TWI450009B - 電致變色裝置及其製程方法 - Google Patents

Description

電致變色裝置及其製程方法

本發明係有關於一種電致變色裝置及其製程方法，特別係有關於一種電極交錯平行交疊之封裝技術，藉由該技術可降低該電致變色裝置所需之驅動電壓且縮短其調光時間。

一般而言，電致變色裝置係指一種在提供一電場時，產生電化學之氧化還原反應，造成光線穿透特性的改變，進而造成顏色變化之裝置。其中，該過程為一可逆過程，當無外加電場時，該電致色變材料即恢復原有特性。利用電致變色材料之特性，可製成電致色變顯示裝置。電致變色材料目前可應用於各種領域，例如：車輛鑲嵌玻璃(如車窗、天窗)、大樓鑲嵌玻璃、顯示裝置、光學元件、鏡體及電磁波照射之遮蔽物等等，其功用在於可有效地阻隔外界(如光、熱)的干擾。其中，電致變色材料係被分類為還原呈色材料與氧化呈色材料。還原呈色材料係指因獲得電子而呈色者，一般包括氧化鎢；同時，氧化呈色材料係指因失去電子而呈色者，一般包括氧化鎳與氧化鈷；其他包括無機金屬氧化物之電致發光材料如：Ir(OH)x,MoO₃ ,V₂ O₅ ,TiO₂ 等等。值得注意的是，上述之電致發光材料皆必須在含有鋰離子或氫離子之電解質環境中方能產生顏色之變化。

參照美國專利公告號第5,441,827號，其揭示了一種具有高效率、高反應速率之裝置，此裝置之製備係於燒結自金屬氧化奈米顆粒，具有奈米孔徑的薄膜電極表面，塗覆單一層電化學活性有機紫精化合物。此外，此裝置利用了一鋰鹽與有機溶劑如γ丁內酯(γ-butyrolactone)與碳酸丙二酯(propylene carbonate)之混合物作為電解質。然而，這種利用含有機溶劑作為電解質之裝置，缺點在於其驟熄速率(quenching rate)低，在驟熄後仍會出現殘影，且有機材料在顯影與驟熄之循環中容易分解。其中，更由於裝置使用含有機溶劑之液狀電解質，因此更容易發生電解質揮發與耗盡之缺點，且電解質可能會從裝置中溢漏出來，而造成不環保的問題，同時，薄膜成形或將產品製成薄膜外型較不可行。此外，該專利亦未對最後上下電極之封裝方法作詳細之描述，如此亦同時影響後續應用範圍。

參照美國專利公告第6,193,379號，其揭示一種電致變色裝置，係主要用於車內之後視鏡(rearview mirror)。其中，該專利之電致變色裝置之電致變色材料與用於傳導離子的電解質摻混在一起，所以必須持續通入較高電壓，才可維持在變色狀態，因而無法具有著色記憶(color memory effect)之功效。然而，該專利並未對最後上下電極之封裝方法作詳細之描述，再加上該電致變色材料為溶液狀，當整個裝置被彎折時，將可能致使該電致色變材料滲露出如此亦同時影響後續應用範圍。此外，習知固態電解質(例如LiNbO₃ 或Ta₂ O₅ )需要在持續施加較高電壓下才可完成著色或去色，且所花費的調光時間較長。

職是之故，申請人乃細心試驗與研究，並一本鍥而不捨的精神，終於研究出一種電致變色裝置及其製程方法，特別係有關於一種電極交錯平行交疊之封裝技術。藉由該封裝技術，本發明之一種電致變色裝置及其製程方法可提供該電致變色裝置所需之較低之驅動電壓與調光時間。

本發明提出一種電致變色裝置，藉由電極交錯平行交疊之封裝結構，進而提供該電致變色裝置所需之較低之驅動電壓與調光時間之功效。

本發明另提供一種電致變色裝置之製備方法，其係於電極交錯平行交疊之封裝技術的條件下，發展出一種可降低驅動電壓與調光時間之電致變色裝置。

本發明所提出之電致變色裝置，包含：第一透明基材、第一透明導電層、電致變色層、第二透明基材、第二透明導電層、輔助電致變色層以及電解質。其中，第一透明導電層被覆於第一透明基材之表面，形成第一透明導電基材；電致變色層被覆於第一透明導電層之表面；第二透明導電層被覆於第二透明基材之表面，形成第二透明導電基材；輔助電致變色層被覆於第二透明基材之表面；電解質係由離子液體與膠狀聚合物所混合而成，填充於電致變色層與輔助電致變色層之間，其中，第一透明基材與第二透明基材皆為長方體之結構，其長的範圍為1公尺至3公尺之間，且其寬的範圍為0.5公尺至1.5公尺之間；含有電致變色層之第一透明導電基材與含有輔助電致變色層之第二透明導電基材係以交錯平行之方法交疊，以形成兩組L型邊界線，交疊後之第一透明導電基材與第二透明導電基材之長與長間之相對距離為0.5至3公分之間，寬與寬之相對距離為0.5至3公分之間；電致變色裝置之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且電致變色裝置之調光時間為100毫秒至60秒之間。

本發明尚提出一種電致變色裝置之製程方法，其步驟包含：提供第一透明基材；沈積第一透明導電層於第一透明基材之表面，形成第一透明導電基材；沈積電致變色層於第一透明導電層之表面；提供第二透明基材；沈積第二透明導電層於該第二透明基材之表面，形成第二透明導電基材；沈積輔助電致變色層於第二透明導電層之表面；分別將含有電致變色層之第一透明導電基材與含有輔助電致變色層之第二透明導電基材以交錯平行之方法交疊，以形成兩組L型邊界線，交疊後之第一透明導電基材與第二透明導電基材之長與長間之相對距離為0.5至3公分之間，寬與寬之相對距離為0.5至3公分之間；填充由離子液體與膠狀聚合物所混合而成之電解質於該電致變色層與該輔助電致變色層之間；沿著該兩組L型邊界線，以封裝劑進行一封裝之動作；其中，電致變色裝置之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且調光時間為100毫秒至60秒之間。

根據本發明之一特徵，其中含有該電致變色層之該第一透明導電基材與含有該輔助電致變色層之該第二透明導電基材預留一邊界範圍，並以一交錯平行之方法交疊，交疊後之該兩透明導電基材之長與長及寬與寬之間之相對距離為0.5至3公分之間。

根據本發明之另一特徵，其中含有該膠狀聚合物係選自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)以及聚甲基丙烯酸羥乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate,PHEMA)、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene vinyl accetate copolymer,EVA)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)之一。

其中，電解質與PVB膠材(或其他膠材)的混合材料，可使用方法有：

一、直接塗佈(網印)於玻璃後再加熱烘乾硬化；

二、將含電解質的膠材製成薄膜後裁剪適當大小覆貼於玻璃後再經層壓機加熱壓合兩片玻璃。

本發明之一種電致變色裝置及其製程方法具有以下之功效：

1.　該電致變色裝置之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且調光時間為100毫秒至60秒之間；

2.　藉由本發明之電極交錯平行交疊之封裝技術比傳統封裝方式之驅動電壓將可降低1/2~1/3左右，並同時降低其調光時間；

3.　藉由本發明之電極交錯平行交疊之封裝技術將可有效增加離子傳導速度，並縮短去/著色時間；

4.　藉由本發明之電致變色裝置，可使開放電路記憶數小時，保持透射固定狀態且不須做電壓脈衝之修正。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於下文中說明者係為本發明可之較佳實施例，並請瞭解本文所揭示者係考量為本發明之一範例，且並非意圖用以將本發明限制於圖示及/或所描述之特定實施例中。

現請參考第1圖，其顯示為本發明之一種電致變色裝置100之結構示意圖。該電致變色裝置100主要包含：第一透明基材110；第一透明導電層120；電致變色層130；第二透明基材140；第二透明導電層150；輔助電致變色層160；電解質170。其中，第一透明導電層120被覆於第一透明基材110之表面，形成第一透明導電基材；電致變色層130被覆於第一透明導電層120之表面；第二透明導電層150被覆於第二透明基材140之表面，形成第二透明導電基材；輔助電致變色層160，被覆於第二透明基材140之表面；電解質170係由離子液體與膠狀聚合物所混合而成，填充於含有電致變色層之第一透明導電基材與含有輔助電致變色層之第二透明導電基材之間。其中，第一透明基材110與第二透明基材140係選自於玻璃基板、塑膠基板、可撓性基板之一，且第一透明基材110之長111與第二透明基材140之長141的的範圍為1公尺至3公尺之間，而寬112與142的範圍為0.5公尺至1.5公尺之間。其元件之不同點在於使用之導電基材不同，若基材皆為玻璃，即為穿透式元件，可應用於智慧型窗戶與濾光板，光線穿透量的多寡可由導電基材的電位決定。若基材一面為透明導電玻璃，另一面為具有反射性質的不透光基材，即為反射式元件，可應用於後視鏡或顯示器上。

現請參考第2圖，其顯示為本發明之一種電致變色裝置之製程方法200。其包含下列之步驟：步驟210：沈積第一透明導電層120於第一透明基材110之表面，形成第一透明導電基材；步驟220：沈積電致變色層130於第一透明導電層120之表面；步驟230：沈積第二透明導電層150於第二透明基材140之表面，形成第二透明導電基材；步驟240：沈積輔助電致變色層160於第二透明導電層150之表面；步驟250：分別將含有電致變色層之第一透明導電基材與含有輔助電致變色層之第二透明導電基材以交錯平行之方法交疊，以形成兩組L型邊界線121與151。交疊後之兩透明導電基材之長與長及寬與寬之間之相對距離為0.5至3公分之間；步驟260：填充電解質170於含有電致變色層130之第一透明導電基材110與含有輔助電致變色層160之第二透明導電基材140之間；步驟270：沿著兩組L型邊界線121及151，以封裝劑進行一封裝之動作。以封裝劑沿著abc與adc之兩組L型邊界線121與151進行一封裝之動作。

其中，第一透明導電層120與第二透明導電層150係在電致變色裝置100中扮演導電電極之角色，提供變色過程所需的電流，因此必須採用兼具高穿透率及高導電度之透明導電材料。故，於本發明中，透明導電層係選自於氧化銦鍚(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化鋁鋅(Aluminum Zinc Oxide,AZO)、摻氟氧化錫薄膜(Fluorine Tin Oxide,FTO)之一。較佳地，又由於摻氟氧化錫薄膜(FTO)耐酸鹼、耐熱、耐濕以及成膜原料便宜且生產成本低，因此，在本發明中係使用摻氟氧化錫薄膜。此外，第一透明導電層120與第二透明導電層150之沈積方法係選自濺鍍法、蒸鍍法、電鍍法、化學氣相沈積法、溶膠-凝膠法、噴霧裂解法、浸漬法、電化學法之一，且成膜之厚度為50奈米至300奈米之間。

於本發明中，電致變色層130通常係選自於氧化鎢、氧化鉬、氧化鈦、氧化鈮、氧化銥之一。其中，較佳地，目前最受矚目且廣為研究的電致變色材料的是氧化鎢，因其具有高的著色效率(Coloration efficiency)、可逆性佳、相對價格低、壽命最長且無毒等優點。氧化鎢薄膜在1969年被發現具有電致色變性質，其變色機制為施加負電位於氧化鎢時，電子及陽離子(或質子)同時遷入於氧化鎢裡，而生成M_x WO₃ ，其變色反應方程式如式所示：

WO₃ +xM⁺ +xe^- M_x WO₃

(無色或淡黃色)　(藍色或深藍色)

其中，M⁺ 為H⁺ 、Li⁺ 或Na⁺ 等一價金屬陽離子，M_x WO₃ 俗稱為Tungsten bronze呈青銅色或深藍色，x值大約在0-0.5之間，其大小是由通入薄膜的電量來決定。通入電流使氧化鎢發生還原反應，此時M⁺ 及e^- 同時進入WO₃ 薄膜中，而形成藍色的M_x WO₃ ，為著色的反應。去色反應為M_x WO₃ 薄膜中的M⁺ 及e^- 同時離開而形成無色的WO₃ 。經由此一可逆的電化學反應在氧化態與還原態之間作反覆的去色及著色。當停止外加電位後，離子以極緩慢的擴散方法離開，形成電致變色元件特有的記憶效應，相對於其它產品需隨時施以外加電位，具有節能的優點。

另一方面，輔助變色層160可為一般電極或另一種電致變色物質，用來加強顏色或穿透率變化。當輔助電極與另一種工作電極搭配組成之電致變色元件稱為「互補式電致色變元件」(Complementary electrochromic device)。若電致變色層為還原態著色之材料，輔助電極層則需使用氧化態著色之材料。因此，互補式電致色變元件通電時兩極同時著色或去色，具有高的著色效率以及較大的光學密度差等優點。而該輔助電致變色層160通常係選自於氧化釩、氧化鎳、氧化鉻、氧化錳、氧化鐵、氧化銅、氧化銠之一。較佳地為氧化鎳，其為廉價、高效率且高穩定性之電致色變材料，其穿透調節率雖不如氧化鎢薄膜，但其為氧化態著色，且具儲存離子的能力，可以搭配還原態之氧化鎢薄膜製成互補式電致色變元件。此外，氧化鎳薄膜在著色時呈深褐色，去色時為透明無色，顏色對比非常明顯，且具有良好的光學特性與耐久性質。當施加外加電位於氧化鎳薄膜時，由於離子與電子同時注入或移出，使薄膜氧化還原發生價數改變造成顏色變化。而於本發明之一具體例中，電致變色層是由氧化鎢所製成，輔助電致變色層則是由氧化鎳所製成。其中，電致變色層130與輔助電致變色層160之沈積方法係選自濺鍍法、蒸鍍法、電鍍法、化學氣相沈積法、溶膠-凝膠法、噴霧裂解法、浸漬法、電化學法之一，且成膜之厚度為80奈米至600奈米之間。

值得注意的是，含有電致變色層130之第一透明導電基材110與含有輔助電致變色層160之第二透明導電基材140預留一邊界範圍，並以交錯平行之方法交疊，以形成兩組L型邊界線121及151。交疊後之兩透明導電基材之長與長及寬與寬之間之相對距離為0.5至3公分之間，如圖3所示。由於此種交疊方法可使第一透明導電基材110與第二透明導電基材140之可用面積增大進而使整體元件之驅動電壓降低，其中，驅動電壓又以30至40伏特為較佳。

於本發明中之電解質170層，其功用係提供及傳導離子給予電致變色材料，故須儲存大量的陽離子，並能快速擴散進入變色層，使之反應產生顏色的變化，因此在應用上良好的離子傳導層應具有高電子電阻值與良好的離子傳導能力。其中，於本發明中電解質係選用固態、液態、膠態之一。較佳地，係採用膠態。早期採用液態電解質在元件封裝上相當不方便，而且有溢漏的疑慮，故現今多使用固態電解質組成全固態電致色變元件(All-solid-state electrochromic device)。然而，習知固態電解質(例如LiNbO₃ 或Ta₂ O₅ )需要在持續施加較高電壓下才可完成著色或去色，且所花費的時間較長，而呈膠狀之電解質層將可有效增加離子傳導速度，並縮短去/著色時間，同時僅需施加一較低電壓便可完成去色或著色狀態。

其中，本發明中之膠態電解質170係由一離子液體與一膠狀聚合物所混合而成。一般而言，該離子液體係由一金屬陽離子以及一非金屬陰離子組成，如鹽(NaCl)溶解於800℃高溫或更高溫度，相反的，該離子液體是指一以液態存在之離子鹽類，溫度在100℃或更低，更具體的，在室溫下以液態存在的離子液體稱之為RTIL(room temperature ionic liquid)。其中，由於離子液體不具揮發性，因此沒有蒸汽壓，且離子導電度也高；更具體的說，由於離子液體具有高極性，所以對於無機或有機化合物之溶解力很好，且液態下之特性可以在廣大之溫度範圍下呈現，因此可應用於多種化學領域，包括結晶學，分離技術以及電化學。此外，因為離子液體之低對稱性，分子間吸引力較弱以及電荷分佈於陽離子等特性，所以具有低熔點，甚至，離子液體不具毒性、不易燃，溫度穩定性高，其物化特性優於具有環保特點之溶劑，因此可取代傳統具毒性之有機溶劑。物化特性包括可在廣大的溫度範圍下呈現為液態，高溶劑化特性以及形成不對等鍵結的能力。在實用上，本發明使用之該離子液體與該膠狀聚合物所混合而成之電解質170的電致變色裝置，提供了下述優點：(1)膠狀電解質可保持離子液體，並解決電解質溢漏的問題；(2)因離子液體聚合之電解質170之離子濃度與傳統以有機溶劑為主之電解質為高，因此電致變色裝置之顯影/驟熄速率較高。比較本發明電致變色裝置與一使用液體電解質之電致變色裝置，其反應速率不相上下，因為離子液體之離子導電度高達10^-3 ~10^-6 S/cm之間。此外，本發明電致變色裝置更提供一個具有高記憶效應(Memory Effect)之電致變色裝置；(3)離子液體具有最大電化學電壓範圍(electrochemical window)，也因此與一利用有機溶劑為主之電解質相比較，本發明中電解質的分解可能性較低；(4)因本發明裝置使用一較穩定之離子液體，因此可降低電致變色裝置之副反應；(5)離子膠體聚合電解質沒有蒸汽壓力，因此沒有與電解質之揮發與耗盡相關之問題。此外，利用鋰或氫進行電致變色裝置之色彩顯影/驟熄之現象，會因為離子導電度以及電解質170中之離子濃度所影響；一般而言，離子導電度的係量測離子在電解質170溶液中的移動程度。因此，溶液黏度以及溶液中之離子濃度均會影響離子導電度。當溶液中黏度下降，離子可自由移動，且造成離子導電度上升；而當溶液中離子濃度增加，離子數量就會增加，而造成離子導電度相對增加；傳統液體電解質具有較低黏度，因此其離子濃度約為10^-2 ~10^-4 S/cm之間；而本發明使用之該離子液體與該膠狀聚合物所混合而成之電解質170，其離子導電度約在10^-3 ~10^-6 S/cm之間。於本發明中，該離子液體中之陽離子與陰離子皆無限制。另一方面，該膠狀聚合物係選自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)以及聚甲基丙烯酸羥乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate,PHEMA)、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene vinyl accetate copolymer,EVA)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)之一。

電解質與PVB膠材(或其他膠材)的混合材料，可使用方法有：

三、直接塗佈(網印)於玻璃後再加熱烘乾硬化；

四、將含電解質的膠材製成薄膜後裁剪適當大小覆貼於玻璃後再經層壓機加熱壓合兩片玻璃。

在使用本發明之電致變色裝置100時，是將該裝置之第一導電基材及第二導電基材與一直流電源電性連接，再藉由通入電壓，即可使產生電致變色之效果。其中，藉由該交錯平行之方法交疊之封裝技術可使該電致變色裝置100之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且調光時間為100毫秒至60秒之間。

<實施例1>

首先，將玻璃(1.4公尺×1.1公尺)首先經過脫脂劑處理，已去除表面油污，再經過水洗後讓玻璃表面不殘留脫脂劑，保持清潔，之後再以鹽酸在該玻璃表面進行清洗處理，復以清水清洗以去除多餘的鹽酸溶液，最後將玻璃以濺鍍的方法鍍上200奈米之FTO薄膜。另一方面，以濺鍍方法於FTO玻璃表面形成一層厚為300nm之WO₃ 工作電極；另一對向電極也以上述方法於FTO玻璃表面形成一厚度為300nm之NiO；將工作電極與對向電極在一預留邊界範圍區域外，以一交錯平行之方法交疊，交疊後之該兩透明導電基材之長與長及寬與寬之間之相對距離為0.5公分之間。最後，沿著其邊角以一含玻璃珠間隙子之封裝劑進行封裝，以形成一不含電解質之電致變色裝置。

接著，準備一含有離子液體與一膠狀聚合物所混合而成之電解質。其中該離子液體為鋰鹽之1M LiClO₄ ，以及混合有[EMIM][BF₄ ]之離子液體(其中EMIM為乙基甲基咪唑離子【ethyl methyl imidazolium】)；而該膠狀聚合物為乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene vinyl accetate copolymer,EVA)。將此電解質注入上述製備完成之含無機金屬氧化物WO₃ /NiO電極之電致變色裝置中。其中，形成之膠狀聚合物電解質之離子導電度在室溫下約為10^-3 S/cm。其中，電解質與膠材混時，係使用直接塗佈(網印)於玻璃後再加熱烘乾硬化。最後，將兩電極與一直流電源電性連接，再藉由通入35伏特之電壓，即可使產生電致變色之效果，且調光時間為1秒。其中，製備完成之電致變色裝置顯影出一深藍顏色，穿透率約為30%；在驟熄時，此電致變色裝置為透明，且穿透率為60%。此外，由於上述電致變色裝置使用膠狀電解質，因此沒有因為電解質溢漏或揮發的問題，同時提供一絕佳之記憶效應，超過75小時以上。

<實施例2>

實施例2大致如實施例1之步驟，其主要差異係：FTO玻璃表面形成之WO₃ 工作電極厚度及對向電極之NiO改為400奈米；以一交錯平行之方法交疊，交疊後之該兩透明導電基材之長與長及寬與寬之間之相對距離改為1.5公分之間；混合有[EMIM][BF₄ ]之離子液體改為使用[BMIM][TFSI](其中BMIM代表丁基甲基咪唑離子【butylmethyl imidazolium】)；而該膠狀聚合物改為聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)。其中，形成之膠體聚合電解質之離子導電度約為3×10^-3 S/cm。其中，電解質與膠材混合時係將含電解質的膠材製成薄膜後裁剪適當大小覆貼於玻璃後再經層壓機加熱壓合兩片玻璃。製備完成之電致變色裝置顯影出一深藍顏色，穿透率約為30%；在驟熄時，此電致變色裝置為透明，且穿透率為50%。如實施例1所述，本電致變色裝置提供一絕佳之記憶效應，超過75小時以上。值得注意的是，此電致變色裝置之驅動電壓為40伏特，即可使產生電致變色之效果，且調光時間可小於1秒。

<實施例3>

實施例3大致如實施例1之步驟，其主要差異係：將玻璃基板之尺寸改為1公尺×0.5公尺，且將玻璃改以蒸鍍的方法鍍上150奈米之FTO薄膜。另一方面，改以電鍍之方法於FTO玻璃表面形成一層厚為450nm之WO₃ 工作電極；另一對向電極也以上述方法於FTO玻璃表面形成一厚度為450nm之NiO；以一交錯平行之方法交疊，交疊後之該兩透明導電基材之長與長及寬與寬之間之相對距離改為0.3公分之間；而該膠狀聚合物改為聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)。其中，形成之膠體聚合電解質之離子導電度約為10^-2 S/cm。其中，電解質與膠材混時，係使用直接塗佈(網印)於玻璃後再加熱烘乾硬化。需注意的是，電解質與膠材混合時亦可以將含電解質的膠材製成薄膜後裁剪適當大小覆貼於玻璃後再經層壓機加熱壓合兩片玻璃，亦可以得到類似之特性。製備完成之電致變色裝置顯影出一深藍顏色，穿透率約為63%；在驟熄時，此電致變色裝置為透明，且穿透率為55%。如實施例1所述，本電致變色裝置提供一絕佳之記憶效應，超過70小時以上。值得注意的是，此電致變色裝置之驅動電壓為42伏特，即可使產生電致變色之效果，且調光時間可小於5秒。

<實施例4>

實施例4大致如實施例3之步驟，其主要差異係：玻璃基材改為塑膠基材，且將此電致變色裝置彎折90°後待回復原狀後接著進行以下測試：將兩電極與-32V直流電源電性連接，再反覆且持續通入+32V或-32V電壓(當通入-32V電壓時，該電致色變裝置會轉變為著色狀態，而當通入+32V電壓時，該電致色變裝置則轉變為去色狀態)，同時於650 nm之波長下，利用紫外光-可見光光譜儀(UV-VIS spectroscope)進行穿透率測試，可得知穿透率於約15秒內由72%變化至約22%(穿透率變化值ΔT=完全去色時之穿透率－完全著色時之穿透率≒50%)，且隨著時間的改變，可穩定地維持此穿透率變化值，由此可證明該可撓式電致色變裝置確實具有極佳的光調節度。

綜上所述，本發明之一種電致變色裝置及其製程方法具有以下之功效：

1.　該電致變色裝置之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且調光時間為100毫秒至60秒之間；

2.　藉由本發明之電極交錯平行交疊之封裝技術比傳統封裝方式之驅動電壓將可降低1/2~1/3左右，並同時降低其調光時間；

3.　藉由本發明之電極交錯平行交疊之封裝技術將可有效增加離子傳導速度，並縮短去/著色時間；

4.　藉由本發明之電致變色裝置，可使開放電路記憶數小時，保持透射固定狀態且不須做電壓脈衝之修正。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電致變色裝置

110．．．第一透明基材

111．．．第一透明基材之長

112．．．第一透明基材之寬

120．．．第一透明導電層

121．．．L型邊界線

130．．．電致變色層

140．．．第二透明基材

141．．．第二透明基材之長

142．．．第二透明基材之寬

150．．．第二透明導電層

151．．．L型邊界線

160．．．輔助電致變色層

170．．．電解質

200．．．電致變色裝置之製備方法之流程圖

第1圖顯示為本發明之一種電致變色裝置；

第2圖顯示為本發明之一種電致變色裝置之製備方法；及

第3圖顯示為本發明之一種電致變色裝置之俯視圖。

111．．．第一透明基材之長

112．．．第一透明基材之寬

120．．．第一透明導電層

121．．．L型邊界線

141．．．第二透明基材之長

142．．．第二透明基材之寬

150．．．第二透明導電層

151．．．L型邊界線

Claims (11)

1. 一種電致變色裝置，包含：一第一透明基材；一第一透明導電層，被覆於該第一透明基材之一表面，形成一第一透明導電基材；一電致變色層，被覆於該第一透明導電層之一表面；一第二透明基材；一第二透明導電層，被覆於該第二透明基材之一表面，形成一第二透明導電基材；一輔助電致變色層，被覆於該第二透明導電層之表面；及一電解質，係由一離子液體與一膠狀聚合物所混合而成，填充於該電致變色層與該輔助電致變色層之間；其中，該第一透明基材與該第二透明基材係皆為長方體之結構，其長的範圍為1公尺至3公尺之間，且其寬的範圍為0.5公尺至1.5公尺之間；含有該電致變色層之該第一透明導電基材與含有該輔助電致變色層之該第二透明導電基材以一交錯平行之方法交疊，以形成兩組L型邊界線，交疊後之該兩透明導電基材之長與長間之相對距離為0.5至3公分之間，寬與寬之相對距離為0.5至3公分之間；該電致變色裝置之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且該電致變色裝置之調光時間為100毫秒至60秒之間。
2. 如請求項1所述之電致變色裝置，其中該第一透明導電層與第二透明導電層係選自於氧化銦鍚(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、摻氟氧化錫薄膜(FTO)之一。
3. 如請求項1所述之電致變色裝置，其中該電解質之膠狀聚合物係選自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)以及聚甲基丙烯酸羥乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate,PHEMA)、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene vinyl accetate copolymer,EVA)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)之一。
4. 一種電致變色裝置之製程方法，其步驟包含：(a)提供一第一透明基材；(b)沈積一第一透明導電層於該第一透明基材之一表面，形成一第一透明導電基材；(c)沈積一電致變色層於該第一透明導電層之一表面；(d)提供一第二透明基材；(e)沈積一第二透明導電層於該第二透明基材之一表面，形成一第二透明導電基材； (f)沈積一輔助電致變色層於該第二透明導電層之表面；(g)分別將含有該電致變色層之該第一透明導電基材與含有該輔助電致變色層之該第二透明導電基材以一交錯平行之方法交疊，以形成兩組L型邊界線，交疊後之該兩透明導電基材之長與長間之相對距離為0.5至3公分之間，寬與寬之相對距離為0.5至3公分之間；(h)填充由一離子液體與一膠狀聚合物所混合而成之一電解質於含有該電致變色層與該輔助電致變色層之間；及(i)沿著該兩組L型邊界線，以一封裝劑進行一封裝之動作；其中，該電致變色裝置之驅動電壓為30伏特至50伏特之間，且調光時間為100毫秒至60秒之間。
5. 如請求項4所述之製程方法，其中步驟(a)與步驟(d)之該第一透明基材與該第二透明基材之長的範圍為1公尺至3公尺之間而寬的範圍為0.5公尺至1.5公尺之間。
6. 如請求項4所述之製程方法，其中步驟(b)與步驟(e)之該第一透明導電層與第二透明導電層係選自於氧化銦鍚(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、摻氟氧化錫薄膜(FTO)之一。
7. 如請求項4所述之製程方法，其中步驟(b)與步驟(e)之該第一透明導電層與該第二透明導電層之沈積方法係選自濺鍍 法、蒸鍍法、電鍍法、化學氣相沈積法、溶膠-凝膠法、噴霧裂解法、浸漬法、電化學法之一。
8. 如請求項4所述之製程方法，其中步驟(c)與步驟(f)之該電致變色層與該輔助變色層之沈積方法係選自濺鍍法、蒸鍍法、電鍍法、化學氣相沈積法、溶膠-凝膠法、噴霧裂解法、浸漬法、電化學法之一。
9. 如請求項4所述之製程方法，其中步驟(h)之該膠狀聚合物係選自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)以及聚甲基丙烯酸羥乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate,PHEMA)、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene vinyl accetate copolymer,EVA)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)之一。
10. 如請求項4所述之製程方法，其中該離子液體與該膠狀聚合物混合時，係使用直接塗佈或網印於該透明基材後，再加熱烘乾硬化。
11. 如請求項4所述之製程方法，其中該離子液體與該膠狀聚合物混合時，係將含電解質的膠材製成薄膜狀後，以適當大小覆貼於該透明基材後，再經一層壓機加熱壓合於該兩片透明 基材。