CN114114771A - 电致变色器件及其制备方法、电致变色器件的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电致变色器件及其制备方法、控制方法，电致变色器件包括间隔设置的第一基底、第二基底和第三基底，第一基底和第二基底形成第一腔，第二基底和第三基底形成第二腔；第一透明导电层和第二透明导电层位于第一腔内且分设于第一基底和第二基底上；第三透明导电层和第四透明导电层位于第二腔内且分设于第二基底和第三基底上；第一电解液和第二电解液设于第一腔和第二腔；第一电致变色层设于第一透明导电层；第二电致变色层设于第四透明导电层；第一透明导电层与第一电源正极与负极之一连接，第二透明导电层与另一连接；第三透明导电层与第二电源正极与负极之一连接，第四透明导电层与另一连接。本发明可避免中间态的变色不均匀现象。
Description
技术领域
本发明涉及电致变色技术领域，特别涉及一种电致变色器件及其制备方法、电致变色器件的控制方法。
背景技术
电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象。将电致变色材料应用于消费电子器件、建筑及汽车窗玻璃，可起到增加产品动态外观、调控光强的作用，是理想的装饰及节能材料。
然而，现有的电致变色器件，容易出现中间态变色不均匀现象。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电致变色器件及其制备方法、电致变色器件的控制方法，旨在解决电致变色器件中存在的中间态变色不均匀现象。
为实现上述目的，本发明提出一种电致变色器件，包括：
依次间隔设置的第一基底、第二基底和第三基底，所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；
第一透明导电层和第二透明导电层，均位于所述第一腔内，且分设于所述第一基底和所述第二基底上；
第三透明导电层和第四透明导电层，均位于所述第二腔内，且分设于所述第二基底和第三基底上；
第一电解液和第二电解液，分别对应设于所述第一腔和所述第二腔；
第一电致变色层，设于所述第一透明导电层上；以及，
第二电致变色层，设于所述第四透明导电层上；
其中，所述第一透明导电层与第一电源的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层与其中另一连接；
所述第三透明导电层与第二电源的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层与其中另一连接。
可选地，所述第一透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种；和/或，
所述第二透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种；和/或，
所述第三透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种；和/或，
所述第四透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种。
可选地，所述第一透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□；和/或，
所述第二透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□；和/或，
所述第三透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□；和/或，
所述第四透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□。
可选地，所述第一电致变色层的厚度为30～150nm；和/或，
所述第二电致变色层的厚度为120～300nm。
可选地，所述第一电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH1，70％≤TH1≤90％；和/或，
所述第一电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述着色状态的透过率为TL1，20％≤TL1≤40％；和/或，
所述第二电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH2，55％≤TH2≤75％；和/或，
所述第二电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述着色状态的透过率为TL2，10％≤TL2≤30％。
可选地，所述第一电致变色层具有褪色状态和着色状态，褪色状态的透过率为TH1，所述第二电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH2，TH2＜TH1。
可选地，所述第一透明导电层与第一电源的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层与其中另一连接；
所述第三透明导电层与第二电源的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层与其中另一连接。
可选地，所述第一电解液的材质包括盐酸溶液、KOH溶液或LiClO4的碳酸丙烯酯溶液；和/或，
所述第二电解液的材质包括盐酸溶液、KOH溶液或LiClO4的碳酸丙烯酯溶液。
可选地，所述第一电致变色层的材质包括三氧化钨；和/或，
所述第二电致变色层的材质包括三氧化钨。
本发明进一步提出一种如上所述的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：
S10、提供第一基底、第二基底和第三基底，以在所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，在所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；
S20、在所述第一腔内，沉积第一透明导电层和第二透明导电层，使第一透明导电层和第二透明导电层分设于所述第一基底和所述第二基底上；
S30、在所述第二腔内，沉积第三透明导电层和第四透明导电层，使第三透明导电层和第四透明导电层分设于所述第二基底和第三基底上；
S40、在所述第一透明导电层上沉积第一电致变色层；
S50、在所述第四透明导电层上沉积第二电致变色层；
S60、分别向所述第一腔和所述第二腔内对应填充第一电解液和第二电解液，并将所述第一腔和所述第二腔密封，得电致变色器件。
本发明进一步提出一种电致变色器件的控制方法，所述电致变色器件包括依次间隔设置的第一基底、第二基底和第三基底、第一透明导电层和第二透明导电层、第三透明导电层和第四透明导电层、第一电解液和第二电解液、第一电致变色层以及第二电致变色层；
所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；第一透明导电层和第二透明导电层均位于所述第一腔内，且分设于所述第一基底和所述第二基底上；第三透明导电层和第四透明导电层均位于所述第二腔内，且分设于所述第二基底和第三基底上；第一电解液和第二电解液分别对应设于所述第一腔和所述第二腔；第一电致变色层设于所述第一透明导电层上；第二电致变色层，设于所述第四透明导电层上，所述第一透明导电层与第一电源的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层与其中另一连接；所述第三透明导电层与第二电源的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层与其中另一连接；
所述电致变色器件的控制方法包括以下步骤：
关闭第一电源和第二电源，使第一电致变色层和第二电致变色层均褪色，以使电致变色器件呈褪色状态；
打开第一电源，关闭第二电源，使第一电致变色层着色，第二电致变色层褪色，以使电致变色器件呈第一中间态；
关闭第一电源，打开第二电源，使第一电致变色层褪色，第二电致变色层着色，以使电致变色器件呈第二中间态；
打开第一电源和第二电源，是第一电致变色层和第二电致变色层均着色，以使电致变色器件呈着色状态。
本发明的技术方案中，提出一种电致变色器件，通过在第一腔、第二腔两个腔室分别对应设置第一电致变色层和第二电致变色层，可以分别控制两个电致变色层的着色及褪色情况，两个电致变色层形成互补，可以有效避免单层电致变色层在中间态的变色不均匀现象，使得电致变色器件的尺寸更大，更便于制备；此外，相比于单层电致变色层，第一电致变色层和第二电致变色层的厚度可以更薄，便于离子插入，变色速率更快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为现有的电致变色器件的结构示意图；
图2为图1的组装工艺图；
图3为图1中电致变色层上的有效电压与导电银浆距离间的关系图；
图4为图1中电致变色器件施加电压进行变色的效果示意图；
图5为本发明提出的电致变色器件的第一实施例的结构示意图；
图6为本发明提出的电致变色器件的第二实施例的结构示意图；
图7为本发明提出的电致变色器件的第三实施例的结构示意图；
图8为本发明提出的电致变色器件的第四实施例的结构示意图；
图9为本发明实施例褪色状态和着色状态时电致变色层厚度与透过率的关系图；
图10为本发明实施例的电致变色器件的四种变色状态图。
附图标号说明：
| 101 | 基底层(一) | 503 | 第一电致变色层 |
| 102 | 透明导电层(一) | 504 | 第一电解液 |
| 103 | 电致变色层 | 505 | 第二透明导电层 |
| 104 | 电解液 | 506 | 第二基底 |
| 105 | 透明导电层(二) | 507 | 第三透明导电层 |
| 106 | 基底层(二) | 508 | 第二电致变色层 |
| 107 | 导电银浆 | 509 | 第四透明导电层 |
| 108 | 导线 | 510 | 第三基底 |
| 109 | 电源 | 511 | 第一电源 |
| 110 | 密封材料 | 512 | 第二电源 |
| 501 | 第一基底 | 513 | 第二电解液 |
| 502 | 第一透明导电层 | 520 | 密封部 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现有的电致变色器件，容易出现中间态变色不均匀现象。
具体的，请参阅图1至图4，图1为典型的电致变色器件的结构示意图，电致变色器件包括基底层(一)101，基底层(一)101上沉积有透明导电层(一)102、电致变色层103；以及基底层(二)106，基底层(二)106上沉积有透明导电层(二)105；通过密封材料110将基底层(一)101与基底层(二)106进行连接及密封，中间灌有电解液104。透明导电层(一)与透明导电层(二)通过导线108连接至电源109。
图2为典型电致变色器件的组装工艺，在已完成透明导电层(一)102和电致变色层103制备的基底层(一)101的周向涂敷上导电银浆107，导电银浆107与透明导电层(一)102相连接，再连接至导线108；之后在已完成的透明导电层(二)105的基底层(二)106周向也涂敷上导电银浆107，再连接至导线108。将完成上述工序的基底层(一)101、基底层(二)106以及密封材料110三者进行连接密封，中间填充电解液104。最后将导线108连接至电源109后即完成液态电致变色器件的组装，可通过电源109的输出电压对电致变色层103的透过率进行控制。
针对液态电致变色器件，一般来说，小尺寸的器件变色是非常均匀的，但是继续增加尺寸时候，就会出现明显的变色不均匀现象，这种现象极大的困扰了大面积电致变色器件的应用场景。这个问题的实际原因是变色材料内部的化学反应进行程度不一样，在外界电场存在的情况下，具有活性材料的电致变色材料发生氧化还原反应，从而得失电子，使得材料的能级发生改变从而造成颜色的变化。可以理解为，电致变色材料颜色的变化与其发生的电化学反应程度息息相关，颜色变化不均匀既代表着在透明导电电极上的电致变色材料的氧化还原反应不同步。影响这一问题的最主要原因就是透明导电层(一)102电阻较高，电源电压在通过导电及边缘导电银浆107时，并不会有明显压降，而电压再经导电银浆到达透明导电层的不同位置时，由于透明导电层的电阻较高，势必会产生压降，越是远离四周导电银浆的部分，压降越明显。
图3为电致变色器件中考虑透明导电层电阻的影响，电致变色层103上的有效电压与导电银浆距离间的关系图。可以看出，由于器件中央位置较导电银浆较远，其实际有效电压要远远低于边缘位置的有效电压。
根据电致变色层材料在极化反应中电极阴阳性的差异，可以将电致变色材料归类为阴极电致变色材料和阳极电致变色材料。对于阴极电致变色材料来说，电致变色膜层在负压下会开始着色，对于阳极电致变色材料来说，电致变色膜层在正压下会开始着色。图4展示了对大面积液态阴极电致变色器件施加电压进行变色的效果示意图。在电源未施加电压时，电致变色器件整体表现为褪色态301。随着电源电压逐渐增大，如对于氧化钨作为阴极电致变色材料的器件来说，电源电压在-1～-3V左右时，器件开始随着电源电压的增大逐渐着色，但由于透明导电层引起的压降效应，使得器件边缘位置电致变色层上的有效电压较高，变色较为明显，而器件中央位置电致变色层上的有效电压较低，变色幅度较小，器件整体表现为中间态302，表现出明显的变色不均匀现象。当进一步增大电压，如达到-3.5～-5V，甚至更高时，由于施加电压较高，使得器件中央位置的电压虽然相对边缘位置仍然较低，但仍然达到了使电致变色膜层完全着色的阈值，即器件边缘位置及中间位置都完全着色，器件表现为着色态303。在实际使用过程中，需求将器件保持在褪色态301和着色态303的情况较少，大部分情况下更希望器件能将其透过率控制在中间值，但其中间态302的变色不均匀现象，严重限制了大面积电致变色器件的应用。
鉴于此，本发明提出一种电致变色器件，旨在解决电致变色器件中存在的中间态变色不均匀现象。本发明附图中，图5为本发明提出的电致变色器件的第一实施例的结构示意图；图6为本发明提出的电致变色器件的第二实施例的结构示意图；图7为本发明提出的电致变色器件的第三实施例的结构示意图；图8为本发明提出的电致变色器件的第四实施例的结构示意图；图9为本发明实施例褪色状态和着色状态时电致变色层厚度与透过率的关系图；图10为本发明实施例的电致变色器件的四种变色状态图。
请参阅图5至图8，本发明提出的电致变色器件，包括：
依次间隔设置的第一基底501、第二基底506和第三基底510，所述第一基底501和所述第二基底506之间形成第一腔，所述第二基底506和所述第三基底510之间形成第二腔；
第一透明导电层502和第二透明导电层505，均位于所述第一腔内，且分设于所述第一基底501和所述第二基底506上；
第三透明导电层507和第四透明导电层509，均位于所述第二腔内，且分设于所述第二基底506和第三基底510上；
第一电解液504和第二电解液513，分别对应设于所述第一腔和所述第二腔；
第一电致变色层503，设于所述第一透明导电层502上；以及，
第二电致变色层508，设于所述第四透明导电层509上；
所述第一透明导电层502与第一电源511的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层505与其中另一连接；所述第三透明导电层507与第二电源512的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层509与其中另一连接。
依据第一透明导电层502和第二透明导电层505位置的不同，得到所述电致变色器件的图5至图8的四个实施例：在图5的第一实施例中，第一电致变色层503和第一透明导电层502位于第一基底501上，第二电致变色层508和第四透明导电层509位于第三基底510上；在图6的第二实施例中，第一电致变色层503和第一透明导电层502位于第二基底506上，第二电致变色层508和第四透明导电层509位于第二基底506上；在图7的第三实施例中，第一电致变色层503和第一透明导电层502位于第二基底506上，第二电致变色层508和第四透明导电层509位于第三基底510上；在图8的第四实施例中，第一电致变色层503和第一透明导电层502位于第一基底501上，第二电致变色层508和第四透明导电层509位于第二基底506上。
本发明提出的电致变色器件，通过在第一腔、第二腔两个腔室分别对应设置第一电致变色层503和第二电致变色层508，可以分别控制两个电致变色层的着色及褪色情况，两个电致变色层形成互补，可以有效避免单层电致变色层在中间态的变色不均匀现象；此外，相比于单层电致变色层，第一电致变色层503和第二电致变色层508的厚度可以更薄，便于离子插入，变色速率更快。
为防止第一电解液504和第二电解液513发生泄漏，在第一腔的顶部和底部均用密封材料制作密封部520，增强密封性能。
对于各部件的尺寸和材质，本发明不做限制，对于第一基底501、第二基底506和第三基底510，其材质可以是玻璃、塑料、树脂或陶瓷；第一基底501、第二基底506和第三基底510可以为同种材料，也可以为不同种材料。优选地，第一基底501、第二基底506和第三基底510均为玻璃，第一基底501、第二基底506和第三基底510的尺寸可以做到大于60mm×60mm，例如，可以选取100mm×100mm、200mm×200mm、300mm×300mm、400mm×400mm、500mm×500mm等，也可以选择其他非矩形尺寸。
对于第一透明导电层502、第二透明导电层505、第三透明导电层507和第四透明导电层509，其材质可以是氧化铟锡(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的一种或者多种材料的组合，四个透明导电层的材质可以相同，也可以不同，优选地，所述第一透明导电层502、第二透明导电层505、第三透明导电层507和第四透明导电层509的材质均为氧化铟锡(ITO)，采用上述材质，有利于进一步消除电致变色器件中存在的中间态变色不均匀的情况。
进一步地，第一透明导电层502、第二透明导电层505、第三透明导电层507和第四透明导电层509的方块电阻均为5～50Ω/□，上述范围内，能够提高电致变色器件的性能。
在外加电场作用下，电解液中的导电离子可进入第一电致变色层503、第二电致变色层508或从第一电致变色层503、第二电致变色层508中脱出，引起膜层发生外观颜色变化。第一电致变色层503、第二电致变色层508可以为阴极电致变色金属氧化物，如WO3、MoO3、TiO2、Nb2O5、V2O5的任意一种或多种材料的组合。也可以为阳极电致变色金属氧化物，如NiO、NiWO、Co2O3、Rh2O3的任意一种或多种材料的组合。也可以为有机电致变色材料，如紫罗精、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的任意一种或多种材料的组合。第一电致变色层503、第二电致变色层508可以为同种材料，也可以为不同种材料。优选地，所述第一电致变色层503的材质包括三氧化钨；所述第二电致变色层508的材质包括三氧化钨。采用上述材料，电致变色效果好。
对于电致变色层厚度与透过率的关系，请参阅图9，分别给出了褪色状态和着色状态电致变色层厚度与透过率的关系，随着电致变色膜层厚度的增加，膜层在着色与褪色状态下的透过率均有着一定的下降。在膜层厚度较薄时，着色态与褪色态透过率的差异不是很大，而随着膜层厚度的增加，着色态与褪色态透过率的差异逐渐增加，但较厚的电致变色膜层会导致Li+、H+、K+等离子难以插入，造成变色速率慢，变色效率低等问题。
优选地，所述第一电致变色层503的厚度为30～150nm；所述第二电致变色层508的厚度为120～300nm，上述厚度下，电致变色效果好，且能消除电致变色器件中存在的中间态变色不均匀的情况。
为了进一步提高中间态变色的均匀性，在本发明实施例中，所述第一电致变色层503具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH1，70％≤TH1≤90％；所述第一电致变色层503具有褪色状态和着色状态，所述着色状态的透过率为TL1，20％≤TL1≤40％；所述第二电致变色层508具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH2，55％≤TH2≤75％；所述第二电致变色层508具有褪色状态和着色状态，所述着色状态的透过率为TL2，10％≤TL2≤30％。
进一步地，所述第一电致变色层503具有褪色状态和着色状态，褪色状态的透过率为TH1，所述第二电致变色层508具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH2，TH2＜TH1，即第一电致变色层503薄膜褪色态的透过率高于第二电致变色层508褪色时的透过率，如此，中间态时，两个电致变色层相同位置的颜色基本不同，经过两者混合，使得中间态颜色更加均匀。
第一电解液504和第二电解液513，为含有Li+、H+、OH-、Na2+、Al3+、K+等可引起电致变色层发生外观颜色变化的离子的溶液，优选地，所述第一电解液504的材质包括盐酸溶液、KOH溶液或LiClO4的碳酸丙烯酯溶液；所述第二电解液513的材质包括盐酸溶液、KOH溶液或LiClO4的碳酸丙烯酯溶液。更优选地，第一电解液504和第二电解液513使用1mol/L的LiClO4的碳酸丙烯酯溶液，采用上述溶液，电致变色器件的电致变色效果好。
本发明进一步提出一种电致变色器件的控制方法，所述电致变色器件包括依次间隔设置的第一基底501、第二基底506和第三基底510、第一透明导电层502和第二透明导电层505、第三透明导电层507和第四透明导电层509、第一电解液504和第二电解液513、第一电致变色层503以及第二电致变色层508；
所述第一基底501和所述第二基底506之间形成第一腔，所述第二基底506和所述第三基底510之间形成第二腔；第一透明导电层502和第二透明导电层505均位于所述第一腔内，且分设于所述第一基底501和所述第二基底506上；第三透明导电层507和第四透明导电层509均位于所述第二腔内，且分设于所述第二基底506和第三基底510上；第一电解液504和第二电解液513分别对应设于所述第一腔和所述第二腔；第一电致变色层503设于所述第一透明导电层502上；第二电致变色层508，设于所述第四透明导电层509上，所述第一透明导电层502与第一电源511的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层505与其中另一连接；所述第三透明导电层507与第二电源512的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层509与其中另一连接；
所述电致变色器件的控制方法包括以下步骤：
关闭第一电源511和第二电源512，使第一电致变色层503和第二电致变色层508均褪色，以使电致变色器件呈褪色状态；
打开第一电源511，关闭第二电源512，使第一电致变色层503着色，第二电致变色层508褪色，以使电致变色器件呈第一中间态；
关闭第一电源511，打开第二电源512，使第一电致变色层503褪色，第二电致变色层508着色，以使电致变色器件呈第二中间态；
打开第一电源511和第二电源512，是第一电致变色层503和第二电致变色层508均着色，以使电致变色器件呈着色状态。
为了实现两个电致变色层的更好的控制，在本发明实施例中，请参阅图5至图8，所述第一透明导电层502与第一电源511的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层505与其中另一连接；所述第三透明导电层507与第二电源512的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层509与其中另一连接。
将第一基底501、第二基底506两面、第三基底510上引出的导线分别连接至第一电源511与第二电源512。其中，第一电源511分别连接至第一透明导电层502和第二透明导电层505，可控制第一电致变色层503的变色，第二电源512分别连接至第三透明导电层507和第四透明导电层509，可控制第二电致变色层508的变色。
如此，不仅能实现分别控制，提高电致变色效果，还可以通过控制，实现一个电致变色器件呈现出整体四种不同透过率的均匀的变色状态，请参阅图10：
第一电致变色层503在褪色下的透过率为TH1、完全着色态下的透过率为TL1；第二电致变色层508在褪色下的透过率为TH2、完全着色态下的透过率为TL2，因三个基底及四个透明导电层的透过率一直为定值，考虑透过率变化时可暂不考虑，其透过率设定为1。使用第一电源511和第二电源512对第一电致变色层503和第二电致变色层508分别进行着色时，均施加足够大的电压，如对氧化钨为电致变色膜层的器件施加-3.5～-5V的电压，使得膜层边缘位置与中央位置的有效电压都高于使膜层完全着色的电压，膜层呈现出整体均匀完全着色的现象。该器件共可呈现以下四种不同透过率的均匀变色状态。
(1)第一电源511不输出电压，第一电致变色层503呈现褪色状态，透过率为TH1。第二电源512也不输出电压，第二电致变色层508也呈现出褪色状态，透过率为TH2。器件整体表现为褪色状态，透过率为TH1×TH2，请参阅图10中601。
(2)第一电源511输出足够高的电压，-3.5～-5V，第一电致变色层503呈现中央及边缘均完全着色的现象，整面透过率均为TL1。第二电源512不输出电压，第二电致变色层508呈现出褪色状态，透过率为TH2。器件整体表现为第一中间态，透过率为TL1×TH2，请参阅图10中602。
(3)第一电源511不输出电压，第一电致变色层503呈现褪色状态，透过率为TH1。第二电源512输出足够高的电压，-3.5～-5V，第二电致变色层508呈现中央及边缘均完全着色的现象，整面透过率均为TL2。器件整体表现为第二中间态，透过率为TH1×TL2，请参阅图10中603。
(4)第一电源511输出足够高的电压，-3.5～-5V，第一电致变色层503呈现中央及边缘均完全着色的现象，整面透过率均为TL1。第二电源512也输出足够高的电压，-3.5～-5V，第二电致变色层508呈现中央及边缘均完全着色的现象，整面透过率均为TL2。器件整体表现为着色态，透过率为TL1×TL2，请参阅图10中604。
该电致变色器件共可呈现出透过率分别为TH1×TH2、TL1×TH2、TH1×TL2、TL1×TL2四种不同的透过率状态，且器件在每种透过率下均呈现出均匀变色的现象。
本发明进一步提出一种如上所述的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：
S10、提供第一基底、第二基底和第三基底，以在所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，在所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；
所述第一基底和第二基底、第二基底和第三基底之间的距离可以选择1～20mm，进一步的，可以根据需要选择3～8mm之间的厚度范围。
S20、在所述第一腔内，沉积第一透明导电层和第二透明导电层，使第一透明导电层和第二透明导电层分设于所述第一基底和所述第二基底上；
S30、在所述第二腔内，沉积第三透明导电层和第四透明导电层，使第三透明导电层和第四透明导电层分设于所述第二基底和第三基底上；
第一透明导电层、第二透明导电层、第三透明导电层和第四透明导电层的沉积方法，本发明不做限制，例如可以采用磁控溅射法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法、化学气相沉积法、水热法、朗格缪尔-布吉特(L-B)技术等。
在步骤S30后，S40之前，还需在第一基底、第二基底的两个镀膜面、第三基底的膜层周向涂敷上导电银浆，导电银浆分别连接至对应的透明导电层，再连接一导线引出，以与第一电源或第二电源连接。
S40、在所述第一透明导电层上沉积第一电致变色层；
S50、在所述第四透明导电层上沉积第二电致变色层；
S60、分别向所述第一腔和所述第二腔内对应填充第一电解液和第二电解液，并将所述第一腔和所述第二腔密封，得电致变色器件。
所述第一腔和所述第二腔密封时，可以采用的密封材料包括聚异丁烯(PIB)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、硅胶等，具体地，在填充第一电解液和第二电解液之前，可以先密封一次，并预留出灌装电解液的小口，待电解液填充进第一腔和第二腔后，再将小口封住。
本发明提出的电致变色器件的制备方法，方法简单、便于实现大规模制造，制备出的电致变色器件，能够避免出现中间态变色不均匀现象的出现，且具备了上述电致变色器件的全部有益效果，在此不再一一赘述。
综上所述，本发明提出的电致变色器件，便于生产、便于实现大规模制造，此外，两个电致变色层形成互补，可以有效避免单层电致变色层在中间态的变色不均匀现象；此外，相比于单层电致变色层，第一电致变色层和第二电致变色层的厚度可以更薄，便于离子插入，变色速率更快。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电致变色器件，其特征在于，包括：
依次间隔设置的第一基底、第二基底和第三基底，所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；
第一透明导电层和第二透明导电层，均位于所述第一腔内，且分设于所述第一基底和所述第二基底上；
第三透明导电层和第四透明导电层，均位于所述第二腔内，且分设于所述第二基底和第三基底上；
第一电解液和第二电解液，分别对应设于所述第一腔和所述第二腔；
第一电致变色层，设于所述第一透明导电层上；以及，
第二电致变色层，设于所述第四透明导电层上；
其中，所述第一透明导电层与第一电源的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层与其中另一连接；
所述第三透明导电层与第二电源的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层与其中另一连接。
2.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种；和/或，
所述第二透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种；和/或，
所述第三透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种；和/或，
所述第四透明导电层的材质包括氧化铟锡、掺铝氧化锌、氟掺杂氧化锡、石墨烯、金属网格、纳米银、碳纳米管中的至少一种。
3.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□；和/或，
所述第二透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□；和/或，
所述第三透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□；和/或，
所述第四透明导电层的方块电阻为5～50Ω/□。
4.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层的厚度为30～150nm；和/或，
所述第二电致变色层的厚度为120～300nm。
5.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH1，70％≤TH1≤90％；和/或，
所述第一电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述着色状态的透过率为TL1，20％≤TL1≤40％；和/或，
所述第二电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH2，55％≤TH2≤75％；和/或，
所述第二电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述着色状态的透过率为TL2，10％≤TL2≤30％。
6.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层具有褪色状态和着色状态，褪色状态的透过率为TH1，所述第二电致变色层具有褪色状态和着色状态，所述褪色状态的透过率为TH2，TH2＜TH1。
7.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电解液的材质包括盐酸溶液、KOH溶液或LiClO4的碳酸丙烯酯溶液；和/或，
所述第二电解液的材质包括盐酸溶液、KOH溶液或LiClO4的碳酸丙烯酯溶液。
8.如权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层的材质包括三氧化钨；和/或，
所述第二电致变色层的材质包括三氧化钨。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、提供第一基底、第二基底和第三基底，以在所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，在所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；
S20、在所述第一基底朝向所述第一腔的一侧沉积第一透明导电层，在所述第二基底两侧分别沉积第二透明导电层和第三透明导电层，在所述第三基底朝向所述第二腔的一侧沉积第四透明导电层；
S30、在所述第一透明导电层或第二透明导电层朝向所述第一腔的一侧沉积第一电致变色层；
S40、在所述第三透明导电层或第四透明导电层朝向所述第二腔的一侧沉积第二电致变色层；
S50、分别向所述第一腔和所述第二腔内对应填充第一电解液和第二电解液，并将所述第一腔和所述第二腔密封，得电致变色器件。
10.一种电致变色器件的控制方法，其特征在于，所述电致变色器件包括依次间隔设置的第一基底、第二基底和第三基底、第一透明导电层和第二透明导电层、第三透明导电层和第四透明导电层、第一电解液和第二电解液、第一电致变色层以及第二电致变色层；
所述第一基底和所述第二基底之间形成第一腔，所述第二基底和所述第三基底之间形成第二腔；第一透明导电层和第二透明导电层均位于所述第一腔内，且分设于所述第一基底和所述第二基底上；第三透明导电层和第四透明导电层均位于所述第二腔内，且分设于所述第二基底和第三基底上；第一电解液和第二电解液分别对应设于所述第一腔和所述第二腔；第一电致变色层设于所述第一透明导电层上；第二电致变色层，设于所述第四透明导电层上，所述第一透明导电层与第一电源的正极与负极其中之一连接，所述第二透明导电层与其中另一连接；所述第三透明导电层与第二电源的正极与负极其中之一连接，所述第四透明导电层与其中另一连接；
所述电致变色器件的控制方法包括以下步骤：
关闭第一电源和第二电源，使第一电致变色层和第二电致变色层均褪色，以使电致变色器件呈褪色状态；
打开第一电源，关闭第二电源，使第一电致变色层着色，第二电致变色层褪色，以使电致变色器件呈第一中间态；
关闭第一电源，打开第二电源，使第一电致变色层褪色，第二电致变色层着色，以使电致变色器件呈第二中间态；
打开第一电源和第二电源，是第一电致变色层和第二电致变色层均着色，以使电致变色器件呈着色状态。
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