一种反射型电致变色器件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可以调节可见光反射率的反射型电致变色器件。本器件主要包括透明非导电基底、金属电极、电致变色层、金属反射层及透明导电层。所述器件的特点是将金属反射层夹入两个电致变色层之间，其既可以做为电解质层用于传导锂离子或氢离子，又可以作为反射层对入射光线进行反射。通过改变外加电场的极性和强度，可以改变器件对可见光的反射率，并且由于锂离子的注入和抽取总量跟外加电场的强度成正比，导致器件对可见光的反射率可以实现连续的渐变式调节。
【专利说明】一种反射型电致变色器件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电致变色器件的结构和制作方法，特别是一种反射型电致变色器 件的结构和制作方法。
【背景技术】
[0002] 反射型电致变色器件是指利用材料的电致变色性能，使用外加电场控制光线的反 射强度的器件。这种器件可以用于汽车的防眩目后视镜、可调光镜子及反射型显示器等。
[0003] 反射型电致变色器件的原理是在一层透光率较高的材料和一层反射率较高的材 料之间夹入电致变色材料层，利用外加电场控制电致变色材料的颜色深浅，从而控制器件 对光线的反射强度，其结构如附图1所示。其中的电致变色材料层一般包括阴极着色材 料层、电解质层和离子存储层（一般为阳极着色材料层)。现在广泛用于一些高级轿车的 自动防眩后视镜中的，就是这种反射型电致变色器件，如发明专利CN 101457138B就是这 一应用的代表，为降低成本，一般米用有机电致变色材料和液态电解质。但由于液态电解 质容易泄漏，对器件封装要求非常高，现在新的发展方向是利用固态含锂化合物或聚合物 做为电解质材料制成全固态的电致变色器件。但是固态含锂化合物非常容易吸附空气中 的水分及与空气中的一些阳离子如茁和Na+发生反应，而照成器件失效，因此如发明专 利-CN100523975C提出了利用Ta 205做为电解质材料，并使用离子绝缘氧化膜（A1A或 Ta205)来阻止空气中的水分及其他阳离子对电致变色材料的侵入，从而提高器件的稳定性 和使用寿命，但是这样也会同时增加器件制作的复杂性和成本。
【发明内容】
[0004] 针对以上问题，本发明的目的在于提供一种反射型电致变色器件的新结构，所述 器件包括透明非导电基底、金属电极、电致变色层、金属反射层及透明导电层。所述器件的 特点是将金属反射层夹入两个电致变色层之间，其既可以做为电解质层用于传导锂离子或 氢离子，又可以作为反射层对入射光线进行反射。这样，就可以取代一般用做电解质层的固 态含锂化合物，既简化了制作工艺，又降低了空气中的水分和其它阳离子对器件的影响，提 高了器件的稳定性和使用寿命。
[0005] 如附图2所示，本发明所述的反射型电致变色器件包括透明非导电基底、金属电 极、电致变色层1和电致变色层2、处于两个电致变色材料层之间的金属反射层、以及在电 致变色层之上的透明导电层。
[0006] 在本发明的一种实施方案中，所述器件基底是至少一个透明非导电基底，可以是 无机材料，如玻璃，也可以是有机材料，如PET薄膜、塑料。
[0007] 在本发明的一种实施方案中，在透明非导电基底上形成金属电极。
[0008] 在本发明的一种实施方案中，在金属电极上形成电致变色层1和电致变色层 2。所述电致变色层1是已经锂化后的阴极着色电致变色薄膜，包括但不仅限于：LLW03、 LixM〇03、1^恥205、Li；ri0 2、ι^ν2〇5。所述电致变色层2是没有经过锂化的阴极着色材料，包 括但不仅限于：W03、M〇03、Nb205、Ti0 2、V205。
[0009] 在本发明的一种实施方案中，在两个电致变色层之间形成金属反射层，如：Al、Ag、 Ni、Cr、Ni、Ni-Cr、Rh、Ru、Pd。所述金属反射层对可见光的反射率较高，且可以让锂离子通 过，既可以做为电解质层用于传导锂离子或氢离子，又可以作为反射层对入射光线进行反 射。
[0010] 在本发明的一种实施方案中，在电致变色层之上形成透明导电层，所述透明导电 层包括无机透明导电材料，如：In203:Sn(IT0)，Sn02:F(FT0)，Ζη0:Α1(ΑΖ0)。
【专利附图】
【附图说明】 toon] 下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明： 图1为现有技术所采用的反射型电致变色器件的结构图。图中，100是器件基板，201是 金属反射层，300是电致变色层，包括：301阴极着色电致变色材料层，302电解质层，和303 离子存储层(一般为阳极着色电致变色材料)，500是透明导电层； 图2为本发明所设计的新型反射型电致变色器件的结构图。图中，100是器件基板，202 是金属电极，401是锂化后的阴极着色电致变色层，201是金属反射层，402是没有锂化的阴 极着色电致变色层，500是透明导电层。 具体实施方案
[0012] 实施实例1 :具体实施步骤如下： (1) 如附图2所示，利用真空蒸镀法或直流磁控溅射法在透明非导电基底100上制备金 属电极202,其厚度在100nm-500nm之间； (2) 利用真空蒸镀法或磁控溅射法在金属电极上制作阴极着色的电致变色层401，如： W03、Mo03、Nb205、Ti02、V 205，其厚度在 100nm-500nm 之间； (3) 对电致变色层401进行锂化，将器件浸入含锂盐的电解质溶液(如：LiC104 + Propylene carbonate, LiPF6 + Ethylene carbonate + Dimethyl carbonate)中，以Pt金 属为对电极，组成三电极系统，然后通过施加外加电场，经过电化学循环将锂离子注入到材 料之中。锂化后的电致变色层401变成：LLWOr Ι^Μο03、LiJbA、Liji02、LiJA ; (4) 利用真空蒸镀法或直流磁控溅射法制备金属反射层501，如：Ni、Ni-Cr、Rh、Ru、Pd， 其厚度在30nm-200nm之间； (5) 利用真空蒸镀法或磁控溅射法制作电致变色材料层402，如：W03、M〇03、Nb 205、Ti02、 V2〇5，其厚度在l〇〇nm-500nm之间； (6) 制作透明导电层 500，如：In203:Sn(IT0)，Sn02:F(FT0)，Ζη0:Α1 (ΑΖ0)，其厚度在 100nm-300nm之间，方块电阻小于100W/ □，且可见光透光率大于85%。
[0013] 实施实例2 :具体实施步骤如下： (1) 如附图2所示，利用真空蒸镀法或直流磁控溅射法在透明非导电基底100上制备金 属电极202,其厚度在100nm-500nm之间； (2) 利用真空蒸镀法或磁控溅射法在已经镀有透明导电材料200的基底100上制作阴 极着色的电致变色层401，如：10 3、11〇03、吣205、1102、￥ 205，其厚度在10011111-50011111之间； (3) 对电致变色层401进行锂化，利用磁控溅射法在电致变色层401之上镀膜，可以 使用纯锂靶材，也可使用一些含锂化合物如：Li2C03, LiSi。锂化后的电致变色层401变成： LixW03> LixMoOs> LixNb205, LixTi02, LixV205 ； (4) 利用真空蒸镀法或直流磁控溅射法制备金属反射层501，如：Ni、Ni-Cr、Rh、Ru、Pd， 其厚度在30nm-200nm之间； (5) 利用真空蒸镀法或磁控溅射法制作电致变色材料层402，如：W03、M〇03、Nb 205、Ti02、 V2〇5，其厚度在l〇〇nm-500nm之间； (6) 制作透明导电层 500，如：In203:Sn(IT0)，Sn02:F(FT0)，ΖηΟ:Α1 (AZO)，其厚度在 100nm-300nm之间，方块电阻小于100W/ □，且可见光透光率大于85%。
[0014] 这样，虽然锂化后的阴极着色电致变色材料颜色较深，但其位于金属反射层的下 面，主要起存储锂离子的作用。在没有外加电场时，初始状态的阴极着色的电致变色层402 处于浅色状态，器件对可见光的反射较高。如果在透明导电层500端加上负电压，而在金属 电极202端加上正电压，存储在电致变色层401中的锂离子会在电场的作用下经过金属反 射层501注入到电致变色层402之中，导致材料变成深色，此时器件对可见光的反射率降 低。然后，如果将外加电场的极性反转，在电致变色层402之中的锂离子又会被抽取出来经 过金属反射层501，重新回到电致变色层401中，器件对可见光的反射率增高。因而，通过改 变外加电场的方向和强度，就可以改变器件对可见光的反射率，并且由于锂离子的注入和 抽取总量跟外加电场的强度成正比，导致器件对可见光的反射率可以实现连续的渐变式调 节。
[0015] 与现有技术相比，这种新型电致变色器件利用金属反射层取代固态含锂化合物来 实现锂离子的传导，同时又可以达到对光线的反射，既简化了制作工艺，又降低了空气中的 水分和其它阳离子对器件的影响，提高了器件的稳定性和使用寿命。
【权利要求】
1. 一种反射型电致变色器件，其特征在于，包括：透明非导电基底；金属电极，其形成 于所述透明非导电基底之上；电致变色材料层1和电致变色材料层2,其形成于金属电极之 上；金属反射层，其形成于两个电致变色材料层之间；透明导电层，其形成于电致变色材料 层之上。
2. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件，其特征在于，所述透明非导电基底 包括无机材料或有机材料，包括：玻璃、PET薄膜、塑料。
3. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件，其特征在于，所述电致变色材料层1 是锂化后的阴极着色电致变色材料，包括：--^0 3、Ι^Μο03、1^吣205、Liji02、Ι^ν 205。
4. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件，其特征在于，所述电致变色材料层2 是阴极着色电致变色材料，包括：W03、M〇0 3、Nb205、Ti02、V20 5。
5. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件，其特征在于，所述金属反射层对可 见光的反射率大于50%，且可以让锂离子通过，包括：A1、Ag、Ni、Cr、Ni-Cr、Rh、Ru、Pd。
6. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件，其特征在于，所述透明导电层 方块电阻小于100W/ □，且可见光透光率大于85%，包括：In203:Sn(IT0)，Sn02:F(FT0)， ΖηΟ:Α1(ΑΖΟ)。
7. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件的制作方法，其特征在于，所述电致 变色材料层1是锂化后的阴极着色电致变色材料，所述锂化的方法包括：将电致变色材料 浸入含锂盐的电解质溶液中，并以Pt金属为对电极，组成三电极系统，然后通过施加外加 电场，经过电化学循环将锂离子注入到材料之中的方法。
8. 根据权利要求书7所述的反射型电致变色器件的制作方法，其特征在于，所述含锂 盐的电解质溶液，包括：LiC104+ Propylene carbonate, LiPF6+ Ethylene carbonate + Dimethyl carbonate〇
9. 根据权利要求书1所述的反射型电致变色器件的制作方法，其特征在于，所述电致 变色材料层1是锂化后的阴极着色电致变色材料，所述锂化的方法包括：使用磁控溅射在 电致变色材料层1上镀膜，以含锂的化合物或者金属锂为靶材，将锂离子注入到材料之中 的方法。
10. 根据权利要求书9所述的反射型电致变色器件的制作方法，其特征在于，所述靶材 为含锂的化合物，包括：Li2C0 3, LiSi。
【文档编号】G02F1/153GK104122730SQ201310151036
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】陈怡 , 罗多, 武文轩, 徐征, 邓恒涛 申请人:珠海兴业绿色建筑科技有限公司, 珠海兴业光电科技有限公司, 珠海兴业新能源科技有限公司, 湖南兴业太阳能科技有限公司