柔性和多层电致变色器件及其制造方法技术

本发明专利技术的单块串联电致变色器件包括中央透明导体离子阻挡层、布置在中央透明导体离子阻挡层的第一表面上的第一电致变色多层堆叠体以及布置在中央透明导体离子阻挡层的第二表面上的第二电致变色多层堆叠体。中央透明导体离子阻挡层可以具有在10

Flexible and multilayer electrochromic devices and their manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性和多层电致变色器件及其制造方法技术背景电致变色(EC)设备例如EC窗户或汽车EC后视镜会随着施加电压和电流而改变透射率。该方法依赖于材料的电化学氧化还原(还原,或获得电子并减少氧化态；氧化,或失去电子并增加氧化态)反应，并且是可逆的。阴极EC材料通过还原过程(即，当获得电子时)在阴极上着色或变暗，而在放弃电子时漂白。阳极EC材料通过氧化过程(即，当放弃电子时)在阳极上变色或变暗，而在获得电子时漂白。离子透射(即，离子导电)材料允许离子从一种类型的EC材料迁移到另一种类型的EC材料。某些EC堆叠体使用阴极EC材料、离子透射材料和阳极EC材料。EC器件技术已经难以按比例缩放到大尺寸的窗户玻璃以用于建筑或运输用途。这是因为在大型的EC器件中，明显出现“虹膜”效应，其中该设备朝着外部边缘更快地改变颜色，而朝着设备中心更慢地改变颜色。这不宜用于建筑物或使用较大的基材例如车窗的运输车辆、大巴、火车或船。此外，在状态之间转换时，大型EC器件的切换速度较慢。EC器件通常在玻璃基材上制造，并且典型EC材料的制造方法不适合于其他基材材料，例如熔点明显低于玻璃的柔性材料。另外，在EC器件中使用的标准透明导电材料(例如，诸如氧化铟锡或氟掺杂的氧化锡之类的透明导电氧化物(TCO))需要较高的处理温度，以实现低电阻和高透明度的组合。当将这些标准透明导体材料用于具有有限处理温度的柔性基材上时，则电阻较高和/或透明度较低。导电层的较高电阻加剧了虹膜效应，因为器件的边缘和中心之间的电阻较大。许多历史EC设备也有其显色性的缺点。EC器件的深色状态(例如，用于汽车应用或建筑窗户)通常具有明显的蓝色，并且透明状态是朦胧的或具有黄色。该问题是由装置中的EC材料优先吸收光谱的一部分中的光引起的。减轻EC器件的不希望有的颜色的一种解决方案是将彩色滤光片安装到装置中以抵消EC材料的颜色并产生中性的有色装置。然而，由于滤光器通过吸收一部分光谱中的入射光而工作，因此该解决方案具有降低器件在透明状态下的总体透明度的不良后果。由于其不足的着色特性，EC器件通常不用于隐私应用，其中需要外部或内部窗户或隔板以实质上防止其他人透过窗户看到并识别另一侧的人或物体。聚合物分散液晶(PDLC)和悬浮颗粒显示器(SPD)技术已用于隐私应用中。这些技术中的每一个都有缺点。PDLC必须每天关闭多达四个小时才能恢复，这给用户带来了不便，并使该技术在许多应用中不切实际。另外，PDLC具有朦胧的透明状态，这使得在需要透明窗口的应用中不可行。PDLC技术的另一个缺点是，如果PDLC设备断电，它将不会保持其状态，这意味着，如果为隐私设置了着色，它将不再提供隐私并且变得透明。此外，PDLC设备仅具有两个状态，即打开或关闭，在不透明的隐私状态和半透明状态之间切换。悬浮粒子设备(SPD)在深色状态下被限制为浅蓝色。PDLC和SPD技术都需要恒定的电力来维持其状态，这是不节能的。附图说明为了便于进一步描述实施例，提供了以下附图，其中：图1示出了电致变色(EC)装置的截面结构图。图2示出了具有梯度ECL的电致变色(EC)器件的不透明截面结构图。图3示出了通过不同技术在透明导电层中形成的电阻梯度。图4示出了单块串联EC多层堆叠体的两个实施例，每个堆叠体包含中央透明导体离子阻挡层、第一EC多层堆叠体和第二EC多层堆叠体。图5示出了单块串联EC多层堆叠体的实施例，其包含中央透明导体离子阻挡层、第一EC多层堆叠体和第二EC多层堆叠体。图6示出了在一些实施例中的用于制造单块串联EC多层堆叠体的方法。图7示出了在一些实施例中的用于制造单块串联EC多层堆叠体的方法。图8示出了在一些实施例中的用于制造单块串联EC多层堆叠体的方法。图9示出了在一些实施例中，单块串联EC多层堆叠体的实施方式，其包含中央透明导体离子阻挡层、第一EC多层堆叠体和第二EC多层堆叠体，以说明在某些情况下用于制造单块串联EC多层堆叠体的方法。图10示出了用于EC多层堆叠体的自立式离子导电基材(FICS)的横截面。图11示出了在一些实施例中的用于制造EC多层堆叠体的方法。图12示出了在一些实施例中的用于制造EC多层堆叠体的方法。图13示出了在一些实施例中的用于制造EC多层堆叠体的方法。图14是六边形三氧化钨颗粒的X射线衍射(XRD)图。图15是六边形三氧化钨合成材料在减小尺寸并涂覆在基材上之后的XRD图。图16是六边形三氧化钨在减小尺寸后的粒径分布。贯穿附图，对应的附图标记指示对应的部分。另外，不同图中的层的相对厚度并不代表尺寸上的真实关系。例如，基材通常比其他层厚得多。绘制附图仅出于说明连接原理的目的，而不是给出任何尺寸信息。缩写和定义。提供以下定义以更好地定义本公开的实施例，并指导本领域普通技术人员实施本公开。除非另有说明，否则相关领域的普通技术人员应根据常规用法来理解术语。说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等,如果有的话,用于区分相似的要素，而不一定用于描述特定的顺序或时间顺序。应当理解，如此使用的任何术语在适当的情况下是可互换的，使得本文描述的实施例例如能够以不同于本文所示或以其他方式描述的顺序操作。如本文所使用的，术语“包括”、“具有”或任何该术语的其他变体，旨在涵盖非排他性的内涵，从而使得包括元件列表的过程、方法、物件、或装置不仅包括那些元件，也可以包括未明确列出或此类活动、过程、方法、系统、物品、设备或装置所固有的其他元素。本说明书和权利要求书中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等，如果有的话，该术语用于描述目的而不一定用于描述永久相对位置。应当理解，如此使用的任何术语在适当的情况下是可互换的，使得本文描述的实施例例如能够以不同于本文所示或以其他方式描述的取向之外的其他取向操作。术语“耦合”、“耦合的”、“连接”等应该广义地理解，并且是指电连接、离子连接、机械连接和/或以其他方式连接两个或更多个元件或信号。两个或更多个电子元件可以被电耦合，但是不能被机械耦合或以其他方式耦合；两个或更多个机械元件可以机械地连接，但是不能电连接或以其他方式连接；两个或更多个电气元件可以机械地连接，但是不能电气地或以其他方式连接。耦合可以持续任何时间长度(例如，永久或半永久或仅瞬时)。“电耦合”等应该被广义地理解，并且包括涉及任何电信号的耦合，无论是电力信号、数据信号和/或其他类型的电信号或电信号的组合。“离子耦合”等应该被广义地理解，并且包括涉及或允许离散层或组合物之间的离子转移的耦合。“机械耦合”等应该被广义地理解，并且包括所有类型的机械耦合。在“耦合”等词语附近不存在“可移除地”、“可移除”等词并不意味着所讨论的“耦合”等是可移除的或不可移除的。术语“阳极电致变色层”和“阳极电致变色材料”分别指电极层或电极材料，其在去除离子和电子时变得对电磁辐射的透射率较低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单块串联电致变色器件，包括：/n中央透明导体离子阻挡层(1001)；/n第一电致变色多层堆叠体(1002)，该第一电致变色多层堆叠体布置在所述中央透明导体离子阻挡层的第一表面上；以及/n第二电致变色多层堆叠体(1003)，该第二电致变色多层堆叠体布置在所述中央透明导体离子阻挡层的第二表面上，/n其中所述中央透明导体离子阻挡层的离子电导率在10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170503 US 62/500,9841.一种单块串联电致变色器件，包括：
中央透明导体离子阻挡层(1001)；
第一电致变色多层堆叠体(1002)，该第一电致变色多层堆叠体布置在所述中央透明导体离子阻挡层的第一表面上；以及
第二电致变色多层堆叠体(1003)，该第二电致变色多层堆叠体布置在所述中央透明导体离子阻挡层的第二表面上，
其中所述中央透明导体离子阻挡层的离子电导率在10-4和10-20S/cm之间，并且电阻率小于100欧姆-厘米。


2.如权利要求1所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，
所述中央透明导体离子阻挡层包括：
在横向方向上小于100欧姆-厘米的电阻率；
在两侧涂有中央透明导体层的柔性透明薄膜，
其中，所述单块串联电致变色器件包括在所述中央透明导体层之间形成电连接的导电构件。


3.如权利要求1所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，
所述中央透明导体离子阻挡层在垂直方向上的电阻率小于100欧姆-厘米；并且
所述中央透明导体离子阻挡层材料选自由嵌入聚合物中的导电纳米线和嵌入聚合物中的导电纳米颗粒构成的组。


4.如权利要求1所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色多层堆叠体包括：
第一透明导体层(1004)；
布置在所述第一透明导体的表面上的第一电致变色层(1005)；
布置在所述第一电致变色层的所述表面上的第一离子导体层(1006)；以及
布置在所述第一离子导体层的所述表面上的第二电致变色层(1007)；
其中所述第二电致变色层与所述中央透明导体离子阻挡层的所述第一表面相邻，并且
其中所述第一透明导体层具有基本平行于第一导电层的主表面的电流的电阻，该电阻根据所述第一导电层内的位置而变化。


5.如权利要求4所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，所述第二电致变色层(1007)包括电致变色阴极层，所述电致变色阴极层包括晶体阴极电致变色纳米结构，其中所述电致变色阴极层不包含粘合剂。


6.如权利要求5所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，所述第二电致变色多层堆叠体包括：
第二透明导体(1011)；
布置在所述第二透明导体的所述表面上的第四电致变色层(1010)；
布置在第三电致变色层的所述表面上的第二离子导体层(1009)；以及
布置在所述第二离子导体层的所述表面上的所述第三电致变色层(1008)，
其中所述第三电致变色层与所述中央透明导体离子阻挡层的所述第二表面相邻，并且
其中所述第二透明导体层具有基本平行于第二导电层的主表面的电流的电阻，该电阻根据所述第二导电层内的位置而变化。


7.如权利要求6所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，所述第三电致变色层(1008)包括电致变色阴极层，所述电致变色阴极层包括晶体阴极电致变色纳米结构，其中所述电致变色阴极层不包含粘合剂。


8.如权利要求1所述的单块串联电致变色器件，其特征在于，还包括：
与第一透明导体层相邻的第一外部基材；以及
与第四透明导体层相邻的第二外部基材，
其中所述第一外部基材材料和所述第二外部基材材料选自由玻璃和塑料构成的组。


9.一种单块串联电致变色器件，其特征在于，包括：
中央透明导体离子阻挡层(1001)；
第一电致变色多层堆叠体(1002)，该第一电致变色多层堆叠体布置在所述中央透明导体离子阻挡层的第一表面上；以及
第二电致变色多层堆叠体(1003)，该第二电致变色多层堆叠体布置在所述中央透明导体离子阻挡层的第二表面上，其中
所述中央透明导体离子阻挡层具有：
在横向方向上小于100欧姆·厘米的电阻率；以及
柔性透明膜，该柔性透明膜的两侧均涂覆有中央透明导体层，
所述单块串联电致变色器件包括在中央透明导体层之间形成电连接的导电构件，
所述第一电致变色多层堆叠体包括：
第一透明导体层(1004)；
布置在所述第一透明导体层的表面上的第一电致变色层(1005)；
布置在所述第一电致变色层的表面上的第一离子导体层(1006)；以及
布置在所述第一离子导体层的表面上的第二电致变色层(1007)，
其中，所述第二电致变色层与所述中央透明导体离子阻挡层的所述第一表面相邻，并且
所述第一透明导体层具有基本平行于第一导电层的主表面的电流的电阻，所述电阻根据所述第一导电层内的位置而变化，
所述第二电致变色多层堆叠体包括：
第二透明导体(1011)；
布置在所述第二透明导体的表面上的第四电致变色层(1010)；
布置在所述第三电致变色层的所述表面上的第二离子导体层(1009)；以及
布置在所述第二离子导体层的所述表面上的第三电致变色层(1008)，
其中，所述第三电致变色层与所述中央透明导体离子阻挡层的所述第二表面相邻，并且
所述第二透明导体层具有基本平行于第二导电层的主表面的电流的电阻，该电阻根据所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·特纳，D·吉亚昆塔，
申请(专利权)人：基内斯恰技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US