CN108169975A - 一种集成电致变色与电双层电容结构的器件及其激光加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成电致变色与电双层电容结构的器件及其激光加工方法，由第一基板、第一透明导电层、电致变色单元、电双层电容单元、第二透明导电层、黏着胶层和第二基板组成，第一透明导电层固定连接在第一基板的上端部，第二透明导电层安装在第一透明导电层的上端部，电致变色单元与电双层电容单元固定连接在第一透明导电层和第二透明导电层的中间，黏着胶层固定连接在第二透明导电层的上端部，第二基板固定安装在黏着胶层的上端部。本发明在同一基板上所集成的电致变色单元与电双层电容单元，乃是以两个波段的激光进行去膜划线工艺，以定义出两个区域的下电极与上电极，以实现电致变色单元与电双层电容单元的并联或串联。

Description

一种集成电致变色与电双层电容结构的器件及其激光加工 方法

技术领域

本发明属于电气元器件领域，具体涉及一种集成电致变色与电双层电容结构的器件及其激光加工方法。

背景技术

电致变色材料是在该材料施加电压后能改变颜色、且此反应为可逆的变色材料。藉由此原理发展出电致变色装置，在建筑物的节能玻璃窗、汽车车窗、后视镜等处都可应用。习知的电致变色装置包含二个间隔相对的透明基板、两层分别位于所述透明基板之间且上下间隔的第一透明导电层与第二透明导电层，以及位于该等透明导电层间的一电致变色层、一电解质层与一离子储存层。分别在第一透明导电层与第二透明导电层拉出电极接线后，即可以直流电源控制所述电致变色装置在变色与脱色之间循环操作。由于该电解质层可以使用液态、固态或胶态等不同材料，使该电致变色装置的制备方法可以有许多种。其中一种制备方法，是先利用镀膜方式将该等透明导电层分别镀覆于所述透明基板表面，再于该等透明导电层表面分别镀上所述电致变色层与所述离子储存层，最后采用胶态的电解质层将该等已镀有膜层的玻璃基板贴合黏结，本制法由于电解质层属胶态状，因此称为半固态式电致变色制备方法。另外有一种制备方法，可以先在其中一透明基板上镀上所有膜层，形成单侧式全固态制法，再将另一透明基板黏着结合。

习知电致变色材料的结构等同于法拉第电化学电容 (或称准电容)结构，于电解质内的可游离离子在变色与脱色的过程中，自由移动于电致变色层与离子储存层之间，并与所述电致变色层与离子储存层发生可逆之氧化还原反应。当电致变色制法采用半固态式制法时，胶态电解质层虽可具备较高的游离离子密度，然而半固态制法在黏合两边的基板时，容易发生溢胶并导致器件信赖性劣化等缺点，因此单侧全固态式制法较符合实用的工艺。

习知电致变色材料在以大面积基板为主的器件应用时，不易对所述电致变色材料的结构作应用需求的改良，主要在于其不论是半固态或单侧全固态制法的工艺流程中，都是采用整片基板全面式的镀膜方式，然而在其它应用上，例如：电致变色显示器件、激光调节光阀、储能器件的充放电显示等相对半动态的器件应用上，如何在同一片基板上与电致变色器件集成准电容器件，以针对集成器件总电容值的量测作为监测电致变色单元膜层缺陷之辅助单元，成为扩展电致变色材料实用化急需达成的目标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种结构简单、使用方便的集成电致变色与电双层电容结构的器件及其激光加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种集成电致变色与电双层电容结构的器件，其创新点在于：由第一基板、第一透明导电层、电致变色单元、电双层电容单元、第二透明导电层、黏着胶层和第二基板组成，所述第一透明导电层固定连接在第一基板的上端部，所述第二透明导电层安装在第一透明导电层的上端部，所述电致变色单元与电双层电容单元固定连接在第一透明导电层和第二透明导电层的中间，所述黏着胶层固定连接在第二透明导电层的上端部，所述第二基板固定安装在黏着胶层的上端部。

进一步的，所述电致变色单元与电双层电容单元横向上并列安装在第一透明导电层和第二透明导电层的中间。

进一步的，所述电致变色单元由离子储存层a、电解质层a和电致变色层a组成，所述离子储存层a和电致变色层a固定连接在电解质层a的两端。

进一步的，所述电双层电容单元由离子储存层b、电解质层b和电致变色层b组成，所述离子储存层b和电致变色层b固定连接在电解质层b的两端。

本发明的另一个目的是公开一种集成电致变色与电双层电容结构的器件的激光加工方法，其创新点在于：具体加工步骤如下：

（1）制备第一透明导电层，在第一基板上完成第一透明导电层的镀膜，制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（2）采用1064nm短脉冲激光去膜划线工艺，定义电致变色单元与电双层电容单元的各自电极；

（3）在第一透明导电层上依次制备电致变色层、电解质层，所述制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（4）在电致变色单元的电解质层中注入离子，所述离子包括锂离子、钠离子、钾离子、氢离子中的一种；

（5）在电致变色单元与电双层电容单元的电解质层上制备离子储存层，所述制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（6）采用300-360nm激光去膜划线，定义出电致变色单元与电双层电容单元的各自区域；

（7）制备第二透明导电层，所述制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（8）电极接线，以黏着胶将第二基板与制备完成的电致变色单元、电双层电容单元进行胶合。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明通过在同一基板上集成了电致变色单元和电双层电容单元，选用针对集成器件总电容值的测量作为监测电致变色单元膜层缺陷的辅助单元，进一步扩大电致变色材料在高功率或动态变色上的实际应用。

（2）本发明在同一基板上所集成的电致变色单元与电双层电容单元，乃是以两个波段的激光进行去膜划线工艺，以定义出两个区域的下电极与上电极，以实现电致变色单元与电双层电容单元的并联或串联。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1所示，一种集成电致变色与电双层电容结构的器件，由第一基板7、第一透明导电层6、电致变色单元5、电双层电容单元4、第二透明导电层3、黏着胶层2和第二基板1组成，第一透明导电层6固定连接在第一基板7的上端部，第二透明导电层3安装在第一透明导电层6的上端部，电致变色单元5与电双层电容单元4固定连接在第一透明导电层6和第二透明导电层3的中间，黏着胶层2固定连接在第二透明导电层3的上端部，第二基板1固定安装在黏着胶层2的上端部。

电致变色单元5与电双层电容单元4横向上并列安装在第一透明导电层6和第二透明导电层3的中间。

电致变色单元4由离子储存层a41、电解质层a42和电致变色层a43组成，离子储存层a41和电致变色层a43固定连接在电解质层a42的两端。

电双层电容单元5由离子储存层b51、电解质层b52和电致变色层b53组成，离子储存层b51和电致变色层b53固定连接在电解质层b52的两端。

可行的，电致变色层43选用氧化钨、氧化钨钼、氧化钛、混有碳纳米材料作为助导剂的有机变色材料中的一种。

可行的，电解质层选用电解质材料，选用氧化钽、氧化锂钽、氧化铌、氧化锂铌、掺氟化锂之偏硼酸锂和掺氢二氧化锆中的一种。

可行的，离子储存层的材料选用氧化镍、氧化钒、氧化镍钒、普鲁士蓝中的一种。

可行的，黏着胶层2为具有黏着性的树脂材料，选用聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚氨酯中的一种。

电致变色单元5的电解质层a注入离子，而在已定义好电双层电容单元4的电解质层b不注入离子。

一种集成电致变色与电双层电容结构的器件的激光加工方法，具体加工步骤如下：

（1）制备第一透明导电层6，在第一基板7上完成第一透明导电层6的镀膜，制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（2）采用1064nm短脉冲激光去膜划线工艺，定义电致变色单元5与电双层电容单元4的各自电极；

（3）在第一透明导电层6上依次制备电致变色层、电解质层，制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（4）在电致变色单元5的电解质层中注入离子，离子包括锂离子、钠离子、钾离子、氢离子中的一种；

（5）在电致变色单元5与电双层电容单元4的电解质层上制备离子储存层，制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（6）采用300-360nm波长的激光去膜划线，定义出电致变色单元5与电双层电容单元4的各自区域；

（7）制备第二透明导电层3，制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（8）电极接线，以黏着胶将第二基板1与制备完成的电致变色单元5、电双层电容单元4进行胶合。

上述激光加工方法为电致变色单元5与电双层电容单元4串联连接，电致变色单元5与电双层电容单元4并联连接时，只需要省略步骤2和步骤7即可。

本发明通过在同一基板上集成了电致变色单元5和电双层电容单元4，选用针对集成器件总电容值的测量作为监测电致变色单元膜层缺陷的辅助单元，进一步扩大电致变色材料在高功率或动态变色上的实际应用。

本发明在同一基板上所集成的电致变色单元与电双层电容单元，乃是以两个波段的激光进行去膜划线工艺，以定义出两个区域的下电极与上电极，以实现电致变色单元与电双层电容单元的并联或串联。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种集成电致变色与电双层电容结构的器件，其特征在于：由第一基板、第一透明导电层、电致变色单元、电双层电容单元、第二透明导电层、黏着胶层和第二基板组成，所述第一透明导电层固定连接在第一基板的上端部，所述第二透明导电层安装在第一透明导电层的上端部，所述电致变色单元与电双层电容单元固定连接在第一透明导电层和第二透明导电层的中间，所述黏着胶层固定连接在第二透明导电层的上端部，所述第二基板固定安装在黏着胶层的上端部。

2.根据权利要求1所述的一种集成电致变色与电双层电容结构的器件，其特征在于：所述电致变色单元与电双层电容单元横向上并列安装在第一透明导电层和第二透明导电层的中间。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成电致变色与电双层电容结构的器件，其特征在于：所述电致变色单元由离子储存层a、电解质层a和电致变色层a组成，所述离子储存层a和电致变色层a固定连接在电解质层a的两端。

4.根据权利要求1或2所述的一种集成电致变色与电双层电容结构的器件，其特征在于：所述电双层电容单元由离子储存层b、电解质层b和电致变色层b组成，所述离子储存层b和电致变色层b固定连接在电解质层b的两端。

5.一种如权利要求1所述的集成电致变色与电双层电容结构的器件的激光加工方法，其特征在于：具体加工步骤如下：

（1）制备第一透明导电层，在第一基板上完成第一透明导电层的镀膜，制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（2）采用1064nm短脉冲激光去膜划线工艺，定义电致变色单元与电双层电容单元的各自电极；

（3）在第一透明导电层上依次制备电致变色层、电解质层，所述制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（4）在电致变色单元的电解质层中注入离子，所述离子包括锂离子、钠离子、钾离子、氢离子中的一种；

（5）在电致变色单元与电双层电容单元的电解质层上制备离子储存层，所述制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（6）采用300-360nm激光去膜划线，定义出电致变色单元与电双层电容单元的各自区域；

（7）制备第二透明导电层，所述制备方法采用真空镀膜或者非真空镀膜，所述真空镀膜包括蒸镀、物理溅射、化学气相沉积方法，所述非真空镀膜包括喷涂或者涂布；

（8）电极接线，以黏着胶将第二基板与制备完成的电致变色单元、电双层电容单元进行胶合。