[发明专利]电致变色层结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电致变色层结构、电致变色装置、用于制造电致变色层结构的方法以及电致变色层结构和电致变色装置的应用。

背景技术

窗户在建筑物中是重要的部件。以前窗玻璃仅仅用于向外自由张望的目的，而当今对玻璃化物（Verglasung）提出明显更高的要求。一方面，玻璃化的面应该用于内部空间的理想热隔离，但是另一方面所述玻璃化的面也应该负责在太阳照射时内部空间由于玻璃化物而仅仅被加热到期望的程度。通过玻璃化的面对光入射的可能控制例如可以通过可移动的百叶窗调节。另一可能性通过在按下按钮时或独立地改变其光学特性如透明度和反射性的玻璃化物提供。这样的可切换的玻璃化物给建筑师提供玻璃化的面的较大的创造活动范围，而在房屋正面之前或之中不需要可移动的部分。

电致变色玻璃化物也属于在按下按钮时或独立地改变其光学特性的玻璃化物。电致变色玻璃化物根据以下原理工作，即电致变色层的光学特性借助于载流子的接收和发出而改变。如果电流流动，则发生载流子的交换并且电致变色层改变其对于太阳光的穿透性。

典型地，电致变色玻璃化物包含有源层，所述有源层由透明电极包围。通过施加外部电压，载流子被传输到有源层中，由此有源层改变其对于可见光的透明度。如果接着施加相反的电压，则逆向地进行载流子迁移，使得恢复最初的透明度。有源层包含离子导电的电解质和电致变色材料。电致变色材料随着其氧化阶段的改变而改变其对于电磁辐射的透射特性。电解质可以由无机材料组成，如在EP 0 867 752 和EP 0 831 360中所公开的。但是，电解质也可以由有机材料组成，这在EP 0 253 713和EP 0 382 623中得以描述。在此，有源层可以完全或部分地以固体的或液体的状态存在。具有固体和液体组成部分的电解质例如在WO 2008/084168中被公开。如果有源层和电极包含聚合物材料，则该组合被称为全聚合物电致变色系统（all-polymeric elektrochromes System）。这样的系统例如从US 6,747,779 B1中已知。

在此有问题是，可能需要有源层长达多分钟的完全透明度变换。这在简单的建筑物玻璃化物的情况下没有问题，但是对于例如在机动车、飞机和轨道车辆中的使用是不可接受的。这里必须保证，在例如在驶入隧道时出现的自发外部明暗变换时发生电致变色玻璃化物的立即的透明度提高。这同样适用于紧急情况情形，其中需要例如在机动车中在一瞬间内保证电致变色玻璃化物的最大透明度。

在电致变色玻璃化物的情况下导致有源层在时间上缓慢的变色过程的原因之一是电极的低导电性，其限制用于改变有源层的透明度的可能的电流流动。

为了回避该问题，US 6,747,779 B1公开了附加地给电极之一配备导电网络。该网络通过金属线或在使用膏的情况下被制造。所述膏包含银微粒和玻璃料。

但是，使用导电膏具有以下缺点，即用于稳定所述膏的方法需要使用高处理温度。该高温尤其是为了熔化玻璃料和/或烧结银微粒所需要的。通过该方法攻击对于高温敏感的有源层。用于稳定和用于硬化膏的可替代的低温方法另一方面是非常耗费时间的。

利用金属线来形成导电网络是材料密集型的，因为施加完成的金属线与该网络的所要求的导电性所必需的相比需要更高的金属材料量。

在用金属线形成电网络时也要注意，可能的网络几何形状的选择是受限制的。

发明内容

本发明所基于的任务在于，实现改善的电致变色层结构、改善的电致变色装置和改善的用于制造电致变色层结构的方法。

此外，本发明所基于的任务还在于，找到改善的电致变色层结构和改善的电致变色装置的新的应用。

本发明所基于的任务分别利用独立权利要求的特征来解决。本发明的优选实施形式在从属权利要求中给出。

根据本发明，实现具有至少一个有源层的电致变色层结构，其中层结构具有至少两个电极并且这些电极中的至少一个具有印制导线的导电网络并且印制导线包含纳米微粒。

所述纳米微粒可以具有1nm至500nm的直径。但是纳米微粒具有5nm至100nm的直径，并且纳米微粒特别优选地具有10nm至30nm的直径。

纳米微粒包含金属和/或碳化合物。优选地，纳米微粒包含银、铜、铝、碳黑（导电碳黑（Leitruss））和/或碳纳米管以及其混合。