TWI679483B - 改良型電控全固態智慧調光產品及其玻璃窗 - Google Patents

Abstract

本發明係一種改良型電控全固態智慧調光產品及其玻璃窗，通過對現有固態智慧調光產品膜層結構的優化、生產工藝的簡化，改善了大面積磁控濺射技術生產固態智慧調光產品難度大、產能低、良率低、成本高、產品尺寸偏小的問題；新工藝生產的透明電極，在不退火製備下可實現低電阻值；電介質複合強化層提高了產品全透時的透過率，電介質複合保護層強化了產品後期加工能力，同時還可以豐富產品的顯示色彩。

Description

改良型電控全固態智慧調光產品及其玻璃窗

本發明涉及節能技術領域，尤其涉及一種改良型電控全固態智慧調光產品及其製備方法。

電致變色技術領域內現有的常規固態電致變色系統，由包括透明基體在內的所謂“六層”基本模型架構：一透明基體；一下透明電極層；一下電致變色層；一離子傳導層；一上電致變色層；及一上透明電極層。

以上模型中電致變色系統包括兩層可逆氧化或還原態的材料，其中一種氧化態一般而言是透明的，另一種還原態一般而言是透明的，透明導電層與外部電源相連，施加在上下兩層透明導電極之間的適當正相直流電壓，離子儲存層的離子被抽出，通過離子導體，進入電致變色層，實現無功耗記憶，當加上反電壓後，電致變色層中離子被抽出，而後又進入儲存層，玻璃恢復透明狀；通過控制該產品透過率、顏色的不同變化，選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和內部的熱擴散。在一些應用領域，可採用兩種基體組合的形式，每種基體可以保持部分電致變色功能，而整個調光變色系統是將兩種基體結合而成。

電致變色基本材料中，陰極變色材料非晶氧化鎢最趨於實 用，反電極一般採用與電致變色層互補的另一種電致變色材料，即如果變色層為陰極電致變色材料，則反電極用陽極電致變色材料。在外加電壓作用下，陰極、陽極將會同時著色和退色，從而使著色態顏色更深而退色態透光率更高。這種互補變色的典型組合是WO-NiO，WO在還原態下著色，NiO在氧化態下著色，因而可使變色加深。同理，當WO處於氧化態時，NiO為還原態，從而可產生出高透過率的玻璃。另外固體離子導體也受到人們的極大關注，LiF、LiA₁F₄、LiN、LiA₁C₁等離子導體薄膜均具有較好的綜合性能。

為解決原全固態智慧調光產品生產成本高，全透光及變色時的顏色單一，視覺效果不佳，成品尺寸偏小，全透時透光率過低，導電膜需高溫製備等問題。本發明通過優選的膜層材料、膜層結構、工藝方法，特別是增加了電介質複合強化層、電介質複合保護層，使可見光透過率得以提升，同時也增加了全透和變色時的色彩選擇範圍。

本發明的技術方案如下：本發明之一目的，係提供一種改良型電控全固態智慧調光產品，包括一透明基體，且該透明基體之至少一側面自下而上依序設有：一電介質複合強化層、一下透明電極層、一下電致變色層、一離子傳導層、一上電致變色層、一上透明電極層及一電介質複合保護層。

本發明之另一目的，係一玻璃窗具有前述之改良型電控全固態智慧調光產品。

為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做 更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

無

〔本發明〕

1‧‧‧透明基體

1A、1B、1C‧‧‧承載基體

2‧‧‧電介質複合強化層

3‧‧‧下透明電極層

4‧‧‧下電致變色層

5‧‧‧離子傳導層

6‧‧‧上電致變色層

7‧‧‧上透明電極層

8‧‧‧電介質複合保護層

第1圖係本發明之改良型電控全固態智慧調光產品之基本結構之示意圖；第2圖係本發明之改良型電控全固態智慧調光產品之膜層制程之示意圖；第3圖係本創作之改良型電控全固態智能調光產品的另一實施例的示意圖；及第4圖係本創作之改良型電控全固態智能調光產品的再一實施例的示意圖。

本發明係一種改良型電控全固態智慧調光產品及其玻璃窗，請參閱第1圖所示，在一實施例中，在一透明基體1之至少一側面，係由下而上依序設有後續膜層結構：一電介質複合強化層2、一下透明電極層3、一下電致變色層4、一離子傳導層5、一上電致變色層6、一上透明電極層7及一電介質複合保護層8，另，在其它實施例中，前述結構所形成之改良型電控全固態智慧調光產品，能夠被製作成業者所需之玻璃窗的態樣。

承上，該透明基體1能為玻璃、PMMA、PC、PET等各類透明基材，其中，本發明優選玻璃基材，包括汽車級鍍膜板、太陽能超白板、有色玻璃等各類功能性玻璃原板。

該電介質複合強化層2能導電或絕緣，具有可見光增透或反射之功能，且該電介質複合強化層2係由SiO₂、TiO₂、Si₃N₄、SiN₂O、ZnSnO₂、Nb₂O₅、ZnO、ZrO₂、NbZr、BiO₂、Al₂O₃、Cr₂N等材料中的一種或幾種所組成，又，該電介質複合強化層2之厚度為10-150nm，優選厚度 為40-120nm，更優選厚度為60-100nm。

該下透明電極層3具有高導電性和低可見光吸收性，有反射需求時，能選用金屬性能材料，且該下透明電極層3係由FTO、ITO、ATO、AZO、Pt、Au、Ag、Cu、Al、Cr中的摻雜氧化物或金屬、合金類材質組成，又，該下透明電極層3厚度為10-600nm，優選厚度為30-300nm，更優選厚度為50-150nm。

該下電致變色層4為改進介面性能、提高耐用性，能添加非變色或/和電解性質材料；由添加產生的多層或材料因為不參與離子傳導不定義為電解質，且該下電致變色層4係由WO₃、MoO₃、Nb₂O₅、Ir₂O₃、TiO₂、Ta₂O₅、V₂O₅之一種或幾種材料組成或由氧化物摻雜的WO₃、MoO₃、Nb₂O₅、TiO₂、SnO₂、Ta₂O₅、V₂O₅之一種或幾種材料組成，又，該下電致變色層4厚度為100-800nm，優選厚度為150-600nm，更優選厚度為200-400nm。

該離子傳導層5具有電子絕緣，離子傳導功能；可見光吸收率低於6%；氮化態電解質可提高系統壽命，降低該膜層沉積難度，且該離子傳導層5由LiNbO₃、LiBO₂、LiF、Li₃N、LiTaO₃、LiA₁F₄、LiA₁C₁等一種或幾種材料組成，它們可單層或多層，又，該離子傳導層5厚度為10-2000nm，優選厚度為50-300nm，更優選厚度為100-200nm。

該上電致變色層6與該下電致變色層4在不同應用需求下位置可互換，以實現顏色互補和/或電荷平衡要求，且該上電致變色層6由NiOx、Ir₂O₃、Rh₂O₃、CoO₂、InN之一種或幾種材料組成或由氧化物摻雜的NiOx、Ir₂O₃、Rh₂O₃、CoO₂之一種或幾種材料組成，又，該上電致變色 層6厚度為1-600nm，更優選厚度為50-500nm，優選厚度為150-350nm。

該上透明電極層7具有高導電性和低可見光吸收性；有反射需求時，可選用金屬性能材料，該下透明電極層3與該上透明電極層7的電阻均小於20Ω/□(面電阻)，且均採用真空高溫退火工藝製備，又，該上透明電極層7係由Cr、Al、ITO、Pt、Ni、FTO、Au、ATO、Ag、Cu、AZO中的摻雜氧化物或金屬、合金類材質，當系統有反射要求時，其中一種或多種導電材料可以選用金屬，又，該上透明電極層7厚度為10-600nm，優選厚度為30-300nm，更優選厚度為50-250nm。在其它實施例中，該上透明電極層7能先設於一承載基體1A上，在一併設置於該調光產品中。

該電介質複合保護層8能導電或絕緣；且該電介質複合保護層8係由TiO₂、Cr₂N、ZnSnO₂、ZnO、ZrO₂、NbZr、Si₃N₄、SiO₂、SiN₂O、BiO₂、Al₂O₃、Nb₂O₅、Cr、Al、Pd中的幾種材料，它們可單層或多層，又，該電介質複合保護層8厚度為1-200nm，優選厚度為20-180nm，更優選厚度為50-150nm。在其它實施例中，該電介質複合保護層8能先設於另一承載基體1B上，在一併設置於該調光產品中，或者，該電介質複合保護層8與能該上透明電極層7依序設於同一個承載基體1C上，在一併設置於該調光產品中。此外，該電介質複合保護層8之異於該透明基體1的一側面，尚能設有一低輻射功能膜、一防曬功能膜、一疏水功能膜、一親水功能膜、一減反射功能膜、一電磁遮罩功能膜、一抗塵土光催化功能膜的其中之一或者其組合。

在本實施例中，其中NiOx中的x是不同於氧化鎳NiO的化學計量數，NiOx具體取值範圍：0<x<1，優選0.2<x<0.9，更優選0.4<x<0.8。

以下為本發明之基礎靶位架構及工藝參數：

電致變色技術公開領域內，以上所述實例為基準方案，並未對本發明作任何形式的限制，應理解為在不超出請求項所記載的技術方案前提下還有不同的改型。

為詳細說明本發明創造的技術內容、構造特徵、所達成目的及功效，下面將結合實施例並配合附圖予以詳細說明。

上述發明研製出的固態智慧調光製成品主要光學性能如下：

a、使用本發明製成6mm EC+12A+6mm+12A+6mm(變色膜層在室外片的內面，內充惰性氣體)結構的中空玻璃，測定的資料如下(玻璃為6mm普通白玻)：

b、使用本發明製成6mm+1.52SGP+6mm EC+12A+6mm(變色膜層在室外片的內面，內充惰性氣體)結構的中空玻璃，測定的資料如下(玻璃為6mm普通白玻)：

c、使用本發明製成6mm+1.52SGP+6mm EC+12A+6mm(變色膜層在室外片的內面，內充惰性氣體)結構的膠合玻璃，測定的資料如下：

d、使用本發明製成6mm+1.52SGP+6mm EC+12A+6mm(變色膜層在室外片的內面，內充惰性氣體)結構的膠合玻璃，測定的資料如下：

本領域技術人員均應瞭解，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附申請專利範圍及等同物的保護範圍內時，認為本發明涵蓋這些修改和變型。

Claims (17)

1. 一種改良型電控全固態智慧調光產品，包括一透明基體，且該透明基體之至少一側面自下而上依序設有：一電介質複合強化層、一下透明電極層、一下電致變色層、一離子傳導層、一上電致變色層、一上透明電極層及一電介質複合保護層，其中，該電介質複合強化層厚度為60-100nm，該下透明電極層厚度為50-150nm，該下電致變色層厚度為200-400nm，該離子傳導層厚度為10-2000nm，該上電致變色層厚度為150-350nm，該上透明電極層厚度為50-250nm，該電介質複合保護層厚度為50-150nm。
2. 如請求項1所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該電介質複合強化層能由SiO₂、TiO₂、Si₃N₄、Si₂N₂O、ZnSnO₂、Nb₂O₅、ZnO、ZrO₂、NbZr、BiO₂、Al₂O₃、Cr₂N中的其中一種或幾種組合而成。
3. 如請求項2所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該電介質複合保護層能由TiO₂、Cr₂N、ZnSnO₂、ZnO、ZrO₂、NbZr、Si₃N₄、SiO₂、Si₂N₂O、BiO₂、Al₂O₃、Nb₂O₅、Cr、Al、Pd中的其中一種或幾種組合而成。
4. 如請求項3所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該下透明電極層能由氧化物摻雜或金屬摻雜或無摻雜的FTO、ATO、ITO、Ag、Au、Cu、AZO、GZO、GXO、Al、Cr、Pt中至少其中之一組成。
5. 如請求項4所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該上透明電極層能由氧化物摻雜或金屬摻雜或無摻雜的Cr、Al、ITO、Ni、FTO、Au、ATO、Ag、Cu、AZO、Pt中至少其中之一組成。
6. 如請求項5所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該下電致變色層能由WO₃、Ta₂O₅、V₂O₅、MoO₃、Nb₂O₅、TiO₂、Ir₂O₃的至少其中之一構成。
7. 如請求項5所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該下電致變色層能由氧化物摻雜的WO₃、Ta₂O₅、V₂O₅、MoO₃、Nb₂O₅、TiO₂、SnO₂的至少其中之一構成。
8. 如請求項1所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該離子傳導層能由固態鋰鹽之LiTaO₃、Li₃N、LiNbO₃、LiBO₂、LiF、LiA₁F₄、LiA₁C₁的其中之一或者其組合構成。
9. 如請求項1所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該上電致變色層能由NiOx、Ir₂O₃、Rh₂O₃、CoO₂、InN中至少其中之一組成。
10. 如請求項1所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該上電致變色層能由氧化物摻雜的NiOx、Ir₂O₃、Rh₂O₃、CoO₂中的一種或幾種材料組成。
11. 如請求項9或10所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，NiOx中的x是不同於氧化鎳NiO的化學計量數，NiOx具體取值範圍為0<x<1。
12. 如請求項9或10所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，NiOx中的x是不同於氧化鎳NiO的化學計量數，NiOx具體取值範圍為0.2<x<0.9。
13. 如請求項9或10所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，NiOx中的x是不同於氧化鎳NiO的化學計量數，NiOx具體取值範圍為0.4<x<0.8。
14. 如請求1所述改之良型電控全固態智慧調光產品，其中，該下透明電極層與該上透明電極層的電阻均小於20Ω。
15. 如請求項14所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該下透明電極層與該上透明電極層均採用真空高溫退火工藝製備。
16. 如請求項15所述改之良型電控全固態智慧調光產品，其中，該透明基體為玻璃、PMMA、PC、PET的至少其中之一。
17. 如請求項16所述之改良型電控全固態智慧調光產品，其中，該電介質複合保護層之異於該透明基體的一側面，尚能設有一低輻射功能膜、一防曬功能膜、一疏水功能膜、一親水功能膜、一減反射功能膜、一電磁遮罩功能膜、一抗塵土光催化功能膜的其中之一或者其組合。