TWI828348B - 電致變色薄膜及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供一種電致變色薄膜的製造方法，該製造方法包括：在第一導電膜材上形成變色還原層；在第二導電膜材上形成變色氧化層；連續供應變色還原層並在變色還原層上形成離子傳導膠體；將設置有變色氧化層的第二導電膜材壓合至連續供應的離子傳導膠體上，使變色氧化層位於第二導電膜材與離子傳導膠體之間；以及將離子傳導膠體固化以形成固態電解質層。
Description
本揭露內容是有關於一種電致變色薄膜及一種電致變色膜的製造方法。
目前市面上的電致變色元件多以玻璃基板等硬質材作為基礎層板，使得電致變色元件在生產過程中無法被收納，而僅能以獨立片狀式結構實施，且獨立片狀式的電致變色元件不利於量產，產能相對受到限制。片狀式結構的電致變色元件在應用上容易受限於材料尺寸、形狀及彎曲情形(曲面)而無法被廣泛應用，且在應用時為因應物品尺寸，在裁切後容易有廢料產生。此外，電致變色元件在製程上必須額外製作可供電解質液填充的框膠，否則電解液容易滲出電致變色元件外部。因此，如何解決上述問題為本領域技術人員積極研究的課題。
根據本揭露一些實施方式，本揭露提供一種電致變色薄膜的製造方法，其包括：在第一導電膜材上形成變色還原層；在第二導電膜材上形成變色氧化層；連續供應變色還原層並在變色還原層上形成離子傳導膠體；將設置有變色氧化層的第二導電膜材壓合至連續供應的離子傳導膠體上，使變色氧化層位於第二導電膜材與離子傳導膠體之間；以及將離子傳導膠體固化以形成固態電解質層。
在本揭露一些實施方式中，離子傳導膠體的製備方法包括：將聚碳酸酯及過氯酸鋰均勻混合，以形成電解質混合物；及將電解質混合物與紫外光固化膠均勻混合，以形成離子傳導膠體，其中紫外光固化膠包括丙烯酸系樹脂。
在本揭露一些實施方式中，電解質混合物的含量介於30重量份至40重量份之間，紫外光固化膠的含量介於60重量份至70重量份之間，且以電解質混合物的總重量計，過氯酸鋰的含量介於1wt%至15wt%之間。
在本揭露一些實施方式中，在溫度介於15℃至70℃間時，離子傳導膠體的黏度介於200cps至10000cps間。
在本揭露一些實施方式中，離子傳導膠體的厚度介於10微米至100微米之間。
在本揭露一些實施方式中，將設置有變色氧化層的第二導電膜材壓合至連續供應的離子傳導膠體上包括：透過第一壓合輪與第二壓合輪的轉動，將設置有變色氧化層的第二導電膜材壓合至連續供應的離子傳導膠體上，其中第一壓合輪與第二壓合輪之間的間距介於100μm至500μm之間。
在本揭露一些實施方式中，連續供應變色還原層並於變色還原層上形成離子傳導膠體包括：將離子傳導膠體以1公尺/分鐘至20公尺/分鐘的速度塗佈至連續供應的變色還原層上。
在本揭露一些實施方式中，將離子傳導膠體固化形成固態電解質層包括：使用紫外光照射離子傳導膠體，其中紫外光的波長介於365奈米至395奈米之間。
根據本揭露另一些實施方式，電致變色薄膜包括第一導電膜材、變色還原層、固態電解質層、變色氧化層及第二導電膜材。變色還原層配置於第一導電膜材上。固態電解質層配置於變色還原層上。變色氧化層配置於固態電解質層上。第二導電膜材配置於變色氧化層上。其中，電致變色薄膜不具有設置於第一導電膜材、變色還原層、固態電解質層、變色氧化層及第二導電膜材各自之至少一側的一框架元件。
在本揭露一些實施方式中，電致變色薄膜不具有接觸至少該側的框架元件，且框架元件的材料包括壓克力樹脂(Acrylic Resin)、環氧樹脂(Epoxy)或其組合。
根據本揭露上述實施方式，本揭露不僅僅將傳統以玻璃基板等硬質材作為基礎層板之板材狀的電致變色元件改良而形成電致變色薄膜，更透過具體的製程改良，將電致變色薄膜的製造過程整合至卷對卷(roll to roll)製程中。如此一來，可得到成卷且膜狀的電致變色薄膜而非傳統以玻璃基板等硬質材作為基礎層板之板材(片材)狀的電致變色元件。因此，電致變色薄膜可直接根據後端的設計而裁切為合適的形狀及尺寸，使整個電致變色薄膜的製造方法不會受限於電致變色薄膜於應用時的最終形狀、尺寸及彎曲弧度。另一方面，透過卷對卷製程形成電致變色薄膜不僅可提高生產效率及良率、避免廢氣或廢液排放、提高儲存及運送的便利性，且相較於傳統的玻璃製程可在較小的生產基地生產，大幅提升製程便利性且產能不會受到限制。此外，以本揭露之製造方法製備而成的電致變色薄膜可省去框膠(框架)的配置，也就是說，不需額外引入框膠來避免電致變色薄膜中的電解液外漏，進而大幅提升電致變色薄膜的應用性以及安裝便利性，使電致變色薄膜可應用於多種領域。
以下將揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。
應當理解，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖式中所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。舉例而言，若一附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，若一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
本揭露提供一種電致變色薄膜的製造方法，其透過特殊的製程改良，將電致變色薄膜的製造過程整合至卷對卷(roll to roll)製程中。如此一來，不僅可提高生產效率及良率、避免廢氣或廢液排放、提高儲存及運送的便利性，還可形成卷狀的電致變色薄膜，進而取代傳統板材(片材)狀的電致變色元件。藉此，成卷的電致變色薄膜可直接根據後端的設計而裁切為合適的形狀及尺寸，使整個電致變色薄膜的製造方法不會受限於電致變色薄膜於應用時的最終形狀、尺寸及彎曲弧度。此外，以本揭露之製造方法製備而成的電致變色薄膜可省去框膠(框架)的配置，也就是說，不需額外引入框膠來避免電致變色薄膜中的電解液外漏，進而大幅提升電致變色薄膜的應用性以及安裝便利性，使電致變色薄膜可應用於多種領域。本揭露的電致變色薄膜可應用於建材帷幕玻璃、採光窗、智慧窗、室內隔間牆、汽車後視鏡或外視鏡、汽車天窗、側窗和擋風玻璃(應用在汽車、大型陸上運輸工具、捷運、電車、高鐵、飛機或船舶等)、安全帽鏡片、個人穿戴鏡片(變色鏡、雪鏡或安全鏡)、3C虛擬實境鏡等多種領域。
請參閱第1圖，其繪示根據本揭露一些實施方式之電致變色薄膜的製造方法的流程圖。電致變色薄膜的製造方法包括步驟S10至步驟S50，其中步驟S10至步驟S50可依序進行。在步驟S10中，在第一導電膜材上形成變色還原層。在步驟S20中，在第二導電膜材上形成變色氧化層。在步驟S30中，連續供應變色還原層，並在變色還原層上形成離子傳導膠體。在步驟S40中，將設置有變色氧化層的第二導電膜材壓合至連續供應的離子傳導膠體上。在步驟S50中，將離子傳導膠體固化以形成固態電解質層。在以下敘述中，將透過第2圖、第3A圖以及第3B圖來詳細說明上述各步驟，其中第2圖繪示根據本揭露一些實施方式之電致變色薄膜的製程示意圖，第3A圖繪示根據本揭露一些實施方式之電致變色薄膜100的立體示意圖，而第3B圖繪示第3A圖之電致變色薄膜100沿線段A-A'截取的剖面示意圖。
首先，在步驟S10中，在第一導電膜材110上形成變色還原層120。在一些實施方式中，可透過卷對卷製程將變色還原層120形成於連續供應之第一導電膜材110的表面111。在一些實施方式中，第一導電膜材110可包括基材115及配置於基材115之表面116的氧化銦錫導電薄膜117，其中基材115的材料可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，且基材115的厚度H1可介於38微米至188微米之間，較佳可介於75微米至125微米之間，更佳可介於100微米至125微米之間，使第一導電膜材110兼具一定的承載力以及良好的可撓性，進而利於整合至卷對卷製程中。在一些實施方式中，氧化銦錫導電薄膜117的面阻值可介於5Ω/□至50Ω/□之間，使電致變色薄膜100具有合適的電性規格。
在一些實施方式中，可透過蒸鍍或濺鍍的方式形成變色還原層120，使變色還原層120配置於氧化銦錫導電薄膜117背對於基材115之表面118。透過蒸鍍或濺鍍的方式形成的變色還原層120可具有良好的材料密度及材料分佈均勻性，進而不易脫落或龜裂，並在電場改變時穩定地提供離子。補充說明的是，相較於使用旋轉塗佈(spin coating)、電鍍、濕式塗佈等製程，使用蒸鍍或濺鍍的方式形成變色還原層120具有其優勢，詳細而言，使用旋轉塗佈、電鍍、濕式塗佈等製程易導致漿料附著性差，進而使變色還原層120容易脫落，造成無法變色或減低使用壽命等情形發生。在一些實施方式中，變色還原層120的材料可包括氧化鎢。在一些實施方式中，變色還原層120的厚度H2可介於50奈米至800奈米之間，較佳可介於100奈米至600奈米之間，更佳可介於100奈米至400奈米之間，使變色還原層120可在電場改變時穩定地提供離子(穩定地產生顏色變化)並具有良好的可撓性並且不至於過厚，進而利於整合至卷對卷製程中。
接著，在步驟S20中，在第二導電膜材130上形成變色氧化層140。在一些實施方式中，可透過卷對卷製程將變色氧化層140形成於連續供應之第二導電膜材130的表面131。在一些實施方式中，第二導電膜材130可包括基材135及配置於基材135之表面136的氧化銦錫導電薄膜137，其中基材135的材料可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，且基材135的厚度H3可介於38微米至188微米之間，較佳可介於75微米至125微米之間，更佳可介於100微米至125微米之間，使第二導電膜材130兼具一定的承載力以及良好的可撓性，進而利於整合至卷對卷製程中。在一些實施方式中，氧化銦錫導電薄膜137的面阻值可介於5Ω/□至50Ω/□間，使電致變色薄膜100具有合適的電性規格。值得說明的是，選用相同的材料、厚度及規格形成第一導電膜材110及第二導電膜材130，可使電致變色薄膜100在結構穩定性及電性穩定性方面皆具有較佳的表現。
在一些實施方式中，可透過蒸鍍或濺鍍的方式形成變色氧化層140，使變色氧化層140配置於氧化銦錫導電薄膜137背對於基材135之表面138。透過蒸鍍或濺鍍的方式形成的變色氧化層140可具有良好的材料密度及材料分佈均勻性，進而不易脫落或龜裂，並在電場改變時穩定地提供離子，補充說明的是，相較於使用旋轉塗佈(spin coating)、電鍍、濕式塗佈等製程，使用蒸鍍或濺鍍的方式形成變色氧化層140具有其優勢，詳細而言，使用旋轉塗佈、電鍍、濕式塗佈等製程易導致漿料附著性差，進而使變色還原層120容易脫落，造成無法變色或減低使用壽命等情形發生。在一些實施方式中，變色氧化層140的材料可包括氧化鎳。在一些實施方式中，變色氧化層140的厚度H4可介於100奈米至800奈米之間，較佳可介於200奈米至700奈米之間，更佳可介於400奈米至600奈米之間，使變色氧化層140可在電場改變時穩定地接受離子(穩定地產生顏色變化)並具有良好的可撓性且不至於過厚，利於整合至卷對卷製程中。在一些實施方式中，因變色還原層120與變色氧化層140反應速度不同，可將變色氧化層140的厚度H4調整為較變色還原層120的厚度H2大至少100奈米，以使變色氧化層140與變色還原層120搭配出較佳的電致變色性能。
隨後，在步驟S30中，連續供應變色還原層120並且在變色還原層120上形成離子傳導膠體G。更詳細而言，配置有變色還原層120的第一導電膜材110可透過第一輸送輪R1的轉動而在卷對卷製程中進行輸送，使配置有變色還原層120的第一導電膜材110可持續且不間斷地供應。於此同時提供離子傳導膠體G至第一輸送輪R1，使變色還原層120背對於第一導電膜材110的表面121可承接由噴塗機M提供的離子傳導膠體G。在一些實施方式中，噴塗機M的塗佈速度可介於1公尺/分鐘至20公尺/分鐘之間，也就是說，可將離子傳導膠體G以1公尺/分鐘至20公尺/分鐘的速度塗佈至連續供應的變色還原層120的表面121，使離子傳導膠體G可以合適的量及合適的密度配置於變色還原層120的表面121。詳細而言，若噴塗機M的塗佈速度大於20公尺/分鐘，可能導致變色還原層120之表面121在單位面積下所承載之離子傳導膠體G含量過低，即離子傳導膠體G在變色還原層120之表面121的分佈狀況過於稀疏，無法於後續緊密地黏合變色還原層120及變色氧化層140；而若噴塗機M的塗佈速度小於1公尺/分鐘，則可能導致變色還原層120之表面121在單位面積下所承載之離子傳導膠體G含量過多，不僅容易造成在後續壓合期間發生溢膠的狀況，且造成材料的不必要浪費。在較佳的實施方式中，噴塗機M的塗佈速度可介於2公尺/分鐘至6公尺/分鐘之間，進而達到較佳的黏合效果。
另一方面，將噴塗機M的塗佈速度控制在上述範圍中，還可有助於控制 離子傳導膠體G的形成於變色還原層120之表面121的厚度H5，使離子傳導膠體G的厚度H5可被控制在介於10微米至100微米之間，如此不僅可提升膜材(例如，配置有離子傳導膠體G及變色還原層120的第一導電膜材110)在輸送時的穩定性，還可避免在後續壓合期間發生溢膠的狀況，又可確保離子傳導膠體G在後續經固化後所形成之固態電解質層150具有良好的離子傳導性。詳細而言，若離子傳導膠體G的厚度H5小於10微米，可能導致後續壓合時形成斷點，造成所形成之固態電解質層150的分佈不連續，進而無法提供良好的離子傳導性；而若離子傳導膠體G的厚度H5大於100微米，則可能造成後續壓合困難，且離子傳導膠體G的厚度H5越厚，電子傳導效率越慢，造成變色速度變慢，且不利於形成本揭露所強調之「薄膜狀」的電致變色薄膜100。在較佳的實施方式中，離子傳導膠體G的厚度H5可進一步被控制在介於20微米至50微米之間，進而較佳地達到上述效果。在一些實施方式中，離子傳導膠體G的形成於變色還原層120之表面121的厚度H5即為固化後之固態電解質層150的厚度H5。
值得說明的是，本揭露進一步使用經特殊改良的離子傳導膠體G，以將離子傳導膠體G的塗佈整合至卷對卷製程中，並且離子傳導膠體G可在最終固化為固態電解質層150，使得最終形成的電致變色薄膜100可省去框膠的配置(此部分將於下文中進行更詳細的說明)，進而使電致變色薄膜100可因應不同形狀、弧度的物體進行配置，大幅提升電致變色薄膜100的應用性及安裝便利性，使電致變色薄膜100可應用於多種領域中。
詳細而言，離子傳導膠體G的製備方法可包括以下步驟。首先，將過氯酸鋰(LiClO
4)加入聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)中攪拌8小時至12小時，以使之均勻分散混合，進而形成電解質混合物。接著，將電解質混合物加入紫外光固化膠中，並以均質機攪拌8小時至12小時使之均勻分散混合後，再加入光起始劑並攪拌0.5小時至2小時，進而形成離子傳導膠體G。在一些實施方式中，電解質混合物的含量可介於30重量份至40重量份之間，紫外光固化膠的含量可介於60重量份至70重量份之間，且以電解質混合物的總重量計，過氯酸鋰的含量可介於1wt%至15wt%之間。詳細而言，若電解質混合物的含量大於40重量份(或紫外光固化膠的含量小於60重量份)，且過氯酸鋰的含量大於15wt%，可能導致離子傳導膠體G中的鋰鹽(過氯酸鋰)過多，難以均勻分散並容易聚集成塊(成團、沉澱)，且可能因紫外光固化膠的含量過少而導致離子傳導膠體G中的局部區塊未能完全固化，有溢膠(或漏膠)的風險；若電解質混合物的含量小於30重量份(或紫外光固化膠的含量大於70重量份)，且過氯酸鋰的含量小於1wt%，可能導致離子傳導膠體G中的鋰鹽(過氯酸鋰)過少，無法提供足夠的離子傳導性，且可能因紫外光固化膠的含量過多而來不及在動態的卷對卷製程中迅速地完全固化，同樣有溢膠(或漏膠)的風險。在較佳的實施方式中，以電解質混合物的總重量計，過氯酸鋰的含量可介於1wt%至15wt%之間，且更佳可介於4wt%至10wt%之間，以較佳地達到上述功效。
在一些實施方式中，紫外光固化膠可包括丙烯酸系樹脂(或丙烯酸系感壓樹脂)。舉例而言，丙烯酸系(感壓)樹脂可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯丙烯酸酯或環氧丙烯酸酯。上述丙烯酸系樹脂的紫外光固化膠在特定的紫外光波長範圍內可迅速固化，因此可有助於將固化製程整合至卷對卷製程中，並可避免因固化所提供能量過高或因固化時間過長而傷以及電致變色薄膜100中的其他層別(例如，變色還原層120及變色氧化層140)，此將於下文進行說明。如前所述，離子傳導膠體G可包括適量的光起始劑，以使離子傳導膠體G在照射紫外光後迅速地反應而固化。具體而言，本揭露可選用的光起始劑包括醯基膦氧化物系材料(型號：Irgacure®TPO、Irgacure®819)，且以電解質混合物的總重量計，光起始劑的含量可介於0.5wt%至2.5wt%之間，以達到最佳的固化效果，並可避免光起始劑殘留而在已固化的固態電解質層150中進一步分解其他成分而導致其他成分降解，進而避免固態電解質層150的離子傳導性隨時間而快速耗損。詳細而言，若光起始劑的含量小於0.5wt%，可能導致離子傳導膠體G無法完全固化；而若光起始劑的含量大於2.5wt%，可能導致光起始劑因消耗不完全而殘留於固態電解質層150中。
另一方面，離子傳導膠體G的黏度對於固態電解質層150是否能透過卷對卷製程穩固地配置於電致變色薄膜100中是重要的，且對於固態電解質層150中電解質是否能夠均勻分散以達到良好的離子傳導性亦是重要的。詳細而言，離子傳導膠體G的黏度可影響其流動性、黏滯性及其中離鹽的分散性，若離子傳導膠體G的黏度過高，可能導致離子傳導膠體G的流動性過低且黏滯性過高，易累積成團於噴塗機M的噴頭處，且不易於承載面(例如，變色還原層120的表面121)延展開來，來不及在動態的卷對卷製程中的壓合步驟前均勻分散開來，導致最終所形成的固態電解質層150無法具有均勻的厚度，進而影響固態電解質層150的離子傳導性，另易導致離子傳導膠體G中的鋰鹽分散不均，容易聚集成團或沉積；而若離子傳導膠體G的黏度過低，則可能導致離子傳導膠體G的流動性過高且黏滯性過低，在動態的卷對卷製程中不利於穩定地配置於承載面(例如，變色還原層120的表面121)，亦不適合作為具有一定黏合性的膠體。基於上述，本揭露在卷對卷製程的加工溫度範圍內(介於15℃至70℃之間)可將離子傳導膠體G的黏度控制在介於200cps至10000cps之間的範圍中，以利於離子傳導膠體G在卷對卷製程中的整體塗佈性。在較佳的實施方式中，可進一步在介於25℃至40℃之間的加工範圍內，將離子傳導膠體G的黏度控制在介於250cps至500cps之間的範圍中，進而較佳實現上述功效，並能夠較為穩定地維持成卷之電致變色薄膜100整體的品質。補充說明的是，離子傳導膠體G的黏度是使用BROOKFIELD(型號：DV-E)的黏度計進行量測而得。在一些實施方式中，可使用恆溫槽(圖未示)盛裝待塗佈的離子傳導膠體G，以確保離子傳導膠體G維持在塗佈期間具有合適的黏度。換句話說，可將恆溫槽的溫度控制在介於15℃至70℃之間，較佳為控制在介於25℃至40℃之間。
在一些實施方式中，在步驟S30中，亦可選擇將離子傳導膠體G形成於連續供應之變色氧化層140背對於第二導電膜材130的表面141。換句話說，離子傳導膠體G可依照實際製程條件選擇性地形成於連續供應之變色還原層120的表面121，或者形成於連續供應之變色氧化層140的表面141。
接著，在步驟S40中，將設置有變色氧化層140的第二導電膜材130壓合至連續供應且已配置於變色還原層120之表面121的離子傳導膠體G上，使變色氧化層140位於第二導電膜材130與離子傳導膠體G之間。詳細而言，設置有變色氧化層140的第二導電膜材130可透過第二輸送輪R2的轉動在卷對卷製程中進行輸送，以將設置有變色氧化層140的第二導電膜材130輸送至第一壓合輪P1與第二壓合輪P2之間，且於此同時，設置有離子傳導膠體G及變色還原層120的第一導電膜材110可透過第一輸送輪R1的轉動而輸送至第一壓合輪P1與第二壓合輪P2之間，其中第一壓合輪P1與第二壓合輪P2配置以將設置有變色氧化層140的第二導電膜材130壓合至連續供應的離子傳導膠體G上，且第一壓合輪P1與第二壓合輪P2具有相反的轉動方向(例如，第一壓合輪P1為順時針方向轉動，而第二壓合輪P2為逆時針方向轉動)。
在一些實施方式中，第一壓合輪P1與第二壓合輪P2之間的間距d可介於100微米至500微米之間，亦即間距d可為本揭露所預計得到之電致變色薄膜100的整體厚度的85%至105%，進而提供良好的壓合強度。詳細而言，若第一壓合輪P1與第二壓合輪P2之間的間距d小於100微米(亦即，小於電致變色薄膜100的整體厚度的85%)，可能導致滲膠，進而影響離子傳導膠體G的配置狀態；而若第一壓合輪P1與第二壓合輪P2之間的間距d大於500微米(亦即，大於電致變色薄膜100的整體厚度的105%)，可能導致各層之間無法緊密地黏合，進而影響電致變色薄膜100的結構穩定性。在一些實施方式中，第一壓合輪P1與第二壓合輪P2的轉速比可以介於1.5：1.0至1.0：1.5之間(例如，1：1)，進而控制各層的張力使最終所形成的電致變色薄膜100具有良好的平整性。在一些實施方式中，第一壓合輪P1與第二壓合輪P2各自的輪溫度可介於15℃至70℃之間，且較佳可介於25℃至40℃之間，以確保離子傳導膠體G在輸送過程中仍具有良好的流平性。在一些實施方式中，第一壓合輪P1與第二壓合輪P2可分別受不同且獨立運作的馬達來驅動。
隨後，在步驟S50中，將離子傳導膠體G固化以形成固態電解質層150。詳細而言，在各層(第一導電膜材110、變色還原層120、離子傳導膠體G、變色氧化層140及第二導電膜材130)受到第一壓合輪P1與第二壓合輪P2的壓合後，各層可經過一紫外光源U，使各層在卷對卷製程的輸送期間受到紫外光照射。換句話說，可使用紫外光照射夾置於變色還原層120及變色氧化層140之間的離子傳導膠體G，使離子傳導膠體G固化而形成固態電解質層150，並將變色還原層120及變色氧化層140緊密且穩固地黏合。如前所述，本揭露選用可在特定的紫外光波長範圍內迅速固化的丙烯酸系樹脂作為紫外光固化膠，且該特定的紫外光波長範圍可避免傷及電致變色薄膜100中的其他層別。具體而言，紫外光的波長可介於365奈米至395奈米之間。由於此波長範圍窄，因此可提供較為集中的能量，使離子傳導膠體G在卷對卷製程中即便需快速地通過紫外光源U(例如，以1公尺/分鐘至20公尺/分鐘的輸送速度通過紫外光源U)，仍可徹底地被固化。在一些實施方式中，紫外光照射範圍的長度(與輸送方向平行的長度)可介於1公尺至3公尺之間，而紫外光照射範圍的寬度(與輸送方向垂直的長度，幅寬)可介於300毫米至1600毫米之間，以確保所有的離子傳導膠體G皆確實受到紫外光的照射而固化而形成固態電解質層150。
在至少進行上述步驟S10至S50後，可收卷以形成電致變色薄膜100。在一些實施方式中，可進一步對成卷的電致變色薄膜100進行切割製程，以根據實際應用需求形成預期尺寸以及形狀的電致變色薄膜100。請參閱第3A圖及第3B圖，本揭露的電致變色薄膜100包括第一導電膜材110、變色還原層120、固態電解質層150、變色氧化層140以及第二導電膜材130。變色還原層120配置於第一導電膜材110上，固態電解質層150配置於變色還原層120上，變色氧化層140配置於固態電解質層150上，且第二導電膜材130配置於變色氧化層140上。在電致變色薄膜100中，變色還原層120被設定為在電致變色薄膜100經歷電場改變時，與變色氧化層140產生氧化還原反應，變色還原層120中的離子移動至變色氧化層140時，變色還原層120會產生顏色變化，而變色氧化層140則因接受變色還原層120中的離子而進行氧化反應，並同樣產生顏色變化。舉例而言，變色氧化層140中含有氧化鎢，而電致變色薄膜100的電場未被改變時，變色氧化層140呈透明，當電致變色薄膜100的電場被改變時，變色氧化層140轉為藍色，使得電致變色薄膜100的透光性有所變化。
值得說明的是，經切割製程而形成的電致變色薄膜100中的各層具有實質上齊平的側壁S，且經由固態電解質層150的設置，本揭露的電致變色薄膜100不需額外在電致變色薄膜100的側壁S設置框膠(框架)來防止固態電解質層150中的離子傳導物質流出，且經由上述卷對卷製程的設計，變色還原層120及變色氧化層140可彼此緊密黏合，因此亦不需額外在電致變色薄膜100的側壁S設置框膠(框架)來防止變色還原層120及變色氧化層140剝離(剝落)。換句話說，電致變色薄膜100不具有設置於第一導電膜材110、變色還原層120、固態電解質層150、變色氧化層140以及第二導電膜材130各自之至少一側並接觸至少該側的框膠，因此電致變色薄膜100的側壁S是裸露於外界環境中。詳細而言，傳統電致變色元件所使用之框膠的材料通常可包括壓克力樹脂(Acrylic Resin)、環氧樹脂(Epoxy)或其組合(例如，液晶滴入式封裝製程(One Drop Filling，ODF)製程用框膠材料、Seal 框膠(製造商：積水化學、三井化學、協立協立及日本化藥))等，而本揭露的電致變色薄膜100不具有包括上述材料的框膠。
在一些實施方式中，電致變色薄膜100還可進一步包括硬化層160。硬化層160可保護其於層別免於受到刮傷或磨損，延長電致變色薄膜100的使用壽命。在一些實施方式中，硬化層160的材料可包括樹脂混合物等，以確保電致變色薄膜100具有可撓性及輕薄性。在一些實施方式中，硬化層160的疊設亦可整合製卷對卷製程中，進而利於提升製程便利性及產能。
根據本揭露上述實施方式，本揭露不僅僅將傳統以玻璃基板等硬質材作為基礎層板之板材狀的電致變色元件改良而形成電致變色薄膜，更透過具體的製程改良，將電致變色薄膜的製造過程整合至卷對卷(roll to roll)製程中。如此一來，可得到成卷且膜狀的電致變色薄膜而非傳統以玻璃基板等硬質材作為基礎層板之板材(片材)狀的電致變色元件。因此，電致變色薄膜可直接根據後端的設計而裁切為合適的形狀及尺寸，使整個電致變色薄膜的製造方法不會受限於電致變色薄膜於應用時的最終形狀、尺寸及彎曲弧度。另一方面，透過卷對卷製程形成電致變色薄膜不僅可提高生產效率及良率、避免廢氣或廢液排放、提高儲存及運送的便利性，且相較於傳統的玻璃製程可在較小的生產基地生產，大幅提升製程便利性且產能不會受到限制。此外，以本揭露之製造方法製備而成的電致變色薄膜可省去框膠(框架)的配置，也就是說，不需額外引入框膠來避免電致變色薄膜中的電解液外漏，進而大幅提升電致變色薄膜的應用性以及安裝便利性，使電致變色薄膜可應用於多種領域。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:電致變色薄膜
110:第一導電膜材
111:表面
115:基材
116:表面
117:氧化銦錫導電薄膜
118:表面
120:變色還原層
121:表面
130:第二導電膜材
131:表面
135:基材
136:表面
137:氧化銦錫導電薄膜
138:表面
140:變色氧化層
141:表面
150:固態電解質層
160:硬化層
G:離子傳導膠體
M:噴塗機
P1:第一壓合輪
P2:第二壓合輪
R1:第一輸送輪
R2:第二輸送輪
H1,H2,H3,H4,H5:厚度
d:間距
S:側壁
U:紫外光源
S10~S50:步驟
A-A':線段
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖繪示根據本揭露一些實施方式之電致變色薄膜的製造方法的流程圖；
第2圖繪示根據本揭露一些實施方式之電致變色薄膜的製程示意圖；
第3A圖繪示根據本揭露一些實施方式之電致變色薄膜的立體示意圖；以及
第3B圖繪示第3A圖之電致變色薄膜沿線段A-A'截取的剖面示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
S10~S50:步驟
Claims (8)
- 一種電致變色薄膜的製造方法，包括：在一第一導電膜材上形成一變色還原層；在一第二導電膜材上形成一變色氧化層；連續供應該變色還原層並於該變色還原層上形成一離子傳導膠體；將設置有該變色氧化層的該第二導電膜材壓合至連續供應的該離子傳導膠體上，使該變色氧化層位於該第二導電膜材與該離子傳導膠體之間；以及將該離子傳導膠體固化以形成一固態電解質層。
- 如請求項1所述的電致變色薄膜的製造方法，其中該離子傳導膠體的製備方法包括：將聚碳酸酯及過氯酸鋰混合，以形成一電解質混合物；以及將該電解質混合物與一紫外光固化膠均勻混合，以形成該離子傳導膠體，其中該紫外光固化膠包括一丙烯酸系樹脂。
- 如請求項2所述的電致變色薄膜的製造方法，其中該電解質混合物的含量介於30重量份至40重量份之間，該紫外光固化膠的含量介於60重量份至70重量份之間，且以該電解質混合物的總重量計，該過氯酸鋰的含量介於1wt%至15wt%之間。
- 如請求項1所述的電致變色薄膜的製造方法，其中在溫度介於15℃至70℃之間時，該離子傳導膠體的黏度介於200cps至10000cps之間。
- 如請求項1所述的電致變色薄膜的製造方法，其中該離子傳導膠體的厚度介於10微米至100微米之間。
- 如請求項1所述的電致變色薄膜的製造方法，其中將設置有該變色氧化層的該第二導電膜材壓合至連續供應的該離子傳導膠體上包括：透過一第一壓合輪與一第二壓合輪的轉動，將設置有該變色氧化層的該第二導電膜材壓合至連續供應的該離子傳導膠體上，其中該第一壓合輪與該第二壓合輪之間的間距介於100μm至500μm之間。
- 如請求項1所述的電致變色薄膜的製造方法，其中連續供應該變色還原層並於該變色還原層上形成該離子傳導膠體包括：將該離子傳導膠體以1公尺/分鐘至20公尺/分鐘的速度塗佈至連續供應的該變色還原層上。
- 如請求項1所述的電致變色薄膜的製造方 法，其中將該離子傳導膠體固化以形成該固態電解質層包括：使用一紫外光照射該離子傳導膠體，其中該紫外光的波長介於365奈米至395奈米之間。
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2023
- 2023-09-28 JP JP2023167607A patent/JP2024052601A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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Also Published As
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