CN114253039A - 高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构、器件及制法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构、器件及制法。所述多彩电致变色结构包括电致变色层，其包括复数个由第一光学结构层或第二光学结构层、介质层依次交替叠加排列形成的层数对结构；所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成光学腔。本发明还公开了一种多彩电致变色器件。本发明通过在不同的基底上沉积不同厚度的金属层或不同厚度的介质层作为电致变色结构，可以实现不同亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。本发明的多彩电致变色结构属于一种结构色，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色。
Description
技术领域
本发明涉及一种多彩薄膜，具体涉及一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构、其制备方法及相应的多彩电致变色器件，属于光学或光电技术领域。
背景技术
电致变色是材料的光学属性在施加电压下发生循环可逆变化的现象，对于最常使用的智能窗，电致变色材料器件只需要满足光线透明度的调制，而在显示器件的应用领域，电致变色则是通过电压实现不同颜色的动态调控。多彩电致变色显示是在变色前后，材料表现出不一样的颜色，这在显示器件以及智能服装领域有着极强的吸引力。多彩电致变色技术以往主要是有机小分子或共轭聚合物电致变色材料在不同的氧化还原状态下能表现出不同本征颜色，这属于本征化学色的多彩电致变色。
而在自然界中，关于颜色的分类主要分两大类，一种是化学色，另一种是物理色。物理色又称为结构色，结构色是物体特殊的组织结构使光发生色散、散射、干涉和衍射等现象而产生的视觉效果，它与色素着色无关，利用不褪色和虹彩效应等优点可以制作隐身材料、防伪纸币、仿生材料等。
近年来，研究学者发现：将电致变色材料和结构色通过某种方式相结合，可以使电致变色材料表现出和其本征颜色不一样的结构色。结构色融合的电致变色可以克服一些电致变色材料颜色单调的缺点而实现多彩的电致变色显示。但是目前为止，多彩薄膜的颜色饱和度不高，或亮度有待提高，又或是色域较小，这种结构色的应用很难满足大众的需求。因此，如何对多彩电致变色结构的工作电极进行优化，寻求一种制备具有高亮度、饱和度、纯度的多彩薄膜的新技术，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
本发明的另一目的在于提供一种多彩电致变色器件。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其包括电致变色层，所述电致变色层包括：复数个由第一光学结构层或第二光学结构层、介质层依次交替叠加排列形成的层数对结构；
其中，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成一光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移
d为所述介质层的厚度，
为所述介质层的折射率，λ为所述入射光的波长，
为所述入射光在透过所述第一表面或第二表面时的折射角。
进一步地，所述电致变色层具有光学透射工作模式、光学反射工作模式或者光学透射及反射工作模式。
进一步地，所述第一光学结构层和第二光学结构层的厚度和/或材质不同。
进一步地，其中两个不同介质层的厚度和/或材质不同。
进一步地，施加于所述多彩电致变色结构的电致变色电压为-0.8V～1.0V。
相应的，本发明实施例还提供了所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构的制备方法，其包括：
提供基底；
在所述基底上交替沉积形成第一光学结构层或第二光学结构层和介质层，并重复操作两次以上，获得所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。
本发明实施例还提供了所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构的应用，例如在制备光学器件、光电器件、电子器件等设备内的应用。
例如，本发明实施例提供了一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件，包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，所述工作电极包括前述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。
本发明实施例还提供了所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件的制备方法包括：
提供基底；
在所述基底上交替沉积形成第一光学结构层或第二光学结构层和介质层，并重复操作两次以上，获得电致变色层，进而获得工作电极；以及，将工作电极、电解质、对电极组装形成高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件。
本发明实施例提供了一种所述多彩电致变色器件的调控方法，其包括：
将工作电极、对电极与电源连接形成工作电路；
调整工作电极与对电极之间的电势差，使介质层内电致变色材料的折射率发生变化，从而调控所述多彩电致变色器件的颜色。
本发明实施例还提供了一种装置，其包括所述的多彩电致变色器件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明的各光学结构层和介质层构成一种光学结构-介质结构，能产生光学多层薄膜干涉，从而显示出多彩色；各光学结构层厚度的不同可以使多彩薄膜显示出不同的亮度、饱和度、纯度；介质层厚度的不同可以使多彩薄膜显示出不同的亮度、饱和度、纯度；基底的不同可以使多彩薄膜显示出不同的亮度、饱和度、纯度；各光学结构层和介质层交替排列；光学结构层和介质层组成层数对，随着层数对的改变，颜色的高亮度、饱和度、纯度也有所改变；
2)本发明通过在不同的基底上沉积不同厚度的金属层或不同厚度的介质层，可以实现不同亮度、不同饱和度、不同纯度的多彩电致变色结构。本发明的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构的电致变色层属于一种结构色，相比市场上现有的各种颜色染料制备的多彩薄膜，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色；
3)本发明中的多彩电致变色结构在组装成电致变色器件后，器件颜色仍能保持较高的亮度、饱和度、纯度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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获得其他的附图。
图1是本发明一典型实施方案中一种电致变色层的结构示意图；
图2是本发明一典型实施方案中一种电致变色层的实物图片；
图3是本发明一典型实施方案中一种电致变色层可见光区的反射率曲线图；
图4是本发明一典型实施方案中一种电致变色层的色坐标图；
图5是本发明一典型实施方案中一种高亮度、饱和度、纯度的不同层数对(N≥2，注：其中N＝1为对照组)的多彩电致变色结构在电致变色过程中的实物图片；
图6是本发明一典型实施方案中一种高亮度、饱和度、纯度的不同金属层厚度的多彩电致变色结构在电致变色过程中实物图片。
具体实施方式
针对现有技术的诸多缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方方案。限于篇幅，在此不再一一赘述。
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中记载的一些实施方案，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做出创造性劳动的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。以下实施例中采用的实施条件可以根据实际需要而做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
又及，需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例的一个方面提供的一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，包括电致变色层，所述电致变色层包括：复数个由第一光学结构层或第二光学结构层、介质层依次交替叠加排列形成的层数对结构；
其中，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成光学腔。
进一步地，对于所述电致变色层而言，由从第一光学结构层入射的入射光在所述第一表面形成的反射光与由透过所述介质层的入射光在第二表面形成的反射光干涉叠加。反之亦然，即，由从第二光学结构层入射的入射光在所述第二表面形成的反射光与由透过所述介质层的入射光在第一表面形成的反射光干涉叠加。
进一步地，在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移
d为所述介质层的厚度，
为所述介质层的折射率，λ为所述入射光的波长，
为所述入射光在透过所述第一表面或第二表面时的折射角。
在一些实施方案中，若定义所述第一光学结构层的折射率为
则所述第一表面的反射系数
其中
为入射光于第一表面的入射角。
在一些实施方案中，若定义所述第二光学结构层的折射率为
则所述第二表面的反射系数
其中
为入射光在透过第二表面时的折射角。
在一些实施方案中，所述电致变色层的反射系数表示为：
反射率表示为：
进一步地，所述电致变色层的反射系数、反射率同样适用于入射光从第二光学结构层入射所述光学腔的情况。
在一些实施方案中，若定义所述第一光学结构层的折射率为
则所述第一光学结构层的透射系数
其中
为入射光于第一表面的入射角。
在一些实施方案中，若定义所述第二光学结构层的折射率为
则所述第二光学结构层的透射系数
其中
为入射光在透过第二表面时的折射角。
在一些实施方案中，所述电致变色层的透射系数表示为：
透过率表示为：
进一步地，所述电致变色层的透射系数、透过率同样适用于入射光从第二光学结构层入射所述光学腔的情况。
进一步地，所述电致变色层具有光学透射工作模式、光学反射工作模式或者光学透射及反射工作模式。
其中，在所述光学反射工作模式下，所述电致变色层具有双面不对称结构色。
其中，在所述光学透射工作模式下，所述电致变色层具有透明结构色。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层和第二光学结构层中至少一者的材质包括金属材料。
进一步地，各光学结构层和介质层构成一种光学结构-介质结构，能产生光学多层薄膜干涉，从而显示出多彩色。
进一步地，各光学结构层和介质层交替排列组成层数对，随着层数对的改变，颜色的高亮度、饱和度、纯度也有所改变，所述层数对结构的数量N≥2，优选为N＝2～6。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层或第二光学结构层为金属层。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层和第二光学结构层均为金属层。
进一步地，本发明的电致变色层中不需要限定最顶层为介质层或金属层，可以根据需要在顶层添加金属层来达到材料的其他目的。
进一步地，所述电致变色层包括多层薄层金属层和多层介质层交替排列；单层的所述金属层和所述介质层由于发生光的干涉而实现光线的选择性吸收和反射；多层的所述金属层和所述介质层由于发生光的多层干涉而提高颜色的亮度、饱和度和纯度。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层或第二光学结构层直接为空气。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层或第二光学结构层不存在。
进一步地，所述金属材料包括钨、金、银、铜、钛、铝、铬、铁、钴、镍、铂、锗、钯等，但不限于此。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层和第二光学结构层的厚度和/或材质不同。其中，光学结构层厚度的不同可以使电致变色层显示出不同的亮度、饱和度、纯度。
进一步地，所述第一光学结构层或第二光学结构层的厚度为0～30nm，优选为10～30nm。
进一步地，所述第一光学结构层或第二光学结构层还与基底结合。
进一步地，与基底结合的第一光学结构层或第二光学结构层的厚度在100nm以上，优选为100～3000nm，其余第一光学结构层或第二光学结构层的厚度为10～30nm。
在一些实施方案中，其中两个不同介质层的厚度和/或材质不同。其中，介质层厚度的不同可以使电致变色层显示出不同的亮度、饱和度、纯度。
进一步地，基于其中两个不同介质层的两个不同光学腔呈现的颜色不同。
进一步地，所述介质层的厚度为0～3000nm，优选可以为10～3000nm，尤其优选为100～500nm，尤其优选为150～250nm。
在一些实施方案中，所述介质层的材质选自有机材料或无机材料。
进一步地，所述无机材料包括金属单质或非金属单质、无机盐、氧化物中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述非金属单质包括单晶硅、多晶硅、金刚石中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述无机盐包括氟化物、硫化物、硒化物、氯化物、溴化物、碘化物、砷化物或碲化物中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述氧化物包括WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、V2O5、Co2O3、Y2O3、Cr2O3、MoO3、Al2O3、SiO2、MgO、ZnO、MnO2、CaO、ZrO2、Ta2O5、Y3Al5O12、Er2O3、IrO2中任意一种或多种的组合，但不限于此。
更进一步地，所述氟化物包括MgF2、CaF2、GeF2、YbF3、YF3、Na3AlF6、AlF3、NdF3、LaF3、LiF、NaF、BaF2、SrF2中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述硫化物包括ZnS、GeS、MoS2、Bi2S3中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述硒化物包括ZnSe，GeSe、MoSe2、PbSe、Ag2Se中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述氯化物包括AgCl、NaCl、KCl中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述溴化物包括AgBr、NaBr、KBr、T1Br、CsBr中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述碘化物包括AgI、NaI、KI、RbI、CsI中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述砷化物包括GaAs等，但不限于此。
进一步地，所述锑化物包括GdTe等，但不限于此。
进一步地，所述介质层的材质包括SrTiO3、Ba3Ta4O15、Bi4Ti3O2、CaCO3、CaWO4、CaMnO4、LiNbO4、普鲁士蓝、普鲁士黑、普鲁士白、普鲁士绿中任意一种或多种的组合，但不限于此。
进一步地，所述介质层的材质包括液晶材料或MOF材料，但不限于此。
进一步地，所述有机材料包括有机小分子化合物和/或聚合物，但不限于此。
进一步地，所述有机材料包括紫罗精、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚咔唑、酞菁、对苯二甲脂、二甲基联二苯胺、四噻富烯、烷基联吡啶、吩噻唑、聚酰胺、环氧树脂、聚二炔中任意一种或多种的组合，但不限于此。
在一些实施方案中，所述介质层可以主要由电致变色材料组成。所述的电致变色材料可以选自无机、有机材料或者液晶材料和MOF材料等。例如，所述无机材料可以包括过渡金属氧化物WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、V2O5、Co2O3、Y2O3、MoO3、IrO2、普鲁士蓝、普鲁士黑、普鲁士白、普鲁士绿等，且不限于此。所述有机材料可以包括紫罗精、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚咔唑、酞菁、对苯二甲脂、二甲基联二苯胺、四噻富烯、烷基联吡啶、吩噻唑、聚二炔等，但不限于此。
进一步地，还可以在所述第一光学结构层或第二光学结构层与介质层之间增加优化介质层，以优化所述电致变色层的颜色。
进一步地，还可以在所述第一光学结构层或第二光学结构层上增加优化介质层，或者，也可以将所述第一光学结构层或第二光学结构层设置在优化介质层上，以优化所述电致变色层的颜色。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层或第二光学结构层与基底结合。
进一步地，所述基底为透明或半透明的。相应的，所述基底的材质可以是透明或半透明的，例如可以选自塑料制品、织物、金属合金、陶瓷、有机玻璃、PET、PES、PEN、PC、PMMA、PDMS等材料中的任意一种或多种的组合，或者可以是其他柔性或刚性衬底，但不限于此。本发明中基底的不同可以使电致变色层显示出不同的亮度、饱和度、纯度。
进一步地，前述优化介质层可以设置在所述第一光学结构层或第二光学结构层与基底之间。
进一步地，所述优化介质层的材质包括但不仅限于WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、V2O5、Co2O3、Y2O3、Cr2O3、MoO3、Al2O3、SiO2、MgO、ZnO、MnO2、CaO、ZrO2、Ta2O5、Y3Al5O12、Er2O3、ZnS、MgF2、SiNx(氮化硅)等，但不限于此。
进一步地，所述优化介质层的厚度优选为0～2000nm，优选为100～500nm。
在一个较为典型的实施方案中，请参阅图1所示，一种电致变色层的结构示意图，包括基底、金属层、介质层。金属层和介质层构成一种金属-介质结构，能产生光学多层薄膜干涉，从而显示出多彩色。
进一步地，施加于所述多彩电致变色结构的电致变色电压为-0.8V～1.0V。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种制备所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构的方法，其可以包括：
提供基底；
在所述基底上交替沉积形成第一光学结构层或第二光学结构层和介质层，并重复操作两次以上，获得所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。
在一些实施方案中，所述多彩电致变色结构的制备方法包括：通过物理或化学沉积方式，例如涂布、印刷、铸膜等方式或者磁控溅射、电子束蒸发、热蒸发、电化学沉积、化学气相沉积、原子力沉积、溶胶凝胶技术等形成所述第一光学结构层或第二光学结构层、介质层等，且不限于此。
进一步地，所述多彩电致变色结构的制备方法具体包括：
提供一种基底；采用PVD沉积的方式，先在所述基底上沉积第一光学结构层或第二光学结构层，再在所述第一光学结构层或第二光学结构层上沉积介质层；根据需求沉积不同层数对。
进一步地，所述PVD沉积的方式包括热蒸镀、电子束蒸发、磁控溅射等，但不限于此。
进一步地，所述金属层(如W层)的制备方法有电子束蒸发、热蒸镀、磁控溅射等，而介质层(如WO3层)的制备方法有电子束蒸发、热蒸镀、磁控溅射、电化学沉积等。下面详细介绍电子束蒸发法、热蒸镀法、磁控溅射法和电化学沉积法四种制备方法。
1.电子束蒸发法
电子束蒸发法是真空蒸发镀膜的一种技术，它的特点是很少或不会在目标三维结构的两侧覆盖，通常只会沉积在目标的表面，且制备出的薄膜纯度高、质量好，还可以准确的控制厚度。这种方法主要是指在真空条件下利用电子束进行直接加热蒸发材料，使蒸发材料气化并向基板输运，在基底上凝结形成薄膜，最后形成腕带所需要的金属反射层。
2.热蒸镀法
热蒸镀是在真空或者特定气氛的低压环境中通过将原材料加热成蒸汽在基底上沉积的技术。在沉积时，源材料一般为粉末或块状材料，由于沉积在低气压的环境中进行，蒸发温度一般略低于材料的熔点。蒸发后的材料从材料源逸出，到基底上冷凝之前与腔内的气体环境相互作用。因此工艺参数如蒸发温度、衬底温度、气体环境和压强等对达到理想的效果有着重要的作用。
3.磁控溅射法
磁控溅射是一种利用高能粒子轰击固体靶材料使其发射出原子的过程。因为它具有极高的能量和可控的参数，可以精确控制薄膜生长过程中的结晶度，因此能够很容易地实现大规模生产中的滚对滚工艺，是工业上最常用的沉积方法之一。沉积过程中可调整的工艺参数包括溅射的功率、基底的材质和温度、气体的成分含量和压强，这种方法制备得到的薄膜一般相对致密，制备的微结构薄膜往往无法实现较高的孔隙率，但是薄膜与衬底的结合力强，具有更好的稳定性。
4.电化学沉积法
电化学沉积是指在外电场作用下，在一定的电解质溶液中由阴极和阳极构成回路，通过发生氧化还原反应，使溶液中的粒子沉淀到阴极或者阳极的表面而形成腕带所需要的电致变色材料镀层。这种方法能够在各种结构复杂的基底上均匀沉积，且通常在室温或稍高于室温的条件下进行，故这种方法也常用于纳米结构材料的制备。
进一步地，由电致变色材料做成的电致变色器件已经广泛应用于智能窗、智能指示器、成像设备等。电致变色的原理是在外加电场或者电流的作用下无机或有机的电致变色材料的电子结构和光学属性(反射率、透过率、吸收率等)发生稳定、可逆的变化的现象，在其外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。传统的电致变色可分为两种模型，透过型电致变色器件和反射型电致变色器件，并且，电致变色器件的颜色仅仅只由电致变色本身的电子结构和光学属性决定。因此，电致变色的单一模式和单调颜色调制也成为了限制其应用范围的瓶颈。
在一些实施方案中，可以在所述制备方法进行的过程中，通过在不同的基底上沉积不同厚度的光学结构层或不同厚度的介质层，调整所述第一光学结构层或第二光学结构层、介质层的厚度和/或材质等，可以实现制备不同亮度、不同饱和度、不同纯度的多彩电致变色结构。
综上所述，本发明实施例通过各光学结构层和介质层的多层光学薄膜干涉作用而得到的多彩薄膜为物理结构色，相比市场上现有的各种颜色染料制备的电致变色结构，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色。
本发明实施例的一个方面还提供了一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件，包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，所述工作电极包括前述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。
在一些实施方案中，在本发明的前述实施例中，所述电解质的类型没有特别限制，可以使用液体电解质、凝胶聚合物电解质或无机固体电解质。
在一些实施方案中，所述电解质与介质层接触，并提供用于使电致变色材料变色或脱色的离子，例如氢离子或锂离子的移动环境的材料。
在一些实施方案中，所述电解质可以包含一种或更多种化合物，例如含有H+、Li+、Al3+、Na+、K+、Rb+、Ca2+，Zn2+、Mg2+或Cs+的化合物。在一个实施案例中，电解质层可以包含锂盐化合物，例如LiClO4、LiBF4、LiAsF6或LiPF6。包含在电解质中的离子可以在根据施加的电压的极性被嵌入或移出介质层时对器件的变色或光透射率变化发挥作用。在一些实施方案中，所采用的电解质包含混合的多种离子，其较之单一离子，可以使器件的颜色变化更为丰富饱满。
在一些实施方案中，所述电解质可以是液态电解质，例如水系的LiCl、AlCl3、HCl、H2SO4水溶液等。
在一些实施例中，所述电解质可以是混合电解质，例如水系的LiCl、AlCl3、HCl、MgCl2、ZnCl2等盐中两种或两种以上盐组成的混合电解质。在采用包含两种或更多种离子的电解液时，相比于采用仅含单种离子的电解液的情形，可以使得本发明前述实施例的电致变色结构的颜色变化更为丰富，颜色饱和度更高。
在一些实施方案中，所述电解质还可以包含碳酸酯化合物。由于基于碳酸酯的化合物具有高的介电常数，可以增加由锂盐提供的离子导电率。作为基于碳酸酯的化合物，可以使用以下的至少一种：PC(碳酸亚丙酯)、EC(碳酸亚乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)和EMC(碳酸乙基甲酯)。例如可以采用有机系的LiClO4、Na(ClO4)3的碳酸丙烯酯电解液等。
在一些实施方案中，所述电解质可以是凝胶电解质，例如PMMA-PEG-LiClO4、PVDF-PC-LiPF6、LiCl/PVA，H2SO4/PVA等，但不限于此。
在一些优选的实施方式中，当使用无机固体电解质作为所述电解质时，电解质可以包含LiPON或Ta2O5。例如，所述电解质可以但不限于为含Li的金属氧化物薄膜，比如LiTaO或LiPO等薄膜。此外，无机固体电解质可以为其中LiPON或Ta2O5被添加有诸如B、S和W等组分的电解质，例如可以是LiBO2+Li2SO4、LiAlF4、LiNbO3、Li2O-B2O3等。
在一些实施方式中，所述多彩电致变色器件还包括离子存储层，所述离子存储层与所述电解质接触。
在一些实施方案中，所述第一光学结构层或第二光学结构层还与基底结合。
例如，所述工作电极可以包括基底。
例如，所述对电极可以包括基底、透明导电层和离子存储层。
所述基底的材质可如前文所述，此处不再赘述。
进一步地，所述离子存储层的材质可以选自但不限于NiO、Fe2O3、TiO2、普鲁士蓝、IrO2等。
在一些实施方案中，所述基底上还设置有导电层。其中，所述导电层包括FTO、ITO、Ag纳米线、Ag纳米网栅、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或多种的组合，且不限于此。
在一些实施方案中，所述对电极为透明或半透明的。
本发明实施例的一个方面还提供了所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件的制备方法，其包括：
采用前文所述的方法，在所述基底上交替沉积形成第一光学结构层或第二光学结构层和介质层，并重复操作两次以上，获得电致变色层，进而获得工作电极；以及，将工作电极、电解质、对电极组装形成高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件。
其中，参阅前文内容，通过调整基底、各光学结构层、介质层的的材质和厚度等，可以实现不同亮度、不同饱和度、不同纯度的多彩电致变色结构。本发明的多彩电致变色结构属于一种结构色，相比市场上现有的各种颜色染料制备的多彩薄膜，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色。而且，通过调整施加在电致变色材料上的电压、电流等，还可以使介质层的颜色发生变化。如此，可以实现器件(特别是光学器件)固有的光学结构色和电致变色的融合，更为简单、可控的实现丰富的颜色变化。
本发明实施例的另一个方面还提供了所述多彩电致变色器件的调控方法，其包括：
将工作电极、对电极与电源连接形成工作电路；
调整工作电极与对电极之间的电势差，使介质层内电致变色材料的折射率发生变化，从而调控所述多彩电致变色器件的颜色。
进一步地，施加外加偏压可以改变原本的物理色，电致变色电压为-0.8V～1.0V。
其中，所述多彩电致变色器件的工作电压可以依据实际情况而调整，例如可以是-0.8V～1.0V，但不限于此。
在本发明的前述实施方式中，所述器件将多彩的反射/透射结构色与电致变色融合，丰富电致变色器件的颜色调制，实现多彩色的动态调控。具体而言，可以通过调整光学薄膜结构中第一光学结构层、第二光学结构层及介质层等的厚度、材质等得到丰富多彩的结构色。同时，将所述电致变色层用作工作电极，通过施加电压，使介质层中的电致变色材料折射率的变化(可以是因电解质层中的离子插入或脱出电致变色材料而引起)，导致介质层的光学参数改变，带来颜色的改变，最终能实现电致变色的反射/透射双模式和绚丽丰富的颜色调制，将极大促进电致变色技术发展以及其在多个领域的应用。
本发明的电致变色层属于一种结构色，相比市场上现有的各种颜色染料制备的多彩薄膜，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色。
本发明实施例还提供了所述多彩电致变色器件的用途，例如在电致变色、光致变色、建筑、汽车、艺术装饰、滤光片、防伪、太阳能电池、显示器、LED屏、通信、传感、照明等领域的应用。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种装置，其包括所述的多彩电致变色器件。
进一步地，所述装置还包括电源，所述电源能与所述器件电连接形成工作回路。
在一些实施方案中，所述的装置还可包括附加的封装结构、控制模块、电源模块等组件，这些附件组件可以常规方式与所述多彩电致变色器件结合。
进一步地，所述装置包括但不限于机械设备、光电设备、电子设备、建筑物、交通工具以及户外广告牌等，且不限于此。
以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
对照例1
本对照例1提供的一种多彩薄膜制备方法。该多彩薄膜的制备过程如下：在干净的PET基底上，用磁控溅射的方法沉积一层金属W层，厚度约10～30nm；再在金属W层上磁控溅射一层WO3层，厚度约150～250nm。参见图2或图5中N＝1所示。
控制WO3厚度的不同可以得到本对照例光学薄膜结构，从该光学薄膜正面方向看，该光学结构为反射率不高的结构色，且亮度、饱和度、纯度均有一定的差距。
实施例1
本实施例公开的一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色薄膜结构(亦可称为多彩薄膜)的制备过程如下：在干净的PET基底上，用磁控溅射的方法沉积一层金属W层，厚度约10～30nm；再在金属W层上磁控溅射一层WO3层，厚度约150～250nm；根据不同需求，改变循环次数，可以得到不同层数对N＝2～6(原则上N≥2)的多彩薄膜。参见图1所示，本实施例的多彩电致变色薄膜包括基底、金属层、介质层，所述金属层和介质层交替排列，构成一种金属-介质结构，能产生光学多层薄膜干涉，从而显示出多彩色。图2示出了该多彩薄膜的实物图。
当然，前述的金属W层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的WO3层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
请参阅图3所示，为本实施例中高亮度、饱和度、纯度的多彩薄膜可见光区的反射率曲线图。
请参阅图4所示，为本实施例中高亮度、饱和度、纯度的多彩薄膜的色坐标图。
实施例2
本实施例公开的一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色薄膜的制备过程如下：在干净的玻璃基底上，使用掩版得到所需图案，用磁控溅射的方法沉积一层金属W层，厚度约10～30nm；再在金属W层上磁控溅射一层WO3层，厚度约150～250nm；根据不同需求，改变循环次数，可以得到不同层数对N＝2～6(原则上N≥2)的多彩薄膜。
当然，前述的金属W层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的WO3层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例3
将实施例1中的不同层数对(N≥2，注：其中N＝1为对照组)的多彩电致变色薄膜置于1M LiClO4/PC电解液中，施加一定的电压(原则上-0.8V～1.0V)，控制离子插入/脱出的量，从而达到改变原光学结构多彩薄膜物理色的目的。请参见图5所示为不同层数对的电致变色层的多彩电致变色结构在电致变色过程中实际图片。
当然，前述电致变色处理的电解质包括但不限于液体电解质、凝胶电解质或固态电解质。
实施例4
将实施例1中的不同金属层厚度的多彩电致变色薄膜置于1M LiClO4/PC电解液中，施加一定的电压(原则上-0.8V～0.8V)，控制离子插入/脱出的量，从而达到改变原光学结构多彩薄膜物理色的目的。请参见图6所示为不同金属层厚度的电致变色层的多彩电致变色结构在电致变色过程中实际图片。
当然，前述电致变色处理的电解质包括但不限于液体电解质、凝胶电解质或固态电解质。
对照例2
本对照例2提供的一种多彩薄膜结构。该多彩薄膜的制备过程如下：在干净的PET基底上，用磁控溅射的方法沉积一层金属W层，厚度约100～3000nm；再在金属W层上磁控溅射一层WO3层，厚度约100～500nm。
控制WO3厚度的不同可以得到本对照例光学薄膜结构，从该光学薄膜正面方向看，该光学结构为反射率一般的结构色，且亮度、饱和度、纯度均有一定的差距；从该光学薄膜反面看，为金属光泽色(银白色)，颜色具有局限性。
实施例5
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构，包括依次在基底上形成的第二光学结构层、介质层、第一光学结构层、介质层。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的PET-ITO基底上，用磁控溅射的方法沉积一层金属Au层，厚度约100～3000nm；再在金属Au层上磁控溅射一层WO3层，厚度约100～500nm；再在WO3层上磁控溅射一层金属层Au层，厚度为0～30nm；再在该金属Au层上磁控溅射一层WO3层，厚度约100～500nm。本实施例的多彩薄膜两层金属层厚度不同，底层金属层作为反射层，提高了整体多彩薄膜的反射率。
当然，前述的金属Au层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的WO3层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例6
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的ITO玻璃基底上，用磁控溅射的方法沉积一层金属Ag层，设置其厚度为15nm；再在金属Ag层上磁控溅射一层TiO2层，厚度约100～400nm；设置循环次数N＝3。本实施例的光学薄膜结构展示出与实施例1光学薄膜结构类似的性质。
当然，前述的金属Ag层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的TiO2层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例7
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的铁片基底上，用磁控溅射的方法沉积一层WO3层，厚度约100～500nm；再在WO3层上磁控溅射一层金属Cu层，设置其厚度为25nm；再在金属Cu层上磁控溅射一层WO3层，厚度约100～500nm。由此可以得到用铁片基底充当第二光学结构层的多彩薄膜结构。本实施例的光学薄膜结构展示出与实施例1光学薄膜结构类似的性质。
当然，前述的铁片基底可以用溅射Fe层的PET或ITO玻璃或其他基底替代。前述的金属Cu层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的WO3层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例8
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的PET/AgNWs薄膜基底上，用磁控溅射的方法沉积一层WO3层，厚度约100～500nm；再在WO3层上磁控溅射一层金属Co层，设置其厚度为15nm；再在金属Co层上磁控溅射一层WO3层，厚度约100～500nm。由此可以得到用PET/AgNWs薄膜基底充当第二光学结构层的多彩薄膜结构。本实施例的光学薄膜结构展示出与实施例1光学薄膜结构类似的性质。
当然，前述的PET/AgNWs薄膜基底可以用溅射Co层的PET或ITO玻璃或其他基底替代。前述的金属Co层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的WO3层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例9
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的PET-ITO基底上，用磁控溅射的方法沉积一层WO3层，厚度约为100～500nm；再设置循环次数N＝4，即金属Ni层和氧化物WO3层交替叠加排列。本实施例的光学薄膜结构，从正面看展示出与实施例1光学薄膜结构类似的性质，从背面看为更鲜艳的其他颜色。
当然，前述的金属Ni层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的WO3层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例10
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的PET-ITO基底上，用磁控溅射的方法沉积一层金属层Pt，再在Pt层上沉积一层TiO2层，厚度约为100～400nm；设置循环次数N＝3，即金属Pt层和氧化物TiO2层交替叠加排列。本实施例的光学薄膜结构展示出与实施例1光学薄膜结构类似的性质。
当然，前述的金属Pt层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的TiO2层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
实施例11
本实施例提供的一种多彩电致变色薄膜结构。该多彩电致变色薄膜结构的制备过程如下：在干净的AgNWs导电布上，用磁控溅射的方法沉积一层金属层Ge，再在Ge层上沉积一层MoO3层，厚度约为100～500nm；再在MoO3层上沉积一层金属层Pd，最后最上面层再沉积一层TiO2，即形成金属层和氧化物层交替叠加排列的光学薄膜结构。本实施例的光学薄膜结构展示出与实施例1光学薄膜结构类似的性质。
当然，前述的金属Ge、Pd层也可以采用电子束蒸发、热蒸镀等业界已知的方式制备。前述的MoO3、TiO2层可以采用电子束蒸发、热蒸镀、电化学沉积等业界已知的方式制备。
本发明以上实施例通过金属层和介质层的多层光学薄膜干涉作用而得到的多彩薄膜为物理结构色，相比市场上现有的各种颜色染料制备的多彩薄膜，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色。
此外，本申请的发明人还以本说明书列出的其他介质材料、金属材料、基底材料等替代前述实施例中的相应材料进行了试验，发现所获的多彩薄膜结构均具有相似的优点。
本发明前述实施例提供的多彩薄膜通过在不同的基底上沉积不同厚度的金属层或不同厚度的介质层，可以实现不同亮度、不同饱和度、不同纯度的多彩薄膜。本发明的高亮度、饱和度、纯度的多彩薄膜属于一种结构色，相比市场上现有的各种颜色染料制备的多彩薄膜，其颜色稳定，色彩绚丽，可制造程度高，长时间暴露在室外环境下不会老化失色。。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。
Claims (24)
1.一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，包括电致变色层，其特征在于，所述电致变色层包括：复数个由第一光学结构层或第二光学结构层、介质层依次交替叠加排列形成的层数对结构；
其中，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成一光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移
d为所述介质层的厚度，
为所述介质层的折射率，λ为所述入射光的波长，
为所述入射光在透过所述第一表面或第二表面时的折射角。
2.根据权利要求1所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：若定义所述第一光学结构层的折射率为
则所述第一表面的反射系数
其中
为入射光于第一表面的入射角；
和/或，若定义所述第二光学结构层的折射率为
则所述第二表面的反射系数
其中
为入射光在透过第二表面时的折射角。
3.根据权利要求2所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述电致变色层的反射系数表示为：
反射率表示为：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：若定义所述第一光学结构层的折射率为
则所述第一光学结构层的透射系数
其中
为入射光于第一表面的入射角；
和/或，若定义所述第二光学结构层的折射率为
则所述第二光学结构层的透射系数
其中
为入射光在透过第二表面时的折射角。
5.根据权利要求4所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述电致变色层的透射系数表示为：
透过率表示为：
6.根据权利要求1所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述电致变色层具有光学透射工作模式、光学反射工作模式或者光学透射及反射工作模式；优选的，在所述光学反射工作模式下，所述电致变色层具有双面不对称结构色，而在所述光学透射工作模式下，所述电致变色层具有透明结构色。
7.根据权利要求1所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述层数对结构的数量N≥2，优选为N＝2～6。
8.根据权利要求1所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：第一光学结构层、第二光学结构层中的任一者为金属层，另一者由气体组成，所述气体包括空气；或者，第一光学结构层、第二光学结构层均为金属层。
9.根据权利要求8所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述第一光学结构层和第二光学结构层中至少一者的材质包括金属材料；优选的，所述金属材料包括包括钨、金、银、铜、钛、铝、铬、铁、钴、镍、铂、锗、钯中的任意一种或多种的组合。
10.根据权利要求9所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述第一光学结构层和第二光学结构层的厚度和/或材质不同。
11.根据权利要求10所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述第一光学结构层或第二光学结构层的厚度为0～30nm，优选为10～30nm。
12.根据权利要求10所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述第一光学结构层或第二光学结构层还与基底结合；优选的，与基底结合的第一光学结构层或第二光学结构层的厚度在100nm以上，优选为100～3000nm，其余第一光学结构层或第二光学结构层的厚度为10～30nm。
13.根据权利要求1所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：其中两个不同介质层的厚度和/或材质不同；和/或，基于其中两个不同介质层的两个不同光学腔呈现的颜色不同。
14.根据权利要求13所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述介质层的厚度为0～3000nm，优选为100～500nm，尤其优选为150～250nm。
15.根据权利要求13所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：
所述介质层的材质选自有机材料或无机材料；
优选的，所述无机材料包括金属单质或非金属单质、无机盐、氧化物中任意一种或多种的组合；
更有选的，所述非金属单质包括单晶硅、多晶硅、金刚石中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述无机盐包括氟化物、硫化物、硒化物、氯化物、溴化物、碘化物、砷化物或碲化物中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述氧化物包括WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、V2O5、Co2O3、Y2O3、Cr2O3、MoO3、Al2O3、SiO2、MgO、ZnO、MnO2、CaO、ZrO2、Ta2O5、Y3Al5O12、Er2O3、IrO2中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述氟化物包括MgF2、CaF2、GeF2、YbF3、YF3、Na3AlF6、AlF3、NdF3、LaF3、LiF、NaF、BaF2、SrF2中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述硫化物包括ZnS、GeS、MoS2、Bi2S3中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述硒化物包括ZnSe，GeSe、MoSe2、PbSe、Ag2Se中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述氯化物包括AgCl、NaCl、KCl中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述溴化物包括AgBr、NaBr、KBr、TlBr、CsBr中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述碘化物包括AgI、NaI、KI、RbI、CsI中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述砷化物包括GaAs；
更优选的，所述锑化物包括GdTe；
优选的，所述介质层的材质包括SrTiO3、Ba3Ta4O15、Bi4Ti3O2、CaCO3、CaWO4、CaMnO4、LiNbO4、普鲁士蓝、普鲁士黑、普鲁士白、普鲁士绿中任意一种或多种的组合；
优选的，所述介质层的材质包括液晶材料或MOF材料；
优选的，所述有机材料包括有机小分子化合物和/或聚合物；
更优选的，所述有机材料包括紫罗精、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚咔唑、酞菁、对苯二甲脂、二甲基联二苯胺、四噻富烯、烷基联吡啶、吩噻唑、聚酰胺、环氧树脂、聚二炔中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述介质层的材质选自无机电致变色材料和/或有机电致变色材料。
16.根据权利要求1所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：
所述介质层与第一光学结构层或第二光学结构层之间还分布有优化介质层；
或者，所述第一光学结构层或第二光学结构层上设有优化介质层；
优选的，所述优化介质层的材质包括WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、V2O5、Co2O3、Y2O3、Cr2O3、MoO3、Al2O3、SiO2、MgO、ZnO、MnO2、CaO、ZrO2、Ta2O5、Y3Al5O12、Er2O3、ZnS、MgF2、氮化硅中的任意一种或多种的组合；
优选的，所述优化介质层的厚度为0～2000nm。
17.根据权利要求12所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：所述基底为透明或半透明的；优选的，所述基底的材质包括塑料制品、织物、有机玻璃、金属合金、陶瓷、PET、PES、PEN、PC、PMMA、PDMS中的任意一种或多种的组合。
18.根据权利要求12所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构，其特征在于：施加于所述多彩电致变色结构的电致变色电压为-0.8V～1.0V。
19.如权利要求1-18中任一项所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构的制备方法，其特征在于包括：
提供基底；
在所述基底上交替沉积形成第一光学结构层或第二光学结构层和介质层，并重复操作两次以上，获得所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。
20.一种高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件，包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，其特征在于，所述工作电极包括权利要求1-18中任一项所述高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色结构。
21.根据权利要求20所述的多彩电致变色器件，其特征在于：所述电解质包括液态电解质、凝胶电解质或固态电解质；
和/或，所述多彩电致变色器件还包括离子存储层，所述离子存储层与所述电解质接触；
优选的，所述基底上还设置有导电层；优选的，所述导电层包括FTO、ITO、Ag纳米线、Ag纳米网栅、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或多种的组合；和/或，所述对电极为透明或半透明的。
22.如权利要求20-21中任一项所述的高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件的制备方法，其特征在于包括：
提供基底；
在所述基底上交替沉积形成第一光学结构层或第二光学结构层和介质层，并重复操作两次以上，获得电致变色层，进而获得工作电极；
以及，将工作电极、电解质、对电极组装形成高亮度、饱和度、纯度的多彩电致变色器件。
23.如权利要求20-21中任一项所述多彩电致变色器件的调控方法，其特征在于包括：
将工作电极、对电极与电源连接形成工作电路；
调整工作电极与对电极之间的电势差，使介质层内电致变色材料的折射率发生变化，从而调控所述多彩电致变色器件的颜色。
24.一种装置，其特征在于包括权利要求20-21中任一项所述多彩电致变色器件；优选的，所述装置还包括电源，所述电源能与所述多彩电致变色器件电连接形成工作回路。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114721198A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-08 | 合肥工业大学 | 一种快速响应的柔性NiOx@AgNWs电致变色薄膜及其制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115576045A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-01-06 | 厦门大学 | 具有防护功能的有色纳米薄膜结构及制备方法和应用 |
| CN116190481B (zh) * | 2023-03-01 | 2024-01-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 彩色光伏电池及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0818706A2 (en) * | 1996-07-09 | 1998-01-14 | Lucent Technologies Inc. | Switchable devices with an optical cavity |
| US20100079844A1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Kurman Eric W | Resonant cavity electrochromic device |
| CN106863922A (zh) * | 2017-02-07 | 2017-06-20 | 吉林大学 | 一种有序密集排布的微腔结构膜真空玻璃 |
| US20180364544A1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Geoffrey S. D. Beach | Voltage-Controlled Optical Devices |
| US20190094642A1 (en) * | 2017-09-25 | 2019-03-28 | Gentex Corporation | Ir transmitting coating for electro-optic element |
| CN110346859A (zh) * | 2018-04-08 | 2019-10-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学谐振腔、显示面板 |
| WO2020173065A1 (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 光学薄膜结构及其制备方法与应用 |
| CN111624829A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 多彩电致变色结构、其制备方法及应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090225427A1 (en) * | 2008-03-10 | 2009-09-10 | Masco Corporation | Optically modified three-dimensional object |
| CN104730794B (zh) * | 2015-03-19 | 2017-10-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种多层膜结构电致变色显示器 |
| CN106066553B (zh) * | 2016-08-10 | 2019-01-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示面板、其驱动方法及显示装置 |
| CN108109721A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-01 | 中国南玻集团股份有限公司 | 彩色透明导电薄膜及其制备方法和应用 |
| CN108845469A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-20 | 浙江上方电子装备有限公司 | 一种颜色可任意定制的电致变色器件及应用 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0818706A2 (en) * | 1996-07-09 | 1998-01-14 | Lucent Technologies Inc. | Switchable devices with an optical cavity |
| US20100079844A1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Kurman Eric W | Resonant cavity electrochromic device |
| CN106863922A (zh) * | 2017-02-07 | 2017-06-20 | 吉林大学 | 一种有序密集排布的微腔结构膜真空玻璃 |
| US20180364544A1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Geoffrey S. D. Beach | Voltage-Controlled Optical Devices |
| US20190094642A1 (en) * | 2017-09-25 | 2019-03-28 | Gentex Corporation | Ir transmitting coating for electro-optic element |
| CN110346859A (zh) * | 2018-04-08 | 2019-10-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学谐振腔、显示面板 |
| WO2020173065A1 (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 光学薄膜结构及其制备方法与应用 |
| CN111624829A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 多彩电致变色结构、其制备方法及应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114721198A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-08 | 合肥工业大学 | 一种快速响应的柔性NiOx@AgNWs电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN114721198B (zh) * | 2022-04-21 | 2024-04-09 | 合肥工业大学 | 一种快速响应的柔性NiOx@AgNWs电致变色薄膜及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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