CN105960717B - 包括电致变色器件和有机电致发光器件的智能窗 - Google Patents

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Abstract

提供了智能窗。智能窗包括：有机电致发光器件，包括彼此对应的第一电极和第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间并且包含有机电致发光材料的发光层；电致变色器件，包括电致变色层，电致变色层包含电致变色材料并且设置在有机电致发光器件上方，其中，有机电致发光器件设置在电致变色器件下方以在预定区域中形成光传输部分，并且其中，第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且第二电极由高反射电极形成。

Description

包括电致变色器件和有机电致发光器件的智能窗
技术领域
本发明涉及包括电致变色器件和有机电致发光器件的智能窗。
背景技术
通常地，有机电致发光器件包括阳极、设置在阳极上的发光层和设置在发光层上的阴极。当在阳极和阴极之间施加电压时，空穴被从阳极注入至发光层，并且电子被从阴极注入至发光层。注入至发光层的空穴和电子彼此重组以生成激发性电子空穴对，这种激发性电子空穴对从激发态偏移至基态以发射光。
这种有机电致发光器件可以分成底部发光型有机电致发光器件和顶部发光型有机电致发光器件，在底部发光型有机电致发光器件中，从发光层发出的光传输通过邻近阳极的下衬底，在顶部发光型有机电致发光器件中，从发光层发出的光传输通过邻近阴极的上衬底。此外，这种有机电致发光器件可以实现为双发光型有机电致发光器件，其中，使用透明的阳极和透镜的阴极，光发射至底侧和顶侧。
实现为双发光型有机电致发光器件的透明有机电致发光器件可以实现成为智能窗，具体地，可以配置为使得通过将电致变色器件附接至透明有机电致发光器件的一侧以及控制电致变色器件的颜色，可以通过阻挡或传输光来选择性地进行一侧光发射或双侧光发射。
然而，当使用透明的阳极和透明的阴极将有机电致发光器件实现为双发光型有机电致发光器件时，虽然可以通过控制电致变色器件的颜色选择性地进行一侧光发射或双侧光发射，但是存在一个问题：在一侧光发射时，与底部发光型有机电致发光器件或顶部发光型有机电致发光器件相比，该双发光型有机电致发光器件的光效率大大降低，并且其对比度也降低。
发明内容
本发明的发明人集中努力于通过结合电致变色器件和有机电致发光器件来改进在实现智能窗时的有机电致发光器件的光效率。结果，他们发现，可以通过以高反射电极替代邻近电致变色器件设置的传统的有机电致发光器件的透明电极以及形成预定的光传输部分而大大地改进有机电致发光器件的光效率和对比度。基于此发现完成了本发明。
本发明的一个方面提供了具有高光效率和高对比度的智能窗。
本发明的另一方面通过以高反射电极替换有机电致发光器件的一个电极和形成预定的光传输部分，提供了能够改进光效率和对比度而不降低透射率的智能窗。
根据本发明的一个方面，提供了智能窗，包括：有机电致发光器件，包括彼此对应的第一电极和第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间并且包含有机电致发光材料的发光层；电致变色器件，包括电致变色层，电致变色层包含电致变色材料并且设置在有机电致发光器件上方，其中，有机电致发光器件设置在电致变色器件下方以在预定区域中形成光传输部分，并且其中，第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且第二电极由高反射电极形成。
根据本发明的另一方面，提供了智能窗，包括：第一透明衬底；设置在第一透明衬底上的第一电极；设置在第一电极上并且包含有机电致发光材料的发光层；设置在发光层上的第二电极；设置在第二电极上的接合层；设置在接合层上的第三电极；设置在第三电极上并且包含电致变色材料的电致变色层；设置在电致变色层上的第四电极；以及设置在第四电极上的第二透明衬底，其中，第一电极、发光层和第二电极设置为在第一透明衬底和接合层之间的预定区域中形成光传输部分，并且其中，第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且第二电极由高反射电极形成。
根据本发明的又另一方面，提供了智能窗，包括：第一透明衬底；设置在第一透明衬底上的有机电致发光器件；设置在第一透明衬底下方的电致变色器件；设置在电致变色器件下方的第二透明衬底；以及设置在有机电致发光器件上的第三透明衬底，其中，有机电致发光器件包括设置在第一透明衬底上并且由高反射电极形成的第二电极、设置在第二电极上并且包含有机电致发光材料的发光层以及设置在发光层上并且由透明电极或高反射半透明电极形成的第一电极，其中，电致变色器件包括设置在第一透明衬底下方的第三电极、设置在第三电极下方并且包含电致变色材料的电致变色层以及设置在电致变色层下方的第四电极，并且其中，第一电极、发光层和第二电极设置为在第一透明衬底和第三透明衬底之间的预定区域中形成光传输部分。
根据本发明的又另一方面，提供了智能窗，包括：有机电致发光器件，包括彼此对应的第一电极和第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间并且包含有机电致发光材料的发光层；电致变色器件，包括电致变色层，电致变色层包含电致变色材料并且设置在有机电致发光器件上方，其中，第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且第二电极由高反射半透明电极形成。
根据本发明的又另一方面，提供了智能窗，包括：第一透明衬底；设置在第一透明衬底上的第一电极；设置在第一电极上并且包含有机电致发光材料的发光层；设置在发光层上的第二电极；设置在第二电极上的接合层；设置在接合层上的第三电极；设置在第三电极上并且包含电致变色材料的电致变色层；设置在电致变色层上的第四电极；以及设置在第四电极上的第二透明衬底，其中，第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且第二电极由高反射半透明电极形成。
根据本发明的又另一方面，提供了智能窗，包括：第一透明衬底；设置在第一透明衬底上的有机电致发光器件；设置在第一透明衬底下方的电致变色器件；设置在电致变色器件下方的第二透明衬底；以及设置在有机电致发光器件上的第三透明衬底，其中，有机电致发光器件包括设置在第一透明衬底上并且由高反射电极形成的第二电极、设置在第二电极上并且包含有机电致发光材料的发光层以及设置在发光层上并且由透明电极或高反射半透明电极形成的第一电极，并且其中，电致变色器件包括设置在第一透明衬底下方的第三电极、设置在第三电极下方并且包含电致变色材料的电致变色层以及设置在电致变色层下方的第四电极。
根据本发明的智能窗，以高反射电极替换邻近电致变色器件设置的传统的有机电致发光器件的透明电极，并且形成光传输部分，从而最小化电致变色器件对光的吸收，以改进有机电致发光器件的光效率和对比度。
此外，根据本发明的智能窗，当对使用隐色染料的电致变色器件施加或不施加电压时，可以改进透射特性。
因此，本发明的智能窗可以有效地用作一侧发光型和双侧发光型照明器或显示器。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的智能窗的示意截面图；
图2是根据本发明的另一实施例的智能窗的示意截面图；
图3是根据图1或图2中示出的实施例的有机电致发光器件的具有条状结构的电极的示意平面图；
图4是根据图1或图2中示出的实施例的有机电致发光器件的具有网状结构的电极的示意平面图；
图5是根据图1或图2中示出的实施例的有机电致发光器件的具有多孔结构的电极的示意平面图；
图6是根据本发明的又另一实施例的智能窗的示意截面图；
图7是根据本发明的又另一实施例的智能窗的示意截面图；以及
图8是示出当使用隐色染料作为电致变色材料时可见光范围的透射特性的图。
具体实施方式
通过参考优选实施例的以下详细描述和附图可以更容易地理解本发明的优势和特点及其实现方法。然而，本发明可以以许多不同的形式实现并且不应解释为限于以上阐述的实施例。相反，这些实施例仅提供为使得本发明将深入和完整并且将向本领域技术人员完全传达本发明的构思，并且本发明将仅由所附权利要求限定。在图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。
将理解，虽然本文中可以使用术语第一、第二等描述各个元件，但是这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。因此，例如，在不背离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件或第一部分可以被当作第二元件、第二组件或第二部分。除非本文中另有指示或与上下文显然矛盾，在描述本发明的上下文中(特别是随后的权利要求的上下文中)的术语“一”、“一个”和“该”以及类似的指代的使用应该解释为包括单数和复数。除非另有指示，术语“包括”、“具有”、“涉及”和“包含”应该解释为开放式的术语(即，意指“包括但不限于”)。
为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。将理解，除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的器件翻转，则描述为在另一元件或部件“下方”或“之下”的元件定向为在另一元件或部件“之上”。因此，示例性术语“在…下方”可以包括之上和下方的方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符作出相应的解释。
此后，本发明将参考附图更详细地描述本发明。
图1是根据本发明的实施例的智能窗的示意截面图。用于参考，图1中示出的智能窗实现为底部发光型智能窗，其配置为使得电流施加至电致变色器件200以形成遮光膜，并且从有机电致发光器件100的一侧发出的光传输通过邻近阳极的下衬底。
参照图1，根据本发明的实施例的智能窗可以包括：第一透明衬底10；设置在第一透明衬底10上并且包括第一电极110、空穴传输层120、发光层130、电子传输层140和第二电极150的有机电致发光器件100；用于将有机电致发光器件100附接至电致变色器件200的接合层30；设置在接合层30上并且包括第三电极210、电致变色层230和第四电极250的电致变色器件200；以及设置在电致变色器件200上的第二透明衬底20。
有机电致发光器件100设置为使得在第一透明衬底10和接合层30之间的预定区域中形成光传输部分160。
在本发明的实施例中，第一透明衬底10可以由绝缘材料制成，并且也可以由具有优越的透光率的材料制成。在一些实施例中，第一透明衬底10可以由透明玻璃或透明塑料制成。
在第一透明衬底10上提供有包括第一电极110、空穴传输层120、发光层130、电子传输层140和第二电极150的有机电致发光器件100。在这种情况下，有机电致发光器件100可以设置为使得在第一透明衬底10和接合层30之间的预定区域中形成光传输部分160。光传输部分160可以具有30％至100％的透射率。此外，具有该透射率范围的光传输部分160的面积可以占到智能窗的总面积的20％至90％。
第一电极110可以形成在第一透明衬底10上。第一电极110可以实现成为具有50％或以上的反射率的高反射半透明电极，第一电极110由诸如ITO、IZO或AZO的具有良好的透射率和电导率的透明导电氧化物材料；导电聚合物材料；包含Ag纳米粒子、碳纳米管或石墨烯的材料；或诸如Ag或Al的金属制成。第一电极可以具有使用包括以上组分的至少一种的材料的单层结构，或可以具有包含这些组分的多层结构。通常地，高反射半透明电极可以实现为具有单层结构，并且也可以实现为具有多层结构。此外，高反射半透明电极可以具有这样的结构，其中，由ITO、IZO或AZO制成的透明氧化物电极与具有由低折射和高折射材料制成的多个层的介质镜结合。高反射半透明电极可以配置为具有10％至95％的光反射率，并且通过调整电极的厚度和开口率而变成半透明状态。此外，高反射半透明电极可以具有15％至95％的透光率，但不限于此。此后，高反射半透明电极称为具有10％至95％的光反射率和15％至95％的透光率的电极。用于参考，在本实施例中，第一电极110实现成为阳极。
空穴传输层120可以形成在第一电极110上。在一些实施例中，空穴传输层120可以包含NPB、TPD、m-MTDATA、NPD、TMTPD、TDATA、TAPC、CBP、HMTPD、TPBI和TCTA的至少一种。
发光层130可以形成在空穴传输层120上，并且可以具有磷光主体-掺杂剂系统。在一些实施例中，TCTA、CBP、TAZ、mCP或TPD可以用作发光层130的主体材料，并且Firfic、Fir6或Ir(ppy)3Ir(ppy)(acac)可以用作其掺杂剂材料。
电子传输层140可以形成在发光层130上。在一些实施例中，TmPypb、BCP、Alq3、TPBI或Bphen可以用作电子传输层140的材料。
第二电极150可以形成在电子传输层140上。第二电极150可以是具有良好的反射率和电导率的包含Ag、Al等的高反射电极，并且可以是包含这些组分的多层高反射电极。此外，第二电极150可以是使用具有由低折射和高折射材料制成的多个层的介质镜的电极。在一些实施例中，高反射电极可以通过调整其厚度和开口率而配置为具有80％或以上的光反射率。用于参考，在本实施例中，第二电极150实现成为阴极。
用于参考，可以通过形成额外的层或排除现有的层配置有机电致发光器件100，并且空穴传输层120的位置和电子传输层140的位置可以彼此互换。当然，在这种情况下，第一电极110的极性和第二电极150的极性也可以变得彼此不同。
在第二电极150上形成接合层30以将有机电致发光器件100附接至电致变色器件200。接合层30可以实现为具有良好的透射率的聚合物膜、透明衬底、高密度无机/有机多层膜、包含WO3的膜或包含Al2O3的膜的形式，但是本发明不限于此。在一些实施例中，接合层30可以实现为光学透明胶(OCA)膜的形式。
电致变色器件200可以设置在接合层上，并且可以包括第三电极210、电致变色层230和第四电极250。
第三电极210可以形成在接合层上以对电致变色层230施加电流。在一些实施例中，第三电极210可以由诸如ITO、IZO或AZO的具有良好的透射率和电导率的透明导电氧化物材料；导电聚合物材料；或包含Ag、Ag纳米粒子、碳纳米管或石墨烯的材料制成，可以是包含选自这些材料的至少一种的透明电极，并且也可以是具有包含这些材料的多层结构的透明电极。
电致变色层230形成在第三电极210上，并且可以由电致变色材料和能够加速电致变色材料的氧化还原反应的材料构成。电致变色层230可以实现为多层薄膜状态、溶液状态或它们的混合状态。例如，在形成为多层薄膜状态的电致变色层中，诸如WO3或IrO2的金属氧化物可以用作电致变色材料，并且在形成为溶液状态的电致变色层中，隐色染料可以用作电致变色材料。此外，具有优越的电导率的电解质盐可以用作能够加速电致变色材料的氧化还原反应的材料，并且接受电子的分子可以用作电化学催化剂(电催化剂)。此后，将额外地描述可以用于电致变色层230的材料。
第四电极250可以形成在电致变色层230上以对电致变色层230施加电压。在一些实施例中，第四电极250可以由诸如ITO、IZO或AZO的具有良好的透射率和电导率的透明导电氧化物材料；导电聚合物材料；或包含Ag、Ag纳米粒子、碳纳米管或石墨烯的材料制成，可以是包含选自这些材料的至少一种的透明电极，并且也可以是具有包含这些材料的多层结构的透明电极。
第二透明衬底20可以形成在第四电极250上以密封所有器件，并且可以由具有优越的透光率的透明玻璃或透明塑料制成。
图2是根据本发明的另一实施例的智能窗的示意截面图。用于参考，图2中示出的智能窗实现为顶部发光型智能窗，其配置为使得电流施加至电致变色器件200以形成遮光膜，并且从有机电致发光器件100的一侧发出的光传输通过邻近阴极的上衬底。
参照图2，根据本发明的另一实施例的智能窗可以包括：第一透明衬底10’；设置在第一透明衬底10’上并且包括第二电极150’、空穴传输层120’、发光层130’、电子传输层140’和第一电极110’的有机电致发光器件100；设置在有机电致发光器件100上的第三透明衬底30’；设置在第一透明衬底10’下方并且包括第三电极210’、电致变色层230’和第四电极250’的电致变色器件200；以及设置在电致变色器件200下方的第二透明衬底20’。在此，有机电致发光器件100设置为使得在第一透明衬底10’和第三透明衬底30’之间的预定区域中形成光传输部分160’。
在本发明的另一实施例中，第二透明衬底20’可以由绝缘材料制成，并且也可以由具有优越的透光率的材料制成。在一些实施例中，第二透明衬底20’可以由透明玻璃或透明塑料制成。
在第二透明衬底20’上形成包括第三电极210’、电致变色层230’和第四电极250’的电致变色器件200。
第四电极250’可以形成在第二透明衬底20’上以对电致变色层230’施加电流。在一些实施例中，第四电极250’可以由诸如ITO、IZO或AZO的具有良好的透射率和电导率的透明导电氧化物材料；导电聚合物材料；或包含Ag、Ag纳米粒子、碳纳米管或石墨烯的材料制成，可以是包含选自这些材料的至少一种的透明电极，并且也可以是具有包含这些材料的多层结构的透明电极。
电致变色层230’形成在第四电极250’上，并且可以由电致变色材料和能够加速电致变色材料的氧化还原反应的材料构成。电致变色层230’可以实现为多层薄膜状态、溶液状态或它们的混合状态。例如，在形成为多层薄膜状态的电致变色层中，诸如WO3或IrO2的金属氧化物可以用作电致变色材料，并且在形成为溶液状态的电致变色层中，隐色染料可以用作电致变色材料。此外，具有优越的电导率的电解质盐可以用作能够加速电致变色材料的氧化还原反应的材料，并且接受电子的分子可以用作电化学催化剂(电催化剂)。此后，将额外地描述可以用于电致变色层230’的材料。
第三电极210’可以形成在电致变色层230’上以对电致变色层230’施加电流。在一些实施例中，第三电极210’可以由诸如ITO、IZO或AZO的具有良好的透射率和电导率的透明导电氧化物材料；导电聚合物材料；或包含Ag、Ag纳米粒子、碳纳米管或石墨烯的材料制成，可以是包含选自这些材料的至少一种的透明电极，并且也可以是具有包含这些材料的多层结构的透明电极。
第一透明衬底10’可以形成在电致变色器件200上。第一透明衬底10’可以由绝缘材料制成，并且可以由具有优越的透光率的材料制成。在一些实施例中，第二透明衬底20’可以由透明玻璃或透明塑料制成。
在第一透明衬底10’上提供有包括第二电极150’、空穴传输层120’、发光层130’、电子传输层140’和第一电极110’的有机电致发光器件100。在这种情况下，有机电致发光器件100可以设置为使得在第一透明衬底10’和第三透明衬底30’之间的预定区域中形成光传输部分160’。光传输部分160’可以具有30％至100％的透射率。在一些实施例中，光传输部分160’可以提供有电极或有机层。具有该透射率范围的光传输部分160’的面积可以占到智能窗的总面积的20％至90％。
第二电极150’可以形成在第一透明衬底10’上。在一些实施例中，第二电极150’可以是包含Ag和Al的至少一种的具有良好的光反射率和电导率的高反射电极，或可以是具有包含这些组分的多层结构的高发射电极。此外，第二电极150’可以是使用具有通过层压低折射和高折射材料形成的多个层的介质镜的电极。在一些实施例中，高反射电极可以通过调整电极的厚度和开口率而配置为具有80％或以上的光反射率。用于参考，在本实施例中，第二电极150’实现成为阳极。
空穴传输层120’可以形成在第二电极150’上。在一些实施例中，空穴传输层120’可以包含NPB、TPD、m-MTDATA、NPD、TMTPD、TDATA、TAPC、CBP、HMTPD、TPBI和TCTA的至少一种。
发光层130’可以形成在空穴传输层120’上，并且可以具有磷光主体-掺杂剂系统。在一些实施例中，TCTA、CBP、TAZ、mCP或TPD可以用作发光层130’的主体材料，并且Firfic、Fir6或Ir(ppy)3Ir(ppy)(acac)可以用作其掺杂剂材料。
电子传输层140’可以形成在发光层130’上。在一些实施例中，电子传输层140’可以包含TmPypb、BCP、Alq3、TPBI和Bphen的至少一种。
第一电极110’可以形成在电子传输层140’上。在一些实施例中，第一电极110’由诸如ITO、IZO或AZO的具有良好的透射率和电导率的透明导电氧化物材料；导电聚合物材料；包含Ag纳米粒子、碳纳米管或石墨烯的材料制成，可以是包含选自这些材料的至少一种的透明电极，并且也可以是具有包含这些材料的多层结构的透明电极。用于参考，在本实施例中，第一电极110’实现成为阴极。
用于参考，在本发明的另一实施例中，第一电极110’可以实现成为高反射半透明电极。当阴极(其为第一电极110’)实现成为高反射半透明电极时，可以通过使用阳极(高反射电极)和阴极(高反射半透明电极)之间发生的共振效应获得高色调和光效率。高反射半透明电极可以是包含Ag或Al的电极，或者可以是具有包含这些组分的多层结构的半透明电极。
用于参考，可以通过形成额外的层或排除现有的层配置有机电致发光器件100，并且空穴传输层120’的位置和电子传输层140’的位置可以彼此互换。当然，在这种情况下，第一电极110’的极性和第二电极150’的极性也可以变得彼此不同。
第三透明衬底30’可以形成在第一电极110’上以密封所有器件，并且可以由具有优越的透光率的透明玻璃或透明塑料制成。
同时，图3至图5示出根据本发明的有机电致发光器件100的电极结构。
为了制造透明器件，必须设置光传输部分160或160’、第一电极110或110’和第二电极150或150’的面积以最小化图像质量的退化同时确保高透射率。在本发明中，可以通过形成光传输部分(或透明窗)确保透射率。在一些实施例中，光传输部分160或160’可以配置为使得它的面积占到智能窗的总面积的20％至90％。
特别地，在底部发光的情况下，第二电极150或150’可以配置为使得当本发明的智能窗是透明的时第二电极150或150’被人眼识别或不被人眼识别。在一些实施例中，第二电极150可以配置为具有如图3所示的条状结构，或可以配置为具有如图4所示的网状结构。第二电极150的短轴可以设置为500μm或更小。此外，如图5所示，当第二电极150具有多孔结构时，除了光传输部分160的部分之间的最短距离可以为500μm或更小。
同时，在顶部发光型有机电致发光器件(OLED)的情况下，光传输部分160或160’可以配置为具有如图3所示的条状结构，或可以配置为具有如图4所示的网状结构。除了光传输部分160或160’之外的部分(非传输部分)的短轴可以设置为500μm或更小。此外，如图5所示，当除了光传输部分160的部分(非传输部分)具有多孔结构时，除了光传输部分160的部分之间的最短距离可以为500μm或更小。然而，上述内容仅是一个实例，并且可以多方面地改变根据本发明的智能窗的光传输部分的形状。
图6是根据本发明的又另一实施例的智能窗的示意截面图。用于参考，图6中示出的智能窗实现为底部发光型智能窗，其配置为使得向电致变色器件200施加电流以形成遮光膜，并且从有机电致发光器件100的一侧发出的光传输通过邻近阳极的下衬底。在本实施例中，有机电致发光器件100可以配置为即使当不提供光传输部分时使光传输成为可能。
参照图6，根据本发明的又另一实施例的智能窗可以包括：第一透明衬底10；设置在第一透明衬底10上并且包括第一电极110、空穴传输层120、发光层130、电子传输层140和第二电极150的有机电致发光器件100；用于将有机电致发光器件100附接至电致变色器件200的接合层30；设置在接合层30上并且包括第三电极210、电致变色层230和第四电极250的电致变色器件200；以及设置在电致变色器件200上的第二透明衬底20。
根据本实施例的智能窗与图1中示出的智能窗的不同之处在于不提供光传输部分。此外，由于根据本实施例的智能窗的其他配置与图1中示出的智能窗的配置相同或相似，将省略多余的描述。
通过减小高反射电极的厚度，第二电极150可以实现成为透光电极。高反射电极可以包含Ag或Al。高反射电极可以配置为具有单层结构或多层结构。通过调整电极的厚度和开口率，高反射电极可以配置为具有50％或以上的光反射率并且变成半透明状态。在一些实施例中，高反射电极可以由具有50％至95％的光反射率的材料制成。通过调整高反射电极的厚度，可以控制高反射电极的透光率。用于参考，在本实施例中，第二电极150实现成为阴极。
图7是根据本发明的又另一实施例的智能窗的示意截面图。用于参考，类似于图2中示出的智能窗，图7中示出的智能窗实现为顶部发光型智能窗，其配置为使得电流施加至电致变色器件200以形成遮光膜，并且从有机电致发光器件100的一侧发出的光传输通过邻近阴极的上衬底。
参照图7，根据本发明的又另一实施例的智能窗可以包括：第一透明衬底10’；设置在第一透明衬底10’上并且包括第二电极150’、空穴传输层120’、发光层130’、电子传输层140’和第一电极110’的有机电致发光器件100；设置在有机电致发光器件100上的第三透明衬底30’；设置在第一透明衬底10’下方并且包括第三电极210’、电致变色层230’和第四电极250’的电致变色器件200；以及设置在电致变色器件200下方的第二透明衬底20’。
根据本实施例的智能窗与图2中示出的智能窗的不同之处在于不提供光传输部分。此外，由于根据本实施例的智能窗的其他配置与图2中示出的智能窗的配置相同或相似，将省略多余的描述。
在本实施例中，有机电致发光器件100可以配置为即使当不提供光传输部分时使光传输成为可能。
第二电极150’可以形成在第一透明衬底10’上。在一些实施例中，第二电极150’可以是包含Ag和Al的至少一种的具有良好的光反射率和电导率的高反射电极，并且也可以是具有包含这些组分的多层结构的高发射电极。通过调整电极的厚度和开口率，第二电极150’(即，高反射电极)可以配置为具有50％或以上的光反射率并且变成半透明状态。在一些实施例中，通过使用具有50％至95％的光反射率的材料和调整其厚度，可以将高反射电极的透光率控制为适合于光学特性。用于参考，在本实施例中，第二电极150’实现成为阳极。
可以使用包括电致变色材料、电解质盐、溶剂和接受电子的分子的溶液形成根据本发明的实施例的上述电致变色层。每种组分的具体实例如下。
[电致变色材料]
电致变色材料可以包括基于异苯并呋喃酮的化合物。基于异苯并呋喃酮的化合物可以包括作为电子供体单元的氨基基团。基于异苯并呋喃酮的化合物可以包括内酯环，并且可以通过内酯环开环反应变色。在一些实施例中，隐色染料可以用作电致变色材料。此外，电致变色材料可以包括诸如WO3或IrO2的金属氧化物，或可以包括导电聚合物。
在一些实施例中，可以使用选自以下的至少一种作为电致变色材料：诸如化学式1的Black 100、化学式2的ETAC、化学式3的Black 400、化学式4的Black 305、化学式5的S-205和化学式6的NIR Black 78的黑色隐色染料；诸如化学式7的结晶紫内酯(CVL)的蓝色隐色染料；以及诸如化学式8的Red 500和化学式9的Red 520的红色隐色染料。在一些实施例中，添加至电解液的隐色染料的重量比可以为2wt％至60wt％，并且优选地为2wt％至30wt％。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[电解质盐]
电解质盐的实例可以包括但不限于诸如LiClO4、NaClO4、KClO4和RbClO4的高氯酸的碱金属盐、NH4ClO4、HClO4、四正丁基溴化铵、四正丁基氯化铵、四正丁基四氟硼酸铵、四正丁基六氟磷酸铵、四正丁基二氢三氟化铵和四正丁基碘化铵。在一些实施例中，添加至电解液的电解质盐的重量比可以为1wt％至30wt％，并且优选地为5wt％至20wt％。
[溶剂]
溶剂的具体实例可以包括但不限于包含诸如N,N-二乙基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲酰胺和2-吡咯烷酮的酰胺的有机溶剂；包含诸如苯甲酸苄酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、苯乙酸甲酯、丙酸甲酯、对苯二甲酸二辛脂、乙酸己酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯和三乙酸甘油酯的酯的有机溶剂；以及包含诸如碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯和碳酸亚乙烯酯的碳酸酯的极性有机溶剂。
[接受电子的分子]
接受电子的分子的具体实例可以包括但不限于诸如氢醌、甲基氢醌、甲氧基氢醌、乙酰基氢醌、二甲基氢醌、三甲基氢醌、乙基氢醌、丁基氢醌和叔丁基氢醌的基于氢醌的化合物；苯偶酰；以及诸如二茂铁、甲基二茂铁、二甲基二茂铁、乙酰基二茂铁、乙基二茂铁、乙烯基二茂铁、二苯基二茂铁、甲氧基-甲基二茂铁、丁基二茂铁、叔丁基二茂铁和氯甲基二茂铁的基于二茂铁的化合物。在一些实施例中，添加至电解液的接受电子的分子的重量比可以为5wt％至50wt％，并且优选地为5wt％至20wt％。
此后，将描述与本发明相关的实验性实例。
[实验性实例1]
<有机电致发光器件的制造>
如图2所示，在有机衬底上形成厚度为150nm的ITO膜，ITO膜提供有由含银(Ag)合金制成的高反射层，该有机衬底用作第一透明衬底10’，并且通过在2.5x10-7托或更小的真空下的热沉积在ITO膜上形成有机材料层，以获得高反射电极150’。然后，在高反射电极150’上依次形成DNTPD(75nm)/HATCN(7nm)/NPB(108nm)的空穴传输层120’、Be(btz)2:Ir(mphmg)2(acac)[3％](40nm)的发光层130’、Liq:Lg201(40nm)的电子传输层140’和Liq(1nm)的电子注入层，并且在电子注入层上形成Mg:Ag(18nm)的半透明电极110’，以制造红色有机电致发光器件。该有机电致发光器件配置为使得在25mmx25mm的衬底上形成面积占50％并且光发射尺寸为100μm x 300μm的有机电致发光层，并且透明窗160制造为使得其面积占到有机电致发光器件的总面积的50％。
<电致变色溶液的制备>
提供5.1wt％的四正丁基四氟硼酸铵作为电解质盐，并且提供10.0wt％的Black100作为电致变色材料。分别提供2.9wt％的二甲基氢醌、0.5wt％的二茂铁和14.9wt％的苯偶酰作为接受电子的分子。使用有机溶剂(N,N-二乙基乙酰胺)和搅拌器将上述电解质盐、电致变色材料和接受电子的分子混合40分钟至60分钟，以制备用于形成电致变色层230’的电致变色溶液。
<有机电致发光器件和电致变色器件的结合>
为了在高反射电极150’下面形成电致变色层230’，在第一透明衬底10’下方形成厚度为150nm的用于ITO EC的第三透明电极210’。然后，在用于EC的第三透明电极210’下方形成间隔件，并且在第三透明电极210’和用于ITO EC的150nm的第四透明电极250’之间形成高度为10m至50m的间隔，在该间隔内将注入电致变色溶液。将电致变色溶液注入由间隔件形成的间隔内，并且然后密封该器件。
[实验性实例2]
<有机电致发光器件的制造>
如图1所示，在玻璃衬底上形成厚度为150nm的透明ITO电极作为第一电极110，该玻璃衬底用作第一透明衬底10，并且通过在2.5x10-7托或更小的真空下的热沉积在透明ITO电极上形成有机材料层。然后，在第一电极110上依次形成DNTPD(10nm)/NPB(30nm)的空穴传输层120、Bebq2:Ir(mphnq)2[3％](20nm)的发光层130和Bphen(50nm)/Lithum(1nm)的电子传输层140作为有机材料层。在电子传输层140上形成高反射半透明电极作为第二电极150。高反射半透明电极涂布有Ag(12nm)/WO3(30nm)以制造红色有机电致发光器件。
<电致变色溶液的制备>
提供5.1wt％的四正丁基四氟硼酸铵作为电解质盐，并且提供10.0wt％的Black100作为电致变色材料。分别提供2.9wt％的二甲基氢醌、0.5wt％的二茂铁和14.9wt％的苯偶酰作为接受电子的分子。使用有机溶剂(N,N-二乙基乙酰胺)和搅拌器将上述电解质盐、电致变色材料和接受电子的分子混合40分钟至60分钟，以制备用于形成电致变色层230的电致变色溶液。
<有机电致发光器件和电致变色器件的结合>
为了在高反射半透明电极150下面形成电致变色层230，在第一透明衬底10下方形成厚度为150nm的用于ITO EC的第三透明电极210。然后，在用于EC的第三透明电极210下方形成间隔件，并且在第三透明电极210和用于ITO EC的150nm的第四透明电极250之间形成高度为10m至50m的间隔，在该间隔内将注入电致变色溶液。将电致变色溶液注入由间隔件形成的间隔内，并且然后密封该器件。
[对比实例1]
比较对比实例1和以上的实验性实例1，使用具有高透射率的透明电极，而不是高反射电极150’。
在对比实例1中，排除在玻璃衬底上形成由含银(Ag)合金制成的高反射层的工艺，并且在玻璃衬底上形成具有150nm的厚度的透明ITO阳极。
[对比实例2]
比较对比实例2和以上的实验性实例1，在第三透明衬底30’上依次形成用于EC的第三透明电极210’、电致变色层230’、用于EC的第四透明电极250’和第二透明衬底20’。
因此，将在表面上形成电致变色器件以允许人直接看到有机电致发光器件。
[表1]
在实验中，在550nm处测量器件的透射率，在1000nit处测量有机电致发光器件的光效率，并且在这种情况下，驱动电压为5V。
如在以上的表1中看到的，比较对比实例1和实验性实例1，器件的透射率高，而有机电致发光器件的光效率低。在实验性实例1、对比实例1和对比实例2中，测量的对比实例1中的器件的透射率最高，而测量的实验性实例1中的有机电致发光器件的光效率最高。与对比实例1中的器件的透射率相比，测量的实验性实例1中的器件的透射率低约7％，而与对比实例1中的有机电致发光器件的光效率和器件的对比度相比，测量的实验性实例1中的有机电致发光器件的光效率和器件的对比度显著较高。因此，如果有机电致发光器件的阳极实现成为高反射电极并且提供有光传输部分，则可以获得高光效率和高对比度，同时获得约43％的透射率。
[实验性实例3]
<有机电致发光器件的制造>
如图6所示，在玻璃衬底上形成厚度为150nm的透明ITO电极作为第一电极110，该玻璃衬底用作第一透明衬底10，并且通过在2.5x10-7托或更小的真空下的热沉积在透明ITO电极上形成有机材料层。然后，在透明ITO电极110上依次形成NPB(30nm)/TCTA(10nm)的空穴传输层120、CBP:Ir(ppy)3[5％](20nm)的发光层130和Bphen(35nm)/Lithum qinolate(1nm)的电子传输层140作为有机材料层。在电子传输层140上形成高反射半透明电极作为第二电极150。高反射半透明电极涂布有Ag(12nm)/WO3(30nm)以制造绿色有机电致发光器件。
<电致变色溶液的制备>
提供5.1wt％的四正丁基四氟硼酸铵作为电解质盐，并且提供10.0wt％的Black100作为电致变色材料。分别提供2.9wt％的二甲基氢醌、0.5wt％的二茂铁和14.9wt％的苯偶酰作为接受电子的分子。使用有机溶剂(N,N-二乙基乙酰胺)和搅拌器将上述电解质盐、电致变色材料和接受电子的分子混合40分钟至60分钟，以制备用于形成电致变色层230的电致变色溶液。
<有机电致发光器件和电致变色器件的结合>
为了在第二电极150(其为高反射半透明电极)上方形成电致变色层230，接合层30实现成为具有优越的透射率的透明衬底，并且在接合层30上形成厚度为150nm的用于ITOEC的第三透明电极210。然后，在用于EC的第三透明电极210上方形成间隔件，通过使用ITO在间隔件上形成厚度为150nm的用于EC的第四透明电极250，并且在第三透明电极210和用于ITO EC的150nm的第四透明电极250之间形成高度为10m至50m的间隔，在该间隔内将注入电致变色溶液。将电致变色溶液注入由间隔件形成的间隔内，并且然后密封该器件。
[对比实例3]
比较对比实例3和以上的实验性实例3，使用具有高透射率的透明电极，而不是高反射电极150。通过低损害溅射工艺，使用ITO形成厚度为60nm的具有高透射率的阴极。
[对比实例4]
比较对比实例4和以上的实验性实例3，在第一透明衬底10下方依次形成用于EC的第三透明电极210、电致变色层230、用于EC的第四透明电极250和第二透明衬底20。
因此，将在表面上形成电致变色器件以允许人直接看到有机电致发光器件。
[表2]
在实验中，在550nm处测量器件的透射率，在1000nit处测量有机电致发光器件的光效率，并且在这种情况下，驱动电压为5V。然而，在对比实例4中，由于有机电致发光器件不能展示出足够的亮度，所以描述了有机电致发光器件最大光效率。
如在以上的表2中看到的，比较对比实例3和实验性实例3，器件的透射率高，而有机电致发光器件的光效率低。在实验性实例3、对比实例3和对比实例4中，测量的对比实例3中的器件的透射率最高，而测量的实验性实例3中的有机电致发光器件的光效率最高。与对比实例3中的器件的透射率相比，测量的实验性实例3中的器件的透射率低约3％，而与对比实例3中的有机电致发光器件的光效率和器件的对比度相比，测量的实验性实例3中的有机电致发光器件的光效率和器件的对比度显著较高。因此，如果有机电致发光器件的阳极实现成为高反射电极，则可以获得高光效率和高对比度，同时获得约60％的透射率。
此外，如在以上的表2中看到的，可以确定，与实验性实例2中的器件相比，实验性实例3中的器件具有高透射率，而与实验性实例2中的器件相比，实验性实例3中的器件具有相对较低的对比度。因此，如果有机电致发光器件的阴极实现成为高反射半透明电极，则可以获得相对较高的光效率和相对较高的对比度，同时获得约65％的透射率。
同时，图8是示出当使用隐色染料作为电致变色材料时的可见光范围的透射特性的图。更具体地，图8示出当Black 100用作隐色染料时的可见光范围的透射特性。从图8中可以看到，当通过施加电压操作彩色模式时，与另一电致变色材料(通常地，WO3或紫罗碱)相比，Black 100在可见光范围展示出高的色彩变化率。用于参考，为了实现遮光的黑色电致变色器件，可以使用黑色隐色染料，或可以使用蓝色和红色隐色染料的混合物。
根据本发明，当不对电致变色器件施加电压时，电致变色器件所在的部分变得透明，并且因此根据本发明的智能窗可以用作双侧发光型智能窗。相比之下，当对电致变色器件施加电压时，电致变色器件所在的部分变成黑色，并且因此根据本发明的智能窗可以用作一侧发光型智能窗(底部发光型智能窗或顶部发光型智能窗)。
在详细的说明书的最后，本领域技术人员将理解，在实质上不背离本发明的原理的情况下，可以对优选实施例作出许多变化和更改。因此，本发明的公开的优选实施例仅用于通用和描述性意义，而不用于限制的目的。

Claims (17)

1.一种智能窗，包括：
有机电致发光器件，包括第一电极、设置在所述第一电极上的第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的发光层，所述发光层包含有机电致发光材料；
电致变色器件，包括电致变色层，所述电致变色层包含电致变色材料并且设置在所述第二电极上方，
其中，所述有机电致发光器件设置在所述电致变色器件下方以在预定区域中形成光传输部分，并且
其中，所述第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且所述第二电极由高反射电极形成。
2.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述光传输部分的面积占到所述智能窗的总面积的20％至90％。
3.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，当使用所述第二电极形成所述光传输部分时，所述第二电极的短轴的尺寸为500μm或更小。
4.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色器件设置在所述第二电极上。
5.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色器件还包括彼此对应的第三电极和第四电极，并且
所述电致变色层设置在所述第三电极和所述第四电极之间。
6.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述高反射电极由银(Ag)电极、铝(Al)电极、包含银(Ag)和铝(Al)的至少一种的单层或多层电极、或者透明氧化物电极和介质镜的组合电极形成。
7.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，空穴传输层或电子传输层额外地设置在所述第一电极和所述发光层之间，并且
电子传输层或空穴传输层额外地设置在所述第二电极和所述发光层之间。
8.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述有机电致发光器件和所述电致变色器件通过接合层彼此附接。
9.根据权利要求8所述的智能窗，
其中，所述接合层由透明衬底和多层薄膜的至少一种形成。
10.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色层具有多层薄膜状态、溶液状态以及所述多层薄膜状态和所述溶液状态的混合状态的任何一种。
11.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色层使用包含电致变色材料、电解质盐、溶剂和接受电子的分子的溶液形成。
12.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色材料包括基于异苯并呋喃酮的化合物。
13.根据权利要求12所述的智能窗，
其中，所述电致变色材料包括具有作为电子供体单元的氨基基团的基于异苯并呋喃酮的化合物或具有内酯环的基于异苯并呋喃酮的化合物。
14.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色材料包括隐色染料。
15.根据权利要求1所述的智能窗，
其中，所述电致变色材料包括金属氧化物或导电聚合物。
16.一种智能窗，包括：
第一透明衬底；
第一电极，设置在所述第一透明衬底上；
发光层，设置在所述第一电极上并且包含有机电致发光材料；
第二电极，设置在所述发光层上；
接合层，设置在所述第二电极上；
第三电极，设置在所述接合层上；
电致变色层，设置在所述第三电极上并且包含电致变色材料；
第四电极，设置在所述电致变色层上；以及
第二透明衬底，设置在所述第四电极上，
其中，所述第一电极、所述发光层和所述第二电极设置为在所述第一透明衬底和所述接合层之间的预定区域中形成光传输部分，并且
其中，所述第一电极由透明电极或高反射半透明电极形成，并且所述第二电极由高反射电极形成。
17.一种智能窗，包括：
第一透明衬底；
有机电致发光器件，设置在所述第一透明衬底上；
电致变色器件，设置在所述第一透明衬底下方；
第二透明衬底，设置在所述电致变色器件下方；以及
第三透明衬底，设置在所述有机电致发光器件上，
其中，所述有机电致发光器件包括设置在所述第一透明衬底上并且由高反射电极形成的第二电极、设置在所述第二电极上并且包含有机电致发光材料的发光层以及设置在所述发光层上并且由透明电极或高反射半透明电极形成的第一电极，
其中，所述电致变色器件包括设置在所述第一透明衬底下方的第三电极、设置在所述第三电极下方并且包含电致变色材料的电致变色层以及设置在所述电致变色层下方的第四电极，并且
其中，所述第一电极、所述发光层和所述第二电极设置为在所述第一透明衬底和所述第三透明衬底之间的预定区域中形成光传输部分。
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