CN110007539A - 高效均匀变色的曲面电致变色透明器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效均匀变色的曲面电致变色透明器件及其制备方法，该方法包括以下步骤：将高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的第一基板及第二基板预处理经去离子水清洗洁净；进入真空室，真空状态下，对第一基板和第二基板的表面对应镀制多种透明膜层；在满足电路正常工作的情况下，于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的可视区范围内，在多种透明膜层上对应设计多个导电通道；于多个导电通道内部对应延伸透明导电条。本发明通过对溅射工艺参数进行合理设定，并控制靶材溅射第一基板及第二基板时从一侧边缘到另一侧边缘运行速度的梯度变化，实现膜层厚度的匀性，进而使得形成的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件变色均匀。

Description

高效均匀变色的曲面电致变色透明器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种曲面电致变色透明器件，特别是涉及一种高效均匀变色的曲面电致变色透明器件及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展和生活水平的提高，人们对于工业产品的外观造型与使用体验感的要求越来越高。对于具有智能快速变色功能，更符合大众视觉的多变柔美曲面，以及满足机车船舶、航空航天等领域产品所要求的空气动力学流线造型等曲面造型的电致变色器件，越来越受到工程开发人员和使用者的重视。

曲面电致变色器件的核心部件是曲面透明基体与多种薄膜材料层(如透明导电膜层、电致变色膜层、离子存储膜层等)的结合。现有技术中所采用结合方法是通过磁控溅射技术，将多种薄膜材料层的材料依次镀于曲面透明基体上，实现多种薄膜材料层与曲面透明基体结合。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于被作用的透明基体表面是异型曲面(含单、双曲面)，靶材运动溅射过程中，溅射角度与溅射距离会存在较大变化，导致制备的薄膜的膜层厚度不均匀，进而影响到电致变色器件的变色均匀性。

此外，一些面积大的电致变色器件还会存在势降过大，变色驱动力不足，而造成的变色均匀性差和响应速度慢的问题。

同时，现有技术中应用较多的电致变色器件，仍是以一些平面造型、小尺寸或变色要求不高的产品为主。

因此，解决曲面电致变色器件所存在的上述问题具有重要意义。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种高效的电致变色驱动方式及驱动结构。具体的技术方案如下：

第一方面，提供一种高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其中高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法包括以下步骤：

将高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的第一基板及第二基板预处理经去离子水清洗洁净；

进入真空室，真空状态下，对第一基板和第二基板的表面对应镀制多种透明膜层；

在满足电路正常工作的情况下，于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的可视区范围内，在多种透明膜层上对应设计多个导电通道；

于多个导电通道内部对应延伸透明导电条；以及

按照合片工艺，通过离子导体层，将镀膜完成的第一基板和第二基板粘结成一体，形成高效均匀变色的曲面电致变色透明器件；

其中，镀制多种透明膜层时，先设定靶材到第一基板和第二基板的距离，之后调节靶材从第一基板和第二基板上边缘至下边缘溅射同时靶材的运行速度呈梯度变化。

在第一方面的第一种可能实现方式中，多种透明膜层包括第一透明导电层、离子存储层、第二透明导电层、电致变色层；

其中，第一透明导电层和离子存储层依次镀制于第一基板的表面，第二透明导电层和电致变色层依次镀制于第一基板的表面，多个导电通道位于电致变色层的上下两侧。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，多个导电通道是对应设计于第一基板与第一透明导电层及第二基板与第二透明导电层之间。

结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，还包括以下步骤：

于第一基板和第二基板的上下两边的边缘对应设置多个内部导电条，并将多个内部导电条的一端与第一透明导电层、第二透明导电层及多个透明导电条对应连接，多个内部导电条的另一端与外部电源连接；以及

于第一基板和第二基板的上下两边的边缘之间设置绝缘介质，绝缘介质位于多个内部导电条之间；

其中，外部电源与多个内部导电条形成驱动电路，驱动电路通过第一透明导电层、离子存储层、第二透明导电层和离子导体层驱动电致变色层变色。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，当驱动电路产生电势，驱动电致变色层变色时，位于电致变色层的上下两侧的多个透明导电条，通过驱动电路驱动，产生电势，增加电致变色层的上下两侧的电势分布。

在第一方面的第五种可能实现方式中，合片工艺的步骤还包括：

将离子导体层对应夹在至少两片已镀膜的透明器件基体之间，形成合片；

将合片装入密封袋，真空冷抽处理；以及

将合片装入高压釜，蒸压成型。

在第一方面的第六种可能实现方式中，靶材从第一基板和第二基板的上边缘至下边缘溅射时运行速度变化的梯度值为50-150mm/min。

结合第一方面的第六种可能实现方式，在第一方面的第七种可能实现方式中，靶材到第一基板和第二基板的距离为150-300mm。

结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第八种可能实现方式中，溅射镀膜时的溅射气压为0.05-0.15Pa，溅射电压为400-500V，第一基板和第二基板的温度为280-330℃。

第二方面，提供一种根据上述第一方面任意一项的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法所制备的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件，其中高效均匀变色的曲面电致变色透明器件包括：

第一基板；

离子导体层，设置于第一基板上；

第二基板，设置于离子导体层上；

多种透明膜层，对应设置于第一基板及第二基板上，并位于第一基板与离子导体层及第二基板与离子导体层之间；以及

多个透明导电条，对应设置于多种透明膜层内，并位于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的可视区，多个透明导电条用于增加电致变色层的上下两侧的电势分布。

本发明与现有技术相比具有的优点有：

本发明通过在磁控溅射技术中，对溅射工艺参数进行合理设定，并控制靶材溅射第一基板及第二基板时从一侧边缘到另一侧边缘运行速度的梯度变化，实现膜层厚度的匀性，进而使得形成的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件变色均匀。

同时，本发明在不影响视觉效果的情况下，将多个透明导电条对应设置于电致变色层的上下两侧，并位于可视区，通过驱动电路驱动，使多个透明导电条产生电势，提高了电致变色层的电势分布，改善的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件变色均匀性及响应速度，且外形面积设计不受限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明一实施例的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法的流程步骤示意图。

图2是本发明一实施例的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法的进一步流程步骤示意图。

图3是本发明一实施例的靶材的梯度变化的运行速度示意图的结构示意图。

图4是本发明二实施例的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的结构示意图。

图5是本发明二实施例的图4中A-A向的剖视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的一实施例中，请参考图1，其示出了本发明一实施例的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的制备方法1的步骤流程示意图。高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的制备方法1包括以下步骤101-105，其中：

步骤101，准备。将高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的第一基板21及第二基板22预处理经去离子水清洗洁净。

具体的，通过去离子水冲洗第一基板21及第二基板22的表面，清洗洁净第一基板21及第二基板22的表面。

步骤102，镀膜。进入真空室，真空状态下，对第一基板21和第二基板22的表面对应镀制多种透明膜层26。

具体的，多种透明膜层26包括第一透明导电层、离子存储层、第二透明导电层、电致变色层，第一透明导电层和离子存储层依次镀制于第一基板21的表面，第二透明导电层和电致变色层依次镀制于第一基板21的表面。

具体的，请参考图3，其示出了本发明一实施例的靶材的梯度变化的运行速度示意图的结构示意图。镀制多种透明膜层26时，先设定靶材到第一基板21和第二基板22的距离，之后调节靶材从第一基板21和第二基板22上边缘至下边缘溅射同时靶材的运行速度呈梯度变化，通过对溅射工艺参数进行合理设定，并控制靶材溅射曲面透明基板时从一侧边缘到另一侧边缘运行速度的梯度变化，实现各种透明膜层26厚度的匀性。

具体的，各种透明膜层26在镀制时，是在溅射气压0.05-0.15Pa，溅射电压400-500V，第一基板21及第二基板22的温度280-320℃的溅射镀膜环境中，先设定靶材到第一基板21及第二基板22的距离为100-300mm，之后调节靶材从第一基板21及第二基板22上边缘至下边缘溅射同时靶材的运行速度呈梯度变化，运行速度变化的梯度值为50-150mm/min，靶材从第一基板21及第二基板22的上边缘至下边缘溅射速度梯度先增再减，直至完成透明膜层的镀膜。

步骤103，设计多个导电通道。在满足电路正常工作的情况下，于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的可视区211范围内，在多种透明膜层26上对应设计多个导电通道。

具体的，多个导电通道是对应设计于第一基板21与第一透明导电层及第二基板22与第二透明导电层之间，使多个导电通道位于电致变色层的上下两侧，但并不以此为限。

步骤104，设置透明导电条3。于多个导电通道内部对应延伸透明导电条3。

具体的，多个透明导电条3可以是浮设于第一基板21和第二基板22表面，还可以是填充在第一基板21和第二基板22内预设的小尺寸沟槽内，但并不以此为限。

具体的，选用能够通过物理或化学的方法，与基体和透明导电层结合性能优异的透明导电介质为透明导电条3的主要材料，此类材料常态下无色、透明，且制造工艺成熟的材料，包含但不仅限于透明金属氧化物导电材料，例如可以为氧化铟锡(Indiumtinoxide，ITO)或偶氮化合物(AZO)；或其他柔性材料，例如可以为纳米银线，石墨烯或透明导电胶。

具体的，多个透明导电条3的设计型式多样，可以根据实际驱动需求选择设置对应的型式样式，包含但不仅限于类网格型、U型和各种异型等。

步骤105，合片。按照合片工艺，通过离子导体层23，将镀膜完成的第一基板21和第二基板22粘结成一体，形成高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2。

具体的，离子导体层23主要是用于为电致变色层提供反应时所需的离子，在本实施例中对于离子层23的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如可以选择具有导电功能的透明胶片。

具体的，离子导体层23选用具有导电功能的透明胶片时，将透明胶片(离子导体层23)对应夹在镀膜完成的第一基板21和第二基板22之间，形成合片，将合片装入密封袋，真空冷抽处理，以抽出透明导电中间膜2与第一基板21和第二基板22之间的气体，然后将合片装入高压釜，蒸压成型，使透明胶片与第一基板21和第二基板22粘结成一体，形成夹胶型电致变色透明器件2，但并不以此为限。

在一优选实施例中，请参考图2，其本发明一实施例的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的制备方法1的进一步流程步骤示意图。高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的制备方法1还包括以下步骤106--107，其中：

步骤106，设置内部导电条24。于第一基板21和第二基板22的上下两边的边缘对应设置多个内部导电条24，并将多个内部导电条24的一端与第一透明导电层、第二透明导电层及多个透明导电条3对应连接，多个内部导电条的另一端与外部电源4连接。

具体的，将内部导电条24设置于第一基板21和第二基板22的上下两边的边缘，并位于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的非可视区212；在本实施例中对于内部导电条233的材质的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如可以为银浆。

具体的，内部导电条24的一端与第一透明导电层、第二透明导电层及多个透明导电条3连接，内部导电条24的另一端与外部电源4连接，外部电源4与多个内部导电,24形成驱动电路5，驱动电路5通过第一透明导电层、离子存储层、第二透明导电层和离子导体层23驱动电致变色层变色。

同时，位于电致变色层22的上下两侧的多个透明导电条3，通过驱动电路23驱动，产生电势，增加有效电势能辐射范围，增加电致变色层22的上下两侧的电势分布，从而获得驱动响应一致性。

步骤107，设置绝缘介质25。于第一基板21和第二基板22的上下两边的边缘之间设置绝缘介质25，绝缘介质25位于多个内部导电条24之间。

具体的，将绝缘介质25设置于第一基板21和第二基板22的上下两边的边缘，并位于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的非可视区212，及位于电致变色层上下两侧的多个内部导电条24之间，以使多个内部导电条24之间绝缘，但并不以此为限。

本发明通过在磁控溅射技术中，对溅射工艺参数进行合理设定，并控制靶材溅射第一基板21及第二基板22时从一侧边缘到另一侧边缘运行速度的梯度变化，实现膜层厚度的匀性，进而使得形成的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件变色均匀。

同时，本发明还在不影响视觉效果的情况下，将多个透明导电条3对应设置于电致变色层的上下两侧，并位于可视区211，通过驱动电路5驱动，使多个透明导电条3产生电势，提高了电致变色层的电势分布，改善的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件变色均匀性及响应速度，且外形面积设计不受限制。

本发明的二实施例中，请参考图4，其示出了本发明二实施例的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的结构示意图。本实施例所公开的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2是根据上述一实施例中所示的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的制备方法1制备所得，高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2包括第一基板21、离子导体层23、第二基板22、多种透明膜层26和多个透明导电条3，其中：

第一基板21主要是用于为多种透明膜层26提供支撑，在本实施例中对于第一基板21的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如可以选择透明玻璃。

为了对图4所示的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的做进一步描述，请参考图5，其使出了本发明二实施例的图4中A-A向的剖视结构示意图，离子导体层23设置于第一基板21上，离子导体层23主要是用于为电致变色层提供反应时所需的离子，在本实施例中对于离子层23的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如可以选择具有导电功能的透明胶片。

第二基板22设置于离子导体层23上，第二基板22主要是用于为多种透明膜层26提供支撑，在本实施例中对于第二基板22的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如可以选择透明玻璃。

多种透明膜层26对应设置于第一基板21及第二基板22上，并位于第一基板21与离子导体层23及第二基板22与离子导体层23之间，各种透明膜层26的厚度均匀，以使高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的变色呈均匀性。

在一优选实施中，多种透明膜层26包括第一透明导电层、离子存储层、第二透明导电层、电致变色层，第一透明导电层和离子存储层依次镀制于第一基板21的表面，第二透明导电层和电致变色层依次镀制于第一基板21的表面，但并不以此为限。

多个透明导电条3对应设置于多种透明膜层26内，并位于高效均匀变色的曲面电致变色透明器件2的可视区211，并在可视区211内设计多个透明导电条3的形状。由于透明导电条3是设置于可视区211内，为防止其影响器件本体21的透明度，对于透明导电条3的材料的选择为常态下无色、透明，且制造工艺成熟的材料，包括但不限于透明金属氧化物导电材料或其他柔性材料，例如透明金属氧化物导电材料可以为氧化铟锡(Indiumtinoxide，ITO)或偶氮化合物(AZO)，其他柔性材料可以为纳米银线、石墨烯或透明导电胶，但并不以此为限。

多个透明导电条3用于增加电致变色层的上下两侧的电势分布，本实施例公开的多个透明导电条3是与驱动电路5连接，通过驱动电路5的控制，可以使多个透明导电条3之间产生电势，进而缩短电势能作用距离，从而改善电致变色层上的有效驱动电势能分布，解决大面积电致变色器件变色不均匀和反应时间长的问题。

在一优选实施例中，多个透明导电条3对应设置于第一基板21与第一透明导电层及第二基板22与第二透明导电层之间，其可以是浮设于第一基板21和第二基板22表面，也可以是填充在第一基板21和第二基板22内预设的小尺寸沟槽内，但并不以此为限。

在一优选实施例中，多个透明导电条3为规则或不规则形状，至于多个透明导电条3的具体形状的设计可以根据可视区211的尺寸及不同的电势降进行选择设计，例如规则形状可以为“一”字形、“三”字形、“十”字形或“Y”字形，不规则形状可以为“logo”字形，请再次参考图4，但并不以此为限。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，所述高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法包括以下步骤：

将高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的第一基板及第二基板预处理经去离子水清洗洁净；

进入真空室，真空状态下，对所述第一基板和所述第二基板的表面对应镀制多种透明膜层；

在满足电路正常工作的情况下，于所述高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的可视区范围内，在所述多种透明膜层上对应设计多个导电通道；

于所述多个导电通道内部对应延伸透明导电条；以及

按照合片工艺，通过离子导体层，将镀膜完成的所述第一基板和所述第二基板粘结成一体，形成所述高效均匀变色的曲面电致变色透明器件；

其中，镀制所述多种透明膜层时，先设定靶材到所述第一基板和所述第二基板的距离，之后调节所述靶材从所述第一基板和所述第二基板上边缘至下边缘溅射同时靶材的运行速度呈梯度变化。

2.根据权利要求1所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，所述多种透明膜层包括第一透明导电层、离子存储层、第二透明导电层、电致变色层；

其中，所述第一透明导电层和所述离子存储层依次镀制于所述第一基板的表面，所述第二透明导电层和所述电致变色层依次镀制于所述第一基板的表面，所述多个导电通道位于所述电致变色层的上下两侧。

3.根据权利要求2所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，所述多个导电通道是对应设计于所述第一基板与所述第一透明导电层及所述第二基板与所述第二透明导电层之间。

4.根据权利要求3所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

于所述第一基板和所述第二基板的上下两边的边缘对应设置多个内部导电条，并将所述多个内部导电条的一端与所述第一透明导电层、所述第二透明导电层及所述多个透明导电条对应连接，所述多个内部导电条的另一端与外部电源连接；以及

于所述第一基板和所述第二基板的上下两边的边缘之间设置绝缘介质，所述绝缘介质位于所述多个内部导电条之间；

其中，所述外部电源与所述多个内部导电条形成驱动电路，所述驱动电路通过所述第一透明导电层、所述离子存储层、所述第二透明导电层和所述离子导体层驱动所述电致变色层变色。

5.根据权利要求4所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，当所述驱动电路产生电势，驱动所述电致变色层变色时，位于所述电致变色层的上下两侧的所述多个透明导电条，通过所述驱动电路驱动，产生电势，增加所述电致变色层的上下两侧的电势分布。

6.根据权利要求1所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，所述合片工艺的步骤还包括：

将所述离子导体层对应夹在所述至少两片已镀膜的所述透明器件基体之间，形成合片；

将所述合片装入密封袋，真空冷抽处理；以及

将所述合片装入高压釜，蒸压成型。

7.根据权利要求1所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，所述靶材从所述第一基板和所述第二基板的上边缘至下边缘溅射时运行速度变化的梯度值为50-150mm/min。

8.根据权利要求7所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，所述靶材到所述第一基板和所述第二基板的距离为150-300mm。

9.根据权利要求8所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法，其特征在于，溅射镀膜时的溅射气压为0.05-0.15Pa，溅射电压为400-500V，所述第一基板和所述第二基板的温度为280-330℃。

10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的制备方法所制备的高效均匀变色的曲面电致变色透明器件，其特征在于，所述高效均匀变色的曲面电致变色透明器件包括：

第一基板；

离子导体层，设置于所述第一基板上；

第二基板，设置于所述离子导体层上；

多种透明膜层，对应设置于所述第一基板及所述第二基板上，并位于所述第一基板与所述离子导体层及所述第二基板与所述离子导体层之间；以及

多个透明导电条，对应设置于所述多种透明膜层内，并位于所述高效均匀变色的曲面电致变色透明器件的可视区，所述多个透明导电条用于增加所述电致变色层的上下两侧的电势分布。