[发明专利]柔性和多层电致变色器件及其制造方法

说明书

本发明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^‑4和10^‑20S/cm之间的离子电导率、以及小于100欧姆‑厘米的电阻率。

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。