CN108008587A - 一种以图案化ito作为透明导电层的电致玻璃及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃及制作方法，该制作方法具体过程如下：在第一玻璃基底上镀有一层ITO层，通过光刻，显影腐蚀等步骤得到图案化的第一透明导电层，在图案化的第一透明导电层表面镀上电致变色层；在第二玻璃基底镀上ITO层，通过光刻，显影腐蚀等步骤得到图案化的第二透明导电层，在图案化的第二透明导电层表面镀上离子储存层后，在离子储存层和电致变色层之间制备电解质层，获得以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃。本发明用图案化ITO制作透明导电层，使电致变色玻璃的响应时间减少，循环寿命增长，颜色对比度增加。
Description
技术领域
本发明涉及电致变色玻璃制作技术领域，具体涉及一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃及制作方法。
背景技术
电致变色玻璃现已成为节能生活的重要组成部分，满足建筑物节能电排的要求，具有广阔的应用前景。电致变色是指在外加电场作用下，材料在紫外、可见光或(和)近红外区域的透射率、反射率或吸收率发生稳定的可逆变化的过程，直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的现象。具有电致变色性能的玻璃结构称为电致变色玻璃，在电场作用下通过调节光的吸收和透过，选择性地吸收或反射外界的热辐射，并阻止内部热量向外扩散，减少办公大楼和民用住宅等建筑物在夏季降温和冬季取暖而必须耗费的大量能源。同时，也起到改善自然光照程度、防窥、防眩目等作用。可减少室外遮光设施，满足现在建筑物采光和美观的需要。
电致变色玻璃的性能指标主要是光调制范围、着色效率、响应时间、循环寿命。其典型结构玻璃等透明基底材料、透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层和玻璃等透明基底材料。透明导电层的作用是在电化学反应中为电致变色材料提供电子的导体。
电致变色玻璃运作时，在两个透明导电层之间施加一定电场，透明导电层作为导体为电致变色材料提供电子，使电致变色材料在电子运动下发生氧化还原反应，材料颜色发生变化。
电致变色玻璃一般使用ITO作为透明导电层。ITO具有很好的酸刻、光刻性能,便于细微加工，可以被刻蚀成不同的电极图案。电致变色材料的电致变色性能和发生电化学反应的表面和界面特性密切相关，图案化的ITO增大ITO电极和电致变色层接触面积，电子传输路径增多，进入电致变色层发生反应的路径增多，且由于发生反应的路径增多，电子在透明导电层的扩散阻抗和界面迁移阻抗减小，因此电子进入电致变色层时间缩短，有效地提高电致变色玻璃的电致变色性能。
ITO图案化主要包括三种方法湿法刻蚀、干法刻蚀和lift-off方法。在美国专利说明书US5702871A公开了一种湿法刻蚀图案化ITO结构(如ITO导线)的形成方法，如图1(a)至图1(d)所示包括以下步骤：(1)在第一玻璃基底10上用磁控溅射的方法镀上ITO层11。(2)在ITO层11上形成感光层12(感光性干膜和光刻胶)。感光层12要覆盖住需要进行图案化部分的ITO层11。(3)通过曝光、微影、显影等步骤使用光罩13图案化感光层12，以期形成图案化感光层12。(4)使用蚀刻的方法先将图案化感光层12的图案转移至ITO层11来形成所需要的图案化的第一ITO透明导电层15，再移除图案化感光层12。
该方案中，虽然公开了ITO图案化的制作过程，但是并未有公开将图案化ITO作为透明导电层应用至电致变色玻璃上，也并未公开整个电致玻璃的制作过程。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃及制作方法。
根据公开的实施例，本发明的第一个目的通过以下技术方案实现：
一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，所述的制作方法包括下列步骤：
S1、在第一玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到第一图案化透明导电层；
S2、在所述的第一图案化透明导电层的表面镀上电致变色层；
S3、在第二玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到图案化的第二透明导电层；
S4、在所述的图案化的第二透明导电层的表面镀上离子储存层；
S5、在所述的离子储存层和所述的电致变色层之间制备电解质层，获得以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃。
进一步地，所述的步骤S1、在第一玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到第一图案化透明导电层的过程如下：
S101、在第一玻璃基底用磁控溅射的方法镀上ITO层；
S102、在ITO层形成第一感光层，所述的感光层包括感光性干膜和光刻胶；
S103、通过曝光、微影、显影手段，并使用第一光罩图案化上述步骤S102中的第一感光层，以形成图案化的第一感光层；
S104、使用蚀刻的方法先将上述步骤S103的第一图案化感光层的图案转移至ITO层来形成所需要的图案化的第一ITO层，再移除图案化感光层，得到图案化的第一透明导电层。
进一步地，所述的步骤S3、在第二玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到图案化的第二透明导电层的过程如下：
S301、在第二玻璃基底用磁控溅射的方法镀上ITO层；
S302、在ITO层形成第二感光层，所述的第二感光层包括感光性干膜和光刻胶；
S303、通过曝光、微影、显影手段，并使用第二光罩图案化上述步骤S302中的第二感光层，以形成图案化的第二感光层；
S304、使用蚀刻的方法先将上述步骤S303的第二图案化感光层的图案转移至ITO层来形成所需要的图案化的第二ITO层，再移除第二图案化感光层，得到图案化的第二透明导电层。
进一步地，所述的步骤S5中在电致变色层和离子储存层之间注入电解质溶胶，并且在预设烘烤温度下烘烤所述的电解质溶胶直至聚合并固化形成固态电解质层。
进一步地，所述的步骤S5包括以下步骤：
S501、将电致变色层和离子储存层用一定厚度的有机玻璃框架隔开并用环氧树脂密封，留小孔作为有机锂离子溶胶注射入口；
S502、用注射器直接注射有机锂离子溶胶到的电致变色层和离子储存层之间；
S503、在预设烘烤温度下进行烘烤,使得有机锂离子溶胶聚合并完全固化形成有机锂离子导体膜,作为电致变色器件的电解质层。
进一步地，所述的电解质溶胶是有机锂离子溶胶。
进一步地，所述的预设烘烤温度范围是50℃至200℃。
进一步地，所述的ITO层、所述的电致变色层以及所述的离子储存层均是利用磁控溅射的方法镀成。
进一步地，所述的电致变色层为氧化坞层，所述的离子储存层为氧化镍层。
根据公开的实施例，本发明的第二个目的通过以下技术方案实现：
一种以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃，所述的电致变色玻璃包括第一玻璃基底10和第二玻璃基底20，其中，所述的第一玻璃基底10和所述的第二玻璃基底20之间用矩形的有机玻璃框架30隔开并用环氧树脂密封，所述的第一玻璃基底10上镀有图案化的第一透明导电层15，所述的第一透明导电层15上镀有电致变色层14；所述的第二玻璃基底20上镀有图案化的第二透明导电层25，所述的第二透明导电层25上镀有离子储存层24；所述的有机玻璃框架30中通过注入电解质溶胶形成固态电解质层40，
其中，该电致变色玻璃从上往下结构分别是第二玻璃基底20、图案化的第二透明导电层25、离子储存层24、电解质层40、电致变色层14、图案化的第一透明导电层15、第一玻璃基底10。
进一步地，所述的电解质溶胶为有机锂离子溶胶。
进一步地，所述的电致变色层为氧化坞层。
进一步地，所述的离子储存层为氧化镍层。
进一步地，所述的电致变色层以及所述的离子储存层均是利用磁控溅射的方法镀成。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明的方法增大ITO电极和电致变色层接触面积，电子传输路径增多，进入电致变色层发生反应的路径增多，且由于发生反应的路径增多，电子在透明导电层的扩散阻抗和界面迁移阻抗减小，因此电子进入电致变色层时间缩短，减少电致变色玻璃响应时间。
2、本发明的方法提高与电致变色层粘附力，使电致变色玻璃循环寿命增长。
3、本发明的方法中ITO部分被去除区域厚度减小，使电子在ITO层运动距离减少，减少了电致变色玻璃响应时间。
4、本发明的方法图案化特殊结构散射可见光使电致变色玻璃颜色对比度增加。
5、本发明的方法显著提高了电致变色玻璃透明导电层的平整性和致密性，还有效地减小了器件的漏电流，使电致变色玻璃着色效率明显提高。
附图说明
图1(a)是ITO图案化有关的制作过程一；
图1(b)是ITO图案化有关的制作过程二；
图1(c)是ITO图案化有关的制作过程三；
图1(d)是ITO图案化有关的制作过程四；
图2是镀有电致变色层的图案化ITO透明导电层；
图3(a)是另一ITO图案化有关的制作过程一；
图3(b)是另一ITO图案化有关的制作过程二；
图3(c)是另一ITO图案化有关的制作过程三；
图3(d)是另一ITO图案化有关的制作过程四；
图4是镀有离子储存层的图案化ITO透明导电层；
图5是注射电解质的制作过程；
图6是矩形的有机玻璃框架；
图7是完整电致变色玻璃；
图8是以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，该电致变色玻璃用图案化ITO制作透明导电层，使电致变色玻璃的响应时间减少，循环寿命增长，颜色对比度增加。
如图8所示，图8是以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法的流程图，具体包括以下步骤：
S1、在第一玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀等步骤得到图案化的第一透明导电层；
S2、在步骤S1中得到的图案化的第一透明导电层表面镀上电致变色层；
上述的电致变色层为氧化坞层；
S3、在第二玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀等步骤得到图案化的第二透明导电层；
S4、在步骤S3中得到的图案化的第二透明导电层表面镀上离子储存层；
上述的离子储存层为氧化镍层；
S5、在步骤S4中得到的离子储存层和步骤S2中得到的电致变色层之间制备电解质层，获得以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃。
该步骤S5具体如下：电致变色层和离子储存层之间注入电解质溶胶,并且在预设好烘烤温度下烘烤所述电解质溶胶直至聚合并固化形成固态电解质层。
其中，上述的电解质溶胶是有机锂离子溶胶。上述的预设烘烤温度范围是50℃至200℃。
上述步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4的ITO层，电致变色层，离子储存层均是利用磁控溅射的方法镀成。
上述的步骤S1、在第一玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀等步骤得到图案化的第一透明导电层的具体过程如下：
S101、在第一玻璃基底用磁控溅射的方法镀上ITO层。
S102、在步骤S101的ITO层形成第一感光层(感光性干膜和光刻胶)。感光层要覆盖住需要进行图案化部分的ITO层。
S103、通过曝光、微影、显影等步骤使用光罩图案化上述步骤S102中的第一感光层，以期形成图案化的第一感光层。
S104、使用蚀刻的方法先将步骤S103的第一图案化感光层的图案转移至ITO层来形成所需要的图案化的第一ITO层，再移除第一图案化感光层，得到图案化的第一透明导电层。
该实施例中，步骤S3与步骤S1类似。
上述步骤S5包括以下步骤：
S501、将电致变色层和离子储存层用一定厚度的有机玻璃框架隔开并用环氧树脂密封，留小孔作为有机锂离子溶胶注射入口。
S502、用注射器直接注射有机锂离子溶胶到的电致变色层和离子储存层之间。
S503、在预设烘烤温度50℃到200℃之间下进行烘烤,使得有机锂离子溶胶聚合并完全固化形成有固态电解质层,作为电致变色玻璃的电解质层。
本实施例中使用图案化ITO制作透明导电层，使电致变色玻璃的响应时间减少，循环寿命增长，颜色对比度增加。
实施例二
本实施例具体公开一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法。制作方法流程如下：
(1)如图1(a)，提供一洁净第一玻璃基底10，在第一玻璃基底10上通过磁控溅射的方法渡上第一ITO层11。
(2)如图1(b)在第一ITO层11上形成第一感光层12(感光性干膜和光刻胶)，第一感光层12要覆盖住需要进行图案化部分的第一ITO层11。
(3)如图1(c)通过曝光、微影、显影等步骤使用第一光罩13图案化第一感光层12，以期形成图案化的第一感光层12。使用蚀刻的方法先将图案化的第一感光层12的图案转移至第一ITO层11来形成所需要的图案化的第一ITO层，再移除图案化的第一感光层12。得到如图1(d)的图案化的第一透明导电层15。
(4)如图2，在图案化的第一透明导电层15表面利用磁控溅射法镀上电致变色层14。
(5)如图3(a)，提供与(1)不同的另一洁净的第二玻璃基底20，在基底20上通过磁控溅射的方法渡上第二ITO层21。
(6)如图3(b)在第二ITO层21上形成第二感光层22(感光性干膜和光刻胶)。第二感光层22要覆盖住需要进行图案化部分的第二ITO层21。
(7)如图3(c)通过曝光、微影、显影等步骤使用第二光罩23图案化第二感光层22，以期形成图案化的第二感光层22。使用蚀刻的方法先将图案化的第二感光层22的图案转移至第二ITO层21来形成所需要的图案化的第二ITO层21，再移除图案化的第二感光层22。得到如图3(d)的图案化的第二透明导电层25。
(8)如图4，在图案化的第二透明导电层25表面用磁控溅射法镀上离子储存层24。
(9)如图5，将电致变色层14和离子储存层24用一定厚度的矩形的有机玻璃框架30隔开并用环氧树脂密封，矩形的有机玻璃形状如图6，将边框四边其中一边留有小孔，孔处于边缘正中央处；小孔用作有机锂离子溶胶注射入口，然后,再用注射器直接注射有机锂离子溶胶到电致变色层14和离子储存层24之间的矩形的有机玻璃框架的小孔处；在预设烘烤温度50℃至200℃之间进行烘烤,使得有机锂离子溶胶聚合并完全固化形成有机锂离子导体膜,作为电致变色器件的电解质层40，得到一种以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃。
实施例三
本实施例具体公开一种以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃，其组成构件结构如图7，所述的电致变色玻璃包括第一玻璃基底10和第二玻璃基底20，其中，所述的第一玻璃基底10和所述的第二玻璃基底20之间用矩形的有机玻璃框架30隔开并用环氧树脂密封，所述的第一玻璃基底10上镀有图案化的第一透明导电层15，所述的第一透明导电层15上镀有电致变色层14；所述的第二玻璃基底20上镀有图案化的第二透明导电层25，所述的第二透明导电层25上镀有离子储存层24；所述的有机玻璃框架30中通过注入电解质溶胶形成固态电解质层40，其中，电解质溶胶为有机锂离子溶胶。
其中，该电致变色玻璃从上往下结构分别是第二玻璃基底20、图案化的第二透明导电层25、离子储存层24、电解质层40、电致变色层14、图案化的第一透明导电层15、第一玻璃基底10。
所述的电致变色层为氧化坞层，所述的离子储存层为氧化镍层，电致变色层以及离子储存层均是利用磁控溅射的方法镀成。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括下列步骤：
S1、在第一玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到图案化的第一透明导电层；
S2、在所述的图案化的第一透明导电层的表面镀上电致变色层；
S3、在第二玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到图案化的第二透明导电层；
S4、在所述的图案化的第二透明导电层的表面镀上离子储存层；
S5、在所述的离子储存层和所述的电致变色层之间制备电解质层，获得以图案化ITO作为透明导电层的电致变色玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的步骤S1、在第一玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到图案化的第一透明导电层的过程如下：
S101、在第一玻璃基底用磁控溅射的方法镀上ITO层；
S102、在ITO层形成感光层，所述的感光层包括感光性干膜和光刻胶；
S103、通过曝光、微影、显影手段，并使用光罩图案化上述步骤S102中的感光层，以形成图案化感光层；
S104、使用蚀刻的方法先将上述步骤S103的图案化感光层的图案转移至ITO层来形成所需要的图案化ITO层，再移除图案化感光层，得到图案化的第一透明导电层。
3.根据权利要求1所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的步骤S3、在第二玻璃基底镀上一层ITO层，并通过光刻，显影腐蚀得到图案化的第二透明导电层的过程如下：
S301、在第二玻璃基底用磁控溅射的方法镀上ITO层；
S302、在ITO层形成感光层，所述的感光层包括感光性干膜和光刻胶；
S303、通过曝光、微影、显影手段，并使用光罩图案化上述步骤S302中的感光层，以期形成图案化感光层；
S304、使用蚀刻的方法先将上述步骤S303的图案化感光层的图案转移至ITO层来形成所需要的图案化ITO层，再移除图案化感光层，得到图案化的第二透明导电层。
4.根据权利要求1所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的步骤S5中在电致变色层和离子储存层之间注入电解质溶胶，并且在预设烘烤温度下烘烤所述的电解质溶胶直至聚合并固化形成固态电解质层。
5.根据权利要求4所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的步骤S5包括以下步骤：
S501、将电致变色层和离子储存层用一定厚度的矩形的有机玻璃框架隔开并用环氧树脂密封，留小孔作为有机锂离子溶胶注射入口；
S502、用注射器直接注射有机锂离子溶胶到的电致变色层和离子储存层之间；
S503、在预设烘烤温度下进行烘烤,使得有机锂离子溶胶聚合并完全固化形成有机锂离子导体膜,作为电致变色玻璃的电解质层。
6.根据权利要求4所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的电解质溶胶是有机锂离子溶胶。
7.根据权利要求4或5所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的预设烘烤温度范围是50℃至200℃。
8.根据权利要求1所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的ITO层、所述的电致变色层以及所述的离子储存层均是利用磁控溅射的方法镀成。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃的制作方法，其特征在于，所述的电致变色层为氧化坞层，所述的离子储存层为氧化镍层。
10.一种以图案化ITO作为透明导电层的电致玻璃，其特征在于，所述的电致玻璃包括第一玻璃基底和第二玻璃基底，其中，所述的第一玻璃基底和所述的第二玻璃基底之间用矩形的有机玻璃框架隔开并用环氧树脂密封，所述的第一玻璃基底上镀有图案化的第一透明导电层，所述的第一透明导电层上镀有电致变色层；所述的第二玻璃基底上镀有图案化的第二透明导电层，所述的第二透明导电层上镀有离子储存层；所述的有机玻璃框架中通过注入电解质溶胶形成固态电解质层，
其中，该电致玻璃从上往下结构分别是第二玻璃基底、图案化的第二透明导电层、离子储存层、电解质层、电致变色层、图案化的第一透明导电层、第一玻璃基底。
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