能产生变色图案的电致变色装置的制作方法

1.本发明有关于一种能产生变色图案的电致变色装置，尤其是指一种通过光学镀膜层显露于图案造形镂空孔处的设置，能在电致变色元件的着色与去色状态下，反射出不同颜色的光线，而能将该装置应用于展示图案变色的场域中。


背景技术：

2.变色材料是指一种受到外在因素影响而改变颜色的材料，一般外在因素导致变色的机制可为光、温度或电场，这种透过外在因素的刺激而产生颜色变化的变色材料常被应用于镜片、玻璃、后视镜、电子纸等类产品中。
3.其中，透过电场的施加产生颜色的可逆变化即为电致变色材料，而用该电致变色材料制成的器件被称为电致变色元件。电致变色元件在外加电压的施加变化下产生着色态或去色态，改变物品的外观颜色，例如变色镜片、智能变色玻璃等。然而，就变色镜片、智能变色玻璃的颜色呈现取决于电致变色元件中所使用的变色材料，其颜色在电致变色元件出厂之后便被固定，无法改变。
4.今，本发明人即是鉴于电致变色元件产生的着色态与去色态的颜色只能由使用的变色材料来改变，实际的使用上与应用的场合遭受极大的限制，无法因应瞬息万变的市场潮流，因而开发出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的，是提供一种能产生变色图案的电致变色装置，当电致变色元件呈现着色态或去色态时，光线会因为光学镀膜层的膜层设计，而反射出不同颜色，增加电致变色装置应用场合的广泛性。
6.本发明的目的及功效，是由以下技术实现：
7.一种能产生变色图案的电致变色装置，其由上而下依序包含：
8.一图案形成层，所述图案形成层设有至少一图案造形镂空孔，所述图案造形镂空孔的区域为光线反射作用区；
9.一光学镀膜层，由高折射率材料与低折射率材料交互堆叠形成总层数至少二层的层状结构体，所述光学镀膜层在对应所述图案形成层的图案造形镂空孔处的区域形成显露状态以反射光线；
10.一电致变色元件，包括由上而下依序叠设的第一基材层、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、第二基材层；所述电致变色元件在变色穿透度低于50％时，穿透光波长于500nm、600nm、700nm穿透度的强度相差不会大于10％；以及
11.一白色不透光层，用于增加光线反射所显示颜色的对比性。
12.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述第一电致变色层选用氧化钨膜层，所述第二电致变色层选用氧化镍膜层。
13.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述氧化钨膜层的厚度为300nm-1200nm，所述氧化镍膜层的厚度为300nm-1200nm。
14.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述电解质厚度为80μm-350μm。
15.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述高折射率材料选自二氧化钛(tio2)、五氧化三钛(ti3o5)、五氧化二铌(nb2o5)其中之一。
16.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述低折射率材料选自二氧化硅(sio2)。
17.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述光学镀膜层以所述高折射率材料与所述低折射率材料由下往上依序交互堆叠。
18.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述光学镀膜层包含第一光学镀膜层与第二光学镀膜层，所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层皆是以所述高折射率材料与所述低折射率材料由下往上依序交互堆叠，所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层由所述高折射率材料与所述低折射率材料交互堆叠后的总层数不同，所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层共同对应到至少一所述图案造形镂空孔，或是所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层分别各自对应到至少一所述图案造形镂空孔。
19.如上所述的能产生变色图案的电致变色装置，其中，所述光学镀膜层包含第一光学镀膜层与第二光学镀膜层，所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层皆是以所述高折射率材料与所述低折射率材料由下往上依序交互堆叠，所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层中的所述高折射率材料与所述低折射率材料的堆叠厚度不同，所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层共同对应到至少一所述图案造形镂空孔，或是所述第一光学镀膜层与所述第二光学镀膜层分别各自对应到至少一所述图案造形镂空孔。
附图说明
20.图1为本发明的能产生变色图案的电致变色装置的结构示意图。
21.图2为当电致变色元件变色时，所呈现不同透光度强度的曲线图。
22.图3为本发明的能产生变色图案的电致变色装置再一实施例的结构示意图。
23.图4为本发明的能产生变色图案的电致变色装置另一实施例的结构示意图。
24.图5为穿透实施例1中的光学镀膜层在电致变色元件着色状态下的光谱图。
25.图6为穿透实施例1中的光学镀膜层在电致变色元件去色状态下的光谱图。
26.图7为穿透实施例2的光学镀膜层在电致变色元件着色状态下的光谱图。
27.图8为穿透实施例2的光学镀膜层在电致变色元件去色状态下的光谱图。
28.图9为图5对应的光学镀膜层和图案造形镂空孔的照片。
29.图10为图6对应的光学镀膜层和图案造形镂空孔的照片。
30.图11为图7对应的光学镀膜层和图案造形镂空孔的照片。
31.图12为图8对应的光学镀膜层和图案造形镂空孔的照片。
32.符号说明
33.1：图案形成层
34.11：图案造形镂空孔
35.2：光学镀膜层
36.2a：第一光学镀膜层
37.2b：第二光学镀膜层
38.3：电致变色元件
39.31：第一基材层
40.32：第一透明导电层
41.33：第一电致变色层
42.34：电解质层
43.35：第二电致变色层
44.36：第二透明导电层
45.37：第二基材层
46.4：白色不透光层
具体实施方式
47.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
48.为令本发明所运用的技术内容、发明目的及其达成的功效有更完整且清楚的说明，兹于下详细说明之，并请一并参阅所提供的图式及图号：
49.请参图1所示，为本发明的能产生变色图案的电致变色装置的一较佳实施例的结构示意图。
50.本发明的电致变色装置由上而下依序设置图案形成层1、光学镀膜层2、电致变色元件3以及白色不透光层4；其中：
51.图案形成层1，图案形成层1为一能遮蔽光线反射的阻档结构，于图案形成层1上设有至少一贯穿图案形成层1厚度的图案造形镂空孔11，使图案造形镂空孔11的区域成为光线得以反射的作用区。
52.光学镀膜层2，由高折射率材料与低折射率材料交互堆叠形成总层数至少二层的层状结构体，由于光学镀膜层2叠设在图案形成层1的下方，因此光学镀膜层2在对应图案形成层1的图案造形镂空孔11处的区域将形成显露状态并得以反射光线，光学镀膜层2透过光学设计来反射出所设计的颜色，为本装置主要呈现颜色的膜层；在本发明的较佳实施例中，高折射率材料选自二氧化钛(tio2)、五氧化三钛(ti3o5)、五氧化二铌(nb2o5)其中之一；在本发明的较佳实施例中，低折射率材料选自二氧化硅(sio2)。此外，光学镀膜层2是由高折射率材料与低折射率材料由下往上依序交互堆叠，透过由高折射率材料与低折射率材料交互堆叠后的总层数的不同、或是各层高折射率材料、低折射率材料堆叠厚度的设计能改变反射出来的可见光波长，亦即，光学镀膜层2反射出来的可见光波长，可以透过高折射率材料与低折射率材料交互堆叠的层数变化，或是每一层的高折射率材料、低折射率材料堆叠的厚度不同而改变。
53.电致变色元件3，包括由上而下依序叠设的第一基材层31、第一透明导电层32、第一电致变色层33、电解质层34、第二电致变色层35、第二透明导电层36、第二基材层37；其中，电致变色元件3在变色穿透度低于50％时，穿透光波长于500nm、600nm、700nm穿透度的
强度相差不会大于10％(参图2)，电致变色元件3在这样的着色状态下，可以提高光学镀膜层2所反射出来颜色的效果；在本发明一较佳实施例中，第一电致变色层33选用氧化钨膜层，第二电致变色层35选用氧化镍膜层；其中，氧化钨膜层的厚度为300nm-1200nm，氧化镍膜层的厚度为300nm-1200nm；在本发明一较佳实施例中，电解质厚度为80μm-350μm。
54.白色不透光层4，用于增加光线反射所显示颜色的对比性。
55.据此，通过外加电压使电致变色元件3产生着色态与去色态，并因第一电致变色层33与第二电致变色层35选用不同材料，令电致变色元件3的着色态与去色态呈现不同颜色，以本发明提供第一电致变色层33选用氧化钨膜层，第二电致变色层35是选用氧化镍膜层的实施态样，电致变色元件3的着色态与去色态分别呈现深绿色与淡黄色，而搭配自图案形成层1的图案造形镂空孔11反射出来的光线波长不同，将使在图案造形镂空孔11所呈现的颜色产生变色效果，即在着色态图案造形镂空孔11呈现一种颜色，而在去色态图案造形镂空孔11会呈现另一种颜色；于是，本发明的电致变色装置在图案造形镂空孔11处呈现的颜色不再是由电致变色元件3的着色态或去色态，而是呈现由光学镀膜层2反射出来的颜色，电致变色元件3的着色态或去色态呈现的颜色只是当做衬底色的功能，此结构设计彻底改变传统颜色变化是由电致变色元件主导的概念。
56.由于本发明的电致变色装置在图案造形镂空孔11处呈现的颜色不再是由电致变色元件3的着色态或去色态，而是由光学镀膜层2反射出来的颜色，因此透过不同的堆叠层数或各层堆叠厚度的设计能改变光学镀膜层2反射出来的可见光波长，进而改变图案造形镂空孔11处呈现的颜色。
57.在本发明的一较佳实施例中，可以在电致变色元件3与图案形成层1之间的不同区域设置不同的光学镀膜层2，如图3所示，是在电致变色元件3与图案形成层1之间的区域范围内设置第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b，且第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b之间的高折射率材料与低折射率材料的堆叠层数不同，例如第一光学镀膜层2a堆叠后的总层数为10层，第二光学镀膜层2b堆叠后的总层数为12层，且该第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b可以共同对应图案形成层1上的同一个图案造形镂空孔11，或是第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b各自对应不同的图案造形镂空孔11，例如第一光学镀膜层2a对应第一图案造形镂空孔11a，第二光学镀膜层2b对应第二图案造形镂空孔11b；当同一个图案造形镂空孔11的其中一部分的区域是对应设置第一光学镀膜层2a，而该图案造形镂空孔11的其他区域是对应设置第二光学镀膜层2b时，可以在同一个图案造形镂空孔11中反射出二种不同的颜色(如图3所示)；当第一图案造形镂空孔11a、第二图案造形镂空孔11b各自对应设置第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b时(如图4所示)，则可令第一图案造形镂空孔11a反射出对应第一光学镀膜层2a的颜色，而第二图案造形镂空孔11b反射出对应第二光学镀膜层2b的颜色，使第一图案造形镂空孔11a、第二图案造形镂空孔11b分别呈现出二种不同的颜色。或是令第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b中堆叠的高折射率材料及/或低折射率材料的厚度不同，同样可以达到使第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b反射出二种不同的颜色，并通过在同一个图案造形镂空孔11中的不同区域分别设置第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b，使同一个图案造形镂空孔11内能呈现二种不同光线，或是不同的二图案造形镂空孔11分别设置第一光学镀膜层2a、第二光学镀膜层2b，使二图案造形镂空孔11分别呈现不同光线。
58.以下进一步以具体实施例说明本发明的技术的可行性：
59.实施例1
60.光学镀膜层2的高折射率材料与低折射率材料的堆叠顺序与各层厚度如表1所示，图5为在电致变色元件3处于着色状态下，该光学镀膜层2所表现出的穿透光谱，由该光谱图可知此时该光学镀膜层2反射率最高的波长约为680nm，再与其他波长的反射率加成后，该光学镀膜层2将反射出紫红色光，使得图案造形镂空孔11呈现的颜色为紫红色(如图9)，图6为在电致变色元件3处于去色状态下，该光学镀膜层2所表现出的穿透光谱，由该光谱图可知此时该光学镀膜层2反射率最高的波长约为600nm，再与其他波长的反射率加成后，该光学镀膜层2将反射出淡绿色光，即图案造形镂空孔11将呈现淡绿色(如图10)。
61.表1
[0062][0063][0064]
实施例2
[0065]
光学镀膜层2的高折射率材料与低折射率材料的堆叠顺序与各层厚度如表2所示，图7为该光学镀膜层2在电致变色元件3处于着色状态下所表现出的穿透光谱，由该光谱图可知此时光学镀膜层2反射率最高的波长约为580nm，再与其他波长的反射率加成后，该光学镀膜层2将反射出黄绿色光，即图案造形镂空孔11呈现黄绿色(如图11)，图8为在电致变色元件3处于去色状态下，该光学镀膜层2所表现出的穿透光谱，由各波长的反射率加成后，该光学镀膜层2反射出淡黄色光，即图案造形镂空孔11呈现淡黄色(如图12)。
[0066]
表2
[0067]
层数材料厚度(nm)1ti3o510.022sio233.193ti3o541.914sio2169.285ti3o515.96sio284.217ti3o5103.61
8sio2236.29ti3o586.7610sio218711ti3o520.7212sio2112.54
[0068]
是以，本发明的电致变色装置在图案造形镂空孔11处呈现的颜色不再是电致变色元件3的着色态或去色态的颜色，而是由光学镀膜层2反射出来的颜色，并且透过改变光学镀膜层2的膜层层数、每一层堆叠的厚度、以及多个光学镀膜层2的并设排列变化的设计，使图案造形镂空孔11处反射出不同颜色，增加电致变色装置应用场合的广泛性。
[0069]
本发明的电致变色装置可以应用在手机壳、眼镜镜框、车体、帽子、包类、电器用品等产品上。