[发明专利]形成电致变色层图形的方法、使用该图形制备电致变色器件的方法和包括电致变色层图形的电致变色器件

说明书

技术领域

本发明涉及制备电致变色器件的方法，并且更具体地涉及形成电致变色器件的电致变色层图形的方法、使用上述方法制备电致变色器件的方法和具有电致变色层图形的电致变色器件。

背景技术

电致变色器件(ECD)是使用电致变色材料的彩色显示器件，该材料是根据电流施加的方向通过电化学氧化或还原着色或脱色的。该电致变色操作方法分为阴极的和阳极的操作方法。当在负极组成的电极还原时，该阴极电致变色材料形成颜色，而阳极着色点至变色材料在阳极或在正极着色。另外，如果电流方向反向，该电致变色材料脱色并因此恢复透明的颜色。具有这种性质的ECD广泛应用于汽车的后视镜和天窗、智能窗户、户外显示器等。

电致变色材料包括过渡金属氧化物、普鲁士蓝、酞菁、紫精(viologen)、导电聚合物、富勒烯(fullerene)等。

过渡金属氧化物包括阴极的电致变色材料，例如WO₃、MoO₃、Nb₂O₅和TiO₂，以及阳极的电致变色材料，例如NiO、Ir₂O₃、Rh₂O₃、Co₃O₄、Fe₂O₃、Cr₂O₃和V₂O₅。过渡金属氧化物、普鲁士蓝和酞菁为具有优异的UV(紫外线)稳定性的无机电致变色材料。

导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚咔唑等。紫精和导电聚合物为具有优异的加工性能和多种颜色的有机电致变色材料。

上述的电致变色材料可以用于制备具有多种组合的多种ECD，例如无机ECD、有机ECD和无机-有机混合的ECD。

图1示意地显示ECD的基本结构。参照图1，ECD 10包括第一玻璃基板20、第二玻璃基板80和在电致变色层40与离子存储层60之间注入的离子导电层50；在第一玻璃基板20上层叠着由透明材料制备的上电极30和电致变色层40，在第二玻璃基板80上层叠着由透明材料制备的下电极70和离子存储层60以使第二玻璃基板80与第一玻璃基板20相对。

上和下电极30、70是用ITO或FTO制备的透明电极构造。离子存储层60可以用具有与电致变色层40极性相反的电致变色材料代替，并且有时可以不包括该层。离子导电层50是由液体电解质、凝胶电解质、固体电解质、聚合物电解质、离子液体(ionic liquid)等制成。

当在上电极30与下电极70之间施加电压以使电流从离子存储层60流向电致变色层40时，如前述构造的ECD着色。同样地，当施加与着色情况相反的电压以使电流从电致变色层40流向离子存储层60时，该ECD脱色。同时，根据电致变色层40是否为阴极的或阳极的，ECD也可以在与上述相反的电流下着色或脱色。

同时，就使ECD 10着色而言，离子或电子应该通过离子导电层50扩散到电致变色层40中以引起电致变色层材料的氧化或还原。然而，在电致变色层40由无机膜制备的情况下，参与着色反应的离子或电子缓慢扩散，因此该ECD显示慢的响应速度。另外，由于无机膜具有弱的机械强度，在使用柔性基板制备ECD的情况下，电致变色层可能被破环，因此无机膜可能会使ECD的耐久性劣化。

一般地，为了解决该问题，使用多孔膜制备电致变色层40，或者在电致变色层40上形成纳米尺寸孔的图形以增加用于电致变色反应的表面积。

然而，在使用多孔膜制备电致变色层40的情况下，需要将纳米尺寸的电致变色颗粒分散到有机溶剂中，以浆料的形式将其涂敷到基板上，然后干燥并烧结溶剂，这将导致生产率降低。另外，电致变色层40应该具有厚的厚度以获得所需的着色条件，因此在将ECD变薄时受限。

另外，在电致变色层40中形成纳米尺寸孔的图形的方法显示低的生产率，因为孔图形化需要单独的掩膜并且也需要多个额外的步骤，例如掩膜排列步骤、光刻步骤、刻蚀步骤和清洗步骤。

发明内容

技术问题