TWI780892B - 能產生變色圖案的電致變色裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種能產生變色圖案的電致變色裝置，由上而下依序包含圖案形成層、光學鍍膜層、電致變色元件、白色不透光層；其中，圖案形成層設有圖案造形鏤空孔，以使光學鍍膜層在對應圖案造形鏤空孔處顯露；光學鍍膜層由高折射率材料與低折射率材料交互堆疊形成，透過光學設計來反射出所設計的顏色，此層為本裝置主要呈現顏色的膜層；電致變色元件在變色穿透度低於50%時，穿透光波長於500nm、600nm、700nm穿透度的強度相差不會大於10%，電致變色元件在這樣的著色狀態下，可以提高光學鍍膜層所反射出來顏色的效果；而白色不透光層係用以增加光線反射所顯示顏色的對比性；據此，使該電致變色裝置在電致變色元件去色態與著色態時，由圖案造形鏤空孔處顯露的光學鍍膜層反射出不同顏色光線。

Description

能產生變色圖案的電致變色裝置

本發明係有關於一種能產生變色圖案的電致變色裝置，尤其是指一種藉由光學鍍膜層顯露於圖案造形鏤空孔處的設置，能在電致變色元件的著色與去色狀態下，反射出不同顏色的光線，而能將該裝置應用於展示圖案變色的場域中。

變色材料是指一種受到外在因素影響而改變顏色的材料，一般外在因素導致變色的機制可為光、溫度或電場，這種透過外在因素的刺激而產生顏色變化的變色材料常被應用於鏡片、玻璃、後視鏡、電子紙...等類產品中。

其中，透過電場的施加產生顏色的可逆變化即為電致變色材料，而用該電致變色材料製成的器件被稱為電致變色元件。電致變色元件在外加電壓的施加變化下產生著色態或去色態，改變物 品的外觀顏色，例如變色鏡片、智能變色玻璃等。然而，就變色鏡片、智能變色玻璃的顏色呈現取決於電致變色元件中所使用的變色材料，其顏色在電致變色元件出廠之後便被固定，無法改變。

今，本發明人即是鑒於電致變色元件產生的著色態與去色態的顏色只能由使用的變色材料來改變，實際的使用上與應用的場合遭受極大的限制，無法因應瞬息萬變的市場潮流，因而開發出本發明。

本發明之主要目的，係提供一種能產生變色圖案的電致變色裝置，係當電致變色元件呈現著色態或去色態時，光線會因為光學鍍膜層的膜層設計，而反射出不同顏色，增加電致變色裝置應用場合的廣泛性。

本發明之目的及功效，係由以下技術實現：一種能產生變色圖案的電致變色裝置，其由上而下依序包含：一圖案形成層，所述圖案形成層設有至少一圖案造形鏤空孔，所述圖案造形鏤空孔的區域為光線反射作用區；一光學鍍膜層，由高折射率材料與低折射率材料交互堆疊形成總層數至少二層的層狀結構體，所述光學鍍膜層在對應所述圖案形成層的圖案造形鏤空孔處的區域形成顯露狀態以反射光線； 一電致變色元件，係包括由上而下依序疊設的第一基材層、第一透明導電層、第一電致變色層、電解質層、第二電致變色層、第二透明導電層、第二基材層；所述電致變色元件在變色穿透度低於50%時，穿透光波長於500nm、600nm、700nm穿透度的強度相差不會大於10%；以及一白色不透光層，係用於增加光線反射所顯示顏色的對比性。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述第一電致變色層選用氧化鎢膜層，所述第二電致變色層選用氧化鎳膜層。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述氧化鎢膜層的厚度為300nm~1200nm，所述氧化鎳膜層的厚度為300nm~1200nm。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述電解質厚度為80μm~350μm。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述高折射率材料選自二氧化鈦(TiO₂)、五氧化三鈦(Ti₃O₅)、五氧化二鈮(Nb₂O₅)其中之一。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述低折射率材料選自二氧化矽(SiO₂)。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述光學鍍膜層係以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下往上依序交互堆疊。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述光學鍍膜層包含第一光學鍍膜層與第二光學鍍膜層，所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層皆是以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下往上依序交互堆疊，所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層由所述高折射率材料與所述低折射率材料交互堆疊後的總層數不同，所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層共同對應到至少一所述圖案造形鏤空孔，或是所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層分別各自對應到至少一所述圖案造形鏤空孔。

如上所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述光學鍍膜層包含第一光學鍍膜層與第二光學鍍膜層，所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層皆是以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下往上依序交互堆疊，所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層中的所述高折射率材料與所述低折射率材料的堆疊厚度不同，所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層共同對應到至少一所述圖案造形鏤空孔，或是所述第一光學鍍膜層與所述第二光學鍍膜層分別各自對應到至少一所述圖案造形鏤空孔。

1:圖案形成層

11:圖案造形鏤空孔

2:光學鍍膜層

2a:第一光學鍍膜層

2b:第二光學鍍膜層

3:電致變色元件

31:第一基材層

32:第一透明導電層

33:第一電致變色層

34:電解質層

35:第二電致變色層

36:第二透明導電層

37:第二基材層

4:白色不透光層

第一圖：本發明之能產生變色圖案的電致變色裝置的結構示意圖

第二圖：為當電致變色元件變色時，所呈現不同透光度強度的曲線圖

第三圖：本發明之能產生變色圖案的電致變色裝置再一實施例的結構示意圖

第四圖：本發明之能產生變色圖案的電致變色裝置另一實施例的結構示意圖

第五圖：揭示穿透實施例1中的光學鍍膜層在電致變色元件著色狀態下的光譜圖

第六圖：揭示穿透實施例1中的光學鍍膜層在電致變色元件去色狀態下的光譜圖

第七圖：揭示穿透實施例2的光學鍍膜層在電致變色元件著色狀態下的光譜圖

第八圖：揭示穿透實施例2的光學鍍膜層在電致變色元件去色狀態下的光譜圖

第九圖：揭示在電致變色元件著色態下，以實施例1的條件實施的電致變色裝置其圖案造形鏤空孔所呈現的顏色

第十圖：揭示在電致變色元件去色態下，以實施例1的條件實施的電致變色裝置其圖案造形鏤空孔所呈現的顏色

第十一圖：揭示在電致變色元件著色態下，以實施例2的條件實施的電致變色裝置其圖案造形鏤空孔所呈現的顏色

第十二圖：揭示在電致變色元件去色態下，以實施例2的條件實施的電致變色裝置其圖案造形鏤空孔所呈現的顏色

為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：請參第一圖所示，為本發明之能產生變色圖案的電致變色裝置的一較佳實施例的結構示意圖

本發明之電致變色裝置由上而下依序設置圖案形成層1、光學鍍膜層2、電致變色元件3以及白色不透光層4；其中：圖案形成層1，圖案形成層1為一能遮蔽光線反射的阻檔結構，於圖案形成層1上設有至少一貫穿圖案形成層1厚度的圖案造形鏤空孔11，使圖案造形鏤空孔11的區域成為光線得以反射的作用區。

光學鍍膜層2，由高折射率材料與低折射率材料交互堆疊形成總層數至少二層的層狀結構體，由於光學鍍膜層2疊設在圖案 形成層1的下方，因此光學鍍膜層2在對應圖案形成層1的圖案造形鏤空孔11處的區域將形成顯露狀態並得以反射光線，光學鍍膜層2透過光學設計來反射出所設計的顏色，為本裝置主要呈現顏色的膜層；在本發明之較佳實施例中，高折射率材料選自二氧化鈦(TiO₂)、五氧化三鈦(Ti₃O₅)、五氧化二鈮(Nb₂O₅)其中之一；在本發明之較佳實施例中，低折射率材料選自二氧化矽(SiO₂)。此外，光學鍍膜層2係由高折射率材料與低折射率材料由下往上依序交互堆疊，透過由高折射率材料與低折射率材料交互堆疊後的總層數的不同、或是各層高折射率材料、低折射率材料堆疊厚度的設計能改變反射出來的可見光波長，亦即，光學鍍膜層2反射出來的可見光波長，可以透過高折射率材料與低折射率材料交互堆疊的層數變化，或是每一層的高折射率材料、低折射率材料堆疊的厚度不同而改變。

電致變色元件3，係包括由上而下依序疊設的第一基材層31、第一透明導電層32、第一電致變色層33、電解質層34、第二電致變色層35、第二透明導電層36、第二基材層37；其中，電致變色元件3在變色穿透度低於50%時，穿透光波長於500nm、600nm、700nm穿透度的強度相差不會大於10%(參第二圖)，電致變色元件3在這樣的著色狀態下，可以提高光學鍍膜層2所反射出來顏色的效果；在本發明一較佳實施例中，第一電致變色層33係選用氧化鎢膜層，第二電致變色層35係選用氧化鎳膜層；其中，氧化 鎢膜層的厚度為300nm~1200nm，氧化鎳膜層的厚度為300nm~1200nm；在本發明一較佳實施例中，電解質厚度為80μm~350μm。

白色不透光層4，係用於增加光線反射所顯示顏色的對比性。

據此，藉由外加電壓使電致變色元件3產生著色態與去色態，並因第一電致變色層33與第二電致變色層35選用不同材料，令電致變色元件3的著色態與去色態呈現不同顏色，以本發明揭示第一電致變色層33係選用氧化鎢膜層，第二電致變色層35係選用氧化鎳膜層的實施態樣，電致變色元件3的著色態與去色態分別呈現深綠色與淡黃色，而搭配自圖案形成層1之圖案造形鏤空孔11反射出來的光線波長不同，將使在圖案造形鏤空孔11所呈現的顏色產生變色效果，即在著色態圖案造形鏤空孔11呈現一種顏色，而在去色態圖案造形鏤空孔11會呈現另一種顏色；於是，本發明之電致變色裝置在圖案造形鏤空孔11處呈現的顏色不再是由電致變色元件3的著色態或去色態，而是呈現由光學鍍膜層2反射出來的顏色，電致變色元件3的著色態或去色態呈現的顏色只是當做襯底色的功能，此結構設計徹底改變傳統顏色變化是由電致變色元件主導的概念。

由於本發明之電致變色裝置在圖案造形鏤空孔11處呈現的顏色不再是由電致變色元件3的著色態或去色態，而是由光學鍍膜層2反射出來的顏色，因此透過不同的堆疊層數或各層堆疊厚 度的設計能改變光學鍍膜層2反射出來的可見光波長，進而改變圖案造形鏤空孔11處呈現的顏色。

在本發明的一較佳實施例中，可以在電致變色元件3與圖案形成層1之間的不同區域設置不同的光學鍍膜層2，如第三圖所示，係在電致變色元件3與圖案形成層1之間的區域範圍內設置第一、第二光學鍍膜層2a、2b，且第一、第二光學鍍膜層2a、2b之間的高折射率材料與低折射率材料的堆疊層數不同，例如第一光學鍍膜層2a堆疊後的總層數為10層，第二光學鍍膜層2b堆疊後的總層數為12層，且該第一、第二光學鍍膜層2a、2b可以共同對應圖案形成層1上的同一個圖案造形鏤空孔11，或是第一、第二光學鍍膜層2a、2b各自對應不同的圖案造形鏤空孔11，例如第一光學鍍膜層2a對應第一圖案造形鏤空孔11a，第二光學鍍膜層2b對應第二圖案造形鏤空孔11b；當同一個圖案造形鏤空孔11的其中一部分的區域是對應設置第一光學鍍膜層2a，而該圖案造形鏤空孔11的其他區域是對應設置第二光學鍍膜層2b時，可以在同一個圖案造形鏤空孔11中反射出二種不同的顏色(如第三圖所示)；當第一、第二圖案造形鏤空孔11a、11b各自對應設置第一光學鍍膜層2a、第二光學鍍膜層2b時(如第四圖所示)，則可令第一圖案造形鏤空孔11a反射出對應第一光學鍍膜層2a的顏色，而第二圖案造形鏤空孔11b反射出對應第二光學鍍膜層2b的顏色，使第一、第二圖案造形鏤空孔11a、11b分別呈現出二種不 同的顏色。或是令第一、第二光學鍍膜層2a、2b中堆疊的高折射率材料及/或低折射率材料的厚度不同，同樣可以達到使第一、第二光學鍍膜層2a、2b反射出二種不同的顏色，並藉由在同一個圖案造形鏤空孔11中的不同區域分別設置第一、第二光學鍍膜層2a、2b，使同一個圖案造形鏤空孔11內能呈現二種不同光線，或是不同的二圖案造形鏤空孔11分別設置第一、第二光學鍍膜層2a、2b，使二圖案造形鏤空孔11分別呈現不同光線。

以下進一步以具體實施例說明本發明之技術的可行性：

<實施例1>

光學鍍膜層2的高折射率材料與低折射率材料的堆疊順序與各層厚度如表1所示，第五圖為在電致變色元件3處於著色狀態下，該光學鍍膜層2所表現出的穿透光譜，由該光譜圖可知此時該光學鍍膜層2反射率最高的波長約為680nm，再與其他波長的反射率加成後，該光學鍍膜層2將反射出紫紅色光，使得圖案造形鏤空孔11呈現的顏色為紫紅色(如第九圖)，第六圖為在電致變色元件3處於去色狀態下，該光學鍍膜層2所表現出的穿透光譜，由該光譜圖可知此時該光學鍍膜層2反射率最高的波長約為600nm，再與其他波長的反射率加成後，該光學鍍膜層2將反射出淡綠色光，即圖案造形鏤空孔11將呈現淡綠色(如第十圖)。

<實施例2>

光學鍍膜層2的高折射率材料與低折射率材料的堆疊順序與各層厚度如表2所示，第七圖為該光學鍍膜層2在電致變色元件3處於著色狀態下所表現出的穿透光譜，由該光譜圖可知此時光學鍍膜層2反射率最高的波長約為580nm，再與其他波長的反射率加成後，該光學鍍膜層2將反射出黃綠色光，即圖案造形鏤空孔11呈現黃綠色(如第十一圖)，第八圖為在電致變色元件3處於去色狀態下，該光學鍍膜層2所表現出的穿透光譜，由各波長的反射率加成後，該光學鍍膜層2反射出淡黃色光，即圖案造形鏤空孔11呈現淡黃色(如第十二圖)。

是以，本發明之電致變色裝置在圖案造形鏤空孔11處呈現的顏色不再是電致變色元件3的著色態或去色態的顏色，而是由光學鍍膜層2反射出來的顏色，並且透過改變光學鍍膜層2的膜層層數、每一層堆疊的厚度、以及複數個光學鍍膜層2的併設排列變化的設計，使圖案造形鏤空孔11處反射出不同顏色，增加電致變色裝置應用場合的廣泛性。

本發明的電致變色裝置可以應用在手機殼、眼鏡鏡框、車體、帽子、包類、電器用品...等產品上。

以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明， 致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本專利範圍之內。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體技術手段，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

1:圖案形成層

11:圖案造形鏤空孔

2:光學鍍膜層

3:電致變色元件

31:第一基材層

32:第一透明導電層

33:第一電致變色層

34:電解質層

35:第二電致變色層

36:第二透明導電層

37:第二基材層

4:白色不透光層

Claims (10)

1. 一種能產生變色圖案的電致變色裝置，其由上而下依序包含：一圖案形成層，所述圖案形成層設有至少一圖案造形鏤空孔，所述圖案造形鏤空孔的區域為光線反射作用區；一光學鍍膜層，由高折射率材料與低折射率材料由下而上依序交互堆疊形成總層數至少二層的層狀結構體，且所述高折射率材料、所述低折射率材料堆疊厚度不同；所述光學鍍膜層在對應所述圖案形成層的圖案造形鏤空孔處的區域形成顯露狀態以反射光線；一電致變色元件，係包括由上而下依序疊設的第一基材層、第一透明導電層、第一電致變色層、電解質層、第二電致變色層、第二透明導電層、第二基材層；所述電致變色元件在變色穿透度低於50%時，穿透光波長於500nm、600nm、700nm穿透度的強度相差不會大於10%；以及一白色不透光層，係用於增加光線反射所顯示顏色的對比性。
2. 如請求項1所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述第一電致變色層選用氧化鎢膜層，所述第二電致變色層選用氧化鎳膜層。
3. 如請求項2所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述氧化鎢膜層的厚度為300nm~1200nm，所述氧化鎳膜層的厚度為300nm~1200nm。
4. 如請求項1、2或3所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述電解質厚度為80μm~350μm。
5. 如請求項4所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述高折射率材料選自二氧化鈦(TiO₂)、五氧化三鈦(Ti₃O₅)、五氧化二鈮(Nb₂O₅)其中之一。
6. 如請求項5所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述低折射率材料選自二氧化矽(SiO₂)。
7. 一種能產生變色圖案的電致變色裝置，其由上而下依序包含：一圖案形成層，所述圖案形成層設有至少一圖案造形鏤空孔，所述圖案造形鏤空孔的區域為光線反射作用區；一光學鍍膜層，所述光學鍍膜層包括第一光學鍍膜層、第二光學鍍膜層，所述第一光學鍍膜層以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下而上依序交互堆疊；所述第二光學鍍膜層以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下而上依序交互堆疊；所述第一光學鍍膜層、所述第二光學鍍膜層經所述高折射率材料與所述低折射率材料堆疊後的總層數不同；所述第一光學鍍膜層、所 述第二光學鍍膜層共同對應到至少一所述圖案造形鏤空孔；或所述第一光學鍍膜層、所述第二光學鍍膜層各自對應到至少一所述圖案造形鏤空孔；一電致變色元件，係包括由上而下依序疊設的第一基材層、第一透明導電層、第一電致變色層、電解質層、第二電致變色層、第二透明導電層、第二基材層；所述電致變色元件在變色穿透度低於50%時，穿透光波長於500nm、600nm、700nm穿透度的強度相差不會大於10%；以及一白色不透光層，係用於增加光線反射所顯示顏色的對比性。
8. 一種能產生變色圖案的電致變色裝置，其由上而下依序包含：一圖案形成層，所述圖案形成層設有至少一圖案造形鏤空孔，所述圖案造形鏤空孔的區域為光線反射作用區；一光學鍍膜層，所述光學鍍膜層包括第一光學鍍膜層、第二光學鍍膜層，所述第一光學鍍膜層以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下而上依序交互堆疊；所述第二光學鍍膜層以所述高折射率材料與所述低折射率材料由下而上依序交互堆疊；所述第一光學鍍膜層的所述高折射率材料、所述低折射率材料的堆疊厚度與所述第二光學鍍膜層的所述高折射率材料、所述低折射率材料的堆疊厚度不同；所述第一光學鍍膜層、所述第二光學鍍膜 層共同對應到至少一所述圖案造形鏤空孔；或所述第一光學鍍膜層、所述第二光學鍍膜層各自對應到至少一所述圖案造形鏤空孔；一電致變色元件，係包括由上而下依序疊設的第一基材層、第一透明導電層、第一電致變色層、電解質層、第二電致變色層、第二透明導電層、第二基材層；所述電致變色元件在變色穿透度低於50%時，穿透光波長於500nm、600nm、700nm穿透度的強度相差不會大於10%；以及一白色不透光層，係用於增加光線反射所顯示顏色的對比性。
9. 如請求項7或8所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述第一電致變色層選用氧化鎢膜層，所述第二電致變色層選用氧化鎳膜層，所述氧化鎢膜層的厚度為300nm~1200nm，所述氧化鎳膜層的厚度為300nm~1200nm，所述第一電致變色層選用氧化鎢膜層，所述第二電致變色層選用氧化鎳膜層，所述電解質厚度為80μm~350μm。
10. 如請求項9所述之能產生變色圖案的電致變色裝置，其中，所述高折射率材料選自二氧化鈦(TiO₂)、五氧化三鈦(Ti₃O₅)、五氧化二鈮(Nb₂O₅)其中之一，所述低折射率材料選自二氧化矽(SiO₂)。

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