电致变色窗格及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电致变色装置技术领域，具体地，涉及一种电致变色窗格。
[0002] 关于资助研发的声明
[0003] 这里描述的本发明的方面是根据2007-2013年的希腊国家战略参考框架（NSRF)， 由希腊基金（Hellenic Funds)和欧洲地区发展基金（ERDF)共同资助研发的成果，根据业 务方案"竞争力与企业家精神（EPAN II)以及过渡区域"的合同"合作2011-重点研究和技 术部门中生产和研究机构的合作关系"、重点支柱（PP)I "由研究和技术发展支持的创造和 开拓创新"，以及由区域执行方案（R0P阿提卡）、PP 3 "增强竞争力、创新和数字融合"OP马 其顿-色雷斯、PP 4"地区K.马其顿中的数字融合和企业家精神"，并由欧盟和国家资源的 欧洲地区发展基金（ERDF)共同资助。
【背景技术】
[0004] 具有半导体氧化物的电致变色玻璃/塑料技术已经使用RF溅射法、DC溅射法、 喷雾热解技术或化学气相沉积，用于将材料沉积在玻璃或塑料基板上。对于电致变色装 置，技术集中在真空或喷射技术的使用上，而没有涉及喷墨印刷方法。喷墨印刷（inkjet printing)是指以印刷机通过使用合适的软件可以决定的模式将油墨施用于基板上进行印 刷。然后，基板可在高温下烘烤形成结晶半导体氧化物，或者根据应用被制备。烘烤过程设 置并固化基板上的油墨残余物，使其永久地固定在上面。
[0005] 发明概述
[0006] 本发明包括使用喷墨印刷生产电致变色装置的系统和方法，相较于真空或喷射下 的传统方法，其具有很多技术和成本优势。本发明允许扩展生产线，以便在几乎任何尺寸的 基板上进行印刷并具有几乎任意生产量。
[0007] 本发明还包括油墨，所述油墨适合于喷墨印刷以覆盖电致变色装置中导电玻璃的 内侧。特别地，本发明描述了氧化钨（WO 3)-二氧化钛（TiO2)-氧化钼（MoO3)-氧化钒（V2O 5) 和铈改性的TiO2的油墨。根据本发明的方面，用于电致变色装置的生产线的工具，可以主 要由一系列的喷墨印刷站和热固化站组成。
[0008] 每一个喷墨印刷站可以是固定的，并且包括将不同材料沉积在基板上的若干个印 刷头。所用印刷头的数目是生产线支持的基板最大宽度的函数。每一个印刷头可以支持约 50cm的宽度，并且它可以安装可变数量的喷嘴，用于支持不同印刷速度和不同数量的沉积 材料。
[0009] 基板优选以一定的速度在印刷站下移动，该速度与印刷头支持的材料沉积速度成 比例。基于这个理念，被支持的基板的长度可以是任意尺寸。印刷头优选是数控的，因此可 以支持任何尺寸的基板，条件是它们的宽度在印刷站支持的最大宽度内。
[0010] 热固化站的位置可以超过印刷站，这可通过一个能够在可变温度下提供固化的开 放烘干段（oven section)实现。只要在预定温度下固化步骤需要，基板优选可穿过固化站 移动。或者，热固化步骤可以以批处理模式、通过将由喷墨印刷机沉积材料于其上的多个基 板插入至一个大的烘干站（oven station)进行，烘干站对它们进行离线（off-line)固化。 如果需要多个循环的喷墨印刷沉积和热固化，可以将基板向后或循环运送至印刷站以进行 后续的循环。
[0011] 可以使用基板的三维（3D)图像由循环中的操作器来对生产线上移动的基板进行 检查。3D图像优选通过在生产线的选定部分使用的普通数码相机自动拍摄，并优选实时显 示在检查员的工作站。3D图像可使用机器视觉技术处理，以便将3D图像与可接受的标准图 像进行比较，从而检测偏离标准不可接受的偏差。进行图像处理的系统可以是基于Brite? 研发的3D制造检查工具。
[0012] 根据本发明的进一步的方面，本发明进一步的【具体实施方式】可包括：
[0013] ?-种生产线配置，以及配置生产线的方法，这使得材料沉积在基板上，该基板的 宽度可达最大宽度，并具有可变的、可设计的长度，其中，多个印刷头通过平行喷射沉积材 料以覆盖宽度，同时将基板通过印刷头进行运送，所述印刷头随着时间连续沉积而覆盖长 度进行印刷。
[0014] ?-种油墨，其基于氧化妈（WO3)-二氧化钛（TiO2)-氧化钼（MoO 3)-氧化f凡（V2O5) 的可喷墨印刷制剂，所述油墨可产生胃0 3或TiO 2或MoO3S V 205基半导体材料薄膜。
[0015] ?-种油墨，其基于钛-铈的可喷墨印刷制剂，所述油墨可产生Ce改性的1102薄 膜，以及一种铈-钛基可喷墨印刷油墨的配制方法。
[0016] ?-种准固态电解质的制剂，所述准固态电解质用在完成电致变色装置的两个玻 璃之间。
[0017] ?-种导电手指（conductive finger)，其将电流应用于玻璃基板的导电表面和边 缘。
[0018] ?-种分离三明治结构中的两块玻璃的方法，所述三明治结构是用于基于热塑性 材料或UV可固化材料的电致变色窗格。
[0019] ?-种用于将电解质插入两块玻璃之间的间隙内的方法。
[0020] ?-种电致变色窗格喷墨印刷生产线上玻璃基板的质量监控系统，以及一种使用 自动获取并实时显示基板的三维图像的质量监控方法。
【附图说明】
[0021] 参考附图，这些附图从本发明的各方面对本发明的示例性【具体实施方式】进行了说 明，下面提供的详细说明对本发明的各种特征、优点和方面进行了详细解释。正因为如此， 从以下详细的说明并结合附图，可以更清楚地理解本发明的特征。附图所说明的每一个示 例性方面或者【具体实施方式】并不旨在衡量、包括所有方面，也不旨在限制本发明的范围，因 为本发明可允许其它同等有效的【具体实施方式】和方面。
[0022] 图1显示了单-电极和双-电极基板电致变色窗格的示例性【具体实施方式】的横截 面侧视图。
[0023] 图2显示了电致变色窗格负电极的俯视图。
[0024] 图3显示了电致变色窗格正电极的俯视图。
[0025] 图4显示了由FT0/W03/电解质/Ce-Ti02/FT0组成的加偏压或未加偏压的电致变 色窗格的透射比。
[0026] 附图中主要符号说明如下：
[0027] Ia 玻璃
[0028] lb FTO 导电层
[0029] 2 冊3、TiO2,、MoO 3 J2O5喷墨印刷薄膜
[0030] 3电解质
[0031] 4铈改性的TiO2喷墨印刷薄膜
[0032] 5热塑性或UV固化隔圈
[0033] 6 钻孔
[0034] 7 ECP的负导体
[0035] 8 ECP的正导体
[0036] 发明详述
[0037] 本发明涉及电致变色窗格（electrochromic panes)的喷墨印刷机生产线的方面。 喷墨印刷是一种用于液体油墨的节约材料的沉积技术，所述液体油墨包括溶解于溶剂的溶 质。喷墨印刷包括将精确量的油墨从覆盖压电材料并连接有喷嘴的充墨室喷出。使用电压 可使压电材料变形，并使该室收缩。该室的收缩产生微冲击波，该微冲击波可引起液滴从喷 嘴中喷出。喷出的油墨在重力和空气阻力的作用力下滴落在基板上。油墨沿基板的扩展通 过由运动获得的动量和基板表面存在的表面张力来控制。
[0038] 通常，电致变色窗格（"ECP"）包括一种两个电极夹层型的玻璃窗格，该玻璃窗格 由玻璃基板上的纳米复合材料半导体氧化物和两导电基板之间的电解质组成。一种示例 性的导电基板包括氟掺杂氧化锡（"FT0"）涂覆的玻璃，其用于多种装置都是理想的，包括 的应用例如是光电学、触屏显示器、薄膜光伏电池、节能窗、射频干扰（"RFT"）或电磁干扰 ("EMI"）屏蔽以及其它光电和绝缘应用。氟掺杂氧化锡被认为是非常有希望的材料，因为 它在大气条件下是相对稳定的，在化学上是惰性的，在物理上是坚硬的，耐高温，并且它具 有高耐物理磨损性。
[0039] 本发明中，一种示例性的基板，例如FTO玻璃基板，与喷至基板上的电致变色油墨 一起使用。可使用一系列的喷墨印刷站加快进程或分离材料的印刷步骤。生产线配置可包 括设置在基板运输设备上方固定位置的喷墨印刷头，其中基板以控制的速度在移动传输设 备上移动。材料沉积可通过控制喷墨印刷头的墨滴进行数控。
[0040] 附图中，图1显示了依据本发明方面的单-电极基板电致变色窗格和双-电极基 板电致变色窗格的基本上完整的示例性【具体实施方式】的横截面侧视图。2-3伏特的负电压 可将玻璃窗格的颜色变为蓝色。图4中玻璃窗格的透射比可根据薄膜2和4的厚度改变。 此外，使用1.5-2. 5伏特的正电压可影响玻璃窗格的脱色。这种现象对多周期正负电压应 用是可逆的。
[0041] 负电极基板
[0042] 示于图2电池（cell)制造阶段的负电极基板可包括，例如，多种无机纳米复合材 料氧化物，即氧化钨（WO 3)、二氧化钛（TiO2)、氧化钼（MoO3)、氧化钒（V2O 5)等，它们呈均匀 覆盖玻璃基板的薄膜形式。半导体薄膜的厚度可在0.5-1微米范围内变化。薄膜的长度可 在lOcm-lOOcm(lOO-lOOOmm)范围内变化，薄膜的宽度可在10cm-50cm(100-500mm)范围内 变化。使用含有合适金属氧化物的纳米粒子喷墨印刷薄膜。
[0043] 用于喷墨应用的材料制剂和负电极的印刷方法
[0044] 透明导电玻璃基板上用作负电极的示例性的薄半导体氧化物膜的形成可包括，例 如，凭借喷墨印刷胶体溶液使用纯粹的化学过程。可以使用随半导体氧化物变化的合适前 驱溶液。用于每个半导体氧化物的材料的配制如下：
[0045]