具有反射结构的电致变色装置的应用的制作方法

1.本申请总体上涉及电子技术领域，并且更具体地，涉及具有反射结构的电致变色装置。


背景技术：

2.电致变色材料能够在电流或电压下改变其光学特性，例如透射率、反射率、吸收率或发射率，并因此在需要具有可调光学特性的装置(例如可调光装置)的场景中具有众多应用。例如，由电致变色材料制成的可调光镜子和可调光窗户已广泛应用于各种地方，包括车辆、飞机和建筑物，以为不同的照明条件提供更好的适应性。
3.然而，由于在制造过程中处理各种部件层的复杂工艺以及与电致变色材料的密封和扩散有关的问题，利用电致变色材料制造可调光装置仍然是一项具有挑战性的任务。因此，期望有效且可靠的制造工艺。


技术实现要素：

4.鉴于上述传统技术的局限性，本发明构思提供了具有反射结构的电致变色装置以及解决这些局限性中的至少一些的相关的制造方法。
5.本发明构思首先提供了一种电致变色装置。该电致变色装置可以包括底部电极层、底部电极层上的电致变色层、电致变色层上的电解质层、电解质层上的电荷存储层以及电荷存储层上的顶部电极层。电致变色装置的透射率可以响应于施加在底部电极层和顶部电极层之间的电压而变化。底部电极层和顶部电极层中的一个可以是反射导电层，并且底部电极层和顶部电极层中的另一个可以是透明导电层。
6.在一些实施例中，在上述装置中，底部电极层和顶部电极层可以各自包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和氧化铟锡(ito)。
7.在一些实施例中，在上述装置中，底部电极层和顶部电极层可以各自具有0.01ω/sq至200ω/sq的薄层电阻。
8.在一些实施例中，在上述装置中，透射率可以为0.1％至99％。
9.在一些实施例中，上述装置还可以包括顶部玻璃板和底部玻璃板。底部电极层、电致变色层、电解质层、电荷存储层和顶部电极层可以夹在顶部玻璃板和底部玻璃板之间。
10.本发明构思还提供了另一种电致变色装置。该电致变色装置可以包括底部电极层、底部电极层上的电致变色层、电致变色层上的电解质层、电解质层上的电荷存储层、电荷存储层上的顶部电极层、顶部玻璃板和底部玻璃板。底部电极层、电致变色层、电解质层、电荷存储层和顶部电极层可以夹在顶部玻璃板和底部玻璃板之间。电致变色装置还可以包括反射层，该反射层位于顶部玻璃板的一侧上且与顶部玻璃板接触，或者位于底部玻璃板的一侧上且与底部玻璃板接触。电致变色装置的透射率响应于施加在底部电极层和顶部电极层之间的电压而变化。
11.在一些实施例中，在上述装置中，反射层可以是由ag、al、cr或者au制成的金属层，
或者是包括多个介电层的布拉格镜。
12.在一些实施例中，在上述装置中，底部电极层和顶部电极层可以各自具有0.01ω/sq至200ω/sq的薄层电阻。
13.在一些实施例中，在上述装置中，透射率为0.1％至99％。
14.本发明构思还提供了一种电致变色装置的制造方法。所述方法可以包括：提供顶部电极层；在顶部电极层上形成电荷存储层；提供底部电极层；在底部电极层上形成电致变色层；以及形成夹在电荷存储层和电致变色层之间的电解质层。电致变色层、电解质层和电荷存储层可以夹在顶部电极层和底部电极层之间。电致变色装置的透射率可以响应于施加在底部电极层和顶部电极层之间的电压而改变。
15.在一些实施例中，在上述装置中，底部电极层和顶部电极层可以各自具有0.01ω/sq至200ω/sq的薄层电阻。
16.在一些实施例中，在上述方法中，在顶部电极层上形成电荷存储层可以包括使用湿法工艺将电荷存储层沉积在顶部电极层上，所述湿法工艺例如旋涂、喷墨、夹缝式挤压型涂布、浸涂、凹版涂布、喷涂、刮涂、丝网印刷、麦勒棒涂布、凸版印刷等，并且在底部电极层上形成电致变色层的方法包括：使用湿法工艺将电致变色层沉积在底部电极层上，所述湿法工艺例如旋涂、喷墨、夹缝式挤压型涂布、浸涂、凹版涂布、喷涂、刮涂、丝网印刷、麦勒棒涂布、凸版印刷等。
17.在一些实施例中，在上述方法中，形成夹在电荷存储层和电致变色层之间的电解质层可以包括：将电解质层沉积在电致变色层上，将电荷存储层连同顶部电极层层压在电解质层上，以及固化电解质层。
18.在一些实施例中，在上述方法中，形成夹在电荷存储层和电致变色层之间的电解质层可以包括：将电解质层沉积在电荷存储层上，将电致变色层连同底部电极层层压在电解质层上，以及固化电解质层。
19.在一些实施例中，在上述方法中，形成夹在电荷存储层和电致变色层之间的电解质层可以包括：将顶部电极层固定至底部电极层，其中，电荷存储层和电致变色层位于顶部电极层和底部电极层之间并由一空间隔开；以及通过真空虹吸过程用电解质液体填充该空间，以形成电解质层。真空虹吸过程可以包括：在电致变色层和电荷存储层的边缘区域提供边缘密封件以密封空间；对空间进行真空抽吸；以及虹吸电解质液体以填充该空间。
20.在一些实施例中，上述方法还可以包括：形成顶部玻璃板、底部玻璃板和反射层。底部电极层、电致变色层、电解质层、电荷存储层以及顶部电极层可以夹在顶部玻璃板和底部玻璃板之间。反射层可以位于顶部玻璃板的一侧上且与顶部玻璃板接触，或者位于底部玻璃板的一侧上且与底部玻璃板接触。
21.在一些实施例中，在上述方法中，反射层可以是由ag、al、cr或者au制成的金属层。
22.在一些实施例中，在上述方法中，反射层可以是包括多个介电层的布拉格镜。
23.在一些实施例中，在上述方法中，底部电极层和顶部电极层中的一个可以是反射导电层，底部电极层和顶部电极层的另一个可以是透明导电层。
24.在一些实施例中，上述方法还可以包括：形成顶部玻璃板和底部玻璃板。底部电极层、电致变色层、电解质层、电荷存储层以及顶部电极层可以夹在顶部玻璃板和底部玻璃板之间。
25.在一些公开的电致变色装置中，顶部电极层和底部电极层中的一个可以是用于反射光的反射层，而另一个可以是透明层。由于去除了专用的反射层，这些装置具有简化的结构，这也可以使得简化制造过程，因为不再需要在电致变色装置中粘贴反射膜的过程。另外，本发明构思还公开了利用真空虹吸过程形成电解质层，这可以进一步提高制造过程的效率。
26.在参照附图考虑以下描述和所附权利要求时，系统、方法以及结构的相关元素的操作方法和功能的这些特征和其他特征将变得更加明显，所有这些形成本说明书的一部分。附图中相似的附图标记可以表示各个附图中的相应部分。应当清楚地理解，附图仅是出于说明和描述的目的，并且不旨在作为发明构思的限制的定义。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述仅是示例性和说明性的，并且不限制要求保护的发明构思。
附图说明
27.通过参照附图，可以更容易地理解本发明构思的优选和非限制性实施例。并入说明书中并构成说明书一部分的附图示出了根据本发明构思的实施例，并且与说明书一起用于解释所公开的发明构思。显然，这些附图仅呈现本发明构思的一些实施例，并且本领域普通技术人员可以在不付出创造性劳动的情况下从中获得其他实施例的附图。
28.图1是根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置的示意图。
29.图2是示出根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置的三维分解结构图。
30.图3a和图3b是示出根据本发明构思的一个或更多个实施例的电致变色装置的三维分解结构图。
31.图4a和图4b是根据本发明构思的一个或更多个实施例的电致变色装置的示意图。
32.图5是示出根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置制造方法的流程图。
33.图6是示出根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置制造方法的流程图。
34.图7是示出根据本发明构思的一个实施例的真空虹吸过程的图。
35.图8是示出根据关于图1、图2、图3a、图3b、图4a和图4b描述的电致变色装置的实施例的两种不同模式或状态的图。
具体实施方式
36.现在将参照附图描述本发明的具体的非限制性实施例。本文公开的任何实施例的特定特征和方面可以与本文公开的任何其他实施例的特定特征和方面一起使用和/或组合。应当理解，这样的实施例作为示例，并且仅是对本发明范围内的多个实施例的说明。对于本发明所属领域的技术人员明显的各种改变和修改被认为在如所附权利要求书中进一步限定的本发明的精神、范围和构思之内。
37.虽然本文描述了所公开原理的示例和特征，但是在不脱离所公开实施例的精神和范围的情况下，可以进行修改、改编和其他实现。同样，词语“包括”、“具有”、“含有”和“包含”以及其他类似形式在含义上是等同的并且是开放式的，因为这些词语中的任何一个之后的一个或多个项目不意味着这一个或多个项目的详尽列表，或者不意味着仅限于所列的一个或多个项目。还必须注意的是，除非上下文另外明确指出，否则如本文和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数引用，。
38.充分详细地描述了本文所示的实施例，以使本领域技术人员能够实践所公开的教导。可以使用并由此派生出其他实施例，使得在不脱离本公开的范围的情况下可以进行结构和逻辑上的替代和变更。因此，具体实施方式不在限制意义上进行，并且各种实施例的范围由所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等同物的全部范围来限定。
39.图1是根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置的示意图。参照图1，电致变色装置100可以包括电致变色层102、电致变色层102上的电解质层103以及电解质层103上的电荷存储层104。在一些实施例中，电致变色装置100还可以包括在电致变色层102下面的第一基底101和电荷存储层104上的第二基底105。也就是说，电致变色层102、固态电解质层103以及电荷存储层104可以夹在第一基底101和第二基底105之间。
40.第一基底101和第二基底105可以由导电材料制成，并且可以分别充当电致变色装置100的底部电极层和顶部电极层。因此，在本申请的其余部分中，第一基底101可以被称为底部电极层101，并且第二基底105可以被称为顶部电极层105。可以在底部电极层101和顶部电极层105之间施加电压，并且电致变色装置的透射率可以响应于施加在底电极层101和顶电极层105之间的电压而变化。
41.在一些实施例中，底部电极层101和顶部电极层105可以各自包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和氧化铟锡(ito)，并可以各自具有0.01ω/sq至200ω/sq的薄层电阻。
42.在一些实施例中，取决于施加在底部电极层101和顶部电极层105之间的电压，电致变色薄膜的透射率可以为0.01％至99％。
43.在一些实施例中，底部电极层101和顶部电极层105的其中一个可以是反射导电层，底部电极层101和顶部电极层105中的另一个可以是透明导电层。
44.电致变色装置100可以包括两种状态，亮状态和调光状态，其可以具有不同的反射率特性。
45.图2是示出根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置的三维分解结构图。参照图2，在一些实施例中，图2的电致变色装置可以包括图1的电致变色装置100，并且还可以包括底部玻璃板201和顶部玻璃板205。图1的电致变色装置100可以夹在底部玻璃板201和顶部玻璃板205之间。也就是说，底部电极层、电致变色层、电解质层、电荷存储层和顶部电极层可以夹在底部玻璃板201和顶部玻璃板205之间。底部玻璃板201和顶部玻璃板205可以通过粘合剂层202/204粘附到图1的电致变色装置100。在一个示例中，粘合剂层202/204可以是任何光学胶(oca)、pvb、eva、sentryglas等。
46.图3a和图3b是示出根据本发明构思的一个或更多个实施例的电致变色装置的三维分解结构图。参照图3a和图3b，在一些实施例中，电致变色装置可以包括图2的电致变色装置(在图3a和图3b中省略了粘合剂层202/204)，并且另外包括反射层301。反射层301可以位于顶部玻璃板205的上侧且与顶部玻璃板205接触(如图3a所示)，或者位于顶部玻璃板205的底侧且与顶部玻璃板205接触(如图3b所示)。可替选地，反射层301也可以位于底部玻璃板201的一侧(上侧或者底侧)且与底部玻璃板201接触。反射层301的具体位置可以根据实际需要确定并且不局限于此。
47.在一些实施例中，反射层301可以由一种或更多种金属材料制成，包括但不局限于银(ag)、铝(al)、铬(cr)、金(au)、其他合适的金属材料或其任何组合。在一些实施例中，反射层301可以是包括多个介电层的布拉格镜。当电致变色装置包括如例如图3a和图3b中所
示的专用反射层时，底部电极层和顶部电极层将均为透明导电层。
48.在图3a和图3b所示的实施例中，设置有专用反射层301来反射光。在一些实施例中，可以移除反射层301，并且底部电极层和顶部电极层中的一个可以充当反射层来反射光。下面将参照附图4a和图4b描述这些实施例。
49.图4a和图4b是根据本发明构思的一个或更多个实施例的电致变色装置的示意图。如图4a所示，在一些实施例中，电致变色装置410可以包括底部电极层101、底部电极层101上的电致变色层102、电致变色层102上的固态电解质层103、电解质层103上的电荷存储层104以及顶部电极层105。这些部件层的特征和相对位置关系可以与前述实施例中所公开的相同，因此在此将不再赘述。
50.如图4a所示，在电致变色装置410中，底部电极层101可以是反射入射光的反射导电层，并且顶部电极层105可以是使得入射光能够穿过的透明导电层。因此，到电致变色装置410的入射光(由图4a中的实线箭头表示)可以穿过顶部电极层105并被底部电极层101反射(反射光由图4a中的虚线箭头表示)。
51.在一些实施例中，固态电致变色装置410还可以包括在底部电极层101下面的底部玻璃板401和在顶部电极层105上的顶部玻璃板405。底部玻璃板和顶部玻璃板可以为电致变色装置410提供支撑，以满足不同应用对刚度和韧性的要求。
52.在图4a所示的电致变色装置中，底部电极层101是反射层，而顶部电极层105是透明层。然而，本发明构思不限于此。在一些实施例中，底部电极层101可以是透明导电层，而顶部电极层105可以是反射导电层，如图4b所示。图4b的电致变色装置420可以具有与图4a的电致变色装置410相同的结构，除了顶部电极层105是反射导电层，以及底部电极层101是透明导电层之外。因此，如图4b所示，到电致变色装置420的入射光(由图4b中的实线箭头表示)可以穿过底部电极层101并被顶部电极层105反射(反射光由图4b中的虚线箭头表示)。电致变色装置可以包括两种状态，亮状态和调光状态，其可以具有不同的反射率特性。
53.在图4a和图4b的实施例中，电致变色装置的电极层之一可以充当反射层以反射入射光，而不是提供单独的反射层以反射光。因此，可以省略单独的反射膜，这简化了电致变色装置的结构及其制造工艺。
54.本发明构思还提供了一种电致变色装置的制造方法。图5是示出根据本发明构思的一个实施例的电致变色装置制造方法的流程图。参照图5，该制造方法可包括以下步骤s510到s570。
55.在步骤s510中，可以提供底部基底，并且可以在底部基底上形成电致变色层。
56.在步骤s520中，可以提供顶部基底，并且可以在顶部基底上形成电荷存储层。
57.在一些实施例中，底部基底和顶部基底可以是刚性基底，并且可以由包括但不局限于玻璃/ito的材料制成。在一些实施例中，底部基底和顶部基底可以是柔性基底，并且可以由包括但不局限于pet/ito的材料制成。底部基底和顶部基底可以由导电材料制成，并且可以分别充当电致变色装置的底部电极层和顶部电极层，并且可以各自具有0.01ω/sq至200ω/sq的薄层电阻。
58.在步骤s530中，可以在底部基底和顶部基底之一的一侧上形成反射层。反射层可以由一种或更多种金属材料制成，包括但不局限于银(ag)、铝(al)、铬(cr)、金(au)、其他合适的金属材料或其任何组合，这在本发明构思中不受限制。
59.在步骤s540中，可以将电解质层沉积在底部基底上的电致变色层上。
60.在步骤s510至步骤s540中，可以通过沉积、涂布或本领域人员或普通技术人员已知的任何其他适当方法来形成电致变色层、电荷存储层和电解质层。例如，在一些实施例中，可以采用湿法工艺将电致变色层和电解质层依次沉积在底部基底上，所述湿法工艺例如旋涂、喷墨、夹缝式挤压型涂布、浸涂、凹版涂布、喷涂、刮涂、丝网印刷、麦勒棒涂布、凸版印刷等。可以采用湿法工艺将电荷存储层沉积在顶部基底上，所述湿法工艺例如旋涂、喷墨、夹缝式挤压型涂布、浸涂、凹版涂布、喷涂、刮涂、丝网印刷、麦勒棒涂布、凸版印刷等。可以用以形成电致变色层、电荷存储层和电解质层的具体方法不限于本发明构思。
61.在步骤s550中，可以将电致变色层上的电解质层与电荷存储层(连同顶部基底)层压在一起。在步骤s550之后，电致变色层、电解质层和电荷存储层夹在底部基底和顶部基底之间。
62.在步骤s560中，可以固化电解质层。可以通过紫外曝光、加热、加压或其他合适的方法来固化电解质层，并且本发明构思不限于这方面。电致变色层、电解质层和电荷存储层可以形成电致变色装置。取决于施加在底部基底和顶部基底之间的电压，电致变色装置的透射率可以为0.1％至99％。
63.在前述实施例中，在已经在底部基底上形成电致变色层并且在顶部基底上形成电荷存储层之后，电解质层可以沉积在电致变色层上，然后可以通过电荷存储层(连同顶部基底)进行层压。本发明构思不限于此。在一个示例中，电解质层可以沉积在顶部基底上的电荷存储层上，然后通过电致变色层(连同底部基底)进行层压。
64.在步骤560之后，还可以提供顶部玻璃板和底部玻璃板。电致变色装置可以夹在顶部玻璃板和底部玻璃板之间以提供支撑，以满足不同应用对刚度和韧性的要求。部件层的具体特性可以与前述实施例中描述的相同，因此在此将不再赘述。在步骤570中，电致变色装置可以在两种状态——亮状态和调光状态，其具有不同的反射率特性——之间切换，如图8进一步描述的。
65.在一些实施例中，反射层可以位于顶部玻璃板的一侧或底部玻璃板的一侧上。可替选地，电致变色层不一定包括单独的反射层。替代地，底部基底和顶部基底的其中一个可以是反射层，而底部基底和顶部基底中的另一个可以是透明层。可以详细参考以上描述的相关部分，在此不再赘述。
66.图6是示出根据本发明构思的一个实施例的另一个电致变色装置制造方法的流程图。参照图6，电致变色装置的制造方法可以包括以下步骤s610至步骤s670。
67.步骤s610和步骤s620可以分别与前述实施例的步骤s510和步骤s520相同。这些步骤的细节可以参考上述描述的相关部分，在此不再赘述。
68.在步骤s630中，可以将底部基底(连同在其上形成的电致变色层)固定至顶部基底(连同在其上形成的电荷存储层)，以便可以在电致变色层和电荷存储层之间形成空间。底部基底可以通过例如将底部基底粘合到顶部基底来固定至顶部基底。考虑了能够将底部基底固定至顶部基底的其他方法，并且本发明构思不限于此。可以预先确定电致变色层和电荷存储层之间的距离d。在一些实施例中，可以提供一个或更多个间隔件以保持电致变色层和电荷存储层之间的距离。具体的距离值可以根据实际需要，例如具体应用的需要来选择，并且不限于此。可以在边缘处形成开口以用于随后的填充过程。
69.在步骤s640中，可以通过图7所述的真空虹吸过程用电解质液体填充电致变色层和电荷存储层之间的空间。
70.在步骤s650中，在填充过程之后可以密封开口。
71.在步骤s660中，可以固化空间中的电解质液体以形成电解质层。空间中的电解质液体可以通过紫外曝光、加热、加压或其他合适的方法固化，并且本发明构思不限于此。
72.在步骤s670中，电致变色装置可以在两种状态——亮状态和调光状态，其具有不同的反射率特性——之间切换，如图8进一步所述。
73.图7是示出根据本发明构思的一个实施例的真空虹吸过程的图。例如，真空虹吸过程可以在图6的步骤640中实现。参照图7，真空虹吸过程可以包括以下步骤。首先，在电致变色层702和电荷存储层704之间创建空间710之后，可以在电致变色层702和电荷存储层704的边缘区域处添加边缘密封件707以密封空间710。在一些实施例中，可以提供一个或更多个间隔件708以保持电致变色层702和电荷存储层704之间的距离。其次，空间710可以被抽真空。本领域普通技术人员众所周知的抽真空方法可以用于对空间710进行抽真空，其不局限于此。最后，可以将电致变色溶液720虹吸到空间710中以填充空间710，从而可以形成电致变色层702与电荷存储层704之间的电解质层。
74.图8是示出根据关于图1、图2、图3a、图3b、图4a和图4b描述的电致变色装置的实施例的两种不同模式或状态的图。在图8中，电致变色装置的两种不同模式或状态可以包括电致变色装置可以在其间进行切换的亮状态和调光状态。亮状态和调光状态在特定波长下具有不同的反射特性。在一些示例中，与处于调光状态的电致变色装置相比，处于亮状态的电致变色装置对于大约380nm至780nm的波长可以具有更高的透射率。
75.在一些实施例中，制造方法还可以包括形成夹有电致变色装置的顶部玻璃板和底部玻璃板。此步骤可以与上述实施例中所描述的步骤相同。可以详细参考那些实施例的相关部分，在此不再赘述。
76.在一些实施例中，制造方法还可以包括形成反射层。反射层可以位于顶部玻璃板的一侧或底部玻璃板的一侧上。可替选地，电致变色层可以不一定包括单独的反射层。在那种情况下，底部基底和顶部基底中的一个可以是反射层，而底部基底和顶部基底中的另一个可以是透明层。可以详细参考以上描述的相关部分，在此不再赘述。
77.在本文公开的制造方法中，顶部电极层和底部电极层中的一个可以是用于反射光的反射层，而另一个可以是透明层。由于去除了单独的反射层，这些装置具有简化的结构。由于不再需要在电致变色装置中粘贴反射膜的过程，因此可以简化制造过程。另外，在公开的制造方法中，真空虹吸过程可以用于形成电解质层，这可以进一步提高制造过程的效率。
78.虽然本文描述了所公开原理的示例和特征，但是在不脱离所公开实施例的精神和范围的情况下，可以进行修改、改编和其他实现。同样，词语“包括”、“具有”、“含有”和“包含”以及其他类似形式在含义上是等同的并且是开放式的，因为这些词语中的任何一个之后的一个或多个项目不意味着这一个或多个项目的详尽列表，或者不意味着仅限于所列的一个或多个项目。还必须注意的是，除非上下文另外明确指出，否则如本文和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数引用。
79.充分详细地描述了本文所示的实施例，以使本领域技术人员能够实践所公开的教导。可以使用并由此派生出其他实施例，使得在不脱离本公开的范围的情况下可以进行结
构和逻辑上的替代和变更。因此，具体实施方式不在限制意义上进行，并且各种实施例的范围由所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等同物的全部范围来限定。