KR102704990B1 - 전기 변색 소자 및 이를 포함하는 윈도우 장치 - Google Patents
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Abstract
실시예는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 전기 변색부를 포함하고, 하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 광 투과 변화율이 0.25 미만인 전기 변색 소자를 제공한다.
Description
실시예는 전기 변색 소자 및 이를 포함하는 윈도우 장치에 관한 것이다.
전기 변색 필름은 인가된 전위에 의해 각각의 산화 전극 및 환원 전극에서 산화 환원 반응에 의해 착색과 탈색 현상이 나타나 색깔이 변하는 필름으로 사용자가 인위적으로 가시광선 및 적외선 등의 조절 가능한 필름으로, 다양한 종류의 무기산화물들이 전극 재료로 사용되고 있다.
상기에서 상술한 바와 같은 전기 변색 필름은 다양하게 개발되어 특허출원되고 있으며, 특허출원된 내용들을 살펴보면, 국내 공개특허공보 특2001-0087586호에는 글라스 필름에 전도성을 지닌 Indium-tin oxide 박막을 증착시킨 ITO 필름(1A,1B) 두 장 중 한 장에는 환원형 발색 산화물인 MoO3를 증착시키고, 다른 한 장에는 역시 환원형 발색물질인 WO3를 증착시킨 후 그 위에 알카리 금속인 리튬계의 고체 전해질을 증착시키고 두 장 사이에 전도성 고분자인 폴리아닐린을 넣고 고주파 압축 로울러를 통과시켜 전압을 가했을 시 투명에서 청색으로 변하게 되는 필름과 국내 등록실용신안공보 제0184841호에는 005 mm두께의 글라스 필름에 indium-tinoxide를 증착시킨 후, 고분자 고체 전해질인 α-PEO copolymer를 사이에 두고 환원형 발색물질인 WO3과 산화형 발색물질인 IrO2를 증착시킨 전이금속산화물 필름 양면에 고주파 로울러로 결합시킨 것을 특징으로 하는 전기에너지에 의한 변색필름이 알려져 있다.
실시예는 향상된 내구성을 가지는 전기 변색 소자 및 이를 포함하는 윈도우 장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 전기 변색부를 포함하고, 하기의 측정 방법 1에 의해서 측정되는 광 투과 변화율이 0.25 미만이다.
[측정 방법 1]
상기 제 1 기판을 통하여, 상기 전기 변색부에 유사 태양광이 1000 W/㎡의 세기로 10분 동안 조사되고, 상기 유사 태양광의 조사 전에 상기 전기 변색 소자의 제 1 광 투과율이 측정되고, 상기 유사 태양광의 조사 후에 상기 전기 변색 소자의 제 2 광 투과율이 측정되고, 상기 광 투과 변화율은 상기 제 1 광 투과율 및 상기 제 2 광 투과율의 차이를 상기 제 1 광 투과율로 나눈 값이다.
일 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 하기의 측정 방법 2에 의해서 측정되는 헤이즈 변화가 5.5% 미만일 수 있다.
[측정 방법 2]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 헤이즈가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 헤이즈가 측정되고, 상기 헤이즈 변화는 상기 제 2 헤이즈로부터 상기 제 1 헤이즈를 뺀 값이다.
일 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 하기의 측정 방법 3에 의해서 측정되는 L* 변화가 9미만일 수 있다.
[측정 방법 3]
상기 유사 태양광 조사 전에 상기 제 1 변색층의 제 1 L*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 상기 제 1 변색층의 제 2 L*가 측정되고, 상기 L*변화는 상기 제 2 L*로부터 상기 제 1 L*를 뺀 값의 절대값이다.
일 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 하기의 측정 방법 4에 의해서 측정되는 a* 변화가 5미만일 수 있다.
[측정 방법 4]
상기 유사 태양광 조사 전에 상기 제 1 변색층의 제 1 a*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 상기 제 1 변색층의 제 2 a*가 측정되고, 상기 a*변화는 상기 제 2 a*로부터 상기 제 1 a*를 뺀 값의 절대값이다.
일 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 b* 변화가 10미만일 수 있다.
[측정 방법 5]
상기 유사 태양광 조사 전에 상기 제 1 변색층의 제 1 b*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 상기 제 1 변색층의 제 2 b*가 측정되고, 상기 b*변화는 상기 제 2 b*로부터 상기 제 1 b*를 뺀 값의 절대값이다.
일 실시예에 있어서, 상기 전기 변색부는 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 1 투명 전극; 상기 제 1 투명 전극 상에 배치되는 제 1 변색층; 상기 제 1 변색층 상에 배치되는 광 전자 저감층; 상기 광 전자 저감층 상에 배치되는 전해질층; 상기 전해질층 상에 배치되는 제 2 변색층; 및 상기 제 2 변색층 상에 배치되는 제 2 투명 전극을 포함하고, 상기 제 1 변색층은 전기 변색 변색 물질을 포함하고, 상기 광 전자 저감층은 상기 상기 전기 변색 물질보다 더 낮은 밴드 갭을 가지는 전자 수용 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전기 변색 물질은 텅스텐 옥사이드를 포함하고, 상기 전자 수용 물질은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 그래핀으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 광 투과도는 50% 내지 85%이고, 상기 제 1 헤이즈는 0.1% 내지 5%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 L*는 80 내지 100이고, 상기 제 1 a*는 -2 내지 1.5이고, 상기 제 1 b*는 0.5 내지 4일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 전자 저감층은 상기 전자 수용 물질 및 바인더를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 윈도우 장치는 프레임; 상기 프레임에 장착되는 윈도우; 및 상기 윈도우에 배치되는 전기 변색 소자를 포함하고, 상기 전기 변색 소자는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 전기 변색부를 포함하고, 하기의 측정 방법 1에 의해서 측정되는 광 투과 변화율이 0.25 미만일 수 있다.
[측정 방법 1]
상기 제 1 기판을 통하여, 상기 전기 변색부에 유사 태양광이 1000 W/㎡의 세기로 10분 동안 조사되고, 상기 유사 태양광의 조사 전에 상기 전기 변색 소자의 제 1 광 투과율이 측정되고, 상기 유사 태양광의 조사 후에 상기 전기 변색 소자의 제 2 광 투과율이 측정되고, 상기 광 투과 변화율은 상기 제 1 광 투과율 및 상기 제 2 광 투과율의 차이를 상기 제 1 광 투과율로 나눈 값이다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 0.25 미만의 광 투과 변화율을 가진다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 태양 광 등에 의해서, 외부 환경에 의해서 유발되는 투과율의 변화를 줄일 수 있다.
즉, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 태양 광에 의한 투과율 편차를 줄일 수 있기 때문에, 온-오프 시의 타겟 투과율을 용미만게 제어할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 헤이즈 변화, L* 변화, a*변화 및 b*변화가 작은 제 1 적층체 및 제 1 변색층을 포함하기 때문에, 외부의 태양 광에 의한 외관 변화가 적을 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 환경이 변하더라도 일관된 외관을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 상기 전자 수용 물질을 포함하기 때문에, 외부의 광 및/또는 구동 전압에 대하여 완충 효과를 가질 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 내구성을 가질 수 있다.
특히, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 광에 대해서 투과율 변화를 줄이고, 외관 편차를 감소시키므로, 일정한 구동 전압에 의해서 구동될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 구동 전압 편차를 감소시키고, 향상된 내구성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전기 변색 소자의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 전기 변색 소자를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 6은 다른 실시예에 따르 전기 변색 소자를 도시한 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 윈도우 장치를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 전기 변색 소자를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 6은 다른 실시예에 따르 전기 변색 소자를 도시한 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 윈도우 장치를 도시한 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 부, 면, 층 또는 기판 등이 각 부, 면, 층 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 전기 변색 소자의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 제 1 기판(100), 제 2 기판(200) 및 상기 제 1 기판(100) 및 상기 제 2 기판(200) 사이에 배치되는 전기 변색부(11)를 포함한다.
상기 전기 변색부(11)는 제 1 투명 전극(300), 제 2 투명 전극(400), 제 1 변색층(500), 광 전자 저감층(800), 제 2 변색층(600) 및 전해질층(700)을 포함한다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 제 2 기판(200)과 함께, 상기 전기 변색부(11)을 지지한다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 제 2 기판(200)과 함께, 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 전해질층(700)을 지지한다.
또한, 상기 제 1 기판(100)은 상기 제 2 기판(200)과 함께 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 전해질층(700)을 샌드위치한다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 제 2 기판(200)과 함께 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 전해질층(700)을 외부의 물리적인 충격 및 화학적인 충격으로부터 보호할 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 환형 올레핀 중합체 수지, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트 또는 폴리올레핀계 수지로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 폴리에스테르 수지를 주 성분으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 90wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 95wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 97wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 98wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 일축 또는 이축 연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 약 2배 내지 약 5배 연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 건물 또는 차량의 윈도우에 적용될 때, 상기 유리를 보강하기 위해서, 높은 기계적 물성을 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 7 ㎏f/㎟ 내지 약 40㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 8 ㎏f/㎟ 내지 약 35㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 7 ㎏f/㎟ 내지 약 40㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 8 ㎏f/㎟ 내지 약 35㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 200 ㎏f/㎟ 내지 약 400㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 350㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 270㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 200 ㎏f/㎟ 내지 약 400㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 350㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 270㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 150%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 130%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 40% 내지 약 120%의 파단 신도를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 150%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 130%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 길이 방향으로 약 40% 내지 약 120%의 파단 신도를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 30% 내지 약 150%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 30% 내지 약 130%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 상기 폭 방향으로 약 40% 내지 약 120%의 파단 신도를 가질 수 있다.
상기 모듈러스, 상기 파단 신도 및 상기 인장 강도는 KS B 5521에 따라서 측정될 수 있다.
또한, 상기 모듈러스, 상기 인장 강도 및 상기 파단 신도는 ASTM D882에 의해서 측정될 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기와 같은 향상된 기계적 강도를 가지기 때문에, 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 2 투명 전극(400), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600) 및 상기 전해질층(700)을 효율적으로 보호할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기판(100)은 상기와 같은 향상된 기계적 강도를 가지기 때문에, 부착되고자하는 유리의 기계적 강도를 효율적으로 보강할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판(100)은 높은 내화학성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 기판(100)에 상기 전해질에 포함된 전해질이 유출되더라도, 상기 제 1 기판(100)의 표면의 손상이 최소화될 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 향상된 광학적 특성을 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 전광선 투과율은 약 55% 이상일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 전광선 투과율은 약 70% 이상일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 전광선 투과율은 약 75% 내지 약 99%일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 전광선 투과율은 약 80% 내지 약 99%일 수 있다.
상기 제 1 기판(100)의 헤이즈는 약 20% 미만일 수 있다. 약 0.1% 내지 약 20%일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 헤이즈는 약 0.1% 내지 약 10%일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 헤이즈는 약 0.1% 내지 약 7%일 수 있다.
상기 전광선 투과율 및 상기 헤이즈는 ASTM D 1003 등에 의해서 측정될 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 적절한 전광선 투과율 및 헤이즈를 가지기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 기판(100)이 적절한 투과율 및 헤이즈를 가지기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 윈도우에 적용되어, 적절하게 투과율 조절을 하면서, 외부로부터의 영상의 왜곡을 최소화하고, 향상된 외관을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판(100)은 약 100㎚ 내지 약 4000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 약 200㎚ 내지 약 3500㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 약 200㎚ 내지 약 3000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 약 7000㎚ 이상의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 약 7000㎚ 내지 약 50000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 1 기판(100)은 약 8000㎚ 내지 약 20000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다.
상기 면내 위상차는 상기 제 1 기판(100)의 방향에 따른 굴절율 및 두께에 의해서 도출될 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 상기와 같은 면내 위상차를 가지기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 필름은 향상된 외관을 가질 수 있다.
상기 제 1 기판(100)의 두께는 약 10㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 두께는 약 23㎛ 내지 약 150㎛일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 두께는 약 30㎛ 내지 약 120㎛일 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 유기 또는 무기 필러를 포함할 수 있다. 상기 유기 또는 무기 필러는 내블록킹제 기능을 수행할 수 있다.
상기 필러의 평균 입경은 약 0.1㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 약 0.1㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 약 0.1㎛ 내지 약 1㎛일 수 있다.
상기 필러는 실리카 입자, 황산 바륨 입자, 알루미나 입자 또는 티타니아 입자로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 필러는 상기 제 1 기판(100) 전체를 기준으로 약 0.01wt% 내지 약 3wt% 의 함량으로 상기 제 1 기판(100)에 포함될 수 있다. 상기 필러는 상기 제 1 기판(100) 전체를 기준으로 약 0.05wt% 내지 약 2wt% 의 함량으로 상기 제 1 기판(100)에 포함될 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 단층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기판(100)은 단층 폴리에스테르 필름일 수 있다.
상기 제 1 기판(100)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기판(100)은 다층 공압출 필름일 수 있다. 상기 다층 공압출 구조는 중심층, 제 1 표면층 및 제 2 표면층을 포함할 수 있다. 상기 필러는 상기 제 1 표면층 및 상기 제 2 표면층에 포함될 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100)에 대향한다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 기판(200)의 일 끝단은 상기 제 1 기판(100)의 일 끝단과 어긋나도록 배치될 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 타 끝단은 상기 제 1 기판(100)의 타 끝단과 어긋나도록 배치될 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100)과 함께, 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 전해질층(700)을 지지한다.
또한, 상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100)과 함께 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 전해질층(700)을 샌드위치한다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100)과 함께 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 전해질층(700)을 외부의 물리적인 충격 및 화학적인 충격으로부터 보호할 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 환형 올레핀 중합체 수지, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트 또는 폴리올레핀계 수지로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 폴리에스테르 수지를 주 성분으로 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 90wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 95wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 97wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 전체 조성물 기준으로 약 98wt% 이상의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 일축 또는 이축 연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 약 2배 내지 약 5배 연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함할 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 건물 또는 차량의 윈도우에 적용될 때, 상기 유리를 보강하기 위해서, 높은 기계적 물성을 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 7 ㎏f/㎟ 내지 약 40㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 8 ㎏f/㎟ 내지 약 35㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 7 ㎏f/㎟ 내지 약 40㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 8 ㎏f/㎟ 내지 약 35㎏f/㎟의 인장 강도를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 200 ㎏f/㎟ 내지 약 400㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 350㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 270㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 200 ㎏f/㎟ 내지 약 400㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 350㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 250 ㎏f/㎟ 내지 약 270㎏f/㎟의 모듈러스를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 150%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 130%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 40% 내지 약 120%의 파단 신도를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 150%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 30% 내지 약 130%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 길이 방향으로 약 40% 내지 약 120%의 파단 신도를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 30% 내지 약 150%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 30% 내지 약 130%의 파단 신도를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 폭 방향으로 약 40% 내지 약 120%의 파단 신도를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기와 같은 향상된 기계적 강도를 가지기 때문에, 상기 제 1 투명 전극(300), 상기 제 2 투명 전극(400), 상기 제 1 변색층(500), 상기 제 2 변색층(600) 및 상기 전해질층(700)을 효율적으로 보호할 수 있다. 또한, 상기 제 2 기판(200)은 상기와 같은 향상된 기계적 강도를 가지기 때문에, 부착되고자하는 유리의 기계적 강도를 효율적으로 보강할 수 있다.
또한, 상기 제 2 기판(200)은 높은 내화학성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 2 기판(200)에 상기 전해질에 포함된 전해질이 유출되더라도, 상기 제 2 기판(200)의 표면의 손상이 최소화될 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 향상된 광학적 특성을 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 전광선 투과율은 약 55% 이상일 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 전광선 투과율은 약 70% 이상일 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 전광선 투과율은 약 75% 내지 약 99%일 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 전광선 투과율은 약 80% 내지 약 99%일 수 있다.
상기 제 2 기판(200)의 헤이즈는 약 20% 미만일 수 있다. 약 0.1% 내지 약 20%일 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 헤이즈는 약 0.1% 내지 약 10%일 수 있다. 상기 제 2 기판(200)의 헤이즈는 약 0.1% 내지 약 7%일 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 적절한 전광선 투과율 및 헤이즈를 가지기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 2 기판(200)이 적절한 투과율 및 헤이즈를 가지기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 윈도우에 적용되어, 적절하게 투과율 조절을 하면서, 외부로부터의 영상의 왜곡을 최소화하고, 향상된 외관을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 2 기판(200)은 약 100㎚ 내지 약 4000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 약 200㎚ 내지 약 3500㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 약 200㎚ 내지 약 3000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 약 7000㎚ 이상의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 약 7000㎚ 내지 약 50000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(200)은 약 8000㎚ 내지 약 20000㎚의 면내 위상차를 가질 수 있다.
상기 면내 위상차는 상기 제 2 기판(200)의 방향에 따른 굴절율 및 두께에 의해서 도출될 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기와 같은 면내 위상차를 가지기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 외관을 가질 수 있다.
상기 제 2 기판(200)의 두께는 약 10㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 두께는 약 23㎛ 내지 약 150㎛일 수 있다. 상기 제 1 기판(100)의 두께는 약 30㎛ 내지 약 120㎛일 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 유기 또는 무기 필러를 포함할 수 있다. 상기 유기 또는 무기 필러는 내블록킹제 기능을 수행할 수 있다.
상기 필러의 평균 입경은 약 0.1㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 약 0.1㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 약 0.1㎛ 내지 약 1㎛일 수 있다.
상기 필러는 실리카 입자, 황산 바륨 입자, 알루미나 입자 또는 티타니아 입자로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 필러는 상기 제 2 기판(200) 전체를 기준으로 약 0.01wt% 내지 약 3wt% 의 함량으로 상기 제 2 기판(200)에 포함될 수 있다. 상기 필러는 상기 제 2 기판(200) 전체를 기준으로 약 0.05wt% 내지 약 2wt% 의 함량으로 상기 제 2 기판(200)에 포함될 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 단층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 기판(200)은 단층 폴리에스테르 필름일 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 기판(200)은 다층 공압출 필름일 수 있다.
상기 제 1 기판(100) 및 상기 제 2 기판(200)은 플렉서블할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 전체적으로 플렉서블할 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)은 상기 제 1 기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 1 투명 전극(300)은 상기 제 1 기판(100) 상에 증착되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 투명 전극(300) 및 상기 제 1 기판(100) 사이에 하드 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)은 산화주석, 산화아연, 은(Ag), 크롬(Cr), 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide; ITO), 불소 도핑 틴 옥사이드(Fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄 도핑 징크 옥사이드 (Aluminium doped Zinc Oxide; AZO), 갈륨 도핑 징크 옥사이드(Galium doped Zinc Oxide; GZO), 안티모니 도핑 틴 옥사이드(Antimony doped Tin Oxide;ATO), 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide; IZO), 니오븀 틴 옥사이드(Niobium doped Titanium Oxide; NTO) 또는 카드뮴 틴 옥사이드(Cadmium Tin Oxide; CTO)으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 투명 전극(300)은 그래핀, 은 나노 와이어 및/또는 메탈 메쉬를 포함할 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)은 약 80% 이상의 전광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)은 약 85% 이상의 전광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)은 약 88% 이상의 전광선 투과율을 가질 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)은 약 10% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)은 약 7% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)은 약 5% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)의 면저항은 약 1Ω/sq 내지 60Ω/sq일 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)의 면저항은 약 1Ω/sq 내지 40Ω/sq일 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)의 면저항은 약 1Ω/sq 내지 30Ω/sq일 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)의 두께는 약 50㎚ 내지 약 50㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)의 두께는 약 100㎚ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)의 두께는 약 150㎚ 내지 약 5㎛일 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)은 상기 제 1 변색층(500)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 1 투명 전극(300)은 상기 제 1 변색층(500)을 통하여, 상기 전해질층(700)과 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 상기 제 2 기판(200) 아래에 배치된다. 상기 제 2 투명 전극(400)은 상기 제 2 기판(200)에 증착되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 제 2 기판(200) 사이에 하드 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 산화주석, 산화아연, 은(Ag), 크롬(Cr), 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide; ITO), 불소 도핑 틴 옥사이드(Fluorine doped tin oxide; FTO), 알루미늄 도핑 징크 옥사이드 (Aluminium doped Zinc Oxide; AZO), 갈륨 도핑 징크 옥사이드(Galium doped Zinc Oxide; GZO), 안티모니 도핑 틴 옥사이드(Antimony doped Tin Oxide;ATO), 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide; IZO), 니오븀 틴 옥사이드(Niobium doped Titanium Oxide; NTO) 또는 카드뮴 틴 옥사이드(Cadmium Tin Oxide; CTO)으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 투명 전극(400)은 그래핀, 은 나노 와이어 및/또는 메탈 메쉬를 포함할 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 약 80% 이상의 전광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)은 약 85% 이상의 전광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)은 약 88% 이상의 전광선 투과율을 가질 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 약 10% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)은 약 7% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)은 약 5% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)의 면저항은 약 1Ω/sq 내지 60Ω/sq일 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)의 면저항은 약 1Ω/sq 내지 40Ω/sq일 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)의 면저항은 약 1Ω/sq 내지 30Ω/sq일 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)의 두께는 약 50㎚ 내지 약 50㎛ 일 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)의 두께는 약 100㎚ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)의 두께는 약 150㎚ 내지 약 5㎛일 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 상기 제 2 변색층(600)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 2 투명 전극(400)은 상기 제 2 변색층(600)을 통하여, 상기 전해질층(700)과 전기적으로 연결된다.
상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 투명 전극(300) 상에 배치된다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 투명 전극(300)의 상면에 직접 배치될 수 있다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 투명 전극(300)에 전기적으로 직접 접속될 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 투명 전극(300)에 전기적으로 접속된다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 투명 전극(300)에 직접 접속될 수 있다. 또한, 상기 제 1 변색층(500)은 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속된다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)은 전자를 공급받아서 변색될 수 있다. 상기 제 1 변색층(500)은 전자를 공급 받아서 변색되는 제 1 전기 변색 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질은 텅스텐옥사이드, 니오븀펜타옥사이드, 바나듐펜타옥사이드, 티타늄옥사이드, 몰리브덴옥사이드, 비올로겐(vilogen) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene);PEDOT)로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 입자 형태로 포함할 수 있다. 상기 텅스텐옥사이드, 니오븀펜타옥사이드, 바나듐펜타옥사이드, 티타늄옥사이드 및 몰리브덴옥사이드는 약 1㎚ 내지 약 200㎚의 평균 입경을 가지는 입자일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 평균 입경은 약 5㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 평균 입경은 약 10㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 70wt% 내지 약 98wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 80wt% 내지 약 96wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 85wt% 내지 약 94wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 평균 입경 및 상기 중량 범위로 포함하기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성 및 전기 변색 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 변색층(500)은 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 무기 바인더일 수 있다. 상기 바인더는 실리카 겔을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 테트라메톡시실란 또는 메틸트리메톡시실란을 포함하는 실리카졸에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)은 상기 바인더를 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 1wt% 내지 20wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 바인더를 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 5wt% 내지 15wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(500)은 상기 바인더를 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 7wt% 내지 13wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 제 1 변색층(500) 상에 배치된다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 제 1 변색층(500) 상에 배치된다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 제 1 변색층(500) 상면에 직접 배치될 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 제 1 변색층(500)의 상면에 직접 접촉될 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전해질층(700) 아래에 배치된다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 제 1 변색층(500) 및 상기 전해질층(700) 사이에 배치된다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전해질층(700)의 하면에 직접 접촉된다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 제 1 변색층(500) 및 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속된다.
상기 광 전자 저감층(800)은 전자 수용 물질을 더 포함한다. 상기 전자 수용 물질은 상기 제 1 전기 변색 물질로부터 발생되는 전자를 수용할 수 있다.
상기 전자 수용 물질은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 그래핀으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전자 수용 물질을 입자 형태로 포함할 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 약 1㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 약 5㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 약 10㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 동적 광산란법(Dynamic Light Scattering)에 의해서 측정될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 D50 평균 입경일 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 질소 흡착 표면적(nitrogen adsorption surface area)는 약 50㎡/g 내지 약 200㎡/g일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 질소 흡착 표면적은 약 70㎡/g 내지 약 150㎡/g일 수 있다. 상기 질소 흡착 표면적은 저온 질소 흡착 방법(JIS K6217)에 의해서 계산되는 비표면적일 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 착색력(tinting strength)은 약 100% 내지 약 150%일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 착색력은 JIS K6217에 의해서 측정될 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 오일 흡착(oil adsorption)은 약 50 ㎤/100g 내지 약 150㎤/100g일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 오일 흡착은 JIS K6221에 의해서 측정될 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 산가(pH value)는 약 3.0 내지 약 4.0일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 산가는 상기 전자 수용 물질이 증류수에 혼합된 후, 유리 전극 pH 미터에 의해서 측정될 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전자 수용 물질을 상기 광 전자 저감층(800) 전체 중량을 기준으로 약 80wt% 내지 99wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전자 수용 물질을 상기 광 전자 저감층(800) 전체 중량을 기준으로 약 85wt% 내지 약 95wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전자 수용 물질을 상기 광 전자 저감층(800) 전체 중량을 기준으로 약 87wt% 내지 93wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 광 전자 저감상기 바인더는 무기 바인더일 수 있다. 상기 바인더는 실리카 겔을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 테트라메톡시실란 또는 메틸트리메톡시실란을 포함하는 실리카졸에 의해서 형성될 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 바인더를 상기 광 전자 저감층(800) 전체 중량을 기준으로 약 1wt% 내지 20wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 바인더를 상기 광 전자 저감층(800) 전체 중량을 기준으로 약 5wt% 내지 15wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)은 상기 바인더를 상기 광 전자 저감층(800) 전체 중량을 기준으로 약 7wt% 내지 13wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)은 상기 전자 수용 물질을 상기 평균 입경 및 상기 중량 범위로 포함하기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성 및 전기 변색 특성을 가질 수 있다.
상기 전자 수용 물질은 상기 제 1 전기 변색 물질보다 더 작은 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질의 밴드갭은 약 2.0eV 내지 약 3.5eV일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 밴드갭은 약 2.2eV 내지 약 3.2eV일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 밴드갭은 약 2.3eV 내지 약 3.0eV일 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 밴드갭은 약 1.0eV 내지 약 3.0eV일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 밴드갭은 약 1.5eV 내지 약 2.6eV일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 밴드갭은 약 1.8eV 내지 약 2.4eV일 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질의 전도대와 상기 전자 수용 물질의 전도대의 차이가 약 0.5eV 미만일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 전도대와 상기 전자 수용 물질의 전도대의 차이가 약 0.4eV 미만일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 전도대와 상기 전자 수용 물질의 전도대의 차이가 약 0.3eV 미만일 수 있다.
상기 제 1 변색층(500)에 태양 광 등의 외부의 광이 조사될 때, 상기 제 1 전기 변색 물질이 여기되고, 상기 제 1 전기 변색 물질이 광 변색될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전기 변색 물질의 여기된 전자는 상기 광 전자 저감층(800)으로 전달될 수 있다. 이에 따라서, 상기 전자 수용 물질은 상기 제 1 전기 변색 물질의 광 변색을 억제할 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)으로 전달 전자는 상기 제 1 투명 전극(300) 등으로 전달될 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800)의 두께는 약 5㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)의 두께는 약 5㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 광 전자 저감층(800)의 두께는 약 5㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.
상기 제 2 변색층(600)은 상기 제 2 투명 전극(400) 아래에 배치된다. 상기 제 2 변색층(600)은 상기 제 2 투명 전극(400)의 하면에 직접 배치될 수 있다. 상기 제 2 변색층(600)은 상기 제 2 투명 전극(400)에 전기적으로 직접 접속될 수 있다.
상기 제 2 변색층(600)은 상기 제 2 투명 전극(400)에 전기적으로 접속된다. 상기 제 2 변색층(600)은 상기 제 2 투명 전극(400)에 직접 접속될 수 있다. 또한, 상기 제 2 변색층(600)은 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속된다. 상기 제 2 변색층(600)은 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제 2 변색층(600)은 전자를 잃으면서 변색될 수 있다. 상기 제 2 변색층(600)은 전자를 잃으면서 산화되어 변색되는 제 2 전기 변색 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 변색층(600)은 프러시안 블루, 니켈옥사이드 및 이리듐옥사이드 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 제 2 변색층(600)은 상기 제 2 전기 변색 물질을 입자 형태로 포함할 수 있다. 상기 프러시안 블루, 니켈옥사이드 및 이리듐옥사이드는 약 1㎚ 내지 약 200㎚의 입경을 가지는 입자일 수 있다.
또한, 상기 제 2 변색층(600)은 상기 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 기판(200), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 제 2 변색층(600)은 제 2 적층체에 포함된다. 즉, 상기 제 2 적층체는 상기 제 2 기판(200), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 제 2 변색층(600)을 포함한다. 상기 제 2 적층체는 상기 제 2 기판(200), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 제 2 변색층(600)으로 구성될 수 있다.
상기 전해질층(700)은 상기 제 1 변색층(500) 상에 배치된다. 또한, 상기 전해질층(700)은 상기 제 2 변색층(600) 아래에 배치된다. 상기 전해질층(700)은 상기 제 1 변색층(500) 및 상기 제 2 변색층(600) 사이에 배치된다.
상기 전해질층(700)은 금속 이온을 함유한 고체 고분자 전해질 또는 무기계 수화물 등을 포함할 수 있다. 상기 전해질층(700)은 리튬 이온(Li+), 나트륨 이온(Na+), 칼륨 이온(K+) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, PEO/LiCF3SO3 등을 사용할 수 있고, 상기 무기계 수화물로 Sb2O5ㆍ4H2O 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 전해질층(700)은 전기변색 반응에 관여하는 전해질 이온을 제공하는 구성이다. 상기 전해질 이온은, 예를 들어,H+, Li+, Na+, K+, Rb+ 또는 Cs+ 와 같은 1가 양이온일 수 있다.
상기 전해질층(700)은 전해질을 포함할 수 있다. 상기 전해질의 예로서는 액체 전해질, 겔 폴리머 전해질 또는 무기 고체 전해질이 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 상기 전해질은 상기 전극 또는 기판과 함께 적층될 수 있도록 하나의 층 또는 필름 형태로 사용될 수 있다.
1가 양이온, 즉 H+, Li+, Na+, K+, Rb+ 또는 Cs+을 제공할 수 있는 화합물을 포함할 수 있다면, 전해질층(700)에 사용되는 전해질염의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 전해질층(700)은 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiCl, LiBr, LiI, LiB10Cl10, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li 또는 (CF3SO2)2NLi와 같은 리튬염 화합물; 또는 NaClO4와 같은 나트륨염 화합물을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 전해질층(700)은 Cl 또는 F 원소 함유 화합물을 전해질염으로서 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층(700)은 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiCl, LiB10Cl10, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi 및 NaClO4 중에서 선택되는 하나 이상의 전해질염을 포함할 수 있다.
상기 전해질은, 용매로서 카보네이트 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 카보네이트계 화합물은 유전율이 높기 때문에, 이온 전도도를 높일 수 있다. 비제한적인 일례로서, PC(propylene carbonate), EC(ethylene carbonate), DMC(dimethyl carbonate), DEC(diethyl carbonate) 또는 EMC(ethylmethyl carbonate)와 같은 용매가 카보네이트계 화합물로 사용될 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 전해질층(700)이 겔 폴리머 전해질을 포함하는 경우, 상기 전해질층(700)은 폴리-비닐 술폰산(Poly-vinyl sulfonic acid), 폴리-스티렌 술폰산(Poly-styrene sulfonic acid), 폴리-에틸렌 술폰산(Polyethylene sulfonic acid), 폴리-2-아크릴아미도-2메틸-프로판 술폰산(Poly-2-acrylamido-2methyl-propane sulfonic acid), 폴리-퍼플루오로 술폰산(Poly-perfluoro sulfonic acid), 폴리-톨루엔 술폰산(Poly-toluene sulfonic acid), 폴리-비닐 알코올(Poly-vinyl alcohol), 폴리-에틸렌 이민(Poly-ethylene imine), 폴리-비닐 피롤릴돈(Poly-vinyl pyrrolidone), 폴리-에틸렌 옥사이드(Poly-ethylene oxide(PEO)), 폴리-프로필렌 옥사이드(poly-propylene oxide(PPO)), 폴리-(에틸렌 옥사이드, 실록산)(poly-(ethylene oxide, siloxane) (PEOS), 폴리-(에틸렌 글리콜, 실록산)(poly-(ethylene glycol, siloxane)), 폴리-(프로필렌 옥사이드, 실록산)(poly-(propylene oxide, siloxane)), 폴리-(에틸렌 옥사이드, 메틸 메타크릴레이트)(poly-(ethylene oxide, methyl methacrylate) (PEO-PMMA)), 폴리-(에틸렌 옥사이드, 아크릴산)(poly-(ethylene oxide, acrylic acid) (PEO PAA)), 폴리-(프로필렌 글리콜, 메틸메타크릴레이트)(poly-(propylene glycol, methyl methacrylate) (PPG PMMA)), 폴리-에틸렌 숙시네이트(poly-ethylene succinate) 또는 폴리-에틸렌 아디페이트(poly-ethylene adipate) 등의 고분자를 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 나열된 고분자 중 2 이상의 혼합물이나 2 이상의 공중합체가 고분자 전해질로서 사용될 수도 있다.
또한, 상기 전해질층(700)은 자외선 조사 또는 열에 따라 경화될 수 있는 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 경화성 수지는 아크릴레이트계 올리고머, 폴리에틸렌글리콜계 올리고머, 우레탄계 올리고머, 폴리에스테르계 올리고머, 폴리에틸렌글리콜 디메틸 또는 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 또한, 상기 전해질층(700)은 광경화 개시제 및/또는 열경화 개시제를 포함할 수 있다.
상기 전해질층(700)의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛일 수 있다. 상기 전해질층(700)의 두께는 약 50㎛ 내지 약 150 ㎛일 수 있다.
상기 전해질층(700)은 60% 내지 95 % 범위 내의 투과율을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질층(700)은 380 nm 내지 780 nm 파장 범위, 보다 구체적으로는 400 nm 파장 또는 550 nm 파장의 가시광에 대한 투과율이 60% 내지 95 % 범위일 수 있다. 상기 투과율은 공지된 헤이즈 미터(haze meter: HM)를 이용하여 측정될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 밀봉부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉부는 경화성 수지를 포함한다. 상기 밀봉부는 열 경화성 수지 및/또는 광 경화성 수지를 포함할 수 있다.
상기 열 경화성 수지의 예로서는 에폭시 수지, 멜라민 수지, 요소 수지 또는 불포화 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 에폭시 수지의 예로서는 페놀 노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시수지, 트리스페놀 노볼락형 에폭시수지, 디시클로펜타디엔 노볼락형 에폭시수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 2, 2＇－지아리르비스페노르 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 수첨 비스페놀 A형 에폭시 수지, 프로필렌옥시드 부가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비페닐 형태 에폭시 수지, 나프탈렌 형태 에폭시 수지, 레조르시놀 형태 에폭시 수지 또는 글리시딜 아민류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 밀봉부는 열 경화제를 더 포함할 수 있다. 1, 3－비스[히도라지노카르보노에치르 5－이소프로필 히단토인(hydantoin)], 아디프산(adipic acid) 디히드라지드 등의 히드라지드화합물； 디시안디아미드, 구아니딘 유도체, 1－시아노에틸-2－페닐 이미다졸, N－[2－(2－메틸-1－이미다졸릴) 에틸]요소, 2, 4－디아미노-6－[2＇－메틸이미다졸릴(1＇)]－에틸-s－토리아진, N,N＇－비스(2－메틸-1－이미다졸릴 에틸) 요소, N, N＇－(2－메틸-1－이미다졸릴 에틸)－아지포아미도, 2－페닐-4－메틸-5－하이드록시메틸 이미다졸, 2－이미다졸린-2－thiol, 2, 2＇－티오 지 에탄티올, 각종 아민과 에폭시 수지와의 부가 생성물등을 들 수 있다.
상기 제 1 밀봉부는 광 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 광 경화성 수지의 예로서는 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 아크릴레이트계 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 밀봉부는 광 경화 개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광 경화 개시제는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물 또는 옥심계 화합물으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 선택될 수 있다.
또한, 상기 밀봉부는 제올라이트 및/또는 실리카 등과 같은 흡습제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 밀봉부는 무기 필러를 더 포함할 수 잇다. 상기 무기 필러는 절연성, 투명성, 내구성이 높은 재료일 수 있다. 상기 무기 필러의 예로서는 실리콘, 알루미늄, 지르코니아, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 제 1 버스 바(미도시) 및 제 2 버스 바(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 버스 바는 상기 제 1 투명 전극(300) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 1 버스 바는 상기 제 1 투명 전극(300)에 접속될 수 있다.
상기 제 1 버스 바는 상기 제 1 투명 전극(300)에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제 1 버스 바는 상기 제 1 투명 전극(300) 상면에 직접 접촉될 수 있다. 상기 제 1 버스 바는 솔더를 통하여, 상기 제 1 투명 전극(300)에 접속될 수 있다.
상기 제 2 버스 바는 상기 제 2 투명 전극(400) 아래에 배치된다. 상기 제 2 버스 바는 상기 제 2 투명 전극(400)에 접속된다.
상기 제 2 버스 바는 상기 제 2 투명 전극(400)에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제 2 버스 바는 상기 제 2 투명 전극(400) 하면에 직접 접촉될 수 있다. 상기 제 2 버스 바는 솔더를 통하여, 상기 제 2 투명 전극(400)에 접속될 수 있다.
상기 제 1 버스 바 및/또는 상기 제 2 버스 바는 금속을 포함할 수 있다. 상기 제 1 버스 바 및/또는 상기 제 2 버스 바는 금속 리본을 포함할 수 있다. 상기 제 1 버스 바 및/또는 상기 제 2 버스 바는 도전성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 제 1 버스 바 및/또는 상기 제 2 버스 바는 바인더 및 도전성 필러를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 다음과 같은 방법에 의해서 제조될 수 있다. 도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 전기 변색 소자를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 2을 참조하면, 제 1 기판(100) 상에 제 1 투명 전극(300)이 형성된다. 상기 제 1 투명 전극(300)은 진공 증착 공정에 의해서 형성될 수 있다. 인듐 틴 옥사이드 등과 같은 금속 산화물이 상기 제 1 기판(100) 상에 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되어, 상기 제 1 투명 전극(300)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 투명 전극(300)은 코팅 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 1 기판(100) 상에 나노 금속 와이어가 바인더와 함께 코팅되어, 상기 제 1 투명 전극(300)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 기판(100) 상에 전도성 고분자가 코팅되어, 상기 제 1 투명 전극(300)이 형성될 수 있다.
또한, 제 1 투명 전극(300)은 패터닝 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 1 기판(100) 상에 스퍼터링 공정 등에 의해서 금속층이 형성되고, 상기 금속층이 패터닝되어, 상기 제 1 기판(100) 상에 메탈 메쉬를 포함하는 제 1 투명 전극(300)층이 형성될 수 있다.
이후, 상기 제 1 투명 전극(300)층 상에 제 1 변색층(500)이 형성된다. 상기 제 1 변색층(500)은 졸겔 코팅 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 1 투명 전극(300)층 상에 제 1 전기 변색 물질, 바인더 및 용매를 포함하는 제 1 졸 용액이 코팅될 수 있다. 상기 코팅된 제 1 졸 용액에서 졸겔 반응이 일어나고, 상기 제 1 변색층(500)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 졸 용액은 상기 제 1 전기 변색 물질을 입자 형태로, 전체 용액 중량을 기준으로, 약 5wt% 내지 약 30wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 졸 용액은 상기 바인더를 전체 용액 중량을 기준으로 약 0.5wt% 내지 약 5wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 졸 용액은 상기 용매를 전체 용액 중량을 기준으로 약 70wt% 내지 약 95wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 1 졸 용액은 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 용매는 알코올류, 에테르류, 케톤류, 에스테르류 또는 방향족 탄화수소류으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 상기 용매는 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 디아세톤알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모도부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세톤, 메틸에킬케톤, 아세틸아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온, 아세토아세트산에스테르, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산 n-프로필 및 아세트산 i-부틸 등으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 바인더는 앞서 설명한 바와 같이, 무기 바인더일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 변색층(500) 상에 광 전자 저감층(800)이 형성된다. 상기 광 전자 저감층(800)이 형성되기 위해서, 제 3 졸 용액이 준비된다.
상기 졸 용액은 전자 수용 물질, 바인더 및 용매를 포함한다.
상기 제 3 졸 용액은 상기 전자 수용 물질을 입자 형태로, 전체 용액 중량을 기준으로, 약 5wt% 내지 약 30wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 3 졸 용액은 상기 바인더를 전체 용액 중량을 기준으로 약 0.5wt% 내지 약 5wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 3 졸 용액은 상기 용매를 전체 용액 중량을 기준으로 약 70wt% 내지 약 95wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 3 졸 용액은 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 용매는 알코올류, 에테르류, 케톤류, 에스테르류 또는 방향족 탄화수소류으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 상기 용매는 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 디아세톤알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모도부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세톤, 메틸에킬케톤, 아세틸아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온, 아세토아세트산에스테르, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산 n-프로필 및 아세트산 i-부틸 등으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 제 1 변색층(500) 상에 상기 제 3 졸 용액이 코팅된다. 상기 제 1 변색층(500) 상에 코팅된 제 3 졸 용액에서 졸겔 반응이 진행된다. 이에 따라서, 상기 제 1 변색층(500) 상에 상기 광 전자 수용층이 형성된다.
이후, 전해질층(700)을 형성하기 위한 전해질 조성물이 형성된다.
상기 전해질 조성물은 금속염, 전해질, 광 경화 수지 및 광 경화 개시제를 포함할 수 있다. 상기 광 경화 수지는 헥산디올디아크릴레이트(hexandiol diacrylate, HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropyleneglycoldiacrylate, TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethyleneglycoldiacrylate, EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylated triacrylate, TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(glycerol propoxylated triacrylate, GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate, PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA) 으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 금속염, 상기 전해질 및 상기 광 경화 개시제는 앞서 설명한 바와 같을 수 있다.
상기 광 전자 저감층(800) 상에 상기 전해질 조성물이 코팅된다. 이에 따라서, 상기 광 전자 저감층(800) 상에 전해질 조성물 코팅층(701)이 형성된다.
도 4을 참조하면, 제 2 기판(200) 상에 제 2 투명 전극(400)이 형성된다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 진공 증착 공정에 의해서 형성될 수 있다. 인듐 틴 옥사이드 등과 같은 금속 산화물이 상기 제 2 기판(200) 상에 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되어, 상기 제 2 투명 전극(400)이 형성될 수 있다.
상기 제 2 투명 전극(400)은 코팅 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 2 기판(200) 상에 나노 금속 와이어가 바인더와 함께 코팅되어, 상기 제 2 투명 전극(400)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 기판(200) 상에 전도성 고분자가 코팅되어, 상기 제 2 투명 전극(400)이 형성될 수 있다.
또한, 제 2 투명 전극(400)은 패터닝 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 2 기판(200) 상에 스퍼터링 공정 등에 의해서 금속층이 형성되고, 상기 금속층이 패터닝되어, 상기 제 2 기판(200) 상에 메탈 메쉬를 포함하는 제 2 투명 전극(400)층이 형성될 수 있다.
이후, 상기 제 2 투명 전극(400)층 상에 제 2 변색층(600)이 형성된다. 상기 제 2 변색층(600)은 졸겔 코팅 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 2 투명 전극(400)층 상에 제 2 전기 변색 물질, 바인더 및 용매를 포함하는 제 2 졸 용액이 코팅될 수 있다. 상기 코팅된 제 2 졸 용액에서 졸겔 반응이 일어나고, 상기 제 2 변색층(600)이 형성될 수 있다.
상기 제 2 졸 용액은 상기 제 2 변색 물질을 입자 형태로, 전체 용액 중량을 기준으로 약 5wt% 내지 약 30wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 2 졸 용액은 상기 바인더를 전체 용액 중량을 기준으로 약 0.5wt% 내지 약 5wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 2 졸 용액은 상기 용매를 전체 용액 중량을 기준으로 약 70wt% 내지 약 95wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 2 졸 용액은 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제 2 기판(200), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 제 2 변색층(600)은 상기 코팅된 전해질 조성물층(701) 상에 적층된다. 이때, 상기 제 2 변색층(600)이 상기 코팅된 전해질 조성물층(701)에 직접 접촉된다.
이후, 상기 코팅된 전해질 조성물층(701)은 광에 의해서 경화되고, 상기 제 1 기판(100), 상기 제 1 투명 전극(300) 및 상기 제 1 변색층(500)을 포함하는 제 1 적층체와 상기 제 2 기판(200), 상기 제 2 투명 전극(400) 및 상기 제 2 변색층(600)을 포함하는 제 2 적층체가 서로 라미네이트된다. 즉, 상기 제 1 적층체와 상기 제 2 적층체가 상기 전해질층(700)에 의해서 서로 접착될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 광 투과율을 가질 수 있다. 여기서, 상기 광 투과율은 상기 전기 변색 소자가 전기변색이 되지 않은 상태 기준의 광 투과율을 의미할 수 있다. 또한, 상기 광 투과율은 전광선 투과율을 의미할 수 있다.
상기 전기 변색 소자의 광 투과율은 약 50% 내지 약 90%일 수 있다. 상기 전기 변색 소자의 광 투과율은 약 55% 내지 약 88%일 수 있다. 상기 전기 변색 소자의 광 투과율은 약 68% 내지 약 86%일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 광 투과 변화율을 가질 수 있다. 상기 광 투과 변화율은 초기 광 투과율 대비 유사 태양광 노출 후, 광 투과율의 변화율이다.
상기 광 투과 변화율은 하기의 측정 방법 1에 의해서 측정될 수 있다.
[측정 방법 1]
상기 제 1 기판(100)을 통하여, 상기 전기 변색부(11)에 유사 태양광이 약 1000 W/㎡의 세기로 10분 동안 조사되고, 상기 유사 태양광의 조사 전에 상기 전기 변색 소자의 제 1 광 투과율이 측정되고, 상기 유사 태양광의 조사 후에 상기 전기 변색 소자의 제 2 광 투과율이 측정되고, 상기 광 투과 변화율은 상기 제 1 광 투과율 및 상기 제 2 광 투과율의 차이를 상기 제 1 광 투과율로 나눈 값이다.
상기 광 투과 변화율(△TR)은 하기의 수식 1로 표시될 수 있다.
[수식 1]
△TR = ( T1 - T2 ) / T1
여기서, 상기 T1은 상기 전기 변색 소자의 초기 광 투과율이고, 상기 T2는 상기 제 1 기판(100)을 통하여, 상기 제 1 변색층(500)에 상기 유사 태양광이 약 1000 W/㎡의 세기로 10분 동안 조사된 후, 상기 전기 변색 소자의 광 투과율이다.
상기 유사 태양광은 태양광의 스펙트럼과 유사한 스펙트럼을 가지는 인공 광일 수 있다. 상기 유사 태양광은 솔라 시뮬레이터에 의해서 구현될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과 변화율은 약 0.25 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과 변화율은 0 내지 약 0.30일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과 변화율은 0 내지 약 0.25일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과율 변화율은 약 0.01 내지 약 0.20일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과 변화율은 약 0.02 내지 약 0.18일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과 변화율은 약 0.03 내지 약 0.15일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과율은 약 45% 내지 약 90%일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과율은 약 50% 내지 약 85%일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 광 투과율은 약 60% 내지 약 80%일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자에 상기 유사 태양광이 조사된 후의 광 투과율은 약 40% 내지 약 80%일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에 상기 유사 태양광이 조사된 후의 광 투과율은 약 45% 내지 약 80%일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에 상기 유사 태양광이 조사된 후의 광 투과율은 약 50% 내지 약 70%일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 상기와 같은 광 투과 변화율을 가진다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 태양 광 등에 의해서, 유발되는 투과율의 변화를 줄일 수 있다.
즉, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 태양 광에 의한 투과율 편차를 줄일 수 있기 때문에, 온-오프 시의 타겟 투과율을 용이하게 제어할 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 헤이즈는 실시예에 따른 전기 변색 소자가 광 변색 또는 전기 변색되지 않은 상태에서의 헤이즈를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈는 약 5% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈는 약 4% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈는 약 3% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈는 약 2% 미만일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 헤이즈 변화를 가질 수 있다.
상기 헤이즈 변화는 하기의 측정 방법 2에 의해서 측정될 수 있다.
[측정 방법 2]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 헤이즈가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 헤이즈가 측정되고, 상기 헤이즈 변화는 상기 제 2 헤이즈로부터 상기 제 1 헤이즈를 뺀 값이다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈 변화는 5.5% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈 변화는 5% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈 변화는 4% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈 변화는 3% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 헤이즈 변화는 2% 미만일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광을 조사한 후의 헤이즈는 약 6% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광을 조사한 후의 헤이즈는 약 5% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광을 조사한 후의 헤이즈는 약 4% 미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광을 조사한 후의 헤이즈는 약 3% 미만일 수 있다.
상기 광 투과율은 전광선 투과율일 수 있다. 상기 전광선 투과율은 약 380㎚ 내지 약 780㎚의 파장대 영역에서의 광 투과율일 수 있다.
상기 광 투과율 및 상기 헤이즈는 ASTM D1003에 의해서 측정될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 L*, a* 및 b*를 가질 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 L*는 약 70 내지 약 100일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 L*는 약 80 내지 약 100일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 L*는 약 91 내지 약 100일 수 있다. 상기 L*는 실시예에 따른 전기 변색 소자가 광 변색 및/또는 전기 변색되지 않는 상태에서 측정될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 L* 변화를 가질 수 있다.
상기 L*변화는 하기의 측정 방법 3에 의해서 측정될 수 있다.
[측정 방법 3]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 L*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 L*가 측정되고, 상기 L*변화는 상기 제 2 L*로부터 상기 제 1 L*를 뺀 값의 절대값이다.
상기 L*변화는 하기의 수식 2로 표시될 수 있다.
[수식 2]
L*변화 = │제 2 L* - 제 1 L*│
실시예에 따른 전기 변색 소자의 L*변화는 7미만일 수 있다. 상기 전기 변색 소자의 L*변화는 6미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 L*변화는 5미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 L*변화는 4미만일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자에서 상기 유사 태양광이 조사된 후의 L*는 약 70 내지 약 95일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에서 상기 유사 태양광이 조사된 후의 L*는 약 76 내지 약 94일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*는 -3 내지 2일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*는 -2.5 내지 1.5일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*는 -2 내지 1일 수 있다. 상기 a*는 실시예에 따른 전기 변색 소자가 광 변색 및/또는 전기 변색되지 않는 상태에서 측정될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 a* 변화를 가질 수 있다.
상기 a*변화는 하기의 측정 방법 4에 의해서 측정될 수 있다.
[측정 방법 4]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 a*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 a*가 측정되고, 상기 a*변화는 상기 제 2 a*로부터 상기 제 1 a*를 뺀 값이다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 하기의 수식 3으로 표시될 수 있다.
[수식 3]
a*변화 = │제 2 a* - 제 1 a*│
실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 6미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 5미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 2미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 3미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 1.8미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 1.6미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 a*변화는 1.5미만일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자에서 상기 유사 태양광이 조사된 후의 a*는 약 -5 내지 약 0일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에서 상기 유사 태양광이 조사된 후의 a*는 약 -4.5 내지 약 0일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*는 0 내지 4일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*는 0.1 내지 3.5일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*는 0.5 내지 3일 수 있다. 상기 b*는 실시예에 따른 전기 변색 소자가 광 변색 및/또는 전기 변색되지 않는 상태에서 측정될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 b*변화를 가질 수 있다.
상기 b*변화는 하기의 측정 방법 5에 의해서 측정될 수 있다.
[측정 방법 5]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 b*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 b*가 측정되고, 상기 b*변화는 상기 제 2 b*로부터 상기 제 1 b*를 뺀 값이다.
상기 b*변화는 하기의 수식 4로 계산될 수 있다.
[수식 4]
b* 변화 = │제 2 b* - 제 1 b*│
실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*변화는 10미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*변화는 8미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*변화는 7미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*변화는 2.8미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*변화는 2.6미만일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자의 b*변화는 2.5미만일 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자에 상기 유사 태양광이 조사된 후의 b*는 약 -5 내지 약 3일 수 있다. 실시예에 따른 전기 변색 소자에 상기 유사 태양광이 조사된 후의 b*는 약 -4.5 내지 약 2일 수 있다.
상기 L*, 상기 a* 및 상기 b*는 색차계에 의해서 측정될 수 있다.
실시예에 따른 전기 변색 소자는 상기와 같은 헤이즈 변화를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 상기 L* 변화, 상기 a*변화 및 상기 b*변화를 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 태양 광에 의한 외관 변화는 낮출 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 외부의 환경이 변하더라도 일관된 외관을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 상기 전자 수용 물질을 포함하기 때문에, 외부의 광 및 구동 전압에 대하여 완충 효과를 가질 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 내구성을 가질 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전기 변색 소자를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 광 전자 저감층은 제 1 변색층(501)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 전자 수용 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 투명 전극(300) 상에 배치된다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 투명 전극(300)의 상면에 직접 배치될 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 투명 전극(300)에 전기적으로 직접 접속될 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 투명 전극(300)에 전기적으로 접속된다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 투명 전극(300)에 직접 접속될 수 있다. 또한, 상기 제 1 변색층(501)은 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속된다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 전해질층(700)에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 전자를 공급받아서 변색될 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 전자를 공급 받아서 변색되는 제 1 전기 변색 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질은 텅스텐옥사이드, 니오븀펜타옥사이드, 바나듐펜타옥사이드, 티타늄옥사이드, 몰리브덴옥사이드, 비올로겐(vilogen) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene);PEDOT)로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 입자 형태로 포함할 수 있다. 상기 텅스텐옥사이드, 니오븀펜타옥사이드, 바나듐펜타옥사이드, 티타늄옥사이드 및 몰리브덴옥사이드는 약 1㎚ 내지 약 200㎚의 평균 입경을 가지는 입자일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 평균 입경은 약 5㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 평균 입경은 약 10㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 70wt% 내지 약 98wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 80wt% 내지 약 96wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 85wt% 내지 약 94wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 제 1 전기 변색 물질을 상기 평균 입경 및 상기 중량 범위로 포함하기 때문에, 상기 제 1 적층체 및 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성 및 전기 변색 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 변색층(501)은 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 무기 바인더일 수 있다. 상기 바인더는 실리카 겔을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 테트라메톡시실란 또는 메틸트리메톡시실란을 포함하는 실리카졸에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 바인더를 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 1wt% 내지 20wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 바인더를 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 5wt% 내지 15wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 바인더를 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 7wt% 내지 13wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 전자 수용 물질을 더 포함한다. 상기 전자 수용 물질은 상기 제 1 전기 변색 물질로부터 발생되는 전자를 수용할 수 있다.
상기 전자 수용 물질은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 그래핀으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 전자 수용 물질을 입자 형태로 포함할 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 약 약 1㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 약 5㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 약 10㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 동적 광산란법(Dynamic Light Scattering)에 의해서 측정될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 평균 입경은 D50 평균 입경일 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 질소 흡착 표면적(nitrogen adsorption surface area)는 약 50㎡/g 내지 약 200㎡/g일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 질소 흡착 표면적은 약 70㎡/g 내지 약 150㎡/g일 수 있다. 상기 질소 흡착 표면적은 저온 질소 흡착 방법(JIS K6217)에 의해서 계산되는 비표면적일 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 착색력(tinting strength)은 약 100% 내지 약 150%일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 착색력은 JIS K6217에 의해서 측정될 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 오일 흡착(oil adsorption)은 약 50 ㎤/100g 내지 약 150㎤/100g일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 오일 흡착은 JIS K6221에 의해서 측정될 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 산가(pH value)는 약 3.0 내지 약 4.0일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 산가는 상기 전자 수용 물질이 증류수에 혼합된 후, 유리 전극 pH 미터에 의해서 측정될 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 전자 수용 물질을 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 0.5wt% 내지 7wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 전자 수용 물질을 상기 제 1 변색층(501) 전체 중량을 기준으로 약 0.7wt% 내지 5wt%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)은 상기 전자 수용 물질을 상기 제 1 변색층(500) 전체 중량을 기준으로 약 0.8wt% 내지 3wt%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)은 상기 전자 수용 물질을 상기 평균 입경 및 상기 중량 범위로 포함하기 때문에, 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성 및 전기 변색 특성을 가질 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)에 포함되는 상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 중량비는 약 20:1 내지 약 5:1이 일 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)에 포함되는 상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 중량비는 약 15:1 내지 약 8:1이 일 수 있다. 상기 제 1 변색층(501)에 포함되는 상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질의 중량비는 약 13:1 내지 약 7:1이 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 전기 변색 물질의 평균 입경 및 상기 전자 수용 물질의 평균 입경의 비는 약 0.7:1 내지 약 1.5:1일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 평균 입경 및 상기 전자 수용 물질의 평균 입경의 비는 약 0.8:1 내지 약 1.4:1일 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질 및 상기 전자 수용 물질은 상기와 같은 중량비 및 상기와 같은 평균 입경 비를 가지기 때문에, 상기 제 1 적층체 및 실시예에 따른 전기 변색 소자는 향상된 광학적 특성 및 전기 변색 특성을 가질 수 있다.
상기 전자 수용 물질은 상기 제 1 전기 변색 물질보다 더 작은 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질의 밴드갭은 약 2.0eV 내지 약 3.5eV일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 밴드갭은 약 2.2eV 내지 약 3.2eV일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 밴드갭은 약 2.3eV 내지 약 3.0eV일 수 있다.
상기 전자 수용 물질의 밴드갭은 약 1.0eV 내지 약 3.0eV일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 밴드갭은 약 1.5eV 내지 약 2.6eV일 수 있다. 상기 전자 수용 물질의 밴드갭은 약 1.8eV 내지 약 2.4eV일 수 있다.
상기 제 1 전기 변색 물질의 전도대와 상기 전자 수용 물질의 전도대의 차이가 약 0.5eV 이하일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 전도대와 상기 전자 수용 물질의 전도대의 차이가 약 0.4eV 이하일 수 있다. 상기 제 1 전기 변색 물질의 전도대와 상기 전자 수용 물질의 전도대의 차이가 약 0.3eV 이하일 수 있다.
상기 제 1 변색층(501)에 태양 광 등의 외부의 광이 조사될 때, 상기 제 1 전기 변색 물질이 여기되고, 상기 제 1 전기 변색 물질이 광 변색될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전기 변색 물질의 주변에 상기 전자 수용 물질이 배치되기 때문에, 상기 제 1 전기 변색 물질의 여기된 전자는 상기 전자 수용 물질로 전달 될 수 있다. 이에 따라서, 상기 전자 수용 물질은 상기 제 1 전기 변색 물질의 광 변색을 억제할 수 있다.
상기 전자 수용 물질로 전달된 전자는 상기 제 1 투명 전극(300) 등으로 전달될 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 윈도우 장치(1)를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 윈도우 장치(1)는 상기 전기 변색 소자(10), 프레임(20), 윈도우들(31, 32, 33), 플러그 인 컴포넌트(40) 및 전원부(50)를 포함한다.
상기 프레임(20)은 하나 이상의 피스들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(20)은 하나 이상의 재료들 예컨대 비닐, PVC, 알루미늄 (Al), 강철, 또는 파이버 유리로 구성될 수 있다. 상기 프레임(20)은 상기 윈도우들(31, 32, 33)을 고정시키고, 상기 윈도우들(31, 32, 33) 사이의 공간을 밀폐시킨다. 또한,
상기 프레임(20)은 폼(foam) 또는 다른 재료 피스들을 홀드하거나 또는 포함할 수 있다. 상기 프레임(20)은 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서는 인접한 윈도우들(31, 32, 33) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 스페이서는 접착제 실런트와 함께, 상기 윈도우들(31, 32, 33) 사이의 공간을 기밀 밀봉할 수 있다.
상기 윈도우들(31, 32, 33)은 상기 프레임(20)에 고정된다. 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 글래스 페인(glass pane)일 수 있다. 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 대략 75% 실리카(SiO2) 플러스 Na2O, CaO, 및 몇몇의 마이너 첨가제들로 구성된 소다 라임 유리 또는 플로트(float) 유리와 같은 통상의 실리콘 산화물 (SOx)-계의 유리 기판일 수 있다. 그러나, 적절한 광학적, 전기적, 열적, 및 기계적 특성을 갖는 임의의 재료가 사용될 수 있다. 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 또한 예를 들어, 다른 유리 재료들, 플라스틱들 및 열가소성 수지들 (예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 알릴 디글리콜 카보네이트, SAN (스티렌 아크릴로니트릴 공중합체), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리에스테르, 폴리아미드), 또는 미러 재료들을 포함할 수 있다. 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 강화 유리를 포함할 수 있다.
상기 윈도우들(31, 32, 33)은 제 1 윈도우(31), 제 2 윈도우(32) 및 제 3 윈도우(33)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 윈도우(31) 및 상기 제 3 윈도우(33)는 가장 바깥에 배치되고, 상기 제 2 윈도우(32)는 상기 제 1 윈도우(31) 및 상기 제 3 윈도우(33) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 윈도우(31) 및 상기 제 2 윈도우(32) 사이에 상기 전기 변색 소자(10)가 배치된다. 상기 전기 변색 소자(10)는 상기 제 1 윈도우(31) 및 상기 제 2 윈도우(32)에 라미네이트 될 수 있다.
상기 전기 변색 소자(10)는 제 1 폴리비닐부티랄 시트에 의해서 상기 제 1 윈도우(31)에 라미네이트될 수 있다. 즉, 상기 제 1 폴리비닐부티랄 시트는 상기 제 1 윈도우(31) 및 상기 전기 변색 소자(10)에 배치되고, 상기 제 1 윈도우(31) 및 상기 전기 변색 소자(10)에 라미네이트 될 수 있다.
상기 전기 변색 소자(10)는 제 2 폴리비닐부티랄 시트에 의해서 상기 제 2 윈도우(32)에 라미네이트될 수 있다. 즉, 상기 제 2 폴리비닐부티랄 시트는 상기 제 2 윈도우(32) 및 상기 전기 변색 소자(10)에 배치되고, 상기 제 2 윈도우(32) 및 상기 전기 변색 소자(10)에 라미네이트 될 수 있다.
상기 제 2 윈도우(32) 및 상기 제 3 윈도우(33) 사이에 이격된 공간(60)이 형성될 수 있다. 상기 공간에는 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 또는 제논(Xn)와 같은 하나 이상의 가스들이충전될 수 있다.
상기 윈도우들(31, 32, 33)은 주거용 또는 상업용 윈도우 애플리케이션들을 위한 유리 페인 사이즈일 수 있다. 유리 페인의 크기는 주택 또는 상업용 회사의 특정 요구에 따라 광범위하게 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 건축용 유리로 형성될 수 있다. 건축용 유리는 통상적으로 상업 건물들에 사용되지만, 또한, 주거 건물에서 사용될 수 있으며, 통상적으로, 필수적이지는 않지만, 실내 환경을 실외 환경과 분리한다. 어떤 실시예들에서, 적절한 건축용 유리 기판은 적어도 대략 20 인치에 대략 20 인치일 수 있고, 그리고 휠씬 더 클 수 있다, 예를 들어, 대략 80 인치에 대략 120 인치, 또는 더 클 수 있다. 건축용 유리는 전형적으로 적어도 약 2 밀리미터(mm) 두께이고 6 mm 또는 그 이상 정도로 두꺼울 수 있다.
일 실시예들에서, 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 대략 1 mm 내지 대략 10 mm의 범위에 두께를 가질 수 있다.
일 실시예들에서, 상기 윈도우들(31, 32, 33)은 매우 얇은 및 가요성의, 예컨대 Gorilla Glass® 또는 WillowTM Glass일 수 있고, 각각은 새로운 York, Corning 의 Corning, Inc로부터 상업적으로 이용가능하고 이들 유리들은 0.3 mm 미만 또는 약 1 mm미만의 두께일 수 있다.
상기 플러그 인 컴포넌트(40)는 제 1 전기 입력(41), 제 2 전기 입력(42), 제 3 전기 입력(43), 제 4 전기 입력(44) 및 제 5 전기 입력(45)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원부(50)는 제 1 전원 단자(51) 및 제 2 전원 단자(52)를 포함한다.
상기 제 1 전기 입력(41)은 하나 이상의 와이어들 또는 다른 전기적 연결들, 컴포넌트들, 또는 디바이스들을 통하여, 상기 제 1 전원 단자(51)에 전기적으로 결합된다.
상기 제 1 전기 입력(41)은 핀, 소켓, 또는 다른 전기적 커넥터 또는 도전체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전기 입력(41)은 제 1 버스 바(미도시)를 통하여, 상기 전기 변색 소자(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 버스 바는 상기 제 2 투명 전극(400)에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제 2 전기 입력(42)은 하나 이상의 와이어들 또는 다른 전기적 연결들, 컴포넌트들, 또는 디바이스들을 통하여, 상기 제 2 전원 단자(52)에 전기적으로 결합된다.
상기 제 2 전기 입력(42)은 핀, 소켓, 또는 다른 전기적 커넥터 또는 도전체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전기 입력(42)은 제 2 버스 바(미도시)를 통하여, 상기 전기 변색 소자(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 버스 바는 상기 제 1 투명 전극(300)에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제 3 전기 입력(43)은 디바이스, 시스템, 또는 빌딩 접지에 결합될 수 있다.
상기 제 4 전기 입력(44) 및 제 5 전기 입력(45)은, 개별적으로, 예를 들어, 윈도우 장치(1)를 제어하는 제어기 또는 마이크로컨트롤러 및 네트워크 제어기사이의 통신을 위해서 사용될 수 있다.
상기 전원부(50)는 상기 플러그 인 컴포넌트(40)를 통하여, 상기 전기 변색 소자(10)에 전력을 공급한다. 또한, 상기 전원부(50)는 외부의 상기 제어기에 의해서 제어되어, 상기 전기 변색 소자(10)에 일정 파형의 전력을 상기 전기 변색 소자(10)에 공급할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
제조예
ITO 필름 : 한성산업(주), HI150-ABE-125A-AB
텅스텐 옥사이드 분말 : 애드크로(주),ELACO-W
니켈 옥사이드 분말 : 애드크로(주), ELACO-P
카본 블랙 : Mitsubishi Chemical Corp, MA-100
카본나노튜브 : Avention, AV-481436
겔 폴리머 전해질 조성물
약 39중량부의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 약 80 중량부의 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드[BMI-TFSI] 및 약 1 중량부의 디에톡시아세토페논(DEAP)을 혼합하고, LiBF4(Li+농도: 1mol/L)를 첨가하여 겔 폴리머 전해질 조성물을 제조하였다.
실시예 1
약 10 중량부의 텅스텐 옥사이드 분말, 약 1 중량부의 TEOS 및 약 90 중량부의 에탄올이 균일하게 혼합되어, 제 1 변색 물질 조성물이 제조되었다. 상기 제 1 변색 물질 조성물은 제 1 ITO 필름 상에 약 25㎛의 두께로 코팅되고, 약 110℃의 온도로 약 5분 동안의 졸겔 반응에 의해서, 약 600㎚의 두께를 가지는 제 1 변색층이 형성되었다. 이후, 약 10 중량부의 카본 블랙, 약 1 중량부의 TEOS 및 약 90 중량부의 에탄올이 균일하게 혼합되고, 전자 수용 물질 조성물이 제조되었다. 이후, 상기 전자 수용 물질 조성물은 상기 제 1 변색층 상에 약 2.5㎛의 두께로 코팅되고, 약 110℃의 온도로 약 5분 동안의 졸겔 반응에 의해서, 약 60㎚의 두께를 가지는 광 전자 저감층이 형성되었다. 이에 따라서, 상기 제 1 변색층 및 상기 광 전자 저감층을 포함하는 제 1 적층체가 형성되었다.
약 11중량부의 니켈 옥사이드 분말, 약 1 중량부의 TEOS 및 약 89 중량부의 에탄올이 균일하게 혼합되어, 제 2 변색 물질 조성물이 제조되었다. 상기 제 2 변색 물질 조성물은 제 2 ITO 필름 상에 약 40㎛의 두께로 코팅되고, 약 120℃의 온도로 약 5분 동안의 졸겔 반응에 의해서, 1200㎚의 두께를 가지는 제 2 변색층을 포함하는 제 2 적층체가 제조되었다. 상기 제 1 변색층 상에 상기 겔 폴리머 전해질 조성물이 약 100㎛의 두께로 코팅되고, 상기 제 2 변색층이 형성된 제 2 ITO 필름이 상기 코팅된 겔 폴리머 전해질 조성물 상에 라미네이트되고, UV 광에 의해서 상기 코팅된 겔폴리머 전해질 조성물이 경화되었다. 이후, 상기 적층체는 약 14시간 동안 상온에서 방치되어, 에이징되었다. 이에 따라서, 실시예에 따른 전기 변색 소자가 제조되었다.
실시예 2 내지 4 및 비교예
하기의 표 1과 같이, 상기 전자 수용 물질 조성물이 제조되어, 상기 광 전자 저감층이 형성되었다. 또한, 하기의 표 1과 같이, 상기 적층체는 상온에서 에이징되었다.
| 구분 | 전자 수용 물질, 광 전자 수용층 두께 (㎚) |
에이징 시간 (시간) |
| 실시예 1 | 카본 블랙, 60 | 14 |
| 실시예 2 | 카본 블랙, 50 | 14 |
| 실시예 3 | 카본 블랙, 40 | 14 |
| 실시예 4 | 카본 블랙, 30 | 10 |
| 실시예 5 | CNT, 50 | 0 |
| 비교예 | - | 0 |
평가예
1. 솔라 시뮬레이터
실시예에 따른 전기 변색 소자에 솔라 시뮬레이터(㈜티엔이테크, UV 노화 시험기)에 의해서, 약 1000 W/㎡의 유사 태양광이 약 10분 동안 조사된다.
2. 전광선 투과율
실시예들 및 제조예들에서 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광 조사 전의 투과율 및 상기 유사 태양광 조사 후의 투과율이 솔라 스펙트럼 미터(EDTM사, SS2450)에 의해서 약 380㎚ 내지 약 780㎚의 파장대에서 전광선 투과율로 측정된다.
3. 헤이즈
실시예들 및 제조예들에서 제조된 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광 조사 전의 헤이즈 및 상기 유사 태양광 조사 후의 헤이즈가 (Konica-Minolta, CM-5)에 의해서 측정된다.
4. 컬러 수치
실시예들 및 제조예들에서 제조된 전기 변색 소자에서, 상기 유사 태양광 조사 전의 컬러 수치(L*, a* 및 b*) 및 상기 유사 태양광 조사 후의 컬러 수치가 분광측색계(Konica-Minolta, CM-5)에 의해서 측정된다.
5. 충방전 테스트
실시예들 및 비교예에서 제조된 전기변색소자에서, 솔라 시뮬레이터 내에 넣어 유사 태양광에 노출되게 한 상태에서, 충방전 시험기 (원아테크, WBCS_D70714K1)의 (-) 전극을 텅스텐 옥사이드에 부착된 버스바에 연결하고, (+) 전극을 니켈 옥사이드에 부착된 버스바에 연결한다. 이후, 소정의 전압을 인가하여 충분히 높은 상태의 탈색 투과율에 도달하면, 충방전 시험기의 내부 전기적인 변형에 의해 각 전압을 반대로 연결하여 (+) 전압은 텅스텐 옥사이드에 연결된 버스바에 인가되고, (-)전압은 니켈 옥사이드에 연결된 버스바에 인가되도록 조정하여 충분히 낮은 착색 투과율에 도달하는 것을 1회 사이클로 해서 사이클을 계속 반복하면서 투과율 및 충방전량을 측정하는 방식으로 충방전 테스트를 진행하여 일정 사이클 동작 후 변색 범위가 줄지 않고, 충방전량을 80% 이상 유지하는 회수를 측정하였다.
하기의 표 2와 같이, 실시예들 및 비교예에 따른 전기 변색 소자에서, 제 1 광 투과율, 제 2 광 투과율, 제 1 헤이즈 및 제 2 헤이즈가 측정되었다.
| 구분 | 제 1 광 투과율 (%) |
제 2 광 투과율 (%) |
제 1 헤이즈 (%) |
제 2 헤이즈 (%) |
| 실시예 1 | 55 | 51 | 2.35 | 5.31 |
| 실시예 2 | 59 | 52 | 2.44 | 2.98 |
| 실시예 3 | 62 | 55 | 1.56 | 3.82 |
| 실시예 4 | 65 | 57 | 1.89 | 3.91 |
| 실시예 5 | 56 | 52 | 1.08 | 5.2 |
| 비교예 | 69 | 51 | 1.98 | 7.95 |
하기의 표 3과 같이, 실시예들 및 비교예에 따른 전기 변색 소자에서, 컬러 수치 및 충방전 회수가 측정되었다.
| 구분 | 제 1 L* | 제 2 L* | 제 1 a* | 제 2 a* | 제 1 b* | 제 2 b* | 충방전 회수 |
| 실시예 1 | 91.54 | 89.9 | 0.51 | -4.3 | 2.37 | -0.75 | 8000 |
| 실시예 2 | 91.45 | 90.02 | 0.35 | -2.8 | 2.25 | 0.89 | 11000 |
| 실시예 3 | 84.06 | 79.8 | -1.81 | -5.52 | 1.80 | -5.4 | 20000 |
| 실시예 4 | 87.1 | 78.9 | -1.84 | -5.63 | 1.78 | -5.2 | 15000 |
| 실시예 5 | 91.34 | 90.05 | -1.85 | -1.45 | 1.95 | 0.26 | 20000 |
| 비교예 | 93.33 | 84.19 | 0.67 | -6.47 | 1.66 | -4.41 | 3000 |
상기 표 2 및 상기 표 3에 기재된 바와 같이, 실시예들에 따른 전기 변색 소자는 외부의 태양광에 높은 내광 특성을 가졌다.
제 1 기판(100)
제 2 기판(200)
제 1 투명 전극(300)
제 2 투명 전극(400)
제 1 변색층(500)
제 2 변색층(600)
전해질층(700)
제 2 기판(200)
제 1 투명 전극(300)
제 2 투명 전극(400)
제 1 변색층(500)
제 2 변색층(600)
전해질층(700)
Claims (11)
- 제 1 기판;
상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 전기 변색부를 포함하고,
하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 광 투과 변화율이 0.25 미만이고,
하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 헤이즈 변화가 5.5% 미만인 전기 변색 소자.
[측정 방법]
상기 제 1 기판을 통하여, 상기 전기 변색부에 유사 태양광이 1000 W/㎡의 세기로 10분 동안 조사되고, 상기 유사 태양광의 조사 전에 상기 전기 변색 소자의 제 1 광 투과율이 측정되고, 상기 유사 태양광의 조사 후에 상기 전기 변색 소자의 제 2 광 투과율이 측정되고, 상기 광 투과 변화율은 상기 제 1 광 투과율 및 상기 제 2 광 투과율의 차이를 상기 제 1 광 투과율로 나눈 값이다.
[측정 방법]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 헤이즈가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 헤이즈가 측정되고, 상기 헤이즈 변화는 상기 제 2 헤이즈로부터 상기 제 1 헤이즈를 뺀 값이다. - 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 L* 변화가 9미만인 전기 변색 소자.
[측정 방법]
상기 유사 태양광 조사 전에 상기 제 1 변색층의 제 1 L*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 상기 제 1 변색층의 제 2 L*가 측정되고, 상기 L*변화는 상기 제 2 L*로부터 상기 제 1 L*를 뺀 값의 절대값이다. - 제 3 항에 있어서, 하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 a* 변화가 5미만인 전기 변색 소자.
[측정 방법]
상기 유사 태양광 조사 전에 상기 제 1 변색층의 제 1 a*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 상기 제 1 변색층의 제 2 a*가 측정되고, 상기 a*변화는 상기 제 2 a*로부터 상기 제 1 a*를 뺀 값의 절대값이다. - 제 4 항에 있어서, 하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 b* 변화가 10미만인 전기 변색 소자.
[측정 방법]
상기 유사 태양광 조사 전에 상기 제 1 변색층의 제 1 b*가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 상기 제 1 변색층의 제 2 b*가 측정되고, 상기 b*변화는 상기 제 2 b*로부터 상기 제 1 b*를 뺀 값의 절대값이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기 변색부는
상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 1 투명 전극;
상기 제 1 투명 전극 상에 배치되는 제 1 변색층;
상기 제 1 변색층 상에 배치되는 광 전자 저감층;
상기 광 전자 저감층 상에 배치되는 전해질층;
상기 전해질층 상에 배치되는 제 2 변색층; 및
상기 제 2 변색층 상에 배치되는 제 2 투명 전극을 포함하고,
상기 제 1 변색층은 전기 변색 변색 물질을 포함하고,
상기 광 전자 저감층은 상기 전기 변색 물질보다 더 낮은 밴드 갭을 가지는 전자 수용 물질을 포함하는 전기 변색 소자. - 제 6 항에 있어서, 상기 전기 변색 물질은 텅스텐 옥사이드를 포함하고,
상기 전자 수용 물질은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 그래핀으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상을 포함하는 전기 변색 소자. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광 투과도는 50% 내지 85%이고, 상기 제 1 헤이즈는 0.1% 내지 5%인 전기 변색 소자.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 L*는 80 내지 100이고, 상기 제 1 a*는 -2 내지 1.5이고, 상기 제 1 b*는 0.5 내지 4인 전기 변색 소자.
- 제 6 항에 있어서, 상기 광 전자 저감층은 상기 전자 수용 물질 및 바인더를 포함하는 전기 변색 소자.
- 프레임;
상기 프레임에 장착되는 윈도우; 및
상기 윈도우에 배치되는 전기 변색 소자를 포함하고,
상기 전기 변색 소자는
제 1 기판;
상기 제 1 기판 상에 배치되는 제 2 기판; 및
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 전기 변색부를 포함하고,
하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 광 투과 변화율이 0.25 미만이고,
하기의 측정 방법에 의해서 측정되는 헤이즈 변화가 5.5% 미만인 윈도우 장치.
[측정 방법]
상기 제 1 기판을 통하여, 상기 전기 변색부에 유사 태양광이 1000 W/㎡의 세기로 10분 동안 조사되고, 상기 유사 태양광의 조사 전에 상기 전기 변색 소자의 제 1 광 투과율이 측정되고, 상기 유사 태양광의 조사 후에 상기 전기 변색 소자의 제 2 광 투과율이 측정되고, 상기 광 투과 변화율은 상기 제 1 광 투과율 및 상기 제 2 광 투과율의 차이를 상기 제 1 광 투과율로 나눈 값이다.
[측정 방법]
상기 유사 태양광 조사 전에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 1 헤이즈가 측정되고, 상기 유사 태양광 조사 후에 실시예에 따른 전기 변색 소자의 제 2 헤이즈가 측정되고, 상기 헤이즈 변화는 상기 제 2 헤이즈로부터 상기 제 1 헤이즈를 뺀 값이다.
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