專利名稱：電致變色玻璃元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其用于汽車鏡的電致變色玻璃元件，其包含一種摻雜傳導(dǎo)離子的基礎(chǔ)聚合物作為離子傳導(dǎo)層。
背景技術(shù)：
電致變色鏡，尤其是用于汽車的，在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這些電致變色鏡主要構(gòu)件是一層電致變色材料。一種材料在電場作用下其光學(xué)常數(shù)(n，k)發(fā)生改變并由此其光學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變就被稱為電致變色。這種電致變色材料的典型實(shí)例是WO3及MoO3，在底物上將其涂成薄層時(shí)實(shí)際上是無色的。通過氧化或還原過程，電致變色層可改變其光學(xué)性質(zhì)。如果質(zhì)子進(jìn)入這樣的層，對(duì)于氧化鎢就會(huì)有一種還原成藍(lán)色的鎢青銅的作用。其著色強(qiáng)度則可通過流入該層電荷量加以確定。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來看，許多尤其是用于機(jī)動(dòng)車輛的電致變色鏡現(xiàn)都是已知的，而且在不同分層結(jié)構(gòu)中就有這種類型的電致變色層。
DE 3 008 768描述了一種電致變色鏡，它主要由基于玻璃底物上至少一層電致變色層、至少兩個(gè)電極、至少一層質(zhì)子傳導(dǎo)層及至少一層輸送質(zhì)子及一層存儲(chǔ)質(zhì)子層存在的一種層體系組成。
這類鏡的光變性能尤其通過質(zhì)子傳導(dǎo)層的質(zhì)子傳導(dǎo)率來確定。質(zhì)子傳導(dǎo)率越高，其反射變化率也越高。在現(xiàn)有技術(shù)的這類鏡中，質(zhì)子傳導(dǎo)玻璃板，其經(jīng)硫酸浸泡，至今已用作為質(zhì)子傳導(dǎo)層(例如德國專利公報(bào)2 504 905)或如DE 3 008 768中所謂固體離子傳導(dǎo)層。
已經(jīng)表明，至今所有現(xiàn)有技術(shù)所用的用于電致變色玻璃元件這些離子傳導(dǎo)層，在離子傳導(dǎo)率方面仍然不具有令人滿意的結(jié)果。而且，目前現(xiàn)有技術(shù)的這類鏡的不足是，其所描述的離子傳導(dǎo)層或者太厚，或者因?yàn)槠渲圃旆绞蕉珡?fù)雜并且太昂貴。
發(fā)明綜述因此，本發(fā)明目的在于，從如DE 3 008 768所述的電致變色鏡出發(fā)，提出一種顯著改進(jìn)的實(shí)施方案，其特征尤其在于該離子傳導(dǎo)層在制造及加工中有利于涂敷，且離子傳導(dǎo)率高，并因此可能很快改變電致變色層。
根據(jù)本專利權(quán)利要求1表征的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。該子權(quán)利要求表明了有利的進(jìn)一步發(fā)展。
因此按照本發(fā)明，提出了使用摻雜傳導(dǎo)離子的基礎(chǔ)聚合物作為離子傳導(dǎo)層。已經(jīng)表明，這些摻雜傳導(dǎo)離子的基礎(chǔ)聚合物特別適合。這種摻雜傳導(dǎo)離子的基礎(chǔ)聚合物優(yōu)選選自聚苯并咪唑(PBI)、聚吡啶、聚咪唑、聚苯并噻唑、聚苯并噁唑、聚喹啉、聚噻唑、聚噁二唑及聚四芘。該離子傳導(dǎo)層由此是一層優(yōu)選傳導(dǎo)質(zhì)子的層。但是，原則上該層也適合其它離子，諸如例如鋰。
附圖簡述采用

圖1及圖2對(duì)本發(fā)明更詳細(xì)地說明于下。
圖1說明一種本發(fā)明電致變色玻璃元件，這里作為一種汽車鏡。
圖2說明一種鏡的具體結(jié)構(gòu)。
發(fā)明詳述用作汽車反射鏡的電致變色玻璃元件由厚度2毫米的玻璃底物1組成。將具有以下順序?qū)拥膶芋w系涂敷于該底物1上。
一層厚約700納米氧化鎢的電致變色層2、一層厚約70納米的鈀的鏡層3、一層厚30微米的聚苯并咪唑聚合物的聚合物膜4、一層厚700納米的三氧化鎢的質(zhì)子存儲(chǔ)層5、一層厚100納米的金的后電極6、一層厚約175微米的聚酯薄膜7以及一層傳統(tǒng)塑料密封層8，該密封層環(huán)繞包住整個(gè)包括玻璃底物1的涂層體系并因此密封了包括層2至7的涂層體系。密封層8僅被銅線5斷開，其一側(cè)接觸鏡層3，另一側(cè)接觸后電極6，以便對(duì)后者施加電壓。
圖2a及2b表明按照圖1的電致變色玻璃元件，但這種類型的玻璃組分的功能在這里變?yōu)榭梢姷摹Ｔ诎凑請D2的示范實(shí)施方案中，為促進(jìn)粘結(jié)更好，在電致變色層2和鏡層3之間也涂了底膠10。因此，圖2a表示了光照部位并且圖2b表示了黑暗部位。
對(duì)于本發(fā)明電致變色玻璃元件特別優(yōu)選的是，該摻雜傳導(dǎo)離子聚合物為聚合物膜型。質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物膜微粒是優(yōu)選的。應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的離子傳導(dǎo)層應(yīng)易于用所有傳統(tǒng)方法進(jìn)行涂敷。其實(shí)例有絲網(wǎng)印刷、浸漬、噴涂、刮涂或者也可涂敷凝膠。
本發(fā)明尤其優(yōu)選的是，該聚合物膜是一種聚苯并咪唑。
尤其應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于本發(fā)明電致變色玻璃元件，只要該離子傳導(dǎo)層摻雜了酸，特別是一種強(qiáng)酸，該摻雜傳導(dǎo)離子層就會(huì)有特別好的離子傳導(dǎo)性能。優(yōu)選的是在第一離解階段25℃時(shí)摻雜酸的pKa值≤4.5，優(yōu)選≤3.5?，F(xiàn)已證明，對(duì)于酸，如果用磷酸，尤其用多磷酸，會(huì)特別有利。在US 5 599 639中描述了對(duì)聚苯并咪唑的酸處理，顯然這里是用來參考。
對(duì)于本發(fā)明電致變色玻璃元件，尤其優(yōu)選的是包含聚苯并咪唑的質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物膜。
這種類型的由聚苯并咪唑組成而且是質(zhì)子傳導(dǎo)的聚合物膜，是現(xiàn)有技術(shù)中所已知的，如US 5 017 681。所有上述美國專利說明書所命名的聚苯并咪唑，原則上都可用于本發(fā)明的質(zhì)子傳導(dǎo)層。尤其優(yōu)選的是，該聚合物由分子量在1,000和500,000之間的聚苯并咪唑組成，它由下述結(jié)構(gòu)式中的重復(fù)單元組成 現(xiàn)已證明，對(duì)于電致變色玻璃元件尤其有利的是使用以上更詳細(xì)描述的離子傳導(dǎo)層，其層厚1微米至1毫米，優(yōu)選5微米至100微米。涂敷這種層，尤其聚合物膜，可采用絲網(wǎng)印刷、浸漬、噴涂、刮涂乃至如凝膠法實(shí)現(xiàn)。因此，按照本發(fā)明的規(guī)定，這種層或者涂成最后薄膜，或者甚至直接涂在底物上或涂在下面的層上。這些涂敷過程還可結(jié)合使用。
這種電致變色層優(yōu)選包括W03、MoO3、IrO2或其混合氧化物，其優(yōu)選層厚為300納米至8,000納米，優(yōu)選300納米至8,000納米?？刹捎脼R射、溶膠-凝膠或通過蒸汽淀積方法涂敷這種電致變色層。
電極是構(gòu)成本發(fā)明這種層體系所必須的，它優(yōu)選其層厚為50納米至10微米的金屬層。這類層的實(shí)例是那些包含銠、鈀、鉑或其合金的層。
按照一種優(yōu)選實(shí)施方案，規(guī)定金屬電極層同時(shí)要形成可接受質(zhì)子的反射層。這種反射層優(yōu)選包括一層包含銠、鈀、鉑或其合金的其厚度為30至500納米的層。
按DE 3 008 768中所述，對(duì)于本發(fā)明電致變色玻璃元件還優(yōu)選的是，由離子輸送層和離子存儲(chǔ)層同時(shí)構(gòu)成一層或一種復(fù)合材料。因此，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案規(guī)定，質(zhì)子存儲(chǔ)層同時(shí)也是電致變色層。在這種情況下，例如WO3層，因此同時(shí)起到氫離子存儲(chǔ)層和電致變色層的作用。按照優(yōu)選實(shí)施方案，這種復(fù)合材料由薄膜上的質(zhì)子存儲(chǔ)及同時(shí)質(zhì)子輸送層組成，優(yōu)選是一種其具有反電極噴涂金屬的聚酯薄膜。玻璃、金屬或其它塑料是適合于作為這種復(fù)合材料的底物材料，可替代這種聚酯薄膜。
對(duì)本發(fā)明這種電致變色玻璃元件的可能分層構(gòu)造變體，可參考DE3 008 768及其中所述分層構(gòu)造。
但是，對(duì)于本發(fā)明玻璃元件優(yōu)選的是由兩種層壓復(fù)合材料構(gòu)成的玻璃元件。因此，在按照優(yōu)選實(shí)施方案生產(chǎn)這種電致變色玻璃元件中，在玻璃底物上構(gòu)成第一層體系，其上涂敷一層電致變色層和噴涂金屬作為一種反射層。這些層都是用濺射方法產(chǎn)生的。
然后，該層體系的第二部分是一種復(fù)合材料，其包括質(zhì)子存儲(chǔ)層、噴涂金屬及其上鋪設(shè)的薄膜，尤其一種聚酯薄膜。這種復(fù)合材料按單獨(dú)工序制造，然后與上述層體系的第一層復(fù)合材料結(jié)合。這種方法有利于電致變色玻璃元件的有效成本和簡化制造。
本發(fā)明更有利的實(shí)施方案規(guī)定，若有必要，在各單層之間可涂敷為了更好粘合的促進(jìn)粘合層。該實(shí)例為鉻、鈦或甚至硅的氧化物SiOx。對(duì)于汽車鏡的場合，還規(guī)定對(duì)這種層體系外部要嚴(yán)密封閉。因此，這種層體系可對(duì)其端面和最后層加以密封，即從觀察方向看可對(duì)玻璃底物反面層提供保護(hù)層，例如一層擴(kuò)散膜。此類擴(kuò)散膜透水性＜1,000，優(yōu)選＜100cm3?，F(xiàn)已證明，對(duì)于汽車鏡，只要該玻璃底物是一層減弱反射的其層厚為0.1至3毫米的薄玻璃，會(huì)是特別有利的。對(duì)于汽車鏡，從觀察方向看，若將加熱鏡的透明傳導(dǎo)層涂在底物前面也是恰當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1.一種電致變色玻璃元件，尤其用于汽車鏡，其在玻璃底物鋪有一種層體系，該層體系包含至少一層電致變色層、至少兩個(gè)電極、至少一層離子傳導(dǎo)層、至少一層離子輸送層及至少一層離子存儲(chǔ)層，其中后面提到的兩層也可以是同時(shí)形成的一層，其特征在于該離子傳導(dǎo)層包含一種摻雜傳導(dǎo)離子的基礎(chǔ)聚合物。
2.按照權(quán)利要求1的電致變色玻璃元件，其特征在于該摻雜傳導(dǎo)離子的聚合物選自聚苯并咪唑即PBI、聚吡啶、聚咪唑、聚苯并噻唑、聚苯并噁唑、聚喹啉、聚噻唑、聚噁二唑及聚四芘。
3.按照權(quán)利要求1或2的電致變色玻璃元件，其特征在于該摻雜傳導(dǎo)離子的聚合物是一種聚合物膜。
4.按照權(quán)利要求3的電致變色玻璃元件，其特征在于該聚合物膜由一種聚苯并咪唑聚合物組成。
5.按照權(quán)利要求1-4中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于該離子傳導(dǎo)層用酸摻雜。
6.按照權(quán)利要求5的電致變色玻璃元件，其特征在于該層已用磷酸摻雜。
7.按照權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于對(duì)于第一離解階段該游離酸25℃時(shí)的pKa值≤4.5。
8.按照權(quán)利要求1-7中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于該離子傳導(dǎo)層的厚度為1微米至1毫米。
9.按照權(quán)利要求1-8中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于將該離子傳導(dǎo)層涂于該底物上，或涂敷于該層體系的不同層上或在其上形成。
10.按照權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于該離子傳導(dǎo)層是通過絲網(wǎng)印刷、浸漬、刮涂、噴涂或作為一種凝膠加以涂敷或產(chǎn)生的，或通過其一種結(jié)合而涂敷或產(chǎn)生的。
11.按照權(quán)利要求1-10中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于該電致變色層是一種由金屬氧化物組成的氧化還原層。
12.按照權(quán)利要求11的電致變色玻璃元件，其特征在于該電致變色層是一種其層厚為100納米至3,000納米的WO3層。
13.按照權(quán)利要求1-12中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于至少一個(gè)電極是以其層厚為100納米至10微米的金屬層型設(shè)計(jì)的。
14.按照權(quán)利要求13的電致變色玻璃元件，其特征在于該金屬電極層形成一種可同時(shí)接受及傳導(dǎo)質(zhì)子的反射層。
15.按照權(quán)利要求1-14中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于該離子輸送及離子存儲(chǔ)層以復(fù)合材料形式存在。
16.按照權(quán)利要求15的電致變色玻璃元件，其特征在于該復(fù)合材料由一種例如玻璃、金屬或塑料的底物，例如一種聚酯薄膜，其上涂敷一種質(zhì)子存儲(chǔ)層，例如一種金屬氧化物層所組成的。
17.按照權(quán)利要求16的電致變色玻璃元件，其特征在于該復(fù)合材料另外具有一層噴涂金屬形式的電極層。
18.按照權(quán)利要求1-17中至少一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于從觀察方向看，在玻璃底物上依次涂布一層電致變色層、作為反射層的噴涂金屬、一種質(zhì)子傳導(dǎo)膜及一種由質(zhì)子層、噴涂金屬及其上鋪設(shè)的一種薄膜尤其聚酯薄膜組成的復(fù)合材料。
19.按照權(quán)利要求18的電致變色玻璃元件，其特征在于該層體系是在端面密封的。
20.按照權(quán)利要求18或19的電致變色玻璃元件，其特征在于對(duì)玻璃底物反面的最后層提供一層保護(hù)層。
21.按照權(quán)利要求19或20任一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于用一層減弱反射的其層厚為0.3至3毫米的薄玻璃作為玻璃底物。
22.按照權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)的電致變色玻璃元件，其特征在于從觀察方向看將加熱該鏡的一層傳導(dǎo)層涂在該底物的前面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其用于汽車鏡的電致變色玻璃元件,其包含一種摻雜傳導(dǎo)離子的基礎(chǔ)聚合物(4)作為離子傳導(dǎo)層。該電致變色玻璃元件包括,例如玻璃底物(1)和一種層體系包括有電致變色層(2)、鏡層(3)、摻雜聚合物膜(4),例如聚苯并咪唑聚合物、質(zhì)子存儲(chǔ)(5)、后電極(6)及聚酯薄膜(7)。該層體系用密封層(8)加以封閉,對(duì)玻璃底物(1)上的涂層體系進(jìn)行密封。
文檔編號(hào)B60R1/04GK1326561SQ99813125
公開日2001年12月12日 申請日期1999年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者W·阿藤斯泰德特, D·馬徹爾, H·措恩, T·索茨卡－古斯 申請人:馬格納控股公司馬格納奧特加分公司, 塞蘭尼斯合營股份有限公司