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电致变色器件

阅读:604发布:2020-05-11

IPRDB可以提供电致变色器件专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明的一实施例涉及的电致变色器件包括:第一基板;第一电极,配置在所述第一基板的上侧;第一变色物质层,配置在所述第一电极的上侧并包含第一变色物质;电解质层,配置在所述第一变色物质层的上侧;第二变色物质层,配置在所述电解质层的上侧并包含第二变色物质;第二电极,配置在所述第二变色物质层的上侧,以及第二基板,配置在所述第二电极的上侧,其中,所述第一基板以及所述第二基板中的至少一个为透明基板,所述第一电极以及所述第二电极中的至少一个为透明电极,所述电解质层包括可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、第一离子性液体以及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体。,下面是电致变色器件专利的具体信息内容。

1.一种电致变色器件,其特征在于,包括:第一基板;

第一电极,配置在所述第一基板的上侧;

第一变色物质层,配置在所述第一电极的上侧并包含第一变色物质;

电解质层,配置在所述第一变色物质层的上侧;

第二变色物质层,配置在所述电解质层的上侧并包含第二变色物质;

第二电极,配置在所述第二变色物质层的上侧;以及第二基板,配置在所述第二电极的上侧,其中,所述第一基板以及所述第二基板中的至少一个为透明基板,所述第一电极以及所述第二电极中的至少一个为透明电极,所述电解质层包括可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、第一离子性液体以及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体,所述第一离子性液体是不能与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体,所述第二离子性液体是能够与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体。

2.根据权利要求1所述的电致变色器件,其特征在于,所述第二离子性液体是正离子包含碳碳双键或碳碳三键的离子性液体。

3.根据权利要求2所述的电致变色器件,其特征在于,所述第二离子性液体是正离子包含乙烯基或丙烯酸酯基的离子性液体。

4.根据权利要求3所述的电致变色器件,其特征在于,所述第二离子性液体是所述正离子进一步包含咪唑鎓或铵中的至少一种的离子性液体。

5.根据权利要求4所述的电致变色器件,其特征在于,所述第二离子性液体的所述正离子包含1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓(1-metyl-3-vinylimidazolium)或[(3-甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基铵([(3-methacryloylamino)propyl]trimethylammonium)。

6.根据权利要求2所述的电致变色器件,其特征在于,所述第一离子性液体的正离子包含铵(ammonium)、咪唑鎓(imidazolium)、恶唑鎓(oxazolium)、哌啶鎓(piperidinium)、吡嗪鎓(pyrazinium)、吡唑鎓(pyrazolium)、哒嗪鎓(pyridazinium)、吡啶鎓(pyridinium)、嘧啶鎓(pyrimidinium)、吡咯烷鎓(pyrrolidinium)、吡咯啉鎓(pyrrolinium)、吡咯鎓(pyrrolium)、噻唑鎓(thiazolium)及三唑鎓(triazolium)中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的电致变色器件,其特征在于,相对于10重量份的所述第一离子性液体,包含5至15重量份的第二离子性液体。

8.根据权利要求2所述的电致变色器件,其特征在于,所述电解质层进一步包括锂盐。

9.根据权利要求2所述的电致变色器件,其特征在于,所述电解质层进一步包括光引发剂。

10.一种电致变色装置,其特征在于,包括:电致变色器件;

第一端子部,连接于第一电极并具有第一极性;以及第二端子部,连接于第二电极并具有第二极性,所述电致变色器件包括:

第一基板;

第一电极,配置在所述第一基板的上侧;

第一变色物质层,配置在所述第一电极的上侧并包含第一变色物质;

电解质层,配置在所述第一变色物质层的上侧;

第二变色物质层,配置在所述电解质层的上侧并包含第二变色物质;

第二电极,配置在所述第二变色物质层的上侧;以及第二基板,配置在所述第二电极的上侧,其中,所述第一基板以及所述第二基板中的至少一个为透明基板,所述第一电极以及所述第二电极中的至少一个为透明电极,所述电解质层包括可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、第一离子性液体以及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体,所述第一离子性液体是不能与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体,所述第二离子性液体是能够与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体。

说明书全文

电致变色器件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电致变色器件。更具体涉及包含于电致变色器件的电解质层。

背景技术

[0002] 电致变色(Electrochromism)是指施加电压时由于电场方向而可逆地改变颜色的现象,将具有这种特性的由于电化学氧化还原反应而使材料的光特性可逆地改变的物质称为电致变色物质。这种电致变色物质具有如下特性:当从外部没有施加电信号时,不显示颜色,而当施加电信号时,显示颜色,或者与之相反,当从外部没有施加电信号时,显示颜色,而当施加电信号时,颜色消失。
[0003] 电致变色器件是利用由于电化学氧化还原反应而电致变色物质的透光率改变的现象的器件,用于调节如电子货架标签(ESL:electro shelf label)等需要特定部变色的显示器、大型海报或信息板等公告用装置、智能窗、建筑用窗户玻璃、汽车镜、柔性显示器、汽车用天窗、运动眼镜等的透光率或者反射率,随着最近发现除了在可见光区域中的变色以外还具有红外线屏蔽效果,作为能量节约型产品的应用前景备受关注。
[0004] 这种电致变色器件的性能随着变色速度而不同,变色速度可受电解质的影响。因此,为了改善变色速度,尝试用离子性液体来形成电解质。离子性液体是指处于液体状态的盐,正离子和负离子通过使彼此的电荷变成零而呈现电中性。离子性液体具有低蒸气压、非可燃性、电化学稳定性及在常温下的高离子导电率,从而作为电解质材料受到关注。
[0005] 将离子性液体单独作为电解质的材料使用时,由于电解质的泄露,在膜形态的加工及变色器件的薄膜化方面存在局限性。为了解决这些问题,可以将离子性液体和高分子混合后,利用UV或热进行固化,但即使在这种情况下,也存在重复驱动后电解质层向透明电极转移的问题。

发明内容

[0006] 技术问题
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供电致变色器件的电解质层。
[0008] 技术方案
[0009] 本发明的一实施例的电致变色器件包括:第一基板;第一电极,配置在所述第一基板的上侧;第一变色物质层,配置在所述第一电极的上侧并包含第一变色物质;电解质层,配置在所述第一变色物质层的上侧;第二变色物质层,配置在所述电解质层的上侧并包含第二变色物质;第二电极,配置在所述第二变色物质层的上侧;以及第二基板,配置在所述第二电极的上侧,所述第一基板以及所述第二基板中的至少一个为透明基板,所述第一电极以及所述第二电极中的至少一个为透明电极,所述电解质层包括可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、第一离子性液体以及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体,所述第一离子性液体是不能与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体,所述第二离子性液体是能够与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体。
[0010] 所述第二离子性液体是正离子包含碳碳双键或碳碳三键的离子性液体。
[0011] 所述第二离子性液体是正离子包含乙烯基或丙烯酸酯基的离子性液体。
[0012] 所述第二离子性液体是所述正离子进一步包含咪唑鎓或铵中的至少一种的离子性液体。
[0013] 所述第二离子性液体的所述正离子包含1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓(1-metyl-3-vinylimidazolium)或[(3-甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基铵([(3-methacryloylamino)propyl]trimethylammonium)。
[0014] 所述第一离子性液体的正离子包含铵(ammonium)、咪唑鎓(imidazolium)、恶唑鎓(oxazolium)、哌啶鎓(piperidinium)、吡嗪鎓(pyrazinium)、吡唑鎓(pyrazolium)、哒嗪鎓(pyridazinium)、吡啶鎓(pyridinium)、嘧啶鎓(pyrimidinium)、吡咯烷鎓(pyrrolidinium)、吡咯啉鎓(pyrrolinium)、吡咯鎓(pyrrolium)、噻唑鎓(thiazolium)及三唑鎓(triazolium)中的至少一种。
[0015] 相对于10重量份的所述第一离子性液体,包含5至15重量份的第二离子性液体。
[0016] 所述电解质层进一步包括锂盐。
[0017] 所述电解质层进一步包括光引发剂。
[0018] 本发明的一实施例的电致变色装置包括:电致变色器件;第一端子部,连接于第一电极并具有第一极性;以及第二端子部,连接于第二电极并具有第二极性,所述电致变色器件包括:第一基板;第一电极,配置在所述第一基板的上侧;第一变色物质层,配置在所述第一电极的上侧并包含第一变色物质;电解质层,配置在所述第一变色物质层的上侧;第二变色物质层,配置在所述电解质层的上侧并包含第二变色物质;第二电极,配置在所述第二变色物质层的上侧;以及第二基板,配置在所述第二电极的上侧,所述第一基板以及所述第二基板中的至少一个为透明基板,所述第一电极以及所述第二电极中的至少一个为透明电极,所述电解质层包括可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、第一离子性液体以及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体,所述第一离子性液体是不能与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体,所述第二离子性液体是能够与所述可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体。
[0019] 发明效果
[0020] 根据本发明的实施例,能够获得变色速度快的电致变色器件。
[0021] 特别是,根据本发明的实施例,能够获得电解质层,该电解质层的变色速度快,不担心泄漏,从而能够进行膜形态及薄膜形态的加工,而且不向透明电极转移或扩散。
[0022] 另外,根据本发明的实施例,能够提高透明电极与变色物质层或电致变色物质层与电解质层之间的结合力,并由此提高离子导电率及变色速度。
[0023] 另外,根据本发明的实施例,能够提高变色物质层内离子导电率,并由此提高变色速度。

附图说明

[0024] 图1是本发明的一实施例的电致变色器件的剖视图。
[0025] 图2是本发明的另一实施例的电致变色器件的剖视图。
[0026] 图3是本发明的又一实施例的电致变色器件的剖视图。
[0027] 图4是拍摄重复驱动后的实施例3的电解质层的照片。
[0028] 图5是拍摄重复驱动后的比较例1的电解质层的照片。
[0029] 图6至10是本发明的一实施例的电致变色器件的一部分的剖视图。
[0030] 图11是示出本发明的实施例的变色物质层。
[0031] 图12是比较比较例11及实施例11的电致变色器件的性能的曲线图。
[0032] 图13是用于说明本发明实施例的电致变色器件应用于ESL的例的俯视图,图14是图13的一部分的剖视图。
[0033] 图15是示出本发明的一实施例的包括电致变色器件的电致变色装置。
[0034] 图16是示出应用本发明的一实施例的电致变色装置的电子货架标签系统的图。

具体实施方式

[0035] 本发明可施加各种变更并可具有各种实施例,拟将特定实施例示例于附图并进行说明。但是,本发明并非限定于特定实施方式,涵盖包含于本发明的思想及技术范围的所有变更、等同物以及替代物。
[0036] 包括诸如第二、第一等序数的术语可用于说明各种构成要素,但是所述构成要素并非限定于所述术语。所述术语仅用于区分一个构成要素与另一个构成要素。在不脱离本发明的权利范围的情况下,第二构成要素可被命名为第一构成要素,相似地,第一构成要素也可被命名为第二构成要素。术语“及/或”包括多个关联记载项目的组合或多个关联记载项目中的某一项目。
[0037] 当提及某一构成要素与其他构成要素“连接”或“接触”时,这不仅包括与其他构成要素直接连接或接触的情况,还包括在其中间存在其他构成要素的情况。反之,当提及某一构成要素与其他构成要素“直接连接”或“直接接触”时,应理解为其中间不存在其他构成要素。
[0038] 在实施例的说明中,各层(膜)、区域、图案或者结构形成在基板、各层(膜)、区域、垫片或者图案的“上/之上(on)”或“下/之下(under)”的记载,包括直接(directly)或隔着其他层形成的所有情形。对各层的上/之上或者下/之下的基准,将以附图为基准进行说明。另外,为了说明的明确性以及便利,附图中的各层(膜)、区域、图案或者结构物的厚度或者尺寸可变形,因此并非是完全反映实际尺寸。
[0039] 本申请中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用,并非旨在限定本发明。除非上下文另有明确规定,否则单数的表达包括复数的表达。在本申请中,“包括”或“具有”等术语旨在指定存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合,并非预先排除一个以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合的存在或附加可能性。
[0040] 除非另有定义,否则在此使用的包括技术术语或科学术语在内的所有术语具有与本领域技术人员通常所理解的含义相同的含义。诸如在常用词典中所定义的术语,应被解释具有与相关技术的上下文含义一致的含义,在本申请中没有明确定义的情况下,不能被解释为理想的或过于形式的含义。
[0041] 以下,将参照附图详细说明实施例,与附图标记无关,对于相同或对应的构成要素赋予相同的附图标记,并省略对此的重复说明。
[0042] 图1是本发明的一实施例的电致变色器件的剖视图。
[0043] 参照图1,电致变色器件100包括:第一电极部110;第一变色物质层120,配置在所述第一电极部110的上侧并包含第一变色物质;电解质层130,配置在第一变色物质层120的上侧;第二变色物质层140,配置在电解质层130的上侧并包含第二变色物质;第二电极部150,配置在第二变色物质层140的上侧。所述第一电极部110以及第二电极部150分别连接于极性不同的第一端子部160以及第二端子部170,从第一端子部160及第二端子部170接收供电。在第一变色物质层120、第二变色物质层140及电解质层130的侧面,能够进一步包括密封部180。
[0044] 此时,第一电极部110可以包括第一透明基板112以及第一透明电极114,第二电极部150可以包括第二透明基板152以及第二透明电极154。
[0045] 其中,第一透明基板112以及第二透明基板152是透光率T(%)为98%以上的透明基板,且可以是玻璃、塑料或柔性高分子膜。例如,柔性高分子膜可以由聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚碳酸酯(Polycabonate,PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer,ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚醚砜(Polyether Sulfone,PES)、环烯烃共聚物(Cyclic Olefin Copolymer,COC)、三乙酰纤维素(Triacetylcellulose,TAC)膜、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)膜、聚酰亚胺(Polyimide,PI)膜、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)中的任意一种形成,这仅是一个示例,并非限定于此。
[0046] 并且,第一变色物质层120、电解质层130及第二变色物质层140包括器件,该器件利用施加电压时变色的电致变色原理,通过从外部施加的电压而可逆地改变颜色或透光率。第一变色物质层120、电解质层130及第二变色物质层140的总厚度可以是10至500μm,优选为20至300μm,更加优选为50至200μm。当第一变色物质层120、电解质层130及第二变色物质层140的总厚度小于10μm时,由于第一透明电极114及第二透明电极154之间接触而有可能导致短路,当第一变色物质层120、电解质层130及第二变色物质层140的总厚度大于500μm时,导电率降低,有可能使反应速度变慢。
[0047] 第一变色物质层120及第二变色物质层140可以包括材料,该材料的变色或脱色性能优秀,并且反应速度优秀,能够保持耐久性,具有记忆效果。例如,第一变色物质层120可以是进行氧化反应的氧化变色层,第二变色物质层140可以是进行还原反应的还原变色层。或者,第一变色物质层120可以是进行还原反应的还原变色层,第二变色物质层140可以是进行氧化反应的氧化变色层。
[0048] 第一变色物质层120及第二变色物质层140可以包括有机类变色物质及无机类变色物质中的至少一种。本说明书中,变色物质是指具有通过电化学氧化、还原反应而改变光吸收率的电致变色特性的物质,根据是否施加电压及电压的强度,可逆地发生电致变色物质的电化学氧化、还原现象,并通过此,能够可逆地变更电致变色物质的透明度及吸光率。有机类变色物质可以选自例如紫精、蒽醌、聚吡咯和聚噻吩、聚蒽、聚芴、聚咔唑、聚苯基亚乙烯基及其衍生物,无机类变色物质可以选自例如钨、铱、镍、钒、钼、锰、钛、铈和铌的氧化物。并且,变色物质还可以是普鲁士蓝(Prussian blue,PB)、普鲁士蓝类似物(PB analog,PBA)。WO3可以是包含于还原变色层的变色物质,PB可以是包含于氧化变色层的变色物质。
[0049] 并且,第一透明电极114以及第二透明电极154可分别包括在不妨碍透光的同时,能够使电流流动的透明导电性材料。例如,透明导电性材料可以包含ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)、FTO(Fluorine Tin Oxide,氟氧化锡)、IZO(Indiun Zinc Oxide,氧化铟锌)、氧化铜(tin oxide)、氧化锌(zinc oxide)、氧化钛(titanium oxide)等金属氧化物。并且,透明导电性材料还可以包含诸如纳米线、光敏纳米线膜、CNT(Carbon Nano Tube,碳纳米管)、石墨烯(graphene)或者它们的混合物的纳米粉末复合材料。其中,通过控制纳米粉末的含量来确保导电性的同时,可以控制颜色及反射率。或者,透明导电性材料还可以包含铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、钼(Mo)、金(Au)、钛(Ti)及它们的合金中的至少一种。第一透明电极114及第二透明电极154可以分别是膜形状,且透光率可以是80%以上。
[0050] 图2是本发明的另一实施例的电致变色器件的剖面图。对于与图1相同内容,将省略重复说明。
[0051] 参照图2,电致变色器件100包括:第一电极部110;第一变色物质层120,配置在第一电极部110的上侧并包含第一变色物质;电解质层130,配置在第一变色物质层120的上侧;第二变色物质层140,配置在电解质层130的上侧并包含第二变色物质;第二电极部150,配置在第二变色物质层140的上侧。第一电极部110以及第二电极部150分别连接于极性不同的第一端子部160以及第二端子部170,从第一端子部160以及第二端子部170接收供电。在第一变色物质层120、第二变色物质层140以及电解质层130的侧面,可以进一步配置有密封部180。
[0052] 此时,第一电极部110可以包括第一透明基板112以及第一透明电极114,第二电极部150可以包括第二透明基板152以及第二透明电极154。
[0053] 根据本发明的实施例,第一电极层110的下部可以进一步配置有具有预定颜色的基板200。其中,预定颜色可以是白色系,因此,可以使变色的文字、数字、图片等更加清楚。另外,预定颜色也可以是除白色系以外的各种颜色。还可以根据基板200的颜色而微调变色的文字、数字、图片等的颜色。根据本发明的实施例,当电致变色器件应用于ESL(electro shelf label,电子货架标签)显示器、数字标牌(digital signage)、E-paper(电子纸)等时,能够清楚地实现被显示的文字、数字、图片等的颜色。
[0054] 图3是本发明的又一实施例的电致变色器件的剖视图,对于与图1至2相同的内容,将省略重复说明。
[0055] 参照图3,电致变色器件100包括:第一电极部110;第一变色物质层120,配置在第一电极部110的上侧并包含第一变色物质;电解质层130,配置在第一变色物质层120的上侧;第二变色物质层140,配置在电解质层130的上侧并包含第二变色物质;第二电极部150,配置在第二变色物质层140的上侧;第一端子部160,连接于第一电极部110并具有第一极性;以及第二端子部170,连接于第二电极部150并具有第二极性。
[0056] 根据本发明的实施例,第一电极部110及第二电极部150中的一个,例如,第二电极部150可以包括透明基板152及透明电极154。其中,透明电极154可配置在透明基板152的两表面中的朝向电解质层的表面并包含透明导电性材料。
[0057] 并且,第一电极部110及第二电极部150中的另一个,例如,第一电极部110包括预定颜色的导电性基板。其中,预定颜色可以是白色系,但并非限定于此,可以具有除了透明以外的各种颜色。预定颜色的导电性基板可以通过镀覆或沉积Sn、Ag、Al、Cu、Al及Mo中的至少一种的方法形成。预定颜色的导电性基板能够具有单层或多层结构。预定颜色可以根据镀覆或沉积的金属种类以及粒度等而不同。
[0058] 如此,当第一电极部110包括除了透明以外的预定颜色的导电性基板时,不仅能够更加清晰地显示文字、数字、图片等变色区域的颜色,还由于10-2至10-3Ω/sq的低面电阻而能够高速变色。
[0059] 另一方面,根据本发明的实施例,电解质层130包含可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的一种、第一离子性液体及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体。此时,相对于100重量%的可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的一种、第一离子性液体及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体,能够包含10至30重量%、优选为10至20重量%的可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种,并且包含70至90重量%、优选为80至90重量%的第一离子性液体及不同于所述第一离子性液体的第二离子性液体。当包含小于所述数值范围的第一离子性液体及第二离子性液体时,变色速度有可能变慢。并且,当包含大于所述数值范围的第一离子性液体及第二离子性液体时,电解层与电极层有可能分离,且电解质层之间发生凝聚。
[0060] 其中,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物在电解质层130中起到基质(matrix)作用,可以选自丙烯酸类单体、丙烯酸类低聚物、丙烯酸类聚合物、丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类低聚物、丙烯酸酯类聚合物、碳酸酯类单体、碳酸酯类低聚物及碳酸酯类聚合物。例如,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物可以列举出氨基甲酸酯丙烯酸酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基苯乙烯、乙烯基酯化合物、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、四氟乙烯、醋酸乙烯酯、甲基乙烯基酮、乙烯、苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对氰基苯乙烯、聚乙二醇丙烯酸酯等,它们可以单独或者混合两种以上。可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物可以是下述化学式1至化学式3中示例的单体、低聚物以及聚合物。
[0061] 化学式1:
[0062]
[0063] 化学式2:
[0064]
[0065] 化学式3:
[0066]
[0067] 可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物可以通过UV或热进行聚合。为此,电解质层130可以进一步包含作为热引发剂的AIBN(Azobisisobutyronitrile,偶氮二异丁腈)等偶氮化合物或作为光引发剂的Irgacure-184、Darocure等。热引发剂或光引发剂在电解质层中的含量可以为0.5至1.5重量%,作为光引发剂的例,如化学式4所示。
[0068] 化学式4:
[0069]
[0070] 另外,离子性液体是指处于液态的盐,由离子组成,但正离子和负离子通过使彼此的电荷变成零,从而呈电中性。根据本发明的实施例,第一离子性液体与第二离子性液体为不同种类的离子性液体,第一离子性液体是不能与可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体,第二离子性液体是能够与可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应的离子性液体。
[0071] 例如,包含于第一离子性液体的正离子可以是铵(ammonium)、咪唑鎓(imidazolium)、恶唑鎓(oxazolium)、哌啶鎓(piperidinium)、吡嗪鎓(pyrazinium)、吡唑鎓(pyrazolium)、哒嗪鎓(pyridazinium)、吡啶鎓(pyridinium)、嘧啶鎓(pyrimidinium)、吡咯烷鎓(pyrrolidinium)、吡咯啉鎓(pyrrolinium)、吡咯鎓(pyrrolium)、噻唑鎓(thiazolium)及三唑鎓(triazolium)等,负离子可以是卤族、BF4-、PF6-、磺酸盐类[(SO2R)O]-、酰亚胺类[(SO2R)2N]-、甲基化物(methide)类[(SO2R)3C]-等。其中,R可以是卤族、CF3、C2F5及其他的能接受电子对的芳基或烷基取代基。例如,第一离子性液体可以是具有下述化学式5的结构的1-癸基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(1-Decyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide),但并非限定于此。
[0072] 化学式5:
[0073]
[0074] 由于第一离子性液体不能与基质,即可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种进行反应,从而可以在基质内均匀分散。
[0075] 对此,第二离子性液体能够与基质,即可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种反应。因此,本说明书中第二离子性液体能够与反应性离子性液体混用。为了使第二离子性液体能够与基质反应,第二离子性液体可以是正离子具有碳碳双键或碳碳三键的离子性液体。
[0076] 可以是反应性离子性液体。其中,反应性离子性液体可以是正离子具有碳碳双键或碳碳三键的离子性液体。将紫外线(UV)照射在具有碳碳双键或碳碳三键的离子性液体时,生成自由基,生成的自由基能够与作为基质添加的可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种反应。如此,第二离子性液体能够与基质交联聚合,并在电解质层内保持稳定的分散。
[0077] 此时,第二离子性液体的正离子可以包含乙烯基或丙烯酸酯基,正离子还可以进一步包含咪唑鎓或铵中的至少一种。例如,第二离子性液体的正离子可包含1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓(1-metyl-3-vinylimidazolium)或[(3-甲基丙烯酰)丙基]三甲基铵([(3-methacryloylamino)propyl]trimethylammonium)。例如,第二离子性液体的正离子可以是化学式6、化学式7或化学式8中的一种。
[0078] 化学式6:
[0079]
[0080] 化学式7:
[0081]
[0082] 化学式8:
[0083]
[0084] 当第二离子性液体的正离子与化学式7相同时,第二离子性液体可以是具有化学式9的结构的3-[(甲基丙烯酰胺基)丙基]三甲基铵双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(3-[(methacrylamino)propyl)trimethylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide),但并非限定于此。
[0085] 化学式9:
[0086]
[0087] 此时,相对于10重量份的第一离子性液体,可以包含5至15重量份、优选为5至10重量份、更优选为5至8重量份的第二离子性液体。当第二离子性液体的含量大于该数值范围时,与基质的反应可能过量,从而使电解质层整体变硬,由此电阻变高,从而降低变色速度。并且,当第二离子性液体的含量小于该数值范围时,有可能发生电解质层向电极部转移并扩散的现象。
[0088] 另一方面,本发明的一实施例的电解质层130还可以包含金属盐,金属盐可以包含锂离子。例如,能够以化学式10的形态包含锂离子,相对于整体电解质层130,可以包含30重量%以下、优选为10至30重量%的锂离子。
[0089] 化学式10:
[0090]
[0091] 当电解质层130包含锂离子时,由于离子性液体的低蒸气压、防火性、电化学稳定性以及常温中的高离子导电性,可以获得快速的变色速度。
[0092] 以下,利用实施例以及比较例进行更加详细的说明。
[0093] 电致变色器件的制备
[0094] 用棒涂(bar coating)方式在ITO透明电极上形成厚度为200nm的WO3薄膜,用相同方式在另一ITO透明电极上形成厚度为200nm的普鲁士蓝薄膜。制备厚度为100μm的凸台(密封部),并在凸台内涂布电解质层组合物后,在紫外线曝光机中用1100mJ/cm2的光照射,从而制备10cm×10cm的电致变色器件。
[0095] 电解质层组合物的制备
[0096] 实施例1
[0097] 以9:90:1的重量比混合可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、离子性液体及由化学式4表示的光引发剂后,添加1.03mol/L的LiTFSI(Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide,双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂)。此时,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种为以1:1的重量比混合的氨基甲酸酯丙烯酸低聚物和丙烯酸单体,并且以4:6的重量比混合了由化学式5表示的第一离子性液体及由化学式9表示的第二离子性液体。
[0098] 实施例2
[0099] 以9:90:1的重量比混合可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、离子性液体及由化学式4表示的光引发剂后,添加1.03mol/L的LiTFSI(双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂)。此时,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种为以1:1的重量比混合的氨基甲酸酯丙烯酸低聚物和丙烯酸单体,并且以5:5的重量比混合了由化学式5表示的第一离子性液体及由化学式9表示的第二离子性液体。
[0100] 实施例3
[0101] 以9:90:1的重量比混合可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、离子性液体及由化学式4表示的光引发剂后,添加1.03mol/L的LiTFSI(双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂)。此时,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种为以1:1的重量比混合的氨基甲酸酯丙烯酸低聚物和丙烯酸单体,并且以6:4的重量比混合了由化学式5表示的第一离子性液体及由化学式9表示的第二离子性液体。
[0102] 比较例1
[0103] 以9:90:1的重量比混合可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、离子性液体及由化学式4表示的光引发剂后,添加1.03mol/L的LiTFSI(双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂)。此时,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种为以1:1的重量比混合的氨基甲酸酯丙烯酸低聚物和丙烯酸单体,并且以7:3的重量比混合了由化学式5表示的第一离子性液体及由化学式9表示的第二离子性液体。
[0104] 比较例2
[0105] 以9:90:1的重量比混合可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种、离子性液体及由化学式4表示的光引发剂后,添加1.03mol/L的LiTFSI(双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂)。此时,可聚合单体、可聚合低聚物及聚合物中的至少一种为以1:1的重量比混合的氨基甲酸酯丙烯酸低聚物和丙烯酸单体,并且只使用了由化学式5表示的第一离子性液体。
[0106] 比较例3
[0107] 将1M LiClO4溶解在碳酸丙烯酯中。
[0108] 进行通过实施例1至3及比较例1至3制备的电致变色器件的充放电实验。第一循环通过如下方法完成:从初始电压3V开始,经过用-2V电压着色60sec的过程后,经过用2V电压褪色60sec的过程。并且,利用UV-V分光光度计分析装置测量着色以及褪色时的透光率T(%)。
[0109] 表1是示出驱动10次循环后测量的着色及褪色时的透光率及时间的结果,表2是示出驱动2000次循环后测量的着色及褪色时的透光率及时间的结果。并且,图4是拍摄重复驱动后的实施例3的电解质层的照片,图5是拍摄重复驱动后的比较例1的电解质层的照片。
[0110] 表1
[0111]
[0112] 表2
[0113]
[0114] 参照表1至表2可知,如实施例1至3所示,当以4:6,5:5及6:4的重量比包含第一离子性液体及第二离子性液体时,即,相对于10重量份的第一离子性液体,包含5至15重量份的第二离子性液体时,即使在循环2000次后也可以驱动,但是脱离这种数值范围的比较例1至3中不能驱动。特别是,参照表1至表2可知,如实施例2至3所示,当以5:5及6:4的重量比包含第一离子性液体及第二离子性液体时,即,相对于10重量份的第一离子性液体,包含5至10重量份的第二离子性液体时,与实施例1相比,变色范围大,且平均变色时间短。
[0115] 特别是,参照表1至表2可知,如实施例3所示,当以6:4的重量比包含第一离子性液体及第二离子性液体时,即,相对于10重量份的第一离子性液体,包含5至8重量份的第二离子性液体时,与实施例1至2相比,变色范围大,且平均变色时间短。
[0116] 另外,参照图4至5可知,如实施例3所示,当以6:4的重量比包含第一离子性液体及第二离子性液体时,不发生破损电解质层的离子凝胶的现象,但是,如比较例1所示,相对于10重量份的第一离子性液体,当第二离子性液体脱离5至15重量份的范围时,离子凝胶破损,向ITO透明电极侧转移并扩散。
[0117] 本发明的实施例的电致变色器件的电解质层所包含的第一离子性液体及第二离子性液体的成分可以通过IR分析(InfraRed spectroscopy,红外光谱)或NMR(核磁共振)分析来分析,含量能够通过TGA分析(thermogravimetric analysis,热重分析)来分析。
[0118] 另一方面,由于第一变色物质层120与电解质层130或电解质层130与第二变色物质层140的极性不同,因此结合力低,由此层间的界面可能存在空气层。与此相同,由于第一电极部110与第一变色物质层120或者第二变色物质层140与第二电极部150的极性不同,因此结合力低,由此层间的界面可能存在空气层。
[0119] 存在于层间的界面的空气层起到降低电致变色器件的离子导电性的作用,由此作为电致变色器件的重要性能之一的变色速度有可能降低。
[0120] 本发明的实施例中,在层间的界面上增加缓冲层,从而提高层间的结合力。以下,对于与图1至3中说明的内容相同的内容,将省略重复说明。
[0121] 图6至图10是本发明的一实施例的电致变色器件的一部分的剖视图。
[0122] 参照图6的(a)和图6的(b),以在第一变色物质层120与电解质层130之间配置有第一缓冲层600以及在电解质层130与第二变色物质层140之间配置有第二缓冲层602为例进行了说明,但并非限定于此,也可以只配置第一缓冲层600及第二缓冲层602中的一个。
[0123] 第一缓冲层600及第二缓冲层602能够分别提高第一变色物质层120与电解质层130之间的界面及电解质层130与第二变色物质层140之间的界面的结合力及粘合力。
[0124] 根据本发明的实施例,第一缓冲层600包括包含于第一变色物质层120的第一变色物质及包含于电解质层130的电解质,第二缓冲层602包括包含于第二变色物质层140的第二变色物质及包含于电解质层130的电解质。由此,第一缓冲层600及第二缓冲层602能够分别降低第一变色物质层120与电解质层130之间以及电解质层130与第二变色物质层140之间的极性差,从而防止界面上的气隙并提高结合力及粘合力。
[0125] 此时,包含于第一缓冲层600或第二缓冲层602的电解质在第一缓冲层600或第二缓冲层602中的含量可以是0.01至5重量%,优选为0.05至4重量%,更加优选为1至3重量%。当电解质在第一缓冲层600或第二缓冲层602中的含量小于0.01重量%时,第一缓冲层600或第二缓冲层602无法起到提高在第一变色物质层120与电解质层130之间的界面及在电解质层130与第二变色物质层140之间的界面的结合力及粘合力的作用。并且,当电解质在第一缓冲层600或第二缓冲层602中的含量大于5重量%时,在第一缓冲层600或第二缓冲层602内变色物质之间的距离变远,有可能降低离子导电率提升效果。
[0126] 参照图7的(a)和图7的(b),分别以在第一变色物质层120与电解质层130之间配置有第一缓冲层600以及在电解质层130与第二变色物质层140之间配置有第二缓冲层602为例进行了说明,但并非限定于此,也可以只配置第一缓冲层600及第二缓冲层602中的一个。
[0127] 第一缓冲层600及第二缓冲层602能够分别提高第一变色物质层120与电解质层130之间的界面及电解质层130与第二变色物质层140之间的界面的结合力及粘合力。
[0128] 根据本发明的实施例,第一缓冲层600包括包含于第一变色物质层120的第一变色物质及导电性高分子,第二缓冲层602包括包含于第二变色物质层140的第二变色物质及导电性高分子。由此,第一缓冲层600及第二缓冲层602能够分别降低第一变色物质层120与电解质层130之间及电解质层130与第二变色物质层140之间的极性差,从而防止界面上的气隙并提高结合力及粘合力。
[0129] 其中,导电性高分子可选自CMC(carboxymethyl cellulose,羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)、PEDOT-PANI(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polyaniline,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯胺)、EDOT(Ethylenedioxythiophene,乙撑二氧噻吩)、CNT(Carbon Nano Tube,碳纳米管)、PVDF(polyvinylidene fluoride,聚偏二氟乙烯)、PEDOT:PPy、SBR树脂。
[0130] 优选地,导电性高分子可以选自CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI。CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种起到连接第一变色物质层120与电解质层130之间的界面的作用的同时,还可以起到用于移动(mobilization)分散于第一缓冲层600或第二缓冲层602的变色物质之间的离子的基质作用。特别是,CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种的导电性高于其他导电性高分子,因此容易地移动变色物质之间的电子,由此,离子导电性增加,从而提高变色速度。并且,导电性高分子中CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种与其他导电性高分子相比,更容易分散,因此可以涂布于缓冲层内变色物质的表面。由此,能够获得提高离子导电性及变色速度的效果。
[0131] 此时,包含于第一缓冲层600或者第二缓冲层602的导电性高分子,例如CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种在第一缓冲层600或者第二缓冲层602中的含量可以是0.01至5重量%,优选为0.05至4重量%,更加优选为1至3重量%。当导电性高分子在第一缓冲层600或者第二缓冲层602的含量小于0.01重量%时,第一缓冲层600或第二缓冲层602无法起到提高在第一变色物质层120与电解质层130之间的界面以及在电解质层130与第二变色物质层140之间的界面的结合力及粘合力。并且,当导电性高分子在第一缓冲层600或者第二缓冲层602中的含量大于5重量%时,在第一缓冲层600或第二缓冲层602内变色物质之间的距离变远,有可能降低离子导电率提升效果。
[0132] 在图6至图7的实施例中,第一缓冲层600的厚度可以是第一变色物质层120的厚度的0.01%至20%,优选为0.01%至10%,更加优选为0.01%至5%。并且,第二缓冲层602的厚度可以是第二变色物质层140的厚度的0.01%至20%,优选为0.01%至10%,更加优选为0.01%至5%。当第一缓冲层600的厚度或第二缓冲层140的厚度小于第一变色物质层120的厚度或第二变色物质层140的厚度的0.01%时,很难起到缓冲层的作用。即,第一缓冲层600或第二缓冲层602很难起到提高第一变色物质层120与电解质层130之间的界面及电解质层
130与第二变色物质层140之间的界面的结合力及粘合力的作用,因此,很难获得增加离子导电性及提高变色速度的效果。当第一缓冲层600的厚度或第二缓冲层602的厚度大于第一变色物质层120的厚度或第二变色物质层140的厚度的20%时,离子需要移动的距离变大,反而有可能降低变色速度。
[0133] 参照图8的(a)和图8的(b),分别以在第一电极部110与第一变色物质层120之间配置有第三缓冲层604以及在第二变色物质层140与第二电极部150之间配置有第四缓冲层606为例进行了说明,但并非限定于此,也可以只配置第三缓冲层604及第四缓冲层606中的一个。
[0134] 第三缓冲层604及第四缓冲层606能够分别提高第一电极部110与第一变色物质层120之间的界面及第二变色物质层140与第二电极部150之间的界面的结合力及粘合力。
[0135] 根据本发明的实施例,第三缓冲层604包括包含于第一变色物质层120的第一变色物质及包含于第一电极部110的透明导电性材料,第四缓冲层606包括包含于第二变色物质层140的第二变色物质及包含于第二电极部150的透明导电性材料。因此,第三缓冲层604及第四缓冲层606能够分别降低第一电极部110与第一变色物质层120之间及第二变色物质层140与第二电极部150之间的极性差,从而防止界面上的气隙并提高结合力及粘合力。
[0136] 此时,包含于第三缓冲层604或第四缓冲层606的透明导电性材料在第三缓冲层604或第四缓冲层606中的含量可以是0.01至5重量%,优选为0.05至4重量%,更加优选为1至3重量%。当透明导电性材料在第三缓冲层604或第四缓冲层606中的含量小于0.01重量%时,第三缓冲层604或第四缓冲层606无法起到提高在第一电极部110与第一变色物质层120之间的界面及在第二变色物质层140与第二电极部150之间的界面的结合力及粘合力的作用。并且,当透明导电性材料的含量在第三缓冲层604或第四缓冲层606中的含量大于5重量%时,在第三缓冲层604或第四缓冲层606内变色物质之间的距离变远,有可能降低离子导电率提升效果。
[0137] 参照图9的(a),以在第一电极部110与第一变色物质层120之间配置有第三缓冲层604并且在第二变色物质层140与第二电极部150之间配置有第四缓冲层606为例进行了说明,但并非限定于此,也可以只配置第三缓冲层604及第四缓冲层606中的一个。
[0138] 第三缓冲层604及第四缓冲层606能够分别提高第一电极部110与第一变色物质层120之间的界面及第二变色物质层140与第二电极部150之间的界面上的结合力及粘合力。
[0139] 根据本发明的实施例,第三缓冲层604包括包含于第一变色物质层120的第一变色物质及包含于第一电极部110的导电性高分子,第四缓冲层606包括包含于第二变色物质层140的第二变色物质及包含于第二电极部150的导电性高分子。因此,第三缓冲层604及第四缓冲层606分别降低第一电极部110与第一变色物质层120之间及第二变色物质层140与第二电极部150之间的极性差,从而能够防止界面上的气隙并提高结合力及粘合力。
[0140] 其中,导电性高分子可以选自CMC(carboxymethyl cellulose,羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI。CMC(carboxymethyl cellulose,羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种起到连接第一电极部110与第一变色物质层120之间的界面及第二变色物质层140与第二电极部150之间的界面的作用的同时,还可以起到用于移动(mobilization)分散在第三缓冲层604及第四缓冲层606的变色物质之间的离子的基质作用。即,CMC(carboxymethyl cellulose,羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种容易使变色物质之间的电子移动,因此增加离子导电率并提高变色速度。
[0141] 此时,包含于第三缓冲层604及第四缓冲层606的导电性高分子,例如CMC(carboxymethyl  cellulose,羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种在第三缓冲层604及第四缓冲层606中的含量可以为0.01至
5重量%,优选为0.05至4重量%,更加优选为1至3重量%。当导电性高分子在第三缓冲层
604及第四缓冲层606中的含量小于0.01%时,第三缓冲层604及第四缓冲层606无法起到提高在第一电极部110与第一变色物质层120之间的界面及第二变色物质层140与第二电极部
150之间的界面上的结合力及粘合力的作用。并且,当导电性高分子在第三缓冲层604及第四缓冲层606中的含量大于5%时,在第三缓冲层604及第四缓冲层606内变色物质之间的距离变远,从而有可能降低离子导电率提升效果。
[0142] 在图8至图9的实施例中,第三缓冲层604的厚度可以是第一变色物质层120的厚度的0.01%至20%,优选为0.01%至10%,更加优选为0.01%至5%。并且,第四缓冲层606的厚度可以是第二变色物质层140的厚度的0.01%至20%,优选为0.01%至10%,更加优选为0.01%至5%。当第三缓冲层604的厚度或第四缓冲层606的厚度小于第一变色物质层150的厚度或第二变色物质层160的厚度的0.01%时,很难起到缓冲层的作用。即,第三缓冲层604或第四缓冲层606很难起到提高第一电极部110与第一变色物质层120之间的界面及第二变色物质层140与第二电极部150之间的界面的结合力及粘合力的作用,因此,很难起到增加离子导电性及提高变色速度的效果。当第三缓冲层604的厚度或第四缓冲层606的厚度大于第一变色物质层120的厚度或第二变色物质层140的厚度的20%时,离子需要移动的距离变大,反而有可能降低变色速度。
[0143] 参照图10,以在第一变色物质层120与电解质层130之间配置有第一缓冲层600并且在电解质层130与第二变色物质层140之间配置有第二缓冲层602为例进行了说明,但并非限定于此,也可以只配置第一缓冲层600及第二缓冲层602中的一个。并且,以在第一电极部110与第一变色物质层120之间配置有第三缓冲层604并且在第二变色物质层140与第二电极部150之间配置有第四缓冲层606为例进行了说明,但并非限定于此,也可以只配置第三缓冲层604及第四缓冲层606中的一个。对于与图6至图9的内容相同的内容,省略重复说明。
[0144] 另一方面,第一变色物质层120及第二变色物质层140包括如水、乙醇、丁醇、甲醇等溶剂及分散在溶剂中的变色物质10。
[0145] 此时,提高变色物质10之间的电荷及粒子的移动时,可以提高变色速度。为此,本发明的实施例中可以添加用于提高变色物质之间的电荷及离子的移动的基质。
[0146] 根据本发明的实施例,变色物质层可以进一步包含用于提高变色物质之间离子的移动性的导电性高分子。
[0147] 图11是示出本发明的实施例的变色物质层。
[0148] 虽然图11中对第一变色物质层120和第二变色物质层140都进一步包含导电性高分子20进行了举例说明,但并非限定于此,也可以是第一变色物质层120和第二变色物质层140中的只有一个可以包含导电性高分子。
[0149] 其中,导电性高分子可以选自CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)、PEDOT-PANI(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯胺)、EDOT(乙撑二氧噻吩)、CNT(碳纳米管)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PEDOT:PPy、SBR树脂。
[0150] 优选地,导电性高分子可以选自CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI。
[0151] 导电性高分子还可以起到用于移动(mobilization)分散在第一变色物质层120或第二变色物质层140中的变色物质之间的离子的基质作用。特别是,导电性高分子中CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种的导电性高于其他导电性高分子,因此容易地移动变色物质之间的电子,由此,离子导电性增加,从而提高变色速度。并且,导电性高分子中CMC(羧甲基纤维素)、PEDOT-PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)及PEDOT-PANI中的至少一种与其他导电性高分子相比,更容易分散在第一变色物质层120及第二变色物质层140内,因此可以涂布于变色物质的表面。由此,能够获得提高离子导电性及变色速度的效果。
[0152] 另外,特别是,分散在第一变色物质层120或者第二变色物质层140内的变色物质不仅具有单纯地改变颜色的用途,而且起到存储离子的作用。此时,第一变色物质层120或第二变色物质层140内进一步包含导电性高分子时,进一步提供基于导电性高分子的离子存储容量,从而存储更多的离子,并可以提供对离子的缓冲。因此,能够改善变色速度。
[0153] 不仅如此,包含在第一变色物质层120或第二变色物质层140内的导电性高分子还可以提供黏合剂的作用。因此,能够提高第一变色物质层120与第一电极部110或电解质层130之间的界面中的结合力及粘合力,并提高第二变色物质层140与电解质层130或第二电极部150之间的界面的结合力及粘合力。当提高层间界面中的结合力及粘合力时,能够防止界面上的气隙并由此能够改善离子导电性及变色速度。
[0154] 图12是比较比较例11及实施例11的电致变色器件的性能的曲线图,表3是示出比较例11及实施例11的电致变色器件的性能的表。
[0155] 参照图12,对比较例11的样品及实施例11的样品,在700nm的波长下,测试了透光率T(%)随时间(s)的变化。
[0156] 比较例11的样品包含作为负极侧变色物质的WO3,作为正极侧变色物质的普鲁士蓝,实施例11的样品包含作为负极侧变色物质的WO3,作为正极侧变色物质的95重量%的普鲁士蓝,并且作为导电性高分子包含5重量%的CMC。
[0157] 参照图12及表3,可知实施例11的样品在透光率ΔT80%p.下的反应时间减少,并且反应速度提高。
[0158] 表3
[0159]
[0160] 本发明的实施例的电致变色器件及电致变色装置能够应用于各种车辆用镜、建筑用窗户、显示装置、ESL装置等。
[0161] 另一方面,本发明的实施例的电致变色器件能够应用于各种用途(Application),也可以应用于如电子货架标签(ESL:electro shelf label)等的需要特定部变色的显示器中。
[0162] 图13是用于说明本发明的实施例的电致变色器件应用于ESL的例的俯视图,图14是图13的一部分的剖视图。
[0163] 参照图13至图14,电致变色器件100可以被电极间隔部G划分为电极区域A1以及伪电极区域A2。电极区域A1为以文字、数字、图案等形式显示的区域,伪电极区域A2可以是以背景形式显示的区域。电极区域A1作为用于显示信息的区域,可以与变换区域、显示区域等混用,而伪电极区域A2可以与背景区域混用。
[0164] 电极区域A1包括多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n,多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n彼此隔开,并且可以被独立驱动。根据多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n的脱色以及着色的组合,电极区域A1可以暴露多种信息。为此,多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n可以配置在伪电极区域A2周围。即,伪电极区域A2可以被多个分割区域A1-1、A1-
2、...、A1-n包围,或者多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n可以被伪电极区域A2包围。因此,通过多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n显示的信息由于伪电极区域A2的背景而能够清楚地显示。
[0165] 此时,各个区域延伸至宽度窄于各个区域的配线区域W,通过配线区域W能够连接至焊盘电极(pad electrode)30。即,各个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n通过从各个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n延伸的配线部可以与焊盘电极30连接。因此,多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n也可以与多个电极区域A1-1、A1-2、...、A1-n混用。
[0166] 例如,从各个分割区域延伸的配线区域W的宽度可以是各个分割区域的宽度的1/3至1/8。若配线区域W的宽度小于各个分割区域的宽度的1/8,则配线区域内的汇流电极有可能断路,而若大于1/3,则在分割区域的着色时,配线区域有可能被暴露。另外,配线区域W的宽度可以是汇流电极的网格(Mesh)开口宽度的0.2倍以上至2倍以下,0.4倍以上至1.5倍以下,0.5倍以上至1.2倍以下。若配线区域W的宽度小于汇流电极的网格(Mesh)开口宽度的0.2倍,则配线区域W中的电极彼此短路,汇流电极无法起到作用,若大于2倍,则在分割区域的着色时,配线区域有可能被暴露。A1可被称为电极部,并且用于连接A1与焊盘电极30的配线区域可被称为配线部。
[0167] 因此,各个区域可以彼此独立地发生变色反应。例如,可以实现为仅在电极区域A1发生变色反应,而在伪电极区域A2不发生变色反应,或者实现为电极区域A1和伪电极区域A2的变色反应独立地发生,或者实现为用于形成电极区域A1的多个分割区域A1-1、A1-2、...、A1-n的变色反应独立地发生。当实现为电极区域A1和伪电极区域A2的变色反应独立地发生时,伪电极区域A2可以是电极区域。因此,电极间隔部G可以形成在多个电极区域A1、A2之间。
[0168] 另一方面,电极间隔部(groove,槽)G的线宽根据汇流电极的网格(Mesh)开口部的宽度或者间距(Pitch)而不同地实现。电极间隔部G的线宽可以为汇流电极的网格(Mesh)开口部宽度的0.1倍以上且150um以下,优选为0.2倍以上且120um以下,更加优选为0.2倍以上且90um以下。当电极间隔部G的线宽小于汇流电极网格(Mesh)开口部宽度的0.1倍时,电极区域A1和伪电极区域A2有可能不会电短路,而当电极间隔部G的线宽大于150μm时,有可能很难进行精密的电极区域A1加工。另外,当通过激光加工而形成电极间隔部G时,电极间隔部G的线宽可以根据激光加工能力而不同。
[0169] 另外,可以在第一电极部110的一端配置有焊盘电极30,并且焊盘电极30配置成与第一电极部130相接。
[0170] 图15是示出本发明的一实施例的包括电致变色器件的电致变色装置。
[0171] 参照图15,电致变色装置1500可以包括:壳体1510;电路板1520,配置在壳体1510内;以及电致变色器件100,与电路板1520通过连接器1530连接。如图15的(a)所示,电致变色器件100可以与电路板1520一同安装在壳体1510内,或者,如图15的(b)所示,电路板1520以及连接器1530可以与电致变色器件100的一部分区域安装在壳体1530内,而电致变色器件100的剩余区域暴露到壳体1510外部的形态。
[0172] 连接器1530可以是柔性电路板(FPCB)或者柔性扁平电缆(FFC),但不限于此。
[0173] 如图15的(a)的电致变色装置可以附着于货架,并且如图15的(b)的电致变色装置可以悬挂于货架或者顶板。如图15的(b)所示,当对电致变色装置使用柔性(Flexible)的电致变色器件时,可以实现如同纸张(Paper)的效果,从而能够引起消费者的亲切感。
[0174] 本发明的实施例的电致变色装置可以应用于电子货架标签,电子货架标签在市场等中作为显示价格信息、存储符号(symbol)、促销形象、条形码、商品名称、商品形象、原产地等信息的装置,可以被不同地使用。
[0175] 图16是示出应用本发明的一实施例的电致变色装置的电子货架标签系统的图。
[0176] 服务器3100是存储商品信息的场所,服务器3100可以经由网关3200以及发送器3300与电子货架标签形成通信信道。服务器3100与网关3200以及发送器3300可以通过以太网等有线网络或者Wi-Fi等无线网络连接。
[0177] 发送器3300与电子货架标签1500可以通过Wi-Fi、蓝牙、RF等无线网络连接。发送器3300可以从服务器3100接收商品信息并传送至电子货架标签1500,并且根据操作模式而将电力传送到电子货架标签1500。
[0178] 电子货架标签1500可以包括控制部、通信模块、存储部以及显示部。电子货架标签1500还可以在内部具备电池。或者,电子货架标签1500可以具备无线电力充电模块,从而被无线充电。控制部可以控制通信模块进行通信并且将通信模块接收的产品信息显示于显示部。另外,当从发送器3300发送电力时,可以接收电力,并将信号转换成直流电压,并将电压供给到无线电力充电模块。存储部用于存储显示于显示部的数据。通信模块可以从发送器接收商品信息,或者可以从发送器接收电力。显示部用于显示从控制部接收的商品信息。显示部可以是电致变色器件。
[0179] 以上,参照本发明的优选的实施例进行了说明,在不脱离所附权利要求书中记载的本发明的思想及领域的范围内,本领域技术人员可以对本发明进行各种修改及变更。
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