CN104181745A - 电致变色元件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种电致变色元件制造方法，其包括以下步骤：提供一第一基板及一第二基板，该第一基板包括一第一基材层及一第一透明导电层，该第二基板包括一第二基材层及一第二透明导电层；形成一离子储存层于该第一透明导电层的一表面，及形成一电致变色层于该第二透明导电层的一表面；形成一电解质层于该电致变色层的一表面；及设置助剂于该离子储存层与该电解质层相对边缘之间，再以倾斜式逐渐贴合方法使该离子储存层与该电解质层面对并相结合，于烘烤后即完成该电致变色元件的制作。本发明的电致变色元件可利用电压变化改变电致变色元件的透光率与颜色，予以隔绝红外线及有害光波频率，并且具有较低的驱动电压、较佳的色对比及长时间的变色记忆效应。
Description
技术领域
本发明是关于一种变色元件制造方法，尤指一种电致变色元件制造方法。
背景技术
一般已知电致变色单元是呈夹层结构，而夹层结构的一侧面是具有垂直排列的至少一透明电极。已知电致变色单元通常是由一对玻璃基板所组成，若电致变色单元是于汽车镜之中，其中一玻璃基板为可反射的。该等玻璃基板的一侧面是设有透明导电层，例如，铟-锡氧化物（ITO）涂在整个侧面上。该等玻璃基板是相互面对且其中夹设电致变色层而一电致变色单元。该电致变色单元是经由ITO层连结至电压电源。
当上述的已知电致变色单元施加驱动电压时会产生颜色变化，且颜色的变化不同的驱动电压而有所不同，但已知电致变色单元所需的驱动电压较高、能呈现的色阶较少、色对比较差，且当已知电致变色单元加压断电后，其能保持颜色的时间较短。并且，一般已知电致变色单元为液晶元件，所需的驱动电压较高、且当断电后，无法保持颜色状态，并且对于红外线热源辐射区段具有较高的穿透率，无法隔绝红外线及有害光波频率。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种电致变色元件制造方法，可利用电压变化改变电致变色元件的透光率与颜色，予以隔绝红外线及有害光波频率，并且具有较低的驱动电压、较佳的色对比及长时间的变色记忆效应。
为达到上述目的，本发明所使用的主要技术手段是采用以下技术方案实现的：一种电致变色元件制造方法，其包括以下步骤：（a）提供一第一基板及一第二基板，该第一基板包括一第一基材层及一第一透明导电层，该第二基板包括一第二基材层及一第二透明导电层；（b）形成一离子储存层于该第一透明导电层的一表面，及形成一电致变色层于该第二透明导电层的一表面；（c）形成一电解质层于该电致变色层的一表面；及（d）使该离子储存层与该电解质层面对并相结合。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施进一步实现。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该第一基材层及该第二基材层的材质为玻璃、塑胶或金属。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该金属的材质为铝、铬、银或镍。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该第一透明导电层及该第二透明导电层的材质为氧化铟锡（ITO）、氟/氧化锡（FTO）、铝/氧化锌（AZO）或镓/氧化锌（GZO）、纳米碳材料、导电高分子或导电金属。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该离子储存层及该电致变色层包括过渡金属氧化物、价间嵌入化合物及有机化合物。
依上述的一种电致变色元件制造方法，是利用溅渡方法形成该离子储存层及该电致变色层。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该过渡金属氧化物为三氧化钨（WO3）、氧化镍（NiOX）、氧化钒（V2O5）或氧化亚铜（CuOx），该价间嵌入化合物为普鲁士蓝(化学名称：亚铁氰化铁，分子式Fe4[Fe（CN）6]3简称：PB，又称为滕氏蓝），该有机化合物为聚苯胺Poly（aniline）或紫菁viologen。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该电解质层的材质为高分子材料、金属离子盐类及添加剂。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）、聚偏二氟乙烯（polyvinylidene difluoride，PVDF）、聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）、聚氧化乙烯（polyethylene oxide，PEO）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）聚甲基丙烯酸羟乙酯（polyhydroxyethyl methacrylate，PHEMA）聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral，PVB）或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物（Ethylene Vinyl Acetate，EVA），该金属离子盐类为锂盐、酸系盐或钾盐，该添加剂为含碳酸脂类材料。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中形成该电解质层的步骤包括以下步骤：涂布一电解质材料于该电致变色层的一表面以形成一薄膜；及进行一第一干燥程序，干燥该薄膜以形成该电解质层。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该涂布方式包括网印、刮刀成型或滚轮压膜。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该第一干燥工艺依序包括三阶段：以55～65℃干燥8～12分钟、以80～100℃干燥6～15分钟及以110～130℃干燥8～12分钟。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中在该第一干燥工艺之后另包括一整形该电解质层的步骤。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中在该第一干燥工艺后另包括一设置助剂于该离子储存层与该电解质层相对边缘之间的步骤，且以倾斜式逐渐贴合方法贴合该离子储存层与该电解质层。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该助剂为含碳酸脂类材料。
依上述的一种电致变色元件制造方法，另进行一第二干燥程序，使该助剂融入该电解质层中。
依上述的一种电致变色元件制造方法，其中该第二干燥工艺依序包括三阶段：以55～65℃干燥8～12分钟、以80～100℃干燥6～15分钟及以110～130℃干燥8～12分钟。
依上述的一种电致变色元件制造方法，另包括一涂布一紫外线胶于该电解质层周围的步骤。
依上述的一种电致变色元件制造方法，另包括一涂布一紫外线胶于层叠的该第一基板、该第二基板、该离子储存层及该电解质层周围的步骤。
依上述的一种电致变色元件制造方法，另包括一固化该紫外线胶的步骤。
相较于已知技术，本发明的电致变色元件可呈现较多的色阶，可见光穿透率15～70%，红外线热源辐射区段穿透率可低于3%，加压断电后仍能保持颜色1～8小时，因此，可隔绝红外线及有害光波频率，并且具有较低的驱动电压、较佳的色对比及长时间的变色记忆效应。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例电致变色元件制造方法的流程图；及
图2至图6为本发明一较佳实施例电致变色元件制造方法过程示意图。
附图标记
12 第一基板 14 第二基板
16 离子储存层 18 电致变色层
20 电解质层 22 助剂
121 第一基材层 122 第一透明导电层
141 第二基材层 142 第二透明导电层
S11～S14 本发明方法的步骤
具体实施方式
为了让本发明的上述目的、特征、优点能更浅显易懂，下文将特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下，其中：
图1为本发明一较佳实施例电致变色元件制造方法的流程图；及
图2至图6为本发明一较佳实施例电致变色元件制造方法过程示意图。
请配合参阅图1及图2，首先进行步骤S11，提供一第一基板（12）及一第二基板（14），该第一基板（12）包括一第一基材层（121）及一第一透明导电层（122），该第二基板（14）包括一第二基材层（141）及一第二透明导电层（142）。该第一基材层（121）及该第二基材层（141）的材质可为玻璃、塑胶或金属，其中该金属的材质可为铝、铬、银或镍，厚度为1um-100um。该第一透明导电层（122）及该第二透明导电层（142）的材质为氧化铟锡（ITO）、氟/氧化锡（FTO）、铝/氧化锌（AZO）或镓/氧化锌（GZO）、纳米碳材料、导电高分子或导电金属。
请配合参阅图1及图3，接着进行步骤S12，形成一离子储存层（16）于该第一透明导电层（122）的一表面，及形成一电致变色层（18）于该第二透明导电层（142）的一表面。在本实施例中是利用溅渡方法形成该离子储存层（16）及该电致变色层（18），可理解的是，也可利用电化学沉积法、真空蒸镀法、溶胶凝胶法（sol-gel）等形成该离子储存层（16）及该电致变色层（18），但不以此为限。
该离子储存层（16）及该电致变色层（18）包括过渡金属氧化物、价间嵌入化合物及有机化合物。其中该过渡金属氧化物为WO3、NiOX、V2O5或CuOx，该价间嵌入化合物为Fe4[Fe（CN）6]3，该有机化合物为聚苯胺Poly（aniline）或紫菁viologen。
当一区电动压输入该电致变色元件时，该电致变色层（18）中各材料（过渡金属氧化物、价间嵌入化合物及有机化合物）的颜色变化如下表所列，其中还原态（-）及氧化态（+）是分别表示该电致变色层（18）中各材料变色前及变色后的状态：
请配合参阅图1及图4，接着进行步骤S13，形成一电解质层（20）于该电致变色层（18）的一表面。其中该电解质层（20）的材质为高分子材料、金属离子盐类及添加剂。该高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）、聚偏二氟乙烯（polyvinylidene difluoride，PVDF）、聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）、聚氧化乙烯（polyethylene oxide，PEO）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）聚甲基丙烯酸羟乙酯（polyhydroxyethyl methacrylate，PHEMA）聚乙烯醇缩丁醛（Polyvinyl Butyral，PVB）或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物（Ethylene Vinyl Acetate，EVA），该金属离子盐类为锂盐、酸系盐或钾盐，该添加剂为含碳酸脂类材料。
在本实施例中，步骤S13包括以下步骤：涂布一电解质材料于该电致变色层（18）的一表面以形成一薄膜；及进行一第一干燥程序，干燥该薄膜以形成该电解质层（20）。该涂布方式包括网印、刮刀成型或滚轮压膜，在本实施例中，该第一干燥工艺依序包括三阶段：以55～65℃干燥8～12分钟、以80～100℃干燥6～15分钟及以110～130℃干燥8～12分钟。较佳地，在该第一干燥工艺之后另包括一整形该电解质层（20）的步骤，用以将干燥后的该电解质层（20）的挠曲表面及边缘整平。
请配合参阅图1及图5～图6，接着进行步骤S14，使该离子储存层（16）与该电解质层（20）面对并相结合。该离子储存层（16）与该电解质层（20）可利用辊对辊（roll-to-roll）的方式相结合，但不以此为限。
在本实施例中，在整形该电解质层（20）的步骤后较佳另包括一设置助剂（22）于该离子储存层（16）与该电解质层（20）相对边缘之间的步骤，且以倾斜式（例如：倾斜大约45度）逐渐贴合方法贴合该离子储存层（16）与该电解质层（20），可理解的是，也可以垂直上下对贴或其他任何适当的方式贴合该离子储存层（16）与该电解质层（20），接着另进行一第二干燥程序，使该助剂（22）融入该电解质层（20）中并完成该离子储存层（16）与该电解质层（20）的结合。
该助剂（22）可为含碳酸脂类材料。该助剂（22）可增加该离子储存层（16）与该电解质层（20）间的结合性及强度，可提升该离子储存层（16）与该电解质层（20）间的电子穿透能力，可降低电致变色元件的驱动电压。在本实施例中，该第二干燥工艺依序包括三阶段：以55～65℃干燥8～12分钟、以80～100℃干燥6～15分钟及以110～130℃干燥8～12分钟。
较佳地，在步骤S14之后另包括一涂布一紫外线（UV）胶于层叠的该第一基板（12）、该第二基板（14）、该离子储存层（16）及该电解质层（20）周围的步骤，接着另进行一固化该UV胶的步骤，以形成一紫外线胶框。在本实施例中是以UV灯源照射该UV胶约30秒即完成固化，其中UV波长约是315nm。该紫外线胶框可保护该第一基板（12）、该第二基板（14）、该离子储存层（16）及该电解质层（20）。
基于本发明的精神，紫外线胶框的设置可加以变化设计，例如在步骤S14之前，是涂布一UV胶于该电解质层（20）周围，接着另进行一固化该UV胶的步骤，以形成一紫外线胶框。该紫外线胶框可保护该电致变色元件中最为重要且较为脆弱的该离子储存层（16）及该电解质层（20）。
本发明的电致变色元件在以不同的电压进行驱动下，若驱动电压越低则颜色越淡，驱动电压越高则颜色越深，该电致变色元件所能呈现的色阶甚至可达20阶，可见光穿透率15～70%，红外线热源辐射区段穿透率可低于3%，加压断电后仍能保持颜色1～8小时。
综上所述，本发明提供一种电致变色元件，功能为利用电压变化改变电致变色元件的透光率与颜色，予以隔绝红外线及有害光波频率。并且，本发明的电致变色元件具有较低的驱动电压、较佳的色对比及长时间的变色记忆效应。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域相关技术人员，在不脱离本发明的权利要求所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的权利要求内，因此本发明的保护范围当视上附的权利要求书为准。
Claims (18)
1.一种电致变色元件制造方法，其特征在于，所述电致变色元件制造方法包括以下步骤：
（a）提供一第一基板及一第二基板，所述第一基板包括一第一基材层及一第一透明导电层，所述第二基板包括一第二基材层及一第二透明导电层；
（b）形成一离子储存层于所述第一透明导电层的一表面，及形成一电致变色层于所述第二透明导电层的一表面；
（c）形成一电解质层于所述电致变色层的一表面；及
（d）设置助剂于所述离子储存层与所述电解质层相对边缘之间，且以倾斜式逐渐贴合方法贴合所述离子储存层与所述电解质层，使所述离子储存层与所述电解质层面对并相结合，接着进行烘烤，完成元件的制作。
2.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述第一基材层及所述第二基材层的材质为玻璃、塑胶或金属其中之一。
3.根据权利要求2所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述金属的材质为铝、铬、银或镍其中之一。
4.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述第一透明导电层及所述第二透明导电层的材质为氧化铟锡、氟/氧化锡、铝/氧化锌或镓/氧化锌、纳米碳材料、导电高分子或导电金属其中之一。
5.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述离子储存层及所述电致变色层是包括过渡金属氧化物、价间嵌入化合物及有机化合物。
6.根据权利要求5所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物为三氧化钨、氧化镍、氧化钒或氧化亚铜，所述价间嵌入化合物为普鲁士蓝，所述有机化合物为聚苯胺或紫菁。
7.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，是利用溅渡方法形成所述离子储存层及所述电致变色层。
8.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述电解质层的材质为高分子材料、金属离子盐类及添加剂。
9.根据权利要求8所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯聚甲基丙烯酸羟乙酯聚乙烯醇缩丁醛或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物其中之一，所述金属离子盐类为锂盐、酸系盐或钾盐其中之一，所述添加剂为含碳酸脂类材料。
10.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，步骤（c）包括以下步骤：
（c1）涂布一电解质材料于所述电致变色层的一表面以形成一薄膜；及
（c2）进行一第一干燥程序，干燥所述薄膜以形成所述电解质层。
11.根据权利要求10所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述涂布方式包括网印、刮刀成型或滚轮压膜。
12.根据权利要求10所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述第一干燥工艺依序包括三阶段：以55～65℃干燥8～12分钟、以80～100℃干燥6～15分钟及以110～130℃干燥8～12分钟。
13.根据权利要求10所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，在所述第一干燥工艺之后另包括一整形所述电解质层的步骤。
14.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，所述助剂为含脂类溶剂。
15.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其特征在于，在步骤（d）之前，另包括一涂布一紫外线胶于所述电解质层周围的步骤。
16.根据权利要求15所述的电致变色元件制造方法，其中在步骤（d）之后，另包括一固化所述紫外线胶的步骤。
17.根据权利要求1所述的电致变色元件制造方法，其中在步骤（d）之后，另包括一涂布一紫外线胶于层叠的所述第一基板、所述第二基板、所述离子储存层及所述电解质层周围的步骤。
18.根据权利要求17所述的电致变色元件制造方法，其中在步骤（d）之后，另包括一固化所述紫外线胶的步骤。
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