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电致变色组件和制备方法、电子设备与流程

2021-12-17 19:52:00 来源:中国专利 TAG:
1.本技术涉及电子设备领域,具体地,涉及电致变色组件和制备方法、电子设备。
背景技术
::2.在社会不断发展的进程中,电子技术的发展贡献非凡。电子设备不断更新换代,以满足用户越来越高的使用需求。如今,用户已不再仅仅追求电子设备的使用性能,而是对其外观也提出了越来越高的要求,例如,需要颜色多样化、具有纹理效果、图案丰富等。电子设备的外观设计主要体现在壳体的设计上,但目前的壳体仍然存在颜色、图案相对单一的问题,不能呈现出具有丰富颜色和多样图案的外观效果。3.虽然目前有一些相关技术利用电致变色原理来改善电子设备的壳体的外观效果,但目前的电致变色组件、壳体和电子设备仍有待改进。技术实现要素:4.本技术旨在至少一定程度上缓解甚至解决上述技术问题的至少之一。5.发明人发现,由于电致变色组件多采用液态的电致变色材料,或者三明治结构的固态电致变色材料,因此,目前的电致变色组件多是在刚性基板上形成的,并且很难实现柔性封装。发明人发现,电致变色组件需要增加色彩装饰膜以实现颜色以及图案的多样化,而色彩装饰膜需要纳米压印等工序以增强纹理效果,但由于工艺的限制,色彩装饰膜多是利用片式加工制备的,由此导致电致变色组件也只能通过片式加工制备。片式加工存在较为明显的不足,一方面片式加工效率太低,另一方面,在柔性基材上形成电致变色层时,由于柔性基材上的ito容易脆裂,在片式加工中涉及到多道工序转运及加工过程中的上料下料,ito破裂的风险非常高,会导致良率较低。6.有鉴于此,在本技术的一个方面,本技术提出了一种制备电致变色组件的方法,包括:提供具有水氧阻隔层的第一柔性基材,并在所述第一柔性基材远离所述水氧阻隔层的一侧设置图案层以获得水氧阻隔单元,所述图案层包括纳米压印亚层;提供电致变色单元,所述电致变色单元包括第二柔性基材、第三柔性基材以及位于所述第二柔性基材和所述第三柔性基材之间的电致变色层,所述电致变色单元是通过卷对卷工艺获得的;将所述水氧阻隔单元贴附在所述电致变色单元上,并令所述水氧阻隔层靠近所述电致变色单元设置。该电致变色组件的电致变色单元和水氧阻隔单元可分步进行加工,由此,可以获得柔性的电致变色组件,而且电致变色单元通过卷对卷工艺制备,避免了片式加工的缺陷,可显著提高良率,降低成本。得到的电致变色组件颜色和图案丰富,构成壳体后可满足用户对外观的使用需求。7.在本技术的另一个方面,本技术提出了一种电致变色组件,包括:水氧阻隔单元,所述水氧阻隔单元包括具有水氧阻隔层的第一柔性基材,以及位于所述第一柔性基材远离所述水氧阻隔层一侧的图案层;电致变色单元,所述电致变色单元包括第二柔性基材、第三柔性基材以及位于所述第二柔性基材和所述第三柔性基材之间的电致变色层;光学胶层,所述光学胶层位于所述水氧阻隔单元和所述电致变色单元之间,且所述水氧阻隔单元的所述水氧阻隔层一侧靠近所述电致变色单元设置。由此,电致变色组件具有水氧阻隔功能、可利用电致变色层与图案层形成丰富的外观效果,而且为柔性组件,从而特别适合于贴合在具有一定曲面的壳体上。并且,由于该电致变色组件将具有外观效果的水氧阻隔单元和具有电致变色功能的电致变色单元分别独立设置,因此该电致变色组件的电致变色单元可利用卷对卷工艺制备。进而有利于提高该电致变色组件的良品率,降低生产成本,缩短生产制程。8.在本技术的又一方面,本技术提出了一种电子设备,该电子设备包括壳体以及电致变色组件,所述壳体限定出容纳空间;主板,所述主板收纳于所述容纳空间内部且具有控制电路,所述控制电路与所述电致变色组件电性相连。该电子设备具有前面描述的电致变色组件所具有的全部特征以及优点,在此不再赘述。总的来说,该电子设备具有壳体可实现可控变色以及外观效果好等优点的至少之一。附图说明9.图1显示了根据本技术一个示例的制备电致变色组件的方法的流程示意图;10.图2显示了根据本技术一个示例的电致变色组件的结构示意图;11.图3显示了根据本技术一个示例的电致变色组件的部分结构示意图;12.图4显示了根据本技术另一个示例的电致变色组件的部分结构示意图;13.图5显示了根据本技术另一个示例的电致变色组件的部分结构示意图;14.图6显示了根据本技术另一个示例的电致变色组件的部分结构示意图;15.图7显示了根据本技术一个示例的电子设备的结构示意图。具体实施方式16.下面详细描述本技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号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例是示例性的,仅用于解释本技术,而不能理解为对本技术的限制。17.在本技术的一方面,本技术提出了一种制备电致变色组件的方法。该方法通过在单独的柔性基材上形成具有水氧阻隔功能和外观效果的图案层的水氧阻隔单元,可分别利用不同的工艺获得电致变色单元和水氧阻隔单元,再将水氧阻隔单元贴附在电致变色单元上制备电致变色组件。由此可以利用片式加工获得水氧阻隔单元,利用卷对卷工艺获得电致变色单元,从而避免对电致变色单元进行片式加工导致的缺陷。18.下面根据本技术的具体示例,对该方法的各个步骤进行详细说明。参考图1,该方法包括:19.s100:提供具有水氧阻隔层的第一柔性基材,并设置图案层以获得水氧阻隔单元20.根据本技术的示例,在该步骤中在第一柔性基材上形成图案层,以获得水氧阻隔单元。具体地,可首先在第一柔性基材上形成具有水氧阻隔性能的水氧阻隔层,并在第一柔性基材的另一侧设置图案层。图案层可以包括纳米压印亚层。由此可获得具有水氧阻隔功能和外观效果的水氧阻隔单元。21.根据本发明的示例,形成第一柔性基材的材料只要具有一定的柔性即可。例如,形成第一柔性基材的材料可以选自pet、pc或pi。类似地,水氧阻隔层的具体材料、厚度等均不受特别限制,只要可具有水氧阻隔功能即可。具体地,根据本技术的示例,该水氧阻隔层在20℃、100%的相对湿度的条件下,水汽透过率可达到小于1x10-2g/m2/天。由此,可有效阻隔水和氧气对电致变色单元的侵蚀。22.具体地,水氧阻隔层可具有多个亚层。该步骤中可在第一柔性基材的一侧形成多个阻隔亚层,多个亚层可包括多个无机材料的亚层,或是无机材料和有机材料依次层叠的亚层结构。即阻隔亚层可包括选自无机阻隔亚层和有机阻隔亚层中的至少一个。形成阻隔亚层的具体方法不受特别限制,只要形成的阻隔亚层具有水氧阻隔功能即可。根据本技术的一些具体示例,阻隔亚层可以是通过闪蒸或原子层沉积形成的无机阻隔亚层。形成无机阻隔亚层的材料不受特别限制,只要具有水氧阻隔功能即可。根据本技术的示例,形成无机阻隔亚层的材料可包括陶瓷、二氧化硅、三氧化二铝、氮化铝和氧化镁的至少之一。上述材料具有良好的是水氧阻隔功能,可使形成的阻隔亚层满足水氧阻隔需求。23.根据本技术的示例,在第一柔性基材未设置水氧阻隔层的一侧设置图案层。由于根据本技术的电致变色组件中,水氧阻隔单元和电致变色单元不共用一个柔性基材,因此两个单元可采用不同的工艺制备,且二者之间不会互相影响。因此,将图案层设置在水氧阻隔单元可防止图案层的制备工艺(如片式工艺)导致电致变色单元中的结构,特别是较为脆性的透明电极材料发生损坏。进一步地,可令图案层的制备工艺和结构选择可更加丰富,而无需考虑图案层的工艺对电致变色单元的良率的影响。例如具体地,图案层可包括纳米压印亚层。纳米压印亚层可以是利用包括但不限于uv压印胶层形成的,可为该图案层提供压印的纹理外观效果。由于压印工艺目前无法和卷对卷工艺兼容,因此多采用片式工艺制备。因此将纳米压印亚层设置在第一柔性亚层上,可防止片式加工工艺中的上料、下料等操作导致透明电极的破损率大幅提高。24.为进一步提高外观效果,图案层也可包括多个亚层,以实现颜色、金属光泽等外观效果。具体地,形成图案层的操作可进一步包括在第一柔性基材的一侧上设置颜色亚层、纳米压印亚层以及镀膜亚层的至少之一,并在颜色亚层、纳米压印亚层或者镀膜亚层远离第一柔性基材的一侧设置底漆层。颜色亚层、纳米压印亚层以及镀膜亚层的排列顺序不受特别限制,本领域技术人员可根据实际需要进行选择。由于颜色亚层、纳米压印亚层以及镀膜亚层均为透明或半透明的,可在图案层最远离第一柔性基材110的一侧设置不透明的底漆层,例如可为黑色或白色的底漆层。根据本技术的具体示例,参考图3,可首先在第一柔性基材110未设置水氧阻隔层130的一侧形成颜色亚层121,随后在颜色亚层121远离第一柔性基材110的一侧形纳米压印亚层122。随后可在纳米压印亚层122远离第一柔性基材110的一侧形成底漆层123。或者,参考图4,颜色亚层121和纳米压印亚层122的位置也可互换。25.s200:提供电致变色单元26.根据本技术的示例,在该步骤中提供电致变色单元。具体地,参考图2,该电致变色单元200可以包括第二柔性基材210、第三柔性基材220以及位于第二柔性基材210和第三柔性基材220之间的电致变色层230,电致变色单元200是通过卷对卷工艺获得的。形成第二柔性基材和第三柔性基材的材料不受具体限制,只要具有一定的的柔性即可。根据本技术的示例,形成第二柔性基材和第三柔性基材的材料可以选自pet、pc或pi。根据本技术的一些具体示例,形成第一柔性基材、第二柔性基材和第三柔性基材的材料可以为pet。形成第一柔性基材、第二柔性基材和第三柔性基材的材料可以相同也可以不同。27.根据本发明的具体示例,电致变色单元只要具有第二柔性基材210、第三柔性基材220以及位于第二柔性基材210和第三柔性基材220之间的电致变色层230,并可以在电场作用下实现着色和褪色,在透明态和着色态之间转换即可。例如,根据本技术的一些示例,形成电致变色单元可具体包括以下步骤:28.参考图6,首先,可在第二柔性基材210的一侧上形成第一导电层240,并在第三柔性基材220上形成第二导电层250的操作。具体地,第一导电层240和第二导电层250可以均为透明导电材料,例如可以为包括但不限于ito等透明的氧化物材料形成的。第一导电层240和第二导电层250均可以是通过卷对卷工艺形成的柔性基材上的。由于卷对卷工艺的滚轮直径通常比较大,因此ito在加工的过程中不易发生开裂。卷对卷加工方式的优点是生产效率高,并且制程稳定性较好,因而可以成本较低。随后,可进行电致变色层的制备。电致变色层可以是通过刮涂和卷对卷工艺结合的方式形成的,即可以在具有导电层的第二柔性基材和第三柔性基材中的一个上刮涂用于形成电致变色层的材料,随后将另一个柔性基材通过卷对卷的工艺贴合在具有电致变色层材料的柔性基材上。29.根据本技术的具体示例,电致变色层也可包括多个亚层,以实现离子传输、离子存储等功能。例如,可在第二柔性基材210具有第一导电层240的一侧设置第一电致变色功能层231,并在第三柔性基材220具有第二导电层250的一侧设置第二电致变色功能层232。随后,可在第一电致变色功能层231或者第二电致变色功能层232上刮涂第三电致变色功能层233,并利用卷对卷工艺基于第三电致变色功能层233将第二柔性基材210和第三柔性基材220粘合。30.根据本技术的示例,由于电致变色材料通常为水氧敏感的材料,因此需要对形成的电致变色功能层进行封装。参考图5,可以在第二柔性基材和第三柔性基材的侧壁处设置封装结构10,以将电致变色层230密封于第二柔性基材和第三柔性基材之间。封装结构10可以是在利用卷对卷工艺形成电致变色层230之后进行的,或者,也可在第二柔性基材或是第三柔性基材一侧预先形成封装结构10,再在封装结构10限定出的封装区域内形成电致变色层230。31.s300:将所述水氧阻隔单元贴附在所述电致变色单元上32.根据本技术的示例,在该步骤中,利用光学胶将水氧阻隔单元贴附在电致变色单元上,由此可获得电致变色组件。电致变色组件的结构可以为如图2所示出的。33.具体地,光学胶形成的光学胶层300的厚度可以为不大于50微米。发明人发现,光学胶厚度不过厚时,即便将水氧阻隔层设置在第一柔性基材上也可获得较好的水氧阻隔效果。具体地,电致变色单元200具有封装结构,水氧阻隔单元100的水氧阻隔层130一侧靠近电致变色单元200设置,因此虽然环境中的水氧可以从光学胶层300的侧壁处向电致变色单元200内部侵蚀,但需要沿着第一柔性基材延伸的方向上向电致变色单元200内部延伸才能够侵蚀电致变色层230,因此当光学胶层300的厚度不大于50微米,例如为25微米左右时,该电致变色组件的整体防水氧能力不会受到影响。34.根据本技术的一些具体事例,在将水氧阻隔单元贴附在电致变色单元上之后,还可以进一步进行盖板玻璃的设置。例如,可在电致变色单元远离水氧阻隔单元的一侧贴附盖板玻璃,以在电致变色单元200远离水氧阻隔单元100的一侧为电致变色层230等结构提供保护。35.在本技术的另一方面,本技术提出了一种电致变色组件。参考图2,该电致变色组件1000可以包括水氧阻隔单元100和电致变色单元200,该电致变色组件可以是利用前述的方法获得的。具体地,水氧阻隔单元100可包括具有水氧阻隔层130的第一柔性基材110,以及位于第一柔性基材110远离水氧阻隔层130一侧的图案层120。电致变色单元200可以包括第二柔性基材210、第三柔性基材220以及位于第二柔性基材和第三柔性基材之间的电致变色层230,水氧阻隔单元100和电致变色单元200之间通过光学胶层300贴合,且水氧阻隔单元水氧阻隔层130一侧靠近电致变色单元一侧。36.如前所述,图案层120可以包括多个亚层,如可以包括颜色亚层、纳米压印亚层以及镀膜亚层的至少之一,其中颜色亚层或者纳米压印亚层靠近第一柔性基材设置,颜色亚层、纳米压印亚层或者镀膜亚层远离第一柔性基材的一侧进一步包括底漆层。由此,可利用水氧阻隔单元100实现水氧阻隔功能和一定的外观效果,且将水氧阻隔层和图案层设置在同一个柔性基材上可以将上述两个层的制备和电致变色单元分割开,从而可防止包括但不限于纳米压印亚层等结构的制备工艺对于电致变色单元的生产良率的负面影响。37.根据本技术的一些具体示例,电致变色单元200可以具体包括第一导电层、第二导电层、第一电致变色功能层、第二电致变色功能层、第三电致变色功能层等结构,还可以具有封装结构,以将第一电致变色功能层、第二电致变色功能层和第三电致变色功能层密封于第二柔性基材和第三柔性基材之间。关于上述结构的具体位置,前面已经进行了详细的描述,在此不再赘述。例如,为了进一步提高该电致变色组件的性能,还可以在电致变色单元远离水氧阻隔单元的一侧贴附盖板玻璃。38.在本技术的另一方面,本技术提出了一种电子设备。参考图7,该电子设备5000包括壳体2000以及电致变色组件(图中未示出),壳体2000限定出容纳空间(图中未示出),主板4000收纳于容纳空间内部且具有控制电路,控制电路与电致变色组件电性相连。该电子设备具有前面描述的电致变色组件所具有的全部特征以及优点,在此不再赘述。总的来说,该电子设备具有壳体可实现可控变色以及外观效果好等优点的至少之一。39.根据本技术的示例,电致变色组件的具体设置位置不受特别限制。例如,可以为壳体2000的部分或全部,或者,可位于摄像头3000处,例如可位于摄像头3000的光圈或外围处。或者,该电致变色组件还可位于显示屏幕(图中未示出)的侧边或是前置摄像头等位置处。本领域技术人员能够理解的是,由于根据本技术的电致变色组件的水氧阻隔单元具有图案层,因此该电致变色组件可具有一定颜色、纹理等外观效果。因此,该电致变色组件可构成壳体2000的部分或全部,从而实现可变色外观壳体,或是充当摄像头以及显示屏的边框,从而进一步丰富电子设备的外观,提升用户体验。40.下面通过具体的示例对本技术进行说明,本领域技术人员能够理解的是,下面的具体的示例仅仅是为了说明的目的,而不以任何方式限制本技术的范围。另外,在下面的示例中,除非特别说明,所采用的材料和设备均是市售可得的。如果在后面的示例中,未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述,则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。41.示例142.提供电致变色组件,电致变色组件结构如图2中所示出的,第二柔性基板和第三柔性基板内侧具有两层ito以构成透明电极层,水氧阻隔单元结构如图4所示出的,采用二氧化硅为水氧阻隔亚层,纳米压印亚层122靠近第一柔性基材设置。第一柔性基材、第二柔性基材和第三柔性基材均为pet。电致变色单元采用卷对卷工艺制备。43.对示例1获得的电致变色组件的水氧阻隔能力进行耐久度测试。将该组件在65摄氏度,湿度为95%的条件下连续运行,该电致变色组件可运行20天以上。在85摄氏度,湿度为85%的条件下连续运行,该电致变色组件可运行7天以上。对在湿度为85%的条件下损坏的电致变色组件进行测试发现,导致该电致变色组件损坏的原因也并非水氧阻隔层失效,而是于pet材料构成的基材损坏(pet的软化点温度为80摄氏度左右)。由此可证实,示例1获得的电致变色组件具有较好的水氧阻隔能力,可满足绝大多数电子设备对耐久度的要求。44.示例性的,电子设备5000可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种(图7中只示例性的示出了一种形态)。具体的,电子设备2000可以为移动电话或智能电话(例如,基于iphonetm,基于androidtm的电话),便携式游戏设备(例如nintendodstm,playstationportabletm,gameboyadvancetm,iphonetm)、膝上型电脑、pda、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备,其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等,电子设备3000还可以为其他的可穿戴设备(例如,诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身、电子设备或智能手表的头戴式设备(hmd))。45.电子设备2000还可以是多个电子设备中的任何一个,多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、运动图像专家组(mpeg-1或mpeg-2)音频层3(mp3)播放器,便携式医疗设备以及数码相机及其组合。46.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本技术的限制,本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12当前第1页12
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