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一种夹胶电致变色器件及其制备方法

阅读:1034发布:2020-07-05

专利汇可以提供一种夹胶电致变色器件及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种夹胶 电致变色 器件及其制备方法,所述夹胶 电致变色器件 包括 自下而上 依次设置的第一衬底、第一透明导电层、电致变色层、离子层、离子存储层、第二透明导电层、离子阻挡层、隔离层、有机 缓冲层 、胶片和第二衬底;其中,所述胶片选用PVB胶片或者EVA胶片中的一种;且所述夹胶电致变色器件先通过磁控 溅射法 、 蒸发 镀 膜 等方法制备透明导电层、变色层、离子储存层和隔离层,再通过丝印印刷、涂布等工艺制备有机缓存层,并进一步通过PVB/EVA透明胶片来合成器件。本发明的优点在于:本发明夹胶电致变色器件具有很强的耐紫外的性能,能够具有很强的抗冲击性能,进而提高产品的使用寿命,同时,可以使电致变色产品轻薄化,实现规模化大面积的生产。,下面是一种夹胶电致变色器件及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种夹胶电致变色器件,其特征在于:所述夹胶电致变色器件包括自下而上依次设置的第一衬底、第一透明导电层、电致变色层、离子层、离子存储层、第二透明导电层、离子阻挡层、隔离层、有机缓冲层、胶片和第二衬底;其中,所述胶片选用PVB胶片或者EVA胶片中的一种。
2.一种权利要求1所述的夹胶电致变色器件的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备第一透明导电层:以清洁的高透明材料为第一衬底,并通过真空膜、蒸发镀膜或溶胶凝胶工艺在第一衬底的上表面形成一层厚度为20nm~400nm的透明导电薄膜,进而在第一衬底的上表面形成第一透明导电层;
(2)制备电致变色层:在第一透明导电层的表面采用镀膜方式镀上一层膜厚200nm~
600nm的电致变色薄膜,形成电致变色层;
(3)制备离子层:通过镀膜方式在电致变色层的表面镀上一层膜厚为10nm~300nm的金属锂离子层,进而形成离子层;
(4)制备离子存储层:采用镀膜工艺在离子层的表面镀上一层膜厚为150nm~650nm的离子存储薄膜,进而形成离子存储层;
(5)制备第二透明导电层:通过真空镀膜、蒸发镀膜或溶胶凝胶工艺在离子存储层的表面形成一层厚度为20nm~400nm的透明导电薄膜,进而在离子存储层的表面形成第二透明导电层;
(6)制备离子阻挡层:以Si/SiAl为靶材,采用磁控溅射镀膜工艺在第二透明导电层的表面沉积一层厚度为20nm~80nm的离子阻挡层;
(7)制备隔离层:以Si、Ti、Al、Nb、Ta或B中的一种或几种为靶材,采用磁控溅射镀膜工艺在离子阻挡层的表面沉积一层厚度为100nm~1000nm的隔离层;
(8)涂布有机缓冲层:采用辊涂、旋涂或丝网印刷工艺在隔离层表面涂布一层厚度为
0.3~0.8mm的有机缓冲层;
(9)胶片对位合片:将裁切好相应大小的PVB胶片或EVA胶片平铺在涂布有有机缓冲层的第一衬底和第二衬底中间,且两衬底的周边用夹具夹紧防止串;
(10)加热预压:合片后,利用真空密封胶条或真空袋进行真空抽气,抽真空压为6千帕~105千帕,且真空抽气过程中对玻璃进行加热,加热温度:50~130℃,加热合片抽气时间为:20~40分钟;
(11)高压釜除泡:将抽气后的两衬底放置于高压釜中,关闭高压釜的舱,将高压釜加热至55~150℃,同时通过冲入纯净的压缩空气调整压力为:8bar-15bar,进而通过高压釜的高温高压将合片在胶片内的空气排出。
3.根据权利要求2所述的夹胶电致变色器件的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)和步骤(5)中的透明导电薄膜选用电阻为5~15ohm,可见光平均透过率>83%的透明导电薄膜,且所述透明导电层的透明导电薄膜选用ITO、AZO、BZO或FTO中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的夹胶电致变色器件的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的电致变色薄膜选用WO3、MO3、Nb2O5或TiO2中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的夹胶电致变色器件的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中的金属锂离子层里掺杂有钽、铌或钴材料中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的夹胶电致变色器件的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中的离子存储薄膜选用NiOx或IrO2中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的夹胶电致变色器件的制备方法,其特征在于:所述步骤(6)中离子阻挡层的离子阻挡薄膜选用SiOx、Nb2O5、Ta2O5或SiAlOx中的一种或几种。

说明书全文

一种夹胶电致变色器件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于电致变色器件领域,特别涉及一种夹胶电致变色器件及其制备方法。

背景技术

[0002] 电致变色是指光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆颜色变化的现象。电致变色技术发展已有四十余年,电致变色器件(Electrochromic Device, ECD)由于其具有对透射光强度的连续可调性、能量损耗低、具有开路记忆功能等特点,在智能窗、显示器、航天器温控调制、汽车无眩后视镜、武器装备隐身等领域具有广阔的应用前景。
[0003] 基于ECD的玻璃作为一类全新的智能窗,能按舒适需求来调节入射太阳光的强度,有效降低耗能,展示出了显著的节能效果。随着人类对消费产品要求的不断提高,ECD在汽车、家电家具、航天航空、轨道交通、绿色建筑等领域展现出巨大的市场前景和应用价值,电致变色产品已经引起国内外越来越广泛的关注和重视,是继吸热玻璃、热反射膜玻璃、Low-E玻璃之后的新一代高效建筑节能产品。
[0004] 电致变色器件一般为5层结构:透明导电电极层、电致变色材料层、电解质层、离子存储层和另一导电电极层。目前主流电致变色产品分为全无机和液态,其中全无机电致变色玻璃目前成熟产品都是通过制作成中空玻璃来对膜层进行防化和破坏的保护;直接在全无机电致变色玻璃上通过夹胶玻璃工艺直接制备成夹胶玻璃是实现不了的;所以通过在全无机电致变色玻璃表面做一些阻挡层/隔离层等方案兼容夹胶工艺制备成夹胶全无机电致变色玻璃是很有必要也具有很大市场应用前景的。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高产品性能及使用寿命且实现大面积产业化的夹胶电致变色器件及其制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种夹胶电致变色器件,其创新点在于:所述夹胶电致变色器件包括自下而上依次设置的第一衬底、第一透明导电层、电致变色层、离子层、离子存储层、第二透明导电层、离子阻挡层、隔离层、有机缓冲层、胶片和第二衬底;其中,所述胶片选用PVB胶片或者EVA胶片中的一种。
[0007] 一种上述的夹胶电致变色器件的制备方法,其创新点在于:所述制备方法包括如下步骤:(1)制备第一透明导电层:以清洁的高透明材料为第一衬底,并通过真空镀膜、蒸发镀膜或溶胶凝胶工艺在第一衬底的上表面形成一层厚度为20nm~400nm的透明导电薄膜,进而在第一衬底的上表面形成第一透明导电层;
(2)制备电致变色层:在第一透明导电层的表面采用镀膜方式镀上一层膜厚200nm~
600nm的电致变色薄膜,形成电致变色层;
(3)制备离子层:通过镀膜方式在电致变色层的表面镀上一层膜厚为10nm~300nm的金属锂离子层,进而形成离子层;
(4)制备离子存储层:采用镀膜工艺在离子层的表面镀上一层膜厚为150nm~650nm的离子存储薄膜,进而形成离子存储层;
(5)制备第二透明导电层:通过真空镀膜、蒸发镀膜或溶胶凝胶工艺在离子存储层的表面形成一层厚度为20nm~400nm的透明导电薄膜,进而在离子存储层的表面形成第二透明导电层;
(6)制备离子阻挡层:以Si/SiAl为靶材,采用磁控溅射镀膜工艺在第二透明导电层的表面沉积一层厚度为20nm~80nm的离子阻挡层;
(7)制备隔离层:以Si、Ti、Al、Nb、Ta或B中的一种或几种为靶材,采用磁控溅射镀膜工艺在离子阻挡层的表面沉积一层厚度为100nm~1000nm的隔离层;
(8)涂布有机缓冲层:采用辊涂、旋涂或丝网印刷工艺在隔离层表面涂布一层厚度为
0.3~0.8mm的有机缓冲层;
(9)胶片对位合片:将裁切好相应大小的PVB胶片或EVA胶片平铺在涂布有有机缓冲层的第一衬底和第二衬底中间,且两衬底的周边用夹具夹紧防止串;
(10)加热预压:合片后,利用真空密封胶条或真空袋进行真空抽气,抽真空压为6千帕~105千帕,且真空抽气过程中对玻璃进行加热,加热温度:50~130℃,加热合片抽气时间为:20~40分钟;
(11)高压釜除泡:将抽气后的两衬底放置于高压釜中,关闭高压釜的舱,将高压釜加热至55~150℃,同时通过冲入纯净的压缩空气调整压力为:8bar-15bar,进而通过高压釜的高温高压将合片在胶片内的空气排出。
[0008] 进一步地,所述步骤(1)和步骤(5)中的透明导电薄膜选用电阻为5~15ohm,可见光平均透过率>83%的透明导电薄膜,且所述透明导电层的透明导电薄膜选用ITO、AZO、BZO或FTO中的一种或几种。
[0009] 进一步地,所述步骤(2)中的电致变色薄膜选用WO3、MO3、Nb2O5或TiO2中的一种或几种。
[0010] 进一步地,所述步骤(3)中的金属锂离子层里掺杂有钽、铌或钴材料中的一种或几种。
[0011] 进一步地,所述步骤(4)中的离子存储薄膜选用NiOx或IrO2中的一种或几种。
[0012] 进一步地,所述步骤(6)中离子阻挡层的离子阻挡薄膜选用SiOx、Nb2O5、Ta2O5或SiAlOx中的一种或几种。
[0013] 本发明的优点在于:(1)本发明夹胶电致变色器件,通过在功能器件薄膜表面引入离子阻挡层、隔离层、有机缓冲层可以更好的减少器件性能的衰减,气等外界环境的影响,提高产品的使用环境适宜性,再通过PVB夹胶片或EVA夹胶片使两衬底合片,成本低,具有很强的耐紫外的性能,能够具有很强的抗冲击性能,进而提高产品的使用寿命,同时,可以使电致变色产品轻薄化,实现规模化大面积的生产;此外,有机缓冲层的设置,使得隔离层能够更好的和PVB胶片或EVA胶片进行粘接;
(2)本发明夹胶电致变色器件的制备方法,先通过磁控溅射法、蒸发镀膜等方法制备透明导电层、变色层、离子储存层和隔离层,再通过丝印印刷、涂布等工艺制备有机缓存层,并进一步通过PVB透明胶片或EVA透明胶片来合成器件,制备方法简单、投入成本低、成品质量可控性高,可实现大面积产业化生产;此外,该生产工艺可以很好的兼容平面、曲面、柔性等产品,可以实现夹胶电致变色产品多元化;
(3)本发明夹胶电致变色器件的制备方法,其中,金属锂离子层里掺杂有钽、铌或钴材料中的一种或几种,能够有效提高离子层的特性。
附图说明
[0014] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0015] 图1为本发明夹胶电致变色器件的结构示意图。

具体实施方式

[0016] 下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例
[0017] 本实施例夹胶电致变色器件,如图1所示,包括自下而上依次设置的第一衬底1、第一透明导电层2、电致变色层3、离子层4、离子存储层5、第二透明导电层6、离子阻挡层7、隔离层8、有机缓冲层9、PVB胶片10和第二衬底11。
[0018] 本实施例夹胶电致变色器件的制备方法,该制备方法包括如下步骤:(1)制备第一透明导电层2:以清洁的有机玻璃为第一衬底1,并通过真空镀膜、蒸发镀膜或溶胶凝胶工艺在第一衬底1的上表面形成一层厚度为20nm~400nm的方块电阻为5~
15ohm,可见光平均透过率>83%的ITO透明导电薄膜,进而在第一衬底1的上表面形成第一透明导电层2;
(2)制备电致变色层3:以金属钨为靶材,氧气为工作气体,氧气掺杂比例为2%~50%,采用双面磁控溅射镀膜工艺在第一透明导电层2的表面镀上一层膜厚200nm~600nm的WO3电致变色薄膜,形成电致变色层3;
(3)制备离子层4:通过镀膜方式在电致变色层3的表面镀上一层膜厚为10nm~300nm的金属锂离子层,进而形成离子层4;为了能够有效提高离子层的特性,在金属锂离子层里掺杂有钽、铌或钴材料中的一种或几种;
(4)制备离子存储层5:以金属钨为靶材,氧气为工作气体,氧气掺杂比例为0.5%~20%,采用磁控溅射镀膜工艺在离子层4的表面镀上一层膜厚为150nm~650nm的NiOx离子存储薄膜,进而形成离子存储层5;
(5)制备第二透明导电层6:通过真空镀膜、蒸发镀膜或溶胶凝胶工艺在离子存储层5的表面形成一层厚度为20nm~400nm的方块电阻为5~15ohm,可见光平均透过率>83%的ITO透明导电薄膜,进而在离子存储层5的表面形成第二透明导电层6;
(6)制备离子阻挡层7:以Si/SiAl为靶材,采用磁控溅射镀膜工艺在第二透明导电层6的表面沉积一层厚度为20nm~80nm的离子阻挡层7,且离子阻挡层7的离子阻挡膜选用SiOx;
(7)制备隔离层8:以Si、Ti、Al、Nb、Ta或B中的一种或几种为靶材,采用磁控溅射镀膜工艺在离子阻挡层的表面沉积一层厚度为100nm~1000nm的隔离层8;
(8)涂布有机缓冲层9:采用辊涂、旋涂或丝网印刷工艺在隔离层8表面涂布一层厚度为
0.3~0.8mm的有机缓冲层9;
(9)PVB胶片对位合片:将裁切好相应大小的PVB胶片10平铺在涂布有有机缓冲层9的第一衬底1和第二衬底11中间,且两衬底的周边用夹具夹紧防止串;
(10)加热预压:合片后,利用真空密封胶条或真空袋进行真空抽气,抽真空压力为6千帕~105千帕,且真空抽气过程中对玻璃进行加热,加热温度:50~130℃,加热合片抽气时间为:20~40分钟;
(11)高压釜除泡:将抽气后的两衬底放置于高压釜中,关闭高压釜的舱门,将高压釜加热至55~150℃,同时通过冲入纯净的压缩空气调整压力为:8bar-15bar,进而通过高压釜的高温高压将合片在胶片内的空气排出。
[0019] 本实施例中的第一衬底1和第二衬底11除选用有机玻璃外,还可选用任意一高透明材料;实施例中的透明导电薄膜也可选用AZO、BZO、FTO或ITO、AZO、BZO与FTO中的任意几种混合;实施例中的电致变色层3的电致变色薄膜也可选用MO3、Nb2O5、TiO2中的一种,或WO3、MO3、Nb2O5、TiO2中的几种;实施例中的离子存储层5的离子存储膜也可选用IrO2或NiOx与IrO2的混合;实施例中的离子阻挡层7的离子阻挡膜也可选用Nb2O5、Ta2O5、SiAlOx中的一种或SiOx 、Nb2O5、Ta2O5、与SiAlOx中的几种。
[0020] 通过本实施例制备的夹胶电致变色器件具有很强的耐紫外的性能,能够具有很强的抗冲击性能,其抗冲击性能是普通玻璃的5~8倍,是化玻璃的3~5倍,进而可提高产品的使用寿命,使用寿命由原来的2万次循环寿命提高到了5万次;同时,可以使电致变色产品轻薄化,实现规模化大面积的生产。
[0021] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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