一种可渐变或图案化的电致变色器件及其制备方法与应用与流程

本发明属于印刷电子，涉及一种电致变色器件，尤其涉及一种可渐变或图案化的电致变色器件及其制备方法与应用。

背景技术：

1、电致变色技术(ec)的原理是电致变色材料在外加电场作用下发生电化学氧化还原反应，通过得失电子使材料的颜色发生变化。电致变色现象是指材料的光学属性(如反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，采用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。

2、目前，电致变色器件通常是统一变色，且同一器件不同位置的颜色或透过率在完全变色后几乎一致。若要实现不同图案的电致变色则需要进行较为复杂的图纸设计及工艺设计，技术难度较高。

3、由此可见，如何提供一种可渐变或图案化的电致变色器件及其制备方法，实现不同区域的颜色或透明度不同，进而达到渐变或显示图案的效果，同时简化工艺流程，降低加工难度，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可渐变或图案化的电致变色器件及其制备方法与应用，所述电致变色器件实现了不同区域的颜色或透明度不同，进而达到了渐变或显示图案的效果，同时简化了工艺流程，降低了加工难度，有利于大规模推广应用。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种可渐变或图案化的电致变色器件，所述电致变色器件包括层叠设置的第一透明导电膜层、电致变色层、电解质层、第二透明导电膜层和菲林层。

4、其中，所述电解质层中的电解质为凝胶电解质，且所述菲林层通过不同区域透光度的差异对电解质层进行选择性遮光，以调整凝胶电解质的固化状态。

5、本发明通过在电致变色器件中增设菲林层，借助菲林层中不同区域透光度的差异对电解质层进行选择性遮光，从而调整凝胶电解质的固化状态。由于凝胶电解质在不同固化状态下的物理结构及其对离子的传输能力不同，从而造成了不同固化状态凝胶电解质的电导率存在显著差异，实现了对不同区域电解质的电导率调整，进而使得不同区域电致变色材料的颜色或透明度不同，最终达到了渐变或显示图案的效果。

6、具体地，在半固化状态下，凝胶电解质通常具有更高的溶胀度和更松散的聚合物网络结构，这种状态下的凝胶含有较多的可移动离子和溶剂，有利于离子的迁移，故半固化凝胶的电导率通常较高，因其离子传输的阻力较小；在完全固化状态下，凝胶电解质的聚合物网络更加紧密和坚固，溶胀度较低，这种状态下凝胶的孔隙度较小，离子传输的通道受限，导致离子迁移的阻力增加，故完全固化凝胶的电导率通常较低，因其离子传输速度减慢。

7、总体而言，半固化状态下的凝胶电解质通常具有更高的电导率，因其提供了更有利于离子传输的环境。然而，上述现象并不是绝对的，因为凝胶电解质的电导率还受其他因素的影响，如聚合物网络的化学性质、溶剂类型、电解质浓度等。

8、在实际应用中，选择凝胶电解质的固化状态需要根据具体的应用场景来决定。例如，在某些需要较高电导率的场合，可能会选择半固化状态；而在需要机械强度较高或稳定性较好的场合，则可能会选择完全固化状态。

9、本发明中，所述电致变色层中的电致变色材料以及电解质层中的凝胶电解质均为本领域常规的化学材料，只要具备电致变色或光照固化的性能即可，故在此不对具体的电致变色材料及凝胶电解质进行特殊限定。

10、优选地，所述第一透明导电膜层和第二透明导电膜层的材质分别独立地为ito薄膜或金属网格导电膜。

11、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述电致变色器件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

12、(1)将第一透明导电膜层进行预烘烤，冷却后在第一透明导电膜层的表面丝网印刷或涂布电致变色层；

13、(2)将电致变色层进行预烘烤，冷却后在电致变色层的表面丝网印刷或涂布电解质层；

14、(3)在电解质层的表面辊压并贴合第二透明导电膜层；

15、(4)在第二透明导电膜层的表面贴合菲林层；

16、(5)利用紫外光照射菲林层，使得电解质层中的凝胶电解质发生部分固化，得到电致变色器件。

17、优选地，步骤(1)所述预烘烤的温度为90-120℃，例如可以是90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

18、优选地，步骤(1)所述预烘烤的时间为20-40min，例如可以是20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min或40min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

19、优选地，步骤(1)所述丝网印刷采用的网板目数为100-300目，例如可以是100目、120目、140目、160目、180目、200目、220目、240目、260目、280目或300目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

20、优选地，步骤(1)所述涂布采用的刮刀厚度为30-150μm，例如可以是30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

21、优选地，步骤(2)所述预烘烤的温度为90-120℃，例如可以是90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、优选地，步骤(2)所述预烘烤的时间为15-30min，例如可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

23、优选地，步骤(2)所述丝网印刷采用的网板目数为100-300目，例如可以是100目、120目、140目、160目、180目、200目、220目、240目、260目、280目或300目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

24、优选地，步骤(2)所述涂布采用的刮刀厚度为30-90μm，例如可以是30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm或90μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

25、优选地，步骤(5)所述紫外光的主峰波长为350-380nm，例如可以是350nm、355nm、360nm、365nm、370nm、375nm或380nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

26、优选地，步骤(5)所述紫外光的照射功率为1-10kw，例如可以是1kw、1.5kw、2kw、2.5kw、3kw、3.5kw、4kw、4.5kw、5kw、5.5kw、6kw、6.5kw、7kw、7.5kw、8kw、8.5kw、9kw、9.5kw或10kw，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

27、优选地，步骤(5)所述紫外光的照射时间为5-60s，例如可以是5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

28、优选地，步骤(5)所述电致变色器件后续还经过制作电极和封装。

29、优选地，所述制作电极包括：清洗露出的电致变色层和/或电解质层，暴露出第一透明导电膜层和第二透明导电膜层，并在导电膜层的暴露部位丝网印刷银浆线路，干燥后将导电铜箔贴附在银浆线路上，焊接导线后分别得到正极和负极。

30、优选地，所述清洗采用的清洗液包括乙醇和/或丙酮。

31、优选地，所述丝网印刷采用的网板目数为200-300目，例如可以是200目、210目、220目、230目、240目、250目、260目、270目、280目、290目或300目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

32、优选地，所述干燥的方式包括热风干燥，且干燥时间为4-6min，例如可以是4min、4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min、5.8min或6min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

33、优选地，所述封装包括：采用热熔胶将电致变色器件密封于玻璃夹层内，制得夹胶玻璃。

34、优选地，所述热熔胶的材质包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)和/或聚乙烯醇缩丁醛(pvb)。

35、由于空气中的水汽和氧气会引起电致变色材料失效甚至电致变色器件损坏，故本发明对电致变色器件进行封装，从而延长了器件的使用寿命。

36、作为本发明第二方面优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：

37、(1)将第一透明导电膜层在90-120℃下进行预烘烤20-40min，冷却后在第一透明导电膜层的表面丝网印刷或涂布电致变色层；所述丝网印刷采用的网板目数为100-300目；所述涂布采用的刮刀厚度为30-150μm；

38、(2)将电致变色层在90-120℃下进行预烘烤15-30min，冷却后在电致变色层的表面丝网印刷或涂布电解质层；所述丝网印刷采用的网板目数为100-300目；所述涂布采用的刮刀厚度为30-90μm；

39、(3)在电解质层的表面辊压并贴合第二透明导电膜层；

40、(4)在第二透明导电膜层的表面贴合菲林层；

41、(5)利用紫外光照射菲林层，同时控制紫外光的主峰波长为350-380nm，照射功率为1-10kw，照射时间为5-60s，使得电解质层中的凝胶电解质发生部分固化，得到电致变色器件；

42、(6)采用乙醇和/或丙酮清洗露出的电致变色层和/或电解质层，暴露出第一透明导电膜层和第二透明导电膜层，并利用200-300目的网板在导电膜层的暴露部位丝网印刷银浆线路，热风干燥4-6min后将导电铜箔贴附在银浆线路上，焊接导线后分别得到正极和负极；

43、(7)采用乙烯-醋酸乙烯共聚物和/或聚乙烯醇缩丁醛材质的热熔胶将电致变色器件密封于玻璃夹层内，制得夹胶玻璃。

44、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述电致变色器件的应用，所述电致变色器件用于制造节能窗或显示板。

45、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

46、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

47、本发明通过在电致变色器件中增设菲林层，借助菲林层中不同区域透光度的差异对电解质层进行选择性遮光，从而调整凝胶电解质的固化状态。由于凝胶电解质在不同固化状态下的物理结构及其对离子的传输能力不同，从而造成了不同固化状态凝胶电解质的电导率存在显著差异，实现了对不同区域电解质的电导率调整，进而使得不同区域电致变色材料的颜色或透明度不同，最终达到了渐变或显示图案的效果。