专利名称：在透明极板上形成气致变色图案的方法
技术领域：
本发明涉及本发明涉及一种在透明基板上形成气致变色图案的方法，可应用 于显示领域、商业建筑、车辆等的窗户作为装饰媒介或家具的变色装饰器件的制 造方法，以及对薄膜厚度变化有一定要求的场合。
背景技术：
随着变色器件在商业上的重要性日益增加，对变色器件的外观图案的多样 性的需求也日益增加。目前，变色图案的制作涉及感温变色图案的制作。其中，
涉及到的专利申请有 一种基材上感温变色图案的制法((公开专利) NO.CN93119116.5); 感温变色图案贴纸(。>开专利)NO. CN200320118468.8 ) 等。以前的研究主要集中于温度改变致使图案变色，尚未发现关于气致变色图 案制作的相关的公开文献。
发明内容
本发明所要解决的问题是如何提供一种在透明基板上形成气致变色图案的 方法，此方法制造出的图案会因气致变色薄膜的厚度不同而引起不同的颜色变 化，并且操作筒单、所需的操作条件温和、形成气致变色薄膜的物质结构和种类 丰富、形成的气致变色薄膜的厚度可随意控制，便于大规模的工业化生产和应用。
本发明所提出的技术问题是这样解决的提供一种在透明基板上形成气致 变色图案的方法，其特征在于，包括以下步骤
(1) 在透明基板的内表面制作所需的图案，所需的图案利用雕刻机或者刻 蚀法或者磨砂、处理的方法制作；
(2) 在制作了图案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带上电荷， 且各点所带的电荷密度不均匀；
(3) 在经过步骤(2)处理后的透明基板的图案区域利用静电自组装的方 法制备同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜，所述静电自组装的方法包 括以下两种① 选定作为气致变色薄膜的材料，并配制成溶液，选定两种带不同电荷的 有机溶液，将经过带电处理后的透明基板交替浸渍在已配制好的变色薄膜材料 的溶液和已选定的有机溶液中，得到同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄
膜；
② 选定作为气致变色薄膜的材料，并配制成溶液，将已制成图案的透明基 板浸渍在已配制好的变色薄膜材料的溶液中，得到同种或不同种类的厚度不均 的气致变色薄膜。
按照本发明所提供的在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征在于， 所述有机溶液包括聚二烯丙基二曱基氯化铵(PDDA)溶液和聚苯乙烯磺酸钠 (PSS )溶液。
按照本发明所提供的在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征在于， 经过步骤(l)所得到的图案表面粗糙并有弧度，各点弧度不同。因为弧度不同， 各点电荷密度不同，静电吸附的薄膜分子数不同，厚度才最终不同。
按照本发明所提供的在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征在于， 作为气致变色薄膜的材料包括卟啉类，原卟啉、5-氯-4-羟基-3-曱氧基苯 基卟啉、meso-四(2,5- 二氟苯基)外啉、四-(会啉-2 -)卟啉、四-(N-曱基誦6 -喹啉基)四硪化物、四(4-曱氧基誦4-石黄酸基苯基)卟啉、5,10 ，15-三(对氯 苯基)-20-丙氧苯基卟啉，meso-四(4 -羧曱氧基苯)卟啉、5 -氯-4 -羟基-3 -曱氧基苯基卟啉、四-(4 -氯-3 -磺酸苯基)卟啉、双(对-氨基苯基)-2,3 ,7 ，8 ，12 ,13 ,17,18-八曱基卟啉、Meso画四(2國噻吩基)卟啉、Meso國四(4 -溴画2-、塞p分基)p卜啉、Meso-四(3-曱基画2- p塞-分基)吟啉、Meso -四(对统u 基苯基)卟啉、5 -(间羰基苯曱酸)-氨基苯基-10 ，15 ,20-三苯基卟啉、溴化 5，10,15-三(对曱氧基苯基)20-丙氧苯基卟啉三乙铵等)、酞菁类。
本发明的有益效果本发明实质上提供了一种在透明基板上形成气致变色图 案的方法。实际运用中，此方法4喿作筒单、所需的才喿作条件温和、形成气致变色 薄膜的物质结构和种类丰富、形成的气致变色薄膜的厚度可随意控制，便于大规 模的工业化生产和应用，因而具有更广阔的应用潜力。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述
本发明涉及的是一种在透明基板上形成气致变色图案的方法。 采用上述方法，可根据实际情况，制造出因气致变色薄膜的厚度不同而引 起不同的颜色变化的图案。
本发明的透明基板并没有被特别限定，只要它是透明的，柔性材料或刚性 材料均可。柔性材料的例子包括聚酯，例如聚对苯二曱酸乙二醇酯、聚对苯 二曱酸丁二酯、聚萘二曱酸乙二醇酯；聚碳酸酯；聚酰胺，例如全芳基聚酰胺、 尼龙6、尼龙66或尼龙共聚物；聚丙烯酸酯，例如聚曱基丙酸曱酯等。刚性材 料的例子包括Si02含量大于99.5。/。的石英玻璃；Si02含量约96%的高硅氧玻 璃；以Si02含量为主，还含有15 %的Na20和16 %的CaO的钠钙玻璃等。 需在透明基板的内表面制作所需的图案，使其表面有弧度，有粗糙感。 制作所需的图案的方法包括利用雕刻机或者刻蚀法或者打点，磨砂处理的 方法制作。
需在制作图案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带电荷，且各 点所带的电荷密度不均匀。
使其表面带电荷方法之一将透明衬底与(C2H50) 3SiCH2-CH2-CH2-NH2 反应，生成一个带有NH2的表面，然后将此基片用0.1mol/L的HCL浸泡，就得 到一个带有RNH"的表面,再用这样的表面与溶液反应，就可以得到正负静电相 吸而成的自组装薄膜。由于基板图案各点的弧度不同，根据弧度不同电荷密度 不同的原理，图案各点电荷密度不同，同时根据电中性原理，电荷密度大的点 吸附的薄膜分子多，薄膜厚。
需在制作图案的区域利用静电自组装的方法制备同种或不同种类的厚度不 均的气致变色薄膜。
需选定一种或多种作为变色薄膜的材料，并配制成溶液。
用作变色薄膜的材料没有特别的限定，只要使用可气致变色的材料。例子 包括卟啉类卟啉、5-氯-4-羟基-3-曱氧基苯基卟啉、meso-四(2 ,5 - 二 氟苯基)p卜啉、四画(查啉-2-)卟啉、四-(N-甲基画6-喹啉基)四碘化物、四(4 -曱氧基-4-磺tt苯基)卟啉、5 ，10 ，15-三(对氯苯基)-20-丙氧苯基卟啉、meso-四(4-羧曱氧基苯)卟啉、5-氯-4-羟基-3 -曱氧基苯基卟啉、四-(4-氯-3 -磺酸苯基)卟啉、双(对-氨基苯基)-2 ，3 ，7 ，8 ,12 ,13 ,17 ,18-八曱基卟 啉、Meso画四(2- p塞p分基)外啉、Meso-四(4 -溴画2画p塞p分基)吟啉、Meso画四 (3 -甲基-2 -噻吩基)卟啉、Meso -四(对巯基苯基)卟啉、5 -(间羰基苯曱酸)-氨基苯基-10，15，20-三苯基卟啉、溴化5,10,15國三(对曱氧基苯基)20-丙氧 苯基吟啉三乙铵等)、酞菁类。
选定两种带不同电荷的有机溶液，包括聚二,丙基二甲基氯化铵(PDDA) 溶液和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液。试-验中常用2mg/ml的PSS水溶液，或体 积分数1%的PDDA水溶液。
浸渍方式可分为以下两种
① 将已制成图案的透明基板交替浸渍在已配制好的变色薄膜材料的溶液和 已选定的有机溶液中，得到同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜。
② 将已制成图案的透明基板浸渍在已配制好的变色薄膜材料的溶液中，得 到同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜。
下面将参照下述实例更详细地描述本方法，虽然本方法的技术范围并不限 于此。
实例1
利用玻璃雕刻机在用作透明基板的Si02含量约96 %的高硅氧玻璃(厚度为 2mm)上制作所需的图案，并通过打点或磨砂方法使图案各处图案点弧度不均。 在制作图案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带电荷，且各点所带 的电荷密度因图案点弧度不同而不均匀。选定5 -(间羰基苯曱酸)-氨基苯基-10 ，15 ,20-三苯基卟啉和meso画四(2 ,5画二氟苯基)p卜啉作为变色薄膜的材料， 并分别配制成溶液。选定聚二烯丙基二曱基氯化铵(PDDA)和聚苯乙烯磺酸钠 (PSS)，加入去离子水，配制成所需浓度的有机溶液。按照成膜的浸入顺序 PDDA —5画(间羰基苯曱酸)國氨基苯基-10 ，15 ，20-三苯基卟啉—PSS ^meso -四(2 ，5 - 二氟苯基)吟啉，将已制成图案的透明基板交替浸渍，得到不同种的 各处厚度不均的气致变色薄膜，干燥处理。由此，在透明基板上得到气致变色 的图案。
7实例2
对用作透明基板的Si02含量大于99.5 %的石英玻璃(厚度为2mm)进行湿 法刻蚀，制作所需的图案，并通过打点或磨砂方法使图案各处图案点弧度不均。 在制作图案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带电荷，且各点所带 的电荷密度因图案点弧度不同而不均匀。选定Meso-四(2-噻吩基)卟啉作为 变色薄膜的材料，并配制成溶液。选定聚二烯丙基二曱基氯化铵(PDDA)，加 入去离子水，配制成所需浓度的有机溶液。按照成膜的浸入顺序PDDA —Meso -四(2-瘗吩基)卟啉，将已制成图案的透明基板交替浸渍，得到同种的各处厚 度不均的气致变色薄膜，干燥处理。由此，在透明基^^反上得到气致变色的图案。
实例3
对用作透明基板的聚对苯二曱酸乙二醇酯(厚度为2mm)进行干刻蚀，制 作所需的图案，并通过打点或磨砂方法使图案各处图案点弧度不均。在制作图 案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带电荷，且各点所带的电荷密 度因图案点弧度不同而不均匀。选定Meso-四(对巯基苯基)卟啉作为变色薄膜 的材料，并配制成溶液。选定聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚苯乙烯磺 酸钠(PSS),加入去离子水，配制成所需浓度的有机溶液。按照成膜的浸入顺 序PDDA — PSS —Meso-四(对巯基苯基)卟啉，将已制成图案的透明基板交 替浸渍，得到同种的各处厚度不均的气致变色薄膜，干燥处理。由此，在透明 基^1上得到气致变色的图案。
实例4
对用作透明基板的聚曱基丙酸曱酯(厚度为2mm)进行干刻蚀，制作所需 的图案，并通过打点或磨砂方法使图案各处图案点弧度不均。在制作图案的区 域利用化学方法将其进行表面处理，使其带电荷，且各点所带的电荷密度因图 案点弧度不同而不均匀。选定meso-四(2,5- 二氟苯基)叫、啉作为变色薄膜的材 料，并配制成溶液。将已制成图案的透明基板浸渍在已配制好的meso-四(2,5-二氟苯基)p卜淋的溶液中，得到同种的各处厚度不均的气致变色薄膜，干燥处理。 由此，在透明基d反上得到气致变色的图案。
权利要求
1、一种在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在透明基板的内表面制作所需的图案，所需的图案利用雕刻机或者刻蚀法或者磨砂处理的方法制作；(2)在制作了图案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带上电荷，且各点所带的电荷密度不均匀；(3)在经过步骤(2)处理后的透明基板的图案区域利用静电自组装的方法制备同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜，所述静电自组装的方法包括以下两种①选定作为气致变色薄膜的材料，并配制成溶液，选定两种带不同电荷的有机溶液，将经过带电处理后的透明基板交替浸渍在已配制好的变色薄膜材料的溶液和已选定的有机溶液中，得到同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜；②选定作为气致变色薄膜的材料，并配制成溶液，将已制成图案的透明基板浸渍在已配制好的变色薄膜材料的溶液中，得到同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜。
2、 根据权利要求1所述的在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征 在于，所述有机溶液包括聚二烯丙基二曱基氯化铵溶液和聚苯乙烯磺酸钠溶 液。
3、 根据权利要求1所述的在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征 在于，经过步骤(1)所得到的图案表面粗糙并有弧度，各点弧度不同。
4、 根据权利要求1所述的在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征 在于，作为气致变色薄膜的材料包括卟啉类，原卟啉、5 -氯-4 -羟基-3 -曱氧基苯基p卜啉、meso -四(2 ，5 - 二氟苯基)卟啉、四-(喹啉-2 -)卟 啉、四-(N -曱基-6 -喹啉基)四碘化物、四(4 -曱氧基-4 -磺酸基苯 基)p卜啉、5 ，10 ,15 -三(对氯苯基)-20 -丙氧苯基卟啉、meso -四(4 -羧曱氧基苯)卟啉、5 -氯-4 -羟基-3 -曱氧基苯基卟啉、四-(4 -氯-3 -磺酸苯基)卟啉、双(对-氨基苯基)-2 ， 3 ， 7 , 8 ， 12 ， 13 ， 17 ， 18-八曱基p卜啉、Meso —四(2 — p塞卩分基)p卜啉、Meso —四(4 —溴—2 — p塞吩基)叫、 啉、Meso -四(3 -曱基-2 -噻吩基)卟啉、Meso -四(对巯基苯基)p卜啉、 5 -(间羰基苯曱酸)-氨基苯基-10 ， 15 ， 20-三苯基卟啉、溴化5 ， 10 ， 15 -三(对曱氧基苯基)20 -丙氧苯基卟啉三乙铵等)、酞菁类。
全文摘要
本发明公开了一种在透明基板上形成气致变色图案的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在透明基板的内表面制作所需的图案，所需的图案利用雕刻机或者刻蚀法或者磨砂处理的方法制作；(2)在制作了图案的区域利用化学方法将其进行表面处理，使其带上电荷，且各点所带的电荷密度不均匀；(3)在经过步骤(2)处理后的透明基板的图案区域利用静电自组装的方法制备同种或不同种类的厚度不均的气致变色薄膜。此方法制造出的图案会因气致变色薄膜的厚度不同而引起不同的颜色变化，并且操作简单、所需的操作条件温和、形成气致变色薄膜的物质结构和种类丰富、形成的气致变色薄膜的厚度可随意控制，便于大规模的工业化生产和应用。
文档编号B44C1/20GK101524943SQ200910058790
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者徐建华, 静 罗, 蒋亚东, 邢亚第, 菁 龙 申请人:电子科技大学