一种电致变色元件及电子设备的制作方法

1.本实用新型属于变色显示元件技术领域，具体涉及一种电致变色元件及电子设备。


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，导致材料的结构改变，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及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.现有的电致变色器件通常具有类三明治的层叠结构，包括两个基底，基底之间设有导电层和变色层。其中，变色层的材料包括电致变色材料和电解质材料等，电致变色材料对水汽极其敏感，需要对其进行良好的密封，以避免外界环境的水汽进入电致变色器件内部而导致电致变色材料损坏以及器件失效，尤其是对于器件侧面的密封更为重要。
4.目前有很多研究致力于改善电致变色器件的密封性和阻隔性。例如cn103430345a公开了一种有机光电器件，包括光电元件(例如oled器件、电致变色器件、光伏器件等)和用于保护所述光电元件不受大气物质影响的保护外壳，所述保护外壳包括多层保护层，第一无机层、包括吸气剂的第一有机层、不含吸气材料的第二有机层和第二无机层按照顺序层叠，且第一无机层与光电元件相互接触。tw201421164a公开了一种封装装置，包括用于所述装置的构件(构件包括但不限于电致变色器件)和阻挡堆叠体，所述阻挡堆叠体包含无机阻挡层和有机阻挡层；所述封装装置通过无机层和有机层的配合，以阻挡水汽进入构件，进而实现对构件的密封。
5.在以上述封装结构为代表的现有技术中，无机阻挡层和有机阻挡层通常采用气相沉积的方式成型于元件/构件的表面；当无机层和有机层沉积在平面结构上时，其密封性比较好；但当无机层、有机层沉积在垂直面上时，其在垂直面上并不能很好地覆盖，此时的密封效果仅为在平面上的5～10％，无法对元件/构件的侧面进行密封，水汽依然容易从构件的侧面进入，进而导致器件的显示性能降低，甚至失效。
6.因此，本领域亟待开发一种密封效果好、器件综合性能优异的电致变色元件。


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电致变色元件及电子设备，所述电致变色元件通过边缘结构的设计及其与水氧阻隔层的配合，可以有效地隔绝水氧，大幅提高电致变色元件的密封效果。
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电致变色元件，所述电致变色元件包括基底，以及设置于所述基底上的电致变色器件和边缘结构，所述边缘结构环设于电致变色器件的周侧
面并与电致变色器件连接；
10.所述电致变色器件和边缘结构的远离基底一侧均设置水氧阻隔层，所述水氧阻隔层将电致变色器件和边缘结构封装于基底上。
11.示例性地，所述电致变色元件的结构示意图如图1所示，包括基底1，以及设置于基底1上的电致变色器件2和边缘结构3；所述边缘结构3环设于电致变色器件2的周侧面并与电致变色器件2连接；所述电致变色器件2和边缘结构3在远离基底1的一侧均设置水氧阻隔层4，所述水氧阻隔层4将电致变色器件2和边缘结构3封装于基底1上。
12.本实用新型提供的电致变色元件中，在电致变色器件的周侧面环绕设置边缘结构，边缘结构覆盖在周侧面上，使得水氧阻隔层与电致变色器件边缘的接触面形成一个过渡面，而非一个垂直面，因此通过边缘结构与水氧阻隔层的相互配合，使得水氧阻隔层较好地覆盖在边缘结构的表面上，显著提升了水氧阻隔层的密封效果，尤其阻隔水汽从器件的侧面进入，改善器件的显示性能。
13.优选地，所述电致变色器件包括依次设置的第一衬底层、第一导电层、变色层、第二导电层和第二衬底层；所述第二衬底层设置于靠近基底的一侧。
14.所述第一衬底层、第二衬底层均为光学级透明材料层，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(polyethylene terephthalate)层、环烯烃共聚物层或三醋酸纤维素层等。
15.优选地，所述第二衬底层为柔性材料层，所述电致变色器件与基底之间还设置粘接层；具体地，所述粘接层设置于第二衬底层与基底之间。
16.其中，所述粘接层的材料为光学透明粘接材料，例如可以是oca(optically clear adhesive)光学胶、sca光学胶、离子性中间膜(surper safe glas，sgp)、液态光学胶loca(liquid optical clear adhesive)等。
17.所述导电层(包括第一导电层和第二导电层)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
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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。
18.优选地，所述变色层包括依次设置的变色材料层、电解质层和对电极层。
19.本实用新型中，所述变色层中的材料均采用现有技术中已公开的材料，在此不再赘述。
20.优选地，所述边缘结构的宽度为0.05～20mm，例如可以为0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm或18mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
21.通过边缘结构的宽度设计，可以在保证密封效果的同时，降低电致变色元件中不可变色的边缘的宽度。
22.优选地，所述边缘结构与基底边缘的距离为0.05～50mm，例如可以为0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、42mm、45mm或48mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
23.优选地，所述边缘结构的高度≥所述电致变色器件的高度，从而确保边缘结构能
够很好地附着于电致变色器件的侧面上，实现密封效果；进一步优选边缘结构与电致变色器件的高度相等。
24.优选地，所述边缘结构的截面的形状为扇形、三角形或梯形；所述“截面”意指电致变色元件的结构示意图(图1)中的截面。
25.基于提升水氧阻隔层的密封效果和工艺的简便性的考虑，所述边缘结构的截面的形状优选为扇形，即截面的边缘呈圆弧状。
26.优选地，所述边缘结构的材料为密封胶，能够进一步防止水汽从侧面进入电致变色器件，改善电致变色元件的密封效果。
27.为了确保边缘结构能够很好地附着于电致变色器件的侧面，使边缘结构的高度达到上述要求，优选地，所述电致变色器件的高度为h1，所述边缘结构与电致变色器件的抵接点和基底边缘之间的水平距离为l1，其中l1＞h1。
28.优选地，所述基底与水氧阻隔层之间还设置有阻隔件，所述阻隔件环设于边缘结构的外侧。
29.作为本实用新型的优选技术方案，所述电致变色元件中还包括阻隔件，其环设于边缘结构的外侧(不与边缘结构连接)，并被水氧阻隔层封装于基底上。所述阻隔件与边缘结构、水氧阻隔层相互配合，可以进一步提升密封效果，同时，阻隔件的设置可以阻挡切割等外力因素导致的裂纹扩展，改善了电致变色元件以及电子设备的显示性能。
30.优选地，所述阻隔件的宽度为0.02～10mm，例如可以为0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、3mm、5mm、7mm或9mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
31.通过对阻隔件的宽度设计，一方面能够确保良好的密封效果和裂纹阻挡性能，另一方面尽量降低电致变色元件中不可变色的区域的宽度，实现良好的显示性能。
32.为了在提供良好的裂纹阻挡效果的同时，使电致变色元件的整体厚度/高度适中，优选地，所述阻隔件的高度为0.02～2mm，例如可以为0.03mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm或1.9mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
33.优选地，所述阻隔件与边缘结构的距离为0.05～50mm，例如0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、42mm、45mm或48mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
34.优选地，所述阻隔件与基底边缘的距离为0.01～30mm，例如可以为0.03mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm或28mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
35.为使边缘结构能够很好地附着于电致变色器件的侧面上，优选地，所述阻隔件的近边缘结构端和边缘结构与电致变色器件的抵接点之间的水平距离为l1'，所述电致变色器件的高度为h1，其中l1'＞h1。
36.优选地，所述水氧阻隔层为无机层或无机层与有机层交替设置的叠层结构；其中，
无机层与有机层交替设置的叠层结构能够进一步改善密封效果。
37.优选地，所述水氧阻隔层包括依次设置的第一无机层、有机层和第二无机层，所述第一无机层与电致变色器件相接触。
38.优选地，所述阻隔件的高度为h2，所述第一无机层与电致变色器件的高度之和为h3，其中h2≥h3。
39.作为本实用新型的优选技术方案，所述阻隔件的高度≥第一无机层与电致变色器件的高度之和，能够阻止水氧阻隔层中的有机层材料溢出，实现有机层在器件表面流平，方便成膜。
40.示例性地，本实用新型提供的电致变色元件通过如下方法a或方法b制备得到；所述方法a包括：将电致变色器件固定于基底上，在所述电致变色器件的侧面依次环绕设置边缘结构，然后设置水氧阻隔层，得到所述电致变色元件。
41.所述方法b包括：将多个(至少2个)电致变色器件并列固定于基底上，在每个所述电致变色器件的侧面依次环绕设置边缘结构和阻隔件，得到器件阵列；在所述器件阵列上设置水氧阻隔层，切割，得到所述电致变色元件。
42.优选地，方法a、方法b中，所述固定的方法包括将电致变色器件通过粘结层粘接于基底上，或在基底上沉积电致变色器件。
43.优选地，方法a中还包括切除多余基底的步骤，该步骤在设置边缘结构前或设置边缘结构后进行。
44.优选地，方法b中所述切割是在相邻的2个阻隔件之间进行切割。
45.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电致变色元件。
46.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
47.本实用新型提供的电致变色元件中，通过边缘结构的设置及其与水氧阻隔层的相互协同，使得水氧阻隔层很好地覆盖于电致变色器件的整个表面，显著提升了水氧阻隔层的密封效果，阻隔水汽从器件的侧面进入，改善器件的显示性能。
附图说明
48.图1为实施例1提供的电致变色元件的结构示意图；
49.图2为实施例2提供的电致变色元件的结构示意图；
50.图3为实施例3提供的电致变色元件的结构示意图；
51.图4为实施例4提供的电致变色元件的结构示意图；
52.图5为实施例5提供的电致变色元件的结构示意图；
53.图6为实施例6提供的电致变色元件的结构示意图；
54.图7为对比例1提供的电致变色元件的结构示意图；
55.其中，1
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基底，2
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电致变色器件，3
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边缘结构，4
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水氧阻隔层，41
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第一无机层，42
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有机层，43
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第二无机层，5
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粘接层，6
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阻隔件。
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
58.一种电致变色元件，其结构示意图如图1所示，包括基底1，以及设置于基底1上的电致变色器件2和边缘结构3；所述边缘结构3环设于电致变色器件2的周侧面并与电致变色器件2连接，边缘结构3的截面形状为扇形，高度与电致变色器件2的高度相同，为0.5mm，宽度为0.4mm；所述电致变色器件2和边缘结构3在远离基底1的一侧均设置水氧阻隔层4，所述水氧阻隔层4将电致变色器件2和边缘结构3封装于基底1上，水氧阻隔层4为一层无机层。
59.本实施例提供的电致变色元件中，水氧阻隔层(无机层)与边缘结构相互配合，使水氧阻隔层能够很好地覆盖于电致变色器件的整个表面，尤其有效阻隔了电致变色器件侧面的水汽入侵，具有更好的密封效果。
60.实施例2
61.一种电致变色元件，其结构示意图如图2所示，包括基底1，以及设置于基底1上的电致变色器件2和边缘结构3；所述边缘结构3环设于电致变色器件2的周侧面并与电致变色器件2连接，边缘结构3的截面形状为梯形，高度与电致变色器件2的高度相同，为2mm，宽度为20mm；所述电致变色器件2和边缘结构3在远离基底1的一侧均设置水氧阻隔层4，所述水氧阻隔层4将电致变色器件2和边缘结构3封装于基底1上，水氧阻隔层4为一层无机层。
62.实施例3
63.一种电致变色元件，其结构示意图如图3所示，包括基底1，以及设置于基底1上的电致变色器件2和边缘结构3；所述边缘结构3环设于电致变色器件2的周侧面并与电致变色器件2(高度为0.5mm)连接，边缘结构3的截面形状为扇形，高度为0.8mm，宽度为0.4mm；所述电致变色器件2和边缘结构3在远离基底1的一侧均设置水氧阻隔层4，所述水氧阻隔层4将电致变色器件2和边缘结构3封装于基底1上，水氧阻隔层4为一层无机层。
64.实施例4
65.一种电致变色元件，其结构示意图如图4所示，其与实施例1的区别仅在于，水氧阻隔层包括依次设置的第一无机层41、有机层42和第二无机层43；第一无机层41与电致变色器件2相接触。
66.本实施例提供的电致变色元件中，水氧阻隔层为无机层
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有机层
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无机层叠合的三层结构，密封效果更好。
67.实施例5
68.一种电致变色元件，其结构示意图如图5所示，其与实施例1的区别仅在于，电致变色器件2与基底1之间还设置粘接层5。
69.实施例6
70.一种电致变色元件，其结构示意图如图6所示，其与实施例1的区别仅在于，基底1与水氧阻隔层4之间设置有阻隔件6，所述阻隔件6环设于边缘结构3的外侧，阻隔件6的高度为0.5mm，宽度为1mm，与边缘结构3的距离为0.5mm，与基底边缘的距离为1mm。
71.本实施例提供的电致变色元件中，水氧阻隔层(无机层)与边缘结构配合，使水氧阻隔层能够很好地覆盖于电致变色器件的整个表面，尤其有效阻隔了电致变色器件侧面的水汽入侵；同时，阻隔件的引入能够阻挡切割等外力作用下的水氧阻隔层裂纹向电致变色器件方向的扩展，进一步提高电致变色元件的性能。
72.对比例1
73.一种电致变色元件，其与实施例1的区别仅在于，不含有边缘结构，该电致变色元件的结构示意图如图7所示。
74.对实施例1和对比例1中的电致变色元件进行密封性能的效果测试，具体为钙膜测试，方法如下：
75.(1)样件制备：将电致变色器件固定在基底层上后，在其上沉积钙膜，再按照实施例1的结构，依次设置边缘结构和水氧阻隔层；对比例1则在沉积钙膜后只设置水氧阻隔层；
76.(2)测试方法：将5组待测样件(每组5个样件)置于25℃、85％湿度的环境下，观察钙膜颜色，判断器件是否失效，以及准确的失效位置；
77.(3)测试原理：钙膜吸水后，发生化学反应，生成氢氧化钙，颜色由亮银色变为灰白色，以此来表征器件的吸水失效现象。
78.在钙膜测试中，对比例1中的电致变色元件1天后全部器件整面失效，实施例1提供的电致变色元件6天后全部器件无失效现象；由此可见，本实用新型提供的电致变色元件通过设置边缘结构，能显著改善密封效果，提高显示性能。
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一种电致变色元件及电子设备，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的等效替换及辅助成分的添加、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。