电致变色器件及电致变色器件的制作方法与流程

1.本技术涉及电致变色器件技术领域，具体而言，涉及一种电致变色器件及电致变色器件的制作方法。


背景技术：

2.现有电致变色器件使用的基材为平面基材，制成的电致变色成品容易出现变色不均匀的情况。同时，当需要达到不同的透光率时，较难控制，比如完全着色态透光率为10%，透明态透光率为60%，当需要使透光率为40%时，现有技术通过控制通电电荷量，对变色过程进行控制，但是受各方面条件影响并不能稳定地达到40%。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种电致变色器件，其能够改善现有的器件不能稳定达到稳定均匀的中间态透光率的问题。
4.本技术的另外一个目的在于提供一种电致变色器件的制作方法，其能够制作上述电致变色器件。
5.本技术的实施例是这样实现的：本技术的实施例提供了一种电致变色器件，包括：第一基材，所述第一基材的上表面包括凸出部和凹陷部；第一导电层，所述第一导电层覆盖于所述第一基材的上表面且随着所述凸出部凸出、随着所述凹陷部凹陷；变色层，所述变色层覆盖于所述第一导电层的上表面，且随着所述凸出部凸出、随着所述凹陷部凹陷；电解质层，所述电解质层覆盖于所述变色层的上表面，所述电解质层的上表面为平整面；第二基材；第二导电层，所述第二导电层覆盖于所述第二基材的下表面；离子储存层，所述离子储存层覆盖于所述第二导电层的下表面，所述离子储存层与所述电解质层上下贴合。
6.另外，根据本技术的实施例提供的电致变色器件，还可以具有如下附加的技术特征：在本技术的可选实施例中，所述凸出部为凸出平台，所述凹陷部为凹槽，所述凸出平台的顶面与所述凹槽的槽壁相接。
7.在本技术的可选实施例中，所述第一基材具有多个所述凸出平台和多个所述凹槽，所述凸出平台和所述凹槽在所述第一基材的上表面依次交替分布。
8.在本技术的可选实施例中，所述凸出平台的数量为多个，不同的所述凸出平台的上表面面积完全相同、部分相同或者完全不同；
所述凹槽的数量为多个，不同的所述凹槽的上表面面积完全相同、部分相同或者完全不同。
9.在本技术的可选实施例中，所述凸出平台的数量为多个，多个所述凸出平台相互间完全连续、部分连续或者完全不连续；所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽相互间完全连续、部分连续或者完全不连续。
10.在本技术的可选实施例中，所述凸出平台的数量为多个，多个所述凸出平台的高度完全相同、部分相同或者完全不同；所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽的槽深完全相同、部分相同或者完全不同。
11.在本技术的可选实施例中，所述第一导电层和所述第二导电层均连接有导电线，每个所述凸出平台都能够通过对应的所述导电线与一个对应的电极电连接，每个所述凹槽都能够通过对应的所述导电线与一个对应的电极电连接。
12.本技术的实施例提供了一种电致变色器件的制作方法，用于制作上述任一项所述的电致变色器件，该方法包括：在第一基材的上部雕刻凸出部和凹陷部；在雕刻后的第一基材的上表面布设第一导电层；在成型后的第一导电层上布设变色层；在成型后的变色层上表面布设电解质层；在第二基材的下表面布设第二导电层；在成型后的第二导电层下表面布设离子储存层；在第一导电层和第二导电层的边缘连接导电线；将第二基材盖合于第一基材的上方并使得离子储存层与电解质层贴合。
13.在本技术的可选实施例中，该方法还包括：在完成所述将第二基材盖合于第一基材的上方并使得离子储存层与电解质层贴合后，在第一基材和第二基材的周向用封装胶封装。
14.本技术的有益效果是：电致变色器件通过设置凸出部和凹陷部，可以使得电解质层中的离子优先进入距离子储存层最近的凸出部，在凸出部饱和后才进入凹陷部，使得电阻发生明显变化，以进一步通过电流的变化监测到变化点，再通过控制电流的通断，即可使得整个电致变色器件达到稳定的光学状态，有效克服了现有的技术问题，尤其可以达到稳定且可靠的中间变色态。配合相应的制作方法，使得该产品可以得到实际应用。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1为本技术的实施例提供的电致变色器件的示意图。
17.图标：10
‑
第一基材；20
‑
第一导电层；30
‑
变色层；40
‑
电解质层；50
‑
第二基材；60
‑
第二导电层；70
‑
离子储存层；80
‑
凸出平台；90
‑
凹槽。
具体实施方式
18.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
19.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
21.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
实施例
23.请参照图1，本技术的实施例提供了一种电致变色器件，包括：第一基材10，第一基材10的上表面包括凸出部和凹陷部；第一导电层20，第一导电层20覆盖于第一基材10的上表面且随着凸出部凸出、随着凹陷部凹陷；变色层30，变色层30覆盖于第一导电层20的上表面，且随着凸出部凸出、随着凹陷部凹陷；电解质层40，电解质层40覆盖于变色层30的上表面，电解质层40的上表面为平整面；第二基材50；第二导电层60，第二导电层60覆盖于第二基材50的下表面；离子储存层70，离子储存层70覆盖于第二导电层60的下表面，离子储存层70与电解质层40上下贴合。
24.具体的，凸出部和凹陷部是相较于普通的平面基材而言，其表面具有高低起伏，也即是说，凸出部可以是平台，也可以是点状凸起，还可以是其他的一些凸出的图案，而凹陷
下去的部分则可以是槽等低矮的区域。如此，离子储存层70向下迁移时，离子的迁移距离不同，电阻会发生明显变化，则电路中的电流的变化更为明显，通过控制电流的通断，可以使得该电致变色器件达到一个稳定的光学状态，而凸出部和凹陷部的不同设计，可以呈现出一个或者数个稳定的中间变色态。
25.详细的，本实施例中的凸出部为凸出平台80，凹陷部为凹槽90，凸出平台80的顶面与凹槽90的槽壁相接。
26.如图1所示，第一基材10具有多个凸出平台80和多个凹槽90，凸出平台80和凹槽90在第一基材10的上表面依次交替分布。
27.可以选择的是，凸出平台80的数量为多个，不同的凸出平台80的上表面面积完全相同、部分相同或者完全不同；凹槽90的数量为多个，不同的凹槽90的上表面面积完全相同、部分相同或者完全不同。
28.可以选择的是，凸出平台80的数量为多个，多个凸出平台80相互间完全连续、部分连续或者完全不连续；凹槽90的数量为多个，多个凹槽90相互间完全连续、部分连续或者完全不连续。
29.可以选择的是，凸出平台80的数量为多个，多个凸出平台80的高度完全相同、部分相同或者完全不同；凹槽90的数量为多个，多个凹槽90的槽深完全相同、部分相同或者完全不同。
30.可以选择的是，第一导电层20和第二导电层60均连接有导电线，每个凸出平台80都能够通过对应的导电线与一个对应的电极电连接，每个凹槽90都能够通过对应的导电线与一个对应的电极电连接。
31.可以理解的是，上述的凸出平台80和凹槽90的各种面积差异、高度槽深的差异，可以呈现出不同的图案，并不一定完全是图示中的均匀分布的图形，所以不能限制性地将上述区别理解为只针对图示的方案才能采用，本领域人员可以据此进行图案的调整，以获得所需的稳定的中间变色态。此外，连续或者不连续的差异也应如此理解，只要是方便准确控制以达到稳定中间变色态即可。
32.本技术的实施例提供了一种电致变色器件的制作方法，用于制作上述任一项的电致变色器件，该方法包括：在第一基材10的上部雕刻凸出部和凹陷部；在雕刻后的第一基材10的上表面布设第一导电层20；在成型后的第一导电层20上布设变色层30；在成型后的变色层30上表面布设电解质层40；在第二基材50的下表面布设第二导电层60；在成型后的第二导电层60下表面布设离子储存层70；在第一导电层20和第二导电层60的边缘连接导电线；将第二基材50盖合于第一基材10的上方并使得离子储存层70与电解质层40贴合。
33.其中，在“在第一基材10的上部雕刻凸出部和凹陷部”的步骤中，可以使用平面基材作为第一基材10，然后使用激光、化学蚀刻、机械雕刻的方法，制作成有一个或数个高低平面的平台、槽、点或其他图案。当然，形成的这些平台、槽、点或其他图案都是微观级别，不
影响宏观表现。比如可以在100cm2平面玻璃基材上使用激光雕刻形成间距15μm，宽度15μm，深度10μm的槽。
34.在“在雕刻后的第一基材10的上表面布设第一导电层20”的步骤中，可以用磁控溅射、涂布、化学沉积的方法制作一层第一导电层20，材料可以为金属、金属氧化物、石墨烯、纳米导电粒子、有机导电高分子。比如在上述雕刻好的玻璃基材上磁控溅射50
‑
200nm的ito（铟锡氧化物）作为第一导电层20。第一导电层20为透明导电层。
35.在“在成型后的第一导电层20上布设变色层30”的步骤中，可以用磁控溅射、涂布、化学沉积的方法制作一层变色层30，材料可以为金属氧化物、有机变色化合物。比如，在zno透明导电层上磁控溅射厚度100
‑
600nm的wo3层作为电致变色层30。
36.在“在成型后的变色层30上表面布设电解质层40”的步骤中，在上述变色层30成型所得半成品上涂敷一层电解质层40。比如在wo3层上涂敷混合了锂盐（liclo4）的peo（聚环氧乙烷、溶剂分散），然后烘干，形成10
‑
20μm的电解质层40。
37.在“在第二基材50的下表面布设第二导电层60”的步骤中，可以在平面基材上用磁控溅射、涂布、化学沉积的方法制作一层第二导电层60（也为透明导电层），材料可以为金属、金属氧化物、石墨烯、纳米导电粒子、有机导电高分子。比如在另一100cm2平面玻璃基材上磁控溅射50
‑
200nm的ito（铟锡氧化物）作为第二导电层60。
38.在“在成型后的第二导电层60下表面布设离子储存层70”的步骤中，可以用磁控溅射、涂布、化学沉积的方法制作离子储存层70，材料可以为无机氧化物、有机化合物，比如可以在第二导电层60上磁控溅射100
‑
600nm的ni
x
li1‑
x
o，作为离子储存层70。
39.在“在第一导电层20和第二导电层60的边缘连接导电线”的步骤中，在上述两块玻璃边缘把导电胶粘贴在ito层（透明导电层）上，连接导电线。
40.在“将第二基材50盖合于第一基材10的上方并使得离子储存层70与电解质层40贴合”的步骤中，可以直接将两块玻璃贴合在一起，因为电解质层40可以同时作为电解质载体和胶粘剂。
41.该方法还包括：在完成将第二基材50盖合于第一基材10的上方并使得离子储存层70与电解质层40贴合后，在第一基材10和第二基材50的周向用封装胶封装。封装胶起固定和隔绝水氧的作用。
42.可以理解的是，上述各个步骤中，在不冲突的情况下可以各自进行，比如在第一基材10进行的步骤和在第二基材50上进行的步骤，由于第一基材10与第二基材50没有干涉，所以可以在两个基材上各自设置相应的功能层，然后再将两个基材复合，以得到本技术的电致变色器件。
43.上述产品成型后，可以测试具体的变色所需电流，以明确了解供电的需求。比如，将导线连接至电源，施加+1.5v的电压（此时wo3层连接负极），器件开始变色，电流为0.05a且较稳定，当凸出平台80变色完成时（此时器件总体透光率为35%），电流迅速降低至0.025a且稳定运行一段时间，器件完全变色后，电流降低为0，由此可知器件的变色平台电流为0.05a和0.025a。
44.当需要电致变色器件为中间态时，施加+1.5v的电压，检测电流，当电流由0.05a开始迅速降低时，停止通电，此时器件透光率即为35%左右，且整个面上颜色均匀。需要完全变
色，则继续施加电压，直至电流为0。
45.针对不同的变色需求，可以通过上述过程，反复调整凸出平台80和凹槽90的各项关系，并实验得到相应的电流信息，以便于在之后的规模化生产中，直接按照相应的数据关系制作凸出部和凹陷部，对于制作后各项关系不完全符合生产要求的产品，也可以在测试得到对应的电流大小指标后，对最终应用的产品加装电流控制的器件，使得用户终端在同样的调整变色档位的情况下，实现相同的变色效果。比如，假如生产的产品在变色时的电流应当是上述的0.05a，但是由于凸出平台80和凹槽90的制作原因，在测试时发现变色电流是0.04a，则可以加装变阻器，使得使用端在提供0.05a电流时，通过变阻器将电流变成0.04a，以达到稳定的中间变色态。
46.本实施例的原理是，现有电致变色产品结构大多为基材/透明导电层/变色层/电解质层/离子储存层/透明导电层/基材，其中，基材主要为玻璃或柔性高分子材料。现有技术中应用的基材是平面类型，在基材上制作变色层、离子储存层时，厚度较易控制，但是电解质层厚度难以控制，会出现不均匀的情况，即变色层与离子储存层的间距出现不均匀的情况，导致成品在通电时，会因为两层间距不均匀而造成电场强度、离子迁移距离不同，从而出现变色不均匀的情况，当需要控制成品的透光率为一个中间态时，这种现象尤为严重。
47.cn201910168235.4公布了一种通过控制通电电荷量来实现控制电致变色器件光学状态的控制方法，该方法需要检测从电致变色器件提取的电荷量，当电荷达到与期望状态相对应的预设量时停止提取电荷。然而除了电致变色器件的光学状态以外，电致变色膜的面积、漏电流的大小、电致变色层的厚度，都会对电至变色器件达到预期状态所需的电荷量造成影响，会出现电荷量相同，但是光学状态不一样的情况。另外当器件为不规则的形状时，每个器件的面积都不相同时，需要对每个器件重新计算所需电荷量，因此该方法实现难度大。
48.有鉴于此，本技术提供了一种电致变色器件，并提供了制作方法，以解决现有问题。
49.对本技术的电致变色器件通电时，受电场强度影响，电解质中的离子将会优先进入距离离子储存层70最近的凸出平台80，当凸出平台80饱和后，才进入下方的更矮的区域，比如进入到凹槽90槽底。
50.当凸出平台80饱和，离子开始进入凹槽90时，离子迁移距离变长，电阻会发生明显变化，通过监控电路电流即可发现变化点，然后进一步控制电流通断，可以使得电致变色器件达到一个稳定的光学状态。此时，凸出平台80相当于是遮光部分，凹槽90相当于是透光部分，通过控制凸出平台80、凹槽90的数量，凸出平台80的顶面面积、凹槽90槽底的面积相互的比例关系，可以使得这个稳定的光学状态为一个指定的状态。
51.还可以理解的是，由于凸出平台80和凸出平台80之间、凹槽90与凹槽90之间、凸出平台80与凹槽90之间都可以是相互连续或者不连续，也可以只将其中一些设置成连续的，然后针对每个独立的板块可以分别连接不同的电极，然后每个电极都可以单独控制该板块的电流通断，实现单独控制一个板块的光学状态，通过多个电极的通断配合，可以获得多个稳定的中间变色态，完全满足使用需求。
52.综上所述，本技术的电致变色器件通过设置凸出部和凹陷部，可以使得电解质层40中的离子优先进入距离子储存层70最近的凸出部，在凸出部饱和后才进入凹陷部，使得
电阻发生明显变化，以进一步通过电流的变化监测到变化点，再通过控制电流的通断，即可使得整个电致变色器件达到稳定的光学状态，有效克服了现有的技术问题，尤其可以达到稳定且可靠的中间变色态。配合相应的制作方法，使得该产品可以得到实际应用。
53.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。