CN110629186A - 电致变色功能薄膜器件连续沉积装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电致变色功能薄膜器件的电极/变色膜复合高效连续沉积装置（图1），大大简化了电致变色薄膜器件的加工工艺，可实现电致变色功能薄膜器件电极/变色膜的连续、高效、大规模生产，有效解决了现有电致变色功能薄膜器件生产制造中由于透明导电膜与电致变色薄膜需要分别镀膜沉积、电极需要曝光刻蚀或印刷等工艺复杂、工序多且不连续、良率低、效率低、质量不稳定、成本高、无法实现规模化生产与产业化推广的突出问题，可广泛应用于电致变色显示、电致变色灵巧窗等功能薄膜器件的规模化生产制造，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种电致变色功能薄膜器件连续沉积装置。
背景技术
目前，已经产业化的电致变色器件有一下几类：电致变色智能调光玻璃、电致变色显示器、汽车自动防眩目后视镜。 电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，电致变色材料是一种新型功能材料，在在显示器件、汽车、军事伪装、智能材料、节能建筑材料等领域具有十分广阔的应用前景。电致变色器件(ECD)是利用物质的电致变色效应，以电致变色层为基础，辅以其它相关层和结构而构成的器件。其具有视角宽、驱动电压低、无功耗记忆等独特优点。电致变色器件的典型结构通常由透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子贮藏层、透明导电层、玻璃衬底构成。
电致变色薄膜的变色特性主要是由其微观结构和化学组成决定的，不同的薄膜制备方法及工艺所制得的薄膜的原子堆积密度不同，其变色性能也会完全不同，因此电致变色薄膜具有的优良电致变色和电化学性能很大程度上受到制备方法和后期的处理工艺影响。薄膜的制备方法有很多，其中最常用的是磁控溅射法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积、溶胶凝胶法和电化学沉积法等。电致变色器件中的透明导电层通常是采用多个膜层复合镀制而成，对应每个膜层均连接有电极，由于受现有沉积装置的限制，每个膜层及电极的处理需分别处理，如反复的对沉积装置抽真空、进气，工件多次放入和取出，影响镀膜的质量，且设备运行成本高，效率低，增加操作的难度。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种功能薄膜器件连续沉积装置，能够对功能薄膜器件连续镀制复合膜层。
本发明的另一目的在于提供一种电致变色功能薄膜器件连续沉积装置的沉积方法，工艺步骤简单，操作方便，能够实现复合膜层及电极的连续镀制，作业效率高，膜层质量有保证，成本低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该电致变色功能薄膜器件连续沉积装置，其特征在于：具有8个不同功能的腔室，所述腔室依次为低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空变色膜镀膜室、高真空冷却室、低真空冷却室和大气环境基板卸载室，两相邻腔室之间采用具有真空密封功能的可活动隔板或阀门相连，各腔室内设有基板运送承载机构，基板运送承载机构将基板按加工节拍要求依次从低真空基板装载室输入至大气环境基板卸载输出；所述中低真空清洁加热室和高真空加热室内设有加热器和等离子体清洗源；所述高真空透明导电膜镀膜室内设有加热器和导电膜材料蒸发源；所述高真空变色功能膜镀膜室内设有加热器、变色功能膜材料蒸发源和在贴近基板镀膜表面位置装有按产品要求的电极图案掩膜版工装；所述高真空冷却室和低真空冷却室内设有冷却器；所述低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空变色膜镀膜室、高真空冷却室和低真空冷却室均连接抽真空装置。
所述低真空基板装载室抽真空从大气环境至1Pa大气压，中低真空清洁加热室抽真空至1Pa--10-2Pa大气压，高真空加热室抽真空至10-2Pa--10-4Pa大气压，高真空透明导电膜与功能薄膜镀膜室真空度维持在10-2Pa--10-4Pa大气压，高真空冷却室抽真空至10-2Pa--10-4Pa大气压，低真空冷却室抽真空至1Pa--10-2Pa大气压，大气环境基板卸载室抽真空度从1Pa至放气到大气环境。
所述高真空变色功能膜镀膜室为多个。
所述的导电膜材料蒸发源或变色功能膜材料蒸发源的蒸发方式采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或物理化学气相沉积法的成膜装置。
采用上述技术方案的有益效果：该电致变色功能薄膜器件连续沉积装置，由8个具有不同功能的腔室组成，所述腔室依次为：低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空变色功能膜镀膜室、高真空冷却室、低真空冷却室、大气环境基板卸载室构成。上述腔室能够完成在真空状态下的基板输入、基板清洁加热、镀透明导电膜、镀带电极掩膜的电致变色功能膜、基板冷却、基板卸载的全过程。高真空透明导电膜镀膜室内装有透明导电膜材料蒸发源，可实现基板有效面积全口径镀膜；高真空变色膜镀膜室内设有电致变色功能膜材料蒸发源，并在贴近基板镀膜表面位置装有按产品要求的电极图案掩膜版工装，可实现在镀有透明导电膜的基板膜层表面上除掩膜版工装图案遮挡部分外的其他区域全面积电致变色功能膜镀膜沉积，使镀有透明导电膜的基板无须另行加工蚀刻或印刷电极，通过高真空变色功能膜镀膜室后可完成电极/变色膜的复合加工，使电致变色器件复杂的加工工艺简单化，提高工作效率，成本低。所述高真空变色功能膜镀膜室为2个或多个，每个腔室采用相同或不同的掩膜板与镀膜材料，通过电极与多层电致变色功能薄膜的相互组合，实现具有复合多层膜结构的电致变色器件的电极/变色膜连续镀膜沉积。当低真空基板装载室输入的基板采用已涂覆有透明导电膜的基板时，可不使用高真空透明导电膜镀膜室的透明导电膜镀膜功能或直接去掉高真空透明导电膜镀膜室结构，只要通过带有电极掩膜版工装的高真空变色功能膜镀膜室，同样可以构成电极/变色膜复合结构的连续镀膜沉积装置。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1为典型的电致变色薄膜器件结构示意图；
图2为由8个腔室构成的电极/变色膜连续镀膜沉积装置结构示意图；
图3为具有2个高真空变色膜镀膜室的电极/变色膜连续镀膜沉积装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的典型的电致变色功能薄膜器件结构示意图，由基板/阴极/变色膜构成阴极变色对，由基板/阳极/变色膜构成阳极变色对，中间插入快离子导体薄膜，将阴极对与阳极对双胶合密封构成电致变色功能薄膜器件。
制备如图1所示的电致变色功能薄膜器件，采用如图2所示装置，该电致变色功能薄膜器件连续沉积装置，具有8个不同功能的腔室，所述腔室依次为低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空变色功能膜镀膜室、高真空冷却室、低真空冷却室和大气环境基板卸载室，两相邻腔室之间采用具有真空密封功能的可活动隔板或阀门相连，各腔室内设有基板运送承载机构，基板运送承载机构将基板按加工节拍要求依次从低真空基板装载室输入至大气环境基板卸载输出；所述中低真空清洁加热室和高真空加热室内设有加热器和等离子体清洗源；所述高真空透明导电膜镀膜室内设有加热器和导电膜材料蒸发源；所述高真空变色功能膜镀膜室内设有加热器、变色功能膜材料蒸发源和在贴近基板镀膜表面位置装有按产品要求的电极图案掩膜版工装；所述高真空冷却室和低真空冷却室内设有冷却器；所述低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空变色功能膜镀膜室、高真空冷却室和低真空冷却室均连接抽真空装置。所述低真空基板装载室抽真空从大气环境至1Pa大气压，中低真空清洁加热室抽真空至1Pa--10-2Pa大气压，高真空加热室抽真空至10-2Pa--10- 4Pa大气压，高真空透明导电膜与功能薄膜镀膜室真空度维持在10-2Pa--10-4Pa大气压，高真空冷却室抽真空至10-2Pa--10-4Pa大气压，低真空冷却室抽真空至1Pa--10-2Pa大气压，大气环境基板卸载室抽真空度从1Pa至放气到大气环境。
具体地，制备如图1所示的电致变色功能薄膜器件，采用如图2所示的装置，分为制造基板/阴极/变色膜连续沉积加工与基板/阳极/变色膜连续沉积加工。加工基板/阴极/变色膜的工艺流程为：经前处理的清洁基板材料从大气送入腔室1后抽真空至与腔室2气压平衡后送入腔室2；基板在腔室2进行加热与等离子表面清洁的同时抽真空至与腔室3气压平衡后送入腔室3;基板在腔室3进一步加热除气的同时抽高真空至与腔室4气压平衡后送入腔室4；基板在腔室4全口径沉积阴极透明导电膜后送入腔室5；镀有透明导电膜的基板在腔室5沉积阴极电致变色功能膜，由于本发明装置在腔室5设置有紧贴在基板表面的电极掩膜工装，将所需阴极蚀刻图案与阴极变色膜在镀膜沉积过程中一次形成，无须另行进行蚀刻电极图案加工工序；镀有阴极/变色功能膜的基板送入腔室6冷却的同时亦可进行紫外照射、烘烤加热等方式进行膜层老化，并待腔室6气压调整到与腔室7平衡后送入腔室7；在腔室7进一步冷却与老化的同时待腔室7气压调整至与腔室8平衡后送入腔室8；腔室8放气至大气环境将基板卸载搬出，完成基板/阴极/变色膜的复合功能薄膜沉积全过程。基板/阳极/变色膜的加工工艺过程与上述基板/阴极/变色膜的加工工艺过程类似，所不同的是在其加工过程中，腔室5的功能薄膜材料蒸发源换成了具有阳极变色离子储存功能薄膜材料蒸发源。经本发明装置连续沉积后的阴极/变色膜与阳极/变色膜基板配对送入检验/胶合/装配等工序完成如图1所示电致变色功能薄膜器件的全工序加工。在腔室5所完成的电极/变色膜复合加工工艺省去了复杂的电极蚀刻工艺，大大提升了电致变色功能薄膜器件的加工效率与良品率，有效降低了制造成本，对推动电致变色功能薄膜器件的规模化制造与产业化推广意义重大。
如图3所示，所述高真空变色膜镀膜室为多个，可以适应多层复合功能薄膜的设计制造。所述的导电膜材料蒸发源或变色功能膜材料蒸发源的蒸发方式采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或物理化学气相沉积法的成膜装置。
Claims (4)
1.一种电致变色功能薄膜器件连续沉积装置，其特征在于：具有8个不同功能的腔室，所述腔室依次为低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空功能薄膜镀膜室、高真空冷却室、低真空冷却室和大气环境基板卸载室，两相邻腔室之间采用具有真空密封功能的可活动隔板或阀门相连，各腔室内设有基板运送承载机构，基板运送承载机构将基板按加工节拍要求依次从低真空基板装载室输入至大气环境基板卸载输出；所述中低真空清洁加热室和高真空加热室内设有加热器和等离子体清洗源；所述高真空透明导电膜镀膜室内设有加热器和导电膜材料蒸发源；所述高真空功能薄膜镀膜室内设有加热器、功能薄膜材料蒸发源和在贴近基板镀膜表面位置装有按产品要求的电极图案掩膜版工装；所述高真空冷却室和低真空冷却室内设有冷却器；所述低真空基板装载室、中低真空清洁加热室、高真空加热室、高真空透明导电膜镀膜室、高真空功能薄膜镀膜室、高真空冷却室和低真空冷却室均连接抽真空装置。
2.如权利要求1所述的功能薄膜器件连续沉积装置，其特征在于：所述低真空基板装载室抽真空从大气环境至1Pa大气压，中低真空清洁加热室抽真空至1Pa--10-2Pa大气压，高真空加热室抽真空至10-2Pa--10-4Pa大气压，高真空透明导电膜与功能薄膜镀膜室真空度维持在10-2Pa--10-4Pa大气压，高真空冷却室抽真空至10-2Pa--10-4Pa大气压，低真空冷却室抽真空至1Pa--10-2Pa大气压，大气环境基板卸载室抽真空度从1Pa至放气到大气环境。
3.如权利要求1所述的功能薄膜器件连续沉积装置，其特征在于：所述高真空变色功能膜镀膜室为多个。
4.如权利要求1所述的功能薄膜器件连续沉积装置，其特征在于：所述的导电膜材料蒸发源或功能薄膜材料蒸发源的蒸发方式采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或物理化学气相沉积法的成膜装置。
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