TWI554813B - Electrochromic device and its preparation method - Google Patents

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Description

電致變色裝置及其製法
本發明是有關於一種電致變色技術，特別是指一種電致變色裝置及其製法。
參閱圖1及圖2，為一種習知的電致變色裝置，常用於車輛、建築物，以及軍事裝備等。該電致變色裝置包含一層位於中央的黏膠層11、分別位於該黏膠層11兩相反側的一層電致變色層12與一層離子儲存層13、兩層分別位於該電致變色層12與該離子儲存層13外側的透明導電層14，以及兩層分別位於該等透明導電層14外的玻璃層15。該黏膠層11除了能將該電致變色層12與該離子儲存層13結合在一起，同時也扮演提供電解質的角色。該電致變色層12在受有電源時能夠變色，且其材料能選自於三氧化鎢、氧化鎳、五氧化二釩，以及前述材料的任一組合。該離子儲存層13的材料舉例來說能為氧化鎳。該等透明導電層14的材料舉例來說分別能為銦錫氧化物。
此種習知的電致變色裝置，在使用一段時間後，該黏膠層11會因內外溫差導致熱脹冷縮不均，而由該電致變色裝置的外環部位逐漸地往中央部位縮入，也就是產生習知所稱的縮膠現像，並如圖1所示。在縮膠現象發生之後，該電致變色裝置的外環部位16會如圖2所示地產 生數條紋路17，導致產品具有瑕疵。為了避免出現縮膠現像，可行的一種辦法是增加該黏膠層11的厚度，然而如該黏膠層11的厚度一旦增加，會使得該電致變色裝置的變色速率變慢，而不符使用要求，有待改善。
本發明的第一目的，在於提供一種電致變色裝置，能防止縮膠現像的產生。
該電致變色裝置包含一層黏膠層、一個第一電致變色本體，以及一個第二電致變色本體。
該黏膠層具有彼此上下相反的一個第一膠面與一個第二膠面。該第一電致變色本體包括一個與該黏膠層的該第一膠面貼合的第一接面。該第一接面具有一個位於中央的第一中面部，以及一個圍繞該第一中面部的第一環面部。該第一環面部界定出數個第一孔洞。該第二電致變色本體與該第一電致變色本體相間隔，並包括一個與該黏膠層的該第二膠面貼合的第二接面。
該電致變色裝置的功效在於：透過在該第一電致變色本體設置該等第一孔洞，能增加該黏膠層與該第一電致變色本體的接觸面積，使摩擦力增加，從而能避免該黏膠層由外往內縮，並達成本發明防止縮膠現象產生的目的。
本發明的第二目的，在於提供一種電致變色裝置的製法，所製得的電致變色裝置，不會產生縮膠現像。
該電致變色裝置的製法包含：步驟A：提供一 個第一電致變色本體與一個第二電致變色本體。步驟B：在該第一電致變色本體的一個第一接面上鑿孔，形成數個分別位於該第一接面的外環部位的第一孔洞。步驟C：提供一種黏膠連接該第一接面與該第二接面，形成一層位於該第一電致變色本體與該第二電致變色本體間的黏膠層。
該電致變色裝置的製法的功效在於：在該第一電致變色本體設置該等第一孔洞，創造出該黏膠層與該第一電致變色本體額外的接觸面積，利用增加的摩擦力使製得的電致變色裝置不會發生縮膠現像。
2‧‧‧黏膠層
21‧‧‧第一膠面
22‧‧‧第二膠面
23‧‧‧填充層部
3‧‧‧第一電致變色本體
31‧‧‧第一透明導電層
32‧‧‧第一基板
33‧‧‧離子儲存層
34‧‧‧第一接面
341‧‧‧第一中面部
342‧‧‧第一環面部
343‧‧‧第一長面段
344‧‧‧第一短面段
345‧‧‧第一孔洞
4‧‧‧第二電致變色本體
41‧‧‧第二透明導電層
42‧‧‧第二基板
43‧‧‧電致變色層
44‧‧‧第二接面
441‧‧‧第二中面部
442‧‧‧第二環面部
443‧‧‧第二長面段
444‧‧‧第二短面段
445‧‧‧第二孔洞
51‧‧‧提供材料步驟
52‧‧‧雷射鑿孔步驟
53‧‧‧連接貼合步驟
D1‧‧‧第一間隔距離
D2‧‧‧第一深度
D3‧‧‧第二間隔距離
D4‧‧‧第二深度
T1‧‧‧厚度
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
W3‧‧‧寬度
W4‧‧‧寬度
W5‧‧‧寬度
W6‧‧‧寬度
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個習知的電致變色裝置的一個剖視圖；圖2是習知的該電致變色裝置的一個俯視圖；圖3是本發明電致變色裝置及其製法的一個實施例的一個不完整的分解圖，圖中示意一個第一電致變色本體與一個第二電致變色本體；圖4是該實施例的一個剖視圖；圖5是該實施例的該第一電致變色本體的一個第一環面部與該第二電致變色本體的一個第二環面部的局部放大示意圖；圖6是該實施例的一個流程說明圖；及圖7是該實施例的一個操作示意圖。
參閱圖3、圖4及圖5，本發明電致變色裝置及其製法的一個實施例，包含一層黏膠層2、分別設置在該黏膠層2上下兩相反側的一個第一電致變色本體3與一個第二電致變色本體4。要說明的是，圖式僅為示意，並不代表實際比例。
該黏膠層2位於該第一電致變色本體3與該第二電致變色本體4中間，並包括此上下間隔的一個第一膠面21與一個第二膠面22，以及數個分別自該第一膠面21與該第二膠面22往外突伸的填充層部23。該等填充層部23的其中幾個分別由該第一膠面21往該第一電致變色本體3突伸。該等填充層部23的另外幾個分別由該第二膠面22往該第二電致變色本體4突伸。由於該黏膠層2的材料為本領域之通常知識者所熟稔的習知技術，故在此不多作說明。該黏膠層2的厚度T1為100μm。
該第一電致變色本體3包括一層位於中央的第一透明導電層31、一層設置在該第一透明導電層31上方的第一基板32，以及一層設置在該第一透明導電層31下方的離子儲存層33。該第一透明導電層31的材料為銦錫氧化物。該離子儲存層33的材料為氧化鎳，並具有一個與該黏膠層2貼合的第一接面34。該第一接面34具有一個位於中央且概呈矩形的第一中面部341，以及一個圍繞該第一中面部341且呈方環形的第一環面部342。
該第一環面部342具有兩個分別位於兩長側的 第一長面段343，以及分別連接該等第一長面段343的第一短面段344。該等第一長面段343的寬度W1為2.5mm。該等第一短面段344的其中一個的寬度W2為2.5mm，該等第一短面段344的另外一個的寬度W3為3.5mm。該等第一長面段343與該等第一短面段344分別界定出數個彼此間隔的第一孔洞345。該等第一孔洞345分別容設有該黏膠層2的該等填充層部23的其中幾個。定義彼此相鄰的兩個第一孔洞345的中心距離為一個第一間隔距離D1。該等第一間隔距離D1能為0.05mm至0.5mm，更佳為0.1mm至0.2mm，在本實施例為0.1mm。每一第一孔洞345為由下往上凹入的盲孔，且所界定出的第一深度D2能為200nm至2000nm，更佳為200nm至800nm，在本實施例中為600nm。
該第二電致變色本體4與該第一電致變色本體3相間隔，並包括一層位於中央的第二透明導電層41、一層位於該第二透明導電層41下方的第二基板42，以及一層位於該第二透明導電層41上方的電致變色層43。該第二透明導電層41的材料為銦錫氧化物。該電致變色層43的材料為三氧化鎢，並具有一個與該黏膠層2貼合的第二接面44。該第二接面44具有一個位於中央且概呈矩形的第二中面部441，以及一個圍繞該第二中面部441且呈方環形的第二環面部442。
該第二環面部442具有兩個分別位於兩長側的第二長面段443，以及分別連接該等第二長面段443的第二短面段444。該等第二長面段443的寬度W4為2.5mm。該 等第二短面段444的其中一個的寬度W5為2.5mm，該等第二短面段444的另外一個的寬度W6為3.5mm。該等第二長面段443與該等第二短面段444分別界定出數個彼此間隔的第二孔洞445。該等第二孔洞445分別容設有該黏膠層2的該等填充層部23的另外幾個。定義彼此相鄰的兩個第二孔洞445的中心距離為一個第二間隔距離D3。該等第二間隔距離D3能為0.05mm至0.5mm，更佳為0.1mm至0.2mm，在本實施例為0.1mm。每一第二孔洞445為由上往下凹入的盲孔，且所界定出的第一深度D2能為200nm至2000nm，更佳為200nm至800nm，在本實施例中為600nm。
該電致變色裝置的功效在於：該黏膠層2的該等填充層部23分別位於該等第一孔洞345與該等第二孔洞445的設計，能增加該黏膠層2與該第一電致變色本體3與該第二電致變色本體4的接觸面積，因而能增加摩擦力，阻礙該黏膠層2內縮，使該黏膠層2不會出現縮膠現像，而達到本發明的目的。
要特別說明的是，該第一電致變色本體3與該第二電致變色本體4的層狀結構，可能依各家產品的設計不同而有不同變化。本發明的精神為在與該黏膠層2接觸的該第一接面34與該第二接面44設置該等第一孔洞345與該等第二孔洞445來增加摩擦力。該黏膠層2的該等填充層部23可選擇地填充於該等第一孔洞345的其中幾個與該等第二孔洞445的其中幾個裡面，且不用完全填滿該等第一孔洞345與該等第二孔洞445，同樣有增加接觸面積而 能有防止縮膠的效果。
當該等第一間隔距離D1與該等第二間隔距離D3太大時，也就是該等第一孔洞345與該等第二孔洞445過度稀疏時，提高摩擦力的效果沒那麼好。當該等第一間隔距離D1與該等第二間隔距離D3太小時，也就是該等第一孔洞345與該等第二孔洞445過度密集時，該第一環面部342與該第二環面部442的機械性質會偏弱，而容易損壞。因此，為了在提高摩擦力的同時兼具良好的機械性質，該等第一間隔距離D1與該等第二間隔距離D3分別以前述限定的0.05mm至0.5mm為佳。
當該等第一深度D2與該等第二深度D4太小時，也就是說該等第一孔洞345與該等第二孔洞445的深度太淺時，摩擦力提升的效果沒那麼好。當該等第一深度D2與該等第二深度D4太深甚至形成貫孔時，除了會導致該離子儲存層33與該電致變色層43破碎外，還會影響到該透明導電層，使得變色速度變慢。因此，為了在較佳的摩擦力與較佳的變色品質間取得平衡，該等第一深度D2與該等第二深度D4分別以前述限定的200nm至2000nm為佳。
當該等第一長面段343、該等第一短面段344、該等第二長面段443，以及該等第二短面段444的寬度太窄時，會使得該等第一孔洞345與該等第二孔洞445的分布數量不足，防止縮膠現像的效果沒那麼好。當該等第一長面段343、該等第一短面段344、該等第二長面段443，以 及該等第二短面段444的寬度太寬時，又會擠壓到能有效變色的區域，使製得的產品的可變色面積變少。因此，為了在防止縮膠效果與可用的變色面積間取得平衡，該等第一長面段343、該等第一短面段344、該等第二長面段443，以及該等第二短面段444的寬度，以限制於0.5mm至5mm為佳，更佳為2.5mm至3.5mm。
為了瞭解本實施例的成效，將本實施例升溫後降溫再升溫共計10個循環後觀察，本實施例縮膠現象的範圍由外向內計算僅有0.1mm。在相同測試下，習知的產品縮膠現象影響的範圍卻高達10mm。本發明能將影響範圍縮減至原先的百分之一，效果的確相當良好。所述的1個循環是將本實施例由室溫升溫到85℃並維持1小時，再降溫到25℃維持0.5小時，再降溫到-30℃維持1個小時，再升溫到25℃維持0.5小時，即完成1個循環。
參閱圖6及圖7，前述的電致變色裝置，能以包含如下步驟的製法製得：一個提供材料步驟51、一個雷射鑿孔步驟52，以及一個連接貼合步驟53。
該提供材料步驟51是提供一個第一電致變色本體3與一個第二電致變色本體4。該第一電致變色本體3包括一層位於中央的第一透明導電層31，以及分別設置在該第一透明導電層31兩相反側的一層第一基板32與一層離子儲存層33。該離子儲存層33具有一個第一接面34。該第二電致變色本體4包括一層位於中央的第二透明導電層41，以及分別設置在該第二透明導電層41兩相反側的一 層第二基板42與一層電致變色層43。該電致變色層43具有一個第二接面44。
該雷射鑿孔步驟52是以雷射在該第一接面34與該第二接面44上鑿孔，使該第一接面34形成數個分別位於該第一接面34的外環部位的第一孔洞345，並使該第二接面44形成數個分別位於該第二接面44的外環部位的第二孔洞445。所使用的雷射功率能為4w至20w，在本實施例為10w。每一個第一孔洞與每一個第二孔洞的鑿孔時間分別可為0.1ms至0.5ms，在本實施例為0.5ms。在前述的功率及鑿孔時間條件下，能夠創造出深度分別為600nm的該等第一孔洞345與該等第二孔洞445。
該連接貼合步驟53是提供一種黏膠連接該第一接面34與該第二接面44，形成一層位於該第一電致變色本體3的該第一接面34與該第二電致變色本體4的該第二接面44間的黏膠層2。該黏膠在貼合的時候，會進入該等第一孔洞345與該等第二孔洞445中，使該黏膠層2具有數個分別填充進該等第一孔洞345與該等第二孔洞445中的填充層部23。以本製法製得的電致變色裝置，因該黏膠層2與該第一電致變色本體3及該第二電致變色本體4的外環部位因有較大的接觸面積而有較大的摩擦力，故能防止該黏膠層2由外往內縮入，也就是說能達到本發明防止製得的成品產生縮膠現象的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利 範圍及專利說明書內容所作的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‧‧‧黏膠層
21‧‧‧第一膠面
22‧‧‧第二膠面
23‧‧‧填充層部
3‧‧‧第一電致變色本體
31‧‧‧第一透明導電層
32‧‧‧第一基板
33‧‧‧離子儲存層
34‧‧‧第一接面
342‧‧‧第一環面部
345‧‧‧第一孔洞
4‧‧‧第二電致變色本體
41‧‧‧第二透明導電層
42‧‧‧第二基板
43‧‧‧電致變色層
44‧‧‧第二接面
442‧‧‧第二環面部
445‧‧‧第二孔洞
D2‧‧‧第一深度
D4‧‧‧第二深度
T1‧‧‧厚度

Claims (6)

  1. 一種電致變色裝置，包含：一層黏膠層，具有彼此上下相反的一個第一膠面與一個第二膠面；一個第一電致變色本體，包括一個與該黏膠層的該第一膠面貼合的第一接面，該第一接面具有一個位於中央的第一中面部，以及一個圍繞該第一中面部的第一環面部，該第一環面部界定出數個第一孔洞；及一個第二電致變色本體，與該第一電致變色本體上下間隔，並包括一個與該黏膠層的該第二膠面貼合的第二接面；其中，該第二接面具有一個位於中央的第二中面部，以及一個圍繞該第二中面部的第二環面部，該第二環面部界定出數個第二孔洞，該等第一孔洞彼此間隔相距，且彼此的間隔距離為0.05mm至0.5mm，該等第二孔洞彼此間隔相距，且彼此的間隔距離為0.05mm至0.5mm。
  2. 如請求項1所述的電致變色裝置，其中，該等第一孔洞與該等第二孔洞分別為盲孔。
  3. 如請求項2所述的電致變色裝置，其中，該等第一孔洞與該等第二孔洞的深度分別為200nm至2000nm。
  4. 如請求項1所述的電致變色裝置，其中，該第一環面部與該第二環面部的寬度分別為0.5mm至5mm。
  5. 如請求項1所述的電致變色裝置，其中，該黏膠層具有 數個分別填充於該等第一孔洞與該等第二孔洞間的填充層部。
  6. 一種電致變色裝置的製法，包含：步驟A：提供一個第一電致變色本體與一個第二電致變色本體；步驟B：在該第一電致變色本體的一個第一接面上鑿孔，形成數個分別位於該第一接面的外環部位的第一孔洞；及步驟C：提供一種黏膠連接該第一接面與該第二接面，形成一層位於該第一電致變色本體與該第二電致變色本體間的黏膠層；其中，在該步驟B中，還在該第二電致變色本體的一個第二接面上鑿孔，形成數個分別位於該第二接面的外環部位的第二孔洞，鑿孔時是以雷射在該第一電致變色本體與該第二電致變色本體上鑿孔，且雷射的功率為4w至20w，每一個第一孔洞與每一個第二孔洞的鑿孔時間分別為0.1ms至0.5ms。
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