CN101419374B - 一种电致变色镜反射层材料及其器件 - Google Patents
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Abstract
一种电致变色镜反射层材料，其特征在于采用的反射膜为银合金反射膜，银合金的功函数小于等于4.2eV和相关的电致变色器件，其在LCD或LED器件或OLED器件的阴极，用镀有ITO或透明导电膜的玻璃作为阳极，环氧树脂为框胶，再在这个空腔里面填充电致变色材料，然后用UV胶点胶封口，制得电致变色器件；其导电反射层材料性能优良，具有较高的反射率和稳定性，同时降低电极与变色材料之间的接触势垒，降低驱动电压，提高变色效率，延长器件的使用寿命，另外以这种具有优良性能的银合金作为导电反射膜，提供一种性能稳定的电致变色器件。
Description
技术领域
本发明涉及一种电致变色镜组建中的反射层材料及其组件，主要应用于汽车防眩目后视镜，智能窗，液晶显示面板，LED等相关领域。
背景技术
电致变色器件是指在外加电压的驱动下，变色材料的光学性能发生可逆性的变化，表现在颜色上就会出现着色和褪色变化，根据着色和褪色的对比可以实现调光的目的(参见200610049671.2)。和传统的CRT显示技术相比，电致变色器件具有很低的驱动电压；色彩可调等特点。尤其重要的是，电致变色器件超清晰的对比度和宽阔的视角，将成为新一代的纸张型平板显示器的主流之一。此外，由于电致变色器件颜色的改变可以起到对光的调制，在汽车工业中的可用于防眩目后视镜，在房屋建筑中作为一种新型的智能玻璃。
电致变色器件(参见发明专利200710160205.6)一般包含玻璃基板2和7，框胶5，电致变色材料4，透明导电层6，导电反射层3。由于电致变色材料含有阴极电致变色材料和阳极电致变色材料，对透明导电层和导电反射层有一定的腐蚀性，因此需要透明导电层和导电反射层需要一定的耐腐蚀性。在目前的透明导电层一般选用ITO，掺杂氟的ITO，ZnO，Zn3In2O6，ITO/金属/ITO(IMI)等，此类材料属于无机方面的，耐腐蚀性较好。在导电反射层(见附图2)中Al是具有高反射率，但稳定性比较差，很容易受到环境的腐蚀，一般很少用来做单独的导电反射层，因此导电反射层一般选用银合金之类的金属合金，主要是因为银具有较高的反射率，镀制在玻璃上的反射率可以达到98％以上，但同时银的稳定性比较差，容易凝聚，出现外观上的缺陷，因此有很多产品选用银合金作为导电反射膜的材料。这些材料主要有Ag/Au，Ag/Pt，Ag/Pd等贵金属组成的合金，具有较高的稳定性，但由于成本较高，后来就有人添加了Cu，Ti，不锈钢，Ni等用来提高稳定性，降低成本。
在电致变色器件中的工作原理为导电反射层3提供电子，透明导电层6提供空穴。为了降低驱动电压，就需要提高电子和空穴的注入效率。因此要求阳极的功函数(功函数是指要使一粒电子立即从固体表面逸出所必须提供的最小能量)尽可能高，阴极的功函数尽可能低。阳极一般是采用具有高的功函数的透明金属(如Au)、透明导电聚合物(如聚苯胺)和ITO导电玻璃，最普遍采用的阳极材料是ITO，它具有的功函数为4.7eV。上述银合金阴极的功函数也相对比较高，降低了电子的注入效率。由此引起驱动电压升高，使电致变色器件或LCD等器件加速老化，性能下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种性能优良的导电反射层材料，具有较高的反射率和稳定性的同时降低电极与变色材料之间的接触势垒，降低驱动电压，提高变色效率，延长器件的使用寿命，另外以这种具有优良性能的银合金作为导电反射膜，提供一种性能稳定的电致变色器件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供了镀制玻璃上的导电反射薄膜，导电反射薄膜的基本组成为Ag，然后添加一些相关的元素以提高反射层的性能。在Ag中添加贵金属如Au，Pt，Pd，Rh，或者Ru等或者它们几种，主要为了保证较高反射率的同时，提高其稳定性，添加量为0.01％～15质量％，优选为1％～6质量％，因为添加量低了合金的稳定性不够，添加量高了之后反射率比较低。为了降低银合金的功函数，添加了具有低功函数的金属，如：Li，Na，Al，K，Ca，Hf，Nb，Sr，Ce，Nd，Lu，In，Mg，Rb，Th，Tb，Y，或者In，或者它们几种，添加量为0.001％～3质量％，优选为0.1％～1.5质量％，使银合金的功函数小于等于4.2eV，就是不超过4.2eV意思。
阳极ITO的功函数为4.7eV，同时为了保证电致变色器件具有高的电子注入效率，通常选用功函数尽可能低的材料作为阴极，阴极的功函数越低，电子的注入势垒高度越小，驱动电压越小，器件的变色效率就越高，器件的使用寿命越长。
大多数稳定的金属材料功函数大于4.6eV，甚至大于5.0eV，只有一些活泼金属的功函数小于3eV。常用的活泼金属电极有Ba和Ca，利用这两种电极材料制备的器件显示出优异的变色性能，但活泼金属很容易形成氧化物而影响器件的性能。由于活泼金属电极极易在空气中氧化，影响器件的稳定性，可以采用功函数比较低的活泼金属和高功函数且化学性质稳定的金属合金材料，合金的功函数比活泼金属电极的功函数要大一些，但是它们的化学稳定性要好很多。
在本发明中，应用的电致变色器件变色原理是由于空穴和电子注入时引起阴极和阳极变色材料在相应的电极上发生氧化还原反应，提高阳极的功函数和降低阴极的功函数可以减少势垒，降低驱动电压，如果用ITO同时做阴极和阳极，制成电致变色器件之后的驱动电压为1.38V，如果把阴极换成金属电极(如Ag及Ag的合金等)，驱动电压就将为1.15V左右，按照本发明在Ag或Ag的合金中添加适量的具有低功函数的金属将使驱动电压进一步降低，如添加Ba等元素，则驱动电压降为1.02V。驱动电压的降低可以延长变色器件使用寿命。
适于添加的低功函数的金属有Li，Na，K，Ca，Mn，Y，In，Hf，Nb，或Sr等元素；稀土元素中有Ce，Nd，Lu，或Th等元素，但并不局限于这些金属元素。
由于这些合金膜与玻璃基片的粘附性能不够好，所以需要在这个合金膜与玻璃基片之间镀上一层过渡层，提高合金膜的粘附性能。过渡层可以为Cr、不锈钢、Al、Ti、Ni、ITO、Zn3In2O6、掺氟ITO、或ZnO等作为过渡层，过渡层的厚度为5nm～200nm，优选为10nm～80nm。
银合金反射膜的薄膜方块电阻≤10欧姆，反射率≥90％。
为了达到上述目的，对含有低功函数的金属Ag合金进行了深入的研究，涉及反射器用银合金反射膜，及采用该银合金反射膜制成电致变色器件或LCD器件或OLED器件。
其在LCD或LED器件或OLED器件的阴极，用镀有ITO或透明导电膜的玻璃作为阳极，环氧树脂为框胶，再在这个空腔里面填充电致变色材料，然后用UV胶点胶封口，制得电致变色器件；
其中电致变色镜反射层材料，采用的反射膜为银合金反射膜，银合金的功函数小于等于4.2eV。
与现有技术相比，本发明的优点在于：导电反射层材料性能优良，具有较高的反射率和稳定性，同时降低电极与变色材料之间的接触势垒，降低驱动电压，提高变色效率，延长器件的使用寿命，另外以这种具有优良性能的银合金作为导电反射膜，提供一种性能稳定的电致变色器件。
附图说明
图1为本发明实施例器件的结构示意图；
图2为反射膜与基体的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
采用99.99(wt以下相同)％以上的高纯度银，纯度99.9％以上的Pd，Pt，Ru，Rh，Au，Li，Na，K，Ca，Mn，Y，In，Hf，Nb，Sr，Ce，Nd，Lu，Th等中的一种或几种制备银合金，然后用此合金镀制导电反射膜，其详细的数据如下表1：
上述镀膜的反射率，功函数，驱动电压，耐腐蚀性，制成电致变色器件之后的反射率，反射层的耐久性数据如下表2：
表2
| 序号 | 膜层反射率(％) | 功函数(eV) | 驱动电压(V) | 耐腐蚀性 | 电致变色器件反射率(％) |
| 1 | 98 | 3.5 | 1.03 | 较差 | 85 |
| 2 | 97.8 | 3.3 | 1.02 | 较差 | 84.5 |
| 3 | 97.4 | 3.1 | 1.02 | 较差 | 84.2 |
| 4 | 97.6 | 3.2 | 1.03 | 一般 | 84.3 |
| 5 | 97.1 | 4.1 | 1.09 | 一般 | 84.0 |
| 6 | 97.2 | 4.2 | 1.12 | 一般 | 84.1 |
| 7 | 97.0 | 3.4 | 1.03 | 一般 | 84.0 |
| 8 | 97.1 | 3.9 | 1.08 | 较好 | 84.1 |
| 9 | 96 | 3.6 | 1.05 | 较好 | 83.5 |
| 10 | 96.5 | 3.8 | 1.07 | 较好 | 83.7 |
| 11 | 96.8 | 3.6 | 1.06 | 较好 | 83.9 |
| 12 | 96.3 | 3.4 | 1.05 | 较好 | 83.2 |
| 13 | 96.5 | 3.5 | 1.05 | 较好 | 83.5 |
| 14 | 96.2 | 3.8 | 1.07 | 好 | 83.2 |
| 15 | 95.0 | 3.7 | 1.07 | 好 | 82.9 |
| 16 | 94.6 | 3.6 | 1.06 | 好 | 82.5 |
| 17 | 92 | 3.6 | 1.07 | 好 | 81.2 |
| 18 | 89 | 3.9 | 1.09 | 好 | 79.8 |
Claims (6)
1.一种电致变色镜反射层材料，其特征在于采用的反射膜为银合金反射膜，银合金的功函数小于等于4.2eV；
所述的反射膜用于电致变色器件或LCD器件或LED器件或OLED器件中，其中含有0.001％～3.0质量％的低功函数的元素
所述的低功函数的元素是Li、Na、Al、K、Ca、Mn、Y、In、Hf、Nb、Sr、Ce、Nd、Lu、Th的一种或者几种。
2.根据权利要求1所述的电致变色镜反射层材料，其特征在于银合金反射膜，其中含有0.01％～15质量％的Pd、Pt、Ru、Rh、Au中的一种以上。
3.根据权利要求2所述的电致变色镜反射层材料，其特征在于银合金反射膜膜厚为5nm～350nm。
4.根据权利要求3所述的电致变色镜反射层材料，其特征在于银合金反射膜与基体之间镀有Cr或Al或Ti或Ni或不锈钢或ITO或Zn3In2O6或掺氟ITO或ZnO作为过渡层，其过渡层的厚度为5nm～200nm。
5.根据权利要求4所述的电致变色镜反射层材料，其特征在于银合金反射膜的薄膜方块电阻≤10欧姆，反射率≥90％。
6.一种电致变色器件，其有作为LCD或LED器件或OLED器件的阴极，用镀有ITO或透明导电膜的玻璃作为阳极，环氧树脂为框胶，再在这个空腔里面填充电致变色材料，然后用UV胶点胶封口；
其特征在于电致变色镜反射层材料，采用的反射膜为银合金反射膜，银合金的功函数小于等于4.2eV；
所述的反射膜用于电致变色器件或LCD器件或LED器件或OLED器件中，其中含有0.001％～3.0质量％的低功函数的元素；
所述的低功函数的元素是Li、Na、Al、K、Ca、Mn、Y、In、Hf、Nb、Sr、Ce、Nd、Lu、Th的一种或者几种。
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