CN109521621A - 一种肩并肩结构的电致变色器件及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种肩并肩结构的电致变色器件，所述电致变色器件包括一个共用电极单元、至少一个变色单元以及一个电解质层，所述共用电极单元包括电极层和设于该电极层之上的电极保护层，所述变色单元包括透明导电层和设于该透明导电层之上的变色层，所述共用电极单元和各变色单元在同一平面上排列布置，且相邻两单元之间设有绝缘区，所述电解质层覆盖在所述共用电极单元中的电极保护层和各变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元中的电极保护层与各变色单元中的变色层。本发明将目前三明治结构的电致变色器件扁平化成为肩并肩结构的电致变色器件，有利于实现电致变色器件的多色彩和个性化图形设计，降低集成、柔化和大面积设计的难度。
Description
技术领域
本发明涉及电致变色领域和电子显示领域，尤其涉及一种肩并肩结构的电致变色器件及其应用。
背景技术
电致变色材料是一种在外界电刺激下可以发生稳定可逆的颜色变化，同时具有光学调制能力的一种智能材料。以电致变色材料为核心层，匹配相应的电解质层和对电极层组装可以得到三明治结构的电致变色器件，它可以应用于建筑等的装配窗(也称智能窗)、显示器、文件加密以及变色眼镜等领域。
传统电致变色器件是由多种材料集成类似电池的三明治结构，包括由沉积在上下玻璃衬底上的透明导电层、离子储存层、电致变色层和电解质层组成的5层结构，其工作过程通常包括以下两步：(1)在上下透明导电层之间施加正向工作电压，电解质层中的阳离子注入变色层，变色层着色的过程；(2)在上下透明导电层之间施加反向工作电压，阳离子从变色层中抽离，变色层褪色过程。
然而，传统电致变色器件中，阳离子的注入和抽出均在竖直方向进行，离子储存层和变色层分别位于竖直方向的不同功能层上，所以要求两者的颜色和位置必须匹配，才能使变色层能显示出其本身的颜色或颜色变化，这在很大程度上限制了电致变色器件颜色的多样化和个性化设计，而且不易于器件的集成和柔化设计。另外，传统电致变色器件复杂的制备工艺及高昂的成本，大大影响了电致变色器件的大范围商业化应用。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，将目前三明治结构的电致变色器件扁平化成为肩并肩结构的电致变色器件，以利于实现电致变色器件的多色彩和个性化图形设计，降低器件集成、柔化和大面积设计的难度，且本发明提供的肩并肩结构的电致变色器件的结构更为简单、成本更加低廉，将会大大推动电致变色器件的广泛应用。
本发明采取的技术方案如下：
一种肩并肩结构的电致变色器件，包括一个共用电极单元、至少一个变色单元以及一个电解质层，所述共用电极单元包括电极层和设于该电极层之上的电极保护层，所述变色单元包括透明导电层和设于该透明导电层之上的变色层，所述共用电极单元和各变色单元在同一平面上排列布置，且相邻两单元之间设有绝缘区，所述电解质层覆盖在所述共用电极单元中的电极保护层和各变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元中的电极保护层与各变色单元中的变色层。
本发明在同一平面上排列布置共用电极单元和变色单元，将传统三明治结构的电致变色器件扁平化成为肩并肩结构的电致变色器件，由于电极保护层和电极层不设置在变色层的竖直方向上，即变色层的竖直方向上不存在影响其颜色显示的功能层，因此变色层能显示出其本身的颜色或颜色变化，而不受电极保护层和电极层的材料种类限制，从而扩大了变色层的材料的可选范围，也有利于对电极保护层和电极层的材料进行自由选择，电极保护层不一定采用透明材料也无须与变色层的颜色匹配。
由此，本发明可以实现将现有的变色材料在同一平面上阵列式排列兼并在电致变色器件中，以实现彩色静态显示和智能窗的大面积、多色彩和个性化定制。本发明的肩并肩结构的电致变色器件在智能窗、显示器、文件加密等领域具有较好的应用前景。另外，与传统三明治结构的电致变色器件相比，本发明对器件的平面化提高了器件的集成度，有利于其柔性化设计，而且器件结构简单，成本低廉、节能环保。
进一步地，所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，在所述共用电极单元的电极层与至少一个变色单元中的透明导电层之间施加工作电压，实现至少一个变色单元中的变色层的变色；或者，在至少两个变色单元中的透明导电层之间施加工作电压，实现至少两个变色单元中的变色层之间的变色切换。
进一步地，所述共用电极单元还包括衬底，其电极层设于该衬底之上；所述变色单元还包括透明衬底，其透明导电层设于该透明衬底之上。
进一步地，所述共用电极单元的衬底与各变色单元的透明衬底可以共用同一块衬底，有利于简化制作工艺，也可以分别采用多块衬底，方便进行个性化拼接形成整体器件。
进一步地，所述肩并肩结构的电致变色器件还包括一个透明封装层，所述透明封装层覆盖于所述电解质层之上，从而对器件封装保护。
进一步地，所述共用电极单元中，所述电极保护层部分覆盖在所述电极层之上，所述电极层的未覆盖区域上设有与其电连接的引线电极；所述变色单元中，所述变色层部分覆盖在所述透明导电层之上，所述透明导电层的未覆盖区域上设有与其电连接的引线电极。还包括一个透明封装层，所述透明封装层覆盖于所述电解质层之上；且所述共用电极单元的引线电极和各变色单元的引线电极均与所述电解质层不接触。设置引线电极方便连接外电路以提供工作电压。
进一步地，所述变色层为电致变色材料。
进一步地，所述电极保护层为能够阻挡变色离子轰击所述电极层的材料。
本发明还提供一种电致变色设备，所述电致变色设备包括至少一个上述任一项所述的肩并肩结构的电致变色器件。
进一步地，所述电致变色设备为电致变色调光窗户、显示器件或加密器件。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为实施例1的肩并肩结构的电致变色器件的示意图；
图2为实施例1的肩并肩结构的电致变色器件工作时2种不同状态的实物照片；
图3为实施例2的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图；
图4为实施例2的肩并肩结构的电致变色器件工作时4种不同状态的实物照片；
图5为实施例3的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图；
图6为实施例3的肩并肩结构的电致变色器件工作时4种不同状态的实物照片；
图7为实施例4的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图；
图8为实施例4的肩并肩结构的电致变色器件工作时8种不同状态的实物照片。
具体实施方式
本发明的肩并肩结构的电致变色器件，包括一个共用电极单元、至少一个变色单元以及一个电解质层，所述共用电极单元包括电极层和设于该电极层之上的电极保护层，所述变色单元包括透明导电层和设于该透明导电层之上的变色层，所述共用电极单元和各变色单元在同一平面上排列布置，且相邻两单元之间设有绝缘区，所述电解质层覆盖在所述共用电极单元中的电极保护层和各变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元中的电极保护层与各变色单元中的变色层。
所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，在所述共用电极单元的电极层与至少一个变色单元中的透明导电层之间施加工作电压，实现至少一个变色单元中的变色层的变色；或者，在至少两个变色单元中的透明导电层之间施加工作电压，实现至少两个变色单元中的变色层之间的变色切换。
具体地，所述共用电极单元还包括衬底，其电极层设于该衬底之上，所述衬底可以是透明、半透明或不透明的衬底，包括玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料；所述电极层可以采用透明或不透明的导电材料，包括ITO导电薄膜、金属薄膜等。
所述变色单元还包括透明衬底，其透明导电层设于该透明衬底之上，所述透明衬底采用玻璃等透明的绝缘材料，所述透明导电层采用透明的导电材料，如ITO导电薄膜等。
作为进一步优选，所述共用电极单元的衬底与各变色单元的透明衬底共用同一块衬底，具体共用同一块玻璃衬底，则在所述玻璃衬底上，所述共用电极单元与相邻的变色单元之间留有绝缘区隔开，以避免短路，每相邻两个变色单元之间也留有绝缘区隔开，保证每个变色单元中的变色层能够独立地进行着色或褪色。
为了实现对器件的封装保护，所述肩并肩结构的电致变色器件还包括一个透明封装层，所述透明封装层覆盖于所述电解质层之上，其采用透明的绝缘材料，如玻璃等。
为了方便连接外电路以提供工作电压，所述共用电极单元中，所述电极保护层部分覆盖在所述电极层之上，所述电极层的未覆盖区域上设有与其电连接的引线电极；所述变色单元中，所述变色层部分覆盖在所述透明导电层之上，所述透明导电层的未覆盖区域上设有与其电连接的引线电极。且，所述共用电极单元的引线电极和各变色单元的引线电极均与所述电解质层不接触。
由此，所述肩并肩结构的电致变色器件存在两种工作模式：
(1)将所述共用电极单元的引线电极与任意一个变色单元的引线电极分别连接外电路，即在所述共用电极单元的电极层与该变色单元的透明导电层之间施加工作电压，以实现该变色单元中变色层的着色或褪色；或者将所述共用电极单元的引线电极与任意两个或以上变色单元的引线电极分别连接外电路，即在所述共用电极单元的电极层与该两个或以上的变色单元的透明导电层之间施加工作电压，以实现该两个或以上的变色单元中变色层的同时着色或同时褪色；
(2)将任意两个或以上变色单元的引线电极分别连接外电路，即在该两个或以上的变色单元的引线电极之间施加工作电压，以实现该两个或以上的变色单元中变色层之间的着色与褪色的切换。
为了更好地实现对器件的封装保护，所述肩并肩结构的电致变色器件还包括粘结剂，所述粘结剂设于所述透明封装层与所述电极层之间的空隙中，或设于所述透明封装层与所述透明导电层之间的空隙中，以实现封装。
具体地，所述变色层为电致变色材料，可以采用氧化钨(WO3)薄膜、氧化镍(NiO)薄膜等。
所述电极保护层为能够阻挡变色离子轰击所述电极层的材料，可以采用透明二氧化钛(TiO2)薄膜，实现透光，也包括变色材料。所述电极保护层也可以是离子储存层，用以保护电极层，并起到储存离子的作用。
所述电解质层为凝胶态电解质层、全固态电解质层或液态电解质层，例如采用高氯酸锂(LiClO4)的碳酸丙烯酯(PC)溶液、盐酸水溶液等。
本发明所述的肩并肩结构的电致变色器件可应用于电致变色设备中，所述电致变色设备包括至少一个所述的肩并肩结构的电致变色器件，其具体可以为电致变色调光窗户、显示器件或加密器件。
所述肩并肩结构的电致变色器件中变色单元的数量不限，且所述共用电极单元与各变色单元在同一平面上的排列布置方式也不限，具体根据电致变色设备的实际显示需要而定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
请参阅图1，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的示意图，其中图1(a)为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的主视图，图1(b)为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件包括一个共用电极单元40、一个变色单元30、一个电解质层70、一个透明封装层80以及粘结剂90。
所述共用电极单元40包括衬底41、完全覆盖在该衬底41之上的电极层42以及设于该电极层42之上的电极保护层43，并连通所述电极保护层43与变色层33。且所述电极保护层43覆盖在所述电极层42的一侧之上，所述电极层42的另一侧未覆盖区域上设有引线电极44。
所述变色单元30包括透明衬底31、完全覆盖在该透明衬底31之上的透明导电层32以及设于该透明导电层32之上的变色层33，且所述变色层33覆盖在所述透明导电层32的一侧之上，所述透明导电层32的另一侧未覆盖区域上设有引线电极34。
所述共用电极单元40与所述变色单元30在同一平面上并排拼接，且两者之间设有绝缘区50。所述共用电极单元40的引线电极44与所述变色单元30的引线电极34分别位于所述绝缘区50的两侧。
所述电解质层70覆盖在所述共用电极单元40中的电极保护层43和所述变色单元30中的变色层33之上。且，所述共用电极单元40的引线电极44和所述变色单元30的引线电极34均与所述电解质层70不接触。
所述透明封装层80覆盖在所述电解质层70之上。
所述粘结剂90设于所述透明封装层80与所述电极层42之间的空隙中，并设于所述透明封装层80与所述透明导电层32之间的空隙中，以实现封装。
所述共用电极单元40的衬底41与变色单元30的透明衬底31分别采用两片玻璃衬底，所述电极层42为溅射在衬底41上的ITO导电薄膜，所述电极保护层43为由溶胶凝胶法制备的透明TiO2薄膜，所述透明导电层32为溅射在透明衬底31上的ITO导电薄膜，所述变色层33是由热蒸发法制备的WO3薄膜，是一种阴极着色电致变色材料。
所述电解质层70采用LiClO4的PC溶液。
请参阅图2，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件工作时2种不同状态的实物照片，其中图2(a)为变色层33呈透明态时的照片，图2(b)为变色层33呈着色态时的照片。
所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，所述共用电极单元40的引线电极44与所述变色单元30的引线电极34分别连接外电路，用以提供工作电压，用户对变色层33状态的调控过程如下：
(1)未施加工作电压时，变色层33为初始的透明态，如图2(a)所示，变色层33起到透光作用；
(2)将外电路的正极连接引线电极44，将其负极连接引线电极34，即施加方向由电极层42指向透明导电层32、大小为1V的工作电压U，使变色层33着色，断开工作电压后，变色层33的着色态保持，如图2(b)所示，变色层33实现变色调光功能；
(3)再将外电路的负极连接引线电极44，将其正极连接引线电极34，即施加方向由透明导电层32指向电极层42的工作电压U，使变色层33褪色至恢复初始的透明态，如图2(a)所示，断开工作电压后，变色层33的透明态保持，恢复透光作用；
(4)重复实施步骤(2)和(3)来切换变色层33的调光功能和透光功能。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件可作为基本单元应用于智能窗中，所述智能窗包括至少一个所述的肩并肩机构的电致变色器件，各电致变色器件呈阵列式拼接。
由此，将多个所述的肩并肩结构的电致变色器件进行阵列式拼接，可以实现低成本、大面积地制备具有电致变色调光功能的智能窗。
实施例2
请参阅图3，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件包括一个共用电极单元40、9个变色单元、一个电解质层、一个透明封装层以及粘结剂。所述9个变色单元分别为变色单元30-1、变色单元30-2、变色单元30-3、变色单元30-4、变色单元30-5、变色单元30-6、变色单元30-7、变色单元30-8和变色单元30-9。
所述共用电极单元40包括长方形的衬底、完全覆盖在该衬底之上的电极层以及设于该电极层之上的电极保护层，且所述电极保护层部分覆盖在所述电极层之上，留出位于电极层一端的未覆盖区域，该未覆盖区域上设有引线电极44。
每个变色单元包括正方形的透明衬底、完全覆盖在该透明衬底之上的透明导电层以及设于该透明导电层之上的变色层，且所述变色层部分覆盖在所述透明导电层之上，留出位于该透明导电层的其中一个角的未覆盖区域，该未覆盖区域上设有引线电极34。
所述共用电极单元40与9个变色单元在同一平面上排列拼接，所述9个变色单元按3×3的矩阵排列，并机械拼接成一个正方形，所述共用电极单元40沿该正方形的其中一条边布置，且所述共用电极单元40与相邻的3个变色单元之间设有绝缘区50，每相邻两个变色单元之间也设有绝缘区50。
所述电解质层覆盖在所述共用电极单元40中的电极保护层和所述9个变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元40中的电极保护层和所述9个变色单元中的变色层。且，所述共用电极单元40的引线电极44和所述9个变色单元的引线电极34均与所述电解质层不接触。
所述透明封装层覆盖在所述电解质层之上，并将所述共用电极单元40的引线电极44及各变色单元的引线电极34露出。
所述粘结剂设于所述透明封装层与所述电极层之间的空隙中，并设于所述透明封装层与所述透明导电层之间的空隙中，以实现封装。
所述共用电极单元40的衬底与所述9个变色单元的透明衬底共用同一片玻璃衬底，所述电极层为溅射在该玻璃衬底上的金属薄膜，所述电极保护层为由溶胶凝胶法制备的透明TiO2薄膜，所述透明导电层为溅射在该玻璃衬底上的ITO导电薄膜，所述变色层为由热蒸发法制备的WO3薄膜或者NiO薄膜。
所述9个变色单元中的变色层的材料和形状可以互不相同。以变色单元30-1与变色单元30-2为例，所述变色单元30-1的变色层为正方形，采用NiO薄膜，其着色时呈黑色；而所述变色单元30-2的变色层为三角形，采用WO3薄膜，其着色时呈蓝色。
所述电解质层采用LiClO4的PC溶液。
所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，用户根据各变色层的材料特性的不同，可以在共用电极单元40的电极层与任意一个变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该变色单元中变色层的着色或褪色，从而实现对单个变色单元的单独变色调控；也可以在共用电极单元40的电极层与多个变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该多个变色单元中变色层的同时变色，从而实现对多个变色单元的多色彩呈现或完全透明的调控；还可以在任意至少两个的变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该至少变色单元中变色层之间的着色与褪色的切换，从而实现变色单元之间的色彩切换。
请参阅图4，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件工作时4种不同状态的实物照片，其中，图4(a)为变色单元30-1的变色层呈着色态，变色单元30-2的变色层呈透明态时的照片；图4(b)为变色单元30-1的变色层呈透明态，变色单元30-2的变色层呈着色态时的照片；图4(c)为变色单元30-1和变色单元30-2的变色层均呈透明态时的照片；图4(d)为变色单元30-1和变色单元30-2的变色层均呈着色态时的照片。
以变色单元30-1与变色单元30-2为例，用户可以将变色单元30-1与变色单元30-2调控为4种不同的色态显示组合，调控方式如下：
(1)不施加工作电压时，变色单元30-1的正方形变色层为初始的黑色着色态，变色单元30-2的三角形变色层为初始的透明态，如图4(a)所示；
(2)将外电路的负极连接引线电极44，将其正极连接变色单元30-1的引线电极34，即施加方向由变色单元30-1的透明导电层指向共用电极单元40的电极层、大小为1V的工作电压，使变色单元30-1的正方形变色层褪色为透明态，变色单元30-2的三角形变色层也为透明态，如图4(c)所示；
(3)将引线电极44接地，将外电路的正极连接变色单元30-1的引线电极34连接，将其负极连接变色单元30-2的引线电极34，即施加方向由变色单元30-1的透明导电层指向变色单元30-2的透明导电层、大小为1V的工作电压，使变色单元30-1的正方形变色层褪色为透明态，变色单元30-2的三角形变色层着色为蓝色，如图4(b)所示；
(4)将引线电极44接地，将外电路的负极连接变色单元30-1的引线电极34连接，将其正极连接变色单元30-2的引线电极34，即施加方向由变色单元30-2的透明导电层指向变色单元30-1的透明导电层、大小为1V的工作电压，使变色单元30-1的正方形变色层着色为黑色，变色单元30-2的三角形变色层着色为蓝色，如图4(d)所示。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件可作为基本单元进行阵列式拼接，可以得到多色彩的阵列式智能窗，所述多色彩的阵列式智能窗包括至少一个所述的肩并肩结构的电致变色器件。
实施例3
请参阅图5，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件包括一个共用电极单元40、两个变色单元、一个电解质层、一个透明封装层以及粘结剂。所述两个变色单元分别为变色单元30-1和变色单元30-2。
所述共用电极单元40包括长方形的衬底、完全覆盖在该衬底之上的电极层以及设于该电极层之上的电极保护层43，且所述电极保护层43覆盖在所述电极层的一侧中部之上，留出包围该电极保护层43的未覆盖区域，该未覆盖区域的中部设有引线电极44。
每个变色单元包括长方形的透明衬底、完全覆盖在该透明衬底之上的透明导电层以及设于该透明导电层之上的变色层，且所述变色层为8字形，其覆盖在所述透明导电层的中部之上，该透明导电层的未覆盖区域上设有引线电极34。
所述共用电极单元40与所述两个变色单元在同一平面上排列拼接，所述两个变色单元并排设置，所述共用电极单元40设于所述两个变色单元的一侧，且所述共用电极单元40与所述两个变色单元之间设有绝缘区50，所述两个变色单元之间也设有绝缘区50。
所述电解质层覆盖在所述共用电极单元40中的电极保护层43和所述两个变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元40中的电极保护层和所述两个变色单元中的变色层。且，所述共用电极单元40的引线电极44和所述两个变色单元的引线电极34均与所述电解质层不接触。
所述透明封装层覆盖在所述电解质层之上，并将所述共用电极单元40的引线电极44及所述两个变色单元的引线电极34露出。
所述粘结剂设于所述透明封装层与所述电极层之间的空隙中，并设于所述透明封装层与所述透明导电层之间的空隙中，以实现封装。
所述共用电极单元40的衬底与所述两个变色单元的透明衬底分别采用三片玻璃衬底，所述电极层为溅射在所述衬底上的ITO导电薄膜，所述电极保护层43为由溶胶凝胶法制备的透明TiO2薄膜，所述两个变色单元的透明导电层为溅射在透明衬底上的ITO导电薄膜，所述变色单元30-1的变色层33-1为由热蒸发法制备的NiO薄膜，所述变色单元30-1的变色层33-2为由热蒸发法制备的WO3薄膜。
所述电解质层采用LiClO4的PC溶液。
所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，用户根据各变色层的材料特性的不同，可以在共用电极单元40的电极层与任意一个变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该变色单元中变色层的着色或褪色，从而实现单个变色单元的数字显示；也可以在所述两个的变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该两个变色单元中变色层之间的着色与褪色的切换，从而实现变色单元之间的数字显示切换。
请参阅图6，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件工作时4种不同状态的实物照片，其中，图6(a)为变色层33-1和变色层33-2均呈透明态时的照片；图6(b)为变色层33-1呈着色态，变色层33-2呈透明态时的照片；图6(c)为变色层30-1呈透明态，变色层30-2呈着色态时的照片；图6(d)为变色层33-1和变色层33-2均呈着色态时的照片。
用户可以将变色单元30-1与变色单元30-2调控为4种不同的色态显示组合，调控方式如下：
(1)不施加工作电压时，变色层33-1为初始的黑色着色态，显示数字8，变色层33-2为初始的透明态，不显示数字，如图6(c)所示；
(2)将外电路的负极连接引线电极44，将其正极连接变色单元30-1的引线电极34，即施加方向由变色单元30-1的透明导电层指向共用电极单元40的电极层、大小为1～5V的工作电压，使变色层33-1褪色为透明态而不显示数字，变色层33-2也为透明态，不显示数字，如图6(a)所示；
(3)将引线电极44接地，将外电路的正极连接变色单元30-1的引线电极34连接，将其负极连接变色单元30-2的引线电极34，即施加方向由变色单元30-1的透明导电层指向变色单元30-2的透明导电层、大小为1～5V的工作电压，使变色层33-1褪色为透明态，从而显示数字8，变色层33-2着色为蓝色，从而显示数字8，如图6(d)所示；
(4)将引线电极44接地，将外电路的负极连接变色单元30-1的引线电极34连接，将其正极连接变色单元30-2的引线电极34，即施加方向由变色单元30-2的透明导电层指向变色单元30-1的透明导电层、大小为1～5V的工作电压，使变色层33-1着色为黑色，从而显示数字8，变色层33-2着色为蓝色，从而显示数字8，如图6(b)所示。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件可作为基本单元进行阵列式拼接，可以得到彩色的数码显示器，所述彩色的数码显示器包括至少一个所述的肩并肩结构的电致变色器件。
由此，将多个所述的肩并肩结构的电致变色器件进行阵列式拼接，可以实现大面积的彩色数码静态显示。
实施例4
请参阅图7，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的俯视图。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件包括一个共用电极单元40、三个变色单元、一个电解质层、一个透明封装层以及粘结剂。所述三个变色单元分别为变色单元30-1、变色单元30-2和变色单元30-3。
所述共用电极单元40包括长方形的衬底、完全覆盖在该衬底之上的电极层以及设于该电极层之上的电极保护层42，且所述电极保护层42覆盖在所述电极层的一侧中部之上，留出半包围于该电极保护层42的未覆盖区域，该未覆盖区域的中部设有引线电极44。
每个变色单元包括长方形的透明衬底、完全覆盖在该透明衬底之上的透明导电层以及设于该透明导电层之上的变色层，且所述变色层为方形，其覆盖于在所述透明导电层的中部之上，该透明导电层的未覆盖区域上设有引线电极34。
所述共用电极单元40与所述三个变色单元在同一平面上排列拼接，所述三个变色单元并排设置，所述共用电极单元40设于所述三个变色单元的一侧，且所述共用电极单元40与所述三个变色单元之间设有绝缘区50，每相邻两个变色单元之间也设有绝缘区50。
所述电解质层覆盖在所述共用电极单元40中的电极保护层42和所述三个变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元40中的电极保护层42和所述三个变色单元中的变色层。且，所述共用电极单元40的引线电极44和所述三个变色单元的引线电极34均与所述电解质层不接触。
所述透明封装层覆盖在所述电解质层之上，并将所述共用电极单元40的引线电极44及所述三个变色单元的引线电极34露出。
所述粘结剂设于所述透明封装层与所述电极层之间的空隙中，并设于所述透明封装层与所述透明导电层之间的空隙中，以实现封装。
所述共用电极单元40与所述三个变色单元采用同一块柔性ITO透明导电衬底，则该柔性ITO透明导电衬底的衬底共同作为所述共用电极单元40的衬底和所述三个变色单元的透明衬底，该柔性ITO透明导电衬底上的ITO导电薄膜分别划分为所述共用电极单元40的电极层与所述三个变色单元的透明导电层。
所述电极保护层42是由溶胶凝胶法制备的透明TiO2薄膜。所述变色单元30-1的变色层33-1、变色单元30-2的变色层33-2和变色单元30-3的变色层33-3都是由热蒸发法制备的WO3薄膜。
所述电解质层采用质量浓度为1％的盐酸水溶液。
在本实施例的本实施例的肩并肩结构的电致变色器件的底部设置一块显色板，所述显色板上设有三基色(红R、绿G、蓝B)的色区，包括与变色层33-1位置对应的R色区(红)、与变色层33-2位置对应的G色区(绿)、以及变色层33-3位置对应的B区(蓝)。所述变色层为透明态时，会显示出与其对应的色区，而为着色态时会遮挡与其对应的色区。
所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，用户可以在共用电极单元40的电极层与任意至少一个变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该变色单元中变色层的着色或褪色，从而实现对应色区的显示调控；还可以在任意至少两个的变色单元的透明导电层之间施加工作电压，即可实现该至少两个变色单元中变色层之间的着色与褪色的切换，从而实现变色单元之间的对应色区的显示切换。
请参阅图8，其为本实施例的肩并肩结构的电致变色器件工作时8种不同状态的实物照片，其中，图8(a)为三个变色层均呈透明态时的照片；图8(b)为三个变色层均呈着色态时的照片；图8(c)为变色层33-1和变色层33-2呈着色态，变色层33-3呈透明态时的照片；图8(d)为变色层33-1和变色层33-3呈着色态，变色层33-2呈透明态时的照片；图8(e)为变色层33-2和变色层33-3呈着色态，变色层33-1呈透明态时的照片；图8(f)为变色层33-1呈着色态，变色层33-2和变色层33-3呈透明态时的照片；图8(g)为变色层33-2呈着色态，变色层33-1和变色层33-3呈透明态时的照片；图8(h)为变色层33-3呈着色态，变色层33-1和变色层33-2呈透明态时的照片。
用户可以将三个变色单元调控为9种不同的状态组合，调控方式包括但不限于以下几种：
(1)不施加工作电压时，三个变色单元的变色层为初始的透明态，显示R色区、G色区和B色区，如图8(a)所示；
(2)将外电路的正极连接引线电极44，将其负极分别连接任意两个变色单元的引线电极34，即施加方向由共用电极单元40的电极层指向该两个变色单元的透明导电层、大小为1～3V的工作电压，使该两个变色单元的变色层着色，从而仅显示其余一个变色层对应的色区，如图8(c)～(e)所示；
(3)将外电路的正极连接引线电极44，将其负极连接任意一个变色单元的引线电极34，即施加方向由共用电极单元40的电极层指向该变色单元的透明导电层、大小为1～3V的工作电压，使该变色单元的变色层着色，从而仅显示该变色层对应的色区以外的两个色区，如图8(f)～(h)所示；
(4)将外电路的正极连接引线电极44，将其负极分别连接三个变色单元的引线电极34，即施加方向由共用电极单元40的电极层指向该三个变色单元的透明导电层、大小为1～3V的工作电压，使该三个变色单元的变色层都着色，从而R色区、G色区和B色区都不显示，如图8(b)所示；
(5)将外电路的负极连接引线电极44，将其正极连接任意一个或多个变色单元的引线电极34，即施加方向由该变色单元的透明导电层指向共用电极单元40的电极层的工作电压，可使该变色单元的变色层褪色为透明态，从而显示该变色单元对应的色区。
本实施例的肩并肩结构的电致变色器件可作为显示基元进行阵列式拼接，可以得到彩色显示器，所述彩色的数码显示器包括至少一个所述的肩并肩结构的电致变色器件。
由此，将多个所述的肩并肩结构的电致变色器件进行阵列式拼接，可以实现大面积的、柔性彩色静态显示。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：包括一个共用电极单元、至少一个变色单元以及一个电解质层，所述共用电极单元包括电极层和设于该电极层之上的电极保护层，所述变色单元包括透明导电层和设于该透明导电层之上的变色层，所述共用电极单元和各变色单元在同一平面上排列布置，且相邻两单元之间设有绝缘区，所述电解质层覆盖在所述共用电极单元中的电极保护层和各变色单元中的变色层之上，并连通所述共用电极单元中的电极保护层与各变色单元中的变色层。
2.根据权利要求1所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：所述肩并肩结构的电致变色器件工作时，在所述共用电极单元的电极层与至少一个变色单元中的透明导电层之间施加工作电压，实现至少一个变色单元中的变色层的变色；或者，在至少两个变色单元中的透明导电层之间施加工作电压，实现至少两个变色单元中的变色层之间的变色切换。
3.根据权利要求1所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：所述共用电极单元还包括衬底，其电极层设于该衬底之上；所述变色单元还包括透明衬底，其透明导电层设于该透明衬底之上。
4.根据权利要求3所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：所述共用电极单元的衬底与各变色单元的透明衬底共用同一块衬底。
5.根据权利要求1所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：还包括一个透明封装层，所述透明封装层覆盖于所述电解质层之上。
6.根据权利要求1所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：所述共用电极单元中，所述电极保护层部分覆盖在所述电极层之上，所述电极层的未覆盖区域上设有与其电连接的引线电极；所述变色单元中，所述变色层部分覆盖在所述透明导电层之上，所述透明导电层的未覆盖区域上设有与其电连接的引线电极；且所述共用电极单元的引线电极和各变色单元的引线电极均与所述电解质层不接触。
7.根据权利要求1-6任一项所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：所述变色层为电致变色材料。
8.根据权利要求1-6任一项所述的肩并肩结构的电致变色器件，其特征在于：所述电极保护层为能够阻挡变色离子轰击所述电极层的材料。
9.一种电致变色设备，其特征在于：包括至少一个权利要求1-8任一项所述的肩并肩结构的电致变色器件。
10.根据权利要求9所述的电致变色设备，其特征在于：所述电致变色设备为电致变色调光窗户、显示器件或加密器件。
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