KR102727884B1 - 페로브스카이트 화합물 기반의 차량용 전기 변색 소자 - Google Patents
페로브스카이트 화합물 기반의 차량용 전기 변색 소자 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 페로브스카이트 화합물 기반의 차량용 전기 변색 소자에 관한 것이다. 구체적으로 서로 대향하는 2개의 전극층 및 상기 2개의 전극층 사이에 마련되고, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 전기변색층을 포함하는 전기 변색 소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 페로브스카이트 화합물 기반의 차량용 전기 변색 소자에 관한 것이다. 구체적으로 전기변색층이 페로브스카이트 화합물을 포함하는 전기 변색 소자인 것을 특징으로 한다.
전기 변색 기술은 전기 화학적 반응으로 물질의 색을 바꾸는 기술이다. 이 반응에는 전자의 이동이 개입되며 전자의 이동에 따른 화학 반응은 일반적인 화학 반응과 차이를 보인다.
산화와 환원이라는 화학 반응은 닫힌 회로 내에서 일어나며 오직 계면에서의 전위에 의존하게 된다. 이러한 전기 변색 기술을 응용한 분야는 자동차용 전기 변색 거울, 스마트 윈도우 등이 있으며, 투명 디스플레이, 반사형 디스플레이 및 전가자격 표시장치 등에도 활용이 가능하다. 전기 변색 기술이 견인하는 세계시장규모는 에너지 절약 및 안전성에 대한 시대적인 요청으로 지속적으로 성장하고 있다.
국내공개특허 제10-2017-0112384호 등에 개시된 바와 같이 종래의 전기 변색 소자는 환원 변색 물질인 텅스텐 산화물(WOx) 등을 전기변색층의 주 성분으로 사용한다. 위와 같은 전기 변색 소자는 내구성 및 수명 측면에서 뛰어나고, 1~3V의 저전압에서 작동한다는 장점이 있으나, 응답속도가 수십 초에 달해 매우 느리고, 가격이 비싸다는 단점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 해소하기 위한 것으로써, 구조가 간단하고 손쉽게 구현할 수 있으며 응답속도가 빠른 신규한 전기 변색 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 소자는 서로 대향하는 2개의 전극층 및 상기 2개의 전극층 사이에 마련되고, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 전기변색층을 포함한다.
상기 전극층은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO, OMO(Oxide/Metal/Oxide), CTO(Cadmium Tin Oxide) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)일 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물은 하기 화학식1 내지 화학식3으로 표현되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
[화학식1]
AMX3
[화학식2]
AMX4
[화학식3]
A2MX6
여기서, A는 알칼리 금속 원소, 유기 암모늄 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, M은 2가의 전이 금속 원소, 희토류 금속 원소, 알칼리 토류 금속 원소, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, X는 할로겐 원소이다.
상기 전기변색층은 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산된 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
상기 고분자 매트릭스는 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌 코폴리머(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-아크릴로니트릴 코폴리머(poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile), PVDC-co-AN) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 전기변색층은 용매 및 상기 용매에 분산된 페로브스카이트 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 용매는 N,N-다이메틸아세트아미드(Dimethylacetamid), 1,4-다이옥산(dioxane), 다이에틸아민(diethylamine), 에틸아세테이트(ethylacetate), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 피리딘(pyridine), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 디클로로벤젠(dichlorobenzene), 글리세린(glycerin), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO), N,N-다이메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 전기변색층은 페로브스카이트 화합물을 1중량% 내지 15중량% 포함하는 것일 수 있다.
상기 전기 변색 소자는 구동 전압을 조절하여 투과율을 변경할 수 있는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 전기 변색 소자는 구조가 간단하여 대량 생산에 적합하고, 응답속도가 빨라 이를 이용한 제품의 품질 향상에 큰 도움이 될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 변색 소자는 구조가 간단할 뿐만 아니라 기존의 비올로겐(Viologen) 계통의 소자에 비해 재료비가 최대 14배 이상 절감된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 전기 변색 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 변색 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a 및 b는 실시예1에 따른 전기 변색 소자에 전압을 인가하여 전기 변색이 되는지 확인한 결과이다. 도 3a는 상기 전기 변색 소자에 전압을 인가하기 전이고, 도 3b는 전압을 인가한 뒤의 결과이다.
도 4a 내지 c는 실시예1 및 실시예2에 따른 전기 변색 소자에 인가하는 전압을 달리하며 투과율을 측정한 결과이다. 도 4a는 실시예1에 따른 전기 변색 소자에 전압을 인가하기 전의 결과이고, 도 4b는 3.0V의 전압을 인가하였을 때의 결과이며, 도 4c는 4.5V의 전압을 인가하였을 때의 결과이다.
도 5는 실시예1 및 실시예2에 따른 전기 변색 소자에 0V ~ 4.5V의 전압을 인가하였을 때, 투과율을 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예2에 따른 전기 변색 소자의 응답속도를 측정한 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 변색 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a 및 b는 실시예1에 따른 전기 변색 소자에 전압을 인가하여 전기 변색이 되는지 확인한 결과이다. 도 3a는 상기 전기 변색 소자에 전압을 인가하기 전이고, 도 3b는 전압을 인가한 뒤의 결과이다.
도 4a 내지 c는 실시예1 및 실시예2에 따른 전기 변색 소자에 인가하는 전압을 달리하며 투과율을 측정한 결과이다. 도 4a는 실시예1에 따른 전기 변색 소자에 전압을 인가하기 전의 결과이고, 도 4b는 3.0V의 전압을 인가하였을 때의 결과이며, 도 4c는 4.5V의 전압을 인가하였을 때의 결과이다.
도 5는 실시예1 및 실시예2에 따른 전기 변색 소자에 0V ~ 4.5V의 전압을 인가하였을 때, 투과율을 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예2에 따른 전기 변색 소자의 응답속도를 측정한 결과이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
도 1은 종래의 전기 변색 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이를 참조하면, 종래의 전기 변색 소자는 기판(50), 전극층(60), 환원 변색 물질층(70), 전해질층(80) 및 산화 변색 물질층(90)을 포함한다.
구체적으로 각 기판(50)의 일면에 전극층(60)을 형성한 뒤, 그 위에 각각 환원 변색 물질층(70)과 산화 변색 물질층(90)을 형성하여 기본적인 전기 화학 반응셀을 구현한다. 그 후 양 기판을 대면하여 위치시킨 뒤, 내부 공간에 전해질을 채워 넣어 전해질층(80)을 형성하면 전기 변색 소자가 완성된다.
상기 환원 변색 물질층(70)은 WO3, MoO3, TiO2, Nb2O5, V2O5, 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리티오펜(Polythiophene) 등의 물질을 포함하고, 상기 산화 변색 물질층(90)은 Ir(OH)x, Ni(OH)2, Rh2O3, CoOx 등의 물질을 포함한다.
상기 환원 변색 물질층(70)의 WO3 등의 물질에 수소 이온(H+)이나 전자(e-)가 주입(환원)되면 특유의 색이 발현되고, 수소 이온(H+)이나 전자(e-)가 방출(산화)되면 투명하게 된다.
반대로 상기 산화 변색 물질층(90)의 Ni(OH)2 등의 물질로부터 수소 이온(H+)이나 전자(e-)가 방출(산화)되면 특유의 색이 발현되고, 수소 이온(H+)이나 전자(e-)가 주입(환원)되면 투명하게 된다.
위와 같은 종래의 전기 변색 소자는 내구성 및 수명 측면에서 뛰어나고, 1~3V의 저전압에서 작동한다는 장점이 있다. 그러나 응답속도가 수십 초에 달해 매우 느리고, WO3 등의 물질이 고가이므로 가격이 비싸다는 단점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래의 전기 변색 소자의 한계를 극복한 새로운 전기 변색 소자를 제시한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 변색 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2a는 전압을 인가하기 전, 도 2b는 전압을 인가한 뒤의 전기 변색 소자를 도시한 것이다.
이를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 변색 소자는 최외곽의 기판(10), 상기 기판 상에 마련되고, 서로 대향되는 2개의 전극층(20) 및 상기 전극층(20) 사이에 마련되고, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 전기변색층(30)을 포함한다.
상기 기판(10)은 투과율을 위해 투명한 재질의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 유리 기판, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 등의 고분자 수지로 형성될 수 있다.
상기 전극층(20)은 상기 전기변색층(30)에 전하를 공급하는 구성이다. 상기 전극층(20) 중 어느 하나가 양극의 기능을 하면, 나머지 하나가 음극의 기능을 수행한다.
상기 전극층(20)은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO, OMO(Oxide/Metal/Oxide), CTO(Cadmium Tin Oxide) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)로 형성된 것일 수 있다.
상기 전극층(20)의 형성 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링, 또는 인쇄(스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 잉크젯 인쇄 등) 등의 공정을 통해, 상기 기판(10) 상에 투명 전도성 산화물 입자를 포함하는 전극층(20)을 형성할 수 있다.
상기 전극층(20)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 10nm 내지 20μm일 수 있다. 다만 전술한 전극층(20)의 형성 방법에 따라 물리적으로 가능한 수준으로 제한될 수 있다.
상기 전기변색층(30)은 산화 환원 반응에 따라 색이 변하는 페로브스카이트 화합물을 포함한다.
상기 전기변색층(30)은 종래의 전기 변색 소자의 변색 물질인 WO3, MoO3, TiO2, Nb2O5, V2O5, 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리티오펜(Polythiophene) 등의 환원 변색 물질이나 Ir(OH)x, Ni(OH)2, Rh2O3, CoOx 등의 산화 변색 물질 대신에 하기와 같은 페로브스카이트 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페로브스카이트 화합물은 하기 화학식1 내지 화학식3으로 표현되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
[화학식1]
AMX3
[화학식2]
AMX4
[화학식3]
A2MX6
여기서, A는 알칼리 금속 원소, 유기 암모늄 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, M은 2가의 전이 금속 원소, 희토류 금속 원소, 알칼리 토류 금속 원소, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, X는 할로겐 원소이다.
상기 유기 암모늄 물질은 (CH3NH3)n, ((CxH2x +1)nNH3)2(CH3NH3)n, (RNH3)2, (CnH2n+1NH3)2, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x +1)nNH3)2(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2 또는 (CnF2n +1NH3)2)일 수 있다(n은 1이상인 정수, x는 1이상인 정수).
상기 A, M 및 X 각각은 단일 원소뿐만 아니라 2 이상의 원소를 포함하는 것을 의미할 수도 있다.
바람직하게는 상기 페로브스카이트 화합물로 상기 화학식3으로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. A2MX6형태의 페로브스카이트 화합물은 AMX3의 변종형태지만 M-site의 반이 상실된 상태이므로 AMX3에 비해 ionic Coulomb interactions이 강하다. 따라서 A2MX6형태의 페로브스카이트 화합물은 상당히 안정적인 큐빅 구조(팔면체 구조)를 갖는다.
도 2a 및 b를 참조하면, 상기 전기 변색 소자에 전압을 인가하면 MX4 2 - 이온의 팔면체가 정렬되며, 상기 팔면체의 구조에 A+ 이온이 삽입되어, 상기 페로브스카이트 화합물의 색이 변한다. 반대로, 전압을 제거하면 A+ 이온이 빠져나오며 다시 투명해진다. 이를 메커니즘으로 표현하면 하기와 같다.
본 발명은 위와 같은 페로브스카이트 화합물을 고분자 매트릭스 또는 용매에 분산시킨 뒤, 상기 전극층(20) 사이에 전기변색층(30)으로 구비시켜 전기 변색 소자의 구조를 단순화시킨 것을 특징으로 한다. 종래의 전기 변색 소자는 전극층 사이의 구조가 환원 변색 물질층, 산화 변색 물질층 및 전해질층의 다층인 반면에, 본 발명에 따른 전기 변색 소자는 단일층인 차이가 있다.
상기 고분자 매트릭스 또는 용매는 전자 이동성을 갖는 소재인 것이 바람직하다. 상기 전극층(20) 사이에서 전자가 이동해야 전술한 페로브스카이트 화합물의 변색 메커니즘이 작동할 수 있기 때문이다.
구체적으로 상기 고분자 매트릭스는 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌 코폴리머(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-아크릴로니트릴 코폴리머(poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile), PVDC-co-AN) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 용매는 N,N-다이메틸아세트아미드(Dimethylacetamid), 1,4-다이옥산(dioxane), 다이에틸아민(diethylamine), 에틸아세테이트(ethylacetate), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 피리딘(pyridine), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 디클로로벤젠(dichlorobenzene), 글리세린(glycerin), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO), N,N-다이메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물을 고분자 매트릭스에 분산시켜 전기변색층(30)을 형성하는 경우에는 박막 형태로 자립이 가능하기 때문에 상기 전극층(20) 사이에 상기 전기변색층(30)을 위치시킨 뒤, 밀봉하면 전기 변색 소자를 얻을 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물을 용매에 분산시켜 전기변색층(30)을 형성하는 경우에는 상기 전극층(20) 사이의 공간에 상기 페로브스카이트 화합물 및 용매를 포함하는 용액을 주입한 뒤, 밀봉하는 방법으로 전기 변색 소자를 제조할 수 있다.
상기 전기변색층(30)은 상기 페로브스카이트 화합물을 1중량% 내지 15중량% 포함하는 것일 수 있다. 상기 페로브스카이트 화합물의 함량이 위 범위에 속해야 전기 변색 소자로서 기능할 수 있다. 또한 상기 페로브스카이트 화합물을 함량에 따라 색도량(Coloration efficiency)의 차이가 발생하는데 15중량%를 초과하면 침전의 문제가 생길 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예1
도 2a 및 b와 같은 구조의 전기 변색 소자를 제조하였다.
페로브스카이트 화합물로 Cs2SnBr6을 사용하고, 고분자 매트릭스로 PVDF-co-HFP를 사용하였다. 상기 고분자 매트릭스에 페로브스카이트 화합물을 분산시켜 젤 타입(Gel-type)의 전기변색층을 제조하였다.
상기 전기변색층을 전극층 사이에 개재시켜 전기 변색 소자를 완성하였다.
실시예2
실시예1과 같은 구조의 전기 변색 소자를 제조하였다.
페로브스카이트 화합물로 Cs2SnBr6을 사용하고, 용매로 DMSO를 사용하였다. 상기 용매에 페로브스카이트 화합물을 분산시켜 액상 타입(Liquid-type)의 전기변색층을 제조하였다.
상기 전기변색층을 전극층 사이에 주입하여 전기 변색 소자를 완성하였다.
실험예1
상기 실시예1에 따른 전기 변색 소자에 전압을 인가하여 전기 변색이 되는지 확인하였다. 그 결과는 도 3a 및 b와 같다. 도 3a는 상기 전기 변색 소자에 전압을 인가하기 전이고, 도 3b는 전압을 인가한 뒤의 결과이다.
이를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 변색 소자는 전압의 인가 및 제거에 따라 확실히 변색 및 투명해짐을 알 수 있다.
실험예2 - 인가 전압에 따른 투과율 측정
상기 실시예1 및 실시예2에 따른 전기 변색 소자에 인가하는 전압을 달리하며 상기 전기 변색 소자의 투과율을 측정하였다. 그 결과는 도 4a 내지 c 및 도 5와 같다.
도 4a는 실시예1에 따른 전기 변색 소자에 전압을 인가하기 전의 결과이고, 도 4b는 3.0V의 전압을 인가하였을 때의 결과이며, 도 4c는 4.5V의 전압을 인가하였을 때의 결과이다.
도 5는 실시예1 및 실시예2에 따른 전기 변색 소자에 0V ~ 4.5V의 전압을 인가하였을 때, 투과율을 도시한 그래프이다.
도 4a 내지 c 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 변색 소자에 인가되는 전압을 조절하면, 상기 전기 변색 소자의 투과율을 변경할 수 있음을 알 수 있다.
실험예3 - 응답속도 측정
실시예2에 따른 전기 변색 소자의 응답속도를 측정하였다. 그 결과는 도 6과 같다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 변색 소자는 응답속도가 약 1초 정도로 종래의 전기 변색 소자에 비해 최대 60배 빠름을 알 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명에 따른 전기 변색 소자는 스마트 윈도우, 투명 디스플레이, 전자가격 표시기(Electronic shelf labels, ESL) 등에 사용될 수 있다. 그 중에서도 자동차용 글라스 제품인 자동차용 전기 변색 거울 등에 유용하게 사용될 수 있다.
10: 기판
20: 전극층
30: 전기변색층
20: 전극층
30: 전기변색층
Claims (10)
- 서로 대향하는 2개의 전극층; 및
상기 2개의 전극층 사이에 마련되고, 페로브스카이트 화합물을 포함하는 전기변색층을 포함하고,
상기 페로브스카이트 화합물은 산화환원 반응에 의해 색이 변화하며,
상기 전기변색층은 산화니켈을 포함하지 않는,
전기 변색 소자. - 제1항에 있어서,
상기 전극층은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO, OMO(Oxide/Metal/Oxide), CTO(Cadmium Tin Oxide) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)인 전기 변색 소자. - 제1항에 있어서,
상기 페로브스카이트 화합물은 하기 화학식1 내지 화학식3으로 표현되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전기 변색 소자.
[화학식1]
AMX3
[화학식2]
AMX4
[화학식3]
A2MX6
여기서, A는 알칼리 금속 원소, 유기 암모늄 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고,
M은 2가의 전이 금속 원소, 희토류 금속 원소, 알칼리 토류 금속 원소, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며,
X는 할로겐 원소이다. - 제1항에 있어서,
상기 전기변색층은 고분자 매트릭스; 및
상기 고분자 매트릭스에 분산된 페로브스카이트 화합물을 포함하는 것인 전기 변색 소자. - 제4항에 있어서,
상기 고분자 매트릭스는 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌 코폴리머(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-아크릴로니트릴 코폴리머(poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile), PVDC-co-AN) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전기 변색 소자. - 제1항에 있어서,
상기 전기변색층은 용매; 및
상기 용매에 분산된 페로브스카이트 화합물을 포함하는 것인 전기 변색 소자. - 제6항에 있어서,
상기 용매는 N,N-다이메틸아세트아미드(Dimethylacetamid), 1,4-다이옥산(dioxane), 다이에틸아민(diethylamine), 에틸아세테이트(ethylacetate), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 피리딘(pyridine), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 디클로로벤젠(dichlorobenzene), 글리세린(glycerin), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO), N,N-다이메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전기 변색 소자. - 제1항에 있어서,
상기 전기변색층은 페로브스카이트 화합물을 1중량% 내지 15중량% 포함하는 것인 전기 변색 소자. - 제1항에 있어서,
구동 전압을 조절하여 투과율을 변경할 수 있는 전기 변색 소자. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전기 변색 소자를 포함하는 자동차용 글라스 제품.
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