TWM539636U - 可調控透過率之電子鏡面視窗 - Google Patents

Description

可調控透過率之電子鏡面視窗

本創作係有關於一種電子鏡面視窗，特別是一種可調控透過率之電子鏡面視窗。

請參閱圖5A與5B，現有的電致變色玻璃50主要包含一第一透明基材51、一第一透明導電層52、一第一電致變色層53、一離子導電層54、一第二電致變色層55、一第二透明導電層56、一第二透明基材57與一框膠58。

該第一透明導電層52設置於該第一透明基材51上，該第一電致變色層53設置於該第一透明導電層52上，該離子導電層54設置於該第一電致變色層53上，該第二電致變色層55設置於該離子導電層54上，該第二透明導電層56設置於該第二電致變色層55上，該第二透明基材57設置於該第二透明導電層56上。透過一外接電源60分別將該第一透明導電層52與該第二透明導電層56通電，以驅動該第一電致變色層53與該第二電致變色層55變色，達到改變該電致變色玻璃50顏色的功能。

現有的電致變色玻璃50的離子導電層54係採用液態或凝膠態之電解質作為材料所構成，該電解質的材料包含有機物質，且具有侵蝕性，因此其元件壽命較一般的無機材料短，且需要較多的製程步驟，因此在製程技術難度與材料成本都偏高。

因此，可知電致變色玻璃的功能有限，且所使用的有機材料具腐蝕性且壽命較短的問題。需要創作一種可調控透過率之電子鏡面視窗，以無機材料的離子導電層取代有機材料，降低材料的腐蝕性，提高元件壽命，並以反射金屬導電層作為兼具反射鏡功能之導電電極，且配合凹凸不平的微結構層，達到在未著色狀態下也能有防止眩光效果。

本創作之目的在提供一種可調控透過率之電子鏡面視窗，採用無機材料取代現有的電致變色玻璃所使用的有機材料，降低材料的腐蝕性，提高元件壽命，並以反射金屬導電層配合凹凸不平的微結構層達到防止眩光效果。

根據上述之目的，本創作提供一種可調控透過率之電子鏡面視窗，包含： 一透明基材，包含一第一面與一第二面； 一透明導電層，設置於該透明基材的該第一面上； 一第一電致變色層，設置於該透明導電層上； 一離子導電層，設置於該第一電致變色層上，該離子導電層為可提供離子交換的無機固態電解質層； 一第二電致變色層，設置於該離子導電層上； 一反射金屬導電層，設置於該第二電致變色層上； 一透明保護層，設置於該反射金屬導電層上。

本創作的優點在於：運用本創作可調控透過率之電子鏡面視窗的結構，以無機材料的離子導電層取代有機材料，降低材料的腐蝕性，提高元件壽命，並以反射金屬導電層作為兼具反射鏡功能之導電電極，且配合凹凸不平的微結構層達到在未著色狀態下也能有防止眩光效果，且僅使用一層透明基材，可降低成本。

請參閱圖1A，本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗10包含一透明基材11、一透明導電層12、一第一電致變色層13、一離子導電層14、一第二電致變色層15、一反射金屬導電層16、一透明保護層17與一微結構層18。

該透明基材11包含相對的一第一面111與一第二面112，該透明導電層12設置於該透明基材11的該第一面111上。該第一電致變色層13設置於該透明導電層12上，該離子導電層14設置於該第一電致變色層13上，該第二電致變色層15設置於該離子導電層14上，該反射金屬導電層16設置於該第二電致變色層15上，該透明保護層17設置於該反射金屬導電層16上，該微結構層18設置於該透明基材11的該第二面112上。該離子導電層14為可提供離子交換的無機固態電解質層，因此不會造成該離子導電層14材料外洩的問題產生，並減少使用另一層透明基材的製程步驟與成本，同樣可以達到調整該電子鏡面視窗10的光穿透率的功效。

請參閱圖1B，另外，將該透明導電層12與該反射金屬導電層16分別電連接一外接電源20的一第一電極201與一第二電極202，當該外接電源20通電時，透過該透明導電層12與該反射金屬導電層16驅動該第一電致變色層13與該第二電致變色層15反應，使該第一電致變色層13與該第二電致變色層15的透光度降低、吸光性增加且顏色越深。

本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗10的製作流程如下，如圖2A所示，在該透明基材11的一第一面111上形成一透明導電層(Transparent conductor layer)12，該透明導電層12的材料較佳為氧化銦錫(ITO)、銦錫氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)或導電聚合物(PEDOT)等。

如圖2B所示，在該透明導電層12上形成一第一電致變色層(Electrochromic layer)13，該第一電致變色層13係為可經由氧化還原反應變色之過渡金屬氧化物所構成，其中該第一電致變色層13的材料較佳為三氧化鎢(WO ₃)、三氧化鉬(MoO ₃)、五氧化二釩(V ₂O ₅)、氧化鈮(Nb ₂O ₅)、氧化鎳(NiO)、氧化鐵(Fe ₂O ₃)或二氧化錳(MnO ₂)等。

如圖2C所示，在該第一電致變色層13上形成一離子導電層14，該離子導電層14為可提供離子交換的無機固態電解質所構成，該離子導電層14的材料較佳為二氧化鋯、五氧化二釩(V ₂O ₅)、氟化鎂(MgF ₂)、五氧化二鉭(Ta ₂O ₅)、氫化鋁鋰(LiAlF ₄)或鈮酸鋰(LiNbO ₃)等。

如圖2D所示，接著，在該離子導電層14上形成一第二電致變色層15，形成該第二電致變色層15的材料與該第一電致變色層13的材料相同，在此不再贅述。

如圖2E所示，再於該第二電致變色層15上方形成該反射金屬導電層16，該反射金屬導電層16具有高反射與導電的特性，其材料較佳為鉬鈮(MoNd)、鋁(Al)、銀(Ag)與錫(Sn)等具銀色光澤之金屬。

如圖2F所示，為避免該反射金屬導電層16在自然環境下容易氧化的問題產生，在該反射金屬導電層16上方形成該透明材料層17作為保護層，以避免該反射金屬導電層16直接接觸空氣，因氧化而改變其特性。

最後，如圖2G所示，在該透明基材11的一第二面112形成具凹凸不平表面的該微結構層18，因為該反射金屬導電層16具有高反射性，導致光會產生漫反射現象，因此透過該微結構層18的凹凸不平表面，使光變為均勻分佈，可藉此降低本創作的可調控光穿透率之該電子鏡面視窗10在未變色時的眩光現象。

在本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗中，如圖1B所示，可藉由施予一外接電源於該電子鏡面視窗10，使其光穿透率降低。如圖3所示，其為該電子鏡面視窗在施予正向電壓或施予反向電壓時，該電子鏡面視窗在去色狀態(A)或著色狀態(B)在不同光波長下的光穿透率(T%)。當施予正向電壓時，該電子鏡面視窗在著色狀態(B)，可見其光穿透率低，吸光性增加且顏色愈深，進而達到防止眩光的效用。而當施予反向電壓時，該電子鏡面視窗在去色狀態(A)，可見其光穿透率維持在45~50%之間，故吸光度減少且顏色趨向透明，由此可見本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗可藉由給予不同之正、反向電壓來調控光穿透率，在施予正向電壓時，操作在著色狀態的電子鏡面視窗具有良好的遮光效果，進而達到防止眩光的效用。同時於該電子鏡面視窗的一表面施加一凹凸不平之微結構層18來達到抗眩功能，使其在未變色的狀態下亦擁有抗眩功能。

另外，著色時間是指電子鏡面視窗從去色狀態轉換為著色狀態的反應時間，去色時間是指電子鏡面視窗從著色狀態轉換為去色狀態的反應時間，如圖4所示，隨著給予第一、第二電致變色層12、16的電壓越大，著色時間(D)與去色時間(C)越短。

本創作以單片玻璃材料上實施多層無機材料堆疊，可呈現出全反射鏡面之效果，以該結構來製作出可調控透過率之電子鏡面視窗，相較於現有的電致變色玻璃，其變色元件大都採用液態或凝膠態的有機物質作為離子導電層材料，除了具有侵蝕性，其元件壽命相較於本創作應用無機材料作為離子導電層來的短，且現有的電致變色玻璃需要使用兩片透明基材來封裝，故其製程及材料成本相較於本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗高。

本創作之可調控透過率之電子鏡面視窗可因應環境光線的強弱調整光穿透率，藉由反射金屬導電層做為兼具反射鏡功能之導電電極，以及微結構層的設計在未著色狀態下也能有防止眩光，使本創作可適用於各種環境光線。

10‧‧‧電子鏡面視窗
11‧‧‧透明基材
111‧‧‧第一面
112‧‧‧第二面
12‧‧‧透明導電層
13‧‧‧第一電致變色層
14‧‧‧離子導電層
15‧‧‧第二電致變色層
16‧‧‧反射金屬導電層
17‧‧‧透明保護層
18‧‧‧微結構層
20‧‧‧外接電源
201‧‧‧第一電極
202‧‧‧第二電極
50‧‧‧電致變色玻璃
51‧‧‧第一透明基材
52‧‧‧第一透明導電層
53‧‧‧第一電致變色層
54‧‧‧離子導電層
55‧‧‧第二電致變色層
56‧‧‧第二透明導電層
57‧‧‧第二透明基材
58‧‧‧框膠
60‧‧‧外接電源

圖1A為本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗的結構剖面示意圖。 圖1B為本創作的透明導電層與反射金屬導電層連接外接電源的示意圖。 圖2A~2G為本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗的製作流程示意圖。 圖3為本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗在著色狀態與去色狀態時光穿透率變化的波形圖。 圖4為本創作的可調控透過率之電子鏡面視窗在不同電壓下著色狀態與去色狀態的反應時間的波形圖。 圖5A為現有的可調控透過率之電子鏡面視窗的結構剖面示意圖。 圖5B為現有的第一透明導電層與第二透明導電層連接外接電源的示意圖。

10‧‧‧電子鏡面視窗

11‧‧‧透明基材

111‧‧‧第一面

112‧‧‧第二面

12‧‧‧透明導電層

13‧‧‧第一電致變色層

14‧‧‧離子導電層

15‧‧‧第二電致變色層

16‧‧‧反射金屬導電層

17‧‧‧透明保護層

18‧‧‧微結構層

Claims (10)

1. 一種可調控透過率之電子鏡面視窗，包含： 一透明基材，包含一第一面與一第二面； 一透明導電層，設置於該透明基材的該第一面上； 一第一電致變色層，設置於該透明導電層上； 一離子導電層，設置於該第一電致變色層上，該離子導電層為可提供離子交換的無機固態電解質層； 一第二電致變色層，設置於該離子導電層上； 一反射金屬導電層，設置於該第二電致變色層上； 一透明保護層，設置於該反射金屬導電層上。
2. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該透明導電層的材料係選自由氧化銦錫(ITO)、銦錫氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)與導電聚合物(PEDOT)所組成的群組。
3. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該第一電致變色層與該第二電致變色層係為可經由氧化還原反應變色之過渡金屬氧化物所構成。
4. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該第一電致變色層與該第二電致變色層的材料係選自由三氧化鎢(WO ₃)、三氧化鉬(MoO ₃)、五氧化二釩(V ₂O ₅)、氧化鈮(Nb ₂O ₅)、氧化鎳(NiO)、氧化鐵(Fe ₂O ₃)與二氧化錳(MnO ₂)所組成的群組。
5. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，更包含一微結構層，設置於該透明基材的該第二面上。
6. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該離子導電層的材料係選自由二氧化鋯、五氧化二釩(V ₂O ₅)、氟化鎂(MgF ₂)、五氧化二鉭(Ta ₂O ₅)、氫化鋁鋰(LiAlF ₄)與鈮酸鋰(LiNbO ₃)所組成的群組。
7. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該反射金屬導電層為一高反射與導電性的反射金屬導電層。
8. 如請求項1所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該反射金屬導電層的材料係選自由鉬鈮(MoNd)、鋁(Al)、銀(Ag)與錫(Sn)所組成的群組。
9. 如請求項5所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該微結構層具有凹凸不平的一表面。
10. 如請求項1至9中任一項所述之可調控透過率之電子鏡面視窗，其中該反射金屬導電層與該透明導電層分別電連接一外接電源的一第一電極與一第二電極。