[發明專利]一種具有單基板結構的電致變色器件

有效

• 申請號: 201110051773.9
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102183862A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 韓宏偉;胡敏;劉廣輝;李雄;汪恒;榮耀光;庫治良;徐覓;向鵬;舒婷;周子明;劉林峰;楊迎
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153;G02F1/155;C09K9/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及一種電致變色器件，屬于顯示器件領域。

背景技術

電致變色可以定義為一種材料被施加電壓后，發生對光的吸收或反射而產生的顏色變化的一種性質或者現象。在上個世紀五六十年代人們就開始關注這一現象，在之后的幾十年里電致變色材料被廣泛研究，電致變色材料目前有很多種，一般分為無機電致變色材料和有機電致變色材料。無機電致變色材料一般化學穩定性好，容易實現全固化，其中研究的最深入最詳細的材料是WO₃，實用化前途較好，但無機電致變色材料存在響應時間長，可改變的顏色單一等缺點。而有機電致變色材料種類繁多，色彩豐富，響應時間短，但化學穩定性不高，有待進一步的研究。

電致變色僅需要2V左右的電壓即可實現，且在開路狀態下一般可以繼續保持著色或者褪色狀態，因而耗能低。根據目前的研究，相關的電致變色器件有望得到實際應用，如可以應用在高對比度顯示器件，汽車后視鏡等器件上；可以用在建筑物、車輛、輪船和飛機等玻璃窗上以調節和控制能量。

傳統的電致變色器件通常設計成“三明治”結構，位于最外面的兩層是透明導電層，兩個次外層分別為電致變色層和對電極層，電解質層即離子導電層在中間。當在兩個透明導電層間施加電壓時，電致變色層就發生電化學反應產生顏色變化顯示出電致變色效應，對電極層也發生相應的反應，電解質起到隔離電子導通離子的作用。

這種傳統的“三明治”結構，由于整個器件是透明的，可以用在玻璃窗上通過變色來調節控制能量和保護隱私，也可以用于顯示器，但由于采用兩層透明導電層，成本高，不利于和其他顯示器件的商業應用上的競爭。另一方面，這種結構的電致變色器件一般采用液態電解質，從而具有較好的顯色性能(如響應時間，變色效率等)，但是液態電解質存在溶劑揮發、泄漏導致的污染問題，器件的封裝等問題。如果采用固態電解質，就可以解決這些問題，但與此同時，由于固態電解質不能夠像液態電解質一樣與對電極充分的接觸，導致器件對電極處的電子轉移電阻大幅增加，從而影響器件的變色性能，降低了變色的響應速度和變色效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種成本低廉，生產工藝簡單的電致變色器件，在單基板上采用以碳材料為對電極制備的電致變色器件，可以同時解決采用雙透明導電層的成本問題和固態器件變色性能問題，具有變色性能好，響應速度快的優點。

為達到上述目的，本發明采用一塊導電玻璃作為導電基板，石墨等制成的導電薄膜作為對電極。器件依次由導電玻璃，電致變色層，離子導電層，絕緣反射層，對電極層構成。電致變色層采用吸附了有機電致變色材料的無機納米氧化物薄膜，離子導電層為含有鋰鹽的有機溶液，或者含有鋰鹽的聚合物導電材料，絕緣反射層為無機納米氧化物薄膜。

碳材料作為電極材料已經廣泛的應用于各種電池中，因為碳材料有較高的熱穩定性和化學穩定性，同時碳材料具有較高的導電性以及較高的催化活性，與其他傳統電極材料相比，碳材料來源廣泛，制備工藝簡單，生產成本低，對環境無破壞作用。采用刮涂法或者絲網印刷技術可以制備各層薄膜包括碳對電極薄膜，以此碳導電薄膜為對電極的電致變色器件只含有一層導電玻璃，因而大大降低了器件的成本，而且由于碳膜具有較大的比表面積和大的空隙率，可以增大器件對電極與電解質的接觸面積，大大增強了對電極處電子與電解質，尤其是固態電解質的交換速度，從而有效提高固態電致變色器件的變色性能，提高器件的變色速度和變色效率。

由于碳對電極是黑色的不透光，將影響甚至遮蓋器件的變色效果，為了解決此問題，在電致變色層與碳對電極層之間加了一層絕緣反射層，該層采用無機納米氧化物薄膜，既能絕緣又可以作為背景反射顏色變化，從而消除黑色碳電極帶來的問題，除了玻璃窗，不要求透射的地方都可以應用這種結構的電致變色器件，如顯示器件等。

本發明采用碳材料為對電極制作電致變色器件，生產工藝簡單，并大大降低了成本，通過各項測試表明其響應時間短，變色效率高，且可應用固態電解質制備固態器件，有利于實現電致變色器件的實際應用。

附圖說明

圖1為單基板電致變色器件的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合具體的實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

單基板電致變色器件的結構如圖1所示，器件以導電玻璃1為導電基板，自下而上依次由電致變色層2，離子導電層3，絕緣反射層4，對電極層5組成。

實施例1