CN115407575A - 电致变色器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电致变色器件及其制作方法。电致变色器件包括：基板、电极层、电致变色结构层和封装盖板；电极层位于基板的一侧，电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，第一条状电极和第二条状电极交替设置，第一条状电极和第二条状电极接入不同的电源；电致变色结构层位于电极层远离基板的一侧，并覆盖第一条状电极和第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖第一条状电极和第二条状电极之间的基板；封装盖板位于电致变色结构层远离电极层的一侧。通过本发明实施例的技术方案，提高了电致变色器件的响应速度，提高了电致变色器件变色时的均一性。

Description

电致变色器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及电致变色技术领域，尤其涉及一种电致变色器件及其制作方法。
背景技术
电致变色是材料的光学属性(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，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。由于电致变色的颜色改变通常持久稳固且仅在产生改变时需要消耗能量，因此在智能节能窗、低能耗显示器、汽车防炫目后视镜、智能眼镜、红外隐身和卫星热控等领域都有着广泛应用。
然而目前，小尺寸的电致变色器件的变色是非常均匀，但是继续增加尺寸的时候，就会出现明显的变色响应速度变慢，变色不均匀的现象，这种现象极大的困扰了大面积电致变色器件的应用场景。
发明内容
本发明提供了一种电致变色器件及其制作方法，以提高电致变色器件的响应速度，提高电致变色器件变色时的均一性。
根据本发明的一方面，提供了一种电致变色器件，包括：基板、电极层、电致变色结构层和封装盖板；
所述电极层位于所述基板的一侧，所述电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，所述第一条状电极和所述第二条状电极交替设置，所述第一条状电极和所述第二条状电极接入不同的电源；
所述电致变色结构层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；
所述封装盖板位于所述电致变色结构层远离所述电极层的一侧。
可选地，在所述第一条状电极和所述第二条状电极之间产生正向电压时，所述电致变色结构层由透明显示状态切换至颜色显示状态；
在所述第一条状电极和所述第二条状电极之间产生反向电压时，所述电致变色结构层由所述颜色显示状态切换至所述透明显示状态。
可选地，所述电致变色结构层包括电致变色层和电解质层；
所述电致变色层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；所述电解质层位于所述电致变色层远离所述电极层的一侧并覆盖所述电致变色层。
可选地，所述电致变色层的材质包括有机小分子电致变色材料、无机电致变色材料或者聚合物电致变色材料；所述电解质层包括液体电解质或者凝胶电解质。
可选地，所述电致变色结构层的材质由电致变色材料和电解质材料均匀混合而成。
可选地，所述电致变色材料包括甲基紫精；所述电解质材料包括由聚乙烯醇和石墨烯量子点组成的水溶液。
可选地，所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的间距为0.5至3微米。
可选地，所述第一条状电极和所述第二条状电极的宽度为1至6微米。
根据本发明的另一方面，提供了一种电致变色器件的制作方法，包括：
提供基板；
形成电极层，所述电极层位于所述基板的一侧，所述电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，所述第一条状电极和所述第二条状电极交替设置，所述第一条状电极和所述第二条状电极接入不同的电源；
形成电致变色结构层以及设置封装盖板，所述电致变色结构层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；所述封装盖板位于所述电致变色结构层远离所述电极层的一侧。
可选地，形成电致变色结构层以及设置封装盖板包括：
形成电致变色层，所述电致变色层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；
贴合封装盖板；
在所述封装盖板和所述电致变色层之间灌装液体电解质或者凝胶电解质，以在所述电致变色层和所述封装盖板之间形成电解质层。
本发明实施例的技术方案，通过设置电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，第一条状电极和第二条状电极交替设置，第一条状电极和第二条状电极接入不同的电源，有效地减小了传统大尺寸电致变色器件中整面电极存在的较大压降，从而提高了电致变色器件变色时的均一性；同时，有效地缩短了电解质中电荷移动的距离，从而提高了电致变色器件的响应速度。以及，第一条状电极和第二条状电极之间的间距(也称狭缝)，具有毛细作用，可以有效防止电解液造成大尺寸器件变色不均匀的问题。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电致变色器件的俯视结构示意图；
图2是图1沿剖面线CC’的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电极层的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种电致变色器件沿剖面线CC’的剖面结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种电致变色器件沿剖面线CC’的剖面结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电致变色器件的制作方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明实施例提供的一种电致变色器件的俯视结构示意图，图2是图1沿剖面线CC’的剖面结构示意图，图3是本发明实施例提供的一种电极层的结构示意图，图3中还示例性示意出基板100。结合图1至图3，本发明实施例提供的电致变色器件包括：基板100、电极层200、电致变色结构层300和封装盖板400；
电极层200位于基板100的一侧，电极层200包括间隔排列的多条第一条状电极210和间隔排列的多条第二条状电极220，第一条状电极210和第二条状电极220交替设置，第一条状电极210和第二条状电极220接入不同的电源；
电致变色结构层300位于电极层200远离基板100的一侧，并覆盖第一条状电极210和第二条状电极220的上表面与侧壁，以及覆盖第一条状电极210和第二条状电极220之间的基板100；
封装盖板400位于电致变色结构层300远离电极层200的一侧。
具体地，基板100可以是玻璃基板，也可以是PI(Polyimide，聚酰亚胺)、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)等柔性衬底。封装盖板400也可以是刚性基板或者柔性基板。电极层200的材质可以是ITO(氧化铟锡)，也可以是Mg(镁)/Ag(银)合金。可以是在基板100上形成多条沿同一方向延伸的相同的条状电极，继而将其中一部分条状电极作为第一条状电极210，剩余部分条状电极作为第二条状电极220。第一条状电极210和第二条状电极220接入不同的电源例如是，第一条状电极210接入电源正极且第二条状电极220接入电源负极，此时电致变色器件处于第一工作状态，或者第一条状电极210接入电源负极且第二条状电极220接入电源正极，此时电致变色器件处于第二工作状态；其中，第一工作状态可以是透明显示状态或者颜色显示状态，相应的，第二工作状态可以是颜色显示状态或者透明显示状态。
本发明实施例的技术方案，通过设置电极层200包括间隔排列的多条第一条状电极210和间隔排列的多条第二条状电极220，第一条状电极210和第二条状电极220交替设置，第一条状电极210和第二条状电极220接入不同的电源，有效地减小了传统大尺寸电致变色器件中整面电极存在的较大压降，从而提高了电致变色器件变色时的均一性；同时，有效地缩短了电解质中电荷移动的距离，从而提高了电致变色器件的响应速度。以及，第一条状电极210和第二条状电极220之间的间距(也称狭缝)，具有毛细作用，可以有效防止电解液造成大尺寸器件变色不均匀的问题。
在上述实施例的基础上，可选地，第一条状电极210和第二条状电极220之间的间距为0.5至3微米。如此，可以确保有效地缩短电解质中电荷移动的距离，从而提高电致变色器件的响应速度，以及确保第一条状电极210和第二条状电极220之间构成具有毛细作用的狭缝，从而有效防止电解液造成大尺寸器件变色不均匀的问题。
在上述实施例的基础上，可选地，第一条状电极210和第二条状电极220的宽度为1至6微米，可选地，第一条状电极210和第二条状电极220的厚度为0.1至0.5微米。如此，可以确保有效地减小传统大尺寸电致变色器件中整面电极存在的较大压降，从而提高电致变色器件变色时的均一性。
在上述实施例中，可选地，在第一条状电极210和第二条状电极220之间产生正向电压时，电致变色结构层300由透明显示状态切换至颜色显示状态；在第一条状电极210和第二条状电极220之间产生反向电压时，电致变色结构层300由颜色显示状态切换至透明显示状态。
本发明实施例中，电致变色结构层300的具体设置方式有许多种，以下就其中几种进行示例性说明，但不作为对本发明的限定。
图4是本发明实施例提供的另一种电致变色器件沿剖面线CC’的剖面结构示意图，参考图4，在本发明的一种实施方式中，可选地，电致变色结构层300包括电致变色层310和电解质层320；电致变色层310位于电极层200远离基板100的一侧，并覆盖第一条状电极210和第二条状电极220的上表面与侧壁，以及覆盖第一条状电极210和第二条状电极220之间的基板100；电解质层320位于电致变色层310远离电极层200的一侧并覆盖电致变色层310。即在本实施例中，由依次位于电极层200远离基板100一侧的电致变色层310和电解质层320构成电致变色结构层300。
可选地，电致变色层310的材质包括有机小分子电致变色材料或者无机电致变色材料；电解质层320包括液体电解质或者凝胶电解质。
示例性地，有机小分子电致变色材料为紫罗精。
示例性地，聚合物电致变色材料为聚苯胺(Polyaniline)。
示例性地，无机电致变色材料为三氧化钨(WO3)。
示例性地，液体电解质为(四氟硼酸锂)LiBF4溶液的液体电解质。
示例性地，凝胶电解质为PVDF(聚偏二氟乙烯)系凝胶聚合物电解质。
图5是本发明实施例提供的另一种电致变色器件沿剖面线CC’的剖面结构示意图，参考图5，在本发明的另一种实施方式中，可选地，电致变色结构层300的材质由电致变色材料和电解质材料均匀混合而成。即在本实施例中，由混合而成的材料在电极层200远离基板100的一侧一次成型电致变色结构层300。
具体地，设计原有的电致变色材料和电解质材料为一体，即All in One型电致变色溶液或电致变色凝胶，或可固化的电致变色材料。与图4所示的电致变色器件相比，图5所示的电致变色器件的制作工艺更为简单，制作流程更为简洁。
示例性地，电致变色材料包括甲基紫精；电解质材料包括由聚乙烯醇(PVA)和石墨烯量子点(GQDs)组成的水溶液。
基于上述实施例，本发明实施例还提供了一种电致变色器件的制作方法，图6是本发明实施例提供的一种电致变色器件的制作方法的流程图，参考图6，本发明实施例提供的电致变色器件的制作方法包括：
S110、提供基板。
示例性地，选用玻璃为基板100，对基板100进行清洗。
S120、形成电极层，电极层位于基板的一侧，电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，第一条状电极和第二条状电极交替设置，第一条状电极和第二条状电极接入不同的电源。
示例性地，以ITO为透明导电层制备整面电极，利用光刻技术制备第一条状电极210和第二条状电极220。
示例性地，第一条状电极210和第二条状电极220还可以通过掩模版溅射金属材料制备。
S130、形成电致变色结构层以及设置封装盖板，电致变色结构层位于电极层远离基板的一侧，并覆盖第一条状电极和第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖第一条状电极和第二条状电极之间的基板；封装盖板位于电致变色结构层远离电极层的一侧。
本发明实施例提供的电致变色器件和电致变色器件的制作方法，两者属于相同的发明构思，能够实现相同的技术效果，重复内容此处不再赘述。
作为本发明的一种实施方式，可选地，步骤S130、形成电致变色结构层以及设置封装盖板包括：
S1311、形成电致变色层，电致变色层位于电极层远离基板的一侧，并覆盖第一条状电极和第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖第一条状电极和第二条状电极之间的基板。
示例性地，可以利用电沉积的方法完成第一条状电极210和第二条状电极220的上表面(上表面为远离基板100的表面)与侧壁上的电致变色层310的制备，并进一步通过蒸镀等其他方式完成第一条状电极210和第二条状电极220之间基板100上的电致变色层310的制备。
S1312、对位贴合封装盖板。
S1313、在封装盖板和电致变色层之间灌装液体电解质或者凝胶电解质，以在电致变色层和封装盖板之间形成电解质层。
通过以上步骤可以形成图4所示意的电致变色器件。
作为本发明的另一种实施方式，可选地，步骤S130、形成电致变色结构层以及设置封装盖板包括：
S130-1、形成电致变色结构层，电致变色结构层位于电极层远离基板的一侧，并覆盖第一条状电极和第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖第一条状电极和第二条状电极之间的基板。
S130-2、对位贴合封装盖板。
通过以上步骤可以形成图5所示意的电致变色器件。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电致变色器件，其特征在于，包括：基板、电极层、电致变色结构层和封装盖板；
所述电极层位于所述基板的一侧，所述电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，所述第一条状电极和所述第二条状电极交替设置，所述第一条状电极和所述第二条状电极接入不同的电源；
所述电致变色结构层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；
所述封装盖板位于所述电致变色结构层远离所述电极层的一侧。
2.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，在所述第一条状电极和所述第二条状电极之间产生正向电压时，所述电致变色结构层由透明显示状态切换至颜色显示状态；
在所述第一条状电极和所述第二条状电极之间产生反向电压时，所述电致变色结构层由所述颜色显示状态切换至所述透明显示状态。
3.根据权利要求2所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色结构层包括电致变色层和电解质层；
所述电致变色层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；所述电解质层位于所述电致变色层远离所述电极层的一侧并覆盖所述电致变色层。
4.根据权利要求3所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色层的材质包括有机小分子电致变色材料、无机电致变色材料或者聚合物电致变色材料；所述电解质层包括液体电解质或者凝胶电解质。
5.根据权利要求2所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色结构层的材质由电致变色材料和电解质材料均匀混合而成。
6.根据权利要求5所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色材料包括甲基紫精；所述电解质材料包括由聚乙烯醇和石墨烯量子点组成的水溶液。
7.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的间距为0.5至3微米。
8.根据权利要求7所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一条状电极和所述第二条状电极的宽度为1至6微米。
9.一种电致变色器件的制作方法，其特征在于，包括：
提供基板；
形成电极层，所述电极层位于所述基板的一侧，所述电极层包括间隔排列的多条第一条状电极和间隔排列的多条第二条状电极，所述第一条状电极和所述第二条状电极交替设置，所述第一条状电极和所述第二条状电极接入不同的电源；
形成电致变色结构层以及设置封装盖板，所述电致变色结构层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；所述封装盖板位于所述电致变色结构层远离所述电极层的一侧。
10.根据权利要求9所述的电致变色器件的制作方法，其特征在于，形成电致变色结构层以及设置封装盖板包括：
形成电致变色层，所述电致变色层位于所述电极层远离所述基板的一侧，并覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极的上表面与侧壁，以及覆盖所述第一条状电极和所述第二条状电极之间的所述基板；
贴合封装盖板；
在所述封装盖板和所述电致变色层之间灌装液体电解质或者凝胶电解质，以在所述电致变色层和所述封装盖板之间形成电解质层。
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