TW201806932A - 電致變色材料及具有該電致變色材料的防眩後視鏡 - Google Patents

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Abstract

相較於習知技術所揭示的電致變色材料因材料合成回收率過低而具有高製造成本之缺點，本發明係特別修飾紫精化合物之化學結構，藉以開發出因具有高材料合成回收率而顯示出低製造成本之優點的一種電致變色材料。此外，不同於習知技術所揭示的電致變色元件，本發明係同時提出一種具有電致變色材料的防眩後視鏡，且該防眩後視鏡係於變色後反射率的表現上有著明顯優勢。

Description

電致變色材料及具有該電致變色材料的防眩後視鏡
本發明係關於電活性材料(electroactive material))之技術領域，尤指應用於防眩後視鏡的一種電致變色材料(electrochromic material)。
電致變色技術(electrochromism)是指外加電場至一電活性材料，使得該電活性材料(electroactive material)在電場的作用下發生氧化或者還原的可逆反應，造成電活性材料的能階改變，因而改變該材料的光學性能在可見光波長範圍內產生穩定可逆變化。所述光學性能例如：透射率、反射率或吸收率。
電致變色材料(electrochromic material)目前被廣泛地應用於智慧窗(smart window)之中，其能夠在不同的電壓下產生相應的顏色變化，藉此方式控制不同波長可見光之穿透與吸收，達到調節室內照明與溫度之目的。另外，電致變色材料也經常被應用在汽車的天窗與反光後照鏡。習知的電致變色材料分為：過渡金屬氧化物(Transition metal oxides)、價間遷入化合物(Intercalated materials)、有機化合物(Organic compounds)、以及導電高分子(conductive polymer)。其中，有機化合物與導電高分子因具有低成本、製程簡單、高導電度、色彩豐富等優點，因此逐漸成為電致材料的主流應用。
甲基紫精(methyl viologen)、庚基紫精(heptyl viologen)與苯基紫精(phenyl viologen)為傳統的有機化合物之電致變色材料，其化學結構係分別由下化學式(I)、化學式(II)與化學式(III)所表示。 [化學式I] [化學式II] [化學式III]
紫精材料在中性態時為無色，在還原態時則呈現藍紫色。然而，紫精材料通常對於光線係相當敏感，特別是紫外光；因此，傳統的紫精材料並不適合應用在汽車後視鏡。有鑑於此，台灣專利號： I265972係揭示一種電致變色材料，其化學結構係分別由下化學式(IV)所表示。 [化學式IV]
化學式(IV)所表示的化合物的中文全名為：1,1-雙(4-甲氧基羰基)苯甲基-4,4’-聯吡啶四氟硼酸鹽，且其英文全名為: 1,1-bis (4-methoxycarbonyl) benzyl-4,4'-bipyridinium tetrafluoroborate。該化合物的製造流程包括以下步驟： 步驟(1’)：將1.7克的4,4’-聯吡啶(0.01莫耳)以及5克的甲基(4-溴甲基)苯甲酸酯(0.02莫耳)添加至一第1圓底燒瓶之中； 步驟(2’)：加入30毫升的氰甲烷至該第1圓底燒瓶之中，並攪拌該第1圓底燒瓶之中的溶液； 步驟(3’)：將第1圓底燒瓶之中的溶液加熱至85o C的一第1反應溫度，並維持該反應溫度持續5小時；之後，可於第1圓底燒瓶內觀察到一半成品生成，產率為60%；其中，該半成品為黃色固體的1,1-雙(4-甲氧基羰基)苯甲基-4,4’-聯吡啶二溴化物(bipyridinium dibromide)； 步驟(4’)：將該半成品置入一第2圓底燒瓶之中，並加水至該第2圓底燒瓶內以溶解該半成品；以及 步驟(5’)：添加四氟硼酸鋰水溶液進入該第2圓底燒瓶之中，並將第2圓底燒瓶內的溶液維持在10o C的一第2反應溫度；之後，可於第2圓底燒瓶內觀察到一成品生成，產率為54%；其中，該成品為白色結晶物的1,1-雙(4-甲氧基羰基)苯甲基-4,4’-聯吡啶四氟硼酸鹽。
並且，具有前述電致變色材料的一汽車後視鏡的反射率與變色速度係整理於下表(1)之中。 表(1)
如同熟悉防眩後視鏡生產製作的工程人員所熟知的，台灣專利號：I265972所揭示的電致變色材料具有快速著色速度以及顯著降低反射率的優點，然而該電致變色材料因為材料合成回收率過低而導致具有高製造成本之最大缺點。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成本發明之一種電致變色材料及具有該電致變色材料的一種防眩後視鏡。
本發明之第一目的在於提供一種電致變色材料。相較於習知技術所揭示的電致變色材料因材料合成回收率過低而具有高製造成本之缺點，本發明係特別修飾紫精化合物之化學結構，藉以開發出因具有高材料合成回收率而顯示出低製造成本之優點的一種電致變色材料。
為了達成上述本發明之第一目的，本案之發明人係提供所述電致變色材料的一實施例，其係為一紫精化合物(viologen compound)，且該紫精化合物的化學結構係由下列化學式(1)所表示： 化學式(1)； 其中，所述化學式(1)之中的X1與X2皆為一鹵素，且A-為一補償離子。
於前述該電致變色材料的實施例中，所述補償離子可為下列任一者：、、、、、、或。
本發明之第二目的在於提供一種防眩後視鏡。相較於習知技術所揭示的電致變色元件，本發明係同時提出一種具有電致變色材料的防眩後視鏡，且該防眩後視鏡係於變色後反射率的表現上有著明顯優勢。
為了達成上述本發明之第二目的，本案之發明人係提供所述防眩後視鏡的一實施例，包括： 一後視鏡主體，係包括： 一第一透光層； 一第一電極層，係設置於該第一透光層之上； 一電致變色層，係設置於該第一電極層之上，且該電致變色層係由一電致變色材料所製成； 一第二電極層，係設置於該電致變色層之上； 一第二透光層，係設置於該第二電極層之上；以及 一反射膜，係覆蓋該第二透光層； 其中，該電致變色材料為一紫精化合物(viologen compound)，且該紫精化合物的化學結構係由下列化學式(1)所表示： 化學式(1)； 其中，所述化學式(1)之中的X1與X2皆為一鹵素，且A- 為一補償離子。
於前述該防眩後視鏡的實施例中，係更包括一框架，用以容置該後視鏡主體於其中。
於前述該防眩後視鏡的實施例中，其中，該第一透光層與該第二透光層之材質可為下列任一者：透明玻璃或透明壓克力。
於前述該防眩後視鏡的實施例中，其中，該反射膜之材質可為下列任一者：鋁、銀、銅、鉻、上述任兩者之合金、或上述任兩者以上之合金。
於前述該防眩後視鏡的實施例中，其中，一框膠係用以使得具有該第一電極層的該第一透光層以及具有該第二電極層該第二透光層相互堆疊貼合。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種電致變色材料及具有該電致變色材料的一種防眩後視鏡，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
首先說明本發明之一種電致變色材料。本發明之電致變色材料為一紫精化合物(viologen compound)，且該紫精化合物的化學結構係由下列化學式(1)所表示： 化學式(1)
必須補充說明的是，所述化學式(1)之中的A- 為一補償離子，且該補償離子可以是、、、、、或、或；又或者，補償離子也可以是一鹵素離子。另一方面，化學式(1)之中的X1與X2皆為一鹵素。值得說明的是，X1與X2可以是彼此相同的鹵素，也可以是彼此不同的鹵素。
實施例
為了證實本發明所提出的電致變色材料的確具有可實施性，以下將舉出該電致變色材料的一示範性製造方法。該示範性製造方法包括以下製程步驟： 步驟(1)：將0.1 莫耳的4, 4’-聯吡啶與0.22 莫耳的3-氟溴化苯基添加至一第1圓底燒瓶之中； 步驟(2)：加入乙腈至該第1圓底燒瓶之中，並攪拌該第1圓底燒瓶之中的溶液； 步驟(3)：將第1圓底燒瓶之中的溶液加熱至85o C的一第1反應溫度，並維持該反應溫度持續48小時；之後，可於第1圓底燒瓶內觀察到一半成品生成，產率為87%；其中，該半成品為黃色固體的1,1-雙(3-氟溴化苯基)苯甲基-4,4’-聯吡啶二溴化物(bipyridinium dibromide)； 步驟(4)：備好一六氟磷酸鉀水溶液於一第2圓底燒瓶內； 步驟(5)：將該六氟磷酸鉀水溶液加熱至85o C，然後將該黃色固體加入該第2圓底燒瓶內之中； 步驟(6)：將該第2圓底燒瓶內的溶液的溫度降低4o C；之後，可於第2圓底燒瓶內觀察到成品生成，產率為85%；其中，該成品為淡黃色固體的1,1-雙(3-氟溴化苯基)苯甲基-4,4’-聯吡啶二溴化物，英文全名為：1,1-bis(3-fluorobenzyl bromide) benzyl-4,4’-bipyridinium dibromide。
接著，將獲取自步驟(6)的淡黃色固體應用至一汽車後視鏡，以獲得一防眩後視鏡。請參閱圖1，為具有電致變色材料之防眩後視鏡的立體圖。如圖1所示，該防眩後視鏡1主要包括：一框架10與一後視鏡主體11，其中該後視鏡主體11係由該框架10所容置固定。繼續地參閱圖1，並請同時參閱圖2與圖3，係分別顯示防眩後視鏡之後視鏡主體的分解圖與剖視圖。請依據圖1中由A點至B點所構成的方向線來觀視圖2與圖3。如圖所示，該後視鏡主體11係包括：一第一透光層111、一第一電極層112、一電致變色層113、一第二電極層114、一第二透光層115、以及一反射膜116。其中，該第一透光層111之材質可為透明玻璃或透明壓克力，且該第一電極層112係設置於該第一透光層111之上。
接續上述，該電致變色層113係設置於該第一電極層112之上，且該電致變色層113係由一電致變色材料所製成；特別地，該電致變色材料為一紫精化合物(viologen compound)，且該紫精化合物的化學結構係由前述之化學式(1)所表示。另外，該第二電極層114係設置於該電致變色層113之上。值得說明的是，第二透光層115可為透明玻璃或透明壓克力，且其係設置於該第二電極層114之上。如熟悉汽車後視鏡生產製作的工程師所熟知的，反射膜116通常係覆於該第二透光層115之表面，且反射膜116常用的材質包括：鋁、銀、銅、鉻、上述任兩者之合金、或上述任兩者以上之合金。
於將該第一透光層111、該第一電極層112、該電致變色層113、該第二電極層114、該第二透光層115、與該反射膜116組合成後視鏡主體11之前，係先按照1:1的莫耳比例，將前述步驟(6)所得到的電致變色材料與一吩嗪衍生物加入一碳酸丙烯酯溶劑之中，以獲得一電致變色材料溶液。值得說明的是，該電致變色材料於該電致變色材料溶液之中的濃度係介於250毫莫耳/升至4000毫莫耳/升之間。接著，利用一框膠(seal agent)110(如圖2所示)，將具有第一電極層112的該第一透光層111以及具有第二電極層114與反射膜116的該第二透光層115堆疊貼合。如此一來，第一透光層111、第一電極層112、電致變色層113、第二電極層114、第二透光層115、與反射膜116即被疊合所述後視鏡主體11。
必須補充說明的是，框膠110特別開設有一填充孔117，因此所述電致變色材料溶液係通過該填充孔117注入由框膠110所圍出的一容置空間內，進以形成介於第一電極層112與第二電極層114之間的該電致變色層113。於本發明中，該框膠110可以是光固化膠、熱固化膠、或上述兩者之混合物；並且，框膠110內係特別混合有粒徑介於0.1至0.3毫米的複數個玻璃球，其中該些玻璃球係作為間隙物(spacer)，用以使得所述的容置空間能夠在該第一透光層111與該第二透光層115相互貼合之後產生。最後，只要再利用紫外光固化的黏膠封住該填充孔117，即可獲得後視鏡主體11的成品。進一步地，將後視鏡主體11嵌入框架10後，即獲得防眩後視鏡1的成品，接著便能夠接著測試該防眩後視鏡1的反射率與變色速度。測試結果係整理於下表(2)與表(3)之中。 表(2) 表(3)
比較上述表(2)與表(3)，吾人可以輕易地發現，由於防眩後視鏡1變色後的反射率為7.13%，因此對於汽車駕駛人而言，該防眩後視鏡1係展現出良好的防眩效能。另一方面，比較本案先前技術說明所載之表(1)與上述表(3)可以發現，本發明之防眩後視鏡1之變色後反射率甚至更低於台灣專利號I265972所揭示的電致變色元件。
如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之電致變色材料及具有該電致變色材料的防眩後視鏡，經由上述，可以得知本發明係具有下列之優點：
(1)相較於台灣專利號I265972所揭示的電致變色材料，本案發明人係特別修飾紫精化合物之化學結構，藉以開發出因具有高材料合成回收率而顯示出低製造成本之優點的一種電致變色材料。
(2)同時，相較於台灣專利號I265972所揭示的電致變色元件，本發明之具有電致變色材料的防眩後視鏡1，係於變色後反射率的表現上明顯優於台灣專利號I265972所揭示的電致變色元件。
必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
＜本發明＞
1‧‧‧防眩後視鏡
10‧‧‧框架
11‧‧‧後視鏡主體
A、B‧‧‧點
111‧‧‧第一透光層
112‧‧‧第一電極層
113‧‧‧電致變色層
114‧‧‧第二電極層
115‧‧‧第二透光層
116‧‧‧反射膜
110‧‧‧框膠
117‧‧‧填充孔
＜習知＞
無
圖1係顯示具有電致變色材料之防眩後視鏡的立體圖； 圖2係顯示防眩後視鏡之後視鏡主體的分解圖； 圖3係顯示防眩後視鏡之後視鏡主體的剖視圖。
11‧‧‧後視鏡主體
A、B‧‧‧點
111‧‧‧第一透光層
112‧‧‧第一電極層
113‧‧‧電致變色層
114‧‧‧第二電極層
115‧‧‧第二透光層
116‧‧‧反射膜

Claims (11)

  1. 一種電致變色材料，係為一紫精化合物(viologen compound)，且該紫精化合物的化學結構係由下列化學式(1)所表示： 化學式(1)； 其中，所述化學式(1)之中的X1與X2皆為一鹵素，且為一補償離子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電致變色材料，其中，所述補償離子可為下列任一者：、、、、、、或。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電致變色材料，其中，所述補償離子為一鹵素離子。
  4. 一種防眩後視鏡，係包括： 一後視鏡主體，係包括： 一第一透光層； 一第一電極層，係設置於該第一透光層之上； 一電致變色層，係設置於該第一電極層之上，且該電致變色層係由一電致變色材料所製成； 一第二電極層，係設置於該電致變色層之上； 一第二透光層，係設置於該第二電極層之上；以及 一反射膜，係覆蓋該第二透光層； 其中，該電致變色材料為一紫精化合物(viologen compound)，且該紫精化合物的化學結構係由下列化學式(1)所表示： 化學式(1)； 其中，所述化學式(1)之中的X1與X2皆為一鹵素，且A- 為一補償離子。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之防眩後視鏡，其中，更包括一框架，用以容置該後視鏡主體於其中。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之防眩後視鏡，其中，所述補償離子可為下列任一者：、、、、、或、或。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之防眩後視鏡，其中，所述補償離子為一鹵素離子。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之防眩後視鏡，其中，該第一透光層與該第二透光層之材質可為下列任一者：透明玻璃或透明壓克力。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之防眩後視鏡，其中，該反射膜之材質可為下列任一者：鋁、銀、銅、鉻、上述任兩者之合金、或上述任兩者以上之合金。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之防眩後視鏡，其中，一框膠係用以使得具有該第一電極層的該第一透光層以及具有該第二電極層該第二透光層相互堆疊貼合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之防眩後視鏡，其中，該框膠可為下列任一者：光固化膠、熱固化膠、或上述兩者之混合物。
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