CN104880884B - 一种电致变色智能玻璃及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电致变色智能玻璃，该玻璃包括基片，在基片上依次设有第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、第二透明导电层和第三防反射层。其中，所述的溅射法采用磁控溅射法，形成各层的靶为平面阴极或旋转阴极。本发明所有层均是固态薄膜，因此没有膜层之间的腐蚀，提高了膜层的均匀性和稳定性。本发明制造方法工艺简单，均匀性好，容易控制和优化；通过调节透明导电层，可以加快膜层的变色速度；防反射层可以调节膜层的透过率，改善视觉舒适度。

Description

一种电致变色智能玻璃及其制造方法
技术领域
本发明属于调光玻璃技术领域，具体涉及一种电致变色智能玻璃及其制造方法。
背景技术
电致变色是指在外加电场下某些材料的光学性能发生连续可逆的变化，这些光学性能包括材料的颜色，透过率，反射率和吸收率。电致变色玻璃可选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，节约建筑物夏天的空调费和冬天的采暖费，调节室内采光和温度，同时可以保证对室外的观赏视野。除了用于建筑物，电致变色玻璃还可以用于汽车、火车、飞机和轮船等交通工具以及其它涉及到调整光线的领域，比如汽车顶篷、火车侧窗以及太阳眼镜等。
随着地球能源供需形势不断恶化和人们对高生活品质的不断追求，电致变色玻璃的市场前景愈加广阔。尽管上世纪六十年代已经发现电致变色现象，但是由于技术上的限制，比如变色速度慢、视觉舒适度不高、均匀性和稳定性差、以及生产工艺复杂等，这些都导致电致变色玻璃的应用潜力还远没得到发挥。
发明内容
本发明所要要解决的技术问题就是要提供一种变色速度快、视觉舒适度高、均匀性好、稳定性高的电致变色智能玻璃及其制造方法。
本发明所述的一种电致变色智能玻璃，该玻璃包括基片，在基片上依次设有第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、第二透明导电层和第三防反射层；其中，所述的基片的厚度为1～10毫米，其组成为普通玻璃或超白玻璃；所述的第一防反射层的厚度为5～50纳米，其组成为铌的氧化物或者钒的氧化物；所述的第二防反射层的厚度为5～50纳米，其组成为硅的氧化物或者钛的氧化物；所述的第一透明导电层的厚度为200～800纳米，其组成为氧化铟锡或者掺铝氧化锌；所述的电致变色层的厚度为325～750纳米，其组成为氧化钨、氧化钒、氧化锆中的一种或一种以上混合物；所述的离子导电层的厚度为5～100纳米，其组成为掺锂的氧化硅、掺锂的氧化钒、掺锂的氧化锆、掺锂的氧化锌或者掺锂的氧化铝；所述的离子储存层的厚度为100～800纳米，其组成为氧化钒、氧化铌、氧化铟、氧化镍、氧化钨、氧化钴、氧化锆、氧化钼中的一种或一种以上混合物；所述的第二透明导电层的厚度为100～700纳米，其组成为氧化铟锡或者掺铝氧化锌；所述的第三防反射层的厚度为50～300纳米，其组成为氧化铝、氧化硅、氧化钛或者氧化锆。
如上所述的一种电致变色智能玻璃，其在所述的离子储存层与所述的第二透明导电层之间设有离子层；所述的离子层的厚度为0～50纳米；离子层组成为锂或氢时，锂和氢扩散进入离子储存层，此时离子层厚度为0；离子层组成为掺锂的氧化硅或氧化铝，此时离子层厚度大于0纳米，小于50纳米。
如上所述的一种电致变色智能玻璃的制造方法，所述的离子导电层组成为掺锂的氧化硅、掺锂的氧化钒、掺锂的氧化锆、掺锂的氧化锌或者掺锂的氧化铝，其中锂掺杂原子比例为5～60％。
本发明所述的一种电致变色智能玻璃的制造方法，其在基片上依次采用溅射法镀制第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层和第三防反射层；其中，所述的溅射法采用磁控溅射法，形成各层的靶为平面阴极或旋转阴极。
如上所述的一种电致变色智能玻璃的制造方法，其所述的基片的厚度为1～10毫米，其组成为普通玻璃或超白玻璃；所述的第一防反射层的厚度为5～50纳米，其组成为铌的氧化物或者钒的氧化物；所述的第二防反射层的厚度为5～50纳米，其组成为硅的氧化物或者钛的氧化物；所述的第一透明导电层的厚度为200～800纳米，其组成为氧化铟锡或者掺铝氧化锌；所述的电致变色层的厚度为325～750纳米，其组成为氧化钨、氧化钒、氧化锆中的一种或一种以上混合物；所述的离子导电层的厚度为5～100纳米，其组成为掺锂的氧化硅、掺锂的氧化钒、掺锂的氧化锆、掺锂的氧化锌或者掺锂的氧化铝；所述的离子储存层的厚度为100～800纳米，其组成为氧化钒、氧化铌、氧化铟、氧化镍、氧化钨、氧化钴、氧化锆、氧化钼中的一种或一种以上混合物；在所述的离子储存层与所述的第二透明导电层之间设有离子层；所述的离子层的厚度为0～50纳米；离子层组成为锂或氢时，锂和氢扩散进入离子储存层，此时离子层厚度为0；离子层组成为掺锂的氧化硅或氧化铝，此时离子层厚度大于0纳米，小于50纳米；所述的第二透明导电层的厚度为100～700纳米，其组成为氧化铟锡或者掺铝氧化锌；所述的第三防反射层的厚度为50～300纳米，其组成为氧化铝、氧化硅、氧化钛或者氧化锆。
如上所述的一种电致变色智能玻璃的制造方法，其所述的离子导电层组成为掺锂的氧化硅、掺锂的氧化钒、掺锂的氧化锆、掺锂的氧化锌或者掺锂的氧化铝，其中锂掺杂原子比例为5～60％。
本发明的效果在于：本发明所述的电致变色智能玻璃，其包括基片、第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层、第三防反射层，所有层均是固态薄膜，因此没有膜层之间的腐蚀，提高了膜层的均匀性和稳定性。本发明制造方法中上述膜层都可以在磁控溅射镀膜流水线上进行生产，其工艺简单，均匀性好，容易控制和优化；通过调节透明导电层，可以加快膜层的变色速度；防反射层可以调节膜层的透过率，改善视觉舒适度。
附图说明
图1为本发明所述的一种电致变色智能玻璃示意图。
图2为本发明实施例1的电致变色智能玻璃的着色态和漂白态在光谱范围为300～2000纳米的透过率变化图。
图中：10.基片；11.第一防反射层；12.第二防反射层；13.第一透明导电层；14.电致变色层；15.离子导电层；16.离子储存层；17.离子层；18.第二透明导电层；19.第三防反射层。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在基片10上依次为第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18和第三防反射层19。
其中：
基片10为普通玻璃或者超白玻璃，厚度为1～10毫米。
第一防反射层11的厚度为5～50纳米，其组成是铌(Nb)的氧化物或者钒(V)的氧化物。
第二防反射层12的厚度为5～50纳米，其组成是硅(Si)的氧化物或者钛(Ti)的氧化物。
第一透明导电层13的厚度为200～800纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)或者掺铝氧化锌(AZO)。
电致变色层14的厚度为325～750纳米，其组成是氧化钨(WOx)、氧化钒(VOx)、氧化锆(Zr Ox)或者是这些氧化物的混合物。
离子导电层15的厚度为5～100纳米，其组成是掺锂的氧化硅(Li+Si Ox)、掺锂的氧化钒(VOx)、掺锂的氧化锆(Zr Ox)、掺锂的氧化锌(Z n O x)或者掺锂的氧化铝(Al Ox)，锂掺杂原子比例为5～60％。
离子储存层16的厚度为100～800纳米，其组成是氧化钒(VOx)、氧化铌(Nb O x)、氧化铟(InOx)、氧化镍(NiOx)、氧化钨(WOx)、氧化钴(Co O x)、氧化锆(Zr Ox)、氧化钼(MoO x)或者是这些氧化物的混合物。
在所述的离子储存层16与所述的第二透明导电层18之间设有离子层17；所述的离子层17的厚度为0～50纳米；离子层17组成为锂或氢时，锂和氢扩散进入离子储存层，此时离子层17厚度为0；离子层17组成为掺锂的氧化硅或氧化铝，此时离子层17厚度大于0纳米，小于50纳米。
第二透明导电层18的厚度为100～700纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)或者掺铝氧化锌(AZO)。
第三防反射层19的厚度为50～300纳米，其组成是氧化铝(Al O x)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiOx)或者氧化锆(Zr Ox)。
上述第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18、和第三防反射层19均采用溅射法镀制在基片10上，优先采用磁控溅射法。所有的形成膜层的靶可以是平面阴极或旋转阴极，优先采用旋转阴极。
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种电致变色智能玻璃及其制造方法作进一步描述。
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在基片10上依次为第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18和第三防反射层19。
其中：
基片10为普通玻璃，厚度为4毫米。
第一防反射层11的厚度为20纳米，其组成是铌的氧化物(Nb2O3)。
第二防反射层12的厚度为18纳米，其组成是钛的氧化物(TiO2)。
第一透明导电层13的厚度为400纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
电致变色层14的厚度为300纳米，其组成是氧化钨(WO3)。
离子导电层15的厚度为100纳米，其组成是掺锂的氧化矾(Li+V2O5)，锂掺杂原子比例为20％。
离子储存层16的厚度为320纳米，其组成是氧化铌(Nb2O3)。
离子层17的厚度为0纳米，其组成是锂，锂全部扩散到离子储存层。
第二透明导电层18的厚度为400纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
第三防反射层19的厚度为20纳米，其组成是氧化铝(Al2O3)。
上述第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18、和第三防反射层19均采用溅射法镀制在基片10上，优先采用磁控溅射法。所有的形成膜层的靶可以是平面阴极或旋转阴极，优先采用旋转阴极。
图2为本发明实施例1的电致变色智能玻璃的着色态和漂白态在光谱范围为300～2000纳米的透过率变化图。
实施例2
如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在基片10上依次为第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18和第三防反射层19。
其中：
基片10为普通玻璃，厚度为6毫米。
第一防反射层11的厚度为18纳米，其组成是矾的氧化物(V2O5)。
第二防反射层12的厚度为18纳米，其组成是钛的氧化物(TiO2)。
第一透明导电层13的厚度为450纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
电致变色层14的厚度为350纳米，其组成是氧化钨(WO3)。
离子导电层15的厚度为80纳米，其组成是掺锂的氧化锌(Li+ZnO)，锂掺杂原子比例为5％。
离子储存层16的厚度为280纳米，其组成是氧化锆(ZrO2)。
离子层17的厚度为28纳米，其组成是掺锂的氧化硅(Li+SiO2)。
第二透明导电层18的厚度为400纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
第三防反射层19的厚度为20纳米，其组成是氧化硅(SiO2)。
上述第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18、和第三防反射层19均采用溅射法镀制在基片10上，优先采用磁控溅射法。所有的形成膜层的靶可以是平面阴极或旋转阴极，优先采用旋转阴极。
实施例3
如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在基片10上依次为第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18和第三防反射层19。
其中：
基片10为普通玻璃，厚度为5毫米。
第一防反射层11的厚度为16纳米，其组成是铌的氧化物(Nb2O3)。
第二防反射层12的厚度为21纳米，其组成是钛的氧化物(TiO2)。
第一透明导电层13的厚度为350纳米，其组成是掺铝氧化锌(AZO)。
电致变色层14的厚度为450纳米，其组成是氧化锆(ZrO2)。
离子导电层15的厚度为80纳米，其组成是掺锂的氧化锆(Li+ZrO2)，锂掺杂原子比例为60％。
离子储存层16的厚度为700纳米，其组成是氧化镍(NiO)。
离子层17的厚度为30纳米，其组成是掺锂的氧化铝(Li+Al2O3)。
第二透明导电层18的厚度为600纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
第三防反射层19的厚度为200纳米，其组成是氧化锆(ZrO2)。
上述第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18、和第三防反射层19均采用溅射法镀制在基片10上，优先采用磁控溅射法。所有的形成膜层的靶可以是平面阴极或旋转阴极，优先采用旋转阴极。
实施例4
如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在基片10上依次为第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18和第三防反射层19。
其中：
基片10为普通玻璃，厚度为8毫米。
第一防反射层11的厚度为36纳米，其组成是铌的氧化物(Nb2O3)。
第二防反射层12的厚度为21纳米，其组成是钛的氧化物(TiO2)。
第一透明导电层13的厚度为380纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
电致变色层14的厚度为560纳米，其组成是氧化锆(ZrO2)。
离子导电层15的厚度为60纳米，其组成是掺锂的氧化铝(Li+Al2O3)，锂掺杂原子比例为40％。
离子储存层16的厚度为300纳米，其组成是氧化钨(WO3)。
离子层17的厚度为20纳米，其组成是掺锂的氧化铝(Li+Al2O3)。
第二透明导电层18的厚度为500纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
第三防反射层19的厚度为200纳米，其组成是氧化钛(TiO2)。
上述第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18、和第三防反射层19均采用溅射法镀制在基片10上，优先采用磁控溅射法。所有的形成膜层的靶可以是平面阴极或旋转阴极，优先采用旋转阴极。
实施例5
如图1所示，本发明所述的一种电致变色智能玻璃，其包括基片10，在基片10上依次为第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18和第三防反射层19。
其中：
基片10为普通玻璃，厚度为5毫米。
第一防反射层11的厚度为18纳米，其组成是矾的氧化物(V2O5)。
第二防反射层12的厚度为18纳米，其组成是钛的氧化物(TiO2)。
第一透明导电层13的厚度为350纳米，其组成是掺铝氧化锌(AZO)。
电致变色层14的厚度为450纳米，其组成是氧化锆(ZrO2)。
离子导电层15的厚度为20纳米，其组成是掺锂的氧化锌(Li+ZnO)锂掺杂原子比例为10％。
离子储存层16的厚度为580纳米，其组成是氧化锆(ZrO2)。
离子层17的厚度为25纳米，其组成是掺锂的氧化硅(Li+SiO2)。
第二透明导电层18的厚度为480纳米，其组成是氧化铟锡(ITO)。
第三防反射层19的厚度为50纳米，其组成是氧化钛(TiO2)。
上述第一防反射层11、第二防反射层12、第一透明导电层13、电致变色层14、离子导电层15、离子储存层16、离子层17、第二透明导电层18、和第三防反射层19均采用溅射法镀制在基片10上，优先采用磁控溅射法。所有的形成膜层的靶可以是平面阴极或旋转阴极，优先采用旋转阴极。
本发明的电致变色智能玻璃可以用于建筑物的玻璃幕墙、天窗、室内隔间、户外特效广告和汽车、飞机、火车、轮船等交通工具的玻璃窗等。
本发明实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种电致变色智能玻璃，其包括基片，在基片上依次为第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层和第三防反射层，其中：基片为普通玻璃，厚度为4毫米，第一防反射层的厚度为20纳米，其组成是Nb2O3，第二防反射层的厚度为18纳米，其组成是TiO2，第一透明导电层的厚度为400纳米，其组成是ITO，电致变色层的厚度为300纳米，其组成是WO3，离子导电层的厚度为100纳米，其组成是Li+V2O5，锂掺杂原子比例为20％，离子储存层的厚度为320纳米，其组成是Nb2O3，离子层的厚度为0纳米，其组成是锂，锂全部扩散到离子储存层，第二透明导电层的厚度为400纳米，其组成是ITO，第三防反射层的厚度为20纳米，其组成是Al2O3。
2.一种电致变色智能玻璃，其包括基片，在基片上依次为第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层和第三防反射层，其中：基片为普通玻璃，厚度为6毫米，第一防反射层的厚度为18纳米，其组成是V2O5，第二防反射层的厚度为18纳米，其组成是TiO2，第一透明导电层的厚度为450纳米，其组成是ITO，电致变色层的厚度为350纳米，其组成是WO3，离子导电层的厚度为80纳米，其组成是Li+ZnO，锂掺杂原子比例为5％，离子储存层的厚度为280纳米，其组成是ZrO2，离子层的厚度为28纳米，其组成是Li+SiO2，第二透明导电层的厚度为400纳米，其组成是ITO，第三防反射层的厚度为20纳米，其组成是SiO2。
3.一种电致变色智能玻璃，其包括基片，在基片上依次为第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层和第三防反射层，其中：基片为普通玻璃，厚度为5毫米，第一防反射层的厚度为16纳米，其组成是Nb2O3，第二防反射层的厚度为21纳米，其组成是TiO2，第一透明导电层的厚度为350纳米，其组成是AZO，电致变色层的厚度为450纳米，其组成是ZrO2，离子导电层的厚度为80纳米，其组成是Li+ZrO2，锂掺杂原子比例为60％，离子储存层的厚度为700纳米，其组成是NiO，离子层的厚度为30纳米，其组成是Li+Al2O3，第二透明导电层的厚度为600纳米，其组成是ITO，第三防反射层的厚度为200纳米，其组成是ZrO2。
4.一种电致变色智能玻璃，其包括基片，在基片上依次为第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层和第三防反射层，其中：基片为普通玻璃，厚度为8毫米，第一防反射层的厚度为36纳米，其组成是Nb2O3，第二防反射层的厚度为21纳米，其组成是TiO2，第一透明导电层的厚度为380纳米，其组成是ITO，电致变色层的厚度为560纳米，其组成是ZrO2，离子导电层的厚度为60纳米，其组成是Li+Al2O3，锂掺杂原子比例为40％，离子储存层的厚度为300纳米，其组成是WO3，离子层的厚度为20纳米，其组成是Li+Al2O3，第二透明导电层的厚度为500纳米，其组成是ITO，第三防反射层的厚度为200纳米，其组成是TiO2。
5.一种电致变色智能玻璃，其包括基片，在基片上依次为第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层和第三防反射层，其中：基片为普通玻璃，厚度为5毫米，第一防反射层的厚度为18纳米，其组成是V2O5，第二防反射层的厚度为18纳米，其组成是TiO2，第一透明导电层的厚度为350纳米，其组成是AZO，电致变色层的厚度为450纳米，其组成是ZrO2，离子导电层的厚度为20纳米，其组成是Li+ZnO，锂掺杂原子比例为10％，离子储存层的厚度为580纳米，其组成是ZrO2，离子层的厚度为25纳米，其组成是Li+SiO2，第二透明导电层的厚度为480纳米，其组成是ITO，第三防反射层的厚度为50纳米，其组成是TiO2。
6.一种如权利要求1-5之一所述的电致变色智能玻璃的制造方法，其特征在于，第一防反射层、第二防反射层、第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子储存层、离子层、第二透明导电层、和第三防反射层均采用溅射法镀制在基片上。
7.一种如权利要求6所述的电致变色智能玻璃的制造方法，其特征在于，所述溅射法采用磁控溅射法。
8.一种如权利要求7所述的电致变色智能玻璃的制造方法，其特征在于，所有的形成膜层的靶采用平面阴极或旋转阴极。
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