專利名稱：一種電致變色器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料及器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及電致變色器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
電致變色(Electrochromism，EC)是指在外界電場(chǎng)的作用下，材料發(fā)生氧化或還 原導(dǎo)致其對(duì)光透射或反射產(chǎn)生可逆變化，在外觀上表現(xiàn)為顏色的可逆變色現(xiàn)象。電致變色 器件在日常生產(chǎn)生活中越來(lái)越顯示出很好的應(yīng)用前景，目前已經(jīng)廣泛被應(yīng)用的電致變色器 件包括防眩汽車后視鏡、顯示器件、靈巧窗等?，F(xiàn)有的電致變色器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，1代表沉積在透明上電極的變色膜，2代表 凝膠電解質(zhì)，3透明下電極。電致變色器件中電致變色薄膜是關(guān)鍵的部分，而以何種方式得 到該變色膜將會(huì)大大影響到整個(gè)器件的組裝和其性能的發(fā)揮?，F(xiàn)有的電致變色器件中，電 致變色薄膜和凝膠電解質(zhì)不能單獨(dú)存在，而是通常將電致變色薄膜制備在上電極(通常采 用ITO玻璃)表面，然后在電致變色膜表面制備凝膠電解質(zhì)(如圖2所示)；電致變色薄膜 常見制備方式包括電化學(xué)沉積、磁控濺射、旋涂和絲網(wǎng)印刷等，然而這些方式所制備的電致 變色材料均是在一定的襯底表面上沉積，既需要考慮襯底與變色膜的結(jié)合，又需要考慮變 色膜在襯底上的均勻性，因此對(duì)于后續(xù)的組裝和大面積器件的制備并不是很方便。若整個(gè) 器件的制備過(guò)程中能得到一種不依附襯底的單獨(dú)變色膜，不但可以省去很多繁雜的控制手 段，而且會(huì)對(duì)器件組裝工藝的簡(jiǎn)化和大面積電致變色器件的制備起到促進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種新型電致變色器件及其制備方法，所提供的電致變色器件包 括一層不依附襯底而存在的單獨(dú)變色膜，將有機(jī)單體經(jīng)化學(xué)氧化聚合成導(dǎo)電聚合物，然后 利用壓片或旋涂工藝制備成導(dǎo)電聚合物電致變色膜，最后再組裝成本發(fā)明所述電致變色器 件。本發(fā)明可以有效降低電致變色器件制備工藝的復(fù)雜程度，并且有望制備大面積電致變 色器件。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種電致變色器件，如圖3所示，包括四層結(jié)構(gòu)，從上往下依次是透明上電極1、電 致變色薄膜2、吸附了電解液的多孔薄膜材料3和透明下電極4 ；其中電致變色薄膜2為一 層不依托襯底而單獨(dú)存在的導(dǎo)電聚合物電致變色膜。上述電致變色器件中，所述導(dǎo)電聚合物電致變色膜為聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其 衍生物薄膜；多孔薄膜材料可采用濾紙或海綿；電解液為L(zhǎng)iClO4的聚碳酸酯溶液。一種電致變色器件的制備方法，包括以下步驟步驟1 制備不依托襯底而單獨(dú)存在的電致變色薄膜。首先將有機(jī)單體(苯胺、噻 吩、吡咯及其衍生物以及具有類似性能的有機(jī)物)通過(guò)化學(xué)氧化聚合制備得到摻雜的導(dǎo)電 聚合物材料；然后將摻雜的導(dǎo)電聚合物材料采用壓片機(jī)壓片成膜，或?qū)诫s的導(dǎo)電聚合物 材料溶于有機(jī)溶劑中配置成可旋涂的漿料、經(jīng)旋涂工藝旋涂于聚四氟乙烯襯底表面成膜、
3待聚四氟乙烯襯底表面的電致變色膜干燥后，用薄刀片從聚四氟乙烯襯底上剝離便得到變 色膜層。步驟2 制備吸附電解液的多孔薄膜材料。首先配制電解液，然后采用濾紙或海綿 浸泡于電解液中，充分浸泡后將其取出便得到吸附有電解液的多孔薄膜材料。步驟3 電致變色器件的組裝。按照從上往下的順序?qū)⑼该魃想姌O、步驟1制備的 電致變色薄膜、步驟2制備的吸附了電解液的多孔薄膜材料和透明下電極層疊在一起，然 后封裝成器件。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的電致變色器件，其中電致變色薄膜和電解液吸附層不依附襯底而單 獨(dú)存在；整個(gè)器件的制備過(guò)程十分簡(jiǎn)單，可以有效降低電致變色器件制備工藝的復(fù)雜程度、 降低制造成本，并且有望制備大面積電致變色器件。


圖1傳統(tǒng)電致變色器件結(jié)構(gòu)示意圖。1表示沉積在透明上電極的變色膜，2表示凝 膠電解質(zhì)，3表示透明下電極。圖2為傳統(tǒng)電致變色器件制備流程圖。圖3本發(fā)明電致變色器件結(jié)構(gòu)示意圖。1表示透明上電極，2表示電致變色薄膜，3 表示吸附了電解液的多孔薄膜材料，4表示透明下電極。
具體實(shí)施例方式下面就結(jié)合附圖1至圖3對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖1所示為目 前典型的“三明治”組裝方式，圖中包含的幾層分別為沉積在上電極上的變色膜、電解質(zhì)和 下電極，其中在上電極上通過(guò)合適的工藝制備得到變色膜，變色膜的沉積時(shí)整個(gè)器件中最 重要的部分。本課題組長(zhǎng)期致力于圖1中的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索，發(fā)現(xiàn)在上電極襯底上沉積 變色膜需要考慮諸如均勻性、附著力和大面積等問(wèn)題，然而研究表明若然預(yù)先得到一層脫 離襯底存在的變色膜，并將其應(yīng)用在電致變色器件中，那么將會(huì)有效簡(jiǎn)化組裝的工藝，與此 同時(shí)也能較大面積制備電致變色器件。圖3所示為本發(fā)明提供的電致變色器件結(jié)構(gòu)，包括四層結(jié)構(gòu)，從上往下依次是透 明上電極1、電致變色薄膜2、吸附了電解液的多孔薄膜材料3和透明下電極4 ；其中電致變 色薄膜2為一層不依托襯底而單獨(dú)存在的導(dǎo)電聚合物電致變色膜。上述電致變色器件中，所述導(dǎo)電聚合物電致變色膜為聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其 衍生物薄膜；多孔薄膜材料可采用濾紙或海綿；電解液為L(zhǎng)iClO4的聚碳酸酯溶液。一種電致變色器件的制備方法，包括以下步驟步驟1 制備不依托襯底而單獨(dú)存在的電致變色薄膜。首先將有機(jī)單體(苯胺、噻 吩、吡咯及其衍生物以及具有類似性能的有機(jī)物)通過(guò)化學(xué)氧化聚合制備得到摻雜的導(dǎo)電 聚合物材料；然后將摻雜的導(dǎo)電聚合物材料采用壓片機(jī)壓片成膜，或?qū)诫s的導(dǎo)電聚合物 材料溶于有機(jī)溶劑中配置成可旋涂的漿料、經(jīng)旋涂工藝旋涂于聚四氟乙烯襯底表面成膜、 待聚四氟乙烯襯底表面的電致變色膜干燥后，用薄刀片從聚四氟乙烯襯底上剝離便得到變 色膜層。
步驟2 制備吸附電解液的多孔薄膜材料。首先配制電解液，然后采用濾紙或海綿 浸泡于電解液中，充分浸泡后將其取出便得到吸附有電解液的多孔薄膜材料。步驟3 電致變色器件的組裝。按照從上往下的順序?qū)⑼该魃想姌O、步驟1制備的 電致變色薄膜、步驟2制備的吸附了電解液的多孔薄膜材料和透明下電極層疊在一起，然 后封裝成器件。上述方案中，步驟3將透明上電極、步驟1制備的電致變色薄膜、步驟2制備的吸 附了電解液的多孔薄膜材料和透明下電極封裝成器件時(shí)，采用的封裝材料是環(huán)氧樹脂。
權(quán)利要求
1.一種電致變色器件，包括四層結(jié)構(gòu)，從上往下依次是透明上電極(1)、電致變色薄膜 O)、吸附了電解液的多孔薄膜材料⑶和透明下電極⑷；其特征在于，所述電致變色薄膜 (2)為一層不依托襯底而單獨(dú)存在的導(dǎo)電聚合物電致變色膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物電致變色膜為 聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件，其特征在于，所述多孔薄膜材料C3)為濾紙或 海綿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件，其特征在于，所述電解液為L(zhǎng)iClO4的聚碳酸 酯溶液。
5.一種電致變色器件的制備方法，包括以下步驟步驟1 制備不依托襯底而單獨(dú)存在的電致變色薄膜；首先將有機(jī)單體通過(guò)化學(xué)氧化 聚合制備得到摻雜的導(dǎo)電聚合物材料；然后將摻雜的導(dǎo)電聚合物材料采用壓片機(jī)壓片成 膜，或?qū)诫s的導(dǎo)電聚合物材料溶于有機(jī)溶劑中配置成可旋涂的漿料、經(jīng)旋涂工藝旋涂于 聚四氟乙烯襯底表面成膜、待聚四氟乙烯襯底表面的電致變色膜干燥后，用薄刀片從聚四 氟乙烯襯底上剝離便得到變色膜層；步驟2 制備吸附電解液的多孔薄膜材料；首先配制電解液，然后采用濾紙或海綿浸泡 于電解液中，充分浸泡后將其取出便得到吸附有電解液的多孔薄膜材料；步驟3 電致變色器件的組裝；按照從上往下的順序?qū)⑼该魃想姌O、步驟1制備的電致 變色薄膜、步驟2制備的吸附了電解液的多孔薄膜材料和透明下電極層疊在一起，然后封 裝成器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色器件的制備方法，其特征在于，步驟1中所述有機(jī)單 體為苯胺、噻吩或吡咯及其衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色器件的制備方法，其特征在于，步驟2制備的吸附了 電解液的多孔薄膜材料和透明下電極封裝成器件時(shí)，采用的封裝材料是環(huán)氧樹脂。
全文摘要
一種電致變色器件及其制備方法，屬于功能材料及器件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的電致變色器件包括四層結(jié)構(gòu)，從上往下依次是透明上電極(1)、電致變色薄膜(2)、吸附了電解液的多孔薄膜材料(3)和透明下電極(4)；其中電致變色薄膜(2)為一層不依托襯底而單獨(dú)存在的導(dǎo)電聚合物電致變色膜。本發(fā)明提供的電致變色器件，其中電致變色薄膜和電解液吸附層不依附襯底而單獨(dú)存在；整個(gè)器件的制備過(guò)程十分簡(jiǎn)單，可以有效降低電致變色器件制備工藝的復(fù)雜程度、降低制造成本，并且有望制備大面積電致變色器件。
文檔編號(hào)C08L79/02GK102109725SQ201110025080
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者涂亮亮, 翁小龍, 賈春陽(yáng), 鄧龍江 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)