TW201441749A - 電致變色元件的製作方法及其產品 - Google Patents

Abstract

一種電致變色元件的製作方法，包含以下步驟：製備一第一電致變色單元及一第二電致變色單元，接著於該第一電致變色單元或第二電致變色單元的表面形成一膠固態電解質層，再於該膠固態電解質層的表面形成一介質層，該膠固態電解質層於接觸該介質層後膠化而具有黏性，最後再利用該膠化後的膠固態電解質層將該第一電致變色單元與第二電致變色單元貼合。本發明藉由該膠固態電解質層與介質層接觸膠化而具有黏性，不僅製程調控簡便也可有效地降低生產的成本，且利用該製作方法亦可製作出應用範圍廣泛的自黏式電致變色元件。

Description

電致變色元件的製作方法及其產品

本發明是有關於一種變色元件的製作方法及其產品，特別是指一種電致變色元件的製作方法及其產品。

電致變色的原理是藉由電致變色材料在外加電場的作用下產生氧化還原反應，經由得、失電子的過程而使該電致變色材料產生顏色的變化。

習知電致變色元件的結構，主要是由一電致變色層及一電解質層分別夾設於二導電層間，當在該等導電層間施予一電壓時，藉由該等導電層提供的電子及該電解質層提供的離子，便可使該電致變色層進行氧化還原反應而產生顏色的變化。

其中，關於電致變色元件的電解質材料主要可分為液態、膠態，及固態三種形式。早期是選用氫氧化鈉或氫氧化鉀等強鹼性物質作為液態電解質，具有較高的離子傳導率且製作成本低廉，但液態電解質不易進行封裝且封裝完成後也容易有滲漏的問題產生，而有安全性的疑慮。而固態電解質的表面均勻性佳，同時具有長效性及易於進行封裝的優點，但固態電解質往往因電荷傳導不易而 容易產生導電能力不佳的缺點，且固態電解質也無法應用於可撓性的產品。

因此，膠態電解質的使用便可同時克服液態電解質封裝不易及固態電解質導電能力不佳的缺點。例如美國專利2010267849公開號(Gelator for producing a gel electrolyte)揭示一種電解質膠化劑及利用其製備之膠態電解質，係利用該電解質膠化劑添加於液態電解質溶劑中而製備出膠態電解質。

然而，前述膠態電解質於製備完成時，為了防止該膠態電解質因久置而失去黏性，需即時進行貼合封裝，因此無法彈性的進行製程的調控。且該膠態電解質於製作完成時，表面亦並非皆呈均勻平整的狀態，可能存在有微小的坑洞，於貼合封裝時容易產生氣泡或貼合不完全的問題。

基於上述電致變色元件的發展與應用，如何以製程簡單、節省成本的製作方法，製作出品質優良且應用範圍廣泛的電致變色元件，係為本發明積極研究改良的重要目標。

因此，本發明之一目的，即在提供一種可有效地節省生產成本並提升生產效率的電致變色元件的製作方法。

於是，本發明電致變色元件的製作方法，包含 一準備步驟、一膠固態電解質形成步驟、一膠化步驟，及一貼合步驟。

該準備步驟是製備一第一電致變色單元及一第二電致變色單元。

該膠固態電解質形成步驟是於該第一電致變色單元或該第二電致變色單元的表面形成一膠固態電解質層，其中，該膠固態電解質層於接觸一介質層後，會膠化而具有黏性。

該膠化步驟是於該膠固態電解質層的表面形成一介質層，令該膠固態電解質層膠化而具有黏性。

該貼合步驟是利用該膠化後的膠固態電解質層將該第一電致變色單元與該第二電致變色單元貼合，而製得該電致變色元件。

較佳地，前述電致變色元件的製作方法，其中，該準備步驟中，該第一電致變色單元包括一第一基板，及依序形成於該第一基板的表面的一第一透明導電層、一第一電致變色層，該第二電致變色單元包括一第二基板，及一形成於該第二基板的表面的第二透明導電層，該膠固態電解質形成步驟是於該第一電致變色層或該第二透明導電層的表面形成一膠固態電解質層。

更佳地，前述電致變色元件的製作方法，其中，該準備步驟中，該第一電致變色單元包括一第一基板，及依序形成於該第一基板的表面的一第一透明導電層、一第 一電致變色層，該第二電致變色單元包括一第二基板，及依序形成於該第二基板的表面的一第二透明導電層、一第二電致變色層，該膠固態電解質形成步驟是於該第一電致變色層或該第二電致變色層的表面形成一膠固態電解質層。

較佳地，前述電致變色元件的製作方法，其中，該膠化步驟中，該介質層是以滴注、噴灑、浸潤的方式形成於該膠固態電解質層的表面。

較佳地，前述電致變色元件的製作方法，其中，該膠固態電解質層是由有機溶劑、高分子材料、碳酸丙烯，及一可解離出離子的鹽類混合而成，而該介質層是由碳酸丙烯酯、碳酸丙烯，及一可解離出離子的鹽類混合而成。

更佳地，前述電致變色元件的製作方法，其中，該膠固態電解質層及該介質層之可解離出離子的鹽類，該可解離出的離子選自氫離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子，及前述其中之一組合。

較佳地，前述電致變色元件的製作方法，其中，該貼合步驟是利用滾輪壓合的方式將該第一電致變色單元與該第二電致變色單元進行貼合。

此外，本發明之另一目的，即在提供一種應用範圍廣泛的自黏式電致變色元件。

於是，本發明自黏式電致變色元件可用於黏貼至一物體的表面，包含一電致變色單元，及一形成於該電 致變色單元的表面的膠固態電解質層。

該膠固態電解質層於接觸一介質層後，會膠化具有黏性而可黏貼於該物體的表面。

較佳地，前述自黏式電致變色元件，還包含一蓋覆於該膠固態電解質層的表面的離型層。

較佳地，前述自黏式電致變色元件，其中，該電致變色單元包括一基板、一第一透明導電層、一第二透明導電層，及一電致變色層，該第一、二透明導電層設置於該基板的表面且彼此分離不連接，該電致變色層形成於該第一、二透明導電層及該基板的表面，而該膠固態電解質層形成於該電致變色層的表面。

11‧‧‧準備步驟

12‧‧‧膠固態電解質形成步驟

13‧‧‧膠化步驟

14‧‧‧貼合步驟

2‧‧‧電致變色元件

21‧‧‧第一電致變色單元

211‧‧‧第一基板

212‧‧‧第一透明導電層

213‧‧‧第一電致變色層

22‧‧‧第二電致變色單元

221‧‧‧第二基板

222‧‧‧第二透明導電層

223‧‧‧第二電致變色層

23‧‧‧膠固態電解質層

24‧‧‧介質層

3‧‧‧自黏式電致變色元件

31‧‧‧電致變色單元

311‧‧‧基板

312‧‧‧第一透明導電層

313‧‧‧第二透明導電層

314‧‧‧電致變色層

32‧‧‧膠固態電解質層

33‧‧‧離型層

T‧‧‧槽體

S‧‧‧間隙

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明本發明電致變色元件的製作方法的一較佳實施例；圖2是一側視剖視圖，說明利用本發明該較佳實施例製作的一電致變色元件；圖3是一製作流程示意圖，說明製作該電致變色元件的操作流程；圖4是一側視剖視圖，說明利用本發明該較佳實施例製作的一自黏式電致變色元件。

參閱圖1與圖2，本發明電致變色元件2的製作方法之較佳實施例是用以製備如圖2所示的電致變色元件2，為了令本發明該較佳實施例更加清楚，亦請配合參閱圖3。

本發明電致變色元件2的製作方法的較佳實施例包含以下步驟：一準備步驟11，製備一第一電致變色單元21及一第二電致變色單元22。

該第一電致變色單元21包括一第一基板211，及依序形成於該第一基板211的表面的一第一透明導電層212、一第一電致變色層213；該第二電致變色單元22包括一第二基板221，及一形成於該第二基板221的表面的第二透明導電層222，較佳地，該第二電致變色單元22還包括一形成於該第二透明導電層222遠離該第二基板221的表面的第二電致變色層223。要說明的是，該第一、二電致變色層213、223可擇一或二者同時存在，不論該第一、二電致變色層213、223是以何種態樣存在，皆是用以進行氧化還原反應而達到顏色變化的效果，於本較佳實施例中，即是以該第一、二電致變色層213、223同時存在為例來作說明。

該第一、二基板211、221是選自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，及前述其中之一組合，而非可撓性材料可選自玻璃或壓克力板。於本較佳實施例中，是以該第一、二基板211、221皆是由可撓性材料製成為例來作說明。

該第一、二透明導電層212、222可由任何具有導電性且可透光的金屬、金屬合金或金屬氧化物所製成。較佳地，該第一、二透明導電層212、222的材料選自氧化錫、氧化銦錫、氧化銻錫、氧化鋅，及前述其中之一組合。

該第一、二電致變色層213、223的材料選自金屬氧化物、過渡金屬氰化物、導電有機高分子，及前述其中之一組合。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，及前述其中之一組合；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，及前述其中之一組合；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，及前述其中之一組合。

一膠固態電解質形成步驟12，於該第一電致變色層213或該第二電致變色層223的表面形成一膠固態電解質層23，其中，該膠固態電解質層23可利用刮刀塗佈法(Knife coating)、狹縫式塗佈法(Slot die coating)、滾軸塗佈法(Roll coating)等習知的塗佈技術，形成於該第一電致變色層213或該第二電致變色層223的表面，且該膠固態電解質層23於接觸一介質層24後，會膠化而具有黏性。 於本較佳實施例中，是以該膠固態電解質層23形成於該第一電致變色層213的表面為例來作說明。

該膠固態電解質層23是由有機溶劑、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，及前述其中之一組合；該高分子材料選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯，及前述其中之一組合；該鹽類可解離出的離子選自氫離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子，及前述其中之一組合。

一膠化步驟13，於該膠固態電解質層23的表面形成一介質層24，令該膠固態電解質層23膠化而具有黏性。

該介質層24是由碳酸丙烯酯、碳酸丙烯，及一可解離出離子的鹽類混合而成。其中，該鹽類可解離出的離子選自氫離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子，及前述其中之一組合。

要說明的是，該介質層24可使用滴注、噴灑，或浸潤等方式形成於該膠固態電解質層23的表面。於本較佳實施例中，該介質層24是使用浸潤的方式形成於該膠固態電解質層23的表面。配合參閱圖3，詳細的說，於該膠化步驟13前，是先將含有該膠固態電解質層23的第一電致變色單元21及該第二電致變色單元22分別捲曲成卷備用，待貼合時，再將含有該膠固態電解質層23的第一電致 變色單元21傳送通過一含有該介質層24的槽體T，而使該膠固態電解質層23的表面接觸該介質層24，以令該膠固態電解質層23膠化而具有黏性。

一貼合步驟14，將該第一電致變色單元21與該第二電致變色單元22貼合，而製得該電致變色元件2。

利用該膠化後的膠固態電解質層23，將該第一電致變色單元21與該第二電致變色單元22的第二電致變色層223黏貼。於本較佳實施例中，是利用滾輪壓合的方式，將含有經膠化後的膠固態電解質層23的第一電致變色單元21與該第二電致變色單元22進行貼合。較佳地，亦可於貼合完成後進行預定形狀或尺寸的裁切。

本發明之製作方法藉由該膠固態電解質層23與介質層24相配合而具有黏性，由於該膠固態電解質層23未膠化前呈現不沾黏的狀態，因此，製得之半成品可單獨保存，待後續要進行貼合時再將該介質層24噴灑或塗覆於該膠固態電解質層23的表面，使其膠化具有黏性而可黏貼於其他物品的表面。由於該膠固態電解質層23於未膠化前是呈現不沾黏的狀態而可單獨保存，因此可彈性的進行製程的調控，以提升生產效率。再者，該膠固態電解質層23於製作完成時，其表面可能非均勻平整或存在有微小的坑洞，因此，利用該介質層24披覆於該膠固態電解質層23的表面進行膠化的同時，還可有效地填補該些坑洞並提升該膠固態電解質層23的表面平整度，同時，於貼合時利用 該介質層24增進濕潤性也可有效地減少氣泡的產生。

本發明該膠固態電解質也可同時應用於如圖4所示的自黏式電致變色元件3，該自黏式電致變色元件3可用於黏貼至任一物體的表面。

該自黏式電致變色元件3包含一電致變色單元31，及一膠固態電解質層32。該電致變色單元31包括一基板311、一第一透明導電層312、一第二透明導電層313，及一電致變色層314。該第一、二透明導電層312、313設置於該基板311的表面，且存在有一間隙S而彼此分離不連接，較佳地，該第一透明導電層312的面積大於該第二透明導電層313的面積，且該第一透明導電層312為該自黏式電致變色元件3的主要變色顯示區域；該電致變色層314形成於該第一、二透明導電層312、313及該基板311的表面，而該膠固態電解質層32則形成於該電致變色層314的表面。

該基板311、第一、二透明導電層312、313、電致變色層314，及膠固態電解質層32所選用的材料與特性皆與前述電致變色元件2相同，因此不再多加贅述。

較佳地，該自黏式電致變色元件3還包含一蓋覆於該膠固態電解質層32的表面的離型層33，該膠固態電解質層32必須在接觸一介質材料後，才會膠化而具有黏性，該離型層33即用以保護該膠固態電解質層32，也就是說，當後續要進行貼合時，只需將該離型層33移除，再將 該膠固態電解質層32與該介質材料接觸，便可利用該膠化後的膠固態電解質層32而黏貼至任何物體的表面。

本發明自黏式電致變色元件3只需於貼合時將該膠固態電解質層32膠化，利用其膠化具有的黏性便可黏貼於任何物體的表面，例如窗戶、車內的天窗、圖案看板等，不僅應用範圍廣泛也極具有市場發展的價值。

綜上所述，本發明利用該膠固態電解質層23與介質層24接觸膠化而具有黏性，不僅使製程的調控更為簡便，亦能有效地提升產品的良率以節省生產成本；此外，利用該製作方法亦可製作出具有市場發展價值，且應用範圍廣泛的自黏式電致變色元件3，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書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之範圍內。

11‧‧‧準備步驟

12‧‧‧膠固態電解質形成步驟

13‧‧‧膠化步驟

14‧‧‧貼合步驟

Claims (10)

1. 一種電致變色元件的製作方法，包含以下步驟：一準備步驟，製備一第一電致變色單元及一第二電致變色單元；一膠固態電解質形成步驟，於該第一電致變色單元或該第二電致變色單元的表面形成一膠固態電解質層，其中，該膠固態電解質層於接觸一介質層後，會膠化而具有黏性；一膠化步驟，於該膠固態電解質層的表面形成一介質層，令該膠固態電解質層膠化而具有黏性；及一貼合步驟，利用該膠化後的膠固態電解質層將該第一電致變色單元與該第二電致變色單元貼合，而製得該電致變色元件。
2. 如請求項1所述的電致變色元件的製作方法，其中，該準備步驟中，該第一電致變色單元包括一第一基板，及依序形成於該第一基板的表面的一第一透明導電層、一第一電致變色層，該第二電致變色單元包括一第二基板，及一形成於該第二基板的表面的第二透明導電層，該膠固態電解質形成步驟是於該第一電致變色層或該第二透明導電層的表面形成一膠固態電解質層。
3. 如請求項1所述的電致變色元件的製作方法，其中，該準備步驟中，該第一電致變色單元包括一第一基板，及依序形成於該第一基板的表面的一第一透明導電層、一 第一電致變色層，該第二電致變色單元包括一第二基板，及依序形成於該第二基板的表面的一第二透明導電層、一第二電致變色層，該膠固態電解質形成步驟是於該第一電致變色層或該第二電致變色層的表面形成一膠固態電解質層。
4. 如請求項1所述的電致變色元件的製作方法，其中，該膠化步驟中，該介質層是以滴注、噴灑、浸潤的方式形成於該膠固態電解質層的表面。
5. 如請求項1所述的電致變色元件的製作方法，其中，該膠固態電解質層是由有機溶劑、高分子材料、碳酸丙烯，及一可解離出離子的鹽類混合而成，而該介質層是由碳酸丙烯酯、碳酸丙烯，及一可解離出離子的鹽類混合而成。
6. 如請求項5所述的電致變色元件的製作方法，其中，該膠固態電解質層及該介質層之可解離出離子的鹽類，該可解離出的離子選自氫離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子，及前述其中之一組合。
7. 如請求項1所述的電致變色元件的製作方法，其中，該貼合步驟是利用滾輪壓合的方式將該第一電致變色單元與該第二電致變色單元進行貼合。
8. 一種自黏式電致變色元件，可用於黏貼至一物體的表面，包含：一電致變色單元；及 一膠固態電解質層，形成於該電致變色單元的表面，其中，該膠固態電解質層於接觸一介質層後，會膠化具有黏性而可黏貼於該物體的表面。
9. 如請求項8所述的自黏式電致變色元件，還包含一蓋覆於該膠固態電解質層的表面的離型層。
10. 如請求項8所述的自黏式電致變色元件，其中，該電致變色單元包括一基板、一第一透明導電層、一第二透明導電層，及一電致變色層，該第一、二透明導電層設置於該基板的表面且彼此分離不連接，該電致變色層形成於該第一、二透明導電層及該基板的表面，而該膠固態電解質層形成於該電致變色層的表面。