電致變色器件及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電致變色器件及其制備方法和應(yīng)用，采用鍍膜工藝在第一襯底表面沉積第一導(dǎo)電層；在第一導(dǎo)電層表面掩膜沉積第一電致變色層；采用鍍膜工藝在第一電致變色層表面依次沉積電解質(zhì)層和第二導(dǎo)電層；或在第二襯底表面沉積第二導(dǎo)電層后，在第二導(dǎo)電層和第一電致變色層之間制備電解質(zhì)層；得到單層電致變色器件；或，采用鍍膜工藝在第一電致變色層表面依次沉積電解質(zhì)層、第二電致變色層和第二導(dǎo)電層；或在第二襯底表面依次沉積第二導(dǎo)電層和第二電致變色層后，在第二電致變色層和第一電致變色層之間制備電解質(zhì)層；得到雙層電致變色器件；電解質(zhì)層為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。其全固態(tài)的制備工藝有效解決了很難實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)?；a(chǎn)的問題。
【專利說明】電致變色器件及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子器件領(lǐng)域，特別是涉及一種電致變色器件及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]電致變色是指材料的光學(xué)屬性(反射率、透過率、吸收率等)在外加電場的作用下發(fā)生穩(wěn)定、可逆的顏色變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化。具有電致變色性能的材料稱為電致變色材料。因此，電致變色材料具有雙穩(wěn)態(tài)的性能，用電致變色材料做成的電致變色顯示器件不僅不需要背光燈，而且顯示靜態(tài)圖像后，只要顯示的圖像內(nèi)容不變，就不會耗電。因此，具有良好的節(jié)能效果。并且，由于電致變色顯示器件與其他顯示器件相比，具有無視覺盲角、對比度高、工作溫度范圍寬、驅(qū)動電壓低和色彩豐富等優(yōu)勢，在儀表顯示、戶外廣告和靜態(tài)顯示等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
[0003]在電致變色的過渡金屬氧化物中，五氧化二釩顯示了陽極變色和陰極變色，并且基于鑰摻雜的五氧化二釩薄膜具有多電致變色(橙-黃-綠-藍(lán))行為，在550nm-900nm光譜區(qū)內(nèi)的30% -90%的光學(xué)調(diào)制。因此，采用鑰摻雜的五氧化二釩作為電致變色器件中的電致變色層，能夠有效提高電致變色器件的性能。但是，在進(jìn)行電致變色器件制備時，由于其原料成本和制作成本均較高，很難實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)?；a(chǎn)，并且制備的電致變色器件性能也不夠穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對現(xiàn)有的電致變色器件制作成本較高，很難實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)?；a(chǎn)的問題，提供一種電致變色器件及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種電致變色器件制備方法，包括如下步驟:
[0006]米用鍍膜工藝在第一襯底表面沉積第一導(dǎo)電層；
[0007]在所述第一導(dǎo)電層表面掩膜沉積第一電致變色層；
[0008]采用所述鍍膜工藝在所述第一電致變色層表面依次沉積電解質(zhì)層和第二導(dǎo)電層；或在第二襯底表面沉積所述第二導(dǎo)電層后，在所述第二導(dǎo)電層和所述第一電致變色層之間制備所述電解質(zhì)層；得到單層電致變色器件；
[0009]或，采用所述鍍膜工藝在所述第一電致變色層表面依次沉積所述電解質(zhì)層、第二電致變色層和所述第二導(dǎo)電層；或在所述第二襯底表面依次沉積所述第二導(dǎo)電層和所述第二電致變色層后，在所述第二電致變色層和所述第一電致變色層之間制備所述電解質(zhì)層；得到雙層電致變色器件；
[0010]所述電解質(zhì)層為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。
[0011]在其中一個實(shí)施例中，制備所述電解質(zhì)層包括:
[0012]在所述第二導(dǎo)電層和所述第一電致變色層之間，或在所述第二電致變色層和所述第一電致變色層之間注射或注入電解質(zhì)溶膠后，在預(yù)設(shè)烘烤溫度下烘烤至所述電解質(zhì)溶膠聚合并固化形成所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜；
[0013]其中，所述電解質(zhì)溶膠為有機(jī)鋰離子溶膠。
[0014]在其中一個實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)烘烤溫度為50°C—200°C。
[0015]在其中一個實(shí)施例中，所述第一電致變色層和所述第二電致變色層的沉積工藝均為電化學(xué)沉積工藝或磁控濺射沉積工藝。
[0016]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種電致變色器件，采用上述任一種制備方法制備，包括導(dǎo)電層、電致變色層和電解質(zhì)層；
[0017]其中，所述電解質(zhì)層為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。
[0018]在其中一個實(shí)施例中，所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜在可見光范圍內(nèi)的透過率大于或等于80% ;且，
[0019]所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜的厚度為50nm?5mm。
[0020]在其中一個實(shí)施例中，所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜的離子導(dǎo)電率大于或等于I X105S/cm。
[0021]在其中一個實(shí)施例中，所述電致變色層為鑰摻雜五氧化二釩薄膜；且，
[0022]所述鑰摻雜五氧化二釩薄膜為[001]取向的層狀結(jié)構(gòu)。
[0023]在其中一個實(shí)施例中，所述鑰摻雜五氧化二釩薄膜中，鑰的摻雜濃度為5%?10% mo I ;且，
[0024]所述鑰摻雜五氧化二f凡薄膜的厚度為50nm?5 μ m。
[0025]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種如上所述的任一種電致變色器件在移動終端上的應(yīng)用。
[0026]上述電致變色器件制備方法的有益效果:
[0027]通過在單層電致變色器件或雙層電致變色器件中制備透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜作為電解質(zhì)層，實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)電致變色器件的制備。其制備工藝簡單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)，并且全固態(tài)的制備工藝(即導(dǎo)電層、電致變色層及電解質(zhì)層均為固態(tài))有利于規(guī)?；a(chǎn)。從而有效解決了現(xiàn)有的電致變色器件制作成本較高，很難實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)?；a(chǎn)的問題。
[0028]并且，采用上述方法制備的電器變色器件為全固態(tài)電致變色器件，全固態(tài)的電致變色器件相較于固液共存的電致變色器件，其性能穩(wěn)定性更高。因而有效提高了電致變色器件的性能穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的電致變色器件一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的電致變色器件另一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0031]圖3為采用本發(fā)明的電致變色器件制備方法實(shí)施例1制備的鑰摻雜五氧化二釩電致變色薄膜的XRD圖譜；
[0032]圖4為采用本發(fā)明的電致變色器件制備方法實(shí)施例1制備的電致變色器件的透過率數(shù)據(jù)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明技術(shù)方案更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]作為本發(fā)明提供的電致變色器件制備方法的一具體實(shí)施例，包括如下步驟:
[0035]步驟S100，采用鍍膜工藝在第一襯底表面沉積第一導(dǎo)電層。
[0036]步驟S200，在第一導(dǎo)電層表面掩膜沉積第一電致變色層。
[0037]步驟S300，采用鍍膜工藝在第一電致變色層表面依次沉積電解質(zhì)層和第二導(dǎo)電層。即在第一電致變色層表面沉積電解質(zhì)層后，再在電解質(zhì)層表面沉積第二導(dǎo)電層。即可完成單層電致變色器件的制備?；蛘呤?，在第二襯底表面沉積第二導(dǎo)電層后，將第二導(dǎo)電層和第一電致變色層封裝，直接在第二導(dǎo)電層和第一電致變色層之間制備電解質(zhì)層來實(shí)現(xiàn)單層電致變色器件的制備。
[0038]或者是，步驟S300’，采用鍍膜工藝在第一電致變色層表面依次沉積電解質(zhì)層、第二電致變色層和第二導(dǎo)電層，實(shí)現(xiàn)雙層電致變色器件的制備?；蛟诘诙r底表面依次沉積第二導(dǎo)電層和第二電致變色層后，在第二電致變色層和第一電致變色層之間制備電解質(zhì)層，達(dá)到制備雙層電致變色器件的目的。
[0039]其中，上述制備的單層電致變色器件或雙層電致變色器件中的電解質(zhì)層均為透明固態(tài)有機(jī)鋰(Li)離子導(dǎo)體膜。
[0040]通過上述制備方法制備的電致變色器件由多層復(fù)合膜組成，具有電致變色器件最典型、最簡單的結(jié)構(gòu)。并且通過制備透明固態(tài)有機(jī)Li離子導(dǎo)體膜作為固態(tài)電解質(zhì)層，實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)電致變色器件，器件性能更加穩(wěn)定。并且，制備工藝簡單，很容易實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)模化生產(chǎn)。
[0041]作為一具體實(shí)施例，制備電解質(zhì)層時，可通過采用注射法或真空灌注法，將電解質(zhì)溶膠注射或注入至第一電致變色層和第一導(dǎo)電層之間，或第一電致變色層和第二電致變色層之間，并在預(yù)設(shè)烘烤溫度下烘烤至電解質(zhì)溶膠聚合并固化形成透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。其中，電解質(zhì)溶膠為有機(jī)鋰離子溶膠。
[0042]其通過將有機(jī)鋰離子溶膠形成固態(tài)電解質(zhì)層，制作工藝簡單，成本低廉。其中，預(yù)設(shè)溫度優(yōu)選為50°C—200°C。
[0043]參見圖1，以制備的單層電致變色器件具體說明。
[0044]首先，在第一襯底110表面通過鍍膜工藝沉積第一導(dǎo)電層120。第一導(dǎo)電層120作為電致變色器件的陰極電極，因此，第一導(dǎo)電層120也可稱之為陰極導(dǎo)電層。第一襯底110可選用透明玻璃，取材簡便，成本低廉。同時，第一導(dǎo)電層120優(yōu)選為透明導(dǎo)電層。具體的可通過沉積金屬氧化物薄膜來實(shí)現(xiàn)。其中，金屬氧化物薄膜可為:氧化銦錫(ITO)薄膜、銦鋅氧(IZO)薄膜、銦鎵鋅(IGZO)薄膜、或鋁鋅氧(AZO)薄膜。
[0045]然后，在第一導(dǎo)電層120的表面掩膜沉積第一電致變色層130。這里所說的掩膜是指，采用掩膜板或具有覆蓋功能的覆蓋板將第一導(dǎo)電層120的任意一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)。然后再在第一導(dǎo)電層120的未遮蓋部分的表面沉積第一電致變色層130。第一電致變色層130的沉積工藝可通過電化學(xué)沉積工藝或磁控濺射沉積工藝來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，也可選用其他物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。優(yōu)選為電化學(xué)沉積工藝或磁控濺射沉積工藝，其可在室溫下進(jìn)行沉積，操作更為簡單，并且工藝成本更為低廉，容易大尺寸生長，與現(xiàn)有的電子器件工藝兼容性更好，更有利于實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)?；a(chǎn)。
[0046]需要指出的是，第一電致變色層130的結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整第一電致變色層130的沉積工藝參數(shù)，使得第一電致變色層130的結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，更有利于電解質(zhì)層140中的鋰離子的通過。層狀結(jié)構(gòu)的第一電致變色層130使得電解質(zhì)層140中的鋰離子具有更高的自由度和更好的離子傳輸性能，從而提高了鋰離子的吸附-脫附和轉(zhuǎn)移，使得第一電致變色層130的顏色可逆變化更為穩(wěn)定。最終提高了電致變色器件的性能和穩(wěn)定性。
[0047]當(dāng)在第一導(dǎo)電層120表面沉積第一電致變色層130之后，即可進(jìn)行電解質(zhì)層140的制備。如前所述，電解質(zhì)層140的制備可通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)。其一，采用鍍膜工藝直接在第一電致變色層130表面沉積電解質(zhì)層140 ;其二，采用注射法或真空灌注法進(jìn)行制備。
[0048]以下以采用注射法制備電解質(zhì)層140為例進(jìn)行具體說明。
[0049]采用注射法制備時，需要在第一電致變色層130和第二導(dǎo)電層150 (即陽極導(dǎo)電層)之間注射電解質(zhì)溶膠。因此，首先需要進(jìn)行第二導(dǎo)電層150的制備。第二導(dǎo)電層150的制備工藝可直接采用鍍膜工藝在第二襯底160表面進(jìn)行沉積即可。其中，第二襯底160同樣可選擇透明玻璃；第二導(dǎo)電層150同樣優(yōu)選為透明導(dǎo)電層，具體可通過沉積金屬氧化物薄膜來實(shí)現(xiàn)。
[0050]當(dāng)在第二襯底160表面沉積完第二導(dǎo)電層150后，采用封裝材料(可為環(huán)氧樹脂)將第二導(dǎo)電層150和第一電致變色層130封裝起來。然后，再在第二導(dǎo)電層150與第一電致變色層130之間采用注射器直接注射電解質(zhì)溶膠。由于本發(fā)明的電致變色器件中的電解質(zhì)層為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜，因此，所注射的電解質(zhì)溶膠優(yōu)選為有機(jī)鋰離子溶膠。
[0051]將有機(jī)鋰離子溶膠注射至第二導(dǎo)電層150與第一電致變色層130之間后，通過對注射入第二導(dǎo)電層150與電致變色層130之間的有機(jī)鋰離子溶膠在預(yù)設(shè)烘烤溫度下進(jìn)行烘烤。直至有機(jī)鋰離子溶膠聚合并固化形成透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜即可。
[0052]需要說明的是，在真空度為IPa — 100Pa氛圍下進(jìn)行有機(jī)鋰離子溶膠的烘烤時，其烘烤溫度與烘烤時間成反比。烘烤溫度越高，烘烤時間越短。反之，烘烤溫度越低，烘烤溫度則越長。另外，對有機(jī)鋰離子溶膠進(jìn)行烘烤時，直接在空氣氣氛下進(jìn)行即可。操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)。有利于規(guī)?；a(chǎn)。
[0053]另外，采用透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜作為電解質(zhì)層140，其在可見光范圍內(nèi)的透過率大于或等于80%。并且，透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜的厚度優(yōu)選為50nm(納米)?5mm (毫米)。
[0054]進(jìn)一步的，第一電致變色層130優(yōu)選為鑰摻雜五氧化二釩薄膜。采用鑰摻雜五氧化二釩薄膜作為電致變色器件的第一電致變色層130，當(dāng)在電致變色器件的陰極電極和陽極電極加+3.0V、+1.0V、-1.0V和-3.0V的方壓時，可使得電致變色器件能夠在橙-黃-綠-藍(lán)之間可逆變化。
[0055]同時，優(yōu)選的，在第一導(dǎo)電層120表面沉積的鑰摻雜五氧化二釩薄膜為[001]取向的層狀結(jié)構(gòu)。也就是說，在第一導(dǎo)電層120沉積的鑰摻雜五氧化二釩薄膜沿[001]晶向擇優(yōu)生長。
[0056]需要說明的是，鑰摻雜五氧化二釩薄膜中，鑰的摻雜濃度為5%?10% mol。
[0057]并且，由于電致變色器件的色彩與其第一電致變色層130的厚度有關(guān)。在相同階躍電壓下，電致變色層130的厚度越大，色彩越深。當(dāng)鑰摻雜五氧化二釩薄膜達(dá)到一定厚度時，電致變色器件在+3.0V、+1.0V、-1.0V和-3.0V的方壓驅(qū)動下，其色彩可以在橙-黃_(黃-綠)_(綠-藍(lán))之間可逆變化，而不僅僅是在橙-黃-綠-藍(lán)之間可逆變化。這也就增多了電致變色器件的色彩變化。由此，鑰摻雜五氧化二釩薄膜的厚度可為5Onm (納米)?5 μ m (微米)。
[0058]通過電源管理和電路集成，將該電致變色器件集成在電子終端設(shè)備，如手機(jī)、平板電腦等的后背殼上，能夠滿足消費(fèi)者的個性化色彩需求。
[0059]更進(jìn)一步的，鍍膜工藝可為物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。當(dāng)進(jìn)行本發(fā)明的電致變色器件的制備時，鍍膜工藝可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，增加了工藝的靈活性和兼容性。并且，優(yōu)選為磁控濺射沉積工藝。磁控濺射沉積工藝中，原子與高能離子交換能量后濺射而出，其能量相較于蒸發(fā)的原子要高I一2個數(shù)量級。由此，采用磁控濺射沉積工藝制備的電致變色器件中的導(dǎo)電層(即第一導(dǎo)電層120和第二導(dǎo)電層150)與襯底(即第一襯底110和第二襯底160)的粘附性更好。
[0060]應(yīng)當(dāng)理解為，第一電致變色層130以及導(dǎo)電層的制備并不僅限于前面所述的電化學(xué)沉積工藝和磁控濺射沉積工藝。其還包括真空熱蒸發(fā)沉積工藝、增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝(PECVD)、溶膠-凝膠沉積工藝或噴涂沉積工藝等。
[0061]參見圖2，作為雙層電致變色器件的一具體實(shí)施例，其在電解質(zhì)層140和第二導(dǎo)電層150增加了一層第二電致變色層180。其中，第二電致變色層180與第一電致變色層130的制備相同或相似，因此不再進(jìn)行贅述。同樣，第二電致變色層180優(yōu)選為層狀機(jī)構(gòu)。
[0062]并且，第二電致變色層180與第一電致變色層130的材料可以相同，也可以不同?？筛鶕?jù)具體情況進(jìn)行不同的制備。
[0063]綜上所述，采用上述步驟制備的本發(fā)明的電致變色器件為單層電致變色器件或雙層電致變色器件，由多層全固態(tài)復(fù)合膜組成。其中，電解質(zhì)層140為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。結(jié)構(gòu)簡單，性能更加穩(wěn)定。并且，除了電致變色層130外，其他各個膜層在可見光范圍內(nèi)的透過率均達(dá)80%以上，有效提高了電致變色器件的性能。
[0064]更為具體的，以下以具體的實(shí)施例對本發(fā)明做更進(jìn)一步的說明。
[0065]實(shí)施例1
[0066]參見圖1，實(shí)施例1提供的單層多色彩電致變色器件，第一襯底110為普通透明玻璃片。第一導(dǎo)電層120為銦錫氧(ITO)薄膜，用于與外界電源連通，作為陰極電極。第一電致變色層130為鑰摻雜五氧化二釩薄膜。電解質(zhì)層140為聚合物鋰鹽固態(tài)電解質(zhì)膜。第二襯底160為普通透明玻璃片。第二導(dǎo)電層150為ITO膜，用于與外界電源連通，作為陽極電極。使用環(huán)氧樹脂170將兩塊鍍膜的透明玻璃片疊合封邊。
[0067]上述單層電致變色器件的制備方法包括如下步驟:
[0068]首先，經(jīng)丙酮和無水乙醇溶液超聲清洗潔凈的面積為2.5X2.5cm2的普通透明玻璃作為第一襯底110，該普通玻璃在可見光范圍內(nèi)的透過率達(dá)80%以上，且表面光滑并具有平面結(jié)構(gòu)。
[0069]然后，采用磁控濺射法在第一襯底110上沉積一層厚度為50nm?5 μ m的ITO薄膜，作為第一導(dǎo)電層120。
[0070]其次，采用掩膜板將ITO薄膜的一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)，并利用電沉積法在ITO膜上沉積一層厚度為800nm的鑰摻雜五氧化二釩薄膜，作為第一電致變色層130。
[0071]接著，利用磁控濺射法在在第二襯底160上沉積一層厚度為50nm?5 μ m的ITO薄膜，作為第二導(dǎo)電層150。并采用掩膜板或其他具有相同覆蓋功能的覆蓋板將ITO薄膜(此處指的是第二導(dǎo)電層150)的一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)。
[0072]然后，采用絲網(wǎng)印刷把環(huán)氧樹脂膠在V205:Mo/IT0和ITO膜片邊緣上圖形化出有一個預(yù)留小孔的多彩色全固態(tài)電致變色器件元胞。將V205:Mo/IT0膜片和ITO膜片的邊緣在130°C -140°C固化環(huán)氧樹脂膠粘在一起，組裝成一個膜片空腔，用來后續(xù)的填充Li+離子液態(tài)電解質(zhì)。膜片空腔的高度一般為30 μ m?200 μ m(由環(huán)氧樹脂膠中的球型玻璃圓珠限高器控制)。這個膜片空腔在液晶產(chǎn)業(yè)上叫做“元胞空隙”。再接著，采用真空灌注法和“滴加-施壓”法來注入Li+離子液態(tài)電解質(zhì)材料進(jìn)入膜片空腔，即V205:Mo/IT0膜片和ITO膜片之間。
[0073]具體地，在真空灌注之前，對膜片腔體和Li+離子液體電解質(zhì)進(jìn)行預(yù)先抽真空，以消除在低壓下很容易揮發(fā)的殘留氣體。首先，將膜片空腔夾緊在底座上，其預(yù)留小孔放在液體電解質(zhì)容器的上方且其位置可以隨意調(diào)節(jié)。隨后，關(guān)閉灌裝室并且用機(jī)械泵抽真空。當(dāng)氣體壓力下降到約1Pa時，旋轉(zhuǎn)底座并且降低多彩色全固態(tài)電致變色器件以便液體電解質(zhì)浸入預(yù)留小孔。由于液體毛細(xì)現(xiàn)象原理，Li+離子液體電解質(zhì)由于打開的進(jìn)氣口流入膜片空腔。關(guān)閉真空泵并且維持一定時間低壓(大約5min)。當(dāng)空氣進(jìn)口被緩慢地打開，內(nèi)部的氣壓會緩慢的上升。這樣會使液體表面的大氣壓和膜片空腔內(nèi)的真空產(chǎn)生壓差，這種壓差會促進(jìn)Li+離子液體電解質(zhì)流入膜片空腔內(nèi)。當(dāng)膜片空腔內(nèi)的Li+離子液體電解質(zhì)填充大約80%時，腔室的空氣進(jìn)口完全打開以便空氣壓力快速回升到大氣壓，并且100%的液體得到填充。灌注完成后，再次旋轉(zhuǎn)底座并將進(jìn)氣口從液態(tài)電解質(zhì)中移除。預(yù)留小孔的開放部分用UV脂粘住并快速固化。最后，在85°C下烘烤2小時，膜片空腔內(nèi)的有機(jī)Li+離子液體電解質(zhì)交聯(lián)固化完成，形成有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜，作為電致變色器件的電解質(zhì)層140，從而獲得了單層多彩色全固態(tài)電致變色器件。
[0074]參見圖3，為對實(shí)施例1制備的鑰摻雜五氧化二釩薄膜進(jìn)行XRD (X-raydiffract1n，X射線衍射)掃描獲取的XRD圖譜。通過XRD圖譜可以明顯看出，除了 ITO薄膜的衍射峰外，只有較強(qiáng)的五氧化二釩薄膜[001]取向的衍射峰，表明鑰摻雜五氧化二釩薄膜(即電致變色層130)沿[001]擇優(yōu)生長。其在沿[001]擇優(yōu)生長的鑰摻雜五氧化二釩薄膜結(jié)構(gòu)下，鋰離子具有更高的自由度和良好的離子傳輸性能，有利于離子的吸附-脫附和轉(zhuǎn)移，可提升電致變色器件的靈敏度。
[0075]參見圖4，為上述實(shí)施例1制備的電致變色器件的透過率數(shù)據(jù)圖。由其透過率數(shù)據(jù)圖可知，通過陰極電極和陽極電極之間應(yīng)用的電壓能夠有效調(diào)控電致變色器件的光學(xué)透過率。
[0076]另外，通過在實(shí)施例1制備得到的全固態(tài)單層多色彩電致變色器件的陰極電極和陽極電極之間加+3.0V, +1.0V, -1.0V和-3.0V的方壓，得知該單層電致變色器件在橙-黃-綠-藍(lán)之間可逆變化。
[0077]實(shí)施例2
[0078]參見圖2，為雙層電致變色器件的一具體實(shí)施例，第一襯底110為普通透明玻璃片。第一導(dǎo)電層120為銦錫氧(ITO)薄膜，用于與外界電源連通，作為陰極電極。第一電致變色層130為鑰摻雜五氧化二釩薄膜。電解質(zhì)層140為聚合物鋰鹽固態(tài)電解質(zhì)膜。第二襯底160為普通透明玻璃片。第二導(dǎo)電層150為銦錫氧(ITO)薄膜，用于與外界電源連通，作為陽極電極。第二電致變色層180為氧化鎢(WO3)或氧化鎳(N1)薄膜。使用環(huán)氧樹脂170將兩塊鍍膜的透明玻璃片疊合封邊。
[0079]上述雙層電致變色器件的制作方法包括如下步驟:
[0080]首先，經(jīng)丙酮和無水乙醇溶液超聲清洗潔凈的面積為2.5X2.5cm2的普通玻璃作為透明的第一襯底110。該普通玻璃在可見光范圍內(nèi)的透過率達(dá)80%以上，且表面光滑并具有平面結(jié)構(gòu)。
[0081]其次，采用磁控濺射法在第一襯底110上沉積一層厚度為50nm?5 μ m的ITO薄膜作為第一導(dǎo)電層120，即陰極導(dǎo)電層。
[0082]然后，采用掩膜板或其他覆蓋板將ITO薄膜的一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)，利用磁控濺射法在ITO薄膜上沉積一層厚度為800nm的鑰摻雜五氧化二釩薄膜，作為第一電致變色層130。
[0083]接著，同樣利用磁控派射法在第二襯底160上沉積一層厚度為50nm?5 μ m的ITO薄膜，作為第二導(dǎo)電層150，即陽極導(dǎo)電層。
[0084]然后，同樣采用掩膜板或其他具有相同覆蓋功能的覆蓋板將ITO薄膜(此處指的是第二導(dǎo)電層150)的一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)，利用磁控濺射法在ITO薄膜(指的是第二導(dǎo)電層150)上沉積一層WO3或N1薄膜，作為第二電致變色層180。
[0085]緊接著，利用環(huán)氧樹脂170將把V205:Mo/IT0膜片和W03(Ni0)/IT0膜片用一定厚度的有機(jī)玻璃框架隔開并密封，留小孔用作電解溶膠注射入口。
[0086]最后，將兩個制備好的膜片放置在真空室內(nèi)在100°C至300°C下進(jìn)行烘烤，以祛除水氣。然后，將無色透明的有機(jī)鋰離子溶膠用真空灌注法注入到兩個膜片之間，在預(yù)設(shè)烘烤溫度下進(jìn)行烘烤，使得有機(jī)鋰離子溶膠聚合并完全固化形成有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜，作為電致變色器件的電解質(zhì)層140，最終得到多層全固態(tài)多色彩電致變色器件。
[0087]通過在實(shí)施例2制備得到的全固態(tài)多色彩電致變色器件的陰極電極和陽極電極之間加+3.0V, +1.0V, -1.0V和-3.0V的驅(qū)動方壓，該多層電致變色器件能夠呈(橙-藍(lán))_(黃-藍(lán))_綠-藍(lán)多色彩變化，而不是僅僅在橙-黃-綠-藍(lán)之間變化。由此增加了全固態(tài)電致變色器件的多色彩性。
[0088]實(shí)施例3
[0089]參見圖1，本實(shí)施例提供的電致變色器件為單層多色彩電致變色器件。其中，第一襯底110為普通透明玻璃片。第一導(dǎo)電層120為銦錫氧(ITO)薄膜，用于與外界電源連通，作為陰極電極。第一電致變色層130為鑰摻雜五氧化二釩薄膜。電解質(zhì)層140為聚合物鋰鹽固態(tài)電解質(zhì)膜。第二襯底160同樣為普通透明玻璃片。第二導(dǎo)電層150為ITO膜,用于與外界電源連通，作為陽極電極。其使用環(huán)氧樹脂170將兩塊鍍膜的透明玻璃片疊合封邊。
[0090]上述單層電致變色器件的制作方法包括如下步驟:
[0091]首先，經(jīng)丙酮和無水乙醇溶液超聲清洗潔凈的面積為2.5X2.5cm2的普通玻璃作為透明的第一襯底110。該普通玻璃在可見光范圍內(nèi)的透過率達(dá)80%以上，且表面光滑并具有平面結(jié)構(gòu)。
[0092]其次，采用磁控濺射法在第一襯底110上沉積一層厚度為50nm?5 μ m的ITO薄膜作為第一導(dǎo)電層120，即陰極導(dǎo)電層。
[0093]然后，采用掩膜板或其他覆蓋板將ITO薄膜的一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)，利用磁控濺射法在ITO薄膜上沉積一層厚度為800nm的鑰摻雜五氧化二釩薄膜，作為第一電致變色層130。
[0094]接著，同樣利用磁控派射法在第二襯底160上沉積一層厚度為50nm?5 μ m的ITO薄膜，作為第二導(dǎo)電層150，即陽極導(dǎo)電層。
[0095]然后，同樣采用掩膜板或其他具有相同覆蓋功能的覆蓋板將ITO薄膜(此處指的是第二導(dǎo)電層150)的一角遮蓋，作為電極接觸區(qū)。利用環(huán)氧樹脂170將第二導(dǎo)電層膜片和沉積有鑰摻雜五氧化二釩薄膜膜片用一定厚度的有機(jī)玻璃框架隔開并用環(huán)氧樹脂密封。同時，留小孔用作電解質(zhì)溶膠注射入口。
[0096]最后，將檸檬酸溶解在無水乙醇中，再加入正硅酸乙酯，然后加入碳酸鋰并充分溶解，最后加入乙二醇，將所得無色透明溶液在80°C下保持24h(小時)獲得電解質(zhì)溶膠(即有機(jī)鋰離子溶膠)。然后，將無色透明的有機(jī)鋰離子溶膠用注射器注入到兩個膜片之間，在預(yù)設(shè)烘烤溫度下使得溶膠聚合并完全固化，形成有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜，作為電致變色器件的電解質(zhì)層140，從而得到全固態(tài)單層多色彩電致變色器件。
[0097]通過在實(shí)施例1制備得到的全固態(tài)單層多色彩電致變色器件的陰極電極和陽極電極之間加+3.0V, +1.0V, -1.0V和-3.0V的方壓，得知該單層電致變色器件在橙-黃-綠-藍(lán)之間可逆變化。
[0098]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了上述任一種電致變色器件在移動終端上的應(yīng)用。通過電源管理和電路集成，將上述任一種單層電致變色器件或雙層電致變色器件應(yīng)用到移動終端的背殼上，如:手機(jī)背殼或平板電腦背殼等，提高了移動終端的個性化和穩(wěn)定性，滿足了消費(fèi)者的個性化色彩需求。
[0099]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電致變色器件制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 米用鍍膜工藝在第一襯底表面沉積第一導(dǎo)電層； 在所述第一導(dǎo)電層表面掩膜沉積第一電致變色層； 采用所述鍍膜工藝在所述第一電致變色層表面依次沉積電解質(zhì)層和第二導(dǎo)電層；或在第二襯底表面沉積所述第二導(dǎo)電層后，在所述第二導(dǎo)電層和所述第一電致變色層之間制備所述電解質(zhì)層；得到單層電致變色器件； 或，采用所述鍍膜工藝在所述第一電致變色層表面依次沉積所述電解質(zhì)層、第二電致變色層和所述第二導(dǎo)電層；或在所述第二襯底表面依次沉積所述第二導(dǎo)電層和所述第二電致變色層后，在所述第二電致變色層和所述第一電致變色層之間制備所述電解質(zhì)層；得到雙層電致變色器件； 所述電解質(zhì)層為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件制備方法，其特征在于，制備所述電解質(zhì)層包括: 在所述第二導(dǎo)電層和所述第一電致變色層之間，或在所述第二電致變色層和所述第一電致變色層之間注射或注入電解質(zhì)溶膠后，在預(yù)設(shè)烘烤溫度下烘烤至所述電解質(zhì)溶膠聚合并固化形成所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜； 其中，所述電解質(zhì)溶膠為有機(jī)鋰離子溶膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電致變色器件制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)烘烤溫度為50。。一200。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色器件制備方法，其特征在于，所述第一電致變色層和所述第二電致變色層的沉積工藝均為電化學(xué)沉積工藝或磁控濺射沉積工藝。
5.一種電致變色器件，其特征在于，采用權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電致變色器件制備方法制備，包括導(dǎo)電層、電致變色層和電解質(zhì)層； 其中，所述電解質(zhì)層為透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色器件，其特征在于，所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜在可見光范圍內(nèi)的透過率大于或等于80% ;且， 所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜的厚度為50nm?5_。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電致變色器件，其特征在于，所述透明固態(tài)有機(jī)鋰離子導(dǎo)體膜的離子導(dǎo)電率大于或等于lX10_5S/cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色器件，其特征在于，所述電致變色層為鑰摻雜五氧化二釩薄膜；且， 所述鑰摻雜五氧化二釩薄膜為[001]取向的層狀結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電致變色器件，其特征在于，所述鑰摻雜五氧化二釩薄膜中，鑰的摻雜濃度為5%?10% mol ;且， 所述鑰摻雜五氧化二f凡薄膜的厚度為50nm?5 μ m。
10.一種如權(quán)利要求5至9任一項(xiàng)所述的電致變色器件在移動終端上的應(yīng)用。
【文檔編號】G02F1/15GK104407483SQ201410826306
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】張洪亮, 曹鴻濤, 柯有和, 雍微 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所, 華為技術(shù)有限公司