TWI688547B - 具保護層之電致變色元件結構 - Google Patents

具保護層之電致變色元件結構 Download PDF

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Abstract

本發明有關於一種具保護層之電致變色元件結構,其依序形成有一第一基材、一第一透明導電層、一第一電致變色層、一保護層、一電解質層、一第二電致變色層、一第二透明導電層與一第二基材,其中保護層係選用氧化錫(SnOx)或氧化鎳(NiOx);藉此,保護層可改善第一電致變色層與電解質層的膠合特性,並提升第一電致變色層的耐酸鹼性與耐環境特性。

Description

具保護層之電致變色元件結構
本發明係有關於一種電致變色元件結構,尤其係指一種具保護層之電致變色元件結構,其於電致變色層與電解質層之間增設一層保護層,不僅能夠改善電致變色層的耐酸鹼與耐環境特性,亦能夠提供電致變色層與電解質層之間有良好的膠合作用。
按,電致變色技術是利用材料的光學特性,於外加電場的作用下,使材料發生顏色變化的現象,在外觀上表現為顏色和透明度的可逆變化。目前電致變色技術應用的範圍相當廣泛,舉凡車輛、軍事、建築等產業皆可使用電致變色技術,車輛的後視鏡、天窗,軍事的偽裝功能,以及建築物中的窗戶都能使用電致變色技術以達到不同的用途。
電致變色技術所使用到的材料大多使用普魯士藍(Prussian Blue)、五氧化二釩、氧化鎢、氧化鎳、氧化鉬、氧化鈦、氧化鈷等;而電致變色元件之結構通常是三明治式的層狀結構,最外層的兩層結構會採用玻璃或塑膠作為基板,中間則形成透明導電層、電致變色層、離子儲存層與電解質層等結構。
中華民國專利公告號TW I605154「電致變色元件及其製造方法」,其揭露一種電致變色元件結構,其結構包含有一基板、一第一透明導電層、一第一電致變色材料層、一離子傳導層、一第二 電致變色材料層及一第二透明導電層。又,中華民國專利公告號TW I534518「電致變色裝置」亦揭露一種含有電致變色元件的電致變色裝置,而電致變色元件之結構包含有兩個相對設置的基板、兩個分別設置於兩基板之透明導電層、一位於兩透明導電層之間的離子導體層、一設置於離子導體層與其中一透明導電層之間的電致變色層,以及一設置於離子導體層與另一透明導電層之間的離子儲存層。
由前案專利中,可知電致變色元件的電致變色層通常會與電解質層(離子傳導層、離子導體層)相鄰設置,但此種結構設置會由於選用之材料的關係,導致電解質層與第二電致變色材料層之間的膠合性較佳,而使電解質層與第一電致變色材料層之間的膠合性較差;再者,第一電致變色材料層若選用氧化鎢作為材料,雖然氧化鎢具有不錯的電化學特性,但其耐酸鹼性與耐環境的特性極差,令第一電致變色材料層容易被水解,綜上兩點缺失,習知的電致變色元件具有低可靠度與低壽命等缺失。
爰此,如何提供一種可改善電解質層與電致變色層之間膠合特性的結構,並同時提升元件的耐酸鹼與耐環境特性,此即發明人所思及之方向。
今,發明人即是鑑於上述現有之電致變色元件結構於實際實施使用時仍具有多處缺失,於是乃一本孜孜不倦之精神,並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐,而加以改善,並據此研創出本發明。
本發明主要目的為提供一種具保護層之電致變色元件結構,其透過增設一層保護層,以改善第一電致變色層與電解質層之間的膠合特性,使電解質層對第一電致變色層仍能保持良好的附著 性,並藉由保護層的特性,提升電致變色元件的耐酸鹼與耐環境特性,且此保護層亦具有良好的電化學特性與離子傳導特性。
為了達到上述實施目的,本發明一種具保護層之電致變色元件結構,其依序形成有一第一基材、一第一透明導電層、一第一電致變色層、一保護層、一電解質層、一第二電致變色層、一第二透明導電層與一第二基材,其中保護層係選用氧化錫(SnOx)或氧化鎳(NiOx)。
於本發明之一實施例中,第一電致變色層係選用氧化鎢(WO3),並透過電子槍蒸鍍法(E-beam evaporation)、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法(Ion-beam Assisted Deposition,IAD)或是濺鍍法(Sputtering)製備而成。
於本發明之一實施例中,第二電致變色層係選用氧化鎳(NiO),並透過電子槍蒸鍍法(E-beam evaporation)、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法(Ion-beam Assisted Deposition,IAD)或是濺鍍法(Sputtering)製備而成。
於本發明之一實施例中,氧化錫(SnOx)之X為1.5~2.5,氧化鎳(NiOx)之X為0.5~1.5。
於本發明之一實施例中,保護層表面粗糙度為5nm~40nm。
於本發明之一實施例中,保護層之厚度為25nm~150nm。
於本發明之一實施例中,保護層係使用電子槍蒸鍍法(E-beam evaporation)、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法(Ion-beam Assisted Deposition,IAD)或是濺鍍(Sputtering)製備而成
(1):第一基材
(2):第一透明導電層
(3):第一電致變色層
(4):保護層
(5):電解質層
(6):第二電致變色層
(7):第二透明導電層
(8):第二基材
第一圖:本發明其較佳實施例之結構示意圖。
第二圖:本發明其較佳實施例之氧化鎢粗糙度折線圖。
第三圖:本發明其較佳實施例之氧化鎳粗糙度折線圖。
第四圖:本發明其較佳實施例之氧化錫保護層表面結構圖。
第五圖:本發明其較佳實施例之氧化鎳保護層表面結構圖。
本發明之目的及其結構功能上的優點,將依據以下圖面所示之結構,配合具體實施例予以說明,俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
請參閱第一圖,本發明一種具保護層之電致變色元件結構,其依序形成有一第一基材(1)、一第一透明導電層(2)、一第一電致變色層(3)、一保護層(4)、一電解質層(5)、一第二電致變色層(6)、一第二透明導電層(7)與一第二基材(8),其中保護層(4)係使用電子槍蒸鍍法、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法或是濺鍍製備而成,並選用氧化錫(SnOx)或氧化鎳(NiOx)作為材料,而氧化錫(SnOx)之X為1.5~2.5,氧化鎳(NiOx)之X為0.5~1.5,且其表面粗糙度為5nm~40nm,厚度為25nm~150nm;其中,第一電致變色層(3)係選用氧化鎢(WO3),第二電致變色層(6)係選用氧化鎳(NiO),而第一電致變色層(3)與第二電致變色層(6)亦皆透過電子槍蒸鍍法、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法或是濺鍍製備而成。
此外,藉由下述具體實施例,可進一步證明本發明可實際應用之範圍,但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。
請繼續參閱第一圖,本發明一種具保護層之電致變色元件結構,其結構係具有相對設置的第一基材(1)與第二基材(8),其可選用玻璃或是塑膠作為材料,而由第一基材(1)上依序形成有第一透明導電層(2)、第一電致變色層(3)、保護層(4)、電解質層(5)、第二電致變色層(6)、第二透明導電層(7),最後在第二透明導電層(7)上覆蓋第二基材(8),以完成電致變色元件。
本發明實際實施時,在第一基材(1)上鍍完第一透明導電層(2)後,將其放入蒸鍍機,抽真空到指定的製程壓力,再開啟離子槍清除蒸鍍機之腔體內的靜電與灰塵,接續地,通入製程氣體氧氣後,氧氣流量為200~350sccm,開啟電子槍進行電子槍蒸鍍法,並輔以離子輔助蒸鍍法進行蒸鍍,以離子源輔助蒸鍍製程,於第一透明導電層(2)上形成氧化鎢(WO3)薄膜,即第一電致變色層(3); 當第一電致變色層(3)蒸鍍到指定的厚度後,同樣再以電子槍蒸鍍法與離子輔助蒸鍍法製備出保護層(4),其可選用氧化錫或氧化鎳,氧氣流量設定為200~400sccm,使保護層(4)形成為厚度25nm~150nm的氧化錫(SnOx)薄膜或厚度25nm~150nm的氧化鎳(NiOx)薄膜,即完成保護層(4)的製備過程。如此,保護層(4)被形成在第一電致變色層(3)與電解質層(5)之間,使第一電致變色層(3)與電解質層(5)之間有良好的膠合特性,以改善電致變色元件的可靠度。
將保護層(4)以X射線能量散布分析儀(energy-dispersive x-ray spectroscopy,EDX)進行分析,顯示出保護層(4)之氧化錫(SnOx)的氧原子比值X為1.5~2.5之間,而氧化鎳(NiOx)薄膜的氧原子比值X為0.5~1.5之間。
此外,為增加膠合特性,實施時,係將第一電致變色層(3)與保護層(4)製造出粗糙表面,以表面輪廓儀(α-step)去量測第一電致變色層(3)與保護層(4)的表面粗糙度;請再參閱第二圖,其為第一電致變色層(3)的表面粗糙度,本實施例中製作了64組試片,從表面輪廓儀所量測之結果可知,第一電致變色層(3)使用氧化鎢(WO3)作為材料的表面粗糙度平均約為0.0108μm;而保護層(4)為氧化錫(SnOx)薄膜與氧化鎳(NiOx)薄膜,首 先,氧化錫(SnOx)薄膜的表面粗糙度可參考下表一;
Figure 108119359-A0305-02-0008-1
由表一表面輪廓儀所量測之結果可知,根據電子槍蒸鍍法與離子輔助蒸鍍法時所通入之氧氣流量的不同,表面粗糙度也會有所差異,而保護層(4)為氧化錫(SnOx)薄膜的表面粗糙度平均約為0.027μm;若保護層(4)為氧化鎳(NiOx)薄膜,其可參閱第三圖,為表面輪廓儀所量測之結果,保護層(4)為氧化鎳(NiOx)薄膜的表面粗糙度平均約為0.0102μm,氧氣流量為350sccm。
再請參閱第四圖與第五圖,其為形成於第一電致變色層(3)上之保護層(4)的表面結構,係使用掃描式電子顯微鏡所觀察之影像,第四圖為氧化錫(SnOx)薄膜的表面結構,第五圖為氧化鎳(NiOx)薄膜的表面結構,可顯然看出,氧化錫(SnOx)與氧化鎳(NiOx)製成之保護層(4)皆為不平整之表面。
由上述之實施說明可知,本發明與現有技術相較之下,本發明具有以下優點:
1.本發明具保護層之電致變色元件結構於第一電致變色層與電解質層之間形成保護層,相較於習知結構中,電解質層會偏向附著在第二電致變色層上的缺失,本發明係能改善第一電致變色層與電解質層之間的膠合特性,令電解質層亦能對第一電致變色層有良好的附著性,以提升電致變色元件的可靠度。
2.本發明具保護層之電致變色元件結構,其中保護層係選用氧化錫(SnOx)或氧化鎳(NiOx),其形成於第一電致變色層上,能改善氧化鎢(WO3)之第一電致變色層的缺點,保護層可提升第一電 致變色層的耐酸鹼與耐環境特性,讓第一電致變色層不易腐蝕或水解,能有效增加電致變色元件的使用壽命。
綜上所述,本發明之具保護層之電致變色元件結構,的確能藉由上述所揭露之實施例,達到所預期之使用功效,且本發明亦未曾公開於申請前,誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請,懇請惠予審查,並賜准專利,則實感德便。
惟,上述所揭之圖示及說明,僅為本發明之較佳實施例,非為限定本發明之保護範圍;大凡熟悉該項技藝之人士,其所依本發明之特徵範疇,所作之其它等效變化或修飾,皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1):第一基材
(2):第一透明導電層
(3):第一電致變色層
(4):保護層
(5):電解質層
(6):第二電致變色層
(7):第二透明導電層
(8):第二基材

Claims (6)

  1. 一種具保護層之電致變色元件結構,其依序形成有一第一基材、一第一透明導電層、一第一電致變色層、一保護層、一電解質層、一第二電致變色層、一第二透明導電層與一第二基材,該保護層係選用氧化錫(SnOx)或氧化鎳(NiOx),其中該保護層表面粗糙度為5nm~40nm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述具保護層之電致變色元件結構,其中該第一電致變色層係選用氧化鎢(WO3),並透過電子槍蒸鍍法(E-beam evaporation)、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法(Ion-beam Assisted Deposition,IAD)或是濺鍍法(Sputtering)製備而成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述具保護層之電致變色元件結構,其中該第二電致變色層係選用氧化鎳(NiO),並透過電子槍蒸鍍法(E-beam evaporation)、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法(Ion-beam Assisted Deposition,IAD)或是濺鍍法(Sputtering)製備而成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述具保護層之電致變色元件結構,其中氧化錫(SnOx)之X為1.5~2.5,氧化鎳(NiOx)之X為0.5~1.5。
  5. 一種具保護層之電致變色元件結構,其依序形成有一第一基材、一第一透明導電層、一第一電致變色層、一保護層、一電解質層、一第二電致變色層、一第二透明導電層與一第二基材,該保護層係選用氧化錫(SnOx)或氧化鎳(NiOx),其中該保護層之厚度為25nm~150nm。
  6. 如申請專利範圍第1或5項所述具保護層之電致變色元件結構,其中該保護層係使用電子槍蒸鍍法(E-beam evaporation)、電子槍蒸鍍法輔以離子輔助蒸鍍法(Ion-beam Assisted Deposition,IAD)或是濺鍍(Sputtering)製備而成。
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