CN105358281A - 电致变色装置的接触 - Google Patents

Abstract

一种电致变色装置(1)，包括：电致变色层状结构(10)，具有：第一基片(21)；第二基片(22)；第一导电层(23)和第一导电层(24)，至少部分地覆盖对应的基片；电致变色层(25)和对电极层(26)，至少部分地覆盖对应的导电层；层压在它们之间的电解质层(30)，至少部分地覆盖所述第一电致变色层和所述对电极层。所述电致变色层状结构还具有区域(51、52)，其中所述电致变色层或所述对电极层不被所述电解质层所覆盖。电极(41、42)穿过所述电致变色层或所述对电极层被焊接到对应的导电层。

Description

电致变色装置的接触

技术领域

本发明总体上涉及电致变色装置，特别是涉及电致变色装置的接触。

背景技术

电致变色装置目标被广泛用于不同的应用领域，使得能够控制光传导。非排他性例子是头盔面罩、在建筑物或汽车上的窗口、镜子和护目镜。在一个典型的非自擦除型电致变色装置中，采用了薄箔的堆叠层，引入了电导层、电致变色层和电解层。在特定的实施例中，这些层被提供在两个基片之间，用作电致变色装置的主要结构体。为了改变该装置的光传导，在两个导电层之间提供一个电压。该电压导致该电致变色装置的充电，然后导致传导改变。当该电压被移除时，保持传导的水平。

在电致变色装置的制造中重要的工艺步骤是：导电层的接触。因为电致变色装置总体上是非常薄的，因此导电层也是非常薄。从电致变色装置的侧面的接触实际上变成不可能或者至少非常难以采用或多或少的自动方式进行。典型的便利接触的方法是让关联于导电层的一个基片与连接的导电层在沿着总体上片状的电致变色装置的延伸方向上突出到其他基片之外。其他基层和其他导电层通常是在该电致变色装置的另一部分突出的。然后，能在这些突出的部分中进行导电层的接触。

因此，接触几何构型必须被提前被确定。电致变色层或对电极层的沉积必须排除在这些区域之外。而且，在层压工艺中，必须进行基层的校准以便确保视图用于接触的这些区域不会变成被覆盖。而且，如果在进行实际的接触之前，被层压的EC叠层将要被传输，如果这些区域不被正确地保护，暴露的这些区域可能被损坏。

同时，在不同的应用中，电致变色设备可能需要变化的几何形状。最后的形状甚至不可能被知道，直到实际组装之前才知道。在这样的例子中，很难提供具有预先正确形状的电致变色装置半制品，如果该电致变色装置的最终形状能从大片的电致变色层状结构中切出，这将是有利的。在这样的例子中，提供合适用于接触的突出部分变成更为困难。

发明内容

本发明的总体目标是便于电致变色装置的接触。通过根据所附的独立权利要求所述的方法与装置，可实现这个目标。由这些独立权利要求限定了优选的具体实施方式。总的来说，在第一个方面，用于制造电致变色装置的方法包括提供电致变色层状结构。所述电致变色层状结构具有：第一基片；第二基片；第一导电层，至少部分地覆盖所述第一基片；第二导电层，至少部分地覆盖所述第二基片；电致变色层，至少部分地覆盖所述第一导电层；对电极层，至少部分地覆盖所述第二导电层；以及层压在它们之间的电解质层，至少部分地覆盖所述第一电致变色层和所述对电极层。所述电致变色层状结构具有：第一区域，其中所述电致变色层不被所述电解质层所覆盖；和/或第二区域，其中所述对电极层不被所述电解质层所覆盖。通常采用超声焊接，穿过所述电致变色层，电极被焊接到在所述第一区域内的所述第一导电层，或者被焊接到在所述第二区域内的所述第二导电层。

在第二个方面，电致变色装置包括电致变色层状结构。该电致变色层状结构具有：第一基片；第二基片；第一导电层，至少部分地覆盖所述第一基片；第一导电层，至少部分地覆盖所述第一基片；电致变色层，至少部分地覆盖所述第一导电层；对电极层，至少部分地覆盖所述第二导电层；以及层压在它们之间的电解质层，至少部分地覆盖所述第一电致变色层和所述对电极层。所述电致变色层状结构还具有：第一区域，其中所述电致变色层不被所述电解质层所覆盖；和/或第二区域，其中所述对电极层不被所述电解质层所覆盖。第一电极穿过所述电致变色层被焊接到在所述第一区域内的所述第一导电层；和/或第二电极，穿过所述对电极层被焊接到在所述第二区域内的所述第二导电层。

本发明的一个优势是：它能够做到更柔性的制造。本发明的另一个优势是：它呈现的制造更好地适应于大规模生产。本发明的其他优势将结合不同的具体实施方式在下面作进一步更详细的阐述。

附图说明

本发明以及它的进一步目标和优势，将通过参考下面的说明以及所附的附图而得以最好的理解。在这些附图中：

图1是由电致变色化合物部分覆盖的ITO表面的示意图。

图2是由以超声焊接在顶部的电致变色化合物部分覆盖的ITO表面的示意图。

图3是用于制造电致变色装置的方法的一个具体实施方式的步骤的流程图。

图4是由图3所示的方法所制造的电致变色装置的一个具体实施方式的示意图。

具体实施方式

贯穿这些附图，相同的附图标记被用于相似或对应的元件。

解决现有技术的那些问题的一个方法是：首先制造试图用于接触的没有未覆盖区域的电致变色层状结构，然后结合实际接触，去除一半单元的一部分，电解质在下面以暴露另一半单元的内部表面。通过“一半单元”的方式在这里被理解为：零件结构是由基片、导电层和电致变色层或对电极层组成。另一半单元的暴露的内表面因而显示了以电致变色层或对电极层覆盖的表面。这些材料通常是多孔氧化物，例如WO或NiO，并且通常是弱导电的。

电致变色层或对电极层的暴露区域是不适合通过简单的例如钳位等机械方式而用于接触电极。同时，热焊接将产生差的结果，因为表面张力使得焊料仅润湿电致变色层或对电极层的表面，因而采用电致变色层或对电极层的电子传导是非常弱的。

然而，因为电致变色层或对电极层通常被沉积在导电层上面，例如氧化铟锡(ITO)通过溅射技术被沉积在导电层上面，以及在薄的层里，至少在肉眼可见的视野中，去除电致变色层或对电极层，而不会严重损坏下面的导电层，这变得非常麻烦。机械去除技术总体上是非常粗糙的，而为了结合接触工艺来实施，基于化学的方法通常是不切实际的，因为通常需要附加的保护措施来保护电致变色装置的剩余部分。

图1显示了ITO表面100的一部分的放大示意图，该表面100由电致变色氧化物106部分地覆盖。该氧化物的垂直部分102是以不规则阴影在图中着重画出的，而ITO表面100是被标为线性阴影线，以便使得该图更容易阅读。该氧化物是多孔的，该氧化物表面是断裂的裂缝104。该氧化物是弱导电性的。相同的情况被呈现在对电极层中。

现在已经揭示了：通过对例如电致变色氧化物等物质施加超声焊接，仍然能建立电接触，也就是，穿过弱导电氧化物。这些原因和工艺的全面理解使得这个可能性不能被实现。试图调查和验证这样的系统是实验性挑战，因为在例如基层或焊料与电致变色氧化物之间的厚度比率是非常大的。然而，相对好的支持理论是发展不足的。

参见图1，在电致变色层或对电极层的氧化物中的裂缝104通常以所有方式向下穿透氧化物层102，向下达到导电ITO100的表面。裂缝104的典型宽度是最大50nm。然而，这样的裂缝104总体上是非常窄的，以使得来自热焊工艺的焊料由于表面张力效应而进入裂缝。相反地，在超声焊接过程中，表面张力看起来是被减少了。腔洞是非常小的，以致由于表面张力的原因，这些腔洞不能被热熔材料所填充，但它们通过采用超声焊接而变成可填充。当焊接材料的表面张开变得足够低时，狭窄裂缝的毛细作用力开始拉着焊料通过裂缝104，并以所有方式向下填孔到导电ITO100。可能地，来自超声焊接设备的声波也起到将焊料活化向下推入裂缝104的作用。

因而穿过电致变色氧化物产生导电途径。每个裂缝或孔洞通常是非常小的，但大量的孔洞和裂缝一起形成具有合理低电阻的电连接。因此，可能穿过电致变色氧化物接触该ITO层，通过超声焊接，而无需去除整个电致变色氧化物。

这个结果被示例性地显示在图2中。一层焊接材料108是通过超声焊接而被提供在电致变色氧化物的顶部。焊接材料的垂直部分109是由点阴影在图中着重画出。这里，裂缝是以焊料填充的110，因此，这种方法替代了穿过电致变色氧化物102的连续导电途径。

超声波自身也可能附加地起到对电致变色氧化物或对电极氧化物的附加破裂作用。接着，这样的作用将会增加穿过氧化物的可能的导电通道，因而增加总电导量。从工艺自身发出的热量和机械处理应力也会起到附加破裂的作用。

图3是一种用于制造电致变色装置的方法的具体实施方式的步骤的流程图。该工艺开始于步骤200。在步骤210，提供电致变色层状结构。该电致变色层状结构具有：第一基片；第二基片；第一导电层，至少部分地覆盖第一基片；第二导电层，至少部分地覆盖第二基片；电致变色层，至少部分地覆盖第一导电层；对电极层，至少部分地覆盖第二导电层；以及层压在它们之间的电解质层，至少部分地覆盖第一电致变色层和对电极层。电致变色层状结构的提供，就本身而言，是现有技术领域所知的。如何制造的细节是一般而言的，对于本发明的内容并不是特别重要。因此，仅有部分的对于本发明所揭示的内容特别重要之处才被进一步讨论。该电致变色层状结构具有：第一区域，其中电致变色层不被电解质层所覆盖；和/或第二区域，其中对电极层不被电解质层所覆盖。在步骤220，采用超声焊接，穿过所述电致变色层，将电极焊接到在第一区域内的第一导电层，或者将电极焊接到在第二区域内的第二导电层。这个工艺结束与步骤299。

电致变色层状结构的提供，就本身而言，是现有技术领域所知的。电致变色层状结构可以是有许多不同种类，例如，它可以是基于玻璃基层或者在多重基层。电致变色层状结构可以是例如层压进入不同类型的玻璃板产品中。如何制造实际的电致变色层状结构的细节是一般而言的，对于本发明的内容并不是特别重要，如果在下面没有进一步分别讨论的话。然而，为了使制造新型完全，一个可能的获得所述的电致变色层状结构的方法的例子是在下面给出。然而，本领域任何技术人员应当认识到：本发明的内容并不限制于这个特定的电致变色层状结构，而是也能采用可替代的方法来提供所述的电致变色层状结构。

ET的基片被提供。该PET片是通过溅射沉积法由ITO包被的，因而提供了具有导电层的基层。该ITO覆盖的PET被分成两部分。一部分是被移动穿过溅射设备以被用作对电极，该溅射设备被安排用于溅射一层电致变色NiO，以连续溅射工艺被溅射在ITO上。另一部分的ITO是移动穿过溅射设备，该溅射设备被安排为以连续溅射工艺在该ITO上溅射一层电致变色WO。这两种溅射工艺也能在两条平行生产线中同时进行。因此，在PET上覆盖ITO的两个实体被制造出来，每一个实体都适合于作为在一个电致变色层状结构中的一半单元。该一半单元的实体被提供到层合机。电解质是从电解质源被提供进入在包被的PET基层与包被的PET基层之间的空间，电解质被层压在一起，产生电致变色层状结构。该层压也能伴随后处理，提供例如结构化的支持特征，消除和/或密封。

电极对于两个导电层是必需的，以便通过施加的穿过电致变色层状结构的电压而提供电流到电致变色层。这些电极可以不同的方式被附着。然而，在一个优选具体实施方式中，这些电极是被焊接到各自的导电层，这些导电层分别在电致变色层和对电极层下面。换言之，该焊接步骤包括：通过超声焊接法将电极穿过电致变色层而焊接到在第一区域内的第一导电层；以及通过超声焊接法将电极穿过对电极层而焊接到在第二区域内的第二导电层。

在一个优选具体实施方式中，至少一个电极包括导电带。

在一个具体实施方式中，电致变色层状结构的非覆盖区域是在主要电致变色层状结构的层压之后产生的。换言之，首先提供没有第一区域和第二区域的电致变色层状结构。之后，产生第一区域和/或第二区域。换言之，一部分的第二基片、第二导电层、对电极层和电解层被移除，因而不覆盖第一区域和/或第一基片的一部分，第一导电层、电变色层和电解质被移出，因而不覆盖第二区域。

各个半单元的部分的实际移除可以不同方式而被执行。在一个具体实施例中，该移除主要是机械的。然后，在该半单元的侧方向上围绕一部分的切割是被提供为向下穿过半单元，向下达到电解质层，由于电解质层所提供的有限粘附，该半单元的切出部分是容易地被移除。这个切割能通过例如医生的刀片的高精度控制来进行。然后，任何剩余的电解质是清除，例如通过用布擦除和/或用溶液洗除。在一个可替代的具体实施例中，类似的切割能以不同的方式来执行，例如通过采用激光消融或者激光切割。在进一步的可替代实施例中，不同类型的蚀刻可被执行。

图4显示了根据本发明的内容所制造的电致变色装置1的一个具体实施方式的示例性示意图。电致变色装置1包括电致变色层状结构10。该电致变色层状结构10具有第一基片21和第二基片22。第一导电层23覆盖第一基片21，至少部分地覆盖。第二导电层24覆盖第二基片22，至少部分地覆盖。电致变色层25覆盖第一导电层23，至少部分地覆盖。对电极层26覆盖第二导电层24，至少部分地覆盖。在特定的具体实施例中，对电极层26也包括电致变色材料。第一基片21、第一导电层23和电致变色层25一起形成电致变色层状结构10的第一半单元11。第二基片22、第二导电层24和对电极层26一起形成电致变色层状结构10的第二半单元12。电解质层30是被层压在第一半单元11和第二半单元12之间。换言之，电解质层30被层压在其中，至少部分地覆盖第一电致变色层25和对电极层26。

在图4所示的具体实施例中，电致变色层状结构10具有第一区域51，其中电致变色层25不被电解质层30所覆盖。类似地，电致变色层状结构10具有第二区域52，其中对电极层26不被电解质层30所覆盖。第一电极41被焊接到在第一区域51内的第一导电层23，穿过电致变色层25，正如由填充的裂缝43所指示。第二电极42被焊接到在第二区域52内的第二导电层24，穿过对电极层26，正如由填充的裂缝44所指示。

在一个可替代的具体实施例中，只展示了第一区域。因此，第一电极能如上所述的被附着。在这样的实施例中，第二电极是以另一种方式被附着到第二导电层。在另一个实施例中，只展示第二区域。因此，第二电极能如上所述的被附着。在这样的实施例中，第一电极是以另一种方式被附着到第一导电层。

典型的可被用于超声焊接的许多不同的焊料已经被开发出来用于本发明所述的工艺。以所有测试的焊料穿过电致变色层已经能建立接触。然而，在一些例子中，焊接参数例如电力、频率等必须进行适应性改变，以便获得可接受的接触。这样的适应性改变接着本领域任何技术人员所知的正常工艺，因此不再进一步讨论。总的来说，对于具有良好润湿特性的焊料，看起来更容易找到最适宜的参数或者至少可接受的参数。在所测试的焊料的组中的最具有优势的选择是包含In的染料，更优选是含有重量比大于10％的In的染料。

上述的具体实施方式是可被理解为本发明的一些示例性实施例。本领域技术人员应当明确的是，多种不同修饰、合并和改变可被用于这些具体实施方式，它们不会脱离本发明的范围。特别地，在这些不同的具体实施方式中，不同部分的解决方案能在其他构造中被合并，只要技术上可行。然而，本发明的保护范围是由所附的权利要求所定义的。

Claims (11)

1.一种制造电致变色装置的方法，包括以下步骤：

提供(210)电致变色层状结构，所述电致变色层状结构具有：第一基片；第二基片；第一导电层，至少部分地覆盖所述第一基片；第二导电层，至少部分地覆盖所述第二基片；电致变色层，至少部分地覆盖所述第一导电层；对电极层，至少部分地覆盖所述第二导电层；以及层压在它们之间的电解质层，至少部分地覆盖所述第一电致变色层和所述对电极层；

所述电致变色层状结构具有以下至少一个：

第一区域，其中所述电致变色层不被所述电解质层所覆盖；以及

第二区域，其中所述对电极层不被所述电解质层所覆盖；以及

包括至少以下步骤之一：

通过超声焊接，穿过所述电致变色层，将电极焊接(220)到在所述第一区域内的所述第一导电层；以及

通过超声焊接，穿过所述对电极层，将电极焊接(220)到在所述第二区域内的所述第二导电层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接(220)包括：通过超声焊接，穿过所述电致变色层，将电极焊接(220)焊接到在所述第一区域内的所述第一导电层；以及通过超声焊接，穿过所述电致变色层，将电极焊接(220)焊接到在所述第二区域内的所述第二导电层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述焊接(220)是采用包含In的焊料来进行焊接的。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述包含In的焊料中In的重量百分比超过10％。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于：所述至少一个所述电极包括导电带。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述提供(210)电致变色层状结构的步骤包括：

提供没有所述第一区域和所述第二区域的电致变色结构；以及以下至少一个步骤：

去除所述第二基片、所述第二导电层、所述对电极层以及所述电解质的一部分，因而不覆盖所述第一区域；以及

去除所述第一基片、所述第一导电层、所述电致变色层以及所述电解质的一部分，因而不覆盖所述第二区域。

7.一种电致变色装置(1)，包括：

电致变色层状结构(10)，具有：

第一基片(21)；

第二基片(22)；

第一导电层(23)，至少部分地覆盖所述第一基片(21)；

第一导电层(24)，至少部分地覆盖所述第一基片(22)；

电致变色层(25)，至少部分地覆盖所述第一导电层(23)；

对电极层(26)，至少部分地覆盖所述第二导电层(24)；以及

层压在它们之间的电解质层(30)，至少部分地覆盖所述第一电致变色层(25)和所述对电极层(26)；

所述电致变色层状结构(10)具有以下之一：

第一区域(51)，其中所述电致变色层(25)不被所述电解质层(30)所覆盖；以及

第二区域(52)，其中所述对电极层(26)不被所述电解质层(30)所覆盖；以及

其中，具有至少以下之一：

第一电极(41)，穿过所述电致变色层(25)被焊接到在所述第一区域(51)内的所述第一导电层(23)；以及

第二电极(42)，穿过所述对电极层(26)被焊接到在所述第二区域(52)内的所述第二导电层(24)。

8.根据权利要求7所述的电致变色装置，其特征在于：具有第一电极(41)，穿过所述电致变色层(25)被焊接到在所述第一区域(51)内的所述第一导电层(23)；以及第二电极(42)，穿过所述对电极层(26)被焊接到在所述第二区域(52)内的所述第二导电层(24)。

9.根据权利要求7或8所述的电致变色装置，其特征在于：所述第一电极(41)和第二电极(42)中的至少一个电极是由包含In的焊料来进行焊接的。

10.根据权利要求9所述的电致变色装置，其特征在于：所述包含In的焊料中In的重量百分比超过10％。

11.根据权利要求7至10之一所述的电致变色装置，其特征在于：所述第一电极(41)和第二电极(42)中的至少一个电极包括导电带。