TW201426149A - 薄型電致變色結構 - Google Patents

Abstract

一種薄型電致變色結構，包含一基板、一電極單元，及一電致變色單元；該電極單元是設置於該基板的表面，包括一第一電極，及一第二電極，且該第一、二電極彼此分離不連接；該電致變色單元是設置於該電極單元及該基板的表面，該電致變色單元在外加電場於該第一、二電極時，會發生氧化還原反應而產生顏色的變化。本發明利用該第一、二電極同時形成於該基板表面的設置方式，即可使該電致變色結構以單一基板的方式達到電致變色的功效，而更符合產品薄型化的設計趨勢。

Description

薄型電致變色結構

本發明是有關於一種電致變色結構，特別是指一種薄型化的電致變色結構。

電致變色的概念係利用材料的光學屬性(例如：反射率、穿透率、吸收率等)，在外加電場的作用下發生穩定且具有可逆性的顏色變化反應。而電致變色的原理則是藉由電致變色材料在外加電場的作用下發生氧化還原反應，透過得、失電子的過程而使得電致變色材料產生顏色的變化。根據不同的環境與需求，電致變色材料可廣泛應用於建築業、汽車工業、航太工業等各種領域，例如作為調節室內陽光入射能量的智慧型窗戶、汽車的反強光照後鏡、車內的天窗、靜態圖案看板、數字顯示器等。

參閱圖1，為一習知的電致變色結構，包含一第一基板11、一第一電極12、一電致變色層13、一電解質層14、一第二基板15，及一第二電極16，該第一、二電極12、16分別形成於該第一、二基板11、15的表面，且該電致變色層13與該電解質層14分別夾設於該第一電極12與該第二電極16間。當在該第一電極12與該第二電極16間施予一電壓時，藉由該第一電極12提供的電子以及該電解質層14提供的離子，便可使該電致變色層13進行氧化還原反應而產生顏色的變化。

然而，習知的電致變色結構是利用該第一、二基板11、15將其餘的組成結構夾設於其中，在製造時是先各別形成，再依序封裝貼合成一體，除了在製造時會重覆消耗較多的生產材料，裝配的程序也較為繁複且耗費工時，更會造成該電致變色結構的厚度增加，不符合現今產品朝向輕薄化的設計趨勢。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以達成薄型化需求的薄型電致變色結構。

於是，本發明薄型電致變色結構，包含一基板、一電極單元，及一電致變色單元。

該電極單元設置於該基板的表面，包括一第一電極，及一第二電極，且該第一、二電極彼此分離不連接。

該電致變色單元設置於該電極單元及該基板的表面，當施加一外加電場於該第一、二電極時，該電致變色單元會產生顏色的變化。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明薄型電致變色結構的第一較佳實施 例包含一基板2、一電極單元3、一電致變色單元4，及一保護單元5。

該基板2可為可撓性或非可撓性材料，其中，可撓性材料是由高分子材料所製成，該高分子材料可選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、丙烯酸，及前述其中一組合，而非可撓性材料則可選自玻璃或壓克力板。

該電極單元3設置於該基板2的表面，包括一第一電極31，及一與該第一電極31分離不連接的第二電極32，該第一、二電極31、32間存在有一間隙S，且較佳地，該間隙S為0.1 um至10 mm。而該第一電極31的面積大於該第二電極32，且該第一電極31為該電致變色結構的主要變色顯示區域。

要說明的是，該第二電極32與該第一電極31亦可視實際元件的設計需求而具有不同的形狀或相對分佈的態樣，即該第一、二電極31、32間只要存在有該間隙S，彼此分離不連接即可；較佳地，該第二電極32與該第一電極31可以彼此呈交錯分佈的態樣，例如，參閱圖3至5，該第二電極32可呈曲線狀、迴路狀、指叉狀等形狀與該第一電極31彼此交錯設置，圖6所示即為該圖3至5中該第一、二電極31、32分布的局部放大圖，利用此一設置方式可用以增加電子傳遞的速度，提升變色速度及變色均勻性。

該第一、二電極31、32可由任何具有導電性的金屬、 金屬合金或金屬氧化物所製成，較佳地，該第一、二電極31、32的材料是選自透明導電的氧化錫、氧化銦錫、氧化銻錫、氧化鋅，及前述其中一組合。於該第一較佳實施例中，該第一、二電極31、32是選自氧化銦錫並經由濺鍍的方式形成於該基板2的表面。

具體的說，該第一、二電極31、32的形成方法，是先將該氧化銦錫全面性的濺鍍於該基板2的表面，再對該氧化銦錫鍍膜進行切割加工等程序，令該氧化銦錫鍍膜分隔成彼此不連接的兩部分，即成為該第一、二電極31、32。

該電致變色單元4設置於該電極單元3及該基板2的表面，且當施加外加電場於該第一、二電極31、32時，該電致變色單元4會發生氧化還原反應而產生顏色的變化。

具體的說，該電致變色單元4包括一形成於該第一、二電極31、32及該基板2表面的電致變色層41，及一形成於該電致變色層41表面的電解質層42。

該電致變色層41的材料選自金屬氧化物、過渡金屬氰化物、導電有機高分子，及前述其中一組合。其中，該金屬氧化物選自氧化鎢、氧化鎳、氧化銅、氧化鉬、氧化釩、氧化鈦、氧化銫、氧化鈮、水合氧化鋅，及前述其中一組合；該過渡金屬氰化物選自普魯士藍、六氰鐵酸鐵、六氰鐵酸銦、六氰鐵酸銅、六氰鐵酸鎳，及前述其中一組合；該導電有機高分子選自聚(3,4-乙烯基二氧基噻吩)、聚噻吩、聚苯胺、聚砒咯、雙嘧啶、紫精，及前述其中一 組合。

該電解質層42可為液態、膠態，或固態等形式，於該第一較佳實施例中，該電解質層42是膠態的形式且由有機溶劑、高分子材料、碳酸丙烯，及一可解離出離子的鹽類混合而成。其中，該有機溶劑選自四氫呋喃、二氯甲烷、乙醇、氯仿，及前述其中一組合；該高分子材料選自聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯，及前述其中一組合；該可解離出的離子選自氫離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子，及前述其中一組合。

該保護單元5蓋設於該電致變色單元4的表面，用以保護該電致變色單元4。該保護單元5可選自任何具有絕緣性且可透光的材料所製成，例如：聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、壓克力等高分子材料。

當該薄型電致變色結構完成封裝貼合後，於該第一電極31及該第二電極32間施予一電壓而產生一電位差，此時該第一、二電極31、32所提供的電子以及該電解質層42所提供的離子，將會擴散遷入或遷出該電致變色層41，使其發生氧化還原反應，進而改變該電致變色層41的光學特性而產生顏色的變化，以達到該電致變色結構之著色或去色的效果。

參閱圖7，本發明薄型電致變色結構的第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，不同之處在於該第二較佳實施例中，該電極單元3還包括多條分布於該第一電極 31表面的第一金屬導線33，及對應蓋覆於該些第一金屬導線33的第一絕緣層34，且該第一絕緣層34不完全遮蓋該第一電極31。

該第一金屬導線33是選用低電阻值的金屬材料，較佳地，該等第一金屬導線33的材料是選自金、銀、銅、鋁，及前述其中一組合。該等第一金屬導線33可利用噴印或網印的方式形成於該第一電極31的表面，可為間隔排列或呈網狀交錯排列，且任兩相鄰的第一金屬導線33之間距為20 mm至600 mm。

該第一絕緣層34是由耐溶劑性及抗腐蝕性佳的高分子材料所構成，較佳地，該第一絕緣層34是選自光固化膠、熱固化膠、環氧樹脂膠、非導電性固化膠，及前述其中一組合的材料所構成。利用該第一絕緣層34的設置，可防止後續製成元件時，因電解質的滲透而造成該等第一金屬導線33腐蝕、氧化而剝落的問題。

利用該等第一金屬導線33的設置，用以增加該第一電極31的導電性，使電子能快速傳遞，進而提升該電致變色層41的變色速度，而該第一絕緣層34的設置是為了防止電解質42滲透至該等第一金屬導線33，而使該等第一金屬導線33發生腐蝕、氧化或剝落的情形。

參閱圖8，本發明薄型電致變色結構的第三較佳實施例與該第二較佳實施例大致相同，不同之處在於該第三較佳實施例中，該電極單元3還進一步包括多條分布於該第 二電極32表面的第二金屬導線35，及對應蓋覆於該些第二金屬導線35的第二絕緣層36，且該第二絕緣層36不完全遮蓋該第二電極32。該等第二金屬導線35及該第二絕緣層36所選用之材料及特性，皆與該第二較佳實施例中的該等第一金屬導線33及該第一絕緣層34相同，因此不再多加贅述。

藉由同時於該第一、二電極31、32的表面設置金屬導線用以提升該電極單元3的導電性，使電子能快速傳遞，進而提升該電致變色層41的變色速度及變色均勻性。

本發明利用將該第一、二電極31、32同時形成於該基板2的表面，當施予一電壓時同樣可達到使該電致變色層41產生顏色變化的效果，不同於習知的電致變色結構將電極分別設置於不同的基板上，而達到薄型化的目的。此外，該薄型電致變色結構還可分別利用該等第一、二金屬導線33、35用以增加該第一、二電極31、32的導電性，使電子能快速傳遞，進而提升該電致變色層41的變色速度及變色均勻性。

綜上所述，本發明薄型電致變色結構藉由該第一、二電極31、32同時形成於該基板2的表面，以單基板的方式即可達到電致變色的目的，不但節省生產的成本與製作的工時，還可使整體結構的厚度減少，而有利於產品薄型化的設計趨勢，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施的範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

2‧‧‧基板

3‧‧‧電極單元

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧第二電極

33‧‧‧第一金屬導線

34‧‧‧第一絕緣層

35‧‧‧第二金屬導線

36‧‧‧第二絕緣層

4‧‧‧電致變色單元

41‧‧‧電致變色層

42‧‧‧電解質層

5‧‧‧保護單元

S‧‧‧間隙

圖1是習知電致變色結構的剖視示意圖；圖2是本發明第一較佳實施例的剖視示意圖；圖3是說明本發明該第一、二電極分布的另一態樣；圖4是說明本發明該第一、二電極分布的又一態樣；圖5是說明本發明該第一、二電極分布的再一態樣；圖6是該圖3至5中該第一、二電極分布的局部放大圖；圖7是本發明第二較佳實施例的剖視示意圖；及圖8是本發明第三較佳實施例的剖視示意圖。

2‧‧‧基板

3‧‧‧電極單元

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧第二電極

33‧‧‧第一金屬導線

34‧‧‧第一絕緣層

35‧‧‧第二金屬導線

36‧‧‧第二絕緣層

4‧‧‧電致變色單元

41‧‧‧電致變色層

42‧‧‧電解質層

5‧‧‧保護單元

S‧‧‧間隙

Claims (10)

1. 一種薄型電致變色結構，包含：一基板；一電極單元，設置於該基板的表面，包括一第一電極，及一第二電極，且該第一、二電極彼此分離不連接；及一電致變色單元，設置於該電極單元及該基板的表面，當施加一外加電場於該第一、二電極時，該電致變色單元會產生顏色的變化。
2. 如請求項1所述的薄型電致變色結構，還包含一蓋設於該電致變色單元表面的保護單元。
3. 如請求項1所述的薄型電致變色結構，其中，該第一、二電極的間隙為0.1 um至10 mm。
4. 如請求項1所述的薄型電致變色結構，其中，該第一電極的面積大於該第二電極，該電極單元還包括多條分布於該第一電極表面的第一金屬導線，及對應覆蓋於該些第一金屬導線的第一絕緣層，且該第一絕緣層不完全遮蓋該第一電極。
5. 如請求項4所述的薄型電致變色結構，其中，該電極單元還包括多條分布於該第二電極表面的第二金屬導線，及對應覆蓋於該些第二金屬導線的第二絕緣層，且該第二絕緣層不完全遮蓋該第二電極。
6. 如請求項5所述的薄型電致變色結構，其中，該等第 一、二金屬導線可分別為間隔排列或呈網狀交錯排列，任兩相鄰的第一金屬導線與任兩相鄰的第二金屬導線的間距為20 mm至600 mm。
7. 如請求項5所述的薄型電致變色結構，其中，該等第一、二金屬導線的材料分別選自金、銀、銅、鋁，及前述其中一組合。
8. 如請求項5所述的薄型電致變色結構，其中，該第一、二絕緣層的材料分別選自光固化膠、熱固化膠、環氧樹脂膠、非導電性固化膠，及前述其中一組合。
9. 如請求項1所述的薄型電致變色結構，其中，該電致變色單元包括一形成於該第一、二電極及該基板表面的電致變色層，及一形成於該電致變色層表面的電解質層。
10. 如請求項1所述的薄型電致變色結構，其中，該基板是由可撓性或非可撓性材料所製成。