全彩色可逆切换的电调控变色器件、其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种全彩色可逆切换的电调控变色器件、其制备方法与应用。所述电调控变色器件包括变色层、电解质以及对电极；变色层包括基底、导电层以及活性材料层，活性材料层与导电层形成物理干涉色；电解质与导电层或活性材料层相接，当电解质与导电层或活性材料层表面产生电化学反应时，活性材料层的厚度发生改变。本发明专利技术所提供的电调控变色器件的可调颜色丰富，可覆盖全部色域，并且在小的电压下即可实现颜色的可逆切换；此外，本发明专利技术所提供的电调控变色器件所调控的颜色具有记忆特性，保持颜色不需额外能量输入，节能环保，并具有高亮度和高饱和度的特征，在节能显示、装饰、防伪、电池等领域具有广阔的应用前景。电池等领域具有广阔的应用前景。电池等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
全彩色可逆切换的电调控变色器件、其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种全彩色可逆切换的电调控变色器件、其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着时代的发展科技的进步，电子显示已经贯穿了我们的日常生活，因此电子显示屏的节能技术在绿色环保工程中显得尤为重要。
[0003]传统的电子显示装置，例如LED或更加传统的液晶、背投显示器等，必须利用持续不断的电能来保持图案或色彩的显示，一旦失去了电能的供应，则会在短时间内失去图案或色彩的显示能力。
[0004]而对于一些不需要进行图案或色彩的动态显示的领域，例如广告牌、标示牌等等，其图案或色彩的切换并不频繁，一直需要消耗电能来维持图案或色彩的显示显然产生了大量非必要的能源损耗，不利于绿色环保可持续的发展。
[0005]一些现有技术尝试着解决上述问题，例如中国专利技术专利CN1426543A所代表一些现有技术提供了某种电沉积型显示装置，能够实现图案和色彩的电调控变化，且色彩变化后，无需继续消耗电能来维持图案或色彩，但是，这些现有技术所提供的技术方案，一些技术方案仅仅能够实现黑白的图案变化，或者是单一的一种或少数几种颜色的变化，无法实现宽广色域的多色调控，其本质仍是一种图案显示装置，而非多色彩调控装置。
[0006]而例如中国专利技术专利CN113296328A或CN112117442A所代表的另一些现有技术方案仅能够通过膜层设计，获得具有多种基础色彩的膜层，然后再通过施加电压适当地调整膜层的色彩和/或透明度，色彩变化仍然在基础色彩附近，或者仅仅是亮度或透明度的变化，甚至仅仅是色温的变化，其本质仍是围绕基础颜色的上下局部调整，无法在单一材料上实现宽广的色域全面调整。
[0007]总结而言，现有技术所提供的电调控变色结构或器件，无法满足当下对于电子显示的多样化、宽色域调节的色彩显示需求，应用效果并不理想。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种全彩色可逆切换的电调控变色器件、其制备方法与应用。
[0009]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种全彩色可逆切换的电调控变色器件，包括变色层以及电解质；
[0011]所述变色层包括基底、导电层以及活性材料层，所述活性材料层与所述导电层形成物理干涉得到结构色；
[0012]所述电解质与所述导电层或活性材料层相接，当所述电解质与所述导电层或活性材料层表面产生电化学反应时，所述活性材料层的厚度发生改变。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种电调控变色器件的制备方法，包括：
[0014]在基底上形成导电层；
[0015]使电解质与所述导电层接触，并通过电化学沉积使所述电解质与导电层之间形成活性材料层，组成电调控变色器件；
[0016]或，在所述导电层表面形成活性材料层，然后使所述电解质与活性材料层接触，组成电调控变色器件；
[0017]其中，当所述电解质与所述导电层或活性材料层表面产生电化学反应时，所述活性材料层的厚度发生改变。
[0018]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0019]本专利技术所提供的电调控变色器件的可调颜色丰富，可覆盖全部色域，并且在小的电压下即可实现颜色的可逆切换，电压窗口小于6V；此外，本专利技术所提供的电调控变色器件所调控的颜色具有记忆特性，保持颜色不需额外能量输入，节能环保，并具有高亮度和高饱和度的特征，在节能显示，装饰，防伪，电池等领域具有广阔的应用前景。
[0020]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一典型实施案例提供的电调控变色器件的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术另一典型实施案例提供的电调控变色器件的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术一典型实施案例提供的电调控变色器件的反射率曲线与活性材料层厚度变化规律图；
[0024]图4是本专利技术一典型实施案例提供的电调控变色器件的电调控变色过程照片；
[0025]图5是本专利技术另一典型实施案例提供的电调控变色器件的不同氢离子浓度下的电调控变色规律照片；
[0026]图6是本专利技术另一典型实施案例提供的电调控变色器件的不同电解质含量下的电调控变色规律照片。
具体实施方式
[0027]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]本专利技术提供一种电调控实现多种颜色可逆切换的器件的制备方法，适用于各种静态显示场景，通过外部施加小电压来实现多种颜色之间切换，由于其具有记忆保持特性，使得无需额外的能量来维持长时间显示，既满足了人们对色彩的需求，又从而达到节能的目的。
[0030]由此，本专利技术实施例提供一种全彩色可逆切换的电调控变色器件，包括变色层以
及电解质；所述变色层包括基底、导电层以及活性材料层，所述活性材料层与所述导电层形成物理干涉色；所述电解质与所述导电层或活性材料层相接，当所述电解质与所述导电层或活性材料层表面产生电化学反应时，所述活性材料层的厚度发生改变。
[0031]一些现有技术提供了一种基于电致变色材料进行电压响应的电致变色电极等技术方案，但均基于金属离子的嵌入/脱出的变色原理，进行电压的响应性颜色调控，从而实现指示功能，但是，这种变色原理仍然是基于电致变色材料的本身的基础颜色进行的局部调整，纵使这些现有技术通过膜层设计，实现了多样的基础颜色，但后续的电致变色范围却并不广阔，无法做到一个器件上面实现多样化的颜色变化。
[0032]而本专利技术通过创造性地采用电致厚度调控，直接使得光学干涉结构的干涉参数产生变化，从而能够在一个器件上实现全色域的颜色电控变化，且本专利技术所基于的主要电控条件是施加电压的时间，或者是电解反应通过的电量，这是决定厚度参数最直接的变量，而非像现有技术那样基于电压调控离子的嵌入和脱出趋势。
[0033]在一些实施方案中，所述电调控变色器件还可以包括与所述电解质电连接的对电极。其中，为了应用方便，可以在器件中设置对电极，但也可能不包含对电极，而是在使用时，再通过一些电极或电接触部件连通所述电解液亦可。
[0034]在一些实施方案中，可以如图1所示，所述对电极与所述变色层沿厚度方向层叠设置或如图2所示，所述对电极与所述变色层沿宽度方向并列设置；当进行并列设置时，亦称之为“肩并肩设置”，此时可以采用一些非透明的对电极，一方面扩大了对电极的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全彩色可逆切换的电调控变色器件，其特征在于，包括变色层以及电解质；所述变色层包括基底、导电层以及活性材料层，所述活性材料层与所述导电层或基底层形成物理干涉，产生结构色；所述电解质与所述导电层或活性材料层相接，当所述电解质与所述导电层或活性材料层表面产生电化学反应时，所述活性材料层的厚度发生改变。2.根据权利要求1所述的电调控变色器件，其特征在于，还包括与所述电解质电连接的对电极；优选的，所述对电极与所述变色层沿厚度方向层叠设置或沿宽度方向并列设置；优选的，所述对电极为透明或半透明的。3.根据权利要求1所述的电调控变色器件，其特征在于，所述电解质中包含多种阳离子；优选的，所述电解质中至少包含两种阳离子；和/或，所述电解质中的阳离子包括H
+
、Li
+
、Al
3+
、Na
+
、K
+
、Rb
+
、Ag
+
、Ni
2+
、Ca
2+
、Mo
6+
、Mn
2+
、Ti
4+
、V
4+
、Zn
2+
、W
6+
、Ta
5+
、Cu
2+
、Bi
3+
、Sn
4+
、Mg
2+
、Cs
+
中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述电解质包含锌盐化合物；优选的，所述锌盐化合物包括Zn(ClO4)2、Zn(NO3)2、ZnSO4、ZnCl2或Zn(Ac)2中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述电解质为液态、凝胶态或固态。4.根据权利要求1所述的电调控变色器件，其特征在于，所述活性材料层的材质包括金属氧化物、金属、聚合物中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述活性材料层的材质包括ZnO、MnO2、MoO3、WO3、Fe3O4、Fe2O3、NiO、VO2、V2O5、TiO2、CuO、Cu2O、Al2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，唐雪晴，胡子首，丛杉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：