專利名稱：多層結(jié)構(gòu)離子傳導(dǎo)層的電致變色器件及光學(xué)性能可調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電致變色器件，并且更具體地涉及電致變色器件的離子傳導(dǎo)層。
背景技術(shù)：
電致變色的過程，是指在交替的小幅電壓(一般2-5V)的作用下，由于電子和離子的注入或抽取，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，從而在材料中形成色心或產(chǎn)生了帶顏色的化合物，導(dǎo)致材料發(fā)生光學(xué)性能的可逆轉(zhuǎn)換，直觀的表現(xiàn)為顏色和透明度的變化。目前市場上電驅(qū)動的變色產(chǎn)品主要是基于液晶，納米懸浮和電致變色器件技術(shù)。 在這三種技術(shù)中，液晶是較成熟的技術(shù)，但成本較高；納米懸浮器件存在著壽命較短和技術(shù)復(fù)雜的缺陷；而電致變色是最便宜且適合于市場需求的技術(shù)，按照電致變色層材料的不同， 可分為有機材料、無機材料和有機無機復(fù)合材料。其中，無機變色材料主要是一些過渡金屬氧化物，按照著色方式可分為還原過程陰極著色材料，如W、Mo、V、Nb和Ti的氧化物；和氧化過程陽極著色材料，如Ir、Rh, Ni和 Co等氧化物。一般認為陰極電致變色材料反應(yīng)方程式如下式所示
MeOy (無色)+ xM+ +xe" — MxMeOy (暗色)其中，Me可以是 W、Mo、V、Nb、Ti 等，M+可以是 H+、Li+、Na+，0 < χ 彡 1，是電子。 當(dāng)電子和離子注入透明的氧化物薄膜中時，薄膜就會變成暗色。當(dāng)離子和電子被抽出時，膜又還原成原來的透明狀態(tài)。陽極變色材料正相反，是氧化過程著色，但都是由于陰陽離子的注入和抽取，導(dǎo)致可逆變色的發(fā)生。通常，電致變色器件的結(jié)構(gòu)為三明治型的五層結(jié)構(gòu)，如圖1所示，電致變色器件 10包括基底11、位于基底11上的導(dǎo)電層12、位于導(dǎo)電層12上的離子存儲層13、位于離子存儲層13上的離子傳導(dǎo)層14、位于離子傳導(dǎo)層14上的電致變色層15、位于電致變色層15上的導(dǎo)電層16。其中，電致變色層15是變色的核心，離子傳導(dǎo)層14 (ion conducting layer), 又稱為電解質(zhì)層(electrolyte layer)、離子導(dǎo)體層(ion conductorlayer)，為自由離子提供傳輸通道，離子儲存層13主要作用是存儲離子和平衡電荷。當(dāng)施加正向直流電壓時，離子貯存層13中的離子被抽出，通過離子傳導(dǎo)層14進入電致變色層15，引起變色層變色，稱為“著色”，斷電后可實現(xiàn)無功耗記憶。當(dāng)施加反向電壓時，電致變色層15中的離子被抽出后又進入貯存層13，整個裝置恢復(fù)透明原狀，稱為“漂白”。通常，離子傳導(dǎo)層一般采用一種固態(tài)鋰鹽沉積而成，很多時候，由于離子傳導(dǎo)層的漏電流過大，導(dǎo)致鋰離子的流失，變色器件不能有效變色，或變色后顏色不能保持持久，得到的器件變色后在無外加電壓的情況下，很快就褪色，直接影響電致變色器件的性能和使用，也是導(dǎo)致其產(chǎn)業(yè)化受阻的主要原因之一。因此需要一種具有較低漏電流離子傳導(dǎo)層的電致變色器件。

實用新型內(nèi)容針對背景技術(shù)中的上述問題，本實用新型提供一種具有較低離子傳導(dǎo)層漏電流的電致變色器件。在一個實施例中，提供了一種電致變色器件，該電致變色器件的離子傳導(dǎo)層包括至少三層材料，所述至少三層材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，所述至少三層材料自上而下以這樣的方式排列最上層材料和最下層材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率。由于最上層材料和最下層材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率，最上層材料構(gòu)成勢壘，而與該最上層材料相鄰層的材料則構(gòu)成勢阱，因此在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被束縛在勢阱中，穿越最上層材料所形成的勢壘的概率很低；類似地，最下層材料構(gòu)成勢壘，而與該最下層材料相鄰層的材料則構(gòu)成勢阱，因此在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被束縛在勢阱中，穿越最下層材料所形成的勢壘的概率很低，通過這種方式，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被限閾在離子傳導(dǎo)層內(nèi)，從而通過離子傳導(dǎo)層的漏電流得到了降低。在一個例子中，所述至少三層材料包括具有第一離子傳導(dǎo)率的第一材料和具有第二離子傳導(dǎo)率的第二材料，其中，所述第一離子傳導(dǎo)率低于所述第二離子傳導(dǎo)率，所述至少三層材料中的最上層材料和最下層材料包括所述第一材料。進一步地，所述至少三層材料可以包括奇數(shù)層材料，所述至少三層材料包括交替排列的所述第一材料和所述第二材料。 在一個例子中，所述至少三層材料包括三層材料，所述三層材料的中間層材料包括所述第二材料。在另一個實施例中，提供了一種電致變色器件，該電致變色器件包括第一基底； 位于所述基底上的第一電極；位于所述第一電極上的離子存儲層；位于所述離子存儲層上離子傳導(dǎo)層；位于所述離子傳導(dǎo)層上的電致變色層；以及位于所述電致變色層上的第二電極，其中，所述離子傳導(dǎo)層包括至少三層材料，所述至少三層材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，所述至少三層材料自上而下以這樣的方式排列最上層材料和最下層材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率。在有一個實施例中，提供了一種光學(xué)性能可調(diào)裝置，包括根據(jù)本實用新型的各個實施例的電致變色器件。

通過閱讀
以下結(jié)合附圖對非限定性實施例的描述，本實用新型的其它目的、特征和優(yōu)點將變得更為明顯和突出。圖1示出了一種常用的電致變色器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層M的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了根據(jù)本實用新型的另一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層34的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層44的結(jié)構(gòu)示意圖；圖fe示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層M的結(jié)構(gòu)示意圖；圖恥示出了與離子傳導(dǎo)層M對應(yīng)的勢阱結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層64的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖7示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件70的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，相同或相似的附圖標記表示相同或相似的步驟特征/裝置(模塊)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述。圖2示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層M的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，離子傳導(dǎo)層M包括七層，分別為層Ml、層M2、層M3、層M4、層M5、 層對6以及層M7，其中，該七層的材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，并且層 241和層247的材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率，即層241材料的離子傳導(dǎo)率低于層242材料的離子傳導(dǎo)率，層247材料的離子傳導(dǎo)率低于層246材料的離子傳導(dǎo)率。由于最上層247材料和最下層241材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層M6、 242的材料的離子傳導(dǎo)率，最上層材料247構(gòu)成勢壘，而與該最上層247材料相鄰層246的材料則構(gòu)成勢阱，因此在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被束縛在勢阱中，穿越最上層247材料所形成的勢壘的概率很低；類似地，最下層241材料構(gòu)成勢壘， 而與該最下層241材料相鄰層M2的材料則構(gòu)成勢阱，因此在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被束縛在勢阱中，穿越最下層241材料所形成的勢壘的概率很低，通過這種方式，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被限閾在離子傳導(dǎo)層M內(nèi)，從而通過離子傳導(dǎo)層的漏電流得到了降低。在將離子傳導(dǎo)層M作為圖1中離子傳導(dǎo)層14的替代而用于電致變色器件10的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)以下優(yōu)點中的至少一個當(dāng)施加正向電壓時，通過離子傳導(dǎo)層M的漏電流相比離子傳導(dǎo)層14較低，即離子能夠有效地到達電致變色層15，從而采用離子傳導(dǎo)層M 的器件10的電致變色層15能夠有效變色；在沒有外加電壓的情況下，通常希望電致變色器件10能夠保持顏色，由于通過離子傳導(dǎo)層M的漏電流相比離子傳導(dǎo)層14較低，離子穿過離子傳導(dǎo)層M而流失的幾率較低，因此采用離子傳導(dǎo)層M的器件10能夠更持久地保持顏色。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，離子傳導(dǎo)層的材料可以是固態(tài)的、也可以是凝膠態(tài)的，對于固態(tài)離子傳導(dǎo)層，可選擇的材料包括，例如LiAlF4、LiPON、LiSiPO、LiBO2, LiVSiO、 LiSO4, LiNbO3, LiF、Li3N, LiTaO3, Li2S-Pj5等，所選擇的材料的離子傳導(dǎo)率的范圍通常為 lO^S/cm至K^S/cm。整個離子傳導(dǎo)層的理想厚度在5-4000納米之間，如果離子傳導(dǎo)層過薄，則不能有效地保持變色特性，原因是通常離子傳導(dǎo)層越薄漏電流越大，顏色會較快消失；如果離子傳導(dǎo)層過厚，則變色較慢，響應(yīng)時間較長，具體的離子傳導(dǎo)層厚度可以根據(jù)實際的器件需要而確定。離子傳導(dǎo)層的每一層的厚度范圍在5-4000納米之間，優(yōu)選地，在 20-400納米之間。在一個例子中，離子傳導(dǎo)層M包括兩種材料第一材料LiPON和第二材料Li2S-P2S5，第一材料LiPON的離子傳導(dǎo)率為2X 10_6S/cm，第二材料Li2S-P2S5的離子傳導(dǎo)率為lX10_4S/cm，包含離子傳導(dǎo)層M的電致變色器件可以采用如下方法制備首先，使用磁控濺射的方法，在清洗干凈的基底材料(可以是剛性的，例如各種玻璃；也可以是柔性的，例如各種塑料薄膜)上，在2Χ10_6Τοπ·真空度下，以大約20nm/min的速度沉積約60nm厚的ITO(indium doped tin oxide)層，作為導(dǎo)電層；然后，再沉積120nm厚度NiO以及約15nm厚度Li，作為離子存儲層；接著，采用交流磁控濺射方法，使用LiPO3靶在隊氣氛下，真空度20mTOrr下沉積 50nm 的 LiPON ；接著，在同等真空度下使用Li2S-P2S5混合靶以2-lOnm/min的速率沉積150nm的 Li2S-P2S5 ；接著，重復(fù)以上兩步，交替沉積LiPON和Li2S-P2S5，從而形成LiP0N/Li2S_P2S5/ LiP0N/Li2S-P2S5/LiP0N/Li2S-P2S5/LiP0N 這樣的周期結(jié)構(gòu)；隨后，再在2Χ10_5Τοπ·真空度下通過熱蒸發(fā)或磁控濺射方法以30nm/min的速率沉積350-500nm的WO3作為電致變色層；以及最后，再沉積60nm的ITO作為導(dǎo)電層，如需要，還可以沉積200nm的SiO2作為保護層。在使用過程中，為了使WO3層變色，在兩個導(dǎo)電層之間施加一正向電壓，從而Li離子和電子被注入到WO3層中，WO3被還原而變色；之后為了降低功耗而去除外加電壓，由于 LiPON的離子傳導(dǎo)率低于Li2S-Pj5的離子傳導(dǎo)率，從而在離子傳導(dǎo)層M中形成周期性的勢阱結(jié)構(gòu)，在沒有外加電壓的情況下，Li離子的能量不足以克服LiPON構(gòu)成的勢壘，從而被限閾在Li2S-Pj5構(gòu)成的勢阱中，以這種方式，離子傳導(dǎo)層M的漏電流被降低了，也即提交了電致變色器件保持顏色的時間；在需要對WO3層漂白的情況下，在兩個導(dǎo)電層之間施加一反向電壓，使得Li離子獲得足夠穿越LiPON構(gòu)成的勢壘的能量，從而Li離子被從WO3層抽取， 最終WO3層被“漂白”。圖2給出了離子傳導(dǎo)層對包括七層的例子，需要說明的是，離子傳導(dǎo)層可以包括等于或者大于三的適于實用的任意數(shù)目的層數(shù)，例如，也可以是四層、五層、六層等，一般為三層到九層，層數(shù)過多從工藝角度而言過于復(fù)雜。圖3示出了離子傳導(dǎo)層34包括三層的情況，在這種情況下，層342既是最下層341 的鄰接層也是最上層343的鄰接層，層341和層343材料的離子傳導(dǎo)率均低于層342的離子傳導(dǎo)率，從而，層342構(gòu)成勢阱，而層341和層343分別構(gòu)成了該勢阱的壁，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被限閾在層；342內(nèi)，從而通過離子傳導(dǎo)層34的漏電流得到了降低。圖4示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層44的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，離子傳導(dǎo)層44包括層441、層442、以及位于層441和層442之間的至少一層。離子傳導(dǎo)層44包括兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料具有第一離子傳導(dǎo)率的第一材料A和具有第二離子傳導(dǎo)率的第二材料B，其中，第一材料A的第一離子傳導(dǎo)率低于第二材料B的第二離子傳導(dǎo)率。離子傳導(dǎo)層44可以包括奇數(shù)層材料或者偶數(shù)層材料。在離子傳導(dǎo)層44包括偶數(shù)層材料的情況下，例如，離子傳導(dǎo)層44包括四層，那么，該四層自最上層442至最下層441的材料排列可以分別是以下任意一種ABBA，AABA, ABAA。對于AABA這種情況，最上面的兩層材料離子傳導(dǎo)率相同，實質(zhì)上相當(dāng)于一層，因此仍落入本實用新型的保護范圍。類似地， ABAA這種情況也落入本實用新型的保護范圍。在離子傳導(dǎo)層包括奇數(shù)層材料的情況下，例如，如圖fe所示，離子傳導(dǎo)層M包括五層層Ml、層M2、層M3、層M4、以及層M5，離子傳導(dǎo)層M包括兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料具有第一離子傳導(dǎo)率的第一材料A和具有第二離子傳導(dǎo)率的第二材料B，其中， 第一材料A的第一離子傳導(dǎo)率低于第二材料B的第二離子傳導(dǎo)率。優(yōu)選地，該五層自最上層545至最下層541的材料排列順序為ABABA，由此構(gòu)成周期勢阱結(jié)構(gòu)，圖恥示出了與離子傳導(dǎo)層M對應(yīng)的勢阱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，層542和層544構(gòu)成勢阱，層Ml、層M3以及層545構(gòu)成勢阱壁，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被限閾在層M2以及層M4內(nèi)，從而通過離子傳導(dǎo)層M的漏電流得到了降低。在一個例子中，包含離子傳導(dǎo)層M的電致變色器件可以使用以下方法制備首先，使用磁控濺射的方法，在清洗干凈的基底材料(可以是剛性的，例如各種玻璃；也可以是柔性的，例如各種塑料薄膜)上，在2Χ10_6Τοπ·真空度下，以大約20nm/min的速度沉積約60nm厚的ITO(indium doped tin oxide)層，作為導(dǎo)電層；然后，沉積120nm厚的NiO以及約15nm厚的Li，作為離子存儲層；接著，使用磁控濺射，使用LiPO3靶在隊氣氛下，真空度20mTorr下沉積20nm的第一材料 LiPON ；接著，采用熱蒸鍍方法沉積60nm的第二材料LiAlF4,在沉積過程中真空度保持在 2 X KT5Torr 左右；接著，采用磁控濺射，使用LiPO3靶在隊氣氛下，真空度20mTorr下沉積20nm的第一材料 LiPON ；接著，再在2X10_5TOrr真空度下通過熱蒸發(fā)或磁控濺射方法以5A7S的速率沉積 350nm-500nm的WO3作為電致變色層；以及最后，再沉積60nm的ΙΤ0，如需要，可以沉積200nm的Si02作為保護層。在沒有外加電壓的情況下，由LiP0N/LiAlF4/LiP0N勢阱結(jié)構(gòu)能夠?qū)i離子限閾在LiAlF4層內(nèi)，從而降低了通過離子傳導(dǎo)層M的漏電流。參考此處披露的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，離子傳導(dǎo)層M的自最上層545至最下層541的材料排列順序也可以是ABBBA，AABBA, AABAA等，均落入本實用新型的保護范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，在電致變色層需要“漂白”的情況下，通過施加反向電壓而使得離子獲得足夠的能量從而克服勢壘，使得離子能夠被抽取。圖6示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件的離子傳導(dǎo)層64的結(jié)構(gòu)示意圖，離子傳導(dǎo)層64包括三層層641、層642、以及層643。離子傳導(dǎo)層64包括兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料具有第一離子傳導(dǎo)率的第一材料A和具有第二離子傳導(dǎo)率的第二材料B，其中，第一材料A的第一離子傳導(dǎo)率低于第二材料B的第二離子傳導(dǎo)率。該三層自最上層643至最下層641的材料排列順序為ABA，由此構(gòu)成勢阱結(jié)構(gòu)，即層642構(gòu)成勢阱，層641、層643構(gòu)成勢阱壁，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被限閾在層642內(nèi)，從而通過離子傳導(dǎo)層64的漏電流得到了降低。離子傳導(dǎo)層64的一個
8優(yōu)點是構(gòu)成簡單、易于產(chǎn)業(yè)化。以上結(jié)合圖4、圖5a、圖5b、以及圖6說明了離子傳導(dǎo)層包括兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料的情形。需要說明的是，離子傳導(dǎo)層也可以包括三種或三種以上的具有不同離子傳導(dǎo)率的材料。例如，仍參考圖2，離子傳導(dǎo)層M包括三種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料材料A、材料B以及材料C，其中按照離子傳導(dǎo)率由低至高的順序排序為材料A、材料B、材料C。例如，材料A可以是LiPON，材料B可以是LiAlF4，材料C可以是Li2S-P2&。該七層自最上層247至最下層Ml的材料排列順序可以是ABCABCA，BCABCBA, BCACBCB，等。對于 ABCABCA的情形，由于層247和層241的材料為A，均低于各自鄰接層，即層246和層M2，的材料的離子傳導(dǎo)率，因此，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子穿越層 247和層241的概率很低，從而離子傳導(dǎo)層M的漏電流得到了降低；類似地，對于BCABCBA 的情形，層M7的材料B的離子傳導(dǎo)率低于其鄰接層M6的材料C的離子傳導(dǎo)率，并且層 241的材料A的離子傳導(dǎo)率低于其鄰接層M2的材料B的離子傳導(dǎo)率，因此，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子穿越層247和層241的概率很低，從而離子傳導(dǎo)層M的漏電流得到了降低，因此，只要離子傳導(dǎo)層M的最上層247和最下層Ml的材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層材料的離子傳導(dǎo)率就可以實現(xiàn)本實用新型的目的。需要說明的是，以上實施例中的至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料可以是異質(zhì)的，也可以是同質(zhì)的。例如，在該至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料為同質(zhì)材料的情況下，可以通過改變材料的晶態(tài)、改變材料沉積的致密程度、改變材料的摻雜等方式來使其具有不同的離子傳導(dǎo)率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，離子傳導(dǎo)層除了可以包括以上列出的LiAlF4、 LiPON、LiSiPO、LiB02、LiVSiO、LiSO4^LiNbO3,LiF、Li3N,LiTaO3,Li2S-P2S5 等材料之外，還可以包括有機電解質(zhì)層，并且離子傳導(dǎo)層的制備可以使用任何適合的沉積方法，包括但不限于，真空蒸發(fā)法、磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠-凝膠法、等，離子傳導(dǎo)層選用的具體材料及其制備方法不是本實用新型的限制因素。需要說明的是，以上實施例中的離子傳導(dǎo)層對、34、44、54、以及64可以與任意一種電致變色器件結(jié)合使用。例如，以上實施例中的離子傳導(dǎo)層可以用于具有圖1所示結(jié)構(gòu)的電致變色器件，也可以用于具有導(dǎo)電層/電致變色層/離子傳導(dǎo)層/導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的電致變色器件，還可以用于具有導(dǎo)電層/陽極氧化著色電致變色層/離子傳導(dǎo)層/陰極還原著色電致變色層/導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的電致變色器件。圖7示出了根據(jù)本實用新型的又一個實施例的電致變色器件70的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，器件70包括第一基底71，位于第一基底71上的第一電極72，位于第一電極72上的離子存儲層73，位于離子存儲層73上的離子傳導(dǎo)層74，位于離子傳導(dǎo)層74上的電致變色層75，以及位于電致變色層75上的第二電極76。其中，離子傳導(dǎo)層74包括七層，分別為層 741、層742、層743、層744、層745、層746以及層747，其中，該七層的材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，并且層741和層747的材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率，即層741材料的離子傳導(dǎo)率低于層742材料的離子傳導(dǎo)率，層747 材料的離子傳導(dǎo)率低于層746材料的離子傳導(dǎo)率。由于最上747材料和最下層741材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層746、 742的材料的離子傳導(dǎo)率，最上層材料747構(gòu)成勢壘，而與該最上層747材料相鄰層746的材料則構(gòu)成勢阱，因此在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被束縛在勢阱中，穿越最上層747材料所形成的勢壘的概率很低；類似地，最下層741材料構(gòu)成勢壘， 而與該最下層741材料相鄰層742的材料則構(gòu)成勢阱，因此在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被束縛在勢阱中，穿越最下層741材料所形成的勢壘的概率很低，通過這種方式，在沒有外加電場或者離子沒有足夠的能量的情況下，離子被限閾在離子傳導(dǎo)層74內(nèi)，從而通過離子傳導(dǎo)層的漏電流得到了降低。在將離子傳導(dǎo)層74作為圖1中離子傳導(dǎo)層14的替代而用于電致變色器件70的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)以下優(yōu)點中的至少一個當(dāng)施加正向電壓時，通過離子傳導(dǎo)層74的漏電流相比離子傳導(dǎo)層14較低，即離子能夠有效地到達電致變色層75，從而采用離子傳導(dǎo)層74 的器件70的電致變色層75能夠有效變色；在沒有外加電壓的情況下，通常希望電致變色器件70能夠保持顏色，由于通過離子傳導(dǎo)層74的漏電流相比離子傳導(dǎo)層14較低，離子穿過離子傳導(dǎo)層74而流失的幾率較低，因此采用離子傳導(dǎo)層74的器件70能夠更持久地保持顏色。在一個實施例中，電致變色器件70的離子傳導(dǎo)層包括奇數(shù)層材料，該奇數(shù)層材料包括交替排列的第一材料和第二材料，并且，所述奇數(shù)層材料中的最上層材料和最下層材料包括所述第一材料，其中，所述第一材料具有第一離子傳導(dǎo)率，所述第二材料具有第二離子傳導(dǎo)率，并且所述第一離子傳導(dǎo)率低于所述第二離子傳導(dǎo)率，其結(jié)構(gòu)可以是如圖5所示的結(jié)構(gòu)，所述第一材料可以是例如LiPON、第二材料可以是例如Li2S-P2S515本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，電致變色器件70的電致變色層75可以是無機電致變色材料，例如W、Mo、V、Nb、Ti、Ir、Rh, Ni和Co等氧化物，也可以是有機電致變色材料，例如紫羅精等，或者有機無機復(fù)合電致變色材料。根據(jù)本實用新型的實施例的電致變色器件可以用于光學(xué)性能可調(diào)裝置，包括但不限于電致變色顯示器、電致變色移動像元、汽車觀后鏡、電致變色智能窗等，其中，光學(xué)性能包括光透過率、反射率、折射率等，例如，電致變色智能窗利用電致變色器件變色前后的光透過率的變化，電致變色顯示器利用電致變色器件變色前后的光反射率的變化。盡管在附圖和前述的描述中詳細闡明和描述了本實用新型，應(yīng)認為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本實用新型不限于上述實施方式。那些本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以通過研究說明書、公開的內(nèi)容及附圖和所附的權(quán)利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在權(quán)利要求中，措辭“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“一個”不排除復(fù)數(shù)。詞語“第一”、“第二”等的使用不代表任何次序，應(yīng)當(dāng)理解為名稱。權(quán)利要求中的任何附圖標記不應(yīng)該理解為對范圍的限制。
權(quán)利要求1.一種電致變色器件，其特征在于，所述電致變色器件的離子傳導(dǎo)層包括至少三層材料，所述至少三層材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，所述至少三層材料自上而下以這樣的方式排列最上層材料和最下層材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件，其特征在于，所述至少三層材料包括具有第一離子傳導(dǎo)率的第一材料和具有第二離子傳導(dǎo)率的第二材料，其中，所述第一離子傳導(dǎo)率低于所述第二離子傳導(dǎo)率，所述至少三層材料中的最上層材料和最下層材料包括所述第一材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電致變色器件，其特征在于，所述至少三層材料包括奇數(shù)層材料，所述至少三層材料包括交替排列的所述第一材料和所述第二材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電致變色器件，其特征在于，所述至少三層材料包括三層材料，所述三層材料的中間層材料包括所述第二材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電致變色器件，其特征在于，所述至少三層材料包括固體電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色器件，其特征在于，所述第一材料和所述第二材料的離子傳導(dǎo)率范圍為IO-uVcm至lO—S/cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色器件，其特征在于，所述第一材料包括LiPON，所述第二材料包括Li2S-P2&。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層的厚度范圍為5 至4000納米，所述至少三層材料的每一層的厚度范圍為5至4000納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電致變色器件，其特征在于，所述至少三層材料的每一層的厚度范圍為20至400納米。
10.一種光學(xué)性能可調(diào)裝置，包括權(quán)利要求1至9中任一項所述的電致變色器件。
11.一種電致變色器件，包括第一基底；位于所述基底上的第一電極；位于所述第一電極上的離子存儲層；位于所述離子存儲層上離子傳導(dǎo)層；位于所述離子傳導(dǎo)層上的電致變色層；以及位于所述電致變色層上的第二電極，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層包括至少三層材料，所述至少三層材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，所述至少三層材料自上而下以這樣的方式排列最上層材料和最下層材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電致變色器件，其特征在于，所述至少三層材料包括奇數(shù)層材料，所述至少三層材料包括交替排列的第一材料和第二材料，并且，所述至少三層材料中的最上層材料和最下層材料包括所述第一材料，其中，所述第一材料具有第一離子傳導(dǎo)率，所述第二材料具有第二離子傳導(dǎo)率，并且所述第一離子傳導(dǎo)率低于所述第二離子傳導(dǎo)率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電致變色器件，其特征在于，所述電致變色層包括有機電致變色材料，無機電致變色材料，或者有機無機復(fù)合電致變色材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電致變色器件，其特征在于，所述電致變色層包括三氧化鎢。
專利摘要在本公開中，提供了一種電致變色器件，其特征在于，所述電致變色器件的離子傳導(dǎo)層包括至少三層材料，所述至少三層材料包括至少兩種具有不同離子傳導(dǎo)率的材料，所述至少三層材料自上而下以這樣的方式排列最上層材料和最下層材料的離子傳導(dǎo)率分別低于各自所鄰接層的材料的離子傳導(dǎo)率。
文檔編號G02F1/153GK202153290SQ20112007354
公開日2012年2月29日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者李文明, 艾欣 申請人:李文明, 艾欣