CN209821568U - 变色器件和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变色器件和电子设备。变色器件包括电致变色材料、调光膜和驱动模块。电致变色材料的两侧设有柔性基板。调光膜与电致变色材料层叠设置。驱动模块用于控制向电致变色材料和/或调光膜施加的电压以改变变色器件的透过率。本实用新型的变色器件和电子设备中，利用调光膜配合电致变色材料，可以使得变色器件在较小的厚度和功耗下，也能保持变色速度，并能够达到较好的遮掩效果。

Description

变色器件和电子设备

技术领域

本实用新型涉及消费性电子技术领域，更具体而言，涉及一种变色器件和电子设备。

背景技术

在相关技术中，电致变色材料通过施加电压可以使材料透明度发生变化，实现电致变色材料在透明状态和着色状态之间进行切换。电致变色材料用于遮掩物体时，为了实现有效的遮掩功能，通常需要使电致变色材料达到较低的着色透过率，例如透过率低于15％，一般的做法是增大电致变色材料的浓度，或者增大电致变色材料的厚度。然而，增大电致变色材料的浓度或厚度后，同样会增大电致变色材料的整体功耗，而且电致变色材料的浓度或厚度提升，会影响变色的速度。

实用新型内容

本实用新型实施方式提供一种变色器件和电子设备。

本实用新型实施方式的电致变色器件包括电致变色材料、调光膜和驱动模块，所述电致变色材料的两侧设有柔性基板，所述调光膜与所述电致变色材料层叠设置，所述驱动模块用于控制向所述电致变色材料和/或所述调光膜施加的电压以改变所述变色器件的透过率。

本实用新型实施方式的电子设备包括壳体和上述实施方式的变色器件，所述变色器件设于所述壳体。

本实施方式的变色器件和电子设备中，可以形成柔性器件，方便变色器件的安装，利用调光膜配合电致变色材料，可以使得变色器件在较小的厚度和功耗下，也能保持变色速度，并能够达到较好的遮掩效果。

本实用新型的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实施方式的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施方式的变色器件的模块示意图。

图2是本实用新型实施方式的变色器件的结构示意图。

图3是本实用新型实施方式的变色器件的另一结构示意图。

图4是本实用新型实施方式的变色器件的又一结构示意图。

图5是本实用新型实施方式的电致变色材料的透过率-波长曲线示意图。

图6是本实用新型实施方式的电致变色材料施加反向电压的透过率变化示意图。

图7是本实用新型实施方式的变色器件的另一模块示意图。

图8是本实用新型实施方式的变色器件的又一模块示意图。

图9是本实用新型实施方式的电致变色材料的电路模型示意图。

图10是本实用新型实施方式的变色器件的再一结构示意图。

图11是本实用新型实施方式的电子设备的平面示意图。

图12是本实用新型实施方式的电子设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

电子设备100、变色器件10、电致变色材料11、变色层112、电解质层114、离子存储层116、调光膜12、液晶层122、第二电极对124、第三电极1242、第四电极1244、驱动模块13、柔性基板14、光学胶层15、第一电极对16、第一电极162、第二电极164、胶框17、温度传感器18、电压传感器19、壳体20、后盖22。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

请一并参阅图1和图2，本实用新型实施方式的变色器件10包括电致变色材料11、调光膜12和驱动模块13。电致变色材料11的两侧设有柔性基板14。调光膜12与电致变色材料11层叠设置。驱动模块13用于控制向电致变色材料11和/或调光膜12施加的电压以改变变色器件10的透过率。

本实用新型实施方式的变色器件10中，利用调光膜12配合电致变色材料11，可以使得变色器件10在较小的厚度和功耗下，也能保持变色速度，并能够达到较好的遮掩效果。

具体地，柔性基板14可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate，PET)，如此，柔性基板14可形成柔性器件，柔性器件可方便地贴附在物体表面。此外，柔性基板14还可以呈透明状，具有良好的光学特性，从而变色器件10在不遮掩物体的情况下可保证光线透过。

当然，在其他实施方式中，电致变色材料11的基板可以使用玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)或其他刚性的透明材料，在此不做具体限定。

在某些实施方式中，驱动模块13用于向电致变色材料11施加第一电压并断开调光膜12以使变色器件10的透过率小于第一设定值。

如此，电致变色材料11在第一电压的作用下可以实现着色，使得电致变色器件10的透过率较小，而断开调光膜12即像调光膜12施加电压为零，可以使得调光膜12处于雾化状态，从而调光膜12可以散射光线。电致变色器件10和调光膜12叠加后，变色器件10的透过率可以小于第一设定值。

在一个例子中，第一设定值可以是10％，其中，电致变色材料11着色后的透过率可以是30％，调光膜12在雾化状态下的透过率可以是80％，电致变色材料11和调光膜12叠加后，可以使得变色器件10的透过率可以达到10％。此时，能够透过变色器件10的光线较少，变色器件10可以实现较好的遮掩效果。

可以理解，材料的透过率和厚度相关，电致变色材料11着色后的透过率为30％时，电致变色材料11的厚度和浓度可以较小，同样地，调光膜12在雾化状态下的透过率是80％时，调光膜12的厚度可以较小，从而使得变色器件10的整体厚度可以较小。也即是说，通过电致变色材料11和调光膜12的叠加，可以使得变色器件10可以实现较好的遮掩效果，同时，变色器件10具有较小的厚度。

进一步地，电致变色材料11的厚度和浓度较小的情况下，有利于节省变色器件10的功耗，保证电致变色材料11的变色速度。

在一个例子中，电致变色材料11的变色时间为0.2秒-0.5秒。

在某些实施方式中，驱动模块13用于断开电致变色材料11并向调光膜12施加第二电压以使变色器件10的透过率大于第二设定值。

如此，断开电致变色材料11即向电致变色材料11施加电压为零，此时，电致变色材料11可以处于透明状态，而向调光膜12施加第二电压可以使得调光膜12实现透明状态，从而光线可以透过电致变色材料11和调光膜12使得变色器件10的透过率大于第二设定值。

在一个例子中，第二设定值为80％，其中，电致变色材料11在透明状态下的透过率可以是85％，调光膜12在透明状态下的透过率可以是90％。如此，光线可以透过变色器件10从而达到取消变色器件10的遮掩效果的目的，保证变色器件10透明状态下的透光性能。

需要说明的是，上述讨论的第一设定值和第二设定值的数值仅作为示例，不能解释为对本实用新型的限制，在本实施方式中，第一设定值可以是小于15％的任一数值，第一设定值可以是大于80％任一数值，在此不做具体的限定。

相应地，电致变色材料11和调光膜12在不同状态下的透过率不限于上述讨论的实施方式中，而可以根据实际需要进行变换，在此不做具体限定。

在某些实施方式中，变色器件10包括位于电致变色材料11和调光膜12之间的光学胶层15，光学胶层15贴合电致变色材料11和调光膜12。

如此，电致变色材料11与调光膜12层叠设置时，可以在电致变色材料11和调光膜12之间填充光学胶形成光学胶层15从而电致变色材料11和调光膜12可以通过光学胶紧密贴合，保证变色器件10的稳定。具体地，光学胶层15贴合柔性基板14和调光膜12。

可以理解的是，光学胶具有良好的光学特性，电致变色材料11和调光膜12通过光学胶贴合可以保证变色器件10在透明状态下具有良好的透光性能。

在某些实施方式中，电致变色材料11可以是有机电致变色材料11或无机电致变色材料11。在本实用新型的示例中，电致变色材料11为有机电致变色材料11。

具体地，图3所示为有机小分层叠结构的电致变色材料11，此时，变色器件10可包括层叠设置的第一电极162、变色层112和第二电极164，变色层112可以通过胶框17封装在第一电极162和第二电极164之间，向第一电极162和第二电极164施加电压可以使变色层112着色。图4为有机聚合物层叠结构的电致变色材料11，此时，变色器件10可包括层叠设置的第一电极162、变色层112、电解质层114、离子存储层116和第二电极164，电解质层114可以通过胶框17封装在第一电极162和第二电极164之间，向第一电极162和第二电极164施加电压可以使电解质层114电解产生电子迁移，从而变色层112着色。

上述两种层叠结构中，分别设置在电致变色材料11两侧的第一电极162和第二电极164构成变色器件10的第一电极对16。

进一步地，电致变色材料11两侧的柔性基板14可以分别设置于第一电极162远离电致变色层112的一侧和第二电极164远离电致变色层112的一侧，也即是说，第一电极对16位于柔性基板14和电致变色材料11之间。柔性基板14可以保护电极和电致变色材料11，保证电致变色器件10的可靠性。

具体地，第一电极162和第二电极164由透明导电材料制成，如此，透明导电材料实现电性连接的同时可具有较好的光学特性，保证电致变色器件10在透明状态下的透过率。在一个例子中，透明导电材料可以是氧化铟锡(Indium-Tin Oxide，ITO)。

需要说明的是，在本实用新型的实施方式的描述中，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所述特征。

在某些实施方式中，驱动模块13可以用于在电致变色材料11着色后向第一电极对16施加第三电压以使电致变色材料11褪色，以及用于在向第一电极对16施加第三电压持续第一时长后短接第一电极对16第二时长以使电致变色材料11的透过率高于第三设定值从而变透明。其中，第一电压与第三电压的极性相反。

可以理解，在电致变色材料11着色的情况下，向第一电极对16施加与第一电压极性相反的第三电压可以使得电致变色材料11快速褪色，然而，施加第三电压的时间过长可能会使得电致变色材料11重新着色。

如此，电致变色器件10可以在电致变色材料11褪色时，先对电致变色材料11施加反向电压以使电致变色材料11快速变色，一段时间后再断开电致变色材料11的电路连接，使得电致变色材料11达到一定的透过率，保证电致变色材料11实现快速变色的同时，避免了电致变色材料11出现重复着色的问题。

在某些实施方式中，第三设定值可以是75％至90％之间的数值。如此，电致变色器件10可以在透过率高于设定值的情况下保持较好的光学特性。需要说明的是，在本发明实施方式中，透过率的第三设定值小于电致变色材料11未在电压作用下所能达到的最大透过率，也即小于电致变色材料11完全褪色后的最大透过率。在一个例子中，电致变色材料11的透过率高于预设值可以是电致变色材料11的透过率达到完全褪色后的最大透过率。

需要说明的是，第一电压和第三电压的大小可根据电致变色材料11的特性进行设置。如图5所示为本实用新型实施方式的电致变色材料11在不同电压下的透过率-波长曲线。其中，向第一电极对16施加电压的大小与电流和阻抗的对应关系如下表：

电压/V	电流/mA	阻抗
			1.3	14	92.85714
1.2	14	85.71429
			1.1	14	78.57143
1	13.6	73.52941
			0.9	11.8	76.27119
0.8	10.9	73.3945

由图5结合第一电极对16施加电压与电流和阻抗的对应关系可知，向第一电极对16施加不同的电压值，电致变色材料11的透过率会发生改变，其中施加0.8-1V的时候，电致变色材料11的透过率变化较小，且数据功耗稳定。当继续时间电压到1.1V-1.2V后，电致变色材料11的透过率进一步降低，但其功耗变化较小，电致变色材料11的电化学反应已饱和，施加电压已无法继续使电致变色材料11发生颜色上的改变。

在某些实施方式中，第一电压可以是电致变色材料11达到低透过率而实现着色所需要的电压，具体地，第一电压可以是0.8V至1.2V，如此，可以使得电致变色材料11达到较低的透过率，例如，使得电致变色材料11的透过率达到30％，电致变色材料11可以实现较好的着色。优选地，第一电压可以是0.8V至1V。在本实用新型的示例中，第一电压为1V。

在某些实施方式中，第三电压可以是电致变色材料11电化学反应的饱和电压，具体地，第三电压可以是-1.1V至-1.2V，如此，第三电压能使电致变色材料11快速进行逆反应，实现快速褪色。在本实用新型的示例中，第三电压为-1.2V。

相应地，第一时长和第二时长可以根据电致变色材料11的特性进行设置，如图6所示，电致变色材料11着色后一直施加反向电压，在开始施加第三电压后的△t时间内电致变色材料11的透过率持续增加，电致变色材料11实现褪色，然而，在施加第三电压一段时间△t后会使电致变色材料11重新着色。

如此，第一时长由施加第三电压时电致变色材料11从最小透过率到第三电压作用下电致变色材料11褪色所能达到的最大透过率所用的时间△t确定，从而在施加第二电压的第一时长内，电致变色材料11可以实现快速变色。

此外，在控制出现误差使得施加第二电压持续第一时长后，电致变色材料11的透过率未能达到第三设定值，即电致变色材料11未完全褪色或已重新着色，此时，可以将电极对12短接，使电致变色材料11内部电荷进行中和，进一步增加电致变色材料12的透过率，使得电致变色材料11的透过率高于设定值。

在某些实施方式中，持续施加第二电压不会使电致变色材料11的透过率达到完全褪色后的最大透过率。

可以理解，在施加第二电压未能使电致变色材料11的透过率达到完全褪色后的最大透过率的情况下，施加第二电压持续第一时长后，即使电致变色材料11的透过率高于第三设定值，短接电极对12也可以使电致变色材料11内部电荷进行中和，进一步增加电致变色材料11的透过率，增加电致变色材料11的光学性能。

特别地，在施加第三电压不能使电致变色材料11的透过率高于第三设定值的情况下，可在施加第三电压后将第一电极对16短接，使电致变色材料11内部电荷进行中和，最终使得电致变色材料11的透过率高于第三设定值从而变透明。

具体地，第二时长由短接电极对12时电致变色材料11从施加第二电压所能达到的最大透过率到电致变色材料11的透过率高于设定值或达到最大透过率所用的时间来确定。第二时长可以由实验测定得到，并保存在驱动模块13中。

请参阅图7，在某些实施方式中，变色器件10包括温度传感器18。温度传感器18用于检测电致变色材料11的温度。驱动模块13可以用于根据电致变色材料11的温度确定第一时长和第二时长。其中，电致变色材料11的温度与第一时长和第二时长反相关。

可以理解的是，电致变色材料11在不同的温度下，材料的活性会受温度的影响，从而使得电化学反应时间存在差异。具体地，电致变色材料11温度越低，电致变色材料11的活性越低，电化学反应时间越长。

如此，可根据电致变色材料11的温度与第一时长和第二时长的对应关系进行参数选取，从而控制电致变色材料11的变色过程，实现不同温度下，变色器件10能够实现快速变色的同时，保证变色器件10的变色时间可控。

在一个例子中，第二电压的大小为-1.2V的情况下，电致变色材料11的温度与第一时长和第二时长的对应关系如下表：

温度/℃	第二电压大小	第一时长/s	第二时长/s
				40	-1.2V	0.2	0.2
30	-1.2V	0.2	0.3
				20	-1.2V	0.2	0.35
10	-1.2V	0.3	0.55
				0	-1.2V	0.35	0.8
-5	-1.2V	0.4	1.1
				-10	-1.2V	0.5	1.2
-20	-1.2V	0.8	1.35

上表列出了部分温度条件下，控制电致变色材料11褪色时，相应向第一电极对16施加第二电压的第一时长，以及短接第一电极对16的第二时长。根据上述列出的温度数据，可以通过插值法计算得到其他温度条件下，相应向第一电极对16施加第二电压的第一时长，以及短接第一电极对16的第二时长。

当然，在其他实施方式中，温度与第一时长、第二时长的对应关系还可以通过温度区间的方式进行设置。例如，在一个例子中，温度为(30℃，40℃]的情况下，对应的第一时长可以是0.2S，对应的第二时长可以是0.2S。

其中，温度与第一时长、第二时长的对应关系可以保持在变色器件10中，以便变色器件10对电致变色材料11进行控制。

需要说明的是，上述列出的温度与第一时长和第二时长对应关系中，温度、第一时长、第二时长的数值大小仅作为示例，不能理解为对本实用新型的限制，在其他实施方式中，温度、第一时长、第二时长的数值大小根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。

在图示的实施例中，温度传感器18直接检测电致变色材料11的温度，在其他实施例中，温度传感器18还可以通过检测第一电极对16的温度来获取电致变色材料11的温度。

请参阅图8，在某些实施方式中，变色器件10包括电压传感器19，电压传感器19用于检测第一电极对16之间的电压，驱动模块13可以用于在第一电极对16之间的电压小于第一预设电压时向第一电极对16施加第一电压以及用于在第一电极对16之间的电压达到第二预设电压时断开第一电极对16。其中，第二预设电压大于第一预设电压，第一电压不小于第二预设电压。

由于电致变色材料11可以简化为如图9所示的电容和电阻的并联模型，一直给材料进行加压进行着色，电阻特性会消耗一定的静态功耗，而电容的电荷量并没有增加，使得变色器件10产生较大的静态功耗。

具体地，电致变色材料11施加的电压位于第一预设电压和第二预设电压之间时，电致变色材料11的可以达到透过率以实现着色。第一预设电压可以是0.8V，第二预设电压可以是1V。

在某些实施方式中，调光膜12包括液晶调光膜。

可以理解，液晶调光膜在两成导电层之间填充液晶和高分子材料，向导电层时间电压时，液晶在电场的作用下可以有序排列，使得光线能够透过调光膜12。而断开调光膜12的电路连接时，液晶呈无序排列，可以将光线进行散射，使得调光膜12呈雾化状态。

具体地，请参阅图10，调光膜12包括液晶层122和设于分别液晶层122两侧的第三电极1242和第四电极1244，第三电极1242和第四电极1244构成调光膜12的第二电极对124。驱动模块13用于断开第二电极对124以使液晶层122雾化以及用于向第二电极对124施加第二电压以使液晶层122变透明。

相应地，第三电极1242和第四电极1244远离液晶层122的一侧可以分别设置有柔性基板14，也即是说，第二电极对124位于柔性基板14和液晶层122之间。柔性基板14可以保护第二电极对124和液晶层122，保证调光膜12的可靠性。

具体地，第三电极1242和第四电极1244由透明导电材料制成，如此，透明导电材料实现电性连接的同时可具有较好的光学特性，保证调光膜12在透明状态下的透过率。在一个例子中，透明导电材料可以是氧化铟锡(Indium-Tin Oxide，ITO)。

请参阅图11，本实用新型实施方式的电子设备100包括壳体20和上述任一实施方式的变色器件10。变色器件10设于壳体20上。

本实用新型实施方式的电子设备100中，利用调光膜12配合电致变色材料11，可以使得变色器件10在较小的厚度和功耗下，也能保持变色速度，并能够达到较好的遮掩效果。其中，柔性基板14可以形成柔性器件，方便变色器件10的安装，

在某些实施方式中，电子设备100可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、可穿戴设备等。在图示的实施例中，电子设备100是手机。需要说明的是，图11示出了电子设备100的背面视图，可以理解，电子设备100的正面可以用于显示图像和文字等信息。变色器件10可以设置在电子设备100的壳体20上，从而丰富电子设备100的外观效果。

如图12所示，在某些实施方式中，壳体20包括后盖22。变色器件10可以设置于后盖22。

具体地，后盖22可以是透明后盖，例如，玻璃后盖或陶瓷后盖等。变色器件10可以设置在透明后盖内侧，通过控制变色器件10的透过率可以遮挡或显示透明后盖内侧的电子元件。当然，电子设备100还可以设置有装饰件，例如，装饰膜，变色器件10可以设置在装饰件和透明后盖之间，如此，变色器件10用可以于遮挡或显示装饰件，使得电子设备100的外观可以根据变色器件10的状态进行变换。实现电子设备100外观的多样化设计。

在其他实施方式中，变色器件10还可以设置在后盖22的外侧，变色器件10可以遮挡或显示后盖22以实现不同的外观效果。

需要说明的是，本实用新型实施方式的变色器件10不限于应用在手机，还可以用于汽车、家具、建材、装饰等领域的电子设备中，在此不做具体限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”或“一个例子”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种变色器件，其特征在于，包括：

电致变色材料，所述电致变色材料的两侧设有柔性基板；

调光膜，所述调光膜与所述电致变色材料层叠设置；和

驱动模块，所述驱动模块用于控制向所述电致变色材料和/或所述调光膜施加的电压以改变所述变色器件的透过率。

2.根据权利要求1所述的变色器件，其特征在于，所述驱动模块用于向所述电致变色材料施加第一电压并断开所述调光膜以使所述变色器件的透过率小于第一设定值。

3.根据权利要求1所述的变色器件，其特征在于，所述驱动模块用于断开所述电致变色材料并向所述调光膜施加第二电压以使所述变色器件的透过率大于第二设定值。

4.根据权利要求1所述的变色器件，其特征在于，所述变色器件包括位于所述电致变色材料和所述调光膜之间的光学胶层，所述光学胶层贴合所述电致变色材料和所述调光膜。

5.根据权利要求1所述的变色器件，其特征在于，所述变色器件包括设置在所述电致变色材料两侧的第一电极对，所述第一电极对位于所述电致变色材料和所述柔性基板之间，所述驱动模块用于向所述第一电极对施加第一电压以使所述电致变色材料着色。

6.根据权利要求5所述的变色器件，其特征在于，所述驱动模块用于向所述第一电极对施加第三电压以使所述电致变色材料褪色，以及用于在向所述第一电极对施加第三电压持续第一时长后短接所述第一电极对第二时长以使所述电致变色材料的透过率高于第三设定值，所述第一电压与所述第三电压的极性相反。

7.根据权利要求1所述的变色器件，其特征在于，所述电致变色材料的变色时间为0.2秒-0.5秒。

8.根据权利要求1所述的变色器件，其特征在于，所述调光膜包括液晶调光膜。

9.根据权利要求8所述的变色器件，其特征在于，所述调光膜包括液晶层和设于液晶层两侧的第二电极对，所述驱动模块用于断开所述第二电极对以使所述液晶层雾化以及用于向所述第二电极对施加第二电压以使所述液晶层变透明。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；和

根据权利要求1-9任意一项所述的变色器件，所述变色器件设于所述壳体。