CN115657387A - 一种电致变色器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种电致变色器件及其制备方法，涉及光电技术领域，该方法包括：在玻璃上丝印可剥胶，并将可剥胶固化以形成可剥胶层；根据预设形状切割可剥胶层，并将被切割的可剥胶层去除以在玻璃上形成待镀膜区、将被切割的可剥胶层以外的可剥胶层保留以在玻璃上形成非镀膜区；在玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层；将非镀膜区内的可剥胶层去除；在镀设有金属电极层的玻璃上镀设ITO导电层以形成局部透明的导电玻璃；将两块导电玻璃相对且间隔设置；在两块导电玻璃的ITO导电层上涂覆密封胶，以使两块导电玻璃之间形成密封腔；在密封腔内填充变色溶液。该电致变色器件及其制备方法能够同时满足产品尺寸较小、电极导电性更好的需求，具有制造成本和难度较低的优点。

Description

一种电致变色器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体而言，涉及一种电致变色器件及其制备方法。

背景技术

电致变色，是指电致变色材料的电子结构和光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场或者电流的作用下发生稳定、可逆的变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。由电致变色材料制成的电致变色器件已经广泛应用于智能窗、显示器、成像设备等。

根据技术路径的不同，电致变色可以分为有机电致变色、无机全固态电致变色和有机无机复合电致变色，根据变色材料分子量的不同，有机电致变色又可以分为有机小分子电致变色和聚合物电致变色。其中，有机小分子电致变色器件为三明治结构，从上到下依次为导电玻璃、电致变色溶液层(四周被边框胶围住以避免溶液溢出)、以及导电玻璃。

由于有机小分子电致变色产品的变色电压非常低(通常小于2V)，所以在大尺寸变色产品中，考虑到因为导电玻璃电阻而产生的电压降低，容易使得不同位置因为电压的不同而变色效果产生差异，这时就需要一种导电性非常好的电极材料，使产品受到的电压尽可能呈现出由线到面的一维扩散，而不是由点到面的二维扩散。

目前，已经实现产业化的电致变色产品(例如电致变色智能调光玻璃、汽车自动防眩目后视镜等产品)都是一些大尺寸的器件，因产品空间位置足够，电极引出时可通过金属PIN电极连接外部电源来对器件进行加电变色或褪色。但是，针对小尺寸电致变色产品(例如面积比汽车后视镜低两个数量级以上、尺寸在1cm²以下的产品)，无法连接金属PIN电极。主要是以下几个问题所限：1.产品空间受限，2.金属PIN电极占空间太大影响外观，3.两片导电玻璃重合没有位置去卡金属PIN电极。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电致变色器件及其制备方法，能够同时满足产品尺寸较小、电极导电性更好的需求，具有制造成本和难度较低的优点。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种电致变色器件的制备方法，包括：在玻璃上丝印可剥胶，并将所述可剥胶固化以形成可剥胶层；根据预设形状切割所述可剥胶层，并将被切割的所述可剥胶层去除以在所述玻璃上形成待镀膜区、将被切割的所述可剥胶层以外的所述可剥胶层保留以在所述玻璃上形成非镀膜区；在所述玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层；将所述非镀膜区内的可剥胶层去除；在镀设有所述金属电极层的所述玻璃上镀设ITO导电层以形成导电玻璃；将两块所述导电玻璃相对且间隔设置；在两块所述导电玻璃的ITO导电层上涂覆密封胶，以使两块所述导电玻璃之间形成密封腔；在所述密封腔内填充变色溶液。

作为一种可实施的方式，所述在所述玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层包括：在所述玻璃的待镀膜区内通过磁控溅射或电化学沉积镀膜依次镀设Cu膜层、Ni膜层、Pd膜层、Au膜层以形成金属电极层。

作为一种可实施的方式，所述Cu膜层的厚度在50～500nm之间，所述Ni膜层的厚度在500～5000nm之间，所述Pd膜层的厚度在10～100nm之间，所述Au膜层的厚度在10～100nm之间。

作为一种可实施的方式，所述根据预设形状切割所述可剥胶层与在所述玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层之间，所述方法还包括：在所述玻璃的待镀膜区内通过磁控溅射镀设SiO₂膜层。

作为一种可实施的方式，所述SiO₂膜层的厚度在20～200nm之间。

作为一种可实施的方式，所述ITO导电层的厚度在20～200nm之间。

作为一种可实施的方式，所述在玻璃上丝印可剥胶之前，所述方法还包括：将玻璃通过超声波清洗洗净。

作为一种可实施的方式，所述玻璃为电子级钠钙玻璃或硅铝玻璃。

作为一种可实施的方式，所述可剥胶为热固化可剥胶或UV固化可剥胶。

本发明实施例的另一方面，提供一种电致变色器件，包括相对且间隔设置的两块导电玻璃，每块所述导电玻璃均包括玻璃、以及依次设置于所述玻璃上的金属电极层和ITO导电层，所述金属电极层用于外接电源，两块所述导电玻璃的ITO导电层上设置有密封胶，以使两块所述导电玻璃之间形成密封腔，所述密封腔内填充有变色溶液。

本发明实施例的有益效果包括：

该电致变色器件的制备方法，包括：在玻璃上丝印可剥胶，并将可剥胶固化以形成可剥胶层，以对玻璃的表面起到隔离和保护作用；根据预设形状切割可剥胶层，并将被切割的可剥胶层去除以在玻璃上形成待镀膜区、将被切割的可剥胶层以外的可剥胶层保留以在玻璃上形成非镀膜区，以将位于待镀膜区内的玻璃的表面露出、将位于非镀膜区内的玻璃的表面继续遮挡；在玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层，以使电致变色器件能够通过金属电极层外接电源；将非镀膜区内的可剥胶层去除；在镀设有金属电极层的玻璃上镀设ITO导电层以形成导电玻璃，以使金属电极层与ITO导电层接触，从而使得金属电极层能够与ITO导电层实现电连接；将两块导电玻璃相对且间隔设置；在两块导电玻璃的ITO导电层上涂覆密封胶，以使两块导电玻璃之间形成密封腔；在密封腔内填充变色溶液。本申请提供的电致变色器件，通过位于密封腔相对两侧的两块导电玻璃的金属电极层分别连接正极和负极，两个金属电极层通过对应的ITO导电层与变色溶液接触，由于ITO导电层的导电效果均匀，因此，可以使得变色溶液的各处电压大小均匀，从而提高电致变色器件的变色效果，能够同时满足产品尺寸较小、电极导电性更好的需求，具有制造成本和难度较低的优点。

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为本发明实施例提供的电致变色器件的制备方法的流程图之一；

图2为本发明实施例提供的电致变色器件的制备方法的流程图之二；

图3为本发明实施例提供的电致变色器件的制备方法的流程图之三；

图4为本发明实施例提供的电致变色器件的结构示意图之一；

图5为本发明实施例提供的电致变色器件的结构示意图之二。

图标：100-电致变色器件；10-导电玻璃；11-玻璃；12-SiO₂膜层；13-金属电极层；131-Cu膜层；132-Ni膜层；133-Pd膜层；134-Au膜层；14-ITO导电层；20-密封胶；30-变色溶液。

具体实施方式

下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本公开的概念，并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用属于本公开和随附权利要求的范围内。

应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。

应当理解，当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在介于中间的元件。同样，应当理解，当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时，其可以直接在另一个元件之上或直接在另一个元件之上延伸，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时，不存在介于中间的元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，其可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在介于中间的元件。

诸如“在…下方”或“在…上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可用来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图中所示出。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而且并不意图限制本公开。如本文所使用，除非上下文明确地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”意图同样包括复数形式。还应当理解，当在本文中使用时，术语“包括”指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或上述各项的组。

除非另外界定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，本文所使用的术语应解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致，而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释，除非本文中已明确这样界定。

电致变色产品对电极的导电性要求较高，现有的电致变色产品都是中大型尺寸，最小的也是汽车后视镜尺寸大小，而小型尺寸的电致变色产品，例如面积比汽车后视镜都要低两个数量级以上的产品，无法通过传统工艺实现制备，最主要的原因在于较小的空间和较大的电极，常规金属PIN电极或银浆电极显然做不了1cm²以下尺寸的小而精的产品。

为了解决上述问题，请结合参照图1至图5，本申请提供一种电致变色器件100及其制备方法，能够同时满足产品尺寸较小、电极导电性更好的需求，具有制造成本和难度较低的优点。

具体地，如图1所示，该电致变色器件100的制备方法包括：

S110、在玻璃11上丝印可剥胶，并将可剥胶固化以形成可剥胶层；

需要说明的是，可剥胶，即可剥离保护胶，其具有较强的耐水性、耐油性、耐腐性和绝缘性，喷涂在物体表面后，即形成一层可剥薄膜，通过膜对物体进行有效隔离，达到防脏、防锈、防酸碱、防擦伤及一撕即新的理想状态。如图1所示，在本实施例中，通过在玻璃11上丝印可剥胶，并将可剥胶固化以形成可剥胶层，可以对玻璃11的表面起到隔离和保护作用，并便于在后续S210中将玻璃11的表面进行分区操作，即将玻璃11的表面划分为待镀膜区和非镀膜区。其中，作为一种可实施的方式，可剥胶为热固化可剥胶或UV固化可剥胶，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

S210、根据预设形状切割可剥胶层，并将被切割的可剥胶层去除以在玻璃11上形成待镀膜区、将被切割的可剥胶层以外的可剥胶层保留以在玻璃11上形成非镀膜区；

需要说明的是，预设形状，即电极的实际形状，本领域技术人员应当能够根据实际的情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，如图5所示，在本实施例中，玻璃11的实际形状为圆形，电极的实际形状为圆环形，电极与玻璃11呈同心设置，且电极沿玻璃11的外周围设。在实际生产制造过程中，可以通过紫外激光切割设备对可剥胶层进行切割，以将玻璃11的表面划分为待镀膜区和非镀膜区，其中，待镀膜区是指用于形成电极的区域，非镀膜区是指除待镀膜区以外的区域。应当注意的是，切割时只需切割可剥胶层即可，以避免对玻璃11造成损伤。

S310、在玻璃11的待镀膜区内镀设金属电极层13；

需要说明的是，当在前述S210中将玻璃11的表面划分为待镀膜区和非镀膜区，并将待镀膜区内的可剥胶层去除、将非镀膜区内的可剥胶层保留以后，可以将位于待镀膜区内的玻璃11的表面露出、将位于非镀膜区内的玻璃11的表面继续遮挡，以便于在位于非镀膜区内的可剥胶层对位于非镀膜区内的玻璃11继续起到隔离和保护作用下，通过S310对位于待镀膜区内的玻璃11的表面进行镀设金属电极层13的镀膜操作，从而使得电致变色器件100能够通过金属电极层13外接电源。

S410、将非镀膜区内的可剥胶层去除；

S510、在镀设有金属电极层13的玻璃11上镀设ITO导电层14以形成导电玻璃10；

需要说明的是，当在前述S410中将非镀膜区内的可剥胶层去除以后，可以将位于非镀膜区内的玻璃11的表面露出，连同通过S310中位于镀膜区内的已经镀设有金属电极层13的玻璃11的表面，在两者形成的整体(或者说镀设有金属电极层13的玻璃11)上镀设ITO导电层14，以使金属电极层13与ITO导电层14接触，从而使得金属电极层13能够与ITO导电层14实现电连接。其中，由于ITO(氧化铟锡)导电层既具有电学传导的功能，又具有光学透明的特性，因此，便于在后续S710和S810中通过ITO导电层14与变色溶液30接触，可以使得变色溶液30的各处电压大小均匀，上述的玻璃11和ITO导电层14均为透明材质，而金属电极层13为非透明材质，因此，ITO导电层14均匀镀设在玻璃11的表面上，形成的导电玻璃10除对应金属电极层13以外的部分均透明，即导电玻璃10是一种局部透明的导电玻璃10，以便于示出变色溶液30的颜色，从而提高电致变色器件100的变色效果。其中，作为一种可实施的方式，ITO导电层14的厚度在20～200nm之间。关于ITO导电层14的实际厚度，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

S610、将两块导电玻璃10相对且间隔设置；

S710、在两块导电玻璃10的ITO导电层14上涂覆密封胶20，以使两块导电玻璃10之间形成密封腔；

需要说明的是，示例地，如图4所示，在本实施例中，提供两块尺寸相同的导电玻璃10，并将两块导电玻璃10相对且间隔设置，其中，两块导电玻璃10的ITO导电层14应当相互靠近、两块导电玻璃10的玻璃11应当相互背离，以便于在两块导电玻璃10的ITO导电层14上涂覆密封胶20，从而使得两块导电玻璃10密封且固定连接，并且，能够在两块导电玻璃10的ITO导电层14之间形成密封腔。应当注意的是，沿两块导电玻璃10的连线方向，处于任意位置的密封胶20的厚度应当保持一致，以使两块导电玻璃10能够相互平行。

S810、在密封腔内填充变色溶液30。

需要说明的是，示例地，如图4所示，在本实施例中，在前述S710中形成的密封腔，用于填充变色溶液30，其中，变色溶液30为电致变色材料，变色溶液30的电子结构和光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场或者电流的作用下发生稳定、可逆的变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。当然，在其他实施例中，密封腔内还可以填充其他电致变色材料，并不局限于变色溶液30，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

位于密封腔相对两侧的两块导电玻璃10的金属电极层13分别连接正极和负极，两个金属电极层13通过对应的ITO导电层14与变色溶液30接触，由于ITO导电层14的导电效果均匀，因此，可以使得变色溶液30的各处电压大小均匀，从而提高电致变色器件100的变色效果。应当注意的是，两块导电玻璃10呈平行设置，以确保两块导电玻璃10之间的变色溶液30距离连接正极和负极的金属电极层13的距离相等，从而使得电致变色器件100能够实现均匀变色，由此得到玻璃11体现出的具有颜色均匀的外观特性。

作为一种可实施的方式，S310、在玻璃11的待镀膜区内镀设金属电极层13包括：在玻璃11的待镀膜区内通过磁控溅射或电化学沉积镀膜依次镀设Cu膜层131、Ni膜层132、Pd膜层133、Au膜层134以形成金属电极层13。其中，作为一种可实施的方式，Cu膜层131的厚度在50～500nm之间，Ni膜层132的厚度在500～5000nm之间，Pd膜层133的厚度在10～100nm之间，Au膜层134的厚度在10～100nm之间。关于Cu膜层131的实际厚度、Ni膜层132的实际厚度、Pd膜层133的实际厚度和Au膜层134的实际厚度，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

如图2所示，作为一种可实施的方式，S210、根据预设形状切割可剥胶层与S310、在玻璃11的待镀膜区内镀设金属电极层13之间，该方法还包括：S910、在玻璃11的待镀膜区内通过磁控溅射镀设SiO2膜层12。其中，作为一种可实施的方式，SiO2膜层12的厚度在20～200nm之间。关于SiO2膜层12的实际厚度，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

需要说明的是，由于SiO₂化学性质比较稳定，不跟水反应，具有较高的耐火、耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应、以及其独特的光学特性，因此，当在前述S210中将玻璃11的表面划分为待镀膜区和非镀膜区，并将待镀膜区内的可剥胶层去除、将非镀膜区内的可剥胶层保留以后，可以先在位于待镀膜区的玻璃11的表面镀设SiO2膜层12，以对玻璃11起到隔离和保护作用，然后再在镀设有SiO2膜层12的玻璃11的表面镀设金属电极层13。

如图3所示，作为一种可实施的方式，S110、在玻璃11上丝印可剥胶之前，该方法还包括：S010、将玻璃11通过超声波清洗洗净。示例地，在本实施例中，可以通过超声波清洗机对玻璃11进行超声波清洗，以将玻璃11的表面清洗干净，从而提高镀膜效果，进而提高变色效果，同时，还可以一次性大批量进行清洗，从而提高清洗效率，进而提高生产效率。

作为一种可实施的方式，玻璃11为电子级钠钙玻璃11或硅铝玻璃11。其中，钠钙玻璃11，是硅酸盐玻璃11之一，主要由二氧化硅(SiO₂)、氧化钙(CaO)和氧化钠(Na₂O)等组成，具有较好的化学稳定性和力学强度、以及较低的热膨胀系数等优点；铝硅玻璃11，主要由氧化锂(Li₂O)、三氧化二铝(A1₂O₃)和二氧化硅(SiO₂)等组成，采用压延法生产，具有透明度高、以及适宜化学钢化等特点，相较于传统的钠钙玻璃11，铝硅玻璃11具有更好的物理、化学特性(包括但不限于更好的化学稳定性和力学强度、以及更低的热膨胀系数等)。

如图4和图5所示，本实施例的另一方面，提供一种电致变色器件100，该电致变色器件100包括相对且间隔设置的两块导电玻璃10，每块导电玻璃10均包括玻璃11、以及依次设置于玻璃11上的金属电极层13和ITO导电层14，金属电极层13用于外接电源，两块导电玻璃10的ITO导电层14上设置有密封胶20，以使两块导电玻璃10之间形成密封腔，密封腔内填充有变色溶液30。

需要说明的是，本实施例提供的电致变色器件100的具体结构与前文中电致变色器件100的制备方法相同的地方，本领域技术人员可以根据前文中电致变色器件100的制备方法的描述推理得到电致变色器件100的具体结构，本申请不再重复说明。由于本实施例提供的电致变色器件100是采用上述的电致变色器件100的制备方法制得的，因此，该电致变色器件100具有与上述的电致变色器件100的制备方法相同的有益效果，这里也不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例而已，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。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在玻璃上丝印可剥胶，并将所述可剥胶固化以形成可剥胶层；

根据预设形状切割所述可剥胶层，并将被切割的所述可剥胶层去除以在所述玻璃上形成待镀膜区、将被切割的所述可剥胶层以外的所述可剥胶层保留以在所述玻璃上形成非镀膜区；

在所述玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层；

将所述非镀膜区内的可剥胶层去除；

在镀设有所述金属电极层的所述玻璃上镀设ITO导电层以形成导电玻璃；

将两块所述导电玻璃相对且间隔设置；

在两块所述导电玻璃的ITO导电层上涂覆密封胶，以使两块所述导电玻璃之间形成密封腔；

在所述密封腔内填充变色溶液。

2.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述在所述玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层包括：

在所述玻璃的待镀膜区内通过磁控溅射或电化学沉积镀膜依次镀设Cu膜层、Ni膜层、Pd膜层、Au膜层以形成金属电极层。

3.根据权利要求2所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述Cu膜层的厚度在50～500nm之间，所述Ni膜层的厚度在500～5000nm之间，所述Pd膜层的厚度在10～100nm之间，所述Au膜层的厚度在10～100nm之间。

4.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述根据预设形状切割所述可剥胶层与在所述玻璃的待镀膜区内镀设金属电极层之间，所述方法还包括：

在所述玻璃的待镀膜区内通过磁控溅射镀设SiO₂膜层。

5.根据权利要求4所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述SiO₂膜层的厚度在20～200nm之间。

6.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述ITO导电层的厚度在20～200nm之间。

7.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述在玻璃上丝印可剥胶之前，所述方法还包括：

将玻璃通过超声波清洗洗净。

8.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述玻璃为电子级钠钙玻璃或硅铝玻璃。

9.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述可剥胶为热固化可剥胶或UV固化可剥胶。

10.一种电致变色器件，其特征在于，包括相对且间隔设置的两块导电玻璃，每块所述导电玻璃均包括玻璃、以及依次设置于所述玻璃上的金属电极层和ITO导电层，所述金属电极层用于外接电源，两块所述导电玻璃的ITO导电层上设置有密封胶，以使两块所述导电玻璃之间形成密封腔，所述密封腔内填充有变色溶液。

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