CN108519710A - 一种全固态电致变色板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车部件技术领域，旨在改善现有技术中汽车用大尺寸电致变色玻璃变色均匀性差、变色响应慢的问题，提供一种全固态电致变色板及其制造方法。本发明的提供的全固态电致变色板包括第一透明基板以及第二透明基板，第一透明基板与第二透明基板之间依次层叠设置有第一透明导电层、电致变色层、固态电解质层、离子存贮层以及第二透明导电层。其中，第一透明导电层与电致变色层形成了图形化结构，并且该图形化结构包括变色区域和非变色区域。通过设置图形化结构，使得全固态电致变色板的变色更加均匀，变色响应快，有助于提升用户的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及汽车部件技术领域，具体而言，涉及一种全固态电致变色板及其制造方法。
背景技术
汽车已逐步成为人们日常生活中不可缺少的交通工具。为达到遮光降温的目的，汽车多采用在玻璃(包括前、后挡风玻璃、两侧车窗玻璃、顶部天窗玻璃)内侧粘贴遮光膜的方法，但该方法存在使用寿命短、透光率不可调以及粘胶内有害气体释放等缺点。
为解决上述问题，电致变色玻璃在建筑玻璃、飞机舷窗、汽车防眩光后视镜等领域得到了广泛应用，其可替代贴膜玻璃，达到控光控温的目的。现有的汽车用电致变色玻璃，普遍采用液态或凝胶电解质材料，存在厚度厚、易漏液以及紫外线照射失效等问题。并且，大尺寸电致变色玻璃还存在变色均匀性差、变色响应慢等缺点。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种全固态电致变色板，以改善现有技术中汽车用大尺寸电致变色玻璃变色均匀性差、变色响应慢的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种全固态电致变色板的制造方法，其用于制造上述的全固态电致变色板。
本发明的实施例是这样实现的：
一种全固态电致变色板，其包括第一透明基板以及第二透明基板；
第一透明基板与第二透明基板之间依次层叠设置有第一透明导电层、电致变色层、固态电解质层、离子存贮层以及第二透明导电层；
其中，第一透明导电层与电致变色层形成图形化结构，图形化结构包括变色区域及非变色区域。
在本发明的一个实施例中：
上述第一透明基板与第一透明导电层之间还设置有第一阻隔层；第二透明导电层与第二透明基板之间设置有第二阻隔层。
在本发明的一个实施例中：
上述第一阻隔层的材料包括SiO2或Al2O3；第一阻隔层的厚度为100-300nm；
第二阻隔层的材料包括SiO2或Al2O3；第二阻隔层的厚度为100-300nm。
在本发明的一个实施例中：
上述第一透明导电层包括多个导电区域与多个非导电区域；电致变色层包括多个子变色区域和多个子非变色区域；子变色区域与导电区域一一对应设置；子非变色区域与非导电区域一一对应设置；子变色区域与子非变色区域交替排列形成图形化结构。
在本发明的一个实施例中：
上述第一透明导电层的材料包括氧化铟锡或掺氟氧化锡；第一透明导电层的厚度为300-600nm；第一透明导电层的方块电阻为5-20Ω/□；
上述第二透明导电层的材料包括氧化铟锡或掺氟氧化锡；第二透明导电层的厚度为300-600nm；第一透明导电层的方块电阻为5-20Ω/□。
在本发明的一个实施例中：
上述电致变色层的材料包括WO3、MoO3、NiO或Co3O4；电致变色层的厚度为100-300nm。
在本发明的一个实施例中：
上述固态电解质层的材料包括第一主族元素的过氯酸盐、第一主族元素的硅酸盐、第一主族元素的氮化物或第一主族元素的氧化物；固态电解质层的厚度为20-150nm。
在本发明的一个实施例中：
上述离子存贮层的材料与电致变色层的电致变色材料电性相反；离子存贮层的厚度为100-300nm。
在本发明的一个实施例中：
上述离子存贮层的电致变色材料的颜色与电致变色层的电致变色材料的颜色不同。
一种全固态电致变色板的制造方法，用于制造上述的全固态电致变色板，包括以下步骤：
将具有预设图形的遮蔽治具覆盖在第一透明基板上后，对第一透明基板进行镀膜，形成具有预设图形的第一透明导电层；
取下遮蔽治具后，在第一透明导电层上镀电致变色层，形成图形化结构；
在电致变色层上镀固态电解质层；
在固态电解质层上镀离子存贮层；
在离子存贮层上镀第二透明导电层；
将第二透明基板胶合在第二透明导电层上。
本发明的实施例的有益效果包括：
本发明的实施例提供的全固态电致变色板包括第一透明基板以及第二透明基板，第一透明基板与第二透明基板之间依次层叠设置有第一透明导电层、电致变色层、固态电解质层、离子存贮层以及第二透明导电层。其中，第一透明导电层与电致变色层形成了图形化结构，并且该图形化结构包括变色区域和非变色区域。通过设置图形化结构，使得全固态电致变色板的变色更加均匀，变色响应快，有助于提升用户的使用体验。
本发明的实施例提供的全固态电致变色板的制造方法，用于制造上述的全固态电致变色板，因此也具有制造的全固态电致变色板的变色更加均匀，变色响应快，有助于提升用户的使用体验的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的全固态电致变色板的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的全固态电致变色板中图形化结构的结构示意图；
图3为本发明实施例2提供的全固态电致变色板中图形化结构的结构示意图。
图标：010-全固态电致变色板；110-第一透明基板；120-第二透明基板；210-第一阻隔层；220-第二阻隔层；310-第一透明导电层；311-导电区域；320-第二透明导电层；400-电致变色层；410-子非变色区域；500-固态电解质层；600-离子存贮层；700-金属电极。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
图1为本实施例提供的全固态电致变色板010的整体结构示意图。请参照图1，本实施例提供一种全固态电致变色板010，其包括第一透明基板110以及第二透明基板120，第一透明基板110与第二透明基板120之间依次层叠设置有第一透明导电层310、电致变色层400、固态电解质层500、离子存贮层600以及第二透明导电层320。其中，第一透明导电层310与电致变色层400形成了图形化结构，且该图形化结构包括变色区域和非变色区域。通过设置图形化结构，使得全固态电致变色板010的变色更加均匀，变色响应时间快，有助于提升用户的使用体验。
下面对本实施例提供的全固态电致变色板010进行进一步说明：
在本实施例中，第一透明基板110和第二透明基板120的材质为可见光透过率高、与阻隔层薄膜材料附着力强、可对膜系提供机械支撑的玻璃。需要说明的，此处并不对第一透明基板110和第二透明基板120的材质进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，选择其他材质作为第一透明基板110和第二透明基板120，例如塑料等。
请继续参照图1，在本实施例中，第一透明基板110与第一透明导电层310之间、第二透明基板120与第二透明导电层320之间还分别设置有第一阻隔层210和第二阻隔层220。通过设置第一阻隔层210和第二阻隔层220，能够有效阻止第一透明基板110和第二透明基板120中的钾、钠等离子进入内层膜系中。具体的，制造时，可通过真空溅镀或丝网印刷的方式将阻隔材料分别成膜在第一透明基板110和第二透明导电层320上，以形成第一阻隔层210和第二阻隔层220。进一步的，阻隔材料为SiO2或Al2O3等，第一阻隔层210和第二阻隔层220的厚度为100-300nm。优选的，在本实施例中，阻隔材料为SiO2，第一阻隔层210和第二阻隔层220的厚度均为200nm。
图2为本实施例提供的全固态电致变色板010中图形化结构的结构示意图。请参照图2，在本实施例中，第一透明导电层310包括多个导电区域311和非导电区域，电致变色层400包括多个子变色区域和多个子非变色区域410。子变色区域与导电区域311一一对应设置；子非变色区域410与非导电区域一一对应设置。子变色区域与子非变色区域410交替排列形成栅栏状的图形化结构，多个子变色区域构成图形化结构的变色区域，多个子非变色区域410构成图形化结构的非变色区域。全固态电致变色板010的金属电极700设置在导电区域311的下部，确保每一导电区域311都能与金属电极700连接、通电。具体的，制造时，可通过在第一阻隔层210上覆盖具有与图像化结构相匹配的遮蔽治具后，通过真空溅镀或丝网印刷等方法将第一透明导电层310成膜在第一阻隔层210上，取下遮蔽治具后将电致变色层400镀到第一透明导电层310上，如此一来，形成图形化结构。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，采用其他方法制造图形化结构，例如将第一透明导电层310镀到第一阻隔层210上后，通过蚀刻工艺将不需要变色的区域的第一透明导电层310蚀刻掉，待镀上电致变色层400后，形成图形化结构。
第一透明导电层310和第二透明导电层320选用可见光透过率高、电导率高的薄膜材料制成，在本实施例中，第一透明导电层310和第二透明导电层320为ITO(氧化铟锡)通过真空溅镀或丝网印刷等方式制成。进一步的，第一透明导电层310和第二透明导电层320的厚度为300-600nm，方块电阻为5-20Ω/□。具体的，在本实施例中，第一透明导电层310和第二透明导电层320的厚度为400nm，方块电阻为10Ω/□。
需要说明的，在本实施例中，第一透明导电层310和第二透明导电层320的材质为ITO，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求选取其他材料，例如FTO(掺氟氧化锡)等。
电致变色层400选用可见光透过率高的电致变色材料制成，在本实施例中，电致变色层400选用无机阴极电致变色薄膜材料通过真空溅镀或丝网印刷等方式成膜在第一透明导电层310上。具体的，在本实施例中，无机阴极电致变色薄膜材料为WO3。进一步的，电致变色层400的厚度为100-300nm。优选的，电致变色层400的厚度为200nm。
需要说明的，此处并不对无机阴极电致变色薄膜材料进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，选用其他无机阴极电致变色薄膜材料作为电致变色层400的电致变色材料，例如MoO3等。
还需要说明的，在本实施例中，电致变色层400的电致变色材料为无机阴极电致变色薄膜材料，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，选用阳极电致变色薄膜材料作为电致变色层400的电致变色材料，例如NiO、Co3O4等。
固态电解质层500选用可见光透过率高、离子迁移率高、电子迁移率低的薄膜材料制成，在本实施例中，固态电解质层500的材质包括第一主族元素的过氯酸盐(如过氯酸锂、过氯酸钠)、第一主族元素的硅酸盐(如硅酸锂)以及第一主族元素的氮化物和/或氧化物(如氧化锂)等中的至少一种，并通过真空溅镀或丝网印刷等方式镀在电致变色层400上。具体的，在本实施例中，固态电解质层500由LiO2通过真空溅镀或丝网印刷等方式制成。进一步的，固态电解质层500的厚度为20-150nm。优选的，固态电解质层500的厚度为100nm。
离子存贮层600选用与电致变色层400的电致变色材料电性相反的电致变色材料制成，在本实施例中，由于电致变色层400的由WO3制成，离子存贮层600的材料选用NiO，能够提供更快的变色响应速度。进一步的，离子存贮层600的厚度为100-300nm。优选的，离子存贮层600的厚度为200nm。进一步的，为了丰富全固态电致变色板010的色彩，离子存贮层600的电致变色材料的颜色与电致变色层400的电致变色材料的颜色不同。
需要说明的，此处并不对离子存贮层600的材质进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，选用与电致变色层400的颜色相同的电致变色材料，或选用不能电致变色的材料制造离子存贮层600。
本发明的实施例中提供的全固态电致变色板010，选用全固态电致变色材料制成，有效防止了液态或凝胶电解质材料制成的电致变色板存在的漏液、紫外线照射失效等问题，延长使用寿命。同时，利用电致变色层400和第一透明导电层310形成包含变色区域和非变色区域的图形化结构，使全固态电致变色板010的变色更加均匀，变色响应快，从而提升用户的使用体验。通过将离子存贮层600的电致变色材料设置为与电致变色层400的电致变色材料具有不同颜色，丰富了全固态电致变色板010的色彩，进一步提升用户体验。
实施例2
本实施例也提供了一种全固态电致变色板010，其与实施例1中的全固态电致变色板010基本相同，不同之处在于，图形化结构不同。
图3为本实施例提供的全固态电致变色板010中图形化结构的结构示意图。请参照图3，具体的，在本实施例中，第一透明导电层310上阵列设置有多个通孔，具体的，第一透明导电层310处为导电区域311，通孔处为非导电区域。电致变色层400成膜在第一透明导电层310上后，成膜在导电区域处311的部分形成变色区域，成膜在非导电区域的部分形成非变色区域。可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，具体设置图形化结构的外形。
实施例3
本实施例提供了一种全固态电致变色板的制造方法，用于制造上述的全固态电致变色板。
下面以实施例1中记载的全固态电致变色板对本实施例提供的制造方法进行进一步说明：
本实施例提供的制造方法包括以下步骤：
SO1：将具有预设图形的遮蔽治具覆盖在第一透明基板上后，对第一透明基板进行镀膜，形成具有预设图形的第一透明导电层。
先将具有预设图形的遮蔽治具覆盖在第一透明基板上，预设图形为与图形化结构相匹配的图形。将覆盖有遮蔽治具的第一透明基板放入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为1:4时，以2KW功率镀ITO薄膜，形成具有预设图形的第一透明导电层。第一透明导电层的厚度为400nm,方块电阻为10Ω/□。需要说明的，此处并不对成膜方式进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，选择其他方式，例如丝网印刷等。
进一步的，为了保证镀膜质量，在第一透明基板上镀膜之前，需要先对第一透明基板进行检查清洁。
进一步的，在将遮蔽治具覆盖在第一透明基板上之前，还需在第一透明基板镀第一阻隔层。具体的，将第一透明基板送入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为4:1时，以2KW功率镀SiO2薄膜，形成第一阻隔层。第一阻隔层的厚度为150nm。随后将遮蔽治具覆盖在第一阻隔层上，使具有预设图形的第一透明导电层成膜在第一阻隔层上。
SO2：取下遮蔽治具后，在第一透明导电层上镀电致变色层，形成图形化结构。
将遮蔽治具取下后，送入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为4:1时，以2KW功率镀WO3薄膜，电致变色层覆盖在第一透明导电层上，从而形成图形化结构。第一透明导电层的厚度为200nm。需要说明的，此处并不对成膜方式进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，选择其他方式，例如丝网印刷等。
进一步的，为了保证镀膜质量，取下遮蔽治具后需先进行检查清洁，在进行镀膜。
SO3：在电致变色层上镀固态电解质层。
将镀有电致变色层的变色板放入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为4:1时，以2KW功率镀LiO2薄膜，形成固态电解质层。固态电解质层的厚度为100nm。需要说明的，此处并不对成膜方式进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，选择其他方式，例如丝网印刷等。
SO4：在固态电解质层上镀离子存贮层。
将镀有固态电解质层的变色板放入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为4:1时，以2KW功率镀NiO薄膜，形成离子存贮层。离子存贮层的厚度为200nm。需要说明的，此处并不对成膜方式进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，选择其他方式，例如丝网印刷等。
SO5：在离子存贮层上镀第二透明导电层。
将镀有离子存贮层的变色板送入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为4:1时，以2KW功率镀ITO薄膜，形成第二透明导电层。第二透明导电层的厚度为400nm，方块电阻为10Ω/□。需要说明的，此处并不对成膜方式进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，选择其他方式，例如丝网印刷等。
SO6：将第二透明基板胶合在第二透明导电层上。
采用胶合的方式将第二透明基板固定在第二透明导电层上。
进一步的，在胶合之前，还需在第二透明导电层上镀第二阻隔层。具体的，将镀有第二透明导电层的变色板送入真空磁控溅射镀膜机，在真空度0.5Pa，Ar:O为4:1时，以2KW功率镀SiO2薄膜，形成第二阻隔层。第二阻隔层的厚度为150nm。
进一步的，在胶合之前，镀第二阻隔层后，还需要在变色板上制作金属电极。具体的，采用丝网印刷的方式制作金属电极。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全固态电致变色板，其特征在于，包括：
第一透明基板以及第二透明基板；
所述第一透明基板与所述第二透明基板之间依次层叠设置有第一透明导电层、电致变色层、固态电解质层、离子存贮层以及第二透明导电层；
其中，所述第一透明导电层与所述电致变色层形成图形化结构，所述图形化结构包括变色区域及非变色区域。
2.根据权利要求1所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述第一透明基板与所述第一透明导电层之间还设置有第一阻隔层；所述第二透明导电层与所述第二透明基板之间设置有第二阻隔层。
3.根据权利要求2所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述第一阻隔层的材料包括SiO2或Al2O3；所述第一阻隔层的厚度为100-300nm；
所述第二阻隔层的材料包括SiO2或Al2O3；所述第二阻隔层的厚度为100-300nm。
4.根据权利要求1所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述第一透明导电层包括多个导电区域和多个非导电区域；所述电致变色层包括多个子变色区域和多个子非变色区域；所述子变色区域与所述导电区域一一对应设置；所述子非变色区域与所述非导电区域一一对应设置；所述子变色区域与所述子非变色区域交替排列形成所述图形化结构。
5.根据权利要求1所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述第一透明导电层的材料包括氧化铟锡或掺氟氧化锡；所述第一透明导电层的厚度为300-600nm；所述第一透明导电层的方块电阻为5-20Ω/□；
所述第二透明导电层的材料包括氧化铟锡或掺氟氧化锡；所述第二透明导电层的厚度为300-600nm；所述第二透明导电层的方块电阻为5-20Ω/□。
6.根据权利要求1所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述电致变色层的材料包括WO3、MoO3、NiO或Co3O4；所述电致变色层的厚度为100-300nm。
7.根据权利要求1所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述固态电解质层的材料包括第一主族元素的过氯酸盐、第一主族元素的硅酸盐、第一主族元素的氮化物或第一主族元素的氧化物；所述固态电解质层的厚度为20-150nm。
8.根据权利要求1所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述离子存贮层的材料与所述电致变色层的电致变色材料电性相反；所述离子存贮层的厚度为100-300nm。
9.根据权利要求8所述的全固态电致变色板，其特征在于：
所述离子存贮层的电致变色材料的颜色与所述电致变色层的电致变色材料的颜色不同。
10.一种全固态电致变色板的制造方法，用于制造如权利要求1-9任一项所述的全固态电致变色板，其特征在于，包括：
将具有预设图形的遮蔽治具覆盖在所述第一透明基板上后，对所述第一透明基板进行镀膜，形成具有预设图形的所述第一透明导电层；
取下所述遮蔽治具后，在所述第一透明导电层上镀所述电致变色层，形成所述图形化结构；
在所述电致变色层上镀所述固态电解质层；
在所述固态电解质层上镀所述离子存贮层；
在所述离子存贮层上镀所述第二透明导电层；
将所述第二透明基板胶合在所述第二透明导电层上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180911 |