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KR20090099662A - 전기변색 비올로겐 유도체를 포함하여 전압 인가시진홍색을 띄는 전기변색 소자 - Google Patents

전기변색 비올로겐 유도체를 포함하여 전압 인가시진홍색을 띄는 전기변색 소자 Download PDF

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KR20090099662A
KR20090099662A KR1020080024785A KR20080024785A KR20090099662A KR 20090099662 A KR20090099662 A KR 20090099662A KR 1020080024785 A KR1020080024785 A KR 1020080024785A KR 20080024785 A KR20080024785 A KR 20080024785A KR 20090099662 A KR20090099662 A KR 20090099662A
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KR
South Korea
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electrochromic device
viologen
color
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Ceased
Application number
KR1020080024785A
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English (en)
Inventor
양시영
김영아
Original Assignee
주식회사 폴리크롬
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전기변색시 빠른 응답속도를 보이는 비올로겐 유도체를 제조하여 이를 전기변색 소자화 하였을 때 전기변색 시 진홍색(magenta)을 띄는 전기변색 소자 제조에 관한 것이다. 비올로겐 유도체는 일반적으로 전기변색 시 blue 또는 violet색을 띄는데 비해 본 발명은 합성된 비올로겐 유도체를 소자화하였을 때 빠른 응답속도 및 magenta색으로 전기변색되는 장점이 있다.
전기변색, 비올로겐, 전기변색소자, magenta

Description

전기변색 비올로겐 유도체를 포함하여 전압 인가시 진홍색을 띄는 전기변색 소자{Magenta electrochromic element during applying a voltage including electrochromic viologens derivatives}
본 발명은 신규한 비올로겐 유도체 및 이를 포함하는 전기변색 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게로는 전기변색시 진홍색(magenta)을 띄는 비올로겐 유도체 및 이를 포함하는 전기변색 소자에 관한 것이다.
본 발명의 전기변색성 비올로겐 유도체는 합성이 쉽고 전기변색 소자화 하였을 때 전압 인가 시 빠른 응답속도를 보이며 일반적인 비올로겐 화합물에서 보여지는 blue나 violet 색이 아닌 magenta 색을 띄는 장점이 있다.
전기변색이란 전기화학적 반응에 의하여 물질의 광학적 성질이 변하는 현상이며, 전기화학적으로 물질의 전자 상태나 구조가 변화됨으로써 물질의 고유색 또는 광투과도가 달라질 수 있다. 이러한 전기변색현상을 나타내는 물질은 비올로겐, 페로센, 페노티아진 등의 유기물질, WO3, NiOxHy, LiNiO2, Nb2O5, V2O5, TiO2, MoO3 등의 무기금속산화물 및 PODOT, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아줄렌, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 폴리인돌, 폴리카바졸, 폴리아진, 폴리퀴논 등의 전도성 고분자 등이 있다.
그 중 비올로겐은 쉽고 저렴하게 합성이 가능하여 1970년대부터 많이 연구되어 왔지만, 전도성 고분자에 비해 다중색 구현이 어렵고, 안정성과 메모리 효과가 떨어지고 응답성이 느린 단점으로 인해 신규 전기변색 비올로겐 유도체 개발이 답보 상태에 있다.
전기변색 현상이 알려진 것은 1961년이지만, 다중색의 구현이 어렵고, 발색 및 소색의 속도가 느리며, 완전 소색이 잘 안되고, 안정성이 떨어져 발색-소색을 반복하면 쉽게 망가지는 단점들로 인하여 아직까지 실용화되어 상업적으로 대량 생산되는 전기변색 소자는 거의 없다.
전기변색 소자는 일반적으로 환원전극, 산화전극, 전해질 및 전기변색물질로 이루어지며, 전기변색물질은 한쪽 또는 양쪽 전극 위에 막 형태로 형성되거나, 전해질 내에 포함되기도 한다. 전기변색소자에 전장을 인가하면 전기적 산화환원 반응에 의해 전기변색 물질의 색상이 변화하여 소자의 광투과 특성이 변하게 된다.
상기 전기 변색 소자를 활용한 응용 제품 중 가장 성공적인 제품으로는 자동차용 백미러, 스마트윈도우가 있으며, 또는 전광판, 전자북 등의 디스플레이에 응용하기 위한 개발도 진행 중이다. 자동차용 백미러에 적용되는 예를 보면, 자동차 운행시 백미러를 통해 들어오는 강한 불빛은 운전자의 시야를 방해하여 사고의 위험을 초래할 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 백미러의 반사율을 최적화함으로써 운전자의 눈부심을 방지하고 시야를 확보하도록 하는 기능을 전기변색소자를 통해 구현할 수 있다.
본 발명은 전기변색시 진홍색 색상을 발현하는 비올로겐 유도체 및 이를 포함하는 전기변색 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 합성이 간단하고 전기변색 소자화 하였을 때 인가전압에 따라 빠른 응답속도를 보이고, 미세하게 색 강도 조절이 가능한 비올로겐 유도체를 제공하는 것이다.
본 발명의 비올로겐 유도체는 하기 화학식 1로 표시된다.
Figure 112008019479978-PAT00001
상기 식에서 R1은 할로겐 원소를 포함하는 수소, 탄소수 1~20의 메틸기, 알 킬기 또는 알킬렌기이고, X는 비올로겐의 상대이온으로 F-, Br-, Cl-, ClO4 -, BF4 -, I-, PF6 -, SO2CF3 - 또는 (CF3SO3 -)2N 가 가능하다.
화학식 1의 예로서 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 들 수 있다
Figure 112008019479978-PAT00002
본 발명의 상기 전기변색물질을 포함하여 구성되는 용액형 전기변색 소자를 포함한다. 본 발명의 전기변색소자는 투명이나 반사형의 기재상에 배치되며 작업 전극과 상대전극, 전해질을 포함하여, 상기의 작업전극, 상대전극, 전해질 중에 하나 이상은 본 발명의 전기변색물질을 포함한다. 이온전도성 전해질 용액은 전해질염이 용해된 용액을 사용할 수 있으며 상기의 전기변색 물질을 용해시켜 이를 주사하거나 진공진입 등의 방법으로 전기변색소자 제작에 사용한다.
이때, 전기변색 전해질 혼합용액은 상기 화학식 1로 표시되는 전기변색 화합물 0.0005~10M, 전해질염0.001~10M을 함유하여 사용할 수 있다.
상기 비올로겐 유도체의 사용량이 0.0005M 미만이면 전기변색성이 보이지 않고 10M을 초과하면 용액에서 화합물이 용출되는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 전해질염은 당 분야에서 사용되는 일반적인 것으로 특별히 한정 하지는 않으나, 구체적으로 n-Bu4NClO4, n-Bu4NPF6, NaBF4, LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, C2F6LiNO4S2, K4Fe(CN)6등을 사용할 수 있다. 이들 전해질염은 1종의 단일화합물 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 전해질염은 0.001~ 10 M 범위로 사용되는 바, 상기 사용량이0.001 M 미만이면 전기변색성이 보이지 않고 10 M을 초과하면 용액에서 화합물이 용출되는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 전기변색소자는 대면적의 정보표시장치, 소면적의 휴대폰 정보표시장치 및 태양광을 차단하는 자동차 창, 건물 창 등에 이용될 수 있다.
본 발명의 비올로겐 유도체는 합성이 쉽고 간단하며, 전기변색 소자에 적용되었을 때 magenta 색으로 구현이 가능한 전기변색 특성을 가진다.
이러한 전기변색물질은 전기변색 소자의 구성이 용이하게 이용되며, 이로서 제조된 전기변색소자는 디스플레이, 전자책, 전자종이, 자동차 후사경, 휴대용 컴퓨터, 태양광조절창, 장식용 제품 등의 다방면에서 응용이 가능하다.
이하의 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하는 바, 하기의 실시에는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시 예에 의해 본 발 명을 한정하는 것은 아니다.
[실시 예 1]
* 화합물 1-1의 제조 (1-methyl-4,4'-bipyridinium iodide)
하기 화학식 2와 같이, Acetone 125ml에 4,4'bipyridyl (7.1g, 45.2 mmol)과 methyl iodode(6.4g, 45.2 mmol)를 넣은 용액을 실온에서 24시간 교반기로 저어주었다. 생성된 노란색의 침전을 여과하여 acetone으로 씻은 뒤, acetonitrile에 녹여 여과하였다. 여과 액을 건조시켜서 밝은 노랑색의 고체를 얻었다.
1 H- NMR(300MHz,DMSO-d6):δ9.15(d,2H), 8.86(dd,2H), 8.63(d,2H), 8.04(dd,2H), 4.39(s,3H).
Figure 112008019479978-PAT00003
[ 실시예 2]
* 화합물 1-1을 이용한 전기변색소자 제작
실시예1에 의하여 얻어진 비올로겐 화합물 1-1(0.1g)을 유기용매Propylene Carbonate(10ml)와 전해질 N-Lithiotrifluoromethane sulfonamide (0.5g)와 혼합하여 전극인 ITO 유리 두 장 사이에 두께 100㎛의 스페이서를 두고, 주입한 후 밀봉하여 액체형 전기변색 소자를 제조하였다. 상기 제조된 전기변색 소자는 최소 1.8V 전압을 걸어줄 경우 magenta 색으로 변색 되었다.
도 1 a)는 실시 예 2에서 제조된 전기변색 소자의 구동전압을 측정하여 나타낸 그래프이고,
도 1 b)는 실시 예 2에서 제조된 전기변색 소자의 구동전압에 따른 흡광도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 2 는 실시 예 2 전기변색 소자의 소색/착색 상태의 사진이다.

Claims (3)

  1. 다음 화학식 1로 표시되는 전기변색 비올로겐 화합물 :
    [화학식 1]
    Figure 112008019479978-PAT00004
    (상기 식에서 R1은 할로겐 원소를 포함하는 수소, 탄소수 1~20의 메틸기, 알킬기 또는 알킬렌기이고, X는 비올로겐의 상대이온으로 F-, Br-, Cl-, ClO4 -, BF4 -, I-, PF6 -, SO2CF3 - 또는 (CF3SO3 -)2N 를 포함한다.)
  2. 제1항 기재의 비올로겐 유도체를 포함하는 것임을 특징으로 하는 전기변색 소자.
  3. 제 2항에 있어서, 발현되는 색상이 진홍색 계열인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.
KR1020080024785A 2008-03-18 2008-03-18 전기변색 비올로겐 유도체를 포함하여 전압 인가시진홍색을 띄는 전기변색 소자 Ceased KR20090099662A (ko)

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