一种无机全固态电致变色器件及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机全固态电致变色器件及制备方法，包括基底层、第一导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层、第二导电层、保护层,制备时对基底层材料进行清洗烘干等前处理，使用ITO、WO3、LiTaO3、NiO等材料作为膜料，使用蒸发镀膜或溅射镀膜的方式，制备电致变色膜层。本发明专利技术使用真空镀膜技术，在一块基底材料上制备出无机全固态电致变色薄膜，相比于传统电致变色器件通过两块玻璃进行封装，本发明专利技术制作更加简单便捷，且性能稳定，解决了传统工艺中易出现的电解质泄露问题。艺中易出现的电解质泄露问题。艺中易出现的电解质泄露问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无机全固态电致变色器件及制备方法


[0001]本专利技术涉及光电器件
，具体涉及一种无机全固态电致变色器件及制备方法。

技术介绍

[0002]电致变色是材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等），在外加电场作用下发生电化学氧化还原反应，使材料的颜色发生稳定、可逆的变化，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。常规电致变色器件结构为两块基底材料中间嵌入电致变色层、电解质层及离子储存层，此结构通过上下两层基底层进行胶合实现器件功能。这种电致变色器件结构相对复杂，透明导电胶性能差异会对器件本身寿命产生影响。因此，需要一种更为简便的贴合结构实现无机全固态电致变色器件。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是打破传统观念提供一种无机全固态电致变色器件及制备方法，该器件架构简单、性能稳定，该制备方法镀制出来的膜层附着力高，均匀性好。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种无机全固态电致变色器件，包括基底层、第一导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层、第二导电层、保护层，在所述基底层上沉积第一导电层，在第一导电层上方依次沉积有电致变色层、电解质层、离子储存层，实现依次堆叠的多层堆叠结构；将多层堆叠结构朝上放置，在其上方印刷第二导电层并固化第二导电层，在第二导电层上方贴附透明保护层。
[0005]所述第一导电层需覆盖变色视窗区域且至少一侧边缘大于变色视窗区域，多层堆叠结构完全覆盖于变色视窗区域，第二导电层覆盖范围小于或等于多层堆叠结构但不能与第一导电层接触。
[0006]所述第一导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层实现方式为蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、凝胶法镀膜或化学气相沉积镀膜。
[0007]所述第二导电层，实现方式为蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、凝胶法镀膜、丝印印刷或机械喷涂。
[0008]所述基底层为透明玻璃或其他柔性透明材料；所述第一导电层和第二导电层为ITO、FTO、AZO、Cr、纳米银线或导电银浆，膜层厚度在50nm
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500nm之间；所述电致变色层为WO3或MnO3材料，膜层厚度在 30nm
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500nm之间；所述电解质层为钛酸锂、锰酸锂或钽酸锂材料，膜层厚度可在50nm
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500nm之间；所述离子储存层为NiO或V2O5材料，膜层厚度在100nm
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500nm之间；所述保护层为PET保护膜或PE保护膜。
[0009]本专利技术无机全固态电致变色器件制备方法，包括以下步骤：步骤1：将基底层材料清洗干净，在其表面沉积ITO、FTO、Cr、AZO导电材料，充当电致变色器件的一端电极；第一导电层选择蒸发镀膜或溅射镀膜方式；以ITO、FTO、Cr、AZO膜料作为蒸发材料时，使用离子辅助镀膜方式，以氩气作为工
作气体，氧气作为反应气体，氩气与氧气的流量比为0：10—8：60，镀膜温度为150—300℃，镀膜真空度为≤2E
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3Pa，电子枪电流为40—100mA，所述ITO、FTO、Cr、AZO材料的膜层厚度为50—500nm；以ITO、FTO、Cr、AZO材料作为溅射靶材时，使用连续溅射镀膜的方式，以氩气作为工作气体，氧气作为反应气体，氩气与氧气的流量比为200—600：50—300；节拍时间为120—200s，本底真空度为2E
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3Pa，靶材功率为8—18KW，ITO、FTO、Cr、AZO材料的膜层厚度为50—500nm。
[0010]步骤2：在第一导电层上方镀制电致变色层，使用蒸发镀膜或溅射镀膜的方式依次沉积电致变色层、电解质层、离子储存层；电致变色层使用WO3或MnO3材料作为蒸发膜料时，使用电子枪蒸发镀膜方式，镀膜温度为80—300℃，镀膜真空度为≤2E
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3Pa，电子枪电流为20—60mA；以W、Mn材料作为溅射靶材时，使用连续溅射镀膜的方式，氩气与氧气的流量比为200—600：50—300，节拍时间为120—200s，本底真空度为2E
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3Pa，靶材功率为15—18KW，WO3、MnO3的膜层厚度为30—500nm；电解质层使用钛酸锂、锰酸锂、钽酸锂材料作为蒸发膜料，使用电子枪蒸发镀膜方式，镀膜温度为80—300℃，本底真空度为2E
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3Pa，电子枪电流为300—450mA；以钛酸锂、锰酸锂、钽酸锂材料作为溅射靶材时，使用连续溅射镀膜的方式，氩气与氧气的流量比为200—600：50—300，节拍时间为120—200s，本底真空度为2E
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3Pa，靶材功率为10—13KW；所述钛酸锂、锰酸锂、钽酸锂材料的膜层厚度为50—500nm；离子储存层使用NiO、V2O5材料作为蒸发膜料，使用电子枪蒸发镀膜方式，镀膜温度为80—300℃，本底真空度为2E
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3Pa，电子枪电流为200—450mA；以Ni、V材料作为溅射靶材时，使用连续溅射镀膜的方式，氩气与氧气的流量比为200—600：50—300，节拍时间为120—200s，本底真空度为2E
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3Pa，靶材功率为12—18KW；所述NiO、V2O5材料的膜层厚度为100—500nm。
[0011]步骤3：在电致变色层上方继续镀制或印刷第二导电层：使用丝网印刷技术，Ag纳米线金属网格技术、蒸发镀膜技术或连续溅射镀膜技术在电致变色层上方制备第二导电层，使用导电银浆作为导电物质充当一端电极时，使用300—420聚酯丝网或者不锈钢丝网进行丝网印刷，烘烤温度90—180℃，烘烤时间10—30min，导电银浆的印刷厚度为6—10um；使用Ag纳米线金属网格技术在电致变色层上方制备第二导电层时，纳米线网格为正四边形或正六边形，使用直接非接触式印刷，印刷速度为—1m/s，线宽为2—50μm，方阻为＜10Ω/
□
，透明度＞88%。
[0012]本专利技术采用上述技术方案所设计的一种无机全固态电致变色器件及制备方法，提供了一种用于全固态电致变色器件的新型结构，该结构操作简便且性能稳定，仅需通过一块玻璃实现变色功能，解决了传统两块玻璃难贴合以及液态电解质容易泄露的问题。本专利技术电致变色器件膜层的镀制方法镀制出来的膜层附着力高，均匀性好，省略了传统的封装工艺，工序简单，制备方便。本专利技术以第一导电层、电致变色层和第二导电层叠加镀制的叠层具备良好的着色和褪色效果。
附图说明
[0013]图1表示本专利技术无机全固态电致变色器件的结构示意图；图2表示本专利技术实施例1器件的结构示意图；图3表示本专利技术实施例2器件的结构示意图；图4表示本专利技术实施例3器件的结构示意图；图5表示本专利技术实施例4器件的结构示意图；图6表示本专利技术实施例4镀制的第二导电层正面结构图；图7表示本专利技术实施例1镀膜设备流程示意图；图8表示本专利技术着色效果示意图；图9表示本专利技术褪色效果示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术一种无机全固态电致变色器件及制备方法作具体说明。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机全固态电致变色器件，其特征是包括基底层、第一导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层、第二导电层、保护层，在所述基底层上沉积第一导电层，在第一导电层上方依次沉积有电致变色层、电解质层、离子储存层，实现依次堆叠的多层堆叠结构；将多层堆叠结构朝上放置，在其上方印刷第二导电层并固化第二导电层，在第二导电层上方贴附透明保护层。2.根据权利要求1所述的一种无机全固态电致变色器件，其特征是所述第一导电层需覆盖变色视窗区域且至少一侧边缘大于变色视窗区域，多层堆叠结构完全覆盖于变色视窗区域，第二导电层覆盖范围小于或等于多层堆叠结构但不能与第一导电层接触。3.根据权利要求1所述的一种无机全固态电致变色器件，其特征是所述第一导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层实现方式为蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、凝胶法镀膜或化学气相沉积镀膜。4.根据权利要求1所述的一种无机全固态电致变色器件，其特征是所述第二导电层，实现方式为蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、凝胶法镀膜、丝印印刷或机械喷涂。5.根据权利要求1所述的一种无机全固态电致变色器件，其特征是所述基底层为透明玻璃或其他柔性透明材料；所述第一导电层和第二导电层为ITO、FTO、AZO、Cr、纳米银线或导电银浆，膜层厚度在50nm
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500nm之间；所述电致变色层为WO3或MnO3材料，膜层厚度在 30nm
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500nm之间；所述电解质层为钛酸锂、锰酸锂或钽酸锂材料，膜层厚度可在50nm
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500nm之间；所述离子储存层为NiO或V2O5材料，膜层厚度在100nm
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500nm之间；所述保护层为PET保护膜或PE保护膜。6.一种无机全固态电致变色器件的制备方法，其特征是包括以下步骤：步骤1：将基底层材料清洗干净，在其表面沉积ITO、FTO、Cr、AZO导电材料，充当电致变色器件的一端电极；第一导电层选择蒸发镀膜或溅射镀膜方式；以ITO、FTO、Cr、AZO膜料作为蒸发材料时，使用离子辅助镀膜方式，以氩气作为工作气体，氧气作为反应气体，氩气与氧气的流量比为0：10—8：60，镀膜温度为150—300℃，镀膜真空度为≤2E
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3Pa，电子枪电流为40—100mA，所述ITO、FTO、Cr、AZO材料的膜层厚度为50—500nm；以ITO、FTO、Cr、AZO材料作为溅射靶材时，使用连续溅射镀膜的方式，以氩气作为工作气体，氧气作为反应气体，氩气与氧气的流量比为200—600：50—300；节拍时间为120—200s，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智超，毕文江，朱金波，曹志嫦，宋凯，王龙，高志杰，
申请(专利权)人：河南镀邦光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：