CN109164658B - 电致变色器件及其制备方法、电子设备壳体和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了电致变色器件及其制备方法、电子设备壳体和电子设备。该方法包括：提供第一层叠结构和第二层叠结构；通过第一粘结层将第一补强板粘结在第一层叠结构的一侧；通过第二粘结层将第二补强板粘结在第二层叠结构的一侧；在第一层叠结构和第二层叠结构之间形成电致变色层，其中，电致变色层中的电解质层是利用凝胶态电解质或固态电解质形成的电解质层；去除第一补强板、第一粘结层、第二补强板和第二粘结层。该方法中通过设置补强板结合采用凝胶态/固态电解质，可以方便、快捷地通过薄膜组装制备获得弯折性能好、不易损伤的柔性电致变色器件，且步骤简单，操作方便，适合大规模生产。

Description

电致变色器件及其制备方法、电子设备壳体和电子设备
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域，具体地，涉及电致变色器件及其制备方法和应用。
背景技术
电致变色材料是一种根据电学参数的改变而变色的材料。现有的电致变色材料一般具有第一导电层，第二导电层以及夹设在第一导电层和第二导电层之间的变色层。而变色层一般均采用液态电解质作为变色材料，从而导致现有技术中对于液态变色材料的变色层的制备过程复杂。
发明内容
本申请提供一种制备电致变色器件的方法，本申请还提出了利用上述方法制备获得的电致变色器件、电子设备壳体和电子设备。
在本申请的一个方面，本申请提供了一种制备电致变色器件的方法。根据本申请的实施例，该方法包括：提供第一层叠结构和第二层叠结构，其中，所述第一层叠结构包括依次层叠设置的第一离型膜、第一柔性薄膜和第一电极层，所述第二层叠结构包括依次层叠设置的第二离型膜、第二柔性薄膜和第二电极层；通过第一粘结层将第一补强板粘结在所述第一离型膜远离所述第一柔性薄膜的表面上；通过第二粘结层将第二补强板粘结在所述第二离型膜远离所述第二柔性薄膜的表面上；在所述第一电极层和所述第二电极层之间形成电致变色层，并将所述电致变色层与所述第一电极和所述第二电极固定在一起，其中，所述电致变色层包括依次层叠设置的变色材料层、电解质层和离子储存层，所述变色材料层设置在所述第一电极层远离所述第一柔性薄膜的表面上，所述电解质层是利用凝胶态电解质或固态电解质形成的；去除所述第一补强板、所述第一粘结层、所述第二补强板和所述第二粘结层。申请人发现，该方法中通过设置补强板结合采用凝胶态/固态电解质，可以方便、快捷地通过薄膜组装制备获得弯折性能好、不易损伤的柔性电致变色器件，且步骤简单，操作方便，适合大规模生产。
在本申请的另一方面，本申请提供了一种电致变色器件。根据本申请的实施例，该电致变色器件是通过前面所述的方法制备获得的。该电致变色器件制备方法简单，弯折性能较佳，且弯折后电致变色性能不会受到影响，仍具有良好的电致变色速度和变色均匀性。
在本申请的再一方面，本申请提供了一种电子设备壳体。根据本申请的实施例，该电子设备壳体包括前面所述的电致变色器件。
在本申请的又一方面，本申请提供了一种电子设备。根据本申请的实施例，该电子设备包括前面所述的电致变色器件或前面所述的电子设备壳体。。
附图说明
图1是本申请一实施例的制备电致变色器件的方法的流程示意图。
图2、图3、图4和图5是本申请一实施例的制备电致变色器件的制作过程示意图。
图6是本申请一实施例的电致变色器件的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本申请的一个申请，本申请提供了一种制备电致变色器件的方法。根据本申请的实施例，参照图1，该方法包括以下步骤：
提供第一层叠结构100和第二层叠结构200，其中，参照图2，所述第一层叠结构100包括依次层叠设置的第一离型膜110、第一柔性薄膜120和第一电极层130，所述第二层叠结构200包括依次层叠设置的第二离型膜210、第二柔性薄膜220和第二电极层230。
根据本申请的实施例，设置第一离型膜和第二离型膜可以使得后续步骤中去除第一补强板和第二补强板时不会对第一柔性薄膜和第二柔性薄膜产生负面影响，如表面不被污染或损坏，同时还可以在电致变色器件储存、运输过程中保护第一柔性薄膜和第二柔性薄膜不被污染或损坏。
根据本申请的实施例，第一离型膜和第二离型膜可以分别包括基材和涂覆在基材表面的离型剂，具体的，基材可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(BOPET)等，离型剂可以包括硅油。由此，具有较好的离型性。
根据本申请的实施例，第一柔性薄膜和第二柔性薄膜的材质可以分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PI)中的至少一种，其中，第一柔性薄膜和第二柔性薄膜的材质可以相同，也可以不同。由此，柔性薄膜不仅就有良好的力学性能、透光性能，还具有理想的柔韧性，可以使得得到的电致变色器件具有优异的弯折性能，且弯折过程中器件不易受损。
根据本申请的实施例，所述第一柔性薄膜或所述第二柔性薄膜的厚度分别可以为0.05～0.1毫米，如0.05毫米、0.06毫米、0.07毫米、0.08毫米、0.09毫米、0.1毫米。两者的厚度可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。柔性薄膜在上述厚度范围之内，既能够保证良好的力学性能、透光性和弯折性能，还不会使得电致变色器件过厚，符合轻薄化的发展趋势。
根据本申请的实施例，第一电极层和第二电极层均为透明的导电层。第一电极层和第二电极层的材料可以为氧化铟锡、氧化锡、氧化锡锑、Ag或Au。第一电极层的材质和第二电极层的材质可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据需要进行选择。而采用上述材料形成第一电极层和第二电极层，既具有良好的导电性，使得电极方阻较小，变色均匀性较佳，同时具有良好的透光性能，保证变色效果更好。
根据本申请的实施例，该步骤中的第一层叠结构可以通过以下步骤进行制备：在第一柔性薄膜的一个表面上形成第一电极层，然后在第一柔性薄膜的另一个表面上贴合第一离型膜。第二层叠结构的形成方法与第一层叠结构的形成方法一致，在此不再过多赘述。由此，操作简单，方便，快捷。
根据本申请的实施例，第一电极层和第二电极层的形成方法可以分别为沉积(如真空蒸发、溅射等)、涂覆等。由此，工艺成熟，操作方便。根据本申请的实施例，沉积得到的第一电极层和第二电极层的厚度分别不小于50nm，由此，可以避免因第一电极层和第二电极层的厚度过小造成的不良。具体的，第一电极层和第二电极层的厚度可以分别为150～250nm，如150nm、160nm、170nm、180nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm等，由此，具有该厚度的第一电极层和第二电极层具有较好的使用性能。
根据本申请的实施例，沉积速率可以为5-15nm/min，如5nm/min、6nm/min、7nm/min、8nm/min、9nm/min、10nm/min、11nm/min、12nm/min、13nm/min、14nm/min、15nm/min等，一些具体实施例中，沉积速率可以为7-10nm/min。具体的沉积时间可以根据要获得的第一电极层和第二电极层的厚度进行选择。由于是在柔性薄膜上形成电极层，可采用低温沉积进行，例如衬底温度不高于200摄氏度，或者不高于100摄氏度。由此，可以形成性能良好的第一电极层和第二电极层，当沉积速率过大或过小时，可能会造成沉积的第一电极层和第二电极层表面不平整、均一性不好等不良。且沉积温度合适，不会对柔性薄膜造成负面影响。
请参见图3，通过第一粘结层140将第一补强板150粘结在所述第一离型膜110远离所述第一柔性薄膜120的表面上。
根据本申请的实施例，第一粘结层可以包括本领域常用的粘结剂，具体种类本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，在此不再一一赘述。在本申请的一些实施例中，第一粘结层的材料为紫外分解胶，具体可以为任何可以在紫外光照射下分解、同时能够起到粘结作用的胶粘剂，例如可以为天然淀粉胶、阳离子阿拉伯胶或者卡拉胶。由此，第一粘结层可以在紫外光照射下分解，第一补强板自然与第一离型膜分离，操作方便、容易，且第一粘结层去除更干净、无残留，且去除过程操作温和，不会损伤其它结构部件。根据本申请的实施例，第一粘结层的形成方法可以是将粘结剂浆料旋涂、淋涂、滚涂、刮涂、浸涂、喷涂或者丝印在第一柔性薄膜或第一补强板的一个表面上，可选的，还可以包括干燥、固化等步骤形成第一粘结层。然后，通过第一粘结层将第一柔性薄膜和第一补强板粘结在一起。
根据本申请的实施例，采用第一补强板，可有效使得电致变色层便于薄膜组装，更可与凝胶态/固态电解质进行配合、协同，克服现有电致变色材料不易成膜、制备步骤较多，操作难度较大、良率较低的问题。具体的，形成第一补强板的材料，本领域技术人员可以根据所需的力学性能、强度和透光性等进行选择。在本申请的一些实施例中，为了获得更好的支撑作用和可操作性，第一补强板为玻璃板。由此，具有理想的力学性能和强度，可更好的发挥支撑作用，利于获得性能理想的电致变色器件。
请参见图3，通过第二粘结层240将第二补强板250粘结在所述第二离型膜210远离所述第二柔性薄膜220的表面上。
根据本申请的实施例，该步骤中的第一粘结层和第二补强板分别与前文描述的第一粘结层和第一补强板一致，在此不再过多描述。
在所述第一电极层130和所述第二电极层230之间形成电致变色层300，并将所述电致变色层300与所述第一电极层130和所述第二电极层230固定在一起。
参见图4，所述电致变色层300包括依次层叠设置的变色材料层310、电解质层320和离子储存层330，所述变色材料层310设置在所述第一电极层130远离所述第一柔性薄膜120的表面上。
根据本申请的实施例，变色材料层可以在通电情况下可以改变颜色，以实现多彩、多种颜色变化的效果，电解质层可以防止迁移的正负离子快速汇聚，从而进一步提高变色材料层变色的稳定性，离子储存层起到储存电荷的作用，即在变色材料层发生变色反应时起到储存相应的反离子，保持整个体系电荷平衡的作用，离子储存层也可以为一种与变色材料层变色性能相反的电致变色材料，这样可以起到颜色叠加或互补的作用，也可以是只具备储层电荷能力，但不具备电致变色性质的材料。
根据本申请的实施例，变色材料层310的具体材料不受特别限制，可以为无机物，也可以为有机物。例如，形成变色材料层的无机电致变色材料可以为三氧化钨(WO3)，可以为五氧化二钒(V2O5)等；形成变色材料层的有机物可以为有机小分子电致变色材料，例如联吡啶等；形成变色材料层的有机物也可以为导电聚合物，例如可以为聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚咔唑、聚呋喃、聚吲哚及其衍生物等。
根据本申请的实施例，对无机变色材料而言，可以采用电子束蒸发法或电化学沉积法等将无机变色材料镀在第一电极层的表面上，对于导电聚合物，可以采用旋涂法、喷涂法或电化学聚合法等使变色材料附着在第一电极层上。对于变色材料层为有机小分子时，可以采用真空灌装法形成变色材料层。
根据本申请的具体实施例，当电致变色层由导电聚合物或者有机小分子(例如联吡啶)形成时，可以通过旋涂、淋涂、滚涂、刮涂、浸涂、喷涂或者丝印形成离子储存层，可以通过丝网印刷的方式，在离子储存层远离第二电极层的一侧均匀涂覆电解质材料，以便得到凝胶态或固态电解质层。根据本申请的具体实施例，当电致变色层由无机物(例如三氧化钨)形成时，可以采用磁控溅射的方法形成离子储存层以及凝胶态或固态电解质层。由此，制备方法简单、方便，工艺成熟，且采用凝胶态或固态电解质层，避免了液态电解质泄露后安全隐患大，稳定性和耐候性较差，温度的变化会严重影响内部流体表面张力和离子运动速度，进而影响器件内外压力差，随着器件尺寸的增大，影响效果越明显，容易出现器件变色不均匀，光学调制性能下降以及产生气泡等问题，且采用凝胶态/固态电解质并结合设置补强板，可以方便的进行薄膜组装制备获得柔性电致变色器件。
请参见图5，去除所述第一补强板、所述第一粘结层、所述第二补强板和所述第二粘结层。
根据本申请的实施例，由于设置有第一离型膜和第二离型膜，可以方便的通过剥离将第一补强板、所述第一粘结层、所述第二补强板和所述第二粘结层去除，从而得到柔性电致变色器件。根据本申请的实施例，当第一粘结层和第二粘结层的材料为紫外降解胶时，可以更方便的通过紫外光照射去除第一补强板、所述第一粘结层、所述第二补强板和所述第二粘结层，且粘结层不会残留，去除过程不会对其它部分产生损伤。
根据本申请的实施例，为了使得获得的电致变色器件更加的方便应用，在本申请的实施例中，参照图6，第一层叠结构可以包括第一胶层160，第一胶层设置在所述第一离型膜和所述第一柔性薄膜之间，第二层叠结构可以包括第二胶层260，第二胶层设置在所述第二离型膜和所述第二柔性薄膜之间。由此，去除第一离型膜和/或第二离型膜后可以方便的将电致变色器件贴合在需要的位置，使用方便，组装简单。
根据本申请的实施例，第一胶层和第二胶层可以为光学胶(OCA)层。由此，具有良好的粘结性，能够牢固的固定电致变色器件，同时具有理想的透光性能，不会影响电致变色器件的外观效果。
申请人发现，该方法中通过设置补强板结合采用凝胶态/固态电解质，可以方便、快捷地通过薄膜组装制备获得弯折性能好、不易损伤的柔性电致变色器件，且步骤简单，操作方便，适合大规模生产。
在本申请的另一方面，本申请提供了一种电致变色器件。根据本申请的实施例，该电致变色器件是通过前面所述的方法制备获得的。该电致变色器件制备方法简单，弯折性能较佳，且弯折后电致变色性能不会受到影响，仍具有良好的电致变色速度和变色均匀性。当然，本领域技术人员可以理解，电致变色器件需要在通电的情况下进行工作，因此该电致变色器件中还可以包括连接线、电源等结构部件，以对第一电极层和第二电极层通电，进而使得变色材料层变色。
在本申请的再一方面，本申请提供了一种电子设备壳体。根据本申请的实施例，该电子设备壳体包括前面所述的电致变色器件。由此，该电子设备壳体具有美观绚丽多变的外观，可以满足用户的审美要求，提高用户的观感体验。
根据本申请的实施例，上述电子设备壳体可以为手机、平板电脑、可穿戴设备、游戏机等的外壳，其具体结构和形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据时间产品需要灵活选择。例如，可以为平板结构、2.5D结构、3D结构等，可以是电致变色器件结构即构成该电子设备壳体，也可以是在电子设备壳体的某个位置处设置有前面所述的电致变色器件。
在本申请的又一方面，本申请提供了一种电子设备。根据本申请的实施例，该电子设备包括前面所述的电致变色器件或前面所述的电子设备壳体。由此，该电子设备具有美观绚丽多变的外观，可以满足用户的审美要求，提高用户的观感体验。
根据本申请的实施例，该电子设备的具体种类没有特别限制，例如可以为手机、平板电脑、可穿戴设备、游戏机等等。当然，本领域技术人员也可以理解，除了前面所述的电子设备壳体或电致变色器件，该电子设备还包括常规电子设备所具有的必要结构和部件，以手机为例进行说明，还可以包括声音系统、指纹识别模组、触控屏、显示屏等等。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种制备电致变色器件的方法，其特征在于，包括：
提供第一层叠结构和第二层叠结构，其中，所述第一层叠结构包括依次层叠设置的第一离型膜、第一柔性薄膜和第一电极层，所述第二层叠结构包括依次层叠设置的第二离型膜、第二柔性薄膜和第二电极层；
通过第一粘结层将第一补强板粘结在所述第一离型膜远离所述第一柔性薄膜的表面上；
通过第二粘结层将第二补强板粘结在所述第二离型膜远离所述第二柔性薄膜的表面上；
在所述第一电极层和所述第二电极层之间形成电致变色层，并将所述电致变色层与所述第一电极和所述第二电极固定在一起，其中，所述电致变色层包括依次层叠设置的变色材料层、电解质层和离子储存层，所述变色材料层设置在所述第一电极层远离所述第一柔性薄膜的表面上，所述电解质层是利用凝胶态电解质或固态电解质形成的；
去除所述第一补强板、所述第一粘结层、所述第二补强板和所述第二粘结层，
其中，所述第一粘结层和所述第二粘结层的材料分别为紫外分解胶，所述第一补强板和所述第二补强板为玻璃板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
第一胶层，所述第一胶层设置在所述第一离型膜和所述第一柔性薄膜之间；
第二胶层，所述第二胶层设置在所述第二离型膜和所述第二柔性薄膜之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一柔性薄膜和所述第二柔性薄膜的厚度分别为0.05～0.1毫米。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一柔性薄膜和所述第二柔性薄膜的材料分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层的材料分别为氧化铟锡、氧化锡、氧化锡锑、Ag或Au。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变色材料层的材料包括有机小分子电致变色材料、聚合物电致变色材料和无机电致变色材料中的至少一种。
7.一种电致变色器件，其特征在于，是通过权利要求1～6中任一项所述的方法制备获得的。
8.一种电子设备壳体，其特征在于，包括权利要求7所述的电致变色器件。
9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求7所述的电致变色器件或权利要求8所述的电子设备壳体。
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