一种电致变色器件及电子设备的制作方法

1.本发明属于电致变色技术领域，涉及一种电致变色器件及电子设备。


背景技术：

2.电致变色器件在汽车、建筑以及消费电子领域都有着非常广泛的应用。
3.电致变色器件通常由层叠的第一基底层、第一导电层、电致变色层、第二导电层和第二基底层构成。在外加电场的作用下，电致变色层的材料发生可逆的氧化还原反应，则电致变色器件的光学属性呈现稳定可逆的颜色或透过率变化。在一些应用场景中，例如壳体装饰等，用户倾向于看到鲜艳的颜色。以第一基底层为面向用户眼睛的一侧为例，环境光线穿过电致变色器件，再从电致变色器件的各个界面反射出来，用户通过接受到的反射光线的变化来感受电致变色器件的颜色或透过率变化。因此电致变色层产生的颜色并不直接呈现于用户眼前，而是夹设于若干结构层之间。电致变色器件的颜色展示效果被削弱，视觉效果有待改进。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电致变色器件及电子设备，本发明有利于提高电致变色器件的颜色展示效果。
5.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提出一种电致变色器件，包括依次层叠的第一基底层、第一导电层、电致变色层、第二导电层和第二基底层；所述第一导电层的面阻大于所述第二导电层的面阻。
6.其中，第一基底层和第二基底层的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(pet)，环烯烃共聚物、三醋酸纤维素或玻璃。电致变色层的材料在外界电压的作用下可以发生颜色或透过率变化，包括pdlc（polymer dispersed liquid crystal，聚合物分散液晶）玻璃、spd（suspended particle device，悬浮粒子装置）和ec（electrochromic，电致变色）等类型。第一导电层和第二导电层的导电材料由ito（氧化铟锡）、氧化锌铝、氟掺杂氧化锡、银纳米线、石墨烯、碳纳米管、金属网格和银纳米颗粒中的一种或至少两种形成。对于第一导电层和第二导电层的导电材料相同的情况，面阻越大，导电材料的厚度越小，导电层的光透过率越高。
7.本发明将第一导电层的面阻设置为较大，第二导电层面阻设置为较小，则可以保证第一导电层的光透过率较高，用户从第一基底层一侧观看时，有很好的电致变色层的颜色展示效果；同时第二导电层面阻较小，避免过大的面阻导致降低电致变色层的变色速率和变色均匀性。因此，本发明通过具有较高面阻的第一导电层和具有较低面阻的第二导电层的匹配，协同实现电致变色器件的鲜明地展示电致变色层颜色，以及快速、均匀变色的效果。
8.优选地，所述第一导电层上设置第一汇流条，所述第一汇流条与所述电致变色层
不相接触。
9.由于第一导电层的面阻较大，因此需要在第一导电层上设置第一汇流条，第一汇流条用于提高第一导电层的电压分布均匀性，第一汇流条沿电致变色器件的周边设置，从而可以提高电致变色器件的变色速度和变色均匀性。第一汇流条和电致变色层不相接触，从而避免第一汇流条的金属参与电致变色器件的氧化还原反应。当第一汇流条的材料表面被钝化或覆盖绝缘层等时，第一汇流条和电致变色层也可以接触。由于第二导电层的面阻较小，因此，在第二导电层上无需设置汇流条，一方面可以节约产品成本；另一方面，在由第一导电层指向第二导电层的方向上，由于没有设置第二汇流条，就不会发生第一汇流条和第二汇流条发生上下接触导致短路失效的问题。本发明通过该设计，大大提高了电致变色器件的产品可靠性、变色速度以及变色均匀性。
10.优选地，所述第一导电层的面阻与所述第二导电层的面阻的比值大于等于1.5。例如可以是1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9、10、15或20，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。上述的面阻范围下，具有更优的协同实现电致变色器件的鲜明地展示电致变色层颜色，以及快速、均匀变色的效果。
11.优选地，所述电致变色层包括依次层叠的变色材料层、固态电解质层和离子存储层，所述变色材料层位于靠近所述第一导电层的一侧。
12.变色材料层的材料具体地可以选自现有技术中能形成固体薄膜的变色材料，例如无机材料中的nio，wo3，nb2o5，tio2等；有机材料中的聚噻吩衍生物及共聚物体系等；金属共轭体系，如普鲁士蓝，等。固态电解质层由电解质溶液经固化后形成固态电解质层，电解质层的材料包括高分子聚合物、金属离子盐和添加剂混合而成。离子存储层的材料包括第4-12族中的一种或者至少两种的金属元素形成的金属氧化物，或金属氧化物的混合物，或被其它任何金属氧化物掺杂的金属氧化物。由于电致变色层的颜色主要由变色材料层决定，本发明通过将变色材料层设置在靠近第一导电层的一侧，用户从第一导电层的外侧观看时，电致变色器件的颜色展示效果更优。
13.优选地，变色材料层的厚度为1nm-10μm，例如可以是1nm、5nm、10nm、50nm、80nm、100nm、200nm、500nm、1μm、5μm、10μm等。变色材料层的厚度适度增加，有利于加深电致变色器件的颜色效果。
14.优选地，固态电解质层的厚度为5-200μm；例如可以是5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、150μm、160μm、180μm或200μm等。
15.优选地，离子存储层的厚度为1nm-10μm，例如可以是1nm、5nm、10nm、50nm、80nm、100nm、200nm、500nm、1μm、5μm、10μm等。
16.优选地，所述第一导电层由导电材料构成，所述第一导电层包括第一区域和第二区域，所述第二区域与所述第一区域相邻的边的导电材料缺失第一宽度以形成第一隔断区；所述第二区域通过导电件与所述第二导电层连接；所述第一区域连接第一引出电极，所述第二区域连接第二引出电极；所述变色材料层设置第二隔断区，所述第二隔断区将所述变色材料层分为相互不连接的两个区域，所述第二隔断区在所述第一导电层的投影与所述第一隔断区至少部分重合。本发明通过在第一导电层上设置第一隔断区，以使第一导电层分为相互隔断的两个区
域，第一区域的导电材料和第二区域的导电材料不会互相电连通，进而从第一区域引出第一引出电极，从第二区域引出第二引出电极，使得第一引出电极和第二引出电极均从电致变色器件的第一导电层引出，这样可以在焊接时可以采用集成两条引出线路的柔性线路板，从电致变色器件的第一导电层一面进行一次热压焊，即可同时实现对第一引出电极和第二引出电极的焊接引出，大大简化了生产工艺，提高了生产效率，且有利于尽可能减小无法发生变色（即颜色/透过率变化）的电极引出区域的面积，进一步提升外观颜色的展示效果。本发明的导电件的侧面的至少部分与电致变色层接触，使得导电件和电致变色层之间没有电致变色层的材料空缺，减少了不变色区域的面积。需要说明的是，缺少电致变色层的材料的区域即会形成不变色区域。本发明的发明人发现，变色材料层的材料在一定情况下具有微小的电子导电率。因此，如果变色材料层的材料填充入第一隔断区，会导致第一区域和第二区域的导电材料还是能通过第一隔断区内填充的变色材料层的材料发生导通，从而导致内部微短路的发生。此外，该第一隔断区内也可能由工艺加工过程中的导电颗粒填充，从而导致内部微短路的发生。因此，本发明通过在变色材料层上开设第二隔断区，进一步提高而本发明的电致变色器件的产品稳定性和使用寿命。因此，本发明大大简化了生产工艺，提高了生产效率和产品良率，且有利于减少电致变色器件上的不变色区域面积，进一步提升外观颜色的展示效果。
17.在一种可能的实施方式中，从变色材料层的远离第一导电层的一面开设第二隔断区；在另一种可能的实施方式中，从第一导电层的远离变色材料层的一面开设第二隔断区。
18.优选地，所述第二隔断区内填充以与所述固态电解质层的材料相同的电解质材料，以使得所述固态电解质层通过所述第二隔断区内的电解质材料与所述第一隔断区接触。
19.本发明的发明人发现，固态电解质层的材料为电子绝缘体。因此，本发明通过进一步在第二隔断区内填充电解质材料，以进一步避免内部微短路的发生，进一步提高而本发明的电致变色器件的产品稳定性和使用寿命。
20.优选地，所述第一基底层的远离所述第一导电层的一面通过第一胶层与第一基材层连接，所述第一胶层采用具有紫外阻隔作用的材料。
21.本发明的第一基材层可以采用柔性材料和/或刚性材料，其中刚性材料可以选自玻璃、硬质塑料等，柔性材料可以包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、环烯烃共聚物或三醋酸纤维素中的任意一种或至少两种的组合。优选为透明材质。通过设置第一基材层，能够提高对电致变色器件的保护，提高电致变色器件的机械结构强度，并进一步避免外部环境的水氧等从第一基底层入侵而影响电致变色器件的使用寿命。由于长期的环境紫外线照射会导致胶层起泡，所以通过将面向环境侧的第一胶层采用可以阻隔紫外光的胶层材料，可以避免电致变色器件的内部层间起泡，从而提高电致变色器件的使用寿命。
22.可选地，所述第二基底层的远离所述第二导电层的一面通过第二胶层与所述第二基材层连接，从而能够提高对电致变色器件的保护，提高电致变色器件的机械结构强度，并进一步避免外部环境的水氧等从第二基底层入侵而影响电致变色器件的使用寿命。在本发明的一些其他实施例中，外部环境的入射光可以从电致变色器件的两面进入，则进一步将
第二胶层的材料设置为可以阻隔紫外光的胶层，从而减缓固态电解质层的材料老化，提高电致变色器件的使用寿命优选地，所述第一导电层在所述第一基材层的投影的轮廓上的各点距离所述第一基材层的边缘的距离大于等于0.1mm。
23.本发明中，上述距离例如可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm或30mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。通过上述结构设计可以使得电致变色器件的可靠性大大增强。第一导电层短于第一基材层，使得第一基材层的最外侧边缘没有导电材料分布形成一段导电材料空白区，从而后续可以将第一导电层的导电材料均包裹于密封件内，可以避免第一基材层的最外侧边缘露出的导电材料影响电致变色器件的可靠性。
24.优选地，所述密封件沿所述电致变色层的周侧设置，所述密封件的外侧面在所述第一基材层的投影与所述第一基材层的外周重合。
25.本发明通过设置密封件，可以对电致变色层的周侧进行密封，防止水汽等入侵，从而提高电致变色器件的使用寿命。
26.第二方面，本发明提出一种电子设备，包括上述的电致变色器件，所述电致变色器件的第一基底层靠近环境光线入射的一侧。
27.本发明的电子设备，将第一基底层设置在靠近环境光线的入射侧，通过具有较高面阻的第一导电层和具有较低面阻的第二导电层的匹配，协同实现电致变色器件的鲜明地展示电致变色层颜色，以及快速、均匀变色的效果，使得电子设备具有更好的颜色展示效果、快速变色和均匀变色效果。
28.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过将第一导电层的面阻设置为较大，第二导电层面阻设置为较小，则可以保证第一导电层的光透过率较高，用户从第一基底层一侧观看时，有很好的电致变色层的颜色展示效果；同时第二导电层面阻较小，避免过大的面阻导致降低电致变色层的变色速率和变色均匀性。本发明通过具有较高面阻的第一导电层和具有较低面阻的第二导电层的匹配，协同实现电致变色器件的鲜明地展示电致变色层颜色，以及快速、均匀变色的效果。
附图说明
29.图1为本发明实施例一提供的电致变色器件的剖面结构示意图；图2为本发明实施例二提供的电致变色器件的剖面结构示意图；图3为本发明实施例三提供的电致变色器件的俯视结构示意图；图4为本发明实施例三提供的电致变色器件的a-a剖面方向的剖面结构示意图；图5为本发明实施例四提供的电致变色器件的a-a剖面方向的剖面结构示意图；图6为本发明实施例五提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施
例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前体下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
32.实施例一如图1所示，本实施例提出一种电致变色器件，包括依次层叠的第一基底层1、第一导电层2、电致变色层3、第二导电层4和第二基底层5；所述第一导电层2的面阻大于所述第二导电层4的面阻。第一基底层1采用pet，第二基底层5采用pet，第一导电层2和第二导电层4的导电材料相同，为ito。第一导电层2的面阻为80ω，第二导电层4的面阻为40ω。
33.本实施例通过将第一导电层2的面阻设置为较大，第二导电层4面阻设置为较小，则可以保证第一导电层2的光透过率较高，用户从第一基底层1一侧观看时，有很好的电致变色层3的颜色展示效果；同时第二导电层4面阻较小，避免过大的面阻导致降低电致变色层3的变色速率和变色均匀性。因此，本发明通过具有较高面阻的第一导电层2和具有较低面阻的第二导电层4的匹配，协同实现电致变色器件的鲜明地展示电致变色层颜色，以及快速、均匀变色的效果。
34.实施例二如图2所示，本实施例提出一种电致变色器件，包括依次层叠的第一基底层1、第一导电层2、电致变色层3、第二导电层4和第二基底层5；所述第一导电层2的面阻大于所述第二导电层4的面阻。其中，电致变色层3包括依次层叠的变色材料层301、固态电解质层302和离子存储层303，所述变色材料层301位于靠近所述第一导电层2的一侧。所述第一导电层2上设置第一汇流条6，所述第一汇流条6与所述电致变色层3不相接触。第一基底层1采用pet，第二基底层5采用pet，第一导电层2和第二导电层4的导电材料相同，为ito。第一导电层2的面阻为80ω，第二导电层4的面阻为20ω。
35.本实施例在具有实施例一的有益效果的基础上，还进一步通过设置第一汇流条6，用于提高第一导电层2的电压分布均匀性，第一汇流条6沿电致变色器件的周边设置，从而可以提高电致变色器件的变色速度和变色均匀性。第一汇流条6和电致变色层3不相接触，从而避免第一汇流条6的材料中的金属参与电致变色层3的氧化还原反应。由于第二导电层的面阻较小，因此，在第二导电层上无需设置汇流条，一方面可以节约产品成本；另一方面，在由第一导电层指向第二导电层的方向上，由于没有设置第二汇流条，就不会发生第一汇流条和第二汇流条发生上下接触导致短路失效的问题。本发明通过该设计，进一步大大提高了电致变色器件的产品可靠性、变色速度以及变色均匀性。
36.此外，本实施例的变色材料层采用聚(3-己基噻吩)，固态电解质层采用质量百分数为20wt%的高氯酸锂、质量百分数为59.9wt%的甲基丙烯酸甲酯、20%碳酸丙烯酯和质量百分数为0.1wt%偶氮二异丁腈，固化后形成固态电解质层，离子存储层采用wo3。变色材料层的厚度为50nm，电解质层的厚度为50μm，离子存储层的厚度为50nm。由于电致变色层的颜色主要由变色材料层决定，本发明通过将变色材料层设置在靠近第一导电层的一侧，用户从
第一导电层的外侧观看时，电致变色器件的颜色展示效果更优。
37.实施例三如图3所示，本实施例提出一种电致变色器件100，电致变色器件100包括电极引出区域101。
38.如图4所示，电致变色器件100包括依次层叠的第一基底层1、第一导电层2、电致变色层、第二导电层4和第二基底层5；所述第一导电层2的面阻大于所述第二导电层4的面阻。其中，电致变色层3包括依次层叠的变色材料层301、固态电解质层302和离子存储层303，所述变色材料层301位于靠近所述第一导电层2的一侧。所述第一导电层2上设置第一汇流条6，所述第一汇流条6与所述电致变色层3不相接触。第一基底层1采用pet，第二基底层5采用pet，第一导电层2和第二导电层4的导电材料相同，为ito。第一导电层2的面阻为80ω，第二导电层4的面阻为20ω。
39.所述第一导电层2包括第一区域21和第二区域22，所述第二区域22与所述第一区域21相邻的边的导电材料缺失第一宽度以形成第一隔断区221；第一宽度为0.1mm。
40.在电致变色器件100的电极引出区域101中，所述第二区域22通过导电件7与所述第二导电层4连接；所述第一区域21连接第一引出电极（图中未示出），所述第二区域22连接第二引出电极（图中未示出）；导电件7的侧面的至少部分与所述电致变色层3接触。变色材料层301设置第二隔断区31，第二隔断区31从变色材料层301的远离第一导电层2的一面开设，第二隔断区31的宽度为0.2mm，所述第二隔断区31在所述第一导电层2的投影与所述第一隔断区221部分重合，部分不重合。
41.第二隔断区31内填充以与所述固态电解质层302的材料相同的电解质材料，以使得所述固态电解质层302通过所述第二隔断区31内的电解质材料与所述第一隔断区221接触。
42.电致变色层的厚度为30μm，导电件的厚度为30μm。第一基底层采用的材料为柔性pet。第二基底层采用的材料为柔性pet。
43.本实施例的电致变色器件在具备实施例二的有益效果的基础上，进一步通过在第一导电层2上设置第一隔断区221，以使第一导电层2分为相互隔断的两个区域，第一区域21的导电材料和第二区域22的导电材料不会互相电联通，进而从第一区域21引出第一引出电极，从第二区域22引出第二引出电极，使得第一引出电极和第二引出电极均从电致变色器件的第一导电层2引出，这样可以如图4所示，在焊接时可以采用集成两条引出线路的柔性线路板，从电致变色器件的第一导电层一面进行一次热压焊，即可同时将柔性线路板的两条引出电路分别焊接至第一汇流条6和导电件7，实现对第一引出电极和第二引出电极的焊接引出，大大简化了生产工艺，提高了生产效率和产品良率，且有利于减小不能发生颜色或透过率变化的电极引出区域101的面积，从而进一步提升电致变色器件的外观展示效果。为了避免电致变色器件内部微短路的发生，还进一步在电致变色层上设置第二隔断区31，且第二隔断区31在第一导电层2的投影与第一隔断区221至少部分重合，从而避免电致变色层中的导电物质或导电微粒等填充第一隔断区221，造成第一隔断区221的隔断失效。因此，本实施例大大简化了生产工艺，提高了生产效率和产品良率，且有利于减少电致变色器件上的不变色区域面积，进一步提升外观颜色的展示效果。
44.实施例四
在前述实施例一~三的任意一个实施例的基础上，均可再进一步设置第一基材层11、第二基材层12和密封件15。
45.参见图5，以在实施例三的基础上进一步设置第一基材层8和第二基材层9为例进行结构描述，其余实施例不再一一赘述。具体地，第一基底层1的远离所述第一导电层2的一面通过第一胶层10与所述第一基材层8连接；在所述第二基底层5的远离所述第二导电层4的一面通过第二胶层11与所述第二基材层9连接。密封件12沿所述电致变色层的周侧设置。所述密封件12设置于所述第一基材层8和所述第二基材层9之间，且密封件12的外侧面在所述第一基材层8的投影与所述第一基材层8的外周重合，和所述密封件12的外侧面在所述第二基材层9的投影与所述第二基材层9的外周重合。
46.第一基材层8为玻璃，第二基材层9为柔性水氧阻隔膜。第一胶层10的材料可以阻隔紫外光。第一导电层在第一基材层的投影的轮廓上的各点距离所述第一基材层的边缘的距离为0.8 mm。
47.本实施例的电致变色器件在具备实施例三的有益效果的基础上，进一步通过设置第一基材层8和第二基材层9，能够提高对电致变色器件的保护，提高电致变色器件的机械结构强度，并进一步避免外部环境的水氧等从第二基底层5入侵而影响电致变色器件的使用寿命；以及将密封件12填充于第一基材层8和第二基材层9之间，且位于电致变色层3周侧的空间区域，从而可以很好地起到密封效果，避免水氧等对电致变色层3的影响，从而提高电致变色器件的使用寿命。本实施例进一步通过将第一胶层13的材料设置为可以阻隔紫外光的胶层，可以减缓电致变色层的材料老化，提高电致变色器件的使用寿命。
48.实施例五一种电子设备200，参见图6，包含前述实施例一~五的任意一种电致变色器件100。所述电致变色器件100的第一基底层1靠近环境光线入射的一侧。
49.本实施例的电子设备200，包含上述任一实施例的电致变色器件100，生产成本低，生产工艺简便，生产效率高，产品良率高，产品稳定性好。将第一基底层1设置在靠近环境光线的入射侧，通过具有较高面阻的第一导电层2和具有较低面阻的第二导电层4的匹配，协同实现电致变色器件的鲜明地展示电致变色层颜色，以及快速、均匀变色的效果，使得电子设备200具有更好的颜色展示效果、快速变色和均匀变色效果。
50.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。