30 nm to 80 nm, 30 nm to 70 nm, or 40 nm to 60 nm, but is not limited thereto.
  • Each of the barrier layer 1A and the barrier layer 1B may have a moisture permeability of 0.2 g/day ⁇ m 2 or less, 0.15 g/day ⁇ m 2 or less, or 0.1 g/day ⁇ m 2 or less, but is not limited thereto. .
  • the thickness range of the barrier layer 1A and the barrier layer 1B and the moisture permeability satisfy the above ranges, long-term reliability such as optical properties, refractive index, and weather resistance of the film is improved.
  • the refractive index when it is out of the above range, the refractive index may be reduced, it may become opaque, or long-term reliability such as optical properties and weather resistance may be deteriorated.
  • the second barrier layer includes a 2A barrier layer and a 2B barrier layer, a second base layer, a 2A barrier layer, and a 2B barrier layer are sequentially stacked, and the 2A barrier layer Silver includes a metal nitride or a metalloid nitride, and the 2B barrier layer includes a metal oxide or a metalloid oxide.
  • the second barrier layer includes a 2A barrier layer, a 2B barrier layer and a 2C barrier layer, and a second substrate layer, a 2A barrier layer, a 2B barrier layer and a 2C barrier layer are sequentially stacked.
  • the 2A barrier layer includes a metal nitride or a metalloid nitride
  • the 2B barrier layer includes a metal oxide or a metalloid oxide
  • the 2C barrier layer is an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, or a polyimide. It contains a mid-type resin or a polyurethane-type resin.
  • the thickness of the barrier layer 2A may be 10 nm to 50 nm, 10 nm to 40 nm, or 10 nm to 30 nm, but is not limited thereto.
  • the thickness of the barrier layer 2B may be 30 nm to 100 nm, 30 nm to 80 nm, 30 nm to 70 nm, or 40 nm to 60 nm, but is not limited thereto.
  • the 2A barrier layer and the 2B barrier layer may have a moisture permeability of 0.2 g/day ⁇ m 2 or less, 0.15 g/day ⁇ m 2 or less, or 0.1 g/day ⁇ m 2 or less, respectively, but is not limited thereto. .
  • the thickness range of the barrier layer 2A and the thickness range of the barrier layer 2B and the water vapor transmission rate satisfy the above ranges, long-term reliability such as optical properties, refractive index and weather resistance of the film are improved. This may deteriorate, become opaque, or deteriorate long-term reliability such as optical properties and weatherability.
  • the moisture permeability of the first barrier layer and the second barrier layer may be the same or different. Specifically, the moisture permeability of the first barrier layer and the second barrier layer may be different.
  • the first barrier layer includes a 1A barrier layer and a 1B barrier layer, a first base layer, a 1A barrier layer, and a 1B barrier layer are sequentially stacked, and the 1A barrier layer Silver includes silicon nitride (SiNx), and the 1B barrier layer includes silicon oxide (SiOx).
  • the first barrier layer may further include a 1C barrier layer including an acrylic resin.
  • the Si:N ratio may be 1.0:0.8 to 1.0:1.2, but is not limited thereto.
  • the Si:O ratio may be 1.0:1.7 to 1.0:2.3, but is not limited thereto.
  • the second barrier layer includes a 2A barrier layer and a 2B barrier layer, a second substrate layer, a 2A barrier layer, and a 2B barrier layer are sequentially stacked, and the 2A barrier layer is silicon nitride ( SiNx), and the 2B barrier layer includes silicon oxide (SiOx).
  • the second barrier layer may further include a 2C barrier layer including an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, or a polyurethane resin.
  • the Si:N ratio may be 1.0:0.8 to 1.0:1.2, but is not limited thereto.
  • the Si:O ratio may be 1.0:1.7 to 1.0:2.3, but is not limited thereto.
  • first barrier layer and the second barrier layer satisfy the above-mentioned conditions, desired performance can be realized even with a thin thickness, and durability and long-term stability of the electrochromic device can be improved by maximally preventing moisture penetration.
  • the first barrier layer and the second barrier layer may be deposited on each of the first base layer and the second base layer by a vacuum deposition method. Specifically, the first barrier layer and the second barrier layer may be deposited on each of the first base layer and the second base layer by a sputtering method.
  • the deposition raw material may be at least one of a metal or a metalloid, and the type is not particularly limited, but, for example, magnesium (Mg), silicon (Si), indium (In), titanium ( Ti), bismuth (Bi), germanium (Ge), and may include at least one selected from aluminum (Al).
  • Mg magnesium
  • Si silicon
  • In indium
  • Ti titanium
  • Ti bismuth
  • Ge germanium
  • Al aluminum
  • the deposition reaction gas may include an oxygen (O 2 ) gas or a nitrogen (N 2 ) gas.
  • oxygen gas is used as a reactive gas
  • a barrier layer including a metal oxide or a metalloid oxide is formed
  • nitrogen gas is used as a reaction gas
  • a barrier layer including a metal nitride or a metalloid nitride can be formed.
  • an oxygen gas and a nitrogen gas are appropriately mixed and used as the reaction gas, a barrier layer including a metal oxynitride or a metalloid oxynitride may be formed.
  • the vacuum deposition method includes a physical vacuum deposition method and a chemical vacuum deposition method.
  • the physical vacuum deposition method includes thermal vacuum deposition, E-beam vacuum deposition, and sputtering deposition.
  • the sputtering may be DC magnetron sputtering or AC magnetron sputtering.
  • the DC magnetron sputtering may be specifically, plasma sputtering, for example, reactive plasma sputtering.
  • the electrochromic device 100 may further include a release film layer 160 on a surface opposite to the surface on which the first barrier layer 120 of the first base layer 110 is laminated. (See Fig. 10).
  • the release film layer 160 may include a polyester-based resin including polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polycarbonate (PC).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • the thickness of the release film layer may be 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, 10 ⁇ m to 80 ⁇ m, 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, or 12 ⁇ m to 50 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the peeling force of the release film layer may be 50 gf/inch or less. Specifically, the peeling force of the release film layer may be 3 gf/inch to 50 gf/inch, or 10 gf/inch to 50 gf/inch, but is not limited thereto.
  • the release film layer serves to protect the electrochromic element from external moisture or impurities during storage and movement of the electrochromic element. It can also be used later.
  • the release film layer can prevent a decrease in the adhesion of the pressure-sensitive adhesive layer in particular.
  • An adhesive layer 161 may be formed on one surface of the release film layer.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 161 may include an acrylic resin, a silicone-based resin, a polyurethane-based resin, an epoxy-based resin, or a polyimide-based resin.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may include an acrylic resin, and in this case, it is advantageous to improve optical properties and durability.
  • the UV blocking rate (based on 400 nm) of the pressure-sensitive adhesive layer may be 95% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more, but is not limited thereto.
  • the initial adhesive force of the pressure-sensitive adhesive layer may be 0.5 N/inch to 8.0 N/inch, 1.0 N/inch to 7.0 N/inch, or 2.0 N/inch to 6.0 N/inch, but is not limited thereto.
  • a primer layer may be laminated on one or both surfaces of the first base layer 110 .
  • the 1A primer layer 111 may be laminated on one surface of the first base layer 110
  • the 1B primer layer 112 may be laminated on the other surface (see FIG. 10 ).
  • a primer layer may be laminated on one or both surfaces of the second base layer 150 .
  • a 2A primer layer 151 may be laminated on one surface of the second base layer 150
  • a 2B primer layer 152 may be laminated on the other surface (see FIG. 10 ).
  • a primer layer may be interposed between the first barrier layer 120 and the first base layer 110 .
  • a primer layer may be interposed between the second barrier layer 140 and the second base layer 150 (see FIG. 10 ).
  • Each of the primer layers (1A primer layer, 1B primer layer, 2A primer layer, and 2B primer layer) may include an acrylic resin, a polyurethane-based resin, a silicone-based resin, or a polyimide-based resin.
  • Each of the primer layers (1A primer layer, 1B primer layer, 2A primer layer, and 2B primer layer) may have a surface tension of 35 dyne/cm 2 or less, or a surface tension of 30 dyne/cm 2 or less. .
  • the primer layer (1A primer layer, 1B primer layer, 2A primer layer, 2B primer layer) may have an adhesive force of 3.0 gf/inch or more or 3.5 gf/inch or more.
  • the primer layer serves to impart adhesion between the base layer and the barrier layer or to improve the refractive index.
  • the material for forming each of the primer layers, surface tension, peeling force, etc. may be the same or different.
  • the electrochromic device 100 may further include a hard coating layer 170 on the opposite side of the surface on which the second barrier layer 140 of the second base layer 150 is laminated ( see Fig. 10).
  • the hard coating layer 170 may include an acrylic resin, a silicone-based resin, a polyurethane-based resin, an epoxy-based resin, or a polyimide-based resin.
  • the thickness of the hard coating layer may be 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, 2 ⁇ m to 8 ⁇ m, 2 ⁇ m to 6 ⁇ m, or 2 ⁇ m to 5 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the pencil hardness of the hard coating layer may be 3H or more, 4H or more, or 5H or more, but is not limited thereto.
  • the hard coating layer serves to protect the electrochromic element from external impact, and can provide excellent hardness because it is strong against scratches and the like.
  • an electrochromic device having flexibility and excellent workability can be implemented. may be vulnerable to the impact of
  • the electrochromic device 100 includes a release film layer 160; a pressure-sensitive adhesive layer 161 on the release film layer 160; 1B primer layer 112 on the adhesive layer 161; a first base layer 110 on the 1B primer layer 112; 1A primer layer 111 on the first base layer 110; a first barrier layer 120 on the 1A primer layer 111; a light-transmitting variable structure (130a, 130b) on the first barrier layer (120); a second barrier layer 140 on the light-transmitting variable structure (130a, 130b); a 2A primer layer 151 on the second barrier layer 140; a second base layer 150 on the 2A primer layer 151; a 2B primer layer 152 on the second base layer 150; and a hard coating layer 170 on the second primer layer 152 .
  • the electrochromic device 100 may be a flexible electrochromic device.
  • the electrochromic element may have a sheet or film form.
  • the electrochromic device 100 may have a thickness of 20 ⁇ m to 1,000 ⁇ m. Specifically, the thickness of the electrochromic device 100 may be 25 ⁇ m to 900 ⁇ m, 25 ⁇ m to 800 ⁇ m, 25 ⁇ m to 700 ⁇ m, 25 ⁇ m to 600 ⁇ m, or 25 ⁇ m to 500 ⁇ m, but is limited thereto. it is not
  • the electrochromic device may have a large transmittance range depending on the application of power.
  • the difference between the average visible light transmittance in the maximum discoloration state and the average visible light transmittance in the maximum coloration state may be at most 70% or more.
  • the electrochromic device may have an average transmittance of visible light of 40% to 90%, 50% to 90%, or 60% to 80% in the maximum discoloration state.
  • the electrochromic device may have an average visible light transmittance of 10% to 40%, 10% to 30%, or 10% to 20% in a maximum colored state.
  • the electrochromic element may have a limited operating range of transmittance according to the application of power.
  • the difference between the average visible light transmittance in the maximum discoloration state and the average visible light transmittance in the maximum coloration state may be within 20%.
  • the electrochromic device may have an average transmittance of visible light of 10% to 20%, 10% to 15%, or 15% to 20% in the maximum decolorization state.
  • the electrochromic device may have an average visible light transmittance of 0% to 10%, 0% to 5%, or 5% to 10% in the maximum colored state.
  • the electrochromic element can adjust the average transmittance of visible light to 20% or less in a state where it is attached to the glass substrate.
  • the electrochromic element may control transmittance of infrared (IR) and ultraviolet (UV) rays as well as visible light during coloring and decolorization.
  • IR infrared
  • UV ultraviolet
  • Characteristics such as constituent components and physical properties of each layer of the above-described electrochromic element may be combined with each other.
  • the electrochromic device has a plurality of unit cells on one substrate, and each unit cell is separated by a barrier rib and does not interfere with each other during operation, so that the light transmittance can be independently adjusted.
  • the electrochromic element can adjust the light transmittance for each area through divisional discoloration, even when applied to a large area such as a glass roof of an automobile or a window of a building, it is possible to provide convenience and comfort for each user.
  • three or more bus bars are inserted into the light-transmitting variable structure included in the unit cell of the electrochromic device, so that a fast discoloration operation is possible even when manufacturing in a large area.

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Abstract

일 구현예에 따른 전기변색소자는 하나의 기재에 여러 개의 단위 셀을 가지고, 각각의 단위 셀이 격벽으로 구분되어 동작 시에 상호 간섭되지 않아서 독립적으로 광 투과율의 조절이 가능하다. 그 결과 상기 전기변색소자는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하므로 자동차의 글래스 루프 또는 건축물의 윈도우 등에 대면적으로 적용되더라도 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다.

Description

셀 분할 전기변색소자 및 이의 제조방법
구현예는 전기변색 원리를 이용한 광투과 가변 기능을 가지고 분할 영역별 투과율이 조절 가능한 전기변색소자 및 이의 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 전원에 의하여 전기 화학적 산화 또는 환원 반응이 일어나고, 이에 따라 전기 변색 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 계속적으로 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
(선행특허 1) 한국 등록특허 제 1862200 호 (2018. 5. 23.)
전기변색소자의 주요 특성 중 하나는 광 투과율 조절을 통한 태양 에너지의 실내 유입 조절이다. 특히 최근 자동차 분야의 글래스 루프가 도입되고, 건축물에 대면적의 윈도우가 도입되고 있어 태양광 조절 기능의 필요성이 커지고 있다. 그러나 종래의 전기변색소자는 전체적으로 변색 기능이 동작하여 영역별 투과율 조절이 불가능하고, 대면적으로 제작할 경우에 전원이 인가되는 가장자리로부터 중심부까지 변색이 빠르게 이루어지기 어려웠다.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 전기변색소자를 다수의 단위 셀로 분할하여 제작함으로써 영역별 투과율 조절을 구현할 수 있었다. 또한 전기변색소자의 단위 셀의 구성이나 버스 바와 같은 부가 요소를 적절히 조절하여 대면적으로 제작 시에도 빠른 변색을 구현할 수 있었다.
따라서 구현예는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율이 조절 가능하고 대면적에도 적합한 전기변색소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 제1 기재층; 상기 제1 기재층에 대향하는 제2 기재층; 및 상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽; 및 상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 단위 셀을 포함하고, 상기 각각의 단위 셀이 전원의 인가에 따라 독립적으로 작동하는 광투과가변 구조체를 포함하는, 전기변색소자가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 제1 기재층 상에 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽을 형성하는 단계; 상기 제1 기재층 상에 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 하부 단위 셀을 형성하여 하판을 제조하는 단계; 제2 기재층 상에 상기 하부 단위 셀에 각각 대응하는 상부 단위 셀을 형성하여 상판을 제조하는 단계; 및 상기 상부 단위 셀 및 상기 하부 단위 셀이 결합하여 광투과가변 구조체를 형성하도록 상기 하판 및 상기 상판을 합지하는 단계를 포함하는, 전기변색소자의 제조방법이 제공된다.
상기 구현예에 따른 전기변색소자는 하나의 기재에 여러 단위 셀을 가져서 각각 또는 같이 동작하여 광 투과율이 조절되며, 각각의 단위 셀은 격벽으로 구분되어 동작 시에 상호 간섭되지 않는다.
그 결과 상기 전기변색소자는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하므로 자동차의 글래스 루프 또는 건축물의 윈도우 등에 대면적으로 적용되더라도 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다.
또한 바람직한 구현예에 따르면, 상기 전기변색소자의 단위 셀에 포함되는 광투과가변 구조체에는 3개 이상의 버스 바가 삽입되어 대면적으로 제작 시에도 빠른 변색 동작이 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따른 전기변색소자가 글래스 루프에 적용된 자동차를 나타낸 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다.
도 4는 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 7은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 배리어층의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
<부호의 설명>
1: 자동차, 10: 윈도우,
100: 전기변색소자, 100': 전기변색소자의 상판,
100'': 전기변색소자의 하판, 110: 제1 기재층,
111: 제1A 프라이머층, 112: 제1B 프라이머층,
120: 제1 배리어층, 121: 제1A 배리어층,
122: 제1B 배리어층, 123: 제1C 배리어층,
130, 130a, 130b: 광투과가변구조체,
131, 131a, 131b: 제1 전극층, 133, 133a, 133b: 제1 변색층,
132, 132a, 132b, 138, 138a, 138b: 버스 바, 135: 전해질층,
137, 137a, 137b: 제2 변색층, 139, 139a, 139b: 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,
190: 격벽, A-A': 절개선,
Db: 버스 바 간의 간격,
Dc: 단위 셀의 가장자리로부터 격벽까지의 거리, Hb: 버스 바의 높이,
L1: 단위 셀의 제1 방향의 길이, L2: 단위 셀의 제2 방향의 길이,
Lb: 버스 바의 길이, Wb: 버스 바의 폭.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 구현예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 각 필름, 윈도우, 패널, 구조체, 또는 층 등이 각 필름, 윈도우, 패널, 구조체, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
또한, 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.
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.
전기변색소자
도 1은 일 구현예에 따른 전기변색소자가 글래스 루프에 적용된 자동차를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하여, 일 구현예에 따른 자동차(1)는 글래스 루프(10)에 전기변색소자(100)가 부착된다. 상기 전기변색소자는(100)는 내부에 격벽(190)을 구비하고 상기 격벽에 의해 둘 이상의 단위 셀(100a, 100b, 100c, 100d)로 분할된다. 이와 같은 단위 셀은 각각 독립적으로 또는 같이 동작할 조절될 수 있어서 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하다. 그 결과 도 1과 같은 자동차의 루프 글래스를 통해 외부로부터 1열의 운전석과 조수석 및 2열의 좌우 좌석에 유입되는 태양광을 각각 별도로 조절할 수 있어서 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전기변색소자의 단면도(A-A')를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하여, 일 구현예에 따른 전기변색소자는 제1 기재층(110); 상기 제1 기재층에 대향하는 제2 기재층(150); 및 상기 제1 기재층(110)과 상기 제2 기재층(150) 사이에 배치되고 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽(190); 및 상기 제1 기재층(110)과 상기 제2 기재층(150) 사이에 배치되고 상기 격벽(190)에 의해 구분되는 2개 이상의 단위 셀을 포함하고, 상기 각각의 단위 셀이 전원의 인가에 따라 독립적으로 작동하는 광투과가변 구조체(130a, 130b)를 포함한다.
도 5는 일 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하여, 상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 단위 셀의 상기 제1 방향의 길이(L1)가 상기 제2 방향의 길이(L2) 대비 100% 내지 500%일 수 있고, 예를 들어 100% 초과 내지 500% 이하, 100% 초과 내지 300% 이하, 200% 내지 400%, 또는 300% 내지 500%일 수 있다.
또한 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이(L2)는 150 mm 내지 1500 mm일 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이(L2)는 150 mm 내지 1000 mm, 150 mm 내지 500 mm, 300 mm 내지 1200 mm, 500 mm, 내지 1500 mm, 또는 1000 mm 내지 1500 mm일 수 있다.
상기 단위 셀의 바람직한 치수 범위 내일 때, 단위 셀 별로 광 투과율의 조절이 보다 빠르고 효과적으로 가능하여 대면적으로 제작되는데 유리할 수 있다.
도 6은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하여, 상기 전기변색소자는 격벽(190)이 상호 교차하여 십자 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 전기변색소자는 상기 격벽에 의해 4개의 단위 셀로 분할될 수 있고, 각 단위 셀은 독립적으로 작동하여 광 투과율이 조절될 수 있다.
구체적으로, 상기 전기변색소자가 상기 단위 셀을 4개 이상 포함하고, 상기 단위 셀이 2열 이상으로 병렬 배치되며, 상기 단위 셀의 변색 동작 및 변색 시간이 각각 독립적으로 조절될 수 있다.
이때 버스 바(132, 138)는 제1 기재층 또는 제2 기재층(150)의 한 쪽 끝단에서 다른 쪽 방향으로 연장된 형태를 가지되, 격벽(190)을 관통하지 않을 수 있다. 그에 따라 상기 버스 바(132, 138)는 제1 기재층 또는 제2 기재층(150)의 중간에서 격벽을 사이에 두고 단락된 구조를 가질 수 있다.
상기 전기변색소자에서 버스 바(132, 138)는 격벽(190)에 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들어 제1 기재층 또는 제2 기재층(150)의 어느 한 끝단에서 내부 격벽(190)까지의 거리(Dc)를 기준으로 하여, 전기변색소자 내부에 배치되는 버스 바(190)의 길이(Lb)는 50% 내지 95%, 또는 70% 내지 90%일 수 있다.
도 7은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 8은 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 광투과가변 구조체의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 9는 일 구현예에 따른 전기변색소자 및 배리어층의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 10은 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 적층 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
이하 도면을 참조하여 각 구성층의 성분 및 특성을 구체적으로 설명한다.
기재층
상기 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(150)은 투명성과 내구성을 유지하기 위한 층에 해당하며, 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 고분자 필름일 수 있고, 보다 구체적으로 유연성 고분자 필름일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층은 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(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.
격벽
상기 격벽은 전기변색소자를 분할하여 단위 셀을 형성하고 이들 단위 셀이 서로 상호 간섭하지 않도록 해준다.
도 2를 참조하여, 상기 격벽(190)의 높이는 상기 광투과가변 구조체(130a, 130b)의 높이와 동일하거나 그보다 더 클 수 있다. 다만 상기 격벽(190)은 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(120)을 두께 방향으로 관통하지 않을 수 있다. 이에 따라 하나의 기재층 상에 여러 개의 단위 셀을 가질 수 있다. 또한 제1 기재층(110) 및 상기 제2 기재층(150)은 상기 2개 이상의 단위 셀에 걸쳐 연속적인 시트 형태를 가질 수 있다.
상기 격벽은 고분자 수지를 포함할 수 있고, 예를 들어 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 격벽은 아크릴, 폴리우레탄, 우레탄아크릴레이트, 에폭시, 페놀 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 격벽은 충진제, 경화제, 상용화제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진재는 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 제올라이트 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 첨가제는 폴리올류, 트리아졸류, 테트라졸류, 실란류 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 격벽은 고분자 수지와 충진재를 30:70 내지 70:30의 중량으로 포함할 수 있다. 상기 격벽은 상기 고분자 수지와 상기 충진재의 합계 100 중량부 대비 경화제를 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함할 수 있고, 그 외 상용화제와 같은 첨가제를 총 0.1 중량부 내지 3 중량부로 포함할 수 있다.
이와 같은 격벽을 가지는 전기변색소자의 제조방법은 제1 기재층 상에 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽을 형성하는 단계; 상기 제1 기재층 상에 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 하부 단위 셀을 형성하여 하판을 제조하는 단계; 제2 기재층 상에 상기 하부 단위 셀에 각각 대응하는 상부 단위 셀을 형성하여 상판을 제조하는 단계; 및 상기 상부 단위 셀 및 상기 하부 단위 셀이 결합하여 광투과가변 구조체를 형성하도록 상기 하판 및 상기 상판을 합지하는 단계를 포함한다.
구체적으로 상기 하판을 제조하는 단계는 상기 제1 기재층 상에 형성된 격벽 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; 상기 마스킹 테이프가 부착된 상태에서 상기 제1 기재층 상에 제1 전극층, 제1 변색층 및 전해질층을 순차로 형성하는 단계; 및 상기 제1 기재층으로부터 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 포함한다.
아울러, 상기 격벽을 기재층 상에 형성하기 위한 조성물은 용매를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 물, 알코올, 톨루엔, 메틸에틸케톤 등의 용매를 상기 고분자 수지와 상기 충진재의 합계 100 중량부 대비 20 중량부 이하로 포함할 수 있다. 상기 격벽은 인쇄 등의 방식으로 형성될 수 있다. 상기 격벽은 열경화성 수지를 포함하는 조성물을 이용한 인쇄 후에 열경화를 거쳐 형성될 수 있다. 상기 열경화 온도는 예를 들어 100℃ 내지 140℃일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하여, 일 구현예에 따른 전기변색소자는 하판(100') 및 상판(100'')을 제조하고 이들을 합지하여 제조될 수 있다. 하판(100')을 제조하는 공정으로서 (1) 제1 기재층(110) 상에 격벽(190)을 인쇄하는 단계; (2) 격벽(190) 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (3) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131), 제1 변색층(133) 및 전해질층(135)을 순차로 코팅하는 단계; 및 (4) 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 상판(100'')을 제조하는 공정으로서 (1) 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)을 형성하는 단계; 및 (2) 제2 전극층(139) 상에 제2 변색층(137)을 코팅하는 단계를 거칠 수 있다. 이후 전해질층(135)과 제2 변색층(137)이 마주보도록 하판(100')과 상판(100'')을 합지할 수 있다.
광투과가변 구조체
상기 전기변색소자는 격벽에 의해 구분되는 둘 이상의 광투과가변 구조체를 갖는다. 상기 광투과가변 구조체는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제1 변색층; 상기 제1 변색층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제2 변색층; 및 상기 제2 변색층 상에 배치되는 제2 전극층을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 8을 참조하여, 상기 광투과가변 구조체(130a, 130b)는 제1 전극층(131a, 131b); 상기 제1 전극층 상의 제1 변색층(133a, 133b); 상기 제1 변색층 상의 전해질층(135a, 135b); 상기 전해질층 상의 제2 변색층(137a, 137b); 및 상기 제2 변색층 상의 제2 전극층(139a, 139b)을 포함한다.
상기 광투과가변 구조체(130a, 130b)는 제1 전극층(131a, 131b), 제1 변색층(133a, 133b), 전해질층(135a, 135b), 제2 변색층(137a, 137b), 및 제2 전극층(139a, 139b)이 순차적으로 적층된 구조체일 수 있다. 구체적으로, 상기 광투과가변 구조체는 소정의 전압을 걸어주는 경우 광 투과율이 가역적으로 변화하는 적층 구조체이다.
구체적으로, 상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b)에 전압을 걸어주면, 상기 제2 변색층(137a, 137b)으로부터 상기 전해질층(135a, 135b)을 거쳐 상기 제1 변색층(133a, 133b)까지 관통하여 이동하는 특정 이온 또는 전자에 의해 전체적인 광 투과율이 높아졌다 낮아지게 된다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)의 광 투과율이 낮아지는 경우, 상기 제1 변색층(133a, 133b)의 광 투과율도 낮아지고, 상기 제2 변색층(137a, 137b)의 광 투과율이 높아지는 경우, 상기 제1 변색층(133a, 133b)의 광 투과율도 높아지게 된다.
또한 상기 광투과가변 구조체는 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고 전도성을 가지는 버스 바(bus bar)를 추가로 포함할 수 있다.
이하 광투과가변 구조체의 구성 요소를 구체적으로 설명한다.
제1 전극층 및 제2 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.
예를 들어, 상기 제1 전극층(131a, 131b)은 제1 배리어층(120) 상에 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(139a, 139b)은 제2 배리어층(140) 상에 스퍼터링 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(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b) 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, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각은 인듐 산화물 : 주석 산화물을 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.
버스 바
상기 광투과가변 구조체는 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고 전도성을 가지는 3개 이상의 버스 바를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 버스 바는 상기 광투과가변 구조체 내에 3개 내지 6개 포함되고, 양극 및 음극에 연결되는 비율이 1:1 내지 1:2일 수 있다.
또한 상기 제1 변색층, 상기 전해질층 및 상기 제2 변색층 중에서 하나 이상이 상기 버스 바 사이에 적어도 일부 배치될 수 있다.
또한, 상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 중에서 적어도 하나와 접촉하되, 상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 동시에 접촉하지 않고, 또한 상기 제1 변색층 및 상기 제2변색층과 동시에 접촉하지 않을 수 있다.
상기 버스 바는 인듐-주석 산화물(ITO), 불소-도핑된 주석 산화물(FTO), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 버스 바는 열경화성 수지를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 버스 바의 인쇄 이후 열경화를 수행할 수 있고, 열경화 온도는 예를 들어 100℃ 내지 140℃일 수 있다.
상기 버스 바의 형태 및 치수는 일정 범위 내로 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 버스 바가 상기 단위 셀의 제1 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
또한 상기 버스 바의 길이는 상기 단위 셀의 제1 방향의 길이 대비 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상일 수 있다.
또한 도 4를 참조하여, 상기 버스 바의 폭(Wb)은 0.05 mm 이상, 0.1 mm 이상, 0.5 mm 이상, 또는 1 mm 이상일 수 있고, 또한 5 mm 이하, 3 mm 이하, 또는 2 mm 이하일 수 있다. 또한 상기 버스 바의 높이(Hb)는 버스 바의 폭(Wb)의 0.1배 이상, 0.5배 이상, 또는 1배 이상이고, 또한 10배 이하, 5배 이하, 또는 3배 이하일 수 있다.
또한 도 5를 참조하여, 상기 버스 바 간의 간격(Db)은 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이(L2) 대비 10% 이상, 15% 이상, 또는 20% 이상일 수 있고, 또한 50% 이하, 40% 이하, 또는 30% 이하일 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 버스 바가 상기 단위 셀의 제1 방향으로 연장된 형태를 가지고, 상기 단위 셀의 제1 방향의 길이 대비 80% 이상의 길이, 0.05 mm 내지 5 mm의 폭, 및 상기 폭의 0.1배 내지 10배의 높이를 가지며, 상기 단위 셀의 제2 방향의 길이 대비 10% 내지 50%의 간격으로 이격하여 배치될 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하여, 하판(100')을 제조하는 공정으로서 (1) 제1 기재층(110) 상에 격벽(190)을 인쇄하는 단계; (2) 격벽(190) 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (3) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 코팅하는 단계; (4) 제1 전극층(131) 상에 버스 바(132)를 인쇄하고 제1 변색층(133)을 코팅하는 단계; (5) 제1 변색층(133) 상에 전해질층(135)을 코팅하는 단계; 및 (6) 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 상판(100'')을 제조하는 공정으로서 (1) 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)을 형성하는 단계; 및 (2) 제2 전극층(139) 상에 버스 바(138)를 인쇄하고 제2 변색층(137)을 코팅하는 단계를 거칠 수 있다. 이후 전해질층(135)과 제2 변색층(137)이 마주보도록 하판(100')과 상판(100'')을 합지할 수 있다.
도 4는 다른 구현예에 따른 전기변색소자의 제조방법을 단위 셀을 기준으로 나타낸 것이다. 도 4를 참조하여, 하판(100')을 제조하는 공정으로서 (1) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 형성하는 단계; (2) 제1 기재층(110) 상에 격벽(190)을 인쇄하는 단계; (3) 격벽(190) 상에 제1 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (4) 제1 기재층(110) 상에 제1 전극층(131)을 코팅하는 단계; (5) 제1 전극층(131) 상에 버스 바(132)를 인쇄하는 단계; (6) 버스 바(132) 상에 제2 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (7) 제1 전극층(131) 상에 제1 변색층(133)을 코팅하는 단계; (8) 제1 변색층(133) 상에 전해질층(135)을 코팅하는 단계; 및 (9) 상기 제1 마스킹 테이프 및 제2 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 상판(100'')을 제조하는 공정으로서 (1) 제2 기재층(150) 상에 제2 전극층(139)을 형성하는 단계; (2) 제2 전극층(139) 상에 버스 바(138)를 인쇄하는 단계; (3) 버스 바(138) 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계; (4) 제2 전극층(139) 상에 제2 변색층(137)을 코팅하는 단계; 및 (5) 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 이후 전해질층(135)과 제2 변색층(137)이 마주보도록 하판(100')과 상판(100'')을 합지할 수 있다.
상기 전기변색소자의 제조 시에, 상기 버스 바의 일면은 제1 전극층 및 제2 전극층 중 어느 하나에 접촉하는 한편, 제1 전극층과 제2 전극층에 동시에 접촉하지는 않도록 제조된다. 또한 상기 버스 바는 상판 및 하판 합지 시에 상호 반대편 변색층과 직접 접촉하지 않도록 중간에 전해질층 등을 배치할 수 있다. 이를 위해 상기 버스 바는 절연 피복 등으로 적절히 코팅될 수 있다.
제1 변색층
상기 제1 변색층(133a, 133b)은 상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b) 사이에 전압을 걸어주었을 때 광 투과율이 변화하여, 전기변색소자에 광 투과율 가변성을 부여할 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)은 상기 제2 변색층(137a, 137b)에 포함되는 전기 변색 물질과는 상보적인 발색 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상보적인 발색 특성이란 전기 변색 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(133a, 133b)은 환원성 변색 물질을 포함하고, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 산화성 변색 물질을 포함할 수 있다.
상기 산화성 변색 물질은 산화반응이 일어날 때 변색되는 물질을 의미하고, 상기 환원성 변색 물질은 환원반응이 일어날 때 변색되는 물질을 의미한다.
즉, 산화성 변색 물질이 적용된 변색층에서 산화반응이 일어나는 경우 착색 반응이 일어나고, 환원반응이 일어나는 경우 탈색 반응이 일어난다. 환원성 변색 물질이 적용된 변색층에서 환원반응이 일어나는 경우 착색 반응이 일어나고, 산화반응이 일어나는 경우 탈색 반응이 일어난다.
이처럼 상보적인 발색 특성을 갖는 물질이 각 변색층에 포함됨으로써, 착색 또는 탈색이 두 층에서 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 착색 또는 탈색은 전기변색소자에 인가되는 전압의 극성에 따라 교대될 수 있다.
상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 제1 변색층(133a, 133b)의 초기 투과율은 90% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 초기 투과율이 상기 범위를 만족한다는 것은 상술한 각 층들이 각각 매우 균일하게 도포되었음을 의미하고, 매우 투명함을 나타낸다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 환원성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상기 환원성 변색 물질은 티타늄 산화물(TiO), 바나듐 산화물(V2O5), 니오븀 산화물(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 1 종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 수지는 유연성(flexibility)를 갖는 수지일 수 있고, 구체적인 종류에는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 고분자 수지는 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리이미드계 수지, 에틸렌초산비닐계 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 텅스텐 산화물(WO3) 및 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)이 환원성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함하고, 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 0.1 중량부 내지 15 중량부 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 1 중량부 내지 15 중량부, 2 중량부 내지 15 중량부, 또는 3 중량부 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 변색층이 환원성 변색 물질 100 중량부 및 고분자 수지 3 중량부 내지 7 중량부를 포함할 수 있다. 상기 바람직한 범위 내일 때, 전기변색소자의 반복적인 굽힘 이후나, 장시간 굽힌 상태로 유지한 이후, 또는 장시간 전원을 차단한 이후에 발생할 수 있는 가시광 투과율 변화를 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
반면, 상기 제1 변색층이 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 상술한 범위를 초과하여 포함하는 경우, 메모리 성능이 저하되어 특정 수준의 투과율을 유지할 수 없거나, 특정 투과율에 도달하는데 걸리는 변색 시간이 증가하여 변색 속도가 감소하게 될 수 있다. 또한, 상기 제1 변색층이 상기 환원성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 상술함 범위 미만으로 포함하는 경우, 가요성의 저하로 인해 작은 곡률 반경으로 변형 시에 균열이 생길 수 있고, 일정 수준의 광투과 가변 기능을 구현하기 어려울 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있고, 예를 들어 서로 상이한 재질의 2 개 이상의 층을 포함할 수 있다.
상기 제1 변색층(133a, 133b)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 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 광투과가변 구조체의 광 투과율 변화 정도가 전기변색소자 전체에 유의미한 광 투과율 가변성을 부여할 수 있고, 이로써 상기 전기변색소자 전체가 건물 또는 자동차 창문 등에 적용되어 에너지 조절 효과를 구현할 수 있는 광투과 변화 특성을 구현할 수 있다.
제2 변색층
상기 제2 변색층(137a, 137b)은 상기 제1 전극층(131a, 131b) 및 상기 제2 전극층(139a, 139b) 사이에 전압을 걸어주었을 때 광 투과율이 변화하여, 전기변색소자에 광 투과율 가변성을 부여할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 산화성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상기 산화성 변색 물질은 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 1 종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 프루시안 블루계 안료는 짙은 파란색 계열의 안료로서, Fe4(Fe(CN)6)3의 화학식을 가질 수 있다.
상기 고분자 수지는 유연성(flexibility)을 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 중량평균분자량은 50 내지 10,000일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지의 중량평균분자량은 100 내지 10,000, 200 내지 10,000 또는 500 내지 10,000일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 니켈 산화물(NiO) 및 아크릴계 수지를 포함할 수 있고, 상기 아크릴계 수지의 중량평균분자량은 50 내지 10,000일 수 있다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)이 산화성 변색 물질 및 고분자 수지를 포함하고, 상기 산화성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 0.1 내지 5 중량부 포함할 수 있다.
상기 제2 변색층이 상기 산화성 변색 물질 100 중량부를 기준으로 고분자 수지를 상술한 범위만큼 포함하는 경우 산화성 변색 물질이 필름 표면에 안정적으로 부착되게 하여 원활한 광투과 가변 성능을 구현하는데 도움을 준다.
반면, 고분자 수지가 상술한 범위 미만인 경우, 산화성 변색 물질이 필름 표면에 부착이 약하게 되어 약간의 외부 충격에도 탈리 또는 비산되는 문제점이 발생할 수 있고, 유연성 또한 떨어지게 되어 굴곡시 색 균열이 생길 수 있다. 또한, 고분자 수지가 상술한 범위 초과인 경우, 고분자 수지 자체가 가지고 있는 저항으로 인해 이온 전도도가 낮아져 산화성 변색 물질의 이온 전도도 성능이 저하될 수 있고, 고온에서의 내구성이 약해져 신뢰성이 저하될 수 된다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)은 적어도 하나의 층을 포함하고, 필요에 따라, 서로 상이한 재질의 2 개 이상의 층을 포함할 수도 있다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)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 변색층(137a, 137b)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 외부의 충격에도 잘 견디고, 적절한 함량의 이온을 보유할 수 있으며, 이와 동시에, 전기변색소자의 박막화, 가요성 확보, 우수한 광투과 변화 특성을 구현하기에 유리하다.
반면, 상기 제2 변색층의 두께가 상기 범위 미만인 경우, 변색층이 얇아서 이온 전도도의 성능 저하로 인해 변색 성능을 적절하게 구현하기 어려울 수 있다. 또한 상기 범위 초과인 경우, 변색층이 두꺼워 약간의 외부 충격에도 균열(crack)이 발생하여 플렉서블 전기변색소자로 구현하기 어려울 수 있고 제조 비용이 높아져 비경제적일 수 있다.
상기 제2 변색층(137a, 137b)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.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 변색층(133a, 133b)이 환원성 변색 물질을 포함하고, 상기 제2 변색층(137a, 137b)이 산화성 변색 물질을 포함하며, 상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층이 각각 습식 코팅(wet coating) 방식으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 변색층(133a, 133b)은 상기 제1 전극층(131a, 131b)의 일면에 습식 코팅 방법으로 원료를 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 변색층(137a, 137b)은 상기 제2 전극층(139a, 139b)의 일면에 습식 코팅 방법으로 원료를 도포한 후 건조하여 형성할 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.
상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층이 스퍼터링 코팅 방식으로 형성되는 경우, 코팅 방식의 특성상 100 nm 이하의 아주 얇은 도막의 형성만 가능하기 때문에 우수한 광투과 가변 성능 및 유연성을 모두 갖는 전기변색소자에 적용하기에는 한계가 있다.
상기 제1 변색층과 상기 제2 변색층의 두께비는 50:50 내지 80:20, 55:45 내지 75:25, 또는 60:40 내지 70:30일 수 있다.
상기 제1 변색층과 상기 제2 변색층의 두께비가 상기 범위를 만족하는 경우, 투명해지고 어두워지는 색상 변화 구간이 폭 넓어지고, 색상 변화 시간이 단축되는 효과가 있다. 반면, 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 투명해지고 어두워지는 색상 변화 구간이 좁아질 수 있고, 색상 변화 시간이 증가하여 느리게 변화하거나 전기변색소자에 전기를 인가해도 작동이 어려울 수 있다.
전해질층
상기 전해질층(135a, 135b)은 상기 제1 변색층과 상기 제2 변색층 사이의 이온 이동 경로 역할을 하는 층으로서, 전해질층에 사용되는 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 전해질층은 수소 이온 또는 1족 원소 이온을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층은 리튬염 화합물을 포함할 수 있다. 상기 리튬염 화합물은 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiTFSI, LiFSI 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전해질층은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 열경화성 아크릴계 수지, 광경화성 아크릴계 수지 등일 수 있고, 상기 폴리우레탄계 수지는 열경화성 폴리우레탄계 수지, 광경화성 폴리우레탄계 수지, 수성 폴리우레탄계 수지 등일 수 있다.
상기 전해질층은 고분자 수지와 리튬염을 95:5 내지 80:20, 95:5 내지 85:15, 또는 93:7 내지 87:3의 중량비로 포함할 수 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 유리하다. 반면, 상기 전해질층의 이온 전도도가 상기 범위를 벗어나는 경우 색상 변화 속도가 매우 느리므로 전기변색소자의 성능이 저하된다.
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 원활하게 발현되게 한다. 반면, 상기 전해질층의 점착력이 상기 범위를 벗어나는 경우 양쪽 기재와의 부착에 문제가 생겨 외부의 작은 충격이나 자극에도 쉽게 박리되거나 빈 공간 및 일부 층 표면에서 들뜸과 같은 불연속면이 생기게 되고 이온 전도도가 저하되고 전기변색소자의 특정 수준까지의 성능 구현이 어려울 수 있다.
상기 전해질층(135a, 135b)은 상기 제1 변색층(133a, 133b) 또는 상기 제2 변색층(137a, 137b) 중 어느 하나의 층의 일면에 원료를 습식 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 변색속도의 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 수 있다.
상기 전해질층(135a, 135b)의 두께는 30 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 150 ㎛, 70 ㎛ 내지 130 ㎛, 또는 80 ㎛ 내지 120 ㎛일 수 있다. 상기 전해질층(135a, 135b)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.
배리어층
상기 전기변색소자는 상기 기재층과 상기 광투과가변 구조체 사이에 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 배리어층은 외부로부터 광투과가변 구조체에 수분이나 기체를 포함한 불순물이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하고, 예를 들어 제1 배리어층 및 제2 배리어층을 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 2 개 이상의 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 2 개의 층을 포함하거나, 3 개의 층을 포함할 수 있다(도 9 참조).
예를 들어, 상기 제1 배리어층(120)이 2 개의 층을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 2 개의 층을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 배리어층(120)이 3 개의 층을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 3 개의 층을 포함할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)이 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하거나, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층(121), 제1B 배리어층(122) 및 제1C 배리어층(123)을 포함할 수 있다(도 9 참조).
구체적으로, 상기 제1 배리어층은 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층이 순차적으로 적층된 구조; 또는 제1A 배리어층, 제1B 배리어층 및 제1C 배리어층이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
상기 제1 배리어층은 제1 기재층 상에 적층될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함하거나, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층(141), 제2B 배리어층(142) 및 제2C 배리어층(143)을 포함할 수 있다(도 9 참조).
구체적으로, 상기 제2 배리어층은 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층이 순차적으로 적층된 구조; 또는 제2A 배리어층, 제2B 배리어층 및 제2C 배리어층이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
상기 제2 배리어층은 제2 기재층 하에 적층될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)이 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층(121), 제1B 배리어층(122) 및 제1C 배리어층(123)을 포함하고, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함할 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 1 종 이상을 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 금속질화물, 금속산화질화물, 준금속질화물, 준금속산화질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함한다.
더욱 구체적으로, 상기 제1 배리어층(120) 및 상기 제2 배리어층(140)은 각각 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함한다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층(120)이 제1A 배리어층(121) 및 제1B 배리어층(122)을 포함하고, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층 중 하나는 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 다른 하나는 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어층(120)이 제1C 배리어층(123)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 배리어층(140)이 제2A 배리어층(141) 및 제2B 배리어층(142)을 포함하고, 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층 중 하나는 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 다른 하나는 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함할 수 있다.
상기 제2 배리어층(140)이 제2C 배리어층(143)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층을 포함하고, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비는 1:2 내지 1:10일 수 있다. 이때, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비는 1:2.5 내지 1:10 또는 1:2.5 내지 1:7.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층을 포함하고, 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비는 1:2 내지 1:10이다. 이때, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비는 1:2.5 내지 1:10 또는 1:2.5 내지 1:7.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비 및 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 개선되는 효과가 있다.
반면, 상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층의 두께 비 또는 상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 두께 비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 굴절률이 저하되거나, 불투명해지거나, 광학적 특성 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 저하될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층을 포함하고, 제1 기재층, 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
다른 구현예에 있어서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층, 제1B 배리어층 및 제1C 배리어층을 포함하고, 제1 기재층, 제1A 배리어층, 제1B 배리어층 및 제1C 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 상기 제1C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함한다.
이때, 상기 제1A 배리어층의 두께는 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 배리어층의 두께는 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 투습도는 각각 0.2 g/day·m2이하, 0.15 g/day·m2이하, 또는 0.1 g/day·m2이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1A 배리어층 및 상기 제1B 배리어층 두께 범위 및 투습도가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 개선되는 효과가 있다.
반면, 상기 범위를 벗어나는 경우, 굴절률이 저하되거나, 불투명해지거나, 광학적 특성 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 저하될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층을 포함하고, 제2 기재층, 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함한다.
또한, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층, 제2B 배리어층 및 제2C 배리어층을 포함하고, 제2 기재층, 제2A 배리어층, 제2B 배리어층 및 제2C 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2A 배리어층은 금속질화물 또는 준금속질화물을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 금속산화물 또는 준금속산화물을 포함하고, 상기 제2C 배리어층은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함한다.
이때, 상기 제2A 배리어층의 두께는 10 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 40 nm, 또는 10 nm 내지 30 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2B 배리어층의 두께는 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 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층의 투습도는 각각 0.2 g/day·m2이하, 0.15 g/day·m2이하, 또는 0.1 g/day·m2이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2A 배리어층 및 상기 제2B 배리어층 두께 범위 및 투습도가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 광학적 특성, 굴절률 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 개선되는 효과가 있다, 반면, 상기 범위를 벗어나는 경우, 굴절률이 저하되거나, 불투명해지거나, 광학적 특성 및 내후성과 같은 장기신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층의 투습도는 동일하거나 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층의 투습도는 상이할 수 있다.
구체적인 일 구현예로서, 상기 제1 배리어층이 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층을 포함하고, 제1 기재층, 제1A 배리어층 및 제1B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1A 배리어층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제1B 배리어층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함한다. 또한, 선택적으로 제1 배리어층이 아크릴계 수지를 포함하는 제1C 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1A 배리어층이 실리콘 질화물을 포함하는 경우, Si : N 의 비가 1.0:0.8 내지 1.0:1.2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1B 배리어층이 실리콘 산화물을 포함하는 경우, Si : O 의 비가 1.0:1.7 내지 1.0:2.3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2 배리어층이 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층을 포함하고, 제2 기재층, 제2A 배리어층 및 제2B 배리어층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2A 배리어층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제2B 배리어층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함한다. 또한, 선택적으로 상기 제2 배리어층이 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 제2C 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2A 배리어층이 실리콘 질화물을 포함하는 경우, Si : N 의 비가 1.0:0.8 내지 1.0:1.2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2B 배리어층이 실리콘 산화물을 포함하는 경우, Si : O 의 비가 1.0:1.7 내지 1.0:2.3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층이 상술한 조건을 만족함으로써 얇은 두께로도 목적하는 성능을 구현할 수 있고 수분 침투를 최대한 막음으로써 전기변색소자의 내구성 및 장기안정성이 향상될 수 있다.
상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층 각각에 진공 증착 방법으로 증착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배리어층 및 상기 제2 배리어층은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층 각각에 스퍼터링 방법으로 증착될 수 있다.
이때, 상기 증착 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) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
증착 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.
진공 증착 방법에는 물리적 진공증착 방법과 화학적 진공증착 방법이 있다. 상기 물리적 진공증착 방법은 열 진공증착, E-beam 진공증착 및 스퍼터링 증착 등이 있다.
상기 스퍼터링은 직류 마그네트론 스퍼터링 또는 교류 마그네트론 스퍼터링일 수 있다.
상기 직류 마그네트론 스퍼터링은 구체적으로, 플라즈마 스퍼터링, 예를 들어, 반응 플라즈마 스퍼터링(reactive plasma sputtering)일 수 있다.
이형필름층
일 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(도 10 참조).
상기 이형필름층(160)은 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 있다. 구체적으로, 상기 이형필름층의 박리력은 3 gf/inch 내지 50 gf/inch, 또는 10 gf/inch 내지 50 gf/inch 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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 특히 점착제층의 부착력 저하를 막을 수 있다.
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
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(도 10 참조).
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(도 10 참조).
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(도 10 참조).
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
일 구현예에 따른 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(도 10 참조).
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.
구체적인 일 구현예에 있어서, 상기 전기변색소자(100)는 이형필름층(160); 이형필름층(160) 상의 점착제층(161); 상기 접착제층(161) 상의 제1B 프라이머층(112); 상기 제1B 프라이머층(112) 상의 제1 기재층(110); 상기 제1 기재층(110) 상의 제1A 프라이머층(111); 상기 제1A 프라이머층(111) 상의 제1 배리어층(120); 상기 제1 배리어층(120) 상의 광투과가변 구조체(130a, 130b); 상기 광투과가변 구조체(130a, 130b) 상의 제2 배리어층(140); 상기 제2 배리어층(140) 상의 제2A 프라이머층(151); 상기 제2A 프라이머층(151) 상의 제2 기재층(150); 상기 제2 기재층(150) 상의 제2B 프라이머층(152); 및 상기 제2 프라이머층(152) 상의 하드코팅층(170)을 포함할 수 있다.
전기변색소자의 특성
상기 전기변색소자(100)는 플렉서블 전기변색소자일 수 있다. 또한 상기 전기변색소자는 시트 또는 필름 형태를 가질 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 전원의 인가에 따라 투과율이 동작되는 범위가 클 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서의 가시광 평균 투과율과 최대 착색 상태에서의 가시광 평균 투과율 간의 차이가 최대 70% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서 가시광 평균 투과율이 40% 내지 90%, 50% 내지 90%, 또는 60% 내지 80%일 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율이 10% 내지 40%, 10% 내지 30% 또는 10% 내지 20%일 수 있다.
또는 상기 전기변색소자는 전원의 인가에 따른 투과율의 동작 범위가 제한될 수 있다. 예를 들어, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서의 가시광 평균 투과율과 최대 착색 상태에서의 가시광 평균 투과율 간의 차이가 20% 이내일 수 있다. 구체적으로, 상기 전기변색소자는 최대 탈색 상태에서 가시광 평균 투과율이 10% 내지 20%, 10% 내지 15%, 또는 15% 내지 20%일 수 있다. 또한, 상기 전기변색소자는 최대 착색 상태에서 가시광 평균 투과율이 0% 내지 10%, 0% 내지 5%, 또는 5% 내지 10%일 수 있다. 이와 같이 상기 전기변색소자는 유리 기판에 부착된 상태에서 가시광 평균 투과율을 20% 이하로 조절 가능하다.
상기 전기변색소자는 착색 및 탈색시 가시광선뿐만 아니라 적외선(IR 선) 및 자외선(UV 선)의 투과율도 조절할 수 있다.
상술한 전기변색소자의 각 층별 구성 성분, 물성 등과 같은 특징들은 서로 조합될 수 있다.
이와 같이 상기 구현예에 따른 전기변색소자는 하나의 기재에 여러 개의 단위 셀을 가지고, 각각의 단위 셀이 격벽으로 구분되어 동작 시에 상호 간섭되지 않아서 독립적으로 광 투과율의 조절이 가능하다. 그 결과 상기 전기변색소자는 분할 변색을 통해 영역별 광 투과율을 조절 가능하므로 자동차의 글래스 루프 또는 건축물의 윈도우 등에 대면적으로 적용되더라도 사용자별 편의성과 쾌적함을 제공할 수 있다. 또한 바람직한 구현예에 따르면, 상기 전기변색소자의 단위 셀에 포함되는 광투과가변 구조체에는 3개 이상의 버스 바가 삽입되어 대면적으로 제작 시에도 빠른 변색 동작이 가능하다.

Claims (15)

  1. 제1 기재층;
    상기 제1 기재층에 대향하는 제2 기재층; 및
    상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽; 및
    상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층 사이에 배치되고 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 단위 셀을 포함하고,
    상기 각각의 단위 셀이 전원의 인가에 따라 독립적으로 작동하는 광투과가변 구조체를 포함하는, 전기변색소자.
    　
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 상기 2개 이상의 단위 셀에 걸쳐 연속적인 시트 형태를 가지고,
    상기 격벽이 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층을 두께 방향으로 관통하지 않는, 전기변색소자.
    　
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽이 아크릴, 폴리우레탄, 우레탄아크릴레이트, 에폭시, 페놀 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하고,
    상기 격벽의 높이가 상기 광투과가변 구조체의 높이와 동일하거나 그보다 더 큰, 전기변색소자.
    　
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때,
    상기 단위 셀의 상기 제1 방향의 길이가 상기 제2 방향의 길이 대비 100% 내지 500%이고,
    상기 단위 셀의 제2 방향의 길이가 150 mm 내지 1500 mm인, 전기변색소자.
    　
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전기변색소자가 상기 단위 셀을 4개 이상 포함하고,
    상기 단위 셀이 2열 이상으로 병렬 배치되며,
    상기 단위 셀의 변색 동작 및 변색 시간이 각각 독립적으로 조절되는, 전기변색소자.
    　
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광투과가변 구조체가
    제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제1 변색층;
    상기 제1 변색층 상에 배치되는 전해질층;
    상기 전해질층 상에 배치되고 전원 인가에 따라 착색 및 탈색이 조절 가능한 제2 변색층; 및
    상기 제2 변색층 상에 배치되는 제2 전극층을 포함하는, 전기변색소자.
    　
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 광투과가변 구조체가
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고 전도성을 가지는 3개 이상의 버스 바(bus bar)를 추가로 포함하고,
    상기 제1 변색층, 상기 전해질층 및 상기 제2 변색층 중에서 하나 이상이 상기 버스 바 사이에 적어도 일부 배치되는, 전기변색소자.
    　
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 버스 바가
    상기 광투과가변 구조체 내에 3개 내지 6개 포함되고,
    양극 및 음극에 연결되는 비율이 1:1 내지 1:2인, 전기변색소자.
    　
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 중에서 적어도 하나와 접촉하되,
    상기 버스 바가 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 동시에 접촉하지 않고, 또한 상기 제1 변색층 및 상기 제2 변색층과 동시에 접촉하지 않는, 전기변색소자.
    　
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 단위 셀의 평면상 길이가 긴 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때,
    상기 버스 바가
    상기 단위 셀의 제1 방향으로 연장된 형태를 가지고,
    상기 단위 셀의 제1 방향의 길이 대비 80% 이상의 길이, 0.05 mm 내지 5 mm의 폭, 및 상기 폭의 0.1배 내지 10배의 높이를 가지며,
    상기 단위 셀의 제2 방향의 길이 대비 10% 내지 50%의 간격으로 이격하여 배치되는, 전기변색소자.
    　
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 유연성 고분자 필름이고,
    상기 제1 변색층이 환원성 변색 물질을 포함하고,
    상기 제2 변색층이 산화성 변색 물질을 포함하고,
    상기 버스 바가 인듐-주석 산화물(ITO), 불소-도핑된 주석 산화물(FTO), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전기변색소자.
    　
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 전기변색소자가 유리 기판에 부착된 상태에서 가시광 평균 투과율을 20% 이하로 조절 가능한, 전기변색소자.
    　
  13. 제1 기재층 상에 절연성을 가지는 하나 이상의 격벽을 형성하는 단계;
    상기 제1 기재층 상에 상기 격벽에 의해 구분되는 2개 이상의 하부 단위 셀을 형성하여 하판을 제조하는 단계;
    제2 기재층 상에 상기 하부 단위 셀에 각각 대응하는 상부 단위 셀을 형성하여 상판을 제조하는 단계; 및
    상기 상부 단위 셀 및 상기 하부 단위 셀이 결합하여 광투과가변 구조체를 형성하도록 상기 하판 및 상기 상판을 합지하는 단계를 포함하는, 전기변색소자의 제조방법.
    　
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 하판을 제조하는 단계가
    상기 제1 기재층 상에 형성된 격벽 상에 마스킹 테이프를 부착하는 단계;
    상기 마스킹 테이프가 부착된 상태에서 상기 제1 기재층 상에 제1 전극층, 제1 변색층 및 전해질층을 순차로 형성하는 단계; 및
    상기 제1 기재층으로부터 상기 마스킹 테이프를 제거하는 단계를 포함하는, 전기변색소자의 제조방법.
    　
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 유연성 고분자 필름이고,
    상기 격벽이 열경화성 수지를 포함하는 조성물을 이용한 인쇄 후에 열경화를 거쳐 형성되는, 전기변색소자의 제조방법.
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