KR102278243B1 - 전기변색 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이격되어 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 1 투명전극, 상기 제 2 기판 상에 배치되는 제 2 투명전극, 상기 제 1 투명전극 및 상기 제 2 투명전극 사이에 배치되는 전기변색층, 및 상기 제 1 투명전극 및 상기 전기변색층 사이에 배치되는 유기층을 포함하고, 이온전도층 또는 전해질을 포함하지 않는 전기변색소자를 제공한다. 상기 유기층은 정공주입층 또는 전자주입층을 포함할 수 있다. 상기 유기층은 정공수송층 또는 전자수송층을 더 포함할 수 있다. 본 발명을 통해 전해질층을 포함하지 않는 전기변색 소자를 구성할 수 있다.
Description
본 발명은 전기변색 소자에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 이온전도층 또는 전해질을 포함하지 않는 전기변색 소자에 관련된 것이다.
액정 표시 장치(LCD) 및 유기발광 다이오드(OLED)가 정보 디스플레이로 광범위하게 사용되고 있다. 상기 소자들은 자체 광원의 빛을 컬러필터를 투과시켜 색을 구현하거나 또는 재료 자체에서 전류 흐름에 따라 발광되는 빛으로 색을 구현한다. 이러한 발광형 디스플레이 소자를 대신하여, 외부의 빛을 이용하는 반사형 디스플레이에 많은 관심이 생기고 있다.
전기변색은 전기장의 인가 시 전기 화학 반응에 의하여 재료의 색상, 투과율 또는 반사율과 같은 광특성이 가역적으로 변화하는 특성을 말한다. 전기변색 소자는 인가하는 전기장에 따라 투과도 및 색상을 변화시킬 수 있고, 외부의 광원이 필요하지 않으며, 반사율이 우수하다. 따라서, 전기변색 소자는 광셔터, 자동차용 변색 거울 (electro chromic mirror; ECM), 반사형 디스플레이 및 스마트 윈도우 등으로 응용되고 있다.
전기변색 소자에서 양단의 전극 사이에 이온 전도층 또는 전해질을 배치하고 외부 전압을 인가하면 양전극간에 전위차가 발생하게 된다. 이온 전도층 또는 전해질에 포함되어 있는 이온이나 전자가 전기변색층 내부로 이동하여 산화 환원반응이 일어난다. 전기변색층의 산화 환원반응에 의해, 전기변색 소자의 색상 또는 투과도가 변하게 된다. 전기변색 소자의 변색 시, 전해질로부터 전기변색층으로의 이온 확산이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이온전도층 또는 전해질을 포함하지 않는 전기변색 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따른 전기변색 소자는 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 이격되어 배치되는 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상의 제 1 투명전극, 상기 제 2 기판 상의 제 2 투명전극, 상기 제 1 투명전극과 상기 제 2 투명전극 사이의 전기변색층 및 상기 제 1 투명전극과 상기 전기변색층 사이의 유기층을 제공한다. 상기 유기층은 정공주입층 또는 전자주입층을 포함할 수 있다
일 예로, 상기 정공주입층은 PEDOT:PSS, PVK, TFB, α-NPD 또는 TPD를 포함할 수 있다. 상기 유기층은 정공수송층을 더 포함할 수 있다. 상기 정공수송층은 2-TNATA, m-MTDATA, Ir(piq)3, Ir(piq)2(acac), 또는 rubrene을 포함할 수 있다. 상기 정공주입층과 상기 정공수송층은 혼합되어 단일층으로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 전자주입층은 PEIE을 포함할 수 있다. 상기 유기층은 전자수송층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자수송층은 Alq3, TPBi, BBOT, PBD, BMD,Ir(piq)3, Ir(piq)2(acac) 또는 rubrene을 포함할 수 있다. 상기 전자주입층과 상기 전자수송층은 혼합되어 단일층으로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 전기변색층은 WO3 또는 PEDOT:PSS를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제 1 투명전극 및 상기 제 2 투명전극은 Al, TiN, ITO, IZO, 또는 그래핀을 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 유연소재 기판일 수 있다. 상기 유연소재 기판은 PET, PC, 또는 PEN을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전기변색 소자는 이온 전도층 또는 전해질을 포함하지 않아, 탈색 및 변색의 응답시간이 향상된다. 또한, 전기변색 소자의 내구성 및 가역의 신뢰성이 향상 되고, 제조공정이 간소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기변색 소자의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기변색 소자의 제조과정을 나타낸 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자의 제조과정을 나타낸 단면도들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 전기변색소자의 동작의 개념도들이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 전기변색소자의 투과도 그래프이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기변색 소자의 제조과정을 나타낸 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자의 제조과정을 나타낸 단면도들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 전기변색소자의 동작의 개념도들이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 전기변색소자의 투과도 그래프이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 면(또는 층)이 다른 면(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 면(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 면(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 면들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 면들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 면(또는 층)을 다른 영역 또는 면(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에서의 제 1 면으로 언급된 면이 다른 실시 예에서는 제 2 면으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 실시 예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 개념은 전기변색 소자에 관한 것이다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 실시 예들에 따른 전기변색 소자는 전해질을 포함하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기변색 소자(10)의 단면도이다.
도 1을 참조하여, 제 1 기판(101)이 제공된다. 제 1 기판(101) 상에 이격되어 배치되는 제 2 기판(102)이 제공된다. 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 유연소재 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), 또는 PEN(polyethylene naphthalate)을 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 신축성 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PU(polyurethane)를 포함할 수 있다.
제 1 투명전극(201)이 제 1 기판(101) 상에 배치될 수 있다. 제 2 투명전극(202)이 제 2 기판(102) 상에 배치될 수 있다. 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202)은 Al, TiN, ITO, IZO 또는 그래핀을 포함할 수 있다.
전기변색층(301)이 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202) 사이에 배치될 수 있다. 전기변색층(301)은 2 내지 1000nm 의 두께를 가질 수 있다. 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202) 사이에 전압이 인가되면, 전기변색층(301)은 산화 또는 환원 반응을 할 수 있다. 산화 또는 환원 반응에 의해 전기변색층(301)의 광특성이 가역적으로 변할 수 있다. 전기변색층(301)은 EC(electro chromic) 소자일 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 WO3 또는 PEDOT:PPS를 포함할 수 있다.
유기층(400)이 제 1 투명전극(201) 및 변색층(301) 사이에 배치될 수 있다. 유기층(400)은 2 내지 1000nm 의 두께를 가질 수 있다. 유기층(400)은 전하주입층을 포함할 수 있다. 전하주입층은 정공주입물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공주입물질은 PEDOT:PPS, PVK (poly(9-vinylcarbazole)), TFB (Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine)]), α-NPD (4,4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-anmino]biphenyl) 또는 TPD (N,N'-bia-(3-methylphenyl)-N,N'-bia-phenyl(1,1'-biphenyl)-4,4diamine)를 포함할 수 있다. 전하주입층은 전자주입물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자주입물질은 PEIE (polyethylenimine ethoxylated) 또는 ZnO를 포함할 수 있다.
유기층(400)은 전하수송층를 더 포함할 수 있다. 전하수송층은 정공수송물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공수송물질은 2-TNATA (4,4′,4′′-tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine) 또는 m-MTDATA (4, 4',4"-tris(2-methylhenyl-phenylamino)triphenylamine)를 포함할 수 있다. 전하수송층은 전자수송물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자수송물질은 Alq3 (tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum), TPBi (2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)), BBOT (2,5-bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene), PBD (2-(4-biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole), 또는 BMD (3-(s)-[(benzyloxycarbonyl)methyl]-1,4-dioxane-2,5-dione)를 포함할 수 있다. 정공수송물질 또는 전자수송물질은 Ir(piq)3 (tris(1-phenylisoquinoline)iridium(III)), Ir(piq)2(acac) (Bis[2-(1-isoquinolinyl-N)phenyl-C](2,4-pentanedionato-O2,O4)iridium(III)), 또는 rubrene (5,6,11,12-tetra-phenylnaphthacene)을 더 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 유기층(400)은 정공수송물질과 정공주입물질을 포함하는 단일층 또는 전자수송물질과 전자주입물질을 포함하는 단일층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 전기변색층을 위한 전하매개층으로서 전해질(또는 이온전도층)이 아닌 유기층이 사용될 수 있다. 따라서, 전해질을 가두기 위한 격벽 또는 캡슐화가 필요하지 않고, 용매의 휘발로 인한 안정성 저하가 발생하지 않는다. 이에 따라, 구조적 안정성 및 시인성이 우수하고, 그의 제조 공정이 단순화된 전기변색 소자가 제공될 수 있다. 또한, 유기층을 사용함으로 인해 전기변색 소자는 유연기판 또는 신축성 기판에 적용될 수 있다.
다음에 따라 일 실시 예에 따른 전기변색 소자(10)가 제작될 수 있다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기변색 소자(10)의 제조과정을 나타낸 단면도들이다.
도 2를 참조하여, 제 1 기판(101) 상에 투명 도전층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전층은 스퍼터링 방식으로 증착될 수 있다. 증착된 투명 도전층을 패터닝하여 제 1 투명전극(201)을 형성할 수 있다. 제 1 투명전극(201) 상에 유기층(400)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 투명전극(201) 상에 전하주입층이 적층될 수 있다. 예를 들어, 전하주입층 상에 전하수송층이 더 적층될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 주입물질 및 수송물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 유기층(400)은 유기 박막이므로, 진공증착 또는 용액기반형 증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 진공 증착 중합법, 스퍼터링법, 진공 증착법, 진공열증착법 또는 전자빔 증착법을 포함하는 진공증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 스핀코팅, 바코팅 또는 스프레이코팅을 포함하는 용액기반형 증착방법을 통하여 증착될 수 있다. 유기층(400)은 일정 형태로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 제 1 투명전극(201) 상의 일부분에만 국부적으로 배치될 수 있다.
제 2 기판(102) 상에 투명 도전층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전층은 스퍼터링 방식으로 증착될 수 있다. 증착된 투명 도전층을 패터닝하여 제 2 투명전극(202)을 형성할 수 있다. 제 2 투명전극(202) 상에 전기변색층(301)을 형성할 수 있다. 전기변색층(301)은 유기 박막이므로, 진공증착 또는 용액기반형 증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 진공 증착 중합법, 스퍼터링법, 진공 증착법, 진공열증착법 또는 전자빔 증착법을 포함하는 진공증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 스핀코팅, 바코팅 또는 스프레이코팅을 포함하는 용액기반형 증착방법을 통하여 증착될 수 있다. 전기변색층(301)은 일정 형태로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 제 2 투명전극(202) 상의 일부분에만 국부적으로 배치될 수 있다.
전기변색 소자(10)는 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102) 사이에 접착부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 접착부재(미도시)는 전기변색층(301) 및 유기층(400) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 접착부재(미도시)는 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다. 이와는 다르게, 접착부재(미도시)는 전기변색층(301)에 포함될 수 있다. 접착부재(미도시)는 알코올 류의 단분자 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착부재(미도시)는 솔비톨, 글리세린, 글리세롤, 테르피네올을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하여, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)을 접합할 수 있다. 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)는 가압 공정을 통하여 접합할 수 있다. 예를 들어, 롤라미네이터를 통해 합착할 수 있다. 가압 공정을 통하여 전기변색층(301) 및 유기층(400)이 압착될 수 있다. 따라서, 증착두께에 따른 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102) 사이의 간극이 같아질 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 기판(101), 제 1 투명전극(201), 유기층(400), 전기변색층(301) 및 제 2 투명전극(202)을 증착한 이후 보호막으로 엔캡슐레이션(encapsulation)할 수 있다. 제 1 투명전극(201) 또는 유기층(400)의 국부적인 배치로 인하여, 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202)이 전기적으로 접촉되는 부분(예를 들어, 400a) 또한 국부적일 수 있다. 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202)이 전기적으로 접촉되는 부분들(400a)만 전기변색 작용을 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202)이 전기적으로 접촉되는 부분들(400a)은 각각 화소로써 작용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자(20)의 단면도이다.
도 4를 참조하여, 제 1 기판(101)이 제공된다. 제 1 기판(101)상에 이격되어 배치되는 제 2 기판(102)이 제공된다. 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 유연소재 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)는 PET, PC, 또는 PEN을 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 신축성 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)은 PDMS 또는 PU를 포함할 수 있다.
제 1 투명전극(201)이 제 1 기판(101) 상에 배치될 수 있다. 제 2 투명전극(202)이 제 1 기판(101) 상에 배치될 수 있다. 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제 3 투명전극(203)이 제 2 기판(102) 상에 배치될 수 있다. 제 1 내지 제 3 투명전극(201, 202, 203)은 Al, TiN, ITO, IZO 또는 그래핀을 포함할 수 있다. 제 3 투명전극(203)은 브릿지전극의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제 3 투명전극(203)에 의해 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202) 사이의 전기적 연결이 향상될 수 있다.
전기변색층(301)이 제 1 및 제 2 투명전극(201, 202)과 제 3 투명전극(203) 사이에 배치될 수 있다. 전기변색층(301)은 2 내지 1000nm 의 두께를 가질 수 있다. 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202) 사이에 전압이 인가되면, 전기변색층(301)은 산화 또는 환원 반응을 할 수 있다. 전기변색층(301)은 산화 또는 환원 반응에 의해 광특성이 가역적으로 변할 수 있다. 전기변색층(301)은 EC(electro chromic) 소자일 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 WO3 또는 PEDOT:PPS를 포함할 수 있다.
유기층(400)이 제 1 투명전극(201) 및 변색층(301) 사이에 배치될 수 있다. 유기층(400)은 2 내지 1000nm 의 두께를 가질 수 있다. 유기층(400)은 전하주입층을 포함할 수 있다. 전하주입층은 정공주입물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공주입물질은 PEDOT:PPS, PVK (poly(9-vinylcarbazole)), TFB (Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylpheny)diphenylamine)]), α-NPD (4,4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-anmino]biphenyl) 또는 TPD (N,N'-bia-(3-methylphenyl)-N,N'-bia-phenyl(1,1'-biphenyl)-4,diamine)를 포함할 수 있다. 전하주입층은 전자주입물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자주입물질은 PEIE (polyethylenimine ethoxylated) 또는 ZnO를 포함할 수 있다.
유기층(400)은 전하수송층를 더 포함할 수 있다. 전하수송층은 정공수송물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공수송물질은 2-TNATA (4,4′,4′′-tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine) 또는 m-MTDATA (4, 4',4"-tris(2-methylhenyl-phenylamino)triphenylamine)를 포함할 수 있다. 전하수송층은 전자수송물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자수송물질은 Alq3 (tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum), TPBi (2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)), BBOT (2,5-bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene), PBD (2-(4-biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole), 또는 BMD (3-(s)-[(benzyloxycarbonyl)methyl]-1,4-dioxane-2,5-dione)를 포함할 수 있다. 정공수송물질 또는 전자수송물질은 Ir(piq)3 (tris(1-phenylisoquinoline)iridium(III)), Ir(piq)2(acac) (Bis[2-(1-isoquinolinyl-N)phenyl-C](2,4-pentanedionato-O2,O4)iridium(III)), 또는 rubrene (5,6,11,12-tetra-phenylnaphthacene)을 더 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 유기층(400)은 정공수송물질과 정공주입물질을 포함하는 단일층 또는 전자수송물질과 전자주입물질을 포함하는 단일층을 포함할 수 있다.
다음에 따라 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자(20)가 제작될 수 있다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기변색 소자의 제조과정을 나타낸 단면도들이다.
도 5를 참조하여, 제 1 기판(101) 상에 투명 도전층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전층은 스퍼터링 방식으로 증착될 수 있다. 증착된 투명 도전층을 패터닝하여 제 1 투명전극(201) 및 제 2 투명전극(202)을 형성할 수 있다. 제 1 투명전극(201) 상에 유기층(400)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 투명전극(201) 상에 전하주입층이 적층될 수 있다. 예를 들어, 전하주입층 상에 전하수송층이 더 적층될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 주입물질 및 수송물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 유기층(400)은 유기 박막이므로, 진공증착 또는 용액기반형 증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 진공 증착 중합법, 스퍼터링법, 진공 증착법, 진공열증착법 또는 전자빔 증착법을 포함하는 진공증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 스핀코팅, 바코팅 또는 스프레이코팅을 포함하는 용액기반형 증착방법을 통하여 증착될 수 있다. 유기층(400)은 일정 형태로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 유기층(400)은 제 1 투명전극(201) 상의 일부분에만 국부적으로 배치될 수 있다.
제 2 기판(102) 상에 투명 도전층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전층은 스퍼터링 방식으로 증착될 수 있다. 증착된 투명 도전층을 패터닝하여 제 3 투명전극(203)을 형성할 수 있다. 제 3 투명전극(203) 상에 전기변색층(301)을 형성할 수 있다. 전기변색층(301)은 유기 박막이므로, 진공증착 또는 용액기반형 증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 진공 증착 중합법, 스퍼터링법, 진공 증착법, 진공열증착법 또는 전자빔 증착법을 포함하는 진공증착 방법을 통하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 스핀코팅, 바코팅 또는 스프레이코팅을 포함하는 용액기반형 증착방법을 통하여 증착될 수 있다. 전기변색층(301)은 일정 형태로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(301)은 제 3 투명전극(203) 상의 일부분에만 국부적으로 배치될 수 있다.
전기변색 소자(20)는 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102) 사이에 접착부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 접착부재(미도시)는 전기변색층(301) 및 유기층(400) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 접착부재(미도시)는 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다. 이와는 다르게, 접착부재(미도시)는 전기변색층(301)에 포함될 수 있다. 접착부재(미도시)는 알코올 류의 단분자 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착부재(미도시)는 솔비톨, 글리세린, 글리세롤, 테르피네올을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여, 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)을 접합할 수 있다. 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)는 가압 공정을 통하여 접합할 수 있다. 예를 들어, 롤라미네이터를 통해 합착할 수 있다. 가압 공정을 통하여 전기변색층(301) 및 유기층(400)이 압착될 수 있다. 따라서, 증착두께에 따른 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102) 사이의 간극이 같아질 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 기판(101), 제 1 투명전극(201), 제 2 투명전극(202), 유기층(400), 전기변색층(301), 제 3 투명전극(203) 및 제 2 투명전극(202)을 증착한 이후 보호막으로 엔캡슐레이션(encapsulation)할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 전기변색소자의 동작의 개념도들이다. 도 7을 참조하여, 전하주입층(401)은 정공주입층일 수 있다. 전하수송층(402)은 정공수송층일 수 있다. 전기변색소자(10)에 제 1 투명전극(201)에서 제 2 투명전극(202) 방향으로 전압이 인가될 수 있다. 제 1 투명전극(201)에서 정공(501)이 생성될 수 있다. 정공(501)은 정공주입층 및 정공수송층을 통과할 수 있다. 정공(501)은 전기변색층(301)에 도달할 수 있다. 제 2 투명전극(202)에서 전자(502)가 생성될 수 있다. 전자(502)는 전기변색층(301)에 도달할 수 있다. 정공(501)과 전자(502)는 전기변색층(301)에서 결합할 수 있다. 전기변색층(301)은 정공(501)과 전자(502)의 결합에 의해 전기변색이 일어날 수 있다. 따라서, 전기변색층(301)은 착색상태로 될 수 있다. 정공주입층 또는 정공수송층의 사용으로 인해 제 1 전극(201)로부터 전기변색층(301)로 정공을 효과적으로 전달하고 응답속도를 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하여, 전하주입층(401)은 전자주입층일 수 있다. 전하수송층(402)은 전자수송층일 수 있다. 전기변색소자(10)에 제 2 투명전극(202)에서 제 1 투명전극(201) 방향으로 전압이 인가될 수 있다. 제 2 투명전극(202)에서 전자(502)가 생성될 수 있다. 전자(502)는 전자주입층 및 전자수송층을 통과할 수 있다. 전자(502)는 전기변색층(301)에 도달할 수 있다. 제 1 투명전극(201)에서 정공(501)이 생성될 수 있다. 정공(501)은 전기변색층(301)에 도달할 수 있다. 정공(501)과 전자(502)는 전기변색층(301)에서 결합할 수 있다. 전기변색층(301)은 정공(501)과 전자(502)의 결합에 의해 전기변색이 일어날 수 있다. 따라서, 전기변색층(301)은 착색상태로 될 수 있다. 전자주입층 또는 전자수송층의 사용으로 인해 제 1 전극(201)로부터 전기변색층(301)로 전자를 효과적으로 전달하고 응답속도를 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기변색소자의 투과도 그래프이다. 도 9를 참조하여, 외부 전압을 인가하였을 때(on상태) 전기변색소자는 착색상태로 될 수 있다. 예를 들어, 전기변색소자는 착색상태에서 40 내지 45%의 투과도를 가질 수 있다. 외부 전압을 제거하였을 때(off상태) 전기변색소자는 탈색상태로 될 수 있다. 예를 들어, 전기변색소자는 탈색상태에서 65 내지 70%의 투과도를 가질 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
101: 제 1 기판 102: 제 2 기판
201: 제 1 투명전극 202: 제 2 투명전극
203: 제 3 투명전극 301: 전기변색층
400: 유기층 401: 전하주입층
402: 전하수송층
201: 제 1 투명전극 202: 제 2 투명전극
203: 제 3 투명전극 301: 전기변색층
400: 유기층 401: 전하주입층
402: 전하수송층
Claims (13)
- 제 1 기판;
상기 제 1 기판에 이격되어 배치되는 제 2 기판;
상기 제 1 기판 상의 제 1 투명전극;
상기 제 2 기판 상의 제 2 투명전극;
상기 제 1 투명전극과 상기 제 2 투명전극 사이의 전기변색층; 및
상기 제 1 투명전극과 상기 전기변색층 사이의 유기층을 포함하고,
상기 유기층은 정공주입층 및 전자주입층 중 선택된 어느 하나를 포함하되, 상기 선택된 어느 하나는 상기 전기변색층과 직접적으로 접하고,
상기 유기층은 상기 제 1 투명전극 및 상기 전기변색층과 직접적으로 접하고,
상기 유기층은 상기 제 1 투명전극으로부터 전달받은 전하를 상기 전기변색층으로 전달하고,
상기 전기변색층은 접착부재를 포함하는 전기변색 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 정공주입층은 PEDOT:PSS, PVK, TFB, α-NPD 또는 TPD를 포함하는 전기변색 소자. - 제 2 항에 있어서,
상기 유기층은 정공수송층을 더 포함하되,
상기 정공주입층과 상기 정공수송층은 혼합되어 단일층으로 이루어지는 전기변색 소자. - 제 3 항에 있어서,
상기 정공수송층은 2-TNATA, m-MTDATA, Ir(piq)3, Ir(piq)2(acac), 또는 rubrene을 포함하는 전기변색 소자. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 전자주입층은 PEIE를 포함하는 전기변색 소자. - 제 6 항에 있어서,
상기 유기층은 전자수송층을 더 포함하되,
상기 전자주입층과 상기 전자수송층은 홉합되어 단일층으로 이루어지는 전기변색 소자. - 제 7 항에 있어서,
상기 전자수송층은 Alq3, TPBi, BBOT, PBD, BMD, Ir(piq)3, Ir(piq)2(acac) 또는 rubrene을 포함하는 전기변색 소자. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 전기변색층은 WO3 또는 PEDOT:PSS를 포함하는 전기변색 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 투명전극 및 상기 제 2 투명전극은 Al, TiN, ITO, IZO, 또는 그래핀을 포함하는 전기변색 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 유연소재 기판인 전기변색 소자. - 제 12 항에 있어서,
상기 유연소재 기판은 PET, PC, 또는 PEN을 포함하는 전기변색 소자.
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