一种图案化的电致变色器件及电子设备的制作方法

1.本实用新型属于变色显示技术领域，具体涉及一种图案化的电致变色器件及电子设备。


背景技术：

2.电致变色现象是指在外界电场的作用下，材料发生稳定的、可逆的变色现象；电致变色的实质是材料在外电场及电流的作用下发生氧化还原反应，导致其结构改变，进而使吸收光谱和光学性能(如吸收率、透射率、反射率)发生变化，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化的现象。近年来，电致变色器件被广泛应用于节能窗、汽车后视镜、显示器件、移动终端等领域，具有良好的市场应用前景。
3.随着产品功能化需求的不断增加，人们希望电致变色产品在透过率变化的同时，能够实现图案显示的功能；例如在电致变色产品的特定结构上预先设置图案，在不破坏产品镜面的情况下，通过电路控制达到图案的显示变化。形成图案显示的常用方法是对导电层进行处理，将其中一层透明导电层中相应区域的材料刻蚀掉，当施加电压时，该区域无法形成电场，不会变色；但是，这种处理方法适用于形成非封闭的图案，具有很大的使用局限性。另一种处理方法是对其中一个导电层进行刻蚀，将导电层分成多个区域，再将不同区域的导电层分别进行引出，通过多个引出电极来分别控制各个区域的变色；但是，这种方法会大幅度增加器件中引出电极的数量，使器件的结构更复杂、制备工艺更繁琐，不利于规模化应用。
4.为了获得图案显示功能更好的电致变色器件，有很多研究工作致力于新型变色器件的开发，例如cn108008587a公开了一种以图案化ito作为透明导电层的电致玻璃及其制作方法，首先通过光刻、显影腐蚀的方法得到两个图案化的透明导电层，然后在两个图案化的透明导电层表面分别镀上离子储存层、电致变色层，再将其组装并注入电解质，固化，形成电致玻璃。cn112904636a公开了一种电致变色器件，包括引出电极，以及依次层叠的第一基底层、第一导电层、电致变色层、第二导电层、第二基底层；所述第一导电层具有至少一个第一区域和至少一个第二区域，第一区域与引出电极电连通；第一区域与第二区域之间设置刻痕，刻痕在竖直方向上贯穿第一导电层；第一区域与第二区域之间还设置有导电通道，刻痕在导电通道处断开；该电致变色器件可以实现在变色过程中显示图案，且不需要再设置新的引出电极。尽管对导电层进行图案处理的方法可以达到一定的显示效果，但是，图案处理过程会对导电层造成损坏，影响其阻值和长期使用的性能。
5.对此，有一些电致变色器件将处理对象聚焦于器件的其他层级，例如cn110928096a公开的电致变色器件中，包括依次层叠设置的第一基板、第一导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层、第二导电层和第二基板，所述电致变色层包括隔离部和电致变色材料部，所述电致变色材料部形成为预定图案结构，隔离部包围在预定图案结构的轮廓外。该器件在电致变色层上设置图案区域，在电致变色器件褪色和着色时，实现图案的消失和出现。但是，现有的电致变色器件只能实现一种图案的消失和出现，无法实现两种图案
的切换，使显示效果存在一定的局限性。
6.因此，开发一种能够实现两种图案切换的电致变色器件，是本领域的研究重点。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种图案化的电致变色器件及电子设备，通过第一电致变色层和第二电致变色层的引入及其结构的设置，使所述电致变色器件可以从一种图案切换至另一种图案，实现了更丰富的图案化显示效果。
8.为达到此实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.第一方面，本实用新型提供一种图案化的电致变色器件，所述图案化的电致变色器件包括依次设置的第一基底层、第一透明导电层、第一电致变色层、电解质层、第二电致变色层、第二透明导电层和第二基底层；
10.所述第一电致变色层包括第一电致变色区和第一图案区，所述第二电致变色层包括第二电致变色区和第二图案区；所述第一图案区在第二电致变色层上的投影与第二图案区不完全重合。
11.与现有技术中包含离子储存层的电致变色器件不同，本实用新型提供的电致变色器件中，在两个透明导电层之间设置了第一电致变色层、电解质层和第二电致变色层，同时，所述第一电致变色层上设置有第一图案区(对应第一图案)，第二电致变色层设置有第二图案区(对应第二图案)，且第一图案区在第二电致变色层上的投影与第二图案区不完全重合。所述电致变色器件中，在第一电致变色层褪色时，第二电致变色层着色，则第一图案消失，第二图案出现；反之，在第一电致变色层着色时，第二电致变色层褪色，则第一图案出现，第二图案消失。因此，本实用新型提供的电致变色器件实现了一种图案至另一种图案切换的效果，使电致变色器件的图案化显示效果更加丰富，而且控制方法简单，变色均匀。
12.示例性地，所述第一电致变色层可通过如下方法制备得到，所述方法包括：首先在第一透明导电层上设置一层电致变色材料层，然后去除预设图案区域的电致变色材料，形成第一图案区和第一电致变色区。
13.优选地，所述去除的方法包括激光刻蚀或曝光显影刻蚀等方式，进一步优选曝光显影刻蚀。
14.其中，曝光显影刻蚀是先在电致变色材料层上涂布一层光阻，然后在曝光机中将mask上的图案转移到光阻上，通过显影制程将完成图案转移的光阻除去；再采用干法或湿法蚀刻(优选等离子体蚀刻)将裸露的电致变色材料层刻蚀掉；最后将剩余光阻洗掉。采用曝光显影刻蚀的方式可以最大程度减少对导电层的损伤，进而避免导电层损伤带来的导电层电阻增加、器件在图案处变色不均匀的现象。所述第二电致变色层的制备方法与之类似，不再一一赘述。
15.优选地，所述第一图案区在第二电致变色层上的投影与第二图案区相互独立，即第一图案区在第二电致变色层上的投影与第二图案区没有任何连接或重叠。
16.优选地，所述第一图案区在第二电致变色层上的投影与第二电致变色区完全重合；此时，第一图案区与第二图案区形成“互补”的配合关系。
17.当第一图案区与第二图案区存在配合关系时，电致变色器件在制备和组装时的对合精度要求很高，很难满足100％的精准对位，优选地，所述第一图案区在第二电致变色层
上的投影为区域a；所述区域a的面积大于第二电致变色区的面积，且所述第二电致变色区在区域a之内。
18.由于第二电致变色区落入第一图案区的投影(区域a)，此时，第一图案区与第二图案区形成“对位余量”，从而减小对对合精度的要求。
19.优选地，所述第一基底层的边缘处设置第一对位孔，所述第二基底层在与第一基底层相应的位置设置第二对位孔。
20.通过第一对位孔和第二对位孔的设计，可以保证电致变色器件在组装过程中上下片对合时的精度，尤其在第一图案区与第二图案区存在配合关系时，高精度的对合能够实现更好的显示效果。
21.优选地，所述第一透明导电层上设置第一凹槽，所述第一凹槽将第一透明导电层分割为相互独立的两个区域。
22.通过在第一导电层上设置第一凹槽，进一步实现区域的划分，从而增加器件的图案化的效果。具体地，所述第一凹槽将第一透明导电层分割为第一导电区域和第二导电区域，当给第一导电区域供电时，该区域的电致变色材料变色；当给第二导电区域供电时，则该区域的电致变色材料变色，实现独立控制变色的效果。
23.示例性地，所述第一凹槽可通过激光刻蚀的方式得到。
24.优选地，所述第一图案区、第二图案区各自独立地为一个图案或由至少两个(例如2个、3个、4个或5个等)图案单元构成的图案阵列。
25.其中，所述图案阵列中的多个图案单元之间彼此不连接。
26.优选地，所述第一图案区、第二图案区各自独立地为镂空结构或填充结构；所述填充结构为彩色油墨填充结构或电致变色材料填充结构。
27.其中，所述“镂空结构”意指不填充带有颜色的材料；相应地，所述“填充结构”意指填充了带有颜色的材料。
28.本实用新型中，所述第一基底层、第二基底层均为本领域常规的光学级透明材料层，具体可以是刚性材料(如玻璃)层或柔性材料层；所述柔性材料层示例性地包括但不限于：pet(polyester film)层、环烯烃共聚物层或三醋酸纤维素层等。
29.所述第一透明导电层、第二透明导电层的材料采用本领域技术人员熟知的透明导电材料即可，示例性地包括但不限于：氧化铟锡(indium
‑
tin oxide，ito)、氧化锌铝(aluminum zinc oxide，azo)、氟掺杂氧化锡(fluorine doped tin oxide，fto)、银纳米线、石墨烯、碳纳米管、金属网格或银纳米颗粒等。
30.所述第一电致变色层的第一电致变色区的材料、所述第二电致变色层的第二电致变色区的材料均为现有技术中已知的电致变色材料，包括阴极电致变色材料和阳极电致变色材料；所述阴极电致变色材料可以得电子发生还原反应；所述阳极电致变色材料可以失电子发生氧化反应。
31.优选地，所述电致变色器件中，一个电致变色层的电致变色区采用阴极电致变色材料，另一个电致变色层的电致变色区采用阳极电致变色材料。
32.优选地，所述第一电致变色层的单位面积最大电荷转移数为0～35c/cm2，且不为0，例如可以为0.5c/cm2、1c/cm2、3c/cm2、5c/cm2、7c/cm2、9c/cm2、10c/cm2、12c/cm2、15c/cm2、18c/cm2、20c/cm2、22c/cm2、25c/cm2、28c/cm2、30c/cm2、32c/cm2或34c/cm2等。
33.优选地，所述第二电致变色层的单位面积最大电荷转移数为0～35c/cm2，且不为0，例如可以为0.5c/cm2、1c/cm2、3c/cm2、5c/cm2、7c/cm2、9c/cm2、10c/cm2、12c/cm2、15c/cm2、18c/cm2、20c/cm2、22c/cm2、25c/cm2、28c/cm2、30c/cm2、32c/cm2或34c/cm2等。
34.优选地，所述第一电致变色层与第二电致变色层的单位面积最大电荷转移数之比为1:50～50:1，优选为1:10～10:1。
35.进一步地优选地，所述第一电致变色层与第二电致变色层的单位面积的最大电荷转移数之比为1:(0.25～50)，例如可以为1:0.5、1:1、1:3、1:5、1:7、1:9、1:10、1:12、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40或1:45等，更进一步优选为1:(0.75～10)。
36.优选地，所述图案化的电致变色器件还包括设置于所述图案化的电致变色器件外侧的密封件。
37.其中，所述“外侧”包括电致变色器件所有的外周，包括侧周，以及上下两个表面(基底层)外侧。
38.第二方面，本实用新型提供一种电子设备，所述电子设备包括如第一方面所述的图案化的电致变色器件。
39.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
40.本实用新型提供的电致变色器件中，通过第一电致变色层和第二电致变色层的引入及其图案化结构的设置，使其能够从一种图案切换至另一种图案，实现了多种图案的切换和更丰富的图案化显示效果，而且控制方法简单，变色均匀，提升了电致变色器件及电子设备的显示效果和品质。
附图说明
41.图1为实施例1提供的图案化的电致变色器件的结构示意图；
42.图2为实施例1提供的图案化的电致变色器件的图案位置关系示意图；
43.图3a为实施例1中第一状态的显示示意图；
44.图3b为实施例1中第二状态的显示示意图；
45.图4为实施例2提供的图案化的电致变色器件的结构示意图；
46.图5a为实施例2中第一状态的显示示意图；
47.图5b为实施例2中第二状态的显示示意图；
48.图6a为实施例3中第一状态的显示示意图；
49.图6b为实施例3中第二状态的显示示意图；
50.图7为实施例4提供的图案化的电致变色器件的结构示意图；
51.图8a为实施例4中第一状态的显示示意图；
52.图8b为实施例4中第二状态的显示示意图；
53.图8c为实施例4中初始状态的显示示意图；
54.图9为实施例5提供的图案化的电致变色器件的结构示意图；
55.其中，1
‑
第一基底层，2
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第一透明导电层，3
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第一电致变色层，31
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第一电致变色区，32
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第一图案区，32a
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第一图案，4
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电解质层，5
‑
第二电致变色层，51
‑
第二电致变色区，52
‑
第二图案区，52a
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第二图案，6
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第二透明导电层，7
‑
第二基底层，11
‑
第一对位孔，71
‑
第二对位孔，d
‑
对位余量，21
‑
第一凹槽。
具体实施方式
56.下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。
57.实施例1
58.一种图案化的电致变色器件，其结构示意图如图1所示，包括依次设置的第一基底层1、第一透明导电层2、第一电致变色层3、电解质层4、第二电致变色层5、第二透明导电层6和第二基底层7。
59.所述第一电致变色层3包括第一电致变色区31和第一图案区32，所述第二电致变色层5包括第二电致变色区51和第二图案区52；所述第一图案区32在第二电致变色层上的投影与第二图案区52相互独立，所述第一图案区32和第二图案区52均为镂空结构，即未填充任何有颜色的材料。
60.本实施例提供的图案化的电致变色器件中，第一电致变色层上设置有第一图案区(对应于第一图案32a)，第二电致变色层设置有第二图案区(对应于第二图案52a)，图案位置关系示意图如图2所示；在第一电致变色层褪色时，第二电致变色层着色，则第一图案消失，第二图案出现，该状态为第一状态，显示示意图如图3a所示；反之，在第一电致变色层着色时，第二电致变色层褪色，则第一图案出现，第二图案消失，该状态为第二状态，显示示意图如图3b所示。由此可见，所述图案化的电致变色器件实现了一种图案至另一种图案的切换。
61.实施例2
62.一种图案化的电致变色器件，其结构示意图如图4所示，其与实施例1的区别仅在于，所述第一图案区32在第二电致变色层上的投影与第二电致变色区51完全重合，即第一图案区32与第二图案区52形成“互补”的配合关系。
63.本实施例提供的图案化的电致变色器件中，在第一电致变色层褪色时，第二电致变色层着色，则第一图案消失，第二图案出现，该状态为第一状态，显示示意图如图5a所示；反之，在第一电致变色层着色时，第二电致变色层褪色，则第一图案出现，第二图案消失，该状态为第二状态，显示示意图如图5b所示。
64.实施例3
65.一种图案化的电致变色器件，其与实施例1的区别仅在于，所述第一基底层1的边缘处设置第一对位孔11，所述第二基底层7在与第一基底层相应的位置设置第二对位孔71；其在第一状态的显示示意图如图6a所示，第二状态的显示示意图如图6b所示，由于对合后两个对位孔位置完全重合，因此图6a和图6b中仅标识第一对位孔11。
66.本实施例中，通过第一对位孔和第二对位孔的设计，可以保证电致变色器件在组装过程中上下片对合时的精度。
67.实施例4
68.一种图案化的电致变色器件，其结构示意图如图7所示，与实施例2的区别仅在于，所述第一图案区32在第二电致变色层上的投影的面积大于第二电致变色区51的面积，且第二电致变色区51处于第一图案区32在第二电致变色层上的投影区之内；此时，第一图案区32与第二图案区52形成“对位余量”(记为d)，从而减小对对合精度的要求。
69.本实施例提供的图案化的电致变色器件中，由于第一图案区与第二图案区设计有
“
对位余量”，其在第一状态的显示示意图如图8a所示，第二状态的显示示意图如图8b所示，在初始状态的显示示意图如图8c所示。
70.实施例5
71.一种图案化的电致变色器件，其结构示意图如图9所示，与实施例4的区别在于，第一图案区32与第二图案区52的位置关系不同，具体位置如图9所示；所述第一透明导电层2上设置第一凹槽21，所述第一凹槽21将第一透明导电层分割为相互独立的两个区域。
72.本实施例中，第一凹槽的设置进一步实现区域的划分，从而增加器件的图案化的效果。
73.实施例6
74.一种图案化的电致变色器件，其与实施例1的区别仅在于，所述第一图案区32和第二图案区52均为填充结构；其中，第一图案区32为蓝色油墨填充结构，第二图案区52为灰色油墨填充结构。
75.本实施例提供的电致变色器件中，第一电致变色层3为绿蓝两色相互变化，第二电致变色层5为红灰两色相互变化；第一电致变色区31的着色态为绿色，第二电致变色区51的着色态为红色。在第一状态时，电致变色器件的第一图案(蓝色图案)消失，第二图案(灰色图案)出现，第二图案以外的区域呈红色；在第二状态时，电致变色器件的第一图案(蓝色图案)出现，第二图案(灰色图案)消失，第一图案以外的区域呈绿色。
76.实施例7
77.一种图案化的电致变色器件，其与实施例1的区别仅在于，所述第一图案区32和第二图案区52均为填充结构；其中，第一图案区32为绿色
‑
透明电致变色材料填充结构，第二图案区52为黄色
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透明电致变色材料填充结构。
78.本实施例提供的电致变色器件中，第一电致变色区31为蓝色
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透明电致变色材料，第二电致变色区51为红色
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透明电致变色材料；第一电致变色区31的着色态为蓝色，第二电致变色区51的着色态为红色；因此，在第一状态时，电致变色器件的第一图案(绿色图案)显示无色而消失，第二图案(黄色图案)显示黄色而出现，第一图案和第二图案以外的区域呈红色；在第二状态时，电致变色器件的第一图案(绿色图案)显示绿色而出现，第二图案(黄色图案)显示无色而消失，第一图案和第二图案以外的区域呈蓝色。
79.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的图案化的电致变色器件及电子设备，但本实用新型并不局限于上述实施例，即不意味着本实用新型必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用原料/结构的等效替换及辅助成分/结构的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。