一种用于手机的电致变色薄膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于手机的电致变色薄膜及其制备方法，电致变色薄膜是在W03薄膜的基础上掺杂1％?10％的NiOx,1％?20％的V2O5,1％?20％的MoO3以及1％?20％的TiO2。制备方法包括抽真空、升温至设定温度，充入氩气和氧气，采用直流电源溅射W靶，Ti、Ni、V、Mo的掺杂则通过射频电源溅射相应的金属Ti靶、Ni靶、V靶、Mo靶来实现，然后使用相同的射频电源功率与直流电源功率，用溅射时间来近似地表征其溅射量,获得W03掺杂薄膜。本发明可以将手机背壳(即背盖)和手机钢化膜区进行可变色调节的外形手机装饰，从而手机外形颜色可以随个人爱好变化，而且电致变色薄膜使用质量较高。
【专利说明】
-种用于手机的电致变色薄膜及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及电致变色薄膜，具体设及一种用于手机的电致变色薄膜及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着地球资源的日益枯竭及人类对环境的过度影响，绿色环保、节能低碳材料成 为研究的热点，变色材料就是在运种形势下发展起来的新型功能性材料。变色现象有多种 形式，如光致变色，物质在光照时发生不同颜色之间的可逆变化;热致变色，物质在溫度改 变时颜色发生变化;湿致变色吸收水分引起物质颜色变化;压致变色，压力引起颜色变化， 通常物质的聚集形态发生变化；电致变色，物质在外加电场或电流作用下发生可逆的色彩 变化;溶剂致变色，发生溶剂效应，变色物质与溶剂之间有电荷转移发生，改变了变色物质 的结构形态和能级分布。其中电致变色材料因为物质种类多、颜色变化鲜艳丰富、制备方法 简单、操作容易等特点而成为重点研究对象，将其应用在建筑、汽车、飞机等玻璃上可调节 和控制能量，具有高效、低耗、绿色、无污染、智能的特点，符合可持续发展战略的要求。
[0003] 一、电致变色智能窗（Smad windows)
[0004] 电致变色智能窗在电场作用下具有光吸收透过的可调节性，可选择地吸收或反射 外界的热福射和阻止内部热扩散，减少办公大楼和民用住宅等建筑物在夏季保持凉爽和冬 季保持溫暖而必须耗费的大量能源。同时，也起到改善自然光照程度、防窥、防眩目等作用。 可减少室外遮光设施、满足现在建筑物采光和美观的需要，解决现代不断恶化的城市光污 染的问题。
[0005] 电致变色智能窗是由基础平板玻璃和电致变色系统组成。电致变色系统结构复 杂，通常由夹在两层透明导电层(TC)之间的电致变色层化C)、离子导电层（1C)和离子储存 层（IS)五层结构构成，窗处于着色态;A和自由电子同时注入电致变色层时，智能窗处于稱 色态。
[0008] 电致变色智能窗的材料使用由两种，一种是无机电致变色材料，另外一种是有机 电致变色材料。两种各有各的不足，无机材料智能窗通常响应时间较慢、颜色保持时间短， 而且循环可逆性差、加工工艺较复杂颜色变化较单一。有机电致变色智能窗的问题是不易 实现全固化，化学稳定性差、机械强度差、抗紫外福射能力不强，易老化。寿命不长，成本较 高，难W实现产业化。
[0009] 二、汽车自动防眩目后视镜、电致变色眼镜、护目镜
[0010] 强烈的太阳光及尾随汽车远光灯的强光照射会使汽车的后视镜产生令人眩目的 反光，给道路交通造成很大的安全隐患。用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜，可W通 过电子感应系统，根据外来光的强度调节反射光的强度，达到防眩目的目的。
[0011] 电致变色智能眼镜一-采用目前世界上正在兴起的电致变色技术和电子传感器 技术，镜片感应到阳光的变化时，会自动在瞬间产生变化，眼光强，镜片就变暗，阳光弱，镜 片就变亮，也可根据个人的喜好进行调节。
[0012] 目前，国内外公司生产的电致变色智能眼镜已经用在了安全头盎护目镜、飞行员 头盎、滑雪护目镜、军用防沙尘调光护目镜和时尚眼镜。
[0013] 电致变色材料具有双稳态的性能，用电致变色材料做成的电致变色显示器件不仅 不需要背光灯，而且显示静态图象后，只要显示内容不变化，就不会耗电，达到节能的目的。 电致变色显示器与其它显示器相比具有无视盲角、对比度高、制造成本低、工作溫度范围 宽、驱动电压低、色彩丰富等优点，在仪表显示、户外广告、静态显示等领域具有很大的应用 前景。
[0014] 其使用传统的纯鹤或者儀、饥(V)祀、铁(Ti)祀等等，有机或者无机变色材料使用 磁控瓣射法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积、溶胶凝胶法和电化学沉积法等。其缺点是所 需设备昂贵、技术复杂，运在一定程度上限制了其在薄膜制备上的大规模工业应用。寿命不 长，成本较高，难W实现产业化。
[0015] 手机作为一种最新的交流工具和娱乐工具，是目前最简单、方便、自然的一种人机 交互方式。它赋予了多媒体W崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。随着电子 工业的发展，手机的应用越来越广泛，特别是近年来，i化one手机和ipad的推出带动了电子 行业的发展，运一技术也正逐渐应用到其他的便携电子产品上。而人们对运些电子产品的 外观需求则更加多样化，如各式各类手机外壳颜色，对手机ipad等电子产品外观颜色有着 浓厚的兴趣。
【发明内容】
[0016] 基于此，本发明的目的在于提出一种用于手机的电致变色薄膜及其制备方法，使 外形手机可变色调节，而变色膜使用质量较高。
[0017] 所采用的技术方案为：
[001引一种用于手机的电致变色薄膜，在W03薄膜的基础上渗杂的Ni0x，l%- 20 % 的V2O日，1 % -20 % 的 Mo03 W及1 % -20 % 的 Ti02。
[0019] 优选地，在W0褲膜的基础上渗杂4%-8%的Ni0x，4%-10%的V205,6%-12%的Mo〇3 W 及 4%-15% 的 Ti〇2。
[0020] 优选地，所述手机包括手机背壳和手机钢化膜的一种或两种。
[0021] 上述技术方案所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0022] 首先将工作室内的气压抽至5xl〇-咕a-5xl〇-3Pa，将溫度控制在设定溫度，由室溫 至30(TC之间变化；同时使工作室内放置玻璃基片的机件进行旋转；当溫度升至设定溫度 时，往真空室内充入工作气体氣气和反应气体氧气的混合气体，采用直流电源瓣射金属W 祀，Ti的渗杂则通过射频电源瓣射金属Ti祀来实现，Ni的渗杂则通过射频电源瓣射金属Μ 祀来实现，V的渗杂则通过射频电源瓣射金属V祀来实现，Mo的渗杂则通过射频电源瓣射金 属Mo祀来实现；
[0023] 使用相同的射频电源功率与直流电源功率，用瓣射时间来近似地表征其瓣射量， 获得含 1 %-10% 的 NiOx, 1 %-20% 的V2〇5，1 %-20% 的 Mo〇3 W及1 %-20% 的 Ti〇2的 W〇3 渗杂薄 膜。
[0024] 优选地，W祀、N i祀、V祀、Τ i祀、Μ ο祀的祀材纯度为9 9 %，工作气体氣气的纯度 99.95 % ;反应气体氧气的纯度为99.50 %。
[0025] 优选地，玻璃基片为方块电阻10-15 Ω、可见光透过率大于88%的ΙΤ0玻璃。
[00%] 优选地，基片与祀材之间的距离为10cm。
[0027] 优选地，工作室内放置玻璃基片的机件进行旋转的旋转速率为20rpm。
[0028] 优选地，先预瓣射2分钟后再开始直流电源瓣射；W及先预瓣射2分钟后再开始射 频电源瓣射。
[0029] 优选地，采用射频电源金属祀进行瓣射时，打开射频电源先预热5~10分钟，此后 开启电源，逐渐增加电压直至起辉，然后将功率调至所需要的数值。
[0030] 本发明的有益效果在于：
[0031] 1.本发明的电致变色薄膜透过率可在较大范围内连续变化，并可由人工随意调 节;无视角差;驱动变色所需电压低，电源简单，耗电省;具有记忆存储功能；在使用中受环 境条件的影响较小等等，从而本发明可W将手机背壳（即背盖)和手机钢化膜区进行可变色 调节的外形手机装饰，从而手机外形颜色可W随个人爱好变化。
[0032] 2.对薄膜进行合理渗杂，可调节其光谱吸收范围，使薄膜的结构和性能得到进一 步改善;Ti的渗杂可降低W化薄膜中的缺陷，V和Ni的渗杂可W降低极化电压，从而提高薄膜 的稳定性，同时可W提高记忆存储能力，Mo的渗杂可W提高变色使用寿命，将其按适当比例 渗杂，可W得到Ξ者互补的功能，从而大大提高变色膜(电致变色薄膜)的使用质量。
【具体实施方式】
[0033] 下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但运些例举性实施方式的用途和 目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将 本发明的保护范围局限于此。
[0034] 实施例1
[0035] -种用于手机的电致变色薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0036] 首先用机械累和分子累将工作室内的气压抽至5xl〇-3Pa，极限真空为5xl〇-4Pa，气 压值由电离管来测量。当需要在制备过程中加溫时，打开烘烤单元进行加溫，用溫控仪将溫 度控制在设定溫度，由室溫至30(TC之间变化。同时使工作室内放置玻璃基片的机件进行旋 转，旋转速率为20rpm。当溫度升至设定溫度时，往真空室内充入工作气体氣气和反应气体 氧气，氧气的流量由质量流量计来控制，单位是SCCM(标准毫升/分钟），总压由压强控制仪 来控制，一般设定为IPa左右。采用射频电源金属祀进行瓣射时，打开射频电源先预热5~10 分钟，此后开启电源，逐渐增加电压直至起辉，然后将功率调至所需要的数值。无论是直流 瓣射还是射频瓣射，在打开挡板之前，需先预瓣射2分钟，目的是将表面的杂质及其它污染 物瓣射在挡板上，W增加基片上薄膜的纯度，然后移开挡板进行瓣射。
[0037] 祀材为纯度99%的金属鹤(W)祀、儀(Ni)祀、饥(V)祀及铁(Ti)祀，工作气体为纯度 99.95%的氣气(Ar);反应气体为纯度99.50%的氧气(〇2);基片则是方块电阻为10-15 Ω， 可见光透过率大于88%的IT0玻璃。通过直流和射频反应磁控瓣射来沉积氧化物电致变色 薄膜，基片与祀材之间的距离为10cm。基片用舰鹤灯加热并用热电偶测量其溫度，所需溫度 由溫度调节器来控制，真空室的气压值由机台电离管来测量。
[0038] 预瓣射2分钟后，开始瓣射，采用直流电源瓣射金属W祀，Ti的渗杂则通过射频电源 瓣射金属Ti祀来实现，Ni的渗杂则通过射频电源瓣射金属Μ祀来实现，V的渗杂则通过射频 电源瓣射金属V祀来实现，Mo的渗杂则通过射频电源瓣射金属Mo祀来实现；
[0039] 在射频电源功率与直流电源功率相当的情况下，渗杂量(相对渗杂量）由瓣射时间 近似确定，其值表现为Ti (Ni，V，Mo)祀的瓣射时间与(Ni，V，Mo)祀的瓣射时间加上W祀的瓣 射时间的比值。公式表示如下：
[0040] 渗杂量=Xmin/(Xmin+Wmin)，X = Ti、Ni、V或Mo。
[0041] 即是使用相同的瓣射功率下，用瓣射时间来近似地表征其瓣射量(也即渗杂量）， 获得在口 0玻璃上制备Ti、Ni、V、Mo渗杂的W〇3电致变色薄膜。
[0042] 本实施例通过控制瓣射时间获得的是，含1 %的NiOx，1 %的V2化，1 %的Mo化W及 1%的Ti化的W〇3渗杂薄膜。
[0043] 实施例2
[0044] 参照实施例1实施，不同的是，
[0045] 本实施例通过控制瓣射时间获得的是，含4%的NiOx，4%的V2化，6 %的Mo化W及 4%的11化的胖〇3渗杂薄膜。
[0046] 实施例3
[0047] 参照实施例1实施，不同的是，
[004引本实施例通过控制瓣射时间获得的是，含6 %的NiOx，6 %的V2化，8 %的Mo化W及 10%的11化的胖03渗杂薄膜。
[0049] 实施例4
[0050] 参照实施例1实施，不同的是，
[0化1 ] 本实施例通过控制瓣射时间获得的是，含8 %的Ni Ox，10 %的V2化，12 %的Mo化W及 15%的11化的胖〇3渗杂薄膜。
[0化2] 实施例5
[0053] 参照实施例1实施，不同的是，
[0054] 本实施例通过控制瓣射时间获得的是，含10%的NiOx，20 %的V2化，20 %的Mo化W 及20%的Ti化的W〇3渗杂薄膜。
[0055] 将实施例1-实施例5制备的W〇3渗杂薄膜用于手机背壳和钢化膜上。
[0056] 通过透射光谱分析，着色状态下，W化渗杂薄膜在可见光和近红外光区的透射率较 低，平均透射率在6 % ± 2 %，而退色之后，平均透射率在80 ± 2 %，光学变化范围为70 % - 78%，说明实施例1-实施例5的W〇3渗杂薄膜具有良好的电致变色性能，可在较大范围内连 续变化。
[0057] 通过X射线衍射分析，观察W化渗杂薄膜的结构，发现，当相对渗杂量处于有效渗杂 范围和最佳值附近，较佳范围在4 % -8 %的NiOx，4 % -10 %的V2〇5，6 % -12 %的Mo〇3 W及4 % - 15%的Ti化，渗杂越均匀，在很大程度上提高W〇3薄膜的电致变色性能，非均匀渗杂的薄膜由 于界面势垒的存在，电致变色性能要逊于均匀渗杂的薄膜，甚至是未渗杂的W〇3薄膜。
[0058] 通过性能分析，如记忆存储能力，循环寿命分析发现，对于不同的渗杂物，对提高 W〇3薄膜电致变色性能的贡献各不相同：Ti的渗杂降低W化薄膜中的缺陷，V和Ni的渗杂降低 极化电压，提局薄膜的稳定性，而且提局记忆存储能力，Mo的渗杂提局循环寿命。二者功能 互补，大大提高变色膜(电致变色薄膜)的使用质量。
[0059] W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于手机的电致变色薄膜，其特征在于，在w〇3薄膜的基础上掺杂1%-1〇%的 附(\，1%-20%的￥2〇5，1%-20%的]?〇〇3以及1%-20%的11〇2。2. 根据权利要求1所述的用于手机的电致变色薄膜，其特征在于，在W03薄膜的基础上掺 杂 4%-8% 的 Ni0x，4%-10% 的 V2〇5,6%-12% 的 Mo03 以及 4%-15% 的 Ti02。3. 根据权利要求1所述的用于手机的电致变色薄膜，其特征在于，所述手机包括手机背 壳和手机钢化膜的一种或两种。4. 一种权利要求1所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤： 首先将工作室内的气压抽至5X10_4Pa-5xl(T3Pa，将温度控制在设定温度，由室温至300 °C之间变化;同时使工作室内放置玻璃基片的机件进行旋转；当温度升至设定温度时，往真 空室内充入工作气体氩气和反应气体氧气的混合气体，采用直流电源溅射金属W革E，Ti的掺 杂则通过射频电源溅射金属Ti靶来实现，Ni的掺杂则通过射频电源溅射金属Ni靶来实现，V 的掺杂则通过射频电源溅射金属V靶来实现，Mo的掺杂则通过射频电源溅射金属Mo靶来实 现； 使用相同的射频电源功率与直流电源功率，用溅射时间来近似地表征其溅射量，获得 含 1 %-10% 的 NiOx, 1 %-20% 的 V2〇5，1 %_20% 的 Mo03 以及 1 %_20% 的 Ti02 的 W〇3 掺杂薄膜。5. 根据权利要求4所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，W靶、Ni 靶、V靶、Ti靶、Mo靶的靶材纯度为99%，工作气体氩气的纯度99.95% ;反应气体氧气的纯度 为99.50%。6. 根据权利要求4所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，玻璃基片 为方块电阻10-15 Ω、可见光透过率大于88%的IT0玻璃。7. 根据权利要求6所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，基片与靶 材之间的距离为1 〇cm 〇8. 根据权利要求4所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，工作室内 放置玻璃基片的机件进行旋转的旋转速率为20rpm。9. 根据权利要求4所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，先预溅射 2分钟后再开始直流电源溅射;以及先预溅射2分钟后再开始射频电源溅射。10. 根据权利要求4所述的用于手机的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，采用射 频电源金属靶进行溅射时，打开射频电源先预热5~10分钟，此后开启电源，逐渐增加电压 直至起辉，然后将功率调至所需要的数值。
【文档编号】C03C17/34GK106082696SQ201610452039
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】李裕文, 林奉铭, 李林发, 王伟雄
【申请人】厦门博恩思应用材料科技有限公司