电致变色装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开内容涉及一种电致变色装置，所述电致变色装置包括：基底；设置在基底上的第一电极；设置在第一电极上的离子存储层；设置在离子存储层上的聚合物电解质层；设置在聚合物电解质层上的电致变色层；以及设置在电致变色层上的第二电极，其中离子存储层包含MoaTibOxNy，并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电致变色装置及其制造方法
本说明书要求于2016年7月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0086251号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本公开内容涉及一种电致变色装置及其制造方法。
技术介绍
电致变色是指这样的特性：当电子密度随着由所施加的电压的变化产生的电化学氧化/还原反应导致的阳离子在电极结构中的嵌入或脱嵌而变化时，材料的颜色可逆地变化。过渡金属氧化物例如WO3、V2O5、TiO2和NiO表现出能够传导离子和电子的混合传导特性。在电解质中，当向这些过渡金属氧化物的薄膜电极与电解质之间的界面施加特定的电位时，诸如H+、Na+或Li+的原子被充电或放电。此时，在充电和放电过程期间伴随着着色-脱色过程，因此已作为电化学着色装置的电极材料被广泛地研究。利用这种电着色现象的显示装置能够通过改变来自外部的施加电位而获得目标水平的透光率，因此，有望用于具有特殊玻璃类型例如无幕窗(curtainlesswindow)或者镜类型的电化学着色显示装置。电致变色装置的结构示意性地示于图1中。更具体地，其是这样的结构：其中第一电极(11)、WO3薄膜(12)、电解质层(3)、LiNiOx薄膜(22)、第二电极(21)和第二基底(20)依次层合在第一基底(10)上。WO3薄膜(12)通常通过溅射工艺、化学气相沉积(CVD)或溶胶-凝胶法形成。作为电解质层(3)，可以使用固态或液态。当在第一电极(11)与第二电极(21)之间施加电压时，电解质层(3)内的离子移动并且在WO3薄膜中通过如以下化学式中那样反应而变色。此时，电解质层(3)中的阳离子移动通过WO3薄膜(12)中的裂纹或自由体积，并且为了提高着色程度，需要WO3薄膜(12)是厚的，这导致变色速率随着阳离子的移动距离增加而降低的问题。此外，在形成电致变色装置时，使用溅射法制备WO3薄膜。然而，溅射法的问题在于其不适用于大量生产，原因是工艺设备昂贵并且沉积速度太慢而无法制备厚度为数百纳米的WO3薄膜。
技术实现思路
技术问题本公开内容旨在提供一种电致变色装置及其制造方法。技术方案本说明书的一个实施方案提供了一种电致变色装置，其包括：基底；设置在基底上的第一电极；设置在第一电极上的离子存储层；设置在离子存储层上的聚合物电解质层；设置在聚合物电解质层上的电致变色层；以及设置在电致变色层上的第二电极，其中离子存储层包含MoaTibOxNy，并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。本说明书的另一个实施方案提供了一种用于制造电致变色装置的方法，其包括：在基底上形成第一电极；在第一电极上形成离子存储层；在第二电极上形成电致变色层；以及在离子存储层与电致变色层之间形成聚合物电解质层，其中离子存储层包含MoaTibOxNy，并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。有益效果根据本公开内容的一个实施方案的电致变色装置表现出高电荷密度，并且在高电压下具有优异的电化学耐久性。此外，与使用本领域已知的现有材料的电致变色装置相比，根据本公开内容的一个实施方案的电致变色装置能够降低成本并提高生产率。根据本公开内容的一个实施方案的电致变色装置具有高电荷密度，从而可以形成为具有大面积，并且具有减少的转换时间。附图说明图1是说明电致变色装置的示意性结构的图。图2是示出根据本申请的一个实施方案的离子存储层的电荷密度的图。图3和图4是示出对根据本申请的一个实施方案的电致变色装置的驱动评估的图。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本说明书。在本说明书中，某个构件位于另一个构件“上”的描述不仅包括一个构件邻接另一个构件的情况，而且包括在这两个构件之间存在又一个构件的情况。本说明书的一个实施方案提供了一种电致变色装置，其包括：基底；设置在基底上的第一电极；设置在第一电极上的离子存储层；设置在离子存储层上的聚合物电解质层；设置在聚合物电解质层上的电致变色层；以及设置在电致变色层上的第二电极，其中离子存储层包含MoaTibOxNy，并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。与作为现有电致变色材料的WO3、LNO和NiOx相比，MoaTibOxNy材料在高电压下具有优异的耐久性，并且与表面电阻为数MΩ/平方的现有电致变色材料相比，MoaTibOxNy材料具有在100Ω/平方至1000Ω/平方水平下的优异电导率，这有效地改善了转换时间。根据本说明书的一个实施方案的电致变色装置具有高电荷密度和优异的耐久性，并且即使在±5V或更大的条件下，也可以获得透射率变化高至30％的电致变色。具体地，当使用MoTiOxNy形成厚度为240nm的离子存储层时，根据下面描述的实例的电致变色装置在±5V的电压下表现出60mC/cm2或更大的电荷密度。在本说明书的一个实施方案中，可以使用本领域已知的材料作为基底。具体地，可以使用玻璃、塑料等作为基底，然而，基底不限于此。在本说明书的一个实施方案中，可以使用透明基底作为基底。在一个实施方案中，可以使用在可见光区域中透射率为60％或更大的基底作为基底。在另一个实施方案中，可以使用在可见光区域中透射率为80％或更大的基底作为基底。在本说明书的一个实施方案中，可以使用透射率为80％或更大的玻璃作为基底。在本说明书的一个实施方案中，第一电极和第二电极没有特别限制，只要它们是本领域已知的即可。在一个实施方案中，第一电极和第二电极可以各自独立地包含铟掺杂的氧化锡(ITO)、锑掺杂的氧化锡(ATO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、铟掺杂的氧化锌(IZO)、ZnO等，但不限于此。在本说明书的一个实施方案中，第一电极和第二电极可以各自为透明电极。具体地，可以使用透射率为80％或更大的ITO。在本说明书的一个实施方案中，第一电极和第二电极的厚度各自独立地为10nm至500nm。在本说明书的一个实施方案中，离子存储层包含MoaTibOxNy，并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。在一个实施方案中，a和b具有相同的值。在另一个实施方案中，a和b各自为1。在本说明书的一个实施方案中，a、b、x和y满足以下式(1)和式(2)。当a/b值大于0.5且小于1.5时，当MoaTibOxNy层沉积为20nm或更大的厚度时，透射率可以确保在30％或更大，这适合用作电致变色装置。此外，当x/y值大于0.1且小于5时，当MoaTibOxNy层沉积为20nm或更大的厚度时，氧含量足够，并且透射率可以确保在一定水平或更高水平。在本说明书的一个实施方案中，除了MoaTibOxNy之外，离子存储层还可以包含LNO、NiOx1(1.0<x1<1.5)、NiCrOx2Ny2(3<x2<6，0.02<y2<0.06)等。在本说明书的一个实施方案中，离子存储层的厚度大于或等于20nm且小于或等于100nm。在本说明书的一个实施方案中，离子存储层在550nm波长下的折射率为1.8至2.9。在本说明书的一个实施方案中，可以使用本领域已知的材料和方法制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电致变色装置，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极；设置在所述第一电极上的离子存储层；设置在所述离子存储层上的聚合物电解质层；设置在所述聚合物电解质层上的电致变色层；以及设置在所述电致变色层上的第二电极，其中所述离子存储层包含MoaTibOxNy；并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.07 KR 10-2016-00862511.一种电致变色装置，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极；设置在所述第一电极上的离子存储层；设置在所述离子存储层上的聚合物电解质层；设置在所述聚合物电解质层上的电致变色层；以及设置在所述电致变色层上的第二电极，其中所述离子存储层包含MoaTibOxNy；并且a、b、x和y彼此相同或不同并且各自独立地为大于或等于0.5且小于或等于60的实数。2.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述离子存储层的厚度大于或等于20nm且小于或等于100nm。3.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述离子存储层在550nm波长下的折射率为1.8至2.9。4.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中a、b、x和y满足以下式(1)和式(2)：5.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色层包含含钨(W)...

【专利技术属性】
技术研发人员：金容赞，金起焕，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR