KR102108830B1 - 전기변색 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 플렉시블 디스플레이의 차광판용으로 사용할 수 있는 전기변색 디바이스에 관한 것으로, 전기변색 디바이스는, 전극 플레이트를 포함하는 필름 형상의 제1 투명전극, 제1 투명전극과 마주하도록 마련되는 필름 형상의 제2 투명전극, 및 제1 투명전극과 제2 투명전극 사이의 전기변색층을 포함하되, 여기서 전극 플레이트는, 투명전극층, 투명전극층 상의 메탈메쉬 패턴, 투명전극층 상부와 메탈메쉬 패턴 사이의 공간에 마련되는 절연층, 및 메탈메쉬 패턴과 절연층 상의 필름기재를 포함하여 구성된다.

Description

전기변색 디바이스{Electrochromic Device}

본 발명은 전기변색 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 투명 플렉시블 디스플레이 차광판용 전기변색 디바이스에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD)를 잇는 차세대 디스플레이로 불리는 OLED(Organic Light Emitting Diode)는 유기화합물에 전류가 흐를 때 자체 발광하는 발광층을 이용하는 표시장치로서 최근 그 최종 목표가 양방향으로 표시되는 화면뿐만 아니라 장치의 일면에서 장치를 투과하여 장치 뒷면을 볼 수 있도록 하는 투명 플렉시블 디스플레이의 구현으로 향하고 있다.

전술한 투명 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 메인 디스플레이인 OLED 디스플레이 자체의 기술 개발과 함께 보조 디스플레이인 차광판의 개발이 필수적이다.

보조 디스플레이의 주된 기능은 메인 디스플레이가 작동될 때 차광율을 최대한 높여서 디스플레이의 색 재현성을 확보하고, 메인 디스플레이가 작동하지 않을 때 투과율을 최대한 높여서 디스플레이부의 후면을 투시해 볼 수 있도록 하는 것이다.

종래의 투명전극인 인듐주석산화물(ITO: Indium Tin Oxide)은 높은 저항으로 인해 중대형 면적 적용시 반응 속도가 느려지는 문제가 있다. 특히, 전기변색 미러(Electrochomic Mirror)나 디스플레이 장치를 제어하는 ITO 구동회로의 경우 ITO의 반응 속도 저하로 인해 전기변색소자의 변색 또는 소색의 제어가 느려져 대면적 응용제품에 적용하기 곤란하고, 이를 보완하기 위하여 대면적 ITO에 전극부 단자의 개수나 크기를 증가시키면 전극부 단자에 연결되는 전극 제어부(ITO 구동회로)의 단자부가 증가하기 때문에 그로 인하여 제조 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.

또한, ITO 투명전극은 스퍼터링, 디지털 프린팅 등의 공정을 통해 광학용 글라스 또는 광학용 필름 위에 ITO 분말 입자를 포함한 전극재료를 형성함으로써 제조된다. 이러한 ITO 투명전극은 터치스크린 등의 대부분의 기기에서 투명전극으로서의 성능 요구사항을 만족시키는 장점이 있다. 그러나, ITO 투명전극은 ITO 분말의 균일 입도, 균일 분포, 균일 분산 등의 한계로 인하여 구부림 특성이 크게 부족한 단점이 있다. 특히, 최근의 대면적 플렉시블 디스플레이 등의 플렉시블 전자기기의 연구개발과 응용제품의 보급이 확대되는 분위기에서 ITO 투명전극의 유연성에 대한 문제점이 대두되고 있다.

이와 같이, ITO를 이용한 차광판은 투명 플렉시블 디스플레이에 적용하는데 어려움이 있고, 따라서 투명 플렉시블 디스플레이에 신뢰성 있게 적용할 수 있는 차광판이 요구되고 있는 실정이다.

전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에서는 ITO를 이용하는 차광판으로서 투명 플렉시블 디스플레이에 신뢰성 있게 적용할 수 있는 있는 전기변색 디바이스를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 디바이스는, 전극 플레이트를 포함하는 필름 형상의 제1 투명전극, 제1 투명전극과 마주하도록 마련되는 필름 형상의 제2 투명전극, 및 제1 투명전극과 제2 투명전극 사이의 전기변색층을 포함하되, 여기서 전극 플레이트는, 투명전극층, 투명전극층 상의 메탈메쉬 패턴, 투명전극층 상부와 메탈메쉬 패턴 사이의 공간에 마련되는 절연층, 및 메탈메쉬 패턴과 절연층 상의 필름기재를 포함하여 구성된다.

일실시예에서, 투명전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)이고, 그 두께는 2000Å 이하일 수 있다. 메탈메쉬 패턴의 두께는 0.1㎛ ~ 1㎛이고 그 패턴 성분의 폭은 0.1㎛ ~ 10㎛일 수 있다.

일실시예에서, 메탈메쉬 패턴은 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴성분과 제1 패턴 성분과 교차하는 제2 패턴성분을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 패턴성분들의 교차 영역은 교차 영역에서의 코너 영역을 확장하여 마련되는 경사부 또는 곡선부를 포함한다.

일실시예에서, 전기변색 디바이스는, 메탈메쉬 패턴의 일측에 연결되는 전극부 단자를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 메탈메쉬 패턴은 제1 패턴 피치의 제1 패턴영역과 제1 패턴 피치보다 작은 제2 패턴 피치의 제2 패턴영역을 포함할 수 있다. 그 경우, 제2 패턴영역은 제1 패턴영역과 전극부 단자를 전기적으로 연결한다.

일실시예에서, 필름기재의 재료는, PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 PES(Poly Ether Sulfones)를 포함한다. 절연층은 자외선 경화성 수지층일 수 있고, 절연층의 두께는 메탈메쉬 패턴의 두께와 동일할 수 있다.

일실시예에서, 메탈메쉬 패턴은 몰드로 절연층을 가압하여 형성한 오목 패턴 형상의 홈에 전극 재료를 삽입하여 마련될 수 있다.

일실시예에서, 전기변색 디바이스는 제1 투명전극, 전기변색층 및 제2 투명전극의 적층체를 투명 플렉시블 디스플레이의 일측에 결합하는 지지부재를 더 포함할 수 있다. 지지부재는 접착제, 접착필름, 지지기구물 또는 이들의 조합일 수 있다.

일실시예에서, 제2 투명전극은 전극 플레이트를 포함할 수 있다.

일실시예에서, 전기변색 디바이스는, 제1 투명전극 및 제2 투명전극에 구동전압을 인가하는 구동부를 더 포함할 수 있다. 그 경우, 구동부는 투명 플렉시블 디스플레이의 제어장치로부터 구동전압의 발생을 위한 제어신호를 수신할 수 있다.

본 발명에 의하면, 차광판의 기능으로 전기변색 물질을 활용하면서 플렉시블 디스플레이의 구현을 위해 필름 형태로 구성되는 고효율 및 고내구성의 전기변색 디바이스를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 투명 플렉시블 디스플레이에서 고해상도의 색 재현성을 유지하는 제1 작동모드와 고투과율을 유지하여 디스플레이부의 후면을 투시해 볼 수 있는 제2 작동모드를 제공하면서, 플렉시블 디스플레이의 유연한 동작 모드에 따른 작동 불안정을 방지하고 고효율 및 고내구성의 투명 플렉시블 디스플레이 차광판용 전기변색 디바이스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 디바이스를 차광판용으로 채용한 투명 플렉시블 디스플레이에 대한 개략도
도 2는 도 1의 투명 플렉시블 디스플레이의 구성도
도 3은 도 1의 전기변색 디바이스의 제1 작동모드에 대한 개략도
도 4는 도 1의 전기변색 디바이스의 제1 작동모드에 대한 개략도
도 5는 도 1의 전기변색 디바이스의 개략적인 구성도
도 6은 도 5의 전기변색 디바이스의 단면도
도 7은 도 5의 전기변색 디바이스의 전극 플레이트에 대한 사시도
도 8은 도 7의 전극 플레이트의 단면도
도 9는 도 7의 전극 플레이트에 대한 부분 평면도
도 10은 도 9의 전극 플레이트의 일실시예에 대한 부분 확대 평면도
도 11은 도 9의 전극 플레이트의 다른 실시예에 대한 부분 확대 평면도
도 12는 도 7의 전극 플레이트의 또 다른 실시예에 대한 부분 확대 평면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기변색 디바이스를 차광판용으로 채용한 투명 플렉시블 디스플레이에 대한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기변색 디바이스(100)는 투명 플렉시블 디스플레이(20)의 일측에 결합하여 투명 플렉시블 디스플레이(200)에 구비된다.

전기변색 디바이스(100)는 투명 플렉시블 디스플레이(200)의 일측에 마련되는 보조 디스플레이로서 투명 플렉시블 디스플레이가 작동할 때 차광률을 최대로 높여서 디스플레이의 색 재현성을 확보하고, 투명 플렉시블 디스플레이가 작동하지 않을 때 투과율을 최대한 높여서 디스플레이의 전면에서 디스플레이의 후면을 투시해 볼 수 있도록 동작한다. 즉, 전기변색 디바이스(100)는 기본적으로 차광판의 기능을 담당할 수 있다.

또한, 전기변색 디바이스(100)는 플렉시블 디스플레이의 휘어짐에 따라 신뢰성 있게 휘어질 수 있는 필름 타입으로 제작된다. 특히, ITO(Indium Tin Oxide)를 전극으로 이용하는 전기변색 디바이스(100)의 경우, ITO 자체 특성에 의한 유연성 부족을 보완할 수 있도록 마련되어야 한다. 이를 위해 본 실시예에서는 전기변색 디바이스(100)의 투명전극으로서 ITO와 메탈메쉬 패턴 및 절연층이 조합된 유연한 강성 구조를 이용한다. 전기변색 디바이스(100)는 구현에 따라서 능동형 투과율 가변 장치로서 투과율 자체의 조절이 가능한 장치로 마련될 수 있다.

전술한 전기변색 디바이스(100)는 투명전극들 사이에 전기변색층이 삽입된 샌드위치 구조의 적층체를 구비하며, 투명전극들과 전기변색층 간의 전하(H+, Li+ 등) 이동 원리에 의해 동작하며, 비올로겐(viologen), 산화텅스텐(WO3), 산화니켈(NiO), 산화이리듐(IrO2), 산화비스무스(V2O5) 등으로 제조될 수 있으며, 교류(AC) 약 1~3V 정도의 구동전압에서 동작하고, 태양광 평균투과율이 약 80% 이하인 장치로 구현될 수 있다.

전기변색 디바이스는 투명 플렉시블 디스플레이의 일측에 결합된다. 전기변색 디바이스는 지지부재(300)에 의해 투명 플레시블 디스플레이는 결합될 수 있다. 지지부재(300)는 접착제, 접착필름 등을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 지지부재는 구현에 따라서 유연한 전기변색 디바이스와 투명 플렉시블 디스플레이의 적층 구조를 지지하는 하우징, 케이스, 지지기구물 또는 이들의 조합일 수 있다.

도 2는 도 1의 투명 플렉시블 디스플레이의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기변색 디바이스(100)를 채용하는 투명 플렉시블 디스플레이(200)는, 액정(Liquid Crystal), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등을 이용하는 플렉시블 디스플레이로서, 복수의 화소들(201)을 포함하는 화소부(202), 화소부(202)의 컬럼 라인과 로우 라인 상에 제어신호와 전력(전압 또는 전류)을 공급하는 패널 드라이버(203), 패널 드라이버(203)에 화상 신호, 타이밍 제어신호, 구동 제어신호 등을 공급하는 제어장치(206), 제어장치(206)로부터 제어신호를 수신하는 구동부(40) 및 구동부(40)의 구동전압에 응답하여 제1 작동모드(차단모드) 또는 제2 작동모드(투과모드) 등으로 동작하는 전기변색 디바이스(100)의 차광판(적층체)를 포함하여 구성된다.

여기서, 패널 드라이버(203)는 화소부(202), 패널 드라이버 내부, 제어장치(206), 구동부(40) 등에 전력을 공급하는 전원부(미도시)와, 화소부(202)의 컬럼 라인에 전기 신호를 공급하는 컬럼 드라이버(204) 및 화소부(202)의 로우 라인에 전기 신호를 공급하는 로우 드라이버(205)를 포함하여 구성될 수 있다.

전기변색 디바이스(100)의 차광판은 제1 투명전극, 전기변색층 및 제2 투명전극을 포함할 수 있다. 구동부(40)는 제1 투명전극과 제2 투명전극에 구동전압을 인가한다. 구동부(40)는 투명 플렉시블 디스플레이의 제어장치(206)로부터 구동전압의 발생을 위한 제어신호를 수신할 수 있다.

구동부(40)로부터 구동전압이 인가되면, 차광판은 제1 작동모드 또는 제2 작동모드로 동작할 수 있다. 실제로, 기존의 박막구조로 만들어진 전기변색 디바이스 대부분은 수초 단위의 변색 시간을 가지므로 디스플레이의 차광판으로 적용하기 위해서는 느린 변색속도(1초 이상)를 개선할 필요가 있다. 이에 본 실시예에서는 비표면적이 매우 큰 나노 구조체 표면에 변색물질을 고정화시킴으로써 물질 이동이 거의 없이 변색이 가능하도록 구현될 수 있다. 예컨대, 투명전극 상의 산화티타늄(TiO2) 나노 구조체 표면에 흡착된 페노세닐 비올로겐(ferrocenyl viologens)의 전고상 구조를 통해 변색에 필요한 물질확산을 최소화하여 고속동작이 가능하도록 구현될 수 있다. 고속동작은 투명상태 투과도가 약 550㎚에서 약 68%, 착색상태 투과도가 약 550㎚에서 약 12%, 투명 전이 시간(90%)이 약 85㎳, 그리고 착색 전이 시간(90%)이 약 45㎳일 수 있다.

도 3은 도 1의 전기변색 디바이스의 제1 동작모드에 대한 개략도이다. 도 4는 도 1의 전기변색 디바이스의 제2 동작모드에 대한 개략도이다.

본 실시예에 따른 전기변색 디바이스(100)는, 전기변색층의 변색(Darkening) 또는 탈색(Bleaching)을 제어하는 구동부의 제어신호에 응답하여 제1 작동모드 또는 제2 작동모드로 동작한다.

일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 동작모드이면, 전기변색 디바이스(100)는 변색 상태가 되어 투명 플렉시블 디스플레이(200)의 차광률을 최대한 높여서 디스플레이의 색 재현성을 확보하도록 동작한다. 그 경우, 사용자는 투명 플렉시블 디스플레이(200)의 화면에 표시되는 이미지나 영상을 디스플레이 전면에서 명확하게 볼 수 있다.

또 다른 예로써, 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 동작모드이면, 전기변색 디바이스(100)는 탈색 상태가 되어 투명 플렉시블 디스플레이(200)의 투과율을 최대한 높여서 디스플레이의 화면이 투시되도록 동작한다. 즉, 사용자는 상술한 제2 동작모드에서 투명 플렉시블 디스플레이(200)의 화면 전면에서 화면 뒷면에 위치하는 물체나 배경을 화면을 투시하여 볼 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 전기변색 디바이스(100)를 채용한 투명 플렉시블 디스플레이의 경우를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 구현에 따라서 전기변색 디바이스(100)를 채용한 투명 플렉시블 디스플레이는 차량 윈도우 등에 활용될 수 있다. 차량 윈도우는 차량 전면 유리 중 일부, 차량 측면 유리, 차량 후면 유리 등일 수 있다. 그 경우, 본 실시예의 전기변색 디바이스는 차량의 곡면 형태에 따라 소정의 곡률을 갖고 휘어지도록 구현될 수 있고, 선택적 차광 및 투광이 가능하고 내구성 및 신뢰성이 우수하며 전기변색 응답 속도가 빠른 전기변색 디바이스로서, 투명 플렉시블 디스플레이를 포함하는 차량 윈도우 등에 활용될 수 있다.

도 5는 도 1의 전기변색 디바이스의 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 전기변색 디바이스(100)는, 전극 플레이트를 포함하는 필름 형상의 제1 투명전극(10), 제1 투명전극(10)과 마주하도록 마련되는 필름 형상의 제2 투명전극(20), 제1 투명전극(10)과 제2 투명전극(20) 사이의 전기변색부(30) 및 구동부(40)를 포함하여 구성된다.

제1 투명전극(10)은, 빛에 대한 높은 투과율(약 80% 이상), 일정 성능 이상의 전기전도성을 위한 낮은 면저항, 내침투성을 갖는 재료를 포함하여 구성된다. 본 실시예에서 제1 투명전극(10)은 도 7 내지 도 12를 참조하여 후술하는 실시예들 중 어느 하나의 전극 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 투명전극(20)은 제1 투명전극(10)과 실질적으로 동일한 투명전극으로서, 제1 투명전극(10)과 유사하게 도 7 내지 도 12의 전극 플레이트 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

전기변색부(30)는 전압을 가하면 색상이 변하는 전기변색 원리를 이용하여 외부로부터의 전압 인가에 의해 가역적으로 색이 변하거나 투과율이 변하는 소자로서, 산화 및 환원을 위한 복수의 전기변색층과 전기변색층들 사이의 전해질을 포함하여 구성된다. 여기서, 전기변색층은 변색 또는 소색 성능이 우수하고, 응답속도가 우수하며, 내구성을 유지할 수 있고, 메모리 효과(memory effect)가 있는 재료로 마련된다. 그리고, 전해질은 높은 이온전도도, 우수한 내온성, 우수한 적층(lamination) 밀착성을 갖는 겔이나 고체 또는 액체 전해질 재료를 이용하여 마련될 수 있다.

구동부(40)는 전기변색부(30)에 구동전압을 인가한다. 구동부(40)는 투명 플렉시블 디스플레이의 제어장치로부터의 제어신호에 응답하여 구동전압을 출력하도록 마련될 수 있다. 이러한 경우, 구동부(40)는 상술한 제어장치의 일부 기능부나 이러한 기능을 수행하는 일부 구성부로 마련될 수 있다.

도 6은 도 5의 전기변색 디바이스의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기변색 디바이스는 제1 투명전극, 전기변색부 및 제2 투명전극을 포함한다. 제1 투명전극은 전극 플레이트를 구비하고, 제2 투명전극은 제1 투명전극과 동일한 구조로 마련될 수 있다.

각 구성요소를 좀더 구체적으로 설명하면, 제1 투명전극(도 5의 10 참조)의 전극 플레이트는, 투명전극층(11), 투명전극층 상의 메탈메쉬 패턴(12), 투명전극층 상부와 메탈메쉬 패턴 사이의 공간에 마련되는 절연층(13), 및 메탈메쉬 패턴과 절연층 상의 필름기재(14)를 포함하여 구성된다.

제2 투명전극(도 5의 20 참조)의 전극 플레이트는, 투명전극층(21), 투명전극층 상의 메탈메쉬 패턴(22), 투명전극층 상부와 메탈메쉬 패턴 사이의 공간에 마련되는 절연층(23), 및 메탈메쉬 패턴과 절연층 상의 필름기재(24)를 포함하여 구성된다.

전기변색부(도 5의 30 참조)는 제1 전기변색층(31), 제2 전기변색층(32), 전해질층(33) 및 밀봉재(34)를 포함하여 구성된다. 제1 전기변색층(31) 및 제2 전기변색층(32)에서는 빠른 변색 시간 및 높은 투과율의 변색 성능이 요구된다. 이를 위해, 제1 전기변색층(31) 및 제2 전기변색층(31)의 재료로는 WO3 기반의 환원 전기변색 물질, NiO 기반의 산화 전기변색 물질, Wiologen 기반의 전기변색 물질 등이 적용될 수 있다. 기타 전기변색 물질로는 MoO3, TiO2, Nb2O5, V2O5, 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리사이오펜(Polythiophene), Ir(OH)x, Ni(OH)2, Rh2O3, CoOx 등이 이용될 수 있다.

전해질층(33)은 전기변색 물질의 변색이나 탈색을 위해 수소 이온이나 리튬 이온의 이동 환경을 제공하는 물질로 고체, 액체, 또는 겔이나 졸 상태의 재료가 적용될 수 있다. 밀봉재(34)는 제1 및 제2 전기변색층들(31, 32) 사이의 전해질층(33) 주위를 봉합하는 것으로, 알루미나, 실리카 입자 등을 포함하는 재료로 마련될 수 있다.

제1 전기변색층(31) 및/또는 제2 전기변색층(32), 전해질층(33) 및 밀봉재(34)를 포함하는 전기변색부의 다양한 구성 및 작동원리는 이미 잘 알려져 있으므로 그에 대한 상세 설명은 생략된다.

또한, 전기변색 디바이스는 제1 및 제2 전기변색층들에 전압을 인가하는 구동 모듈(도 5의 구동부 40에 대응함)을 더 포함할 수 있다.

전술한 제2 투명전극의 전극 플레이트는 제1 투명전극의 전극 플레이트와 실질적으로 동일하므로 이하의 설명에서는 제1 투명전극의 전극 플레이트를 중심으로 설명하고, 제2 투명전극의 전극 플레이트에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 7은 도 5의 전기변색 디바이스의 전극 플레이트에 대한 사시도이다. 도 8은 도 7의 전극 플레이트의 단면도이다. 그리고, 도 9는 도 7의 전극 플레이트에 대한 부분 평면도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 전극 플레이트(10)에 있어서, 투명전극층(11)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하여 구성된다. 투명전극층(11)의 두께(t1)는 2000Å 이하이다.

투명전극층(11)의 두께(t1)가 2000Å을 초과하면, 투명전극층(11)의 일면에 메탈메쉬 패턴(12)을 마련하여 투명전극층(11)을 유연하게 지지함으로써 투명전극층(11)의 유연성을 향상시킴에도 불구하고 전극 플레이트(10)가 휘어질 때 투명전극층(11)에 손상이 발생할 수 있다.

메탈메쉬 패턴(12)은 투명전극층(11)의 하부측 일면 상에 은(Ag), 구리(Cu) 등의 높은 전기전도성을 갖는 재료로 그물망 형태로 마련된다. 메탈메쉬 패턴(12)의 두께(t2)는 약 0.1㎛ 내지 약 1㎛이고, 그물망 형태의 메탈메쉬 패턴(12)을 형성하는 패턴 성분의 폭(d1 또는 d2)은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛이다.

메탈메쉬 패턴(12)에 있어서, 패턴 성분들 간의 피치(p1 또는 p2)는 약 100㎜ 내지 약 1000㎜이다. 여기서, 메탈메쉬 패턴(12)은 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴성분과 제1 패턴 성분과 교차하는 제2 패턴성분을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 패턴성분들의 교차 영역은 교차 영역에서의 코너 영역을 확장하여 마련되는 경사부 또는 곡선부를 포함할 수 있다. 이러한 구조를 갖는 경우, 메탈메쉬 패턴(12)은 교차부(IA)에서 메탈메쉬 패턴 자체의 내구성을 높이고 전기전도성을 향상시키는 구조를 갖게 된다.

메탈메쉬 패턴(12)의 두께, 폭 및 피치는 메탈메쉬 패턴이 적용되는 면적과 메탈메쉬 패턴의 재료에 따라 요구되는 도전율 또는 전기 저항에 따라 약간 다르게 설계될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 메탈메쉬 패턴(12)이 투명전극층(11)을 지지하여 투명전극층(11)이 휘어질 때 크랙 등의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 그 두께, 폭 및 피치를 설계한다.

절연층(13)은 메탈메쉬 패턴(12) 사이의 공간을 채우도록 마련된다. 절연층(13)은 수지(Resin) 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 절연층(13)은 제조 방법에 따라 자외선 경화성 수지나 열 경화성 수지를 이용하여 메탈메쉬 패턴(12)의 두께와 동일한 두께로 마련될 수 있다.

필름 기재(14)는 투명전극층(11)과의 사이에 메탈메쉬 패턴(12) 및 절연층(13)을 게재하고 이들을 지지한다. 필름 기재(14)는 PET(Polyethylene Terephthalate), PES(Poly Ether Sulfones) 등의 유연성 있는 투명 필름 재료를 포함하여 구성될 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시하지는 않았지만, 본 실시예에 따른 전극 플레이트(10)는 제조 방법에 따라 메탈메쉬 패턴(12) 및 절연층(13)과 필름 기재(14)와의 사이에 접착층(미도시)를 구비할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 전기변색 디바이스(10)는 ITO로 마련된 투명전극층(11)의 유연성을 보강하는 전극 플레이트 구조에 의해 장치의 유연성과 함께 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 10은 도 9의 전극 플레이트에 채용가능한 메탈메쉬 패턴의 일실시예에 대한 부분 확대 평면도이고, 도 11은 도 9의 전극 플레이트에 채용가능한 메탈메쉬 패턴의 다른 일실시예에 대한 부분 확대 평면도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 메탈메쉬 패턴(12)은 교차부(IA)에서 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴 성분(12a) 및 상기의 제1 패턴 성분(12a)과 교차하며 제2 방향으로 연장하는 제2 패턴 성분(12b)을 포함하고, 여기서 제1 및 제2 패턴 성분들의 교차 영역(12c)은 교차 영역(12c)에서의 코너 영역(12d)을 제거하거나 확장한 형상으로 마련되는 경사부(121)를 구비한다. 여기서, 경사부(121)는 제1 방향 및/또는 제2 방향에 대하여 소정의 기울기를 가지고 경사진 부분을 지칭한다.

또 다른 실시예로써, 도 11에 도시한 바와 같이, 메탈메쉬 패턴(12)은 제1 및 제2 패턴 성분들(12a, 12b)의 교차 영역(12c)에서 코너 영역(12d)을 제거하거나 확장한 형상으로 곡률을 갖도록 마련되는 곡선부(122)를 구비한다. 여기서, 곡선부(122)는 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴 성분(12a)이 제1 방향과 직교 또는 교차하는 제2 방향으로 연장하는 제2 패턴 성분(12b)과 소정의 곡률을 갖고 자연스럽게 휘어지도록 마련되는 부분을 지칭한다.

전술한 경사부(121)나 곡선부(122)를 이용하면, 메탈메쉬 패턴(12)의 교차부에서 직각으로 꺾이는 부분에 전류 흐름이 집중되는 것을 방지하여 메탈메쉬 패턴(12)의 열화를 방지하고, 메탈메쉬 패턴(12)의 표면을 흐르는 전류 흐름을 원활하게 하여 전도성을 확보할 수 있는 이점이 있다. 아울러, 플렉시블 전자기기(디스플레이 등)가 휘어질 때 경사부나 곡선부를 통해 교차부에서의 내구성을 증가시킴으로써 장치 전체의 유연성을 신뢰성 있게 높일 수 있는 이점이 있다.

도 12는 도 7의 전극 플레이트의 또 다른 실시예에 대한 부분 확대 평면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 전극 플레이트(10)는, 투명전극층(11), 메탈메쉬 패턴(12), 절연층(13), 필름기재 및 전극부 단자(15)를 포함하여 구성된다.

투명전극층(11), 메탈메쉬 패턴(12), 절연층(13) 및 필름기재와 이들의 연결 관계는, 메탈메쉬 패턴(12)이 일부 영역에서 패턴 밀도가 증가된 패턴 형태를 구비하는 것을 제외하고 도 7 내지 도 11을 참조하여 앞서 설명한 전극 플레이트의 대응 구성요소와 실질적으로 동일할 수 있으며, 따라서 유사하거나 동일한 구성요소에 대한 상세 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다.

본 실시예의 메탈메쉬 패턴(12)은 제1 패턴 영역(A1)의 제1 메탈메쉬 패턴(12)과 제2 패턴 영역(A2)의 제2 메탈메쉬 패턴(120)을 포함하여 구성된다. 제1 패턴 영역(A1)에서의 제1 메탈메쉬 패턴(12)은 제1 폭(도 9의 d1 및 d2 참조)과 제1 패턴 피치(p1 및 p2)를 구비한다. 제2 패턴 영역(A2)에서의 제2 메탈메쉬 패턴(120)은 제2 패턴 피치(p3 및 p4)를 구비한다.

제2 메탈메쉬 패턴(120)의 제2 패턴 피치(p3 및 p4)는 제1 패턴 영역(A1)에서의 제1 메탈메쉬 패턴(12)의 제1 패턴 피치(p1 및 p2)보다 작다. 일 실시예에서, 제1 패턴 피치(p1 및 p2)가 약 100㎜ 내지 약 1000㎜일 때, 제2 패턴 피치(p3 및 p4)는 약 10㎜ 내지 약 100㎜ 미만일 수 있다. 그리고, 제2 메탈메쉬 패턴(120)의 제2 폭은 제1 폭과 동일할 수 있다.

제2 패턴 영역(A2)에서의 제2 메탈메쉬 패턴(120)은 전극부 단자(15)와 제1 메탈메쉬 패턴(12)을 전기적으로 연결한다. 여기서, 제2 메탈메쉬 패턴(120)은 제1 메탈메쉬 패턴(12)의 복수 패턴 성분의 말단부들이 전극부 단자(15)와 접속될 때, 패턴 성분의 말단부들에서 전류 병목 현상이 발생하는 것을 방지한다.

전극부 단자(15)는 제2 메탈메쉬 패턴(120)의 일측에 연결된다. 전극부 단자(15)는 메탈메쉬 패턴(12, 120)으로부터 소정의 신호를 수신하거나 메탈메쉬 패턴(12, 120)으로 소정의 신호를 인가하기 위한 것이다. 여기서, 신호는 전압 및/또는 전류를 포함한다.

전극부 단자(15)는 몸체 및 패드부(151)를 구비할 수 있다. 패드부(151)는 외부 회로(구동회로 등)와 연결되는 배선의 일단부가 땜납 등에 의해 고정되는 부분으로, 전극부 단자(15)의 몸체(150)의 일측 외표면 상에 소정 높이로 돌출되도록 형성될 수 있다. 물론, 구현에 따라서 패드부(151)는 전극부 단자(15)의 몸체(150)의 외표면에서 소정 깊이로 삽입된 오목부 형태로 마련될 수 있다.

메탈메쉬 패턴(12, 120)과의 효율적인 신호 전달을 위하여 전극부 단자(15)는 메탈메쉬 패턴(12, 120)의 일측 또는 양측에 적어도 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 즉, 메탈메쉬 패턴(12)의 크기가 일정 크기 이상으로 대면적 형태를 가질 때, 전극부 단자(15)는 단자의 효율적 배치를 위하여 복수 개의 단자들로 분할 배치되고, 복수의 단자들의 패드부(151)에 공통 연결되는 배선(미도시)을 통해 전기적으로 단일 전극으로 기능할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 전극 플레이트의 설치 면적이 커지는 경우에도 투명전극층의 일면에 마련되는 메탈메쉬 패턴(12, 120)에 의해 대면적 투명전극층의 높은 저항(메탈메쉬 패턴이 마련되지 않은 경우의 저항)에 비례하여 전극부 단자(15)의 크기나 개수를 과도하게 증가시킬 필요가 없다.

한편, 전술한 실시예에 따른 전극부 단자(15)는 메탈메쉬 패턴의 일측에 연결될 뿐만 아니라 제조 편의성 등을 고려할 때 전극 플레이트의 일측면에서 투명전극층, 메탈메쉬 패턴 및 절연층의 일부를 덮거나 투명전극층, 메탈메쉬 패턴, 절연층 및 필름기재의 일부를 덮도록 마련될 수 있다.

또한, 전극부 단자(15)의 패드부(151)는 전극부 단자(15)의 일면 중앙부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 구현에 따라서 전극부 단자(15)의 일면 가장자리에 마련되거나, 전극 플레이트에 연결되는 배선의 인입/접촉 위치에 따라서 전극부 단자(15)의 측면 일측에 소정 길이로 마련될 수 있다.

전술한 실시예의 전극 플레이트는 다양한 제조방법에 의해 제조될 수 있으며, 몇 가지 제조방법에 대한 실시예들을 간략히 소개하면 다음과 같다.

제조방법#1

먼저 필름기재(14) 상에 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 금속 박막을 증착하고, 증착된 금속 박막을 식각(etching)하여 미리 정해진 그물망 패턴의 메탈메쉬 패턴(12, 120)을 형성한다. 그리고, 메탈메쉬 패턴(12, 120)이 형성된 필름기재(14) 상에 자외선 경화 수지를 도포하고 자외선 조사를 통해 수지를 경화시켜 절연층(13)을 형성한 다음, 메탈메쉬 패턴(12, 120)과 절연층(13) 상에 ITO를 증착하여 투명전극층(11)을 형성함으로써 전극 플레이트(10)를 제조할 수 있다.

전술한 제조 공정에 있어서, 자외선 경화 수지를 경화하는 공정 이전 또는 직후에는 구현에 따라 자외선 경화 수지 또는 절연층(13)의 높이가 메탈메쉬 패턴(12)의 높이와 동일하게 되도록 평탄화하는 평탄화 공정이 추가로 수행될 수 있다.

제조방법#2

먼저 포토레지스트 등이 도포되어 있는 베이스기재(미도시) 상에 ITO를 증착하여 투명전극층(11)을 형성하고, 투명전극층(11) 상에 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 금속 박막을 증착한 후, 증착된 금속 박막을 건식 식각하여 미리 정해진 그물망 패턴의 메탈메쉬 패턴(12, 120)을 형성한다. 그리고, 메탈메쉬 패턴(12, 120)이 형성된 1차 전극 플레이트 구조상에 자외선 경화 수지를 도포하고 자외선 조사를 통해 수지를 경화시켜 절연층(13)을 형성한다. 그런 다음, 접착층(미도시)을 게재하고 필름기재(14)를 메탈메쉬 패턴(12, 120)과 절연층(13) 상에 접합하고, 포토레지스트의 제거와 함께 베이스기재를 투명전극층(11)으로부터 제거함으로써 전극 플레이트(10)를 제조할 수 있다.

제조방법#3

먼저 자외선 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 작업대 상의 프레임 내부에 도포하고 자외선 조사 또는 열 공급을 통해 수지를 경화시켜 수지층을 형성한다. 다음, 수지층을 메탈메쉬 패턴과 유사한 패턴을 가진 몰드로 가압하여 수지층 내에 메탈메쉬 패턴과 유사한 오목 패턴 형상의 개구부 또는 홈을 형성하고, 상기의 홈에 금속 재료를 충전하여 메탈메쉬 패턴(12)과 절연층(13)의 중간층을 형성한다. 그런 다음, 중간층의 일면에 접착층을 게재하여 필름기재(14)를 접합하고, 중간층의 타면에 ITO를 증착하여 투명전극층(11)을 형성함으로써 전극 플레이트(10)를 제조할 수 있다.

본 실시예에 따른 전극 플레이트(10)는 전술한 제조방법에 의해 제조되는 것으로 한정되지 않고, 기존의 다양한 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 제1 투명전극
11: 투명전극층
12: 메탈메쉬 패턴
13: 절연층
14: 필름기재
20: 제2 투명전극
30: 전기변색부
40: 구동부
42: 반사층
100: 전기변색 디바이스
200: 플렉시블 디스플레이
300: 지지부재

Claims (10)

1. 전극 플레이트를 포함하는 필름 형상의 제1 투명전극;
   상기 제1 투명전극과 마주하도록 마련되는 필름 형상의 제2 투명전극; 및
   상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 사이의 전기변색층;
   을 포함하되,
   상기 전극 플레이트는,
   투명전극층;
   상기 투명전극층 상의 메탈메쉬 패턴;
   상기 투명전극층 상부 및 상기 메탈메쉬 패턴 사이의 공간에 마련되는 절연층; 및
   상기 메탈메쉬 패턴과 상기 절연층 상의 필름기재;
   를 포함하고,
   상기 메탈메쉬 패턴은 제1 방향으로 연장하는 제1 패턴성분과 상기 제1 패턴 성분과 교차하는 제2 패턴성분을 포함하고, 상기 제1 및 제2 패턴성분들의 교차 영역은 상기 교차 영역에서의 코너 영역을 확장하여 마련되는 경사부 또는 곡선부를 포함하는 전기변색 디바이스.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)이고, 그 두께는 2000Å 이하이거나,
   상기 메탈메쉬 패턴의 두께는 0.1㎛ ~ 1㎛이고 패턴 성분의 폭은 0.1㎛ ~ 10㎛인 전기변색 디바이스.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 메탈메쉬 패턴의 일측에 연결되는 전극부 단자를 더 포함하는 전기변색 디바이스.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 메탈메쉬 패턴은 제1 패턴 피치의 제1 패턴영역과 상기 제1 패턴 피치보다 작은 제2 패턴 피치의 제2 패턴영역을 포함하며, 상기 제2 패턴영역은 상기 제1 패턴영역과 상기 전극부 단자를 전기적으로 연결하는 전기변색 디바이스.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 필름기재의 재료는, PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 PES(Poly Ether Sulfones)를 포함하고,
   상기 절연층은 자외선 경화성 수지층이고, 상기 절연층의 두께는 상기 메탈메쉬 패턴의 두께와 동일한 전기변색 디바이스.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 메탈메쉬 패턴은 몰드로 상기 절연층을 가압하여 형성한 오목 패턴 형상의 홈에 전극 재료를 삽입하여 마련되는 전기변색 디바이스.
8. 청구항 1, 2, 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 투명전극, 상기 전기변색층 및 상기 제2 투명전극의 적층체를 투명 플렉시블 디스플레이의 일측에 결합하는 지지부재를 더 포함하는 전기변색 디바이스.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제2 투명전극은 상기 전극 플레이트를 포함하는 전기변색 디바이스.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 투명전극 및 상기 제2 투명전극에 구동전압을 인가하는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부는 상기 투명 플렉시블 디스플레이의 제어장치로부터 상기 구동전압의 발생을 위한 제어신호를 수신하는 전기변색 디바이스.

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