CN101377599A - 电致色变反射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电致色变反射装置包含透明单元、光反射导电离子储存基板，及夹在所述透明单元与所述光反射导电离子储存基板之间的中间单元。所述中间单元包括由所述透明单元朝所述光反射导电离子储存基板的方向依次叠置的电致色变层及电解质层。所述光反射导电离子储存基板是由具有多数掺杂质的金属材料所构成，且包括邻近所述透明单元的反射区，所述掺杂质选自于：H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合，因此，所述基板同时能具有反射、导电及离子储存的功能。

Description

电致色变反射装置

技术领域

本发明涉及一种电致色变反射装置，特别地涉及一种电池式的电致色变反射装置。

背景技术

电致色变反射装置是目前极为热门的反射装置之一，目前各汽车大厂逐步开始采用电致色变反射装置作为汽车防眩后视镜，由此可见，这种电致色变反射装置在汽车零组件的使用上具有相当大的潜力。而目前已知的电致色变反射装置一般可分为溶液相式(solution-phase)、混合式(hybrid)及电池式(battery-like)电致色变反射装置。

溶液相式的电致色变反射装置包含透明基板、透明导电层、电致色变溶液、反射导电层及基板，在对该装置施以数伏特的直流电后，存在于该电致色变溶液中的阳极电致色变化合物会往作为阳极的透明基板扩散，而该溶液中的阴极电致色变化合物会往作为阴极的反射导电层扩散，进而使该电致色变反射装置呈现深蓝色，而当移除直流电后，该阳极电致色变化合物及该阴极电致色变化合物会扩散返回该电致色变溶液内使得该电致色变反射装置呈现较透光，例如Gentex公司在US 5,278,693专利中即公开一种溶液型自我去色式电致色变反射镜，其是可以稳定地循环于亮态(light state)及暗态(darkstate)之间。由上述可知，溶液相式反射装置需要通过持续供应电源才能维持在着色较不透光反射的状态，因而较为耗费能源。

混合式(hybrid)电致色变反射装置与溶液相式电致色变反射装置的差异在于：原来溶液相式电致色变反射装置中的电致色变溶液处改为以电致色变层及电解质层取代，在对此混合式电致色变反射装置施以数伏特的直流电后，该电解质层中的碱性离子如Li⁺阳离子或质子(Proton)会往作为阴极的电致色变层，而电子则往作为阳极的反射导电层移动而使得电致色变反射装置呈现深蓝色，而当将直流电作正极与负极反向连接，也就是说当电致色变层作为阳极而反射导电层作为阴极时，Li⁺阳离子或质子会返回电解质层内，使得电致色变反射装置呈现较透光。例如Donnelly公司在US 7,004,592专利中所公开的即为一种混合式电致色变反射装置，此混合式电致色变反射装置的电解质层除了需要包含碱性离子外，还需要氧化还原反应促进剂及提供质子的含水的有机或无机酸，使得制备电解质层的成本较高，此外，反射导电层还需涂覆于基板上，也使成本提高。

电池式(battery like)电致色变反射装置则是包含第一基板、透明导电层、对极层(或称离子储存层或辅助电致色变层)、电解质层、电致色变层、第二基板及反射导电层，其中该第二基板也可以不用存在，例如当所述层是固态层状时。在对此型的电致色变反射装置施以数伏特的直流电后，电解质层中的Li⁺阳离子或质子会往作为阴极的电致色变层移动，而离子储存层中的离子或质子则会迁出往电解质层移动而注入，使得电致色变反射装置呈现深蓝色，而当将直流电作正极与负极反向接上，也就是说当电致色变层作为阳极而离子储存层作为阴极时，该电致色变层中的Li⁺阳离子或质子会迁出并返回电解质层内，而Li⁺阳离子或质子则会注入离子储存层，使得电致色变反射装置呈现较透光。例如Donnelly公司在US 4,712,819专利中所提出的电致色变反射镜即为电池式电致色变反射装置，如图1所示，其是包含叠置的基板90、导电层91、阳极电致色变层92(相当于前述的对极层)、电解质层93、阴极电致色变层(即一般所称的电致色变层)94及反射层95，因此电池式电致色变反射装置具有着色及去色记忆功能且较为节能，但是由于该反射层是设置于后方，使得该电致色变反射镜有反射重影较为明显的缺点，且多层结构也会导致穿透率变差且工艺成本较高。

综上所述，目前仍有需要发展出能兼顾具有着色及去色记忆、节能以及低成本等优点，且不致产生严重的反射重影的电致色变反射装置。

发明内容

为了解决上述各电致色变反射装置的问题，申请人想到将现有电致色变反射装置中分别具有光反射、导电及离子储存等不同功能的各层结合在同一基板上，进而降低因多层结构而导致的高成本及反射重影的问题，于是，申请人通过前置处理使基板同时具有光反射、导电及离子储存功能，并以该基板取代现有电池式电致色变反射装置所需的离子储存层/电解质层/基板/反射导电层的多层结构，以降低工艺的成本，并同时改善反射重影的问题，这样的概念是并未在现有专利及文献中出现过的。

于是，本发明的目的即为提供一种电致色变反射装置，其是包含透明单元、光反射导电离子储存基板，及夹在该透明单元与该光反射导电离子储存基板之间的中间单元。该光反射导电离子储存基板是由具有多数掺杂质的金属材料所构成，且包括邻近该透明单元的反射区，所述掺杂质是选自于：H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合。该透明单元包括透明导电层，该中间单元包括由该透明单元朝该光反射导电离子储存基板的方向依次叠置的电致色变层及电解质层。

本发明的有益效果在于：本发明电致色变反射装置因包含兼具光反射、导电及离子储存功能的光反射导电离子储存基板，使原先需要多层结构才能具有的各项功能集合在同一基板上，确实能提供一种兼顾具有着色及去色记忆、节能以及低成本等优点，且不致产生严重的反射重影的电致色变反射装置。

附图说明

图1是说明现有电致色变反射装置的示意图；

图2是说明本发明电致色变反射装置的第一优选实施例的示意图；

图3是说明本发明电致色变反射装置的第二优选实施例的示意图；

图4是说明本发明电致色变反射装置的第三优选实施例的示意图；

图5是说明本发明电致色变反射装置的第四优选实施例的示意图；

图6是说明本发明电致色变反射装置的第五优选实施例的示意图；

图7是说明本发明电致色变反射装置的第六优选实施例的示意图；

图8是说明本发明电致色变反射装置的第七优选实施例的示意图；

图9是说明本发明的实施例1的电致色变反射装置进行反射率测试的结果的光谱图，其中纵轴座标为反射率，横轴座标为循环数；

图10是说明本发明的实施例2的电致色变反射装置进行反射率测试的结果的光谱图，其中纵轴座标为反射率，横轴座标为循环数；

图11是说明本发明的实施例3的电致色变反射装置进行反射率测试的结果的光谱图，其中纵轴座标为反射率，横轴座标为循环数。

具体实施方式

虽然已有人使用过金属材料的基板，但是并未有人对经镜面处理过的金属材料的基板进行过离子注入处理，然而，本专利申请人通过在经镜面处理的金属基板上预先注入离子而使其具有离子储存功能，进而得到含有兼具有光反射、导电及离子储存功能的光反射导电离子储存基板，并进一步将其使用于制备本发明电致色变反射装置，如此一来，确实能降低工艺成本且不会产生严重的反射重影现象。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的标号来表示。

如图2所示，本发明电致色变反射装置的第一优选实施例包含透明单元1、光反射导电离子储存基板2、夹在该透明单元1与该光反射导电离子储存基板2之间的中间单元3、粘着部分4、多数间隙物质5，及涂覆于该透明单元1远离该光反射导电离子储存基板2的侧面上的抗反射薄膜6。该透明单元1包括透明导电层11及涂覆于该透明导电层11远离该光反射导电离子储存基板2的侧面上的透明基板12。该中间单元3包括由该透明基板1朝该光反射导电离子储存基板2的方向依次叠置的电致色变层31及电解质层32，且所述间隙物质5掺杂于该粘着部分4与该电解质层32中。

视使用者需要，也可以不需要涂覆该透明基板12及抗反射薄膜6，如图3所示的本发明电致色变反射装置的第二优选实施例。当然，视使用者需要，也可以只涂覆该透明基板12或只涂覆该抗反射薄膜6。也就是说，虽然下述的本发明电致色变反射装置的第三至第七优选实施例中皆以包含该透明基板12的电致色变反射装置为例，但是实际使用时，也可以不需要该透明基板12的存在，特别是当该电解质层32是固态时。

该光反射导电离子储存基板2是由具有多数掺杂质21的金属材料所构成，且包括邻近该透明基板1的反射区22，所述掺杂质21是选自于：H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合。

上述的“掺杂质”的意思可以是指分布于该光反射导电离子储存基板2的内部及表面各处的掺杂质，也可以是指只存在于该光反射导电离子储存基板2的邻近表面处的注入离子。

优选地，该金属材料选自于：不锈钢、Ni、Cr、Mn、V、Co、Fe、Ir、Rh、Ti、W、Mo、Nb、Ta、La、Ce、Cu、Ba、Bi、In，或它们的组合。更优选地，该金属材料为不锈钢。

优选地，所述掺杂质21位于该反射区22内，此时的反射区22是通过将该光反射导电离子储存基板2经镜面处理及离子注入处理而形成。

上述的“镜面处理”可分为下述方式进行：(1)在制作该光反射导电离子储存基板2时，直接以镜面模具制成，及(2)利用表面抛光法，例如：以抛光砂纸或抛光布将预制成该光反射导电离子储存基板2的基材表面抛光成镜面。

上述的“离子注入处理”可分为湿式工艺及干式工艺，其中湿式工艺即是将预制成该光反射导电离子储存基板2的基材置入含有H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合的溶液内，以电化学反应、加电压或加热等方式注入离子，而干式工艺又可分为：(1)将该预制成该光反射导电离子储存基板2的基材置入含有H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合的蒸气内，以产生等离子体、加电压或以加热等方式注入离子；(2)在溅射镀覆系统内将含有H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合的离子溅射镀覆至该基材的邻近表面处。

优选地，该反射区22内的掺杂质的注入电量密度介于0.1mC/cm²至100mC/cm²之间。优选地，该注入电量密度介于1mC/cm²至50mC/cm²之间，更优选地，掺杂质的注入电量密度介于4mC/cm²至40mC/cm²之间。所谓的“电量密度”的定义如下式(I)所示：

电量密度  $q(\mathrm{mC}/{\mathrm{cm}}^2)={\∫}_{t_1}^{t_2}\mathrm{jdt},---\left(I\right)$

其中j＝电流密度(mA/cm2)＝电流(mA)/注入面积(cm²)

dt＝通电时间＝t₂-t₁

选择性地，该透明导电层11为透明导电薄膜。优选地，该透明导电薄膜的材料选自于：氧化铊、氧化锡、氧化锌、氧化铟锡、经掺杂处理的氧化锡、经掺杂处理的氧化锌，或它们的组合。更优选地，该经掺杂处理的氧化锡为掺杂锑的氧化锡或掺杂氟的氧化锡。更优选地，该经掺杂处理的氧化锌为掺杂锑的氧化锌或掺杂铝的氧化锌。

优选地，该电致色变层31的材料选自于：氧化镍、氧化铬、氧化锰、氧化钒、氧化钴、氧化铁、氧化铱、氧化铑、氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化铌、氧化钽、氧化镧、氧化铈氧化铜、氧化钡、氧化铋、氧化铟、聚苯胺、聚噻吩(polythiophene)、聚吡咯(polypyrrole)、普鲁士蓝(Prussian blue)、联吡啶鎓盐(bipyridinium，又名viologen)，或它们的组合。

选择性地，该电解质层32是氧化钽(Ta₂O₅)薄膜或氧化锂铌(LiNbO₃)薄膜。

选择性地，该电解质层32含有可解离的基质、溶剂及高分子添加剂，该可解离的基质选自于：锂盐、钠盐、钾盐、盐酸、硼酸、硫酸或磷酸，或它们的组合。

当该电解质层32含有的可解离的基质是锂盐时，优选地，该锂盐选自于：过氯酸锂(LiClO₄)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、碘化锂(LiI)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、苯乙烯磺酸锂、三氟甲基磺酸锂(LiCF₃SO₃)、甲基丙烯酸锂、氯化锂、溴化锂、三氟醋酸锂(CF₃COOLi)、三氟甲基磺酰胺锂(Li(CF₃SO₂)₂N)、硫氰酸锂(LiSCN)，或它们的组合。

当该电解质层32含有的可解离的基质是钠盐时，优选地，该钠盐选自于：碘化钠、硫氰酸钠(NaSCN)、过氯酸钠(NaClO₄)、四氟硼钠(NaBF₄)、四氟砷钠(NaAsF₄)、六氟砷钠(NaAsF₆)，或它们的组合。

当该电解质层32含有的可解离的基质是钾盐时，优选地，该钾盐选自于：硫氰酸钾(KSCN)、氯化钾，或它们的组合。

优选地，该电解质层32的溶剂选自于：乙腈、3-羟基丙腈(3-hydroxypropionitrile)、甲氧基丙腈(methoxypropionitrile)、3-乙氧基丙腈(3-ethoxypropionitrile)、2-乙酰基乙酰胺(2-acetylbutyrolactone)、碳酸丙二酯(propylene carbonate，以下简称PC)、碳酸丁二酯、丙烯腈蔗糖(cyanoethylene sucrose)、碳酸乙二酯(ethylene carbonate，以下简称EC)、碳酸甘油酯(glycerine carbonate)、二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基甲酰胺(N，N’-dimethylformamide)、3-甲基环丁砜(3-methylsulfolane)、戊二腈、γ-丁酸内酯、N-甲基咯烷酮(N-methylpyrrolidone)、四亚甲基砜(tetramethylene sulfone)、氰乙基蔗糖(cyanoethylsucrose)、2-二甲基戊二腈、3，3’-氧二丙腈、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、苯基丙酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮(4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone)、乙酰苯、2-甲氧基乙基醚、三甘醇二甲醚(triethylene glycol dimethyl ether)、4-乙烯基-1，3-双草酸-2-酮(4-ethenyl-1，3-dioxalane-2-one)、1，2-碳酸丁二酯、缩水甘油醚碳酸酯(glycidyl ether carbonates)，或它们的组合。

优选地，该电解质层32的高分子添加剂选自于：聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇二丙烯酸醋、聚乙二醇、聚二甲氧基乙氧基乙氧基磷腈(poly-bismethoxy-ethoxy-ethoxide-phosphazene，简称MEEP)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile，简称PAN)、聚乙烯氯、聚乙烯丁醛、聚乙烯缩甲醛、聚丙二醇、聚乙烯甲基酮、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，简称PVP)、羧甲基纤维素、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚环己基甲基丙烯酸酯(polycyclohexylmethacrylate)、聚异丁基甲基丙烯酸酯(polyisobutylmethacrylate)、聚二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，简称PVDF)、聚亚酰胺、聚碳酸酯、聚丙酰胺(polyacryliamide)、纤维素、聚酯、聚乙烯对苯二甲酯、聚丙二醇(polypropylene glycol，简称PPG)、聚丙烯氧化物(polypropylene oxide)、聚四氟乙烯磺酸共聚合物(sulfonated tetrafluorethylene copolymer，其来源于例如杜邦的产品名为Nafion的产品)、经改性的聚亚烷基氧化物(modifiedpolyalkylene oxide)，或它们的组合。

选择性地，该电解质层32还含有紫外光稳定剂。优选地，该紫外光稳定剂是选自于：2，4-二羟基苯甲酮、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基苯甲酮、乙基-2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸酯、2-乙基-己基-2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸酯、2-氢基-4-甲氧基苯甲酮、2-氢基-4-辛氧基苯甲酮、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4甲基苯基(2-(2H-benzotriazole-2-yl)-4-methylphenyl)、2-(3’5’-二丁基-2’-羟基苯基)-5-氯苯并三唑)(2-(3’，5’-di-t-butyl-2’-hydroxyphenyl)-5-chlorobenzotriazole)、2-(3’5’-二-n-戊基-2’-羟基苯基)-苯并三唑)(2-(3’，5’-di-n-pentyl-2’-hydroxyphenyl)-benzotriazole)、2，2’-二羟基-4-甲氧基-苯甲酮，或它们的组合。

选择性地，该电解质层32可为固态、液态或凝胶状(gel)。该电解质层32可通过进一步含有可聚合组分，或以真空烘箱去除多余的溶剂而成为固态。该可聚合组分是选自于环氧化物、丙烯酸、环氧化物衍生物或丙烯酸衍生物，或它们的组合。优选地，该环氧化物衍生物为环氧化硅酮(epoxidized silicone)，该丙烯酸衍生物是选自于丙烯酸化硅酮(acrylated silicone)、丙烯酸酯(acrylates)、丙烯酸化寡聚物(acrylated oligomers)、丙烯酸胺酯(urethaneacrylate)、四甘醇二丙烯酸酯(tetraethylene glycol diacrylate；TEGDA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(poly(ethylene glycol diacrylate)；PEGDA)，或它们的组合。其中，环氧化物、环氧化硅酮是通过催化剂协助产生聚合反应，而丙烯酸、丙烯酸硅酮、丙烯酸酯、丙烯酸类寡聚物及胺基丙烯酸是通过光起始剂产生聚合反应。

该粘着部分4涂布于该光反射导电离子储存基板2与该中间单元3的电致色变层31邻近周边处且介于该二者之间，该三者包围住该电解质层32。该粘着部分4也可以如本发明电致色变反射装置的第三优选实施例，即如图4所示地涂布于该光反射导电离子储存基板2与该透明导电层11邻近周边处且介于该二者之间，且该光反射导电离子储存基板2、该电致色变层31及该粘着部分4包围住该电解质层32。此外，该粘着部分4还可以如本发明电致色变反射装置的第四优选实施例，即如图5所示地部分涂布于该光反射导电离子储存基板2与该透明导电层11邻近周边处并介于该二者之间，且部分涂布于光反射导电离子储存基板2与该透明基板12邻近周边处并介于该二者之间，且该光反射导电离子储存基板2、该电致色变层31及该粘着部分4包围住该电解质层32。

该粘着部分4的材料可以是已知任何具有粘着性的材料，且可利用图案化(patterned)印刷或其他方式涂布在该中间单元3、该透明导电层11、该透明基板12及/或该光反射导电离子储存基板2上，但是当该电解质层32本身具有粘着能力时，可以不需要该粘着部分4。

间隙物质5材料选自于：氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮化硅、石英玻璃、钠钙玻璃、丙烯酸、聚碳酸丙二酯、以乙烯基苯为主的树脂、含氟丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、酚，或它们的组合。该间隙物质5是为维持整体间隙厚度的均匀性，因此，视使用者的需求，也可以如图4所示的本发明电致色变反射装置的第三优选实施例一样，只存在于该粘着部分4内，或是如图5所示的本发明电致色变反射装置的第四优选实施例一样，无需存在任何间隙物质5。

选择性地，该抗反射薄膜6包括至少一个低折射率层61及至少一个高折射率层62，优选地，该低折射率层61的折射率介于1.38至2.10之间，该高折射率层62的折射率介于2.10至2.60之间。但是该低折射率层61及该高折射率层62的折射率并不以上述为限。

优选地，该低折射率层61的材料选自于：氧化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝、碳氧化铝、氮氧化铝、碳氮氧化铝，或它们的组合；该高折射率层62的材料选自于：氧化钛、氧化钽，或它们的组合。但是该低折射率层61及该高折射率层62的材料并不以上述为限。在本申请具体例中的抗反射薄膜6包括一低折射率层61及一高折射率层62。

如图6所示，本发明电致色变反射装置的第五优选实施例与该第一优选实施例相似，不同的处在于：本实施例是以一防刮薄膜7取代该抗反射薄膜6。当然，也可以同时涂覆该抗反射薄膜6及该防刮薄膜7。

如图7所示，本发明电致色变反射装置的第六优选实施例与该第五优选实施例相似，不同的处在于：该第六优选实施例不具有任何间隙物质5。如图8所示，本发明电致色变反射装置的第七优选实施例与该第五优选实施例相似，不同的处在于：该第七优选实施例的间隙物质5只存在于该粘着部分4内。

选择性地，该防刮薄膜7的材料是选自于：环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯树脂、硅胶树脂、聚对环二甲苯树脂、聚酰亚胺、氧化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝、碳氧化铝、碳氮氧化铝、氮化硅、碳氮化硅、氧化钛、碳氧化钛、氮氧化钛、碳氮氧化钛、石英、类金刚石膜(diamond-like coating)，或它们的组合。

选择性地，该防刮薄膜7包括高分子主体71及多数分散于该高分子主体71内的氧化物粒子72，该高分子主体71材料是选自于环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯树脂、硅胶树脂、聚对环二甲苯树脂、聚酰亚胺，或它们的组合，该氧化物72是选自于氧化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝、碳氧化铝、碳氮氧化铝、氮化硅、碳氮化硅、氧化钛、碳氧化钛、氮氧化钛、碳氮氧化钛，或它们的组合。

选择性地，该光反射导电离子储存基板2可以是挠性的或非挠性的。当该光反射导电离子储存基板2为挠性的时，优选地，其厚度介于5μm至500μm之间，更优选地，该光反射导电离子储存基板2的厚度介于25μm至400μm之间。当该光反射导电离子储存基板2为非挠性的时，优选地，其厚度介于501μm至2000μm之间，更优选地，该光反射导电离子储存基板2的厚度介于700μm至1500μm之间。

所谓的“挠性材料”是表示“具弯折性且不易脆的材料”，所谓的“非挠性材料”是表示“材料较为坚硬且具有支撑效果的材料”。

优选地，该透明基板12的材料是选自于：玻璃、聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酯、聚亚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，简称PMMA)、聚萘乙烯(Polyethylene Naphthalate，简称PEN)、聚醚砜，或它们的组合。

选择性地，该透明基板12可以是挠性材料，其目的在于增加整个装置的耐冲击性，且在制作时可以依据该高分子材料的性质，适当控制该高分子材料的密度及厚度，以使其具有弯折性。优选地，该透明基板1的厚度介于5μm至200μm之间，更优选地，该透明基板1的厚度介于25μm至175μm之间。

选择性地，该透明基板12也可以是非挠性材料，其目的主要在支撑整个装置以及减少影像扭曲或皱折现象的产生，可为玻璃或高分子材料，其中，当利用高分子材料作为非挠性材料时，可通过工艺的变化或是通过其他现有方法，并依据该高分子材料的性质，适当控制该高分子材料的密度及厚度来加强支撑效果。优选地，该透明基板的厚度介于201μm至5000μm之间，更优选地，该透明基板的厚度介于300μm至3000μm之间。

特别说明的是，本发明的电致色变反射装置的所述的优选实施例的透明基板、透明导电层、电致色变层、抗反射薄膜及防刮薄膜可依据任何现有方法进行制备，例如物理气相沉积法(physical vapordeposition)、溶胶凝胶法(sol-gel)、化学溶液沉积法(chemicalsolution deposition)、化学气相沉积法(chemical vapordeposition)、涂布(coating)法、等离子体辅助化学气相沉积(plasmaassisted chemical vapor deposition)法、电镀(plating)法、无电电镀(electroless plating)法及真空沉积(vacuum deposition)法等方式。

实际使用本发明的电致色变反射装置时，利用直流电源将该装置通电导通，即可使产生电致色变的效果。除了直接再加工制作成后续产品外，本发明的电致色变反射装置也可依据后续用途来变化其形状，例如使用弧形基板则后续可制作为广角后视镜等。此外，还可用于制作成后视镜或其他镜体等。

电致色变反射装置的制备

<实施例1>

本实施例的电致色变反射装置的制法如下：

(1)取一经镜面处理的不锈钢板，并以电化学分析仪(厂牌：Jiehan，型号：5000，参数设定为-2V/1000sec)将Li⁺离子注入该不锈钢板内，以形成该光反射导电离子储存基板。

(2)取一玻璃作为透明基板，并在该透明基板上涂覆一层氧化铟锡(ITO)，以形该透明导电层(所制成的半成品表示为“glass/ITO”)。

(3)使用钨靶材在室温及40mtorr的压力下，利用等离子体溅射镀覆技术，在glass/ITO上涂覆一层氧化钨，以形成该电致色变层(所制成的半成品表示为“glass/ITO/WO₃”)。

(4)将框胶涂覆在该光反射导电离子储存基板四周围，但是空出供电解质充填的入口及排气口，再将glass/ITO/WO₃置于该光反射导电离子储存基板上，使框胶作交联结反应。

(5)将一含有重量比依次为1：0.5：0.05的PC、EC及PAN的混合物溶于浓度为0.5M的LiClO₄水溶液中成为液态电解质，并将该电解质透过该入口充填于glass/ITO/WO₃及该光反射导电离子储存基板之间，以形成该电解质层，再以UV封口胶将该入口及该排气口封止，以制得如图2所示的电致色变反射装置(由上至下依序叠置为Glass/ITO/WO₃/PC-LiClO₄-EC-PAN/光反射导电离子储存基板)。

<实施例2>

实施例2是以与实施例1相同的步骤制备电致色变反射装置，不同的处在于：该PC、EC及PAN的重量比为1：0.5：0.3，进而得到含有凝胶状电解质的电致色变反射装置。

<实施例3>

实施例3是将实施例1制得的电致色变反射装置置于温度60℃的真空烘箱中烘干以去除多余的溶剂，使其中的电解质层成固态状，进而得到含有固态电解质的电致色变反射装置。

反射率(reflectance)测试

首先将该实施例1至3制得的电致色变反射装置的该透明导电层及该光反射导电离子储存基板连接2.0V直流电压，再反复且持续施加+2.0V或—2.0V电压(当施加—2.0V电压时，该电致色变装置会转变为着色状态，而当通入+2.0V电压时，该电致色变装置则转变为去色状态)，同时利用紫外光-可见光光谱仪于650nm的波长下进行该实施例1的电致色变反射装置的反射率测试，所得的结果如图9至11所示，所述的附图中的纵轴座标为反射率(Reflectance)，横轴座标为循环数(Cycles)。由图9至11可知，实施例1至3的反射率调幅(Reflectance Modulation)皆可达55％(以最小调幅的实施例3来看，其反射率调幅ΔR＝完全去色时的反射率65％—完全着色时的反射率10％)，且随着时间的改变，可稳定地维持此反射率调幅，由此可证明该实施例1至3的电致色变反射装置确实具有极佳的光调节度。

综上所述，本发明的电致色变反射装置因为是属于电池式电致色变反射装置，具有着色及去色记忆功能，较为节能，加上其中的光反射导电离子储存基板将原先需要多层结构来达成的反射、导电及离子储存功能合在同一基板上，且不需要在该基板的背面上加装的反射层，确实能降低工艺成本，此外，光反射时所需经过的介质层变少、路经缩短，又可以降低光反射所产生的反射重影缺陷，所以本发明的电致色变反射装置确实可以达到本发明的目的。

Claims (47)

1、一种电致色变反射装置，包含：包括透明导电层的透明单元；其特征在于：所述电致色变反射装置还包含：

光反射导电离子储存基板，其是由具有多数掺杂质的金属材料所构成，且包括邻近所述透明单元的反射区，所述掺杂质离子是选自于：H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺，或它们的组合；以及

中间单元，夹在所述透明单元与所述光反射导电离子储存基板之间，且所述中间单元包括由所述透明单元朝所述光反射导电离子储存基板的方向依次叠置的电致色变层及电解质层。

2、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述金属材料选自于：不锈钢、Ni、Cr、Mn、V、Co、Fe、Ir、Rh、Ti、W、Mo、Nb、Ta、La、Ce、Cu、Ba、Bi、In，或它们的组合。

3、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述金属材料为不锈钢。

4、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述掺杂质位于所述反射区内。

5、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述反射区是通过将所述光反射导电离子储存基板经过镜面处理及离子注入处理而形成。

6、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述反射区的掺杂质的注入电量密度介于0.1mC/cm²至100mC/cm²之间。

7、如权利要求6所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述反射区的掺杂质的注入电量密度介于1mC/cm²至50mC/cm²之间。

8、如权利要求7所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述反射区的掺杂质的注入电量密度介于4mC/cm²至40mC/cm²之间。

9、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明导电层为透明导电薄膜。

10、如权利要求9所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明导电薄膜的材料是选自于：氧化铊、氧化锡、氧化锌、氧化铟锡、经掺杂处理的氧化锡、经掺杂处理的氧化锌，或它们的组合。

11、如权利要求10所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述经掺杂处理的氧化锡为掺杂锑的氧化锡或掺杂氟的氧化锡。

12、如权利要求10所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述经掺杂处理的氧化锌为掺杂锑的氧化锌或掺杂铝的氧化锌。

13、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述电解质层是氧化钽薄膜或氧化锂铌薄膜。

14、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述电解质层含有可解离的基质、溶剂及高分子添加剂，所述可解离的基质选自于：锂盐、钠盐、钾盐、盐酸、硼酸、硫酸、磷酸，或它们的组合。

15、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述锂盐选自于：过氯酸锂、四氟硼酸锂、碘化锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、苯乙烯磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、甲基丙烯酸锂、氯化锂、溴化锂、三氟醋酸锂、三氟甲基磺酰胺锂、硫氰酸锂，或它们的组合。

16、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述钠盐选自于：碘化钠、硫氰酸钠、过氯酸钠、四氟硼酸钠、四氟砷钠、四氟砷钠，或它们的组合。

17、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述钾盐选自于：硫氰酸钾、氯化钾，或它们的组合。

18、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述溶剂选自于：乙腈、3-羟基丙腈、甲氧基丙腈、3-乙氧基丙腈、2-乙酰基乙酰胺、碳酸丙二酯、碳酸丁二酯、丙烯腈蔗糖、碳酸乙二酯、碳酸甘油酯、二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基甲酰胺、3-甲基环丁砜、戊二腈、γ-丁酸内酯、N-甲基咯烷酮、四亚甲基砜、氰乙基蔗糖、2-二甲基戊二腈、3，3’-氧二丙腈、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、苯基丙酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙酰苯、2-甲氧基乙基醚、三甘醇二甲醚、4-乙烯基-1，3-双草酸-2-酮、1，2-碳酸丁二酯、缩水甘油醚碳酸酯，或它们的组合。

19、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述高分子添加剂选自于：聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇二丙烯酸醋、聚乙二醇、聚甲氧基乙氧基乙氧基磷腈、聚丙烯腈、聚乙烯氯、聚乙烯丁醛、聚乙烯缩甲醛、聚丙二醇、聚乙烯甲基酮、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚环己基甲基丙烯酸酯、聚异丁基甲基丙烯酸酯、聚二氟乙烯、聚亚酰胺、聚碳酸酯、聚丙酰胺、纤维素、聚酯、聚乙烯对苯二甲酯、聚丙二醇、聚丙烯氧化物、聚四氟乙烯磺酸共聚合物、经改性的聚亚烷基氧化物，或它们的组合。

20、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述电解质层还含有紫外光稳定剂。

21、如权利要求20所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述紫外光稳定剂选自于：2，4-二羟基苯甲酮、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基苯甲酮、乙基-2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸酯、2-乙基-己基-2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸酯、2-氢基-4-甲氧基苯甲、2-氢基-4-辛氧基苯甲酮、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4甲基苯基、2-(3’5’-二丁基-2’-羟基苯基)-5-氯苯并三唑)、2-(3’5’-二-n-戊基-2’-羟基苯基)-苯并三唑)、2，2’-二羟基-4-甲氧基-苯甲酮，或它们的组合。

22、如权利要求14所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述电解质层进一步含有可聚合组分。

23、如权利要求22所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述可聚合组分选自于环氧化物、丙烯酸、环氧化物衍生物或丙烯酸衍生物，或它们的组合。

24、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：还包含至少一个掺杂于所述电解质层中的间隙物质，所述间隙物质的材料选自于：氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮化硅、石英玻璃、钠钙玻璃、丙烯酸、聚碳酸丙二酯、以乙烯基苯为主的树脂、含氟丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、酚，或它们的组合。

25、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述电致色变层的材料选自于：氧化镍、氧化铬、氧化锰、氧化钒、氧化钴、氧化铁、氧化铱、氧化铑、氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化铌、氧化钽、氧化镧、氧化铈氧化铜、氧化钡、氧化铋、氧化铟、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、普鲁士蓝、联吡啶鎓盐，或它们的组合。

26、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：还包含粘着部分，所述粘着部分涂布于所述光反射导电离子储存基板与所述中间单元的电致色变层邻近周边处且介于该二者之间，该三者包围住所述电解质层。

27、如权利要求26所述的电致色变反射装置，其特征在于：进一步包含至少一掺杂于所述粘着部分中的间隙物质，所述间隙物质的材料选自于：氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮化硅、石英玻璃、钠钙玻璃、丙烯酸、聚碳酸丙二酯、以乙烯基苯为主的树脂、含氟丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、酚，或它们的组合。

28、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：还包含粘着部分，所述粘着部分涂布于所述光反射导电离子储存基板与所述透明导电层邻近周边处且介于所述二者之间，且所述光反射导电离子储存基板、所述电致色变层及所述粘着部分包围住所述电解质层。

29、如权利要求28所述的电致色变反射装置，其特征在于：进一步包含至少一掺杂于所述粘着部分中的间隙物质，所述间隙物质的材料选自于：氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮化硅、石英玻璃、钠钙玻璃、丙烯酸、聚碳酸丙二酯、以乙烯基苯为主的树脂、含氟丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、酚，或它们的组合。

30、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明单元还包括涂覆于所述透明导电层的远离所述光反射导电离子储存基板的侧面上的透明基板。

31、如权利要求30所述的电致色变反射装置，其特征在于：还包含粘着部分，所述粘着部分部分涂布于所述光反射导电离子储存基板与所述透明导电层邻近周边处并介于所述二者之间，且部分涂布于光反射导电离子储存基板与所述透明基板邻近周边处并介于所述二者之间，且所述光反射导电离子储存基板、所述电致色变层及所述粘着部分包围住所述电解质层。

32、如权利要求31所述的电致色变反射装置，其特征在于：进一步包含至少一掺杂于所述粘着部分中的间隙物质，所述间隙物质的材料选自于：氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮化硅、石英玻璃、钠钙玻璃、丙烯酸、聚碳酸丙二酯、以乙烯基苯为主的树脂、含氟丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、酚，或它们的组合。

33、如权利要求30所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明基板的材料选自于：玻璃、聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酯、聚亚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚萘乙烯、聚醚砜，或它们的组合。

34、如权利要求30所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明基板为挠性材料，所述透明基板的厚度介于5μm至200μm之间。

35、如权利要求34所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明基板的厚度介于25μm至175μm之间。

36、如权利要求30所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明基板为非挠性材料，所述透明基板的厚度介于201μm至5000μm之间。

37、如权利要求36所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述透明基板的厚度介于300μm至3000μm之间。

38、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：还包含涂覆于所述透明单元的远离所述光反射导电离子储存基板的侧面上的抗反射薄膜。

39、如权利要求38所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述抗反射薄膜包括至少一个低折射率层及至少一个高折射率层。

40、如权利要求39所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述低折射率层的材料选自于：氧化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝、碳氧化铝、氮氧化铝、碳氮氧化铝，或它们的组合，所述高折射率层的材料选自于：氧化钛、氧化钽，或它们的组合。

41、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：还包含涂覆于所述透明单元的远离所述光反射导电离子储存基板的侧面上的防刮薄膜。

42、如权利要求41所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述防刮薄膜的材料选自于：环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯树脂、硅胶树脂、聚对环二甲苯树脂、聚酰亚胺、氧化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝、碳氧化铝、碳氮氧化铝、氮化硅、碳氮化硅、氧化钛、碳氧化钛、氮氧化硅、碳氮氧化硅、石英、类金刚石膜，或它们的组合。

43、如权利要求41所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述防刮薄膜包括高分子主体及多数氧化物粒子，所述主体材料选自于环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯树脂、硅胶树脂、聚对环二甲苯树脂、聚酰亚胺，或它们的组合，所述氧化物选自于氧化硅、碳氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、氧化铝、碳氧化铝、碳氮氧化铝、氮化硅、碳氮化硅、氧化钛、碳氧化钛、氮氧化硅、碳氮氧化硅，或它们的组合。

44、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述光反射导电离子储存基板为挠性材料，所述光反射导电离子储存基板的厚度介于5μm至500μm之间。

45、如权利要44所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述光反射导电离子储存基板的厚度介于25μm至400μm之间。

46、如权利要求1所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述光反射导电离子储存基板为非挠性材料，所述光反射导电离子储存基板的厚度介于501μm至2000μm之间。

47、如权利要求46所述的电致色变反射装置，其特征在于：所述光反射导电离子储存基板的厚度介于700μm至1500μm之间。

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