[發(fā)明專利]全固態(tài)高分子可控電致變色柔性薄膜器件及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010171953.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN101852960A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢國正;寧岱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬鞍山市盛寧高分子材料科技有限公司
• 主分類號(hào): G02F1/155
• 分類號(hào): G02F1/155;C08L67/00
• 代理公司: 馬鞍山市金橋?qū)＠碛邢薰?34111
• 代理人: 魯延生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變色柔性薄膜器件及其制造方法。

背景技術(shù)

電致變色材料是指在外接電壓或者電流的驅(qū)動(dòng)下，材料的光學(xué)性能(透射率、反射率等)在可見光、紅外及紫外光范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的可逆變化。在外觀上，電致變色材料表現(xiàn)為著色及退色的可逆變化，俗稱智能窗或變色窗。電致變色材料分為無機(jī)變色材料(例如氧化鎢，氧化鎳，氧化銠，氧化鈷等)和有機(jī)變色材料(例如紫精類，稀土酞箐，吡嗪類，吩噻嗪類等)。無機(jī)電致變色材料開發(fā)的較早，主要集中在過渡金屬氧化物，這些過渡金屬氧化物通過離子(例如Li+，Na+等)和電子的共注入和共抽出，使其化學(xué)價(jià)態(tài)或晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)著色和退色的可逆變化；由于離子擴(kuò)散比較慢，所以這類無機(jī)電致變色材料響應(yīng)速度要大大低于有機(jī)電致變色材料響應(yīng)速度。例如，三氧化鎢薄膜(WO₃)是無機(jī)電致變色材料中最常用的一種。但是，即使用于小面積裝置上，其變色時(shí)間也長達(dá)10秒以上。而且目前無機(jī)電致變色材料的制備工藝主要為真空蒸發(fā)，離子鍍和濕化學(xué)法等，這些制備工藝無不導(dǎo)致無機(jī)電變色器件加工上的困難和成本的高昂。

與無機(jī)電致變色材料相反，有機(jī)高分子電致變色材料開發(fā)的較晚，但由于易于加工的特點(diǎn)，有機(jī)高分子電致變色材料已成為最有前途的電致變色材料之一。有機(jī)高分子電致變色材料主要通過得失電子發(fā)生的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)著色和退色的可逆變化。它的變色速度可以達(dá)到飛秒(千萬億分之一秒)，可以滿足顯示器的響應(yīng)速度的要求。同時(shí)高分子電致變色材料較無機(jī)電致變色材料更具有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：很小的開關(guān)電壓(1-5V)就能滿足工作需要；很高的透光對(duì)比度(50-60％)；通過調(diào)節(jié)電壓，可以對(duì)器件的透光度進(jìn)行控制；長時(shí)間的使用壽命(1-10萬次開關(guān))；長時(shí)間的光學(xué)記憶功能，僅在變色時(shí)才需要電流的驅(qū)動(dòng)，一旦達(dá)到所需要的透光度，電變色器件能夠保持這種狀態(tài)而不需要電流的輸入。

當(dāng)前大多數(shù)高分子電致變色器件都是以導(dǎo)電玻璃(ITO?glass)作為基材，以液態(tài)或半液態(tài)膠狀電解質(zhì)作為離子傳導(dǎo)層。這種器件結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于：1、當(dāng)以導(dǎo)電玻璃為基材制造大尺寸高分子電致變色器件(如大于30cmx30cm)，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂，器件的制造工藝變得復(fù)雜，不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。2、以液態(tài)或半液態(tài)膠狀電解質(zhì)作為離子導(dǎo)電層的高分子電致變色器件在長期使用的過程中，電解質(zhì)有泄漏的危險(xiǎn)；而且，空氣中的水分和氧氣會(huì)造成電解質(zhì)失效，所以在液態(tài)或半液態(tài)膠狀電解質(zhì)制備、儲(chǔ)存和器件的封裝過程中，要求無水無氧；這就進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性。高分子電致變色器件面臨的另一個(gè)難題是，高分子變色層和離子吸收層幾乎都是以電聚合或電泳吸附的方式涂覆到導(dǎo)電玻璃表面的。隨著所要制備的器材尺寸的增加，由于導(dǎo)電玻璃的表面電阻很大(通常大于1Ω/□)，電聚合電壓在導(dǎo)電玻璃表面沿縱向遞減，高分子變色層和離子吸收層會(huì)出現(xiàn)厚薄不均，甚至無法聚合的現(xiàn)象。因此高分子電致變色器件在尺寸上受到限制，極大地影響了其應(yīng)用的范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種全固態(tài)高分子可控電致變色柔性薄膜器件及其制造方法。它以固態(tài)高分子聚合電解質(zhì)為離子導(dǎo)電層，有效地解決了液態(tài)或半液態(tài)膠狀電解質(zhì)容易泄漏，以及制備、儲(chǔ)存和器件封裝工藝復(fù)雜的難題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的：一種全固態(tài)高分子可控電致變色柔性薄膜器件，其特點(diǎn)是：它由五層薄膜結(jié)構(gòu)組成：第一層為透明導(dǎo)電聚酯膜，第二層為高分子電致變色層，第三層為離子導(dǎo)電層，第四層為離子吸收層，第五層為透明導(dǎo)電聚酯膜。

一種全固態(tài)高分子可控電致變色柔性薄膜器件的制造方法，其特點(diǎn)是：將已經(jīng)調(diào)節(jié)過粘度的電解質(zhì)溶液，涂覆在分別固化了高分子電致變色層和離子吸收層的透明導(dǎo)電聚酯膜之間，經(jīng)過擠壓平整成型，再經(jīng)過紫外光照射，電解質(zhì)溶液發(fā)生聚合反應(yīng)，固化為固態(tài)高分子聚合電解質(zhì)，并將固化了高分子電致變色層和離子吸收層的透明導(dǎo)電聚酯膜緊密的連接在一起，在器件周邊涂覆可被紫外光固化的樹脂，再經(jīng)過紫外光照射固化，將器件密封。

本發(fā)明解決了高分子電致變色器件難以大型化的難題，提供了高分子電致變色器件中高分子變色層的涂覆方法，離子吸收層的制備和涂覆方法以及器件的制備和封裝方法。本發(fā)明是以導(dǎo)電聚酯膜(ITO?PET)為基材，相對(duì)導(dǎo)電玻璃而言，它具有成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行連續(xù)的卷對(duì)卷(roll?to?roll)工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。由于電致變色其器件具有控光、節(jié)能、低耗等特點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明又是以透明導(dǎo)電聚酯膜為基材，使得器件厚度僅為0.3-0.6mm。因此擁有極其廣泛的用途：如可貼附于車輛和飛機(jī)的窗戶、天窗、建筑門窗、護(hù)目鏡上。可制成各種柔性薄膜顯示器等。

附圖說明