一种电致变色玻璃
技术领域
本发明涉及电致变色领域，尤其涉及一种电致变色玻璃。
背景技术
电致变色是指光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆颜色变化的现象。电致变色技术发展已有四十余年，电致变色器件(Electrochromic Device，ECD)由于其具有对透射光强度的连续可调性、能量损耗低、具有开路记忆功能等特点，在智能窗、显示器、航天器温控调制、汽车无眩后视镜、武器装备隐身等领域具有广阔的应用前景。基于ECD的玻璃作为一类全新的智能窗，能按舒适需求来调节入射太阳光的强度，有效降低耗能，展示出了显著的节能效果。随着人类对消费产品要求的不断提高，ECD在汽车、家电家具、航天航空、轨道交通、绿色建筑等领域展现出巨大的市场前景和应用价值，电致变色产品最已经引起国内外越来越广泛的关注和重视，是继吸热玻璃、热反射镀膜玻璃、低辐射玻璃之后的新一代高效建筑节能产品。
目前现有电致变色产品主要以中空封装为主，在封装过程中由于存在汇流条，导线等方面需要通过中空封装的结构穿透以连接电致变色器件，所以会严重影响中空电致变色的产品密封性能。不管是印刷银浆或者汇流条等方面都会存在密封性能耐久性失效风险，一旦出现中空封装失效将会大大影响电致变色产品的循环变色寿命，甚至有可能会导致损坏。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提升电致变色产品封装可靠性，并隐藏电极，提升美观度。
为实现上述目的，本发明提供了一种电致变色玻璃，包括衬底，所述衬底包括第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底之间包括电致变色器件，所述电致变色器件由所述第一衬底开始依次设置第一导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层、第二导电层；电极，所述电极被设置为向所述电致变色器件供电；所述衬底的内表面包括刻槽，所述刻槽与所述电极位置相对，所述刻槽的深度小于所述衬底的厚度，所述刻槽外周和所述衬底的周边通过封边材料密封。
进一步地，所述刻槽中包括干燥体。
进一步地，所述干燥体为分子筛、硅胶、活性氧化铝中的一种或多种。
进一步地，所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一导电层电接触，所述第二电极与所述第二导电层电连接，所述第一电极位于所述第一衬底内表面的刻槽内，所述第一电极的宽度与所述第一衬底内表面的刻槽的宽度相对应。
进一步地，所述电致变色器件还包括：离子阻挡层；所述离子阻挡层包含硅氧化物或硅铝氧化物，所述离子阻挡层设置在所述第二导电层与所述第二衬底之间，所述第二电极位于所述离子阻挡层与所述第二导电层之间。
进一步地，所述电致变色器件还包括：隔离层；所述隔离层设于所述离子阻挡层与所述第二衬底之间，所述隔离层选自以下材料中的至少一种：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼。
进一步地，所述电致变色层中包括阴极着色材料，所述离子存储层中包括阳极着色材料。
进一步地，所述阴极着色材料选自以下材料中的至少一种：氮氧化钨、氮氧化钼、氮氧化铌、氮氧化钛、氮氧化钽；所述阳极着色材料选自以下材料中的至少一种：氮氧化镍、氮氧化铱、氮氧化锰、氮氧化钴、氮氧化钨镍、氮氧化钨铱、氮氧化钨锰、氮氧化钨钴。
进一步地，还包括：控制模块，所述控制模块与所述电极相连，所述控制模块位于所述刻槽中。
进一步地，所述刻槽中填充导电材料，所述导电材料与所述电极电连接。
进一步地，所述导电材料为选自以下材料中的至少一种：银浆、碳粉、铜浆。
进一步地，还包括：空腔，所述空腔位于所述第一衬底和所述第二衬底之间，所述空腔内为真空或者充填惰性气体。
本发明技术效果在于：产品高度集成，可额外集成一系列控制或通讯单元，增加玻璃封装后的产品寿命。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的结构示意图；
图3为本发明一实施例的结构俯视图。
附图标记说明：100-第一衬底；200-第二衬底；300-刻槽；400-导线；501-第一电极；502-第二电极；600-干燥体；105-第一导电层；110-电致变色叠层；115-第二导电层；120-离子阻挡层；125-隔离层；130-空腔；135-封边材料。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本发明公开了一种电致变色玻璃，包括衬底，衬底包括第一衬底100和第二衬底200，第一衬底100和第二衬底200之间包括电致变色器件，电致变色器件由第一衬底100开始依次设置第一导电层105、电致变色叠层110、第二导电层115，电致变色叠层110包括电致变色层、离子传导层、离子存储层。还包括电极，电极被设置为向所述电致变色器件供电，通过电流的变化以令电致变色器件发生着褪色效应。衬底的内表面包括刻槽300，刻槽300与电极的位置相对，刻槽300的深度小于衬底的厚度，刻槽300的外周和衬底的周边通过封边材料135密封。
衬底可以为平面玻璃。在一个实施例中，第一透明衬底100和第二透明衬底200也可为曲面玻璃。
第一导电层105和第二导电层125皆为常规导电层，材料包括氧化铟锡(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺硼氧化锌(BZO)、掺氟氧化锡(FTO)中的一种或多种。
电致变色叠层110为常规电致变色元件，包括电致变色层、离子传导层和离子存储层。在正向电压和反向电压的情况下与第一导电层105和第二导电层115相配合，可在着色状态和漂白状态两种情况下可逆地切换，其整体电阻大约为2至10欧姆。
电致变色叠层110中的底层为电致变色层，设置于第一导电层105之上，可通过真空镀膜、蒸发镀膜等方法沉积在第一导电层105上，膜厚为200至600nm。材料选自氧化钨(WO3)、氧化钼(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)中的一种或多种。
之后在电致变色层其上设置离子传导层，用于连通电致变色层与离子存储层之间的离子，材料优选为金属锂，膜厚为10至300nm。为了提高锂离子稳定性和提高离子空隙率来提高传输速率，可在锂薄膜层里掺杂钽、铌、钴、铝、硅、磷、硼等材料。
最后在离子传导层其上设置离子存储层，用于存储由于电压作用从电致变色层传导过来的锂离子，膜厚为150至650nm。离子存储层的材料选自镍氧化物(NiOx)、氧化铱(IrO2)的一种或多种。
电极可选用导电铜箔、铜镍焊带、镍铬焊带等，可以通过真空镀膜、丝网印刷、点胶、涂布等工艺在导电薄膜表面形成高附着力的导电窄条，再将电极通过导电胶粘接、激光焊接、弹性压合等方式与第一导电层105和第二导电层125连接。
刻槽300与电极位置相对，在电致变色玻璃实际使用时，需用导电线材将第一导电层105和第二导电层115上的电极互相连接，形成回路。此时，额外的导电线材可整理并就近存放入刻槽300中，将导电线材隐藏的同时实现了电致变色玻璃结构的平面化。
此外，在一些情况下，也可不使用导线，由刻槽300直接将电极覆盖，电极可直接延伸至第一衬底100和第二衬底200之外，之后即可使用导电线材将电极连接，形成通电回路。
封边材料135为全无机或者无机-金属浆料混合型材料，可选自以下单质的氧化物的一种或多种：锂、钠、钾、锌、硼、铝、硅、磷、锡、铋。优选为氧化锂(Li2O)，氧化钠(Na2O)，氧化钾(K2O)，氧化锌(ZnO)，氧化硼(B2O3)，氧化铝(Al2O3)，二氧化硅(SiO2)，五氧化二磷(P2O5)，氧化锡(SnO)，氧化铋(Bi2O3)。
进一步地，刻槽300中包括干燥体600，用以吸附环境中以及衬底之间产生的水汽，提升电致变色玻璃的寿命和可靠性，优选地，干燥体600可为分子筛、硅胶、活性氧化铝等。可选地，每个衬底上的刻槽300也可为多个，每个刻槽300中均填充干燥体，除了置入导电线材的刻槽300外，额外的刻槽300可进一步地吸收周围的水汽，进一步确保电致变色玻璃产品的寿命。
进一步地，电极包括第一电极501和第二电极502，第一电极501与第一导电层105电接触，第二电极502与第二导电层115电连接，第一电极501位于第一衬底100内表面的刻槽内，第一电极501的宽度与第一衬底100内表面的刻槽的宽度相对应。由此通过调控第一衬底100上的刻槽600的宽度，也可相应地调整第一电极501的宽度，以增大第一电极501与第一导电层105的接触面积，提升电流传输速率，降低电阻。
进一步地，电致变色器件还包括：离子阻挡层120；离子阻挡层120包含硅氧化物或硅铝氧化物。离子阻挡层120被设置在第二导电层115与第二衬底200之间，第二导电层115之上。离子阻挡层120使用硅(Si)或硅铝(SiAl)靶材，厚度为20至80nm，组分为硅氧化物(SiOx)、硅铝氧化物(SiAlOx)。其中由于铝的致密性好，可以有效的阻挡玻璃中的钠、镁的迁移，提升了使电致变色薄膜在玻璃上的附着力，使其不至于剥落。
进一步地，电致变色器件还包括：隔离层125；隔离层125设于离子阻挡层120与第二衬底200之间，离子阻挡层。隔离层125的膜厚为100至1000nm，其材料可以为氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼的一种或多种。这些材料具有较高的透明度和较高的电阻，可以在器件通电后令电流不至于逸散，也可保护沉积于其下的各功能层，例如电致变色层、离子传导层等等，降低其物理及化学损耗。
如图2所示，引入离子阻挡层120和隔离层125之后，第二电极502保持与第二导电层115的电连接，离子阻挡层120和隔离层125覆盖第二电极502。此时第二电极502通过导线400通过第二衬底200的刻槽300接触。导线400被存放入第二衬底200的刻槽300中。此时电致变色玻璃的结构俯视图如图3所示，即衬底两边为刻槽300，第一电极501或第二电极502根据使用材料的不同，通过导线或直接从刻槽中引出，连接电源后即可开始正常工作。电致变色玻璃在安装时，玻璃的安装框架即可将刻槽300挡住，用户在观察时也不会观察到刻槽300。
进一步地，还包括空腔130，空腔130位于第一衬底100和第二衬底200之间，即除了电致变色器件外的任意部分，或电致变色器件未与封闭材料135或第二衬底200相接触的部分。空腔130内为真空或者充填惰性气体。惰性气体可防止电致变色器件的膜层受到氧化，影响寿命，即为中空电致变色玻璃。而在电致变色玻璃内抽真空，除了保护电致变色器件膜层外，还可进一步加强电致变色玻璃的隔音性能。
电致变色玻璃在使用时，可以可逆地在漂白状态和着色状态之间循环。在漂白状态下，通过在第一导电层105和第二导电层115处施加电压，令锂离子穿过离子传导层并进入含有电致变色材料的电致变色层，使其着色。当在在第一导电层105和第二导电层115处施加的电压电位反向时，锂离子离开电致变色层，通过离子传导层回到离子存储层内。由此，器件转换至漂白状态。根据电压控制的不同，电致变色玻璃不但可以在漂白状态和着色状态之间来回转换，而且可以转换成在漂白状态和着色状态之间的一个或多个中间色彩状态。
进一步地，电致变色叠层110中的电致变色层中包括阴极着色材料，离子存储层中包括阳极着色材料。例如，电致变色层可以采用阴极着色材料，例如氧化钨；离子存储层可以采用阳极着色材料，例如镍氧化物。即，锂离子从离子存储层离开后，离子存储层也会进入着色状态。由此，电致变色层和离子存储层相组合，并共同减少了透射通过叠层的光的量。
进一步地，电致变色层中可使用多晶结构的金属氮氧化物沉积镀膜，膜厚通常为150至650纳米，使用材料具体包括氮氧化钨(WOxNy)、氮氧化钼(MoOxNy)、氮氧化铌(NbOxNy)、氮氧化钛(TiOxNy)、氮氧化钽(TaOxNy)中的一种或多种，根据氮含量不同，x和y的参数也相应变化。电致变色层110的氮原子摩尔数一般占整体原子摩尔数的0.05％～20％，也可为0.5％～5％，还可以为0.5％～10％。一般氮含量超过20％，沉积镀膜的颜色会加深，这是由于金属氮氧化物本身的颜色所导致，而镀膜颜色的加深则会影响电致变色玻璃在褪色状态下的光透过率，令成品器件的变色范围降低。
将常规电致变色层所使用的金属氧化物替换为金属氮氧化物后，根据氮含量的不同，氮离子会替换原先金属氧化物中的氧离子，以钨为例，原先的“W-O”离子键被部分替换为“W-N”离子键，造成晶体晶格的不对称，破坏了原有离子之间的作用力平衡，使临近原子偏离平衡位置，造成晶体畸变。晶体发生畸变后，离子传输通道周围的相互作用减轻，由此提高了电致变色层的离子传输速度。而氮元素本身作为一种相对稳定的元素，其引入也并未使金属化合物的稳定性受到影响，仍然保持了良好的稳定性。
与电致变色层类似，离子存储层膜厚为150至650nm，其材料选择自氮氧化镍(NiOxNy)、氮氧化铱(IrOxNy)、氮氧化锰(MnOxNy)、氮氧化钴(CoOxNy)、氮氧化钨镍(WNizOxNy)、氮氧化钨铱(WIrzOxNy)、氮氧化钨锰(WMnzOxNy)、氮氧化钨钴(WCozOxNy)中的一种或多种，其膜层中的氮原子摩尔数占整体原子摩尔数的0.05％～15％左右。在常规离子存储层120中进一步引入氮元素，从常规的氧化镍、氧化铱材料转变为氮氧化镍、氮氧化铱或氮氧化钴材料，由此可以提高器件在着褪色过程中的稳定性，这是由于氮化物相对于氧化物有着更高的结合能。
进一步地，还包括：控制模块，控制模块与电极相连，控制模块位于刻槽300中。由于控制模块较小，也可存放入刻槽300中，控制模块可以进一步集成无线、光敏、声控、激光等一系列控制或通讯单元，由此便集成了电致变色玻璃及其控制单元，操作简便且节省空间，实现了电致变色玻璃产品平面化、轻薄化。
当控制模块包括无线单元时，则可以将连接电致变色玻璃与手机、电脑、平板、中控台等通过蓝牙或者wifi和控制模块无线连接，然后控制电致变色玻璃的着褪色变化。
通过植入光敏元件控制模块，可以跟随光线强度来自动调整电致变色玻璃中通过电致变色器件的电压，以控制电致变色玻璃的透过率。
进一步地，还可额外加入声控单元，通过语音识别AI来控制电致变色的透过率。
进一步地，还可加入激光模块，采用激光传导以在超远距离远程控制电致变色玻璃的透过率。
通过加入以上不同的控制模块，可以使电致变色玻璃广泛应用于汽车天窗、侧窗、动车侧窗、飞机舷窗、舰船游轮舷窗、智能幕墙、智能家电等。
进一步地，刻槽300中填充导电材料，导电材料与电极电连接。
导电材料可与干燥体600混合，也可在干燥体600平铺如刻槽300后，再平铺导电材料，此时，电极仅需与导电材料接触，或通过导线400引至刻槽300内的导电材料后，即可在刻槽边缘的导电材料处引出，无需将导电线材整理缠绕并置入刻槽300中，令刻槽300内的空间更规整。
进一步地，导电材料可选自以下材料中的至少一种：银浆、碳粉、铜浆，用于传导电流即可。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
