具有电致变色凝胶层的电光子组合件和组合件

文档序号:1804103 发布日期:2021-11-05 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 具有电致变色凝胶层的电光子组合件和组合件 (Electro-optical subassembly and assembly with electrochromic gel layer ) 是由 G·C·德诺夫 G·A·纽曼 G·J·多泽曼 Z·J·佩特罗尔杰 J·S·安德森 M·T· 于 2020-03-27 设计创作,主要内容包括:一种电光子组合件和制造方法,所述电光子组合件包含衬底幅材和安置在所述衬底幅材上的导电层。电活性凝胶层安置在所述导电层上并且包含分散在聚合物基质中的电活性组分。所述电活性凝胶层可以包含至少一种电致变色组分。还提供了一种包含阴极子组合件和阳极子组合件的电光组合件和制造方法。(An electro-optic subassembly and method of manufacture, the electro-optic subassembly including a substrate web and an electrically conductive layer disposed on the substrate web. An electroactive gel layer is disposed on the electrically conductive layer and includes an electroactive component dispersed in a polymer matrix. The electroactive gel layer may comprise at least one electrochromic component. An electro-optic assembly including a cathode subassembly and an anode subassembly and a method of manufacture are also provided.)

具有电致变色凝胶层的电光子组合件和组合件

技术领域

本公开总体上涉及包含电致变色凝胶层的电光子组合件和组合件。更具体地,本公开涉及包含位于聚合物衬底上的阳极或阴极凝胶层的电光子组合件,所述电光子组合件可以被组装以形成电光组合件。

背景技术

并入有电致变色材料的电光组合件已经被利用在各种装置中,以在施加电压电势时提供颜色和透光率的可变性。例如,电光组合件可以并入到镜子中以形成电致变色镜,在所述电致变色镜中反射率可以基于施加的电压而变化。在另一个实例中,电光组合件可以并入到窗口中以形成电致变色窗口,在所述电致变色窗口中光的透射可以基于施加的电压而变化。常规的电光组合件通常是基于溶液的,其中电致变色材料以溶液的形式被供应到电光组合件的腔室中。随着电致变色装置尺寸的增加,常规的基于溶液的电致变色材料可能无法提供期望的电化学特性和电光特性,或者不适合于大规模制造。

需要解决与基于溶液的电致变色材料相关的一些挑战并且为大规模制造提供机会的用于形成电光组合件的材料和方法。

发明内容

根据本公开的一个方面,一种电光子组合件包含衬底幅材、安置在所述衬底幅材上的导电层以及安置在所述导电层上的电活性凝胶层,其中所述电活性凝胶层包含分散在聚合物基质中的电活性组分,所述电活性凝胶层具有一定厚度,并且其中所述电活性凝胶层的厚度变化占所述电活性凝胶层的平均厚度的小于约20%。

根据本公开的一个方面,一种电光组合件包含阴极子组合件和阳极子组合件。所述阴极子组合件包含第一衬底幅材、安置在所述第一衬底幅材上的第一导电层以及安置在所述第一导电层上的阴极凝胶层,其中所述阴极凝胶层包含分散在聚合物基质中的阴极组分,所述阴极凝胶层具有一定厚度。所述阳极子组合件包含第二衬底幅材、安置在所述第二衬底幅材上的第二导电层以及安置在所述第二导电层上的阳极凝胶层,其中所述阳极凝胶层包含分散在聚合物基质中的阳极组分,所述阳极凝胶层具有一定厚度,并且其中所述阴极组分和所述阳极组分中的至少一种组分是电光的,并且所述阴极凝胶层和所述阳极凝胶层中的至少一个凝胶层的厚度变化小于相应凝胶层的平均厚度的约20%。

在研究了下面的说明书、权利要求和附图之后,所属领域的技术人员将理解和了解本公开的这些和其他方面、目标和特征。

附图说明

在附图中:

图1是根据本公开的一个方面的电光组合件的横截面示意图;

图2是根据本公开的一个方面的用于形成图1的电光组合件的阴极子组合件和阳极子组合件的横截面示意图;

图3是展示了根据本公开的一个方面的组装电光组合件的方法的流程图;

图4是根据本公开的一个方面的用于形成导电层的工艺的示意性表示;

图5是根据本公开的一个方面的用于形成电光子组合件的卷对卷工艺(roll-to-roll process)的示意性表示;

图6是根据本公开的一个方面的用于施涂电致变色凝胶组合物的工艺的示意性表示;

图7A是根据本公开的一个方面的电致变色凝胶图案的自顶向下视图;

图7B是根据本公开的一个方面的电致变色凝胶图案的自顶向下视图;

图7C是根据本公开的一个方面的电致变色凝胶图案的自顶向下视图;

图8是根据本公开的一个方面的电致变色装置的部件分解图;

图9是根据本公开的一个方面的电致变色装置的横截面视图;并且

图10是根据本公开的一个方面的电致变色装置的横截面视图。

具体实施方式

当前所展示的方面主要在于与用于电光元件和装置的电致变色膜相关的方法步骤和设备组件的组合。因此,设备组件和方法步骤已经在适当的地方由附图中的常规符号表示,仅示出了与理解本公开的方面相关的那些具体细节,以便不会因对受益于本文的描述的本领域普通技术人员显而易见的细节而模糊本公开。此外,所述描述和图中的相同数字表示相同元件。

如本文所使用的,当用于两个或更多个项目的列表中时,术语“和/或”意指可以单独采用所列项目中的任一个自身,或可以采用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如,如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C,那么所述组合物可含有:仅A;仅B;仅C;A和B的组合;A和C的组合;B和C的组合;或A、B和C的组合。

在此文档中,例如,第一和第二、顶部和底部等关系术语仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作,而不必需要或意指此类实体或动作之间的任何实际此类关系或次序。术语“包括(comprises、comprising)”或其任何其它变化形式意图涵盖非排他性的包含物,使得包括一系列要素的过程、方法、物品或设备并不仅仅包含那些要素,而是可以包含并未明确列出的或并非此类过程、方法、物品或设备固有的其它要素。在没有更多约束的情况下,前面是“包括……”的要素如无更多的限制则不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或设备中存在另外的相同的要素。

如本文所使用的,“约”将为所属领域的一般技术人员理解并且在一定程度上将根据其使用的上下文而变化。如果所属领域的一般技术人员不清楚此术语的使用,那么考虑到其使用背景,“约”将意味着此特定术语的至多正10%或负10%。

当前所展示的实施例主要在于与由一对电光子组合件形成的电光组合件相关的方法步骤和设备组件的组合。一对电光子组合件中的一个电光子组合件由如聚合物幅材或玻璃幅材等衬底幅材形成,在所述衬底幅材上提供了导电层和包含阴极组分的电活性凝胶层,而一对电光子组合件中的另一个电光子组合件由如聚合物幅材或玻璃幅材等衬底幅材形成,在所述衬底幅材上提供了导电层和包含阳极组分的电活性凝胶层。一对电光子组合件中的每个电光子组合件可以分开形成并且被合并在一起以形成具有阴极组分和阳极组分两者的电光元件。一对电光子组合件中的每个电光子组合件可以由可以切割出多个电光子组合件的衬底幅材形成。本文公开的利用衬底幅材作为衬底的电光子组合件和方法可以促进电光组合件的大规模生产,并且在单独形成和/或储存阴极和阳极电活性凝胶层方面提供优势。

因此,设备组件与方法步骤已在适当情况下通过图中的常规符号表示,仅显示与理解本公开的实施例有关的那些具体细节,以免因对于可受益于本说明书的所属领域的普通技术人员显而易见的细节而模糊了本公开。此外,所述描述和图中的相同数字表示相同元件。

结构和材料

参考图1-2,提供了根据本公开的方面的电光组合件10。电光组合件10包含呈阴极子组合件12和阳极子组合件14的形式的一对电光子组合件,其中至少一个电光子组合件包含电致变色组分。阴极子组合件12包含具有第一表面22和第二表面24的第一衬底20。任选的第一阻挡层26安置在第二表面24上而介于第一导电层28与第二表面24之间。包含分散在聚合物基质中的阴极组分的阴极凝胶层30安置在第一导电层28上。如本文所使用的,术语“分散”当用于描述相对于聚合物基质的特定组分时,用于意指特定组分的至少一部分分子能够在聚合物基质内移动(也称为在聚合物基质内可移动)和/或特定组分的至少一部分分子被物理和/或化学键合或捕获在聚合物基质内,使得它们在聚合物基质内的移动受到限制(也称为在聚合物基质内不能移动)。

阳极子组合件14包含具有第三表面34和第四表面36的第二衬底32。任选的第二阻挡层38安置在第三表面34上而介于第二导电层40与第三表面34之间。包含分散在聚合物基质中的阳极组分的阳极凝胶层42安置在第二导电层40上。在一些方面,阳极组分和阴极组分可以表现出电致变色行为,并且因此可以可替代地被称为发色团或电致变色分子。在一些方面,阴极组分和阳极组分都是电活性的,并且其中至少一种是电致变色的。应该理解,不管其普通含义如何,术语“电活性”在本文中都用来指在暴露于特定电势差时经历氧化态改变的材料。不管其普通含义如何,术语“电致变色”在本文中都用来指在暴露于特定电势差时表现出一个或多个波长下的消光系数的变化的材料。如本文所描述的,电致变色组分包含这样的材料,其颜色和/或不透明度受电流影响,使得当电场施加到所述材料时,颜色和/或不透明度从第一相位改变为第二相位。在本公开的另一方面,阳极组分和/或阴极组分可以是呈液晶分子或悬浮颗粒的形式的电活性组分。在以下中描述了电活性和/或电致变色组分的非限制性实例:于1999年7月27日公布并且题为“电致变色层和包括所述电致变色层的装置(Electrochromic Layer And Devices Comprising Same)”的美国专利第5,928,572号;于1999年12月7日公布并且题为“电致变色化合物(ElectrochromicCompounds)”的美国专利第5,998,617号;于2000年2月1日公布并且题为“能够产生预选颜色的电致变色介质(Electrochromic Medium Capable Of Producing A Pre-selectedColor)”的美国专利第6,020,987号;于2000年3月14日公布并且题为“电致变色化合物(Electrochromic Compounds)”的美国专利第6,037,471号;于2000年10月31日公布并且题为“用于产生预选颜色的电致变色介质(Electrochromic Media For Producing A Pre-selected Color)”的美国专利第6,141,137号;于2001年6月5日公布并且题为“电致变色系统(Electrochromic System)”的美国专利第6,241,916号;于2001年2月27日公布并且题为“近红外吸收电致变色化合物和包括所述化合物的装置(Near Infrared-AbsorbingElectrochromic Compounds And Devices Comprising Same)”美国专利第6,193,912号;于2001年6月19日公布并且题为“具有光稳定性双阳离子氧化态的偶联电致变色化合物(Coupled Electrochromic Compounds With Photostable Dication OxidationStates)”的美国专利第6,249,369号;于2000年10月24日公布并且题为“具有浓度增强稳定性的电致变色介质、其制备方法和在电致变色装置中的用途(Electrochromic Media WithConcentration Enhanced Stability,Process For The Preparation Thereof and UseIn Electrochromic Devices)”的美国专利第6,137,620号;于2003年2月11日公布并且题为“电致变色装置(Electrochromic Device)”的美国专利第6,519,072号;以及于1998年10月1日以WO1998/042796公开的题为“电致变色聚合物固体膜、使用此类固体膜制造电致变色装置以及用于制造此类固体膜和装置的方法(Electrochromic Polymeric SolidFilms,Manufacturing Electrochromic Devices Using Such Solid Films,AndProcesses For Making Such Solid Films And Devices)”的国际专利申请序列号PCT/US98/05570;于1999年1月21日以WO1999/02621公开的题为“电致变色聚合物体系(Electrochrome Polymer System)”的国际专利申请序列号PCT/EP98/03862;以及于1998年10月1日以WO1998/042796公开的题为“电致变色聚合物固体膜、使用此类固体膜制造电致变色装置以及用于制造此类固体膜和装置的方法(Electrochromic Polymeric SolidFilms,Manufacturing Electrochromic Devices Using Such Solid Films,AndProcesses For Making Such Solid Films And Devices)”的国际专利申请序列号PCT/US98/05570中,所有文献以全文引用的方式并入本文中。根据本公开的阴极组分的非限制性实例包含紫精、紫精衍生物、甲基紫精、辛基紫精、苄基紫精、二-丙烯酸酯紫精、二-乙烯基紫精、二-乙烯基醚紫精、二-环氧紫精、二-氧杂环丁烷紫精、二-羟基紫精、1,1'-二烷基-2,2'-联吡啶鎓、二茂铁鎓、经取代的二茂铁鎓、二酰亚胺、N,N'-二烷基均苯四甲酸二酰亚胺、N,N'-二甲基-1,4,5,8-萘二酰亚胺和其组合。在以下中描述了示范性紫精衍生物:美国专利第4,902,108号、第6,188,505号、第5,998,617号、第9,964,828号和第6,710,906号,所述美国专利的内容以全文引用的方式并入本文。阳极组分的非限制性实例包含茂金属、5,10-二氢吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、咔唑、三苯二噁嗪、三吩二噻嗪、二茂铁、经取代的二茂铁、经取代的二茂铁基盐、吩嗪、经取代的吩嗪、经取代的吩噻嗪、经取代的二噻嗪、噻蒽、经取代的噻蒽、二叔丁基-二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、双(三乙基氨基丙基)二氢吩嗪双(四氟硼酸盐)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、5,10-三乙基铵丙基吩嗪、双(丁基三乙基铵)-对甲氧基三吩二噻嗪(TPDT)和其组合。

第一衬底20的第二表面24和第二衬底32的第三表面34至少部分地限定腔室50,至少阴极凝胶层30和阳极凝胶层42安置在所述腔室内。密封构件52可以设置在腔室50周围,以保护腔室50的内容物免受氧气和/或湿气的影响。虽然密封构件52在图1中被示意性地展示为位于第一衬底20上的第二表面24与第二衬底32的第三表面34之间,但是密封构件52的其它构造也是可能的并且在本公开的范围和精神内。密封构件52可以以“C”形构造围绕装置的周边定位,可以位于远处,或者可以是将根据电光组合件10的最终用途而变化的任何数量的其它构造。为了简单起见,在本文中,将密封构件52称为介于第一衬底20与第二衬底32之间,但是这种构造应该被理解为对本公开是非限制性的,并且除非明确指出,否则装置的实例或描述可以被配置成具有密封构件52的不同变型。

阴极子组合件12和阳极子组合件14中的一者或两者可以包含另外的层,所述另外的层的非限制性实例包含偏振器、抗反射层、滤光器、电阻层、紫外光反射或吸收层、气体扩散阻挡层、水蒸气扩散阻挡层等。在一些实例中,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42可以包含安置在其上的离子传导层。离子传导层可以被配置成对如H+或Li+等带正电荷的离子具有传导性,但是相比之下电子传导率较低。

第一衬底20和第二衬底32可以由相同或不同的材料形成。第一衬底20和/或第二衬底32可以由任何适合的聚合物材料、玻璃材料或玻璃陶瓷材料形成。用于形成第一衬底20和/或第二衬底32的适合的聚合物材料的非限制性实例包含聚乙烯(例如,低密度和/或高密度)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜、丙烯酸聚合物(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺(例如,脂环族二元胺十二烷二酸聚合物,如CX7323))、环氧树脂、环烯烃聚合物(COP)(例如,Zeonor 1420R)、环烯烃共聚物(COC)(例如,Topas 6013S-04或Mitsui Apel)、聚甲基戊烯、纤维素酯类塑料(例如,三乙酸纤维素)、透明含氟聚合物、聚丙烯腈、其它聚合物材料和/或其组合。适合的玻璃材料的非限制性实例包含硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃。

第一阻挡层26和第二阻挡层38可以由相同或不同的材料形成。可以提供第一阻挡层26和第二阻挡层38以保护第一衬底20和第二衬底32而使所述第一衬底和所述第二衬底不与腔室50的如溶剂等内容物相互作用,所述内容物可能是有害的和/或可以使第一衬底20和/或第二衬底32劣化,尤其是当第一衬底20和第二衬底32由聚合物材料制成时。在一些方面,第一阻挡层26和第二阻挡层38提供对氧气和/或水渗透的抗性。第一阻挡层26和第二阻挡层38还可以被配置成减少由于与腔室50的内容物的相互作用而导致的第一导电层28和第二导电层40的劣化。在一个方面,第一阻挡层26和/或第二阻挡层38可以与相应的第一导电层28和第二导电层40组合使用,以形成绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠。IMI堆叠可以包含银金属或银金属合金层、导电层26、40和聚合物树脂层。聚合物树脂层可以选自丙烯酸聚合物树脂、硅氧烷基树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯树脂或其组合。在于2018年11月20日提交的题为“用于改善耐溶剂性的塑料涂层(Plastic Coatings for Improved Solvent Resistance)”的美国临时专利申请第62/769,693号和于2018年4月19日提交的题为“用于改善耐溶剂性的塑料涂层(PlasticCoatings for Improved Solvent Resistance)”的美国临时专利申请第62/660,018号中公开了用作阻挡层26和38的示范性IMI堆叠,所述美国临时专利申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

在另一个实例中,第一阻挡层26和/或第二阻挡层38可以包含聚合物多层膜。聚合物多层(PML)膜通常由交联聚合物层和无机层的交替层组成,以形成提供对氧气和水向腔室50中渗透的抗性的光学透明的柔性氧气和水屏障。可商购获得的PML阻挡膜的实例是由3MTM提供的柔性透明阻挡(FTB)膜产品系列。用于形成PML阻挡层的示范性工艺包含通过单体的闪蒸和气相沉积,随后进行等离子体、UV或电子束固化将第一聚合物施涂到聚合物衬底。第一聚合物层还可以通过印刷、狭缝式模头涂覆或喷涂,随后进行UV或电子束固化来施涂。接下来可以使用常规的溅射、蒸发、原子层沉积、喷涂和/或其它沉积方法在真空或环境压力下施涂无机层。使用闪蒸方法或上面列出的其它方法将最终聚合物层施涂在无机层的顶部。任选地,另一无机层可以施涂在聚合物层的顶部。在一个方面,PML结构或堆叠可以是三层、四层或更多层。聚合物层可以包含可交联成透明聚合物的挥发性单体,所述挥发性单体的实例包含可从获得的如SR833S、SR351、SR3238B和SR9003B等二丙烯酸酯,或其它挥发性单体。适合的无机层材料包含金属氧化物、金属氮化物、氧化铝、氧化硅、氧化铟锡、氮化硅和其组合。也可以使用包含聚合物层和无机层的替代性组合的其它PML。

其上提供有阻挡层的可商购获得的聚合物衬底的实例包含可从3M获得的FTB3-125阻挡膜,3M将所述阻挡膜描述为具有两个真空沉积的聚合物层和定位于两个聚合物层之间的无机氧化物层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底。FTB-125产品可以用于提供已经施涂有相应阻挡层26、38的第一衬底20和/或第二衬底32。适合用作已经施涂有相应阻挡层26、38的第一衬底20和/或第二衬底32的可商购获得的IMI堆叠包含可从TDK公司商购获得的银基IMI堆叠,另外的如氧化铟锡(ITO)等透明导电氧化物(TCO)层已经施涂到所述IMI堆叠的暴露表面。

第一导电层28和第二导电层40可以由相同或不同的材料形成。取决于电光组合件10的最终用途,第一导电层28和第二导电层40中的一者或两者可以是透明的,并且任选地所述层之一可以是不透明的。用于第一导电层28和/或第二导电层40的适合的透明材料的非限制性实例包含透明导电氧化物(TCO)、掺杂有氟的氧化锡(F:SnO2)、掺杂有铝的氧化锌(AZO)、掺杂有铟的氧化锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、掺杂的氧化锌、氧化铟锌、金属氧化物/金属/金属氧化物(例如,金属可以是如银、金、钯、银合金、金合金、钯合金、银-金合金和银-钯合金等任何适合的金属或金属合金)、银纳米线涂层、碳纳米管、石墨烯涂层、导电纳米棒、线栅和导电聚合物,所述导电聚合物的实例包含聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。适合用作导电层的不透明材料包含金属涂层,如铑、铬、镍、银、金和其它金属,或其中任意两种或更多种的混合物。在一个方面,可以通过原子层沉积(ALD)在第一导电层28和/或第二导电层40与IMI堆叠阻挡层26、38之间沉积至少一层。ALD沉积的材料可以包含氧化铝、二氧化钛和AZO。

阴极凝胶层30包含分散在聚合物凝胶基质中的阴极组分。阴极凝胶层30被形成为独立(永久)凝胶,其中包含阴极组分的电致变色介质分散如散布和/或截留在聚合物基质中,并且所述独立(永久)凝胶继续表现得类似于溶液。在一个方面,阴极凝胶层30中可以包含多于一种阴极组分。根据本公开的一个方面,分散在聚合物基质内的阴极组分的至少一部分在聚合物基质内是可移动的。根据另一方面,分散在聚合物基质内的阴极组分的至少一部分在聚合物基质内是不能移动的。例如,分散在聚合物基质内的阴极组分的至少一部分可以化学键合到聚合物基质和/或物理截留在聚合物基质内。在一个实例中,阴极组分的至少一部分被官能化,使得阴极组分能够与聚合物基质反应,以致官能化的阴极组分可以与聚合物基质共价键合。于2018年5月8日公布的题为“电化学能量储存装置(Electrochemical Energy Storage Devices)”的美国专利第9,964,828号中可以找到化学键合或物理截留在聚合物基质内的阴极组分的实例,所述专利的全部内容通过全文引用并入本文。适合的阴极组分的非限制性实例包含紫精和如钨等金属氧化物。示范性紫精包含但不限于甲基紫精、辛基紫精、苄基紫精和聚合紫精。在一个方面,阴极组分是辛基紫精。在一些方面,阴极组分可以包含结晶或纳米结晶氧化钨(WOx,其中x为2.6<x<3.4)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(NiO)、二茂铁鎓、钙钛矿材料,如镍酸钐(SmNiO3),或式为AyBzOx的其它金属氧化物,其中A和B是金属。组分A和B的相对量可以变化,使得y和z可以单独地是约1到约20的任何值。例如,y和z可以单独地为约1到约20、约1到约15、约1到约10、约1到5或约1到约3的任何值。存在于式AyBzOx的金属氧化物中的氧的量可以至少部分地基于金属A和B的氧化态以及它们在膜中的相对量而变化。根据一个方面,x的值在标称上将处于足以达到化学计量的水平。例如,x的值可以是其化学计量值的约80%到约120%。在一些实例中,x的值可以是化学计量的约80%到约120%、约80%到约110%、约80%到约100%、约90%到约120%、约90%到约110%、约90%到约100%、约95%到约120%、约95%到约110%、约95%到约105%或约90%到约100%。阴极凝胶层30中阴极组分的浓度可以为约10毫摩尔(mM)到约200mM。

阳极凝胶层42包含分散在聚合物凝胶基质中的阳极组分。阳极凝胶层42被形成为独立(永久)凝胶,其中包含阳极组分的电致变色介质分散如散布和/或截留在聚合物基质中,并且所述独立(永久)凝胶继续表现得类似于溶液。在一个方面,阳极凝胶层42中可以包含多于一种阳极组分。根据本公开的一个方面,分散在聚合物基质内的阳极组分的至少一部分在聚合物基质内是可移动的。根据另一方面,分散在聚合物基质内的阳极组分的至少一部分在聚合物基质内是不能移动的。例如,分散在聚合物基质内的阳极组分的至少一部分可以化学键合到聚合物基质和/或物理截留在聚合物基质内。在一个实例中,阳极组分的至少一部分被官能化,使得阳极组分能够与聚合物基质反应,以致官能化的阳极组分可以与聚合物基质共价键合。于2018年5月8日公布的题为“电化学能量储存装置(Electrochemical Energy Storage Devices)”的美国专利第9,964,828号中可以找到化学键合或物理截留在聚合物基质内的阳极组分的实例,所述专利的全部内容通过全文引用并入本文。适合的阳极组分的非限制性实例包含茂金属、5,10-二氢吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、咔唑、三苯二噁嗪、三吩二噻嗪、二茂铁、经取代的二茂铁、经取代的二茂铁基盐、吩嗪、经取代的吩嗪和经取代的吩噻嗪,包含经取代的二噻嗪,噻蒽和经取代的噻蒽、二叔丁基-二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、双(三乙基氨基丙基)二氢吩嗪双(四氟硼酸盐)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、5,10-三乙基铵丙基吩嗪和双(丁基三乙基铵)-对甲氧基三吩二噻嗪(TPDT)。在一个方面,阳极组分包含5,10-二氢-5,10-二甲基吩嗪。在另一方面,阳极组分包含5,10-二氢-5,10-二甲基吩嗪和5,10-二新戊基-5,10-二氢-2,7-二异丁基吩嗪、5,10-三乙基铵丙基吩嗪的组合。阳极组分的总浓度可以为约10mM到约130mM。

阴极凝胶层30和阳极凝胶层42可以被形成为包含至少一种溶剂和交联聚合物基质的独立凝胶。如下文更详细描述的,因为阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件单独形成在它们相应的衬底上,所以阴极凝胶层30和阳极凝胶层42优选地被形成为具有足够的刚性,以在加工期间保持它们的形状(厚度和长度以及宽度尺寸),直到子组合件12、14被组装形成电光组合件10。在一个方面,阴极凝胶组合物和阳极凝胶组合物被配置成使得初始沉积的凝胶组合物与最终固化的凝胶层之间的形状变化小于约30%、小于约20%或小于约10%。

阴极凝胶层30和阳极凝胶层42可以具有相同或不同的厚度。一方面,阴极凝胶层30和阳极凝胶层42的厚度可以在约20微米(μm)到约500μm、约20μm到约400μm、约20μm到约300μm、约20μm到约200μm、约20μm到约100μm、约20μm到约50μm、约50μm到约500μm、约50μm到约400μm、约50μm到约300μm、约50μm到约300μm、约50μm到约200μm、约50μm到约100μm、约100μm到约500μm、约100μm到约400μm、约100μm到约300μm、约100μm到约200μm、约200μm到约500μm、约200μm到约400μm、约200μm到约300μm、约300μm到约500μm、约300μm到约400μm、或约400μm到约500μm的范围内。

在本公开的一些方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42可以具有预定的厚度变化。例如,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42的厚度可以由最大测量厚度ThMAX、最小测量厚度ThMIN、平均厚度ThAVG和定义为(ThMAX-ThMIN)的厚度变化表征。在一些方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42可以被配置成使得所述层的厚度变化小于相应层的平均厚度ThAVG的约20%。例如,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42可以被配置成使得所述层的厚度变化小于平均厚度ThAVG的约20%、小于约15%、小于10%、小于5%或小于2.5%。阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42可以被配置成在相应层的整个区域或部分区域上满足期望的厚度变化。例如,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42可以被配置成使得所述层在大于约50%的层区域、大于约65%的层区域、大于约75%的层区域、大于约85%的层区域或大于约95%的层区域上具有期望的厚度变化。

在一个方面,形成阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42的聚合物基质通过使聚合物链交联来形成,其中所述聚合物链通过至少一种单体的聚合形成。适合的单体的非限制性实例包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异氰酸基乙酯、丙烯酸2-异氰酸基乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯基苯酚、乙酰乙酰氧基甲基丙烯酸酯和乙酰乙酰氧基丙烯酸酯。所述至少一种单体可以在将溶液施涂到衬底之前或在溶液沉积在衬底上之后预聚合并且分散和/或溶解在适合的溶剂系统中,使得聚合和交联都在衬底上进行。

在一个方面,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)可以与丙烯酸甲酯(MA)组合以形成共聚物。在另一方面,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)可以与甲基丙烯酸甲酯(MMA)组合以形成共聚物。HEMA与MMA的摩尔比为约1:3到约1:50,优选的比率为约1:10。在一个方面,用于具有羟基(或任何具有活性氢的反应性基团,如硫醇、羟基、乙酰乙酰基、脲、三聚氰胺、氨基甲酸酯等)的预聚物的交联剂是官能度大于一的异氰酸酯、异硫氰酸酯等。在一个方面,异氰酸酯交联剂与被催化的聚合物或共聚物中的羟基的摩尔比为约0.5:1到约10:1。在示范性方面,甲基丙烯酸2-羟乙酯和丙烯酸甲酯随机聚合以形成聚合物基质。在一个方面,甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(IEMA)可以与MMA以约1:3到约1:50的比率组合,优选的比率为约1:20。含有异氰酸酯的基团可以与任何含有反应性氢的如羟基、硫醇、乙酰乙酰基、脲、三聚氰胺或氨基甲酸酯等化合物发生交联。

在一个方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42的聚合物基质可以包含在将所述层沉积到相应的衬底上之前预聚合并且在沉积之后交联的材料,或者所述材料可以在将所述层沉积到衬底上之后同时聚合和交联。在一个方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42的聚合物基质包含羟基官能度为至少二的多元醇,即具有至少两个可以与如异氰酸酯基团、金属醇盐基团或烯酮基团等其它官能团反应的羟基的聚合物分子。金属醇盐的实例包含正硅酸四甲酯或正硅酸四乙酯或异丙醇钛(IV)。在聚合物基质中,多元醇通过桥连化合物分子交联,所述桥连化合物进而具有至少两个可以与多元醇的反应性羟基反应的官能团,其实例包含包括硫醇官能团的材料。

在另一方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42的聚合物基质可以通过使两种共聚物交联来形成。例如,HEMA/MMA可以与IEMA/MMA组合,并且HEMA的羟基将与IEMA的异氰酸酯基团自反应以形成开放的聚合物结构。

在一些方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42中的聚合物基质的量为约5重量%(wt.%)到约50wt.%、约5wt.%到约20wt.%或约20wt.%到约50wt.%。可以选择用于形成凝胶层的材料与方法的特性,以向阴极凝胶层30和阳极凝胶层42中的每个凝胶层提供期望的凝胶性质(例如,凝胶厚度和凝胶刚性),同时所提供的凝胶层还允许在凝胶层内有足够的离子迁移率以提供期望的电致变色性质。

阴极凝胶层30和阳极凝胶层42可以使用相同或不同的溶剂形成。在一个方面,阴极凝胶层30和阳极凝胶层42都是使用碳酸丙烯酯作为溶剂来形成的。适合的溶剂的另外的非限制性实例包含环酯,如碳酸丙烯酯、碳酸异丁烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯,碳酸丙烯酯、碳酸异丁烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的任何两种或更多种在室温下为液体的任何均相混合物,以及碳酸丙烯酯、碳酸异丁烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的任何一种或多种与碳酸乙烯酯在室温下为液体的任何均相混合物。阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42中可以包含另外的共溶剂以辅助凝胶涂覆工艺,所述共溶剂的非限制性实例包含乙腈和3-甲氧基丙腈。共溶剂可以根据需要促进调节流体的表面张力和/或增加阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42的溶解限度。

可以选择如聚合物基质的量、交联度、交联速率、交联剂的类型和聚合物的类型等特性,以为形成的阴极凝胶层30和阳极凝胶层42提供期望的凝胶特征。例如,独立凝胶层30和/或42的刚性可以通过改变聚合物分子量、聚合物重量百分比和/或聚合物基质的交联密度来改变。在一个方面,凝胶刚性通常随着聚合物浓度(重量百分比)的增加、交联密度的增加和/或在某种程度上随着分子量的增加而增加。在一个方面,本文所描述的任何聚合物的交联速率最终可以部分地通过选择反应性交联物质来控制。例如,在一些方面,可以通过使用芳香族异氰酸酯或芳香族醇或两者来提高反应速率。在其它方面,可以例如通过使用位阻异氰酸酯或位阻醇或两者来降低反应速率。

形成阴极凝胶层30和阳极凝胶层42的聚合物基质可以相同或不同。阴极凝胶层30和阳极凝胶层42中的一者或两者可以包含另外的组分,所述组分的非限制性实例包含紫外光(UV)稳定剂、增稠剂、稳定剂、载流电解质、表面活性剂、流变改性剂等。在一些方面,阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42由包含增稠剂的组合物形成,以提供具有期望的厚度的凝胶层。适合的增稠剂的非限制性实例包含胶态二氧化硅和丙烯酸纤维。

在本公开中可以用于形成阴极凝胶层30和阳极凝胶层42的聚合物和溶剂系统的非限制性实例公开于美国专利第5,888,431号;第7,001,540号;第5,940,201号;第6,635,194号和第5,928,572号;以及美国专利申请公开第2015/0346573号和第2019/0048159号中,所述文献的内容通过引用整体并入本文。

密封构件52可以是用于密封电光组合件10的周边以将腔室50的内容物与环境氧气和/或湿气隔离的任何适合的结构。在一个方面,密封构件52可以是围绕电光组合件10的周边在第一衬底20和第二衬底32的边缘处附接到第一衬底20和第二衬底32的热封膜。在一个方面,密封构件覆盖第一衬底20的第一表面22的边缘,并且延伸到第二衬底32的第四表面36的边缘。密封构件52可以被配置成提供阻挡以将腔室50的内容物与湿气和/或氧气隔离。适合的热封膜通常是由内部密封剂层、中间芯层和外部阻挡层组成的多层,所述外部阻挡层可以包含或者可以不包含铝箔层。可以使用热封机将膜附接到电光组合件10的边缘来施加膜。无箔层的热密封膜的一个实例包含东丽(Toray)的CBS2,且金属化热密封膜的一个实例是东丽的PWXS。另外,可以向内部密封剂层中添加压敏粘合剂,以在室温下粘附所述膜和/或提高热封期间的粘附力。用于这个目的的压敏粘合剂的一个实例是的8142KCL。

在一些方面,密封构件52可以以液体层的形式围绕阴极凝胶层30和阳极凝胶层42的周边施涂,并且可以施加热量、紫外光或其组合来使液体层固化并形成密封构件52。适合的液体层材料的非限制性实例包含硅酮、环氧树脂、丙烯酸树脂、热熔性材料和聚氨酯。在另一方面,如压敏粘合剂层(例如,丙烯酸树脂)等预成型层可以用于形成密封构件52。在这些实例中,密封构件52可以任选地在第一导电层28与第二导电层40之间延伸,或者具有大致C形横截面轮廓。

参考图2,阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件分别单独地形成在第一衬底幅材60和第二衬底幅材62上,并且被合并在一起以形成电光组合件10。虽然本公开的各方面是关于其中第一衬底幅材60和第二衬底幅材62由聚合物材料形成并且因此被分别称为第一聚合物幅材60和第二聚合物幅材62的示范性实施例的来进行讨论的,但是如下面更详细讨论的,第一衬底幅材60和/或第二衬底幅材62可以由玻璃材料形成并且被称为第一玻璃幅材和第二玻璃幅材。在一个方面,单独形成的阴极子组合件12和阳极子组合件14可以使用热量、压力和/或真空层压在一起。在另一方面,单独形成的阴极子组合件12和阳极子组合件14可以通过使用密封件52和/或任何粘合剂或连结层耦接第一衬底20和第二衬底32来组装。如下文更详细讨论的,多个阴极子组合件12和多个阳极子组合件14可以分别由相应的第一聚合物幅材60和第二聚合物幅材62形成,使得多个电光组合件10可以由组装的第一聚合物幅材60和第二聚合物幅材62形成并且可以与所述组装的第一聚合物幅材和第二聚合物幅材分离。第一聚合物幅材60至少包含第一衬底20和任选的第一阻挡层26和/或第一导电层28。第二聚合物幅材62至少包含第二衬底32和任选的第二阻挡层38和/或第二导电层40。

如本文所使用的,幅材是指具有一定宽度和长度的连续材料片,使得部件或多个部件(即,一个、两个或更多个)可以由以堆叠或卷的形式提供的单片形成。可以选择衬底幅材的长度和/或宽度,以在长度方向和宽度方向中的任一方向或两个方向上适应形成单独部件或多个部件。幅材在所有方向上都可以具有平坦的横截面轮廓;可替代地,幅材在至少一个方向上的横截面轮廓可以偏离平面。

聚合物幅材60和62至少分别形成第一衬底20和第二衬底32,并且因此由上文列出的与适合形成第一衬底20和第二衬底32的材料相同类型的材料制成。用于形成第一聚合物幅材60和/或第二聚合物幅材62的适合的聚合物材料的非限制性实例包含聚乙烯(例如,低密度和/或高密度)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜、丙烯酸聚合物(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺(例如,脂环族二元胺十二烷二酸聚合物,如CX7323))、环氧树脂、环烯烃聚合物(COP)(例如,Zeonor 1420R)、环烯烃共聚物(COC)(例如,Topas 6013S-04或MitsuiApel)、聚甲基戊烯、纤维素酯类塑料(例如,三乙酸纤维素)、透明含氟聚合物、聚丙烯腈、其它聚合物材料和/或其组合。在一个方面,当第一衬底20和第二衬底32由玻璃制成时,对应的第一衬底幅材60和第二衬底幅材62由玻璃而不是聚合物材料制成,并且可以被称为第一玻璃幅材60和第二玻璃幅材62。适合的玻璃材料的非限制性实例包含硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃。

方法

现在参考图3-7C,提供了根据本公开的方面的用于形成电光阴极子组合件和阳极子组合件的方法以及用于由一对阴极子组合件和阳极子组合件形成电光组合件的方法。参考图3,提供了用于由阴极子组合件12和阳极子组合件14形成电光组合件10的方法300。方法300可以是连续的工艺,或者可以由多个单独的加工步骤构成,在所述步骤之间,将中间产品储存在适当的条件下(例如,在清洁室中、在真空下、在无氧环境中等)。通常,方法300可以被认为包含3个工艺阶段:衬底幅材形成工艺302、子组合件形成工艺304、电光组合件形成工艺306,并且任选地包含电致变色装置形成工艺308。衬底幅材形成工艺302和子组合件形成工艺304可以用于形成阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件,所述阴极子组合件和所述阳极子组合件在电光组合件形成工艺306中组合以形成电光组合件10。阴极子组合件12和阳极子组合件14可以根据工艺302和304连续或同时形成。阴极子组合件12和阳极子组合件14可以在与在工艺306中形成电光组合件10的位置相同或不同的位置处形成。在一个方面,工艺302、304和306中的每种工艺可以在形成阴极子组合件12和阳极子组合件14以及电光组合件10的通常连续的工艺中紧接着先前的工艺进行。在另一方面,使用工艺302和/或304中的一种或多种工艺形成的产品可以在根据下一工艺阶段304和/或306加工之前储存预定时间段。在一个方面,方法300的所有工艺302、304和306在同一设施中执行;可替代地,工艺302、304和/或306中的一种或多种工艺可以在不同于其它工艺的设施中执行。应当理解,出于说明的目的,根据方法300和方法300的3个工艺阶段302、304和306公开了特定的步骤顺序,并且在不偏离本公开的精神的情况下,方法300的特定步骤和方法300的3个工艺阶段302、304和306中的任何一个工艺阶段可以以不同的顺序或不同的组合进行。

仍参考图3,衬底幅材形成工艺302包含在310提供聚合物幅材和在312于聚合物幅材上形成导电层的步骤。如上文所讨论的,阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件分别形成于聚合物幅材60和62上,所述聚合物幅材60和62形成相应的衬底20和32的一部分。聚合物幅材60和62可以以用于储存和/或加工的单独的片材或卷的形式提供,并且可以包含上文所描述的用于形成第一衬底20和第二衬底32的材料中的任何材料。虽然步骤310和312是在形成阴极子组合件12的上下文中讨论的,但是应当理解,步骤310和312可以以类似的方式用于使用与如上文所讨论的阴极子组合件12相同或不同的材料来形成阳极子组合件14。

310处的聚合物幅材60可以包含一个或多个阻挡层26,或者步骤310可以包含用于将一个或多个阻挡层26施加到聚合物幅材60的工艺。虽然方法300是在提供阻挡层26的上下文中描述的,但是应当理解,可以跳过阻挡层26,或者可以根据需要将元件并入聚合物幅材60的主体中以提供阻挡性质。当阻挡层26设置在聚合物幅材60上时,阻挡层26可以层压到聚合物幅材60上,粘附到聚合物幅材60,或者与聚合物幅材60一体形成,如通过共挤出型工艺。阻挡层26可以是单层或多层。在一个方面,其上形成有一个或多个阻挡层26的聚合物幅材60可以从供应商处购买。一个此类实例是已经施涂有多层聚合物/氧化物/聚合物阻挡层的PET幅材,其实例包含由3M以商品名FTB3-125阻挡膜出售的柔性透明阻挡膜。FTB-125阻挡膜被3M描述为具有两个真空沉积聚合物层的PET衬底,其中无机氧化物层定位在两个聚合物层之间。所述3M材料的商品名中的“125”是指衬底的厚度,在本例中为125μm。然而,应当理解,也可以使用具有不同厚度的替代性FTB3产品。在另一方面,作为衬底幅材形成工艺302的一部分,一个或多个阻挡层26可以与聚合物幅材60共挤出或与所述聚合物幅材层压在一起。

在一个方面,聚合物幅材60可以设置有可去除夹层(也称为释放衬垫),所述可去除夹层安置在导电层28将要形成于的表面之上以保护所述表面,直到导电层28沉积。当聚合物幅材60包含一个或多个阻挡层26时,夹层可以安置在最外面的阻挡层26的暴露表面之上。当聚合物幅材60不包含阻挡层26时或者在施涂阻挡层26之前,聚合物幅材60可以设置在夹层内,以保护阻挡层26和/或导电层28将要沉积于的表面。夹层可以施涂到聚合物幅材60的表面或者与聚合物幅材60一体形成以提供可剥离的清洁衬底。例如,形成聚合物幅材60的聚合物树脂和形成夹层的聚合物树脂可以被共挤出以形成衬底,可以从所述衬底剥离共挤出的夹层以暴露下面的聚合物幅材60的表面。

在一个方面,当使用阻挡层26时,可以在真空下将夹层施涂在阻挡层26的外表面之上以便最小化碎片的沉积和/或阻挡层26的暴露外表面的劣化,并且任选地,可以施涂夹层,作为与在幅材60上形成阻挡层26的工艺连续的工艺。任选地,阻挡层26的外表面可以在施涂夹层之前经历如等离子体处理等清洁工艺。当夹层存在时,工艺302可以包含在形成导电层28之前去除夹层的步骤。可替代地,当阻挡层26和导电层28以连续工艺形成时,夹层可能不是必需的。

仍参考图3,在步骤312,可以使用任何适合的工艺在聚合物幅材60上的阻挡层26的暴露表面之上形成导电层28。图4展示了根据本公开的一个方面的用于形成导电层28的示范性卷对卷溅射工艺400。其上沉积有阻挡层26的聚合物幅材60可以被提供给加工滚筒402,所述加工滚筒被配置成将聚合物幅材60暴露于用于在聚合物幅材60上沉积导电层的溅射源404。聚合物幅材60可以提供在退绕机406上,所述退绕机任选地包含夹层去除器408,以在夹层410存在时从聚合物幅材60去除所述夹层。加工滚筒402将聚合物幅材60从退绕机406移动经过溅射源404,使得阻挡层26的最外表面暴露于用于将导电层28沉积到阻挡层26上的溅射源404。材料的性质和溅射源404的控制参数将根据被沉积以形成导电层28的材料而变化。虽然仅展示了单个溅射源404,但是本公开的方面可以包含多于一个任选地位于单独的腔室中的溅射源,以沉积用于形成导电层28的材料。任选地,在将导电层28沉积在聚合物幅材60上之前,可以对聚合物幅材60进行脱气,以防止水和/或氧气在沉积期间影响导电材料。脱气工艺可以包含在真空下加热聚合物幅材卷或片材,或者在升高的温度下将聚合物幅材卷或片材储存在惰性气氛中。

其上沉积有阻挡层26和导电层28的聚合物幅材60形成衬底幅材60',所述衬底幅材可以在重绕机412上卷绕成卷,用于储存或进一步加工。任选地,步骤412可以包含将夹层施涂到导电层28的暴露表面(未示出),以保护暴露表面在加工步骤之间免受碎片和/或劣化的影响。夹层的施涂可以在真空下进行,并且可以是与卷对卷溅射工艺400连续的工艺或者是单独的工艺步骤。

虽然在利用溅射来沉积导电材料的卷对卷工艺的上下文中描述了在聚合物幅材60上形成导电层28从而形成衬底幅材60'的步骤312的方面,但是在本公开的范围内也可以利用其它形式和工艺。例如,聚合物幅材60可以以单独的片材而不是卷的形式提供,以提供衬底幅材60'的单独的片材。在其它方面,可以使用除了溅射之外的工艺沉积导电材料,所述工艺的实例包含化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。

再次参考图3,子组合件形成工艺304包含在314将电致变色凝胶施涂到衬底幅材60',然后在316使电致变色凝胶固化以形成电光子组合件。施涂阴极电致变色凝胶以形成阴极子组合件12,并且施涂阳极电致变色凝胶以形成阳极子组合件14。

图5展示了根据本公开的一个方面的用于形成电光子组合件的示范性卷对卷工艺500,所述电光子组合件包含阴极子组合件12和/或阳极子组合件14。虽然在形成阴极子组合件12的上下文中讨论了在304形成电光子组合件的方面,但是应当理解,如上文所描述的,阳极子组合件14可以使用适合于形成阳极凝胶的材料以类似的方式形成。仍参考图5,根据上文所描述的衬底幅材形成工艺302形成的幅材衬底60'可以提供在衬底卷502上。幅材衬底60'可以从衬底卷502上展开,使得导电层28暴露,以便在涂覆站504施涂凝胶组合物。当导电层28被夹层覆盖时,工艺500可以包含夹层去除站(未示出),以在幅材衬底60'通过涂覆站504之前去除夹层。任选地,夹层的去除和/或整个卷对卷工艺500可以在清洁室中执行,以最小化碎片、静电等。任选地,在将幅材衬底60'通过涂覆站504之前,可以处理导电层28的暴露表面以去除杂质和/或缺陷,其非限制性实例包含热处理或等离子体处理。

参考图5和6,涂覆站504可以被配置成施涂电活性凝胶组合物,所述组合物包含分散在聚合物基质和溶剂内的至少一种电活性组分,以及任选的添加剂,如上文关于形成阴极凝胶层30和阳极凝胶层42所讨论的。当形成阴极子组合件12时,电活性凝胶组合物将是包含至少一种阴极组分的阴极凝胶组合物。当形成阳极子组合件14时,电活性凝胶组合物将是包含至少一种阳极组分的阳极凝胶组合物。涂覆站504可以是用于将一层或多层凝胶组合物施涂到衬底幅材60'的任何适合的类型的设备,例如用于挤出的狭缝式模头、层压系统、丝网印刷系统、刮涂棒(drawdown bar)、迈耶棒(棒涂覆)、凹版印刷、溶胶-凝胶工艺、旋涂、压铸、浸涂或喷墨印刷。此外,应当理解,部件的形状和/或凝胶层的厚度可以通过根据上文列出的方法中的一种或多种方法(或其它适合的方法)借助于安置在衬底上的型板来将层沉积来限定。型板可以在凝胶固化之前或之后去除。图6展示了根据本公开的一个方面的呈丝网印刷系统600形式的示范性涂覆站504。丝网印刷系统可以包含旋转丝网602和压印滚筒608,所述旋转丝网包含分配器604和刮板606,所述压印滚筒用于将阴极凝胶组合物30'印刷到导电层28的暴露表面上。丝网印刷系统600被配置成基于将要形成的阴极凝胶层30的期望特性,以期望的厚度和温度施涂阴极凝胶组合物30'。

在一个方面,阴极和阳极凝胶组合物被配置成适合于使用期望类型的设备进行沉积。例如,当使用丝网印刷系统时,形成具有适合于丝网印刷设备的粘度的阴极和阳极凝胶组合物可能是有利的。在一个方面,阴极和阳极凝胶组合物是具有约1200厘泊(cP)的最小粘度和/或约20%的最小固体含量的丝网印刷组合物。可以通过调节固体含量和/或添加适合的添加剂来对阴极和阳极凝胶组合物进行改性,以提供具有期望特性的阴极和阳极凝胶组合物。阴极和凝胶组合物可以包含分散和/或溶解在溶剂中的预聚合聚合物,和/或可以在将凝胶组合物施涂到衬底幅材60'之后引发聚合。

任选地,衬底幅材60'可以被提供有掩模,以促进沉积和/或保持沉积的阴极和/或阳极凝胶组合物处于与阴极凝胶层30和/或凝胶层42的期望最终形状相对应的期望形状。

再次参考图5,其上施涂有阴极凝胶组合物30'的衬底幅材60'然后被传送到固化站506以使阴极凝胶组合物30'固化,以便在衬底幅材60'上形成阴极层30,从而形成阴极子组合件幅材60”。固化站506的性质将基于阴极凝胶组合物30'的组分。例如,固化站506可以是热固化站、电子束固化站和/或紫外光固化站,这取决于阴极凝胶组合物30'中的聚合物材料是否是可热交联的和/或是否在暴露于紫外光时是可交联的。固化站506的如时间、温度、紫外线暴露等参数可以基于所施涂的阴极凝胶组合物30'的特性来设置,所述特性的非限制性实例包含聚合物材料、溶剂、添加剂、阴极凝胶组合物层的厚度、期望的胶凝程度和经固化的阴极凝胶层的期望厚度。在一个方面,固化工艺在低氧或无氧的环境中实施。在一个方面,固化工艺在氮气下和/或在存在过滤空气的情况下实施。任选地,所述方法可以包含固化之前的整平步骤。整平步骤可以包含将沉积的凝胶层暴露于保持期,在所述保持期内,可以允许层厚度的表面不规则性通过流动或其它方式消散。保持期可以在高于凝胶层的沉积温度但低于凝胶层的固化温度的温度下实施,以便如通过增加整平速率促进层的整平。

阴极凝胶层30可以由单层阴极凝胶组合物的沉积形成,或者由一种或多种阴极凝胶组合物的多个子层的沉积形成。在一个方面,阴极凝胶层30可以通过连续沉积两个或更多个阴极凝胶子层形成。每个沉积的子层可以具有相同或不同的组合物。在一个方面,固化步骤发生在所有子层沉积之后。任选地,子层中的一个或多个子层可以在沉积下一个子层之前固化。阳极凝胶层42可以使用合适的阳极凝胶组合物以类似的方式形成。

在固化站506之后,形成在其上的阴极子组合件幅材60”可以卷绕到阴极子组合件卷508上。任选地,在将阴极子组合件幅材60”卷绕在阴极子组合件卷508上之前,可以将夹层510施涂到阴极凝胶层30的暴露表面。阴极子组合件幅材60”可以储存以备将来使用,或者立即用于进一步的加工步骤。虽然阴极子组合件幅材60”的形成是在卷对卷工艺的上下文中描述的,但是应当理解,阴极子组合件可以使用幅材60'的单独的片材以类似的方式形成。除了利用适合于形成阳极凝胶组合物的组分之外,阳极子组合件幅材的形成可以在相对于阴极子组合件幅材60”的形成所描述的任何卷对卷或单独的片材工艺中进行。例如,基于如阳极凝胶组合物的组分、阳极凝胶组合物层的厚度、期望的胶凝程度和经固化的阳极凝胶层的期望厚度等特性,阳极凝胶组合物施涂和固化工艺的参数可以不同于针对阴极凝胶组合物所描述的参数。在一个方面,阴极和阳极子组合件幅材可以在并行系统上同时形成,并且在连续工艺中进一步加工。在另一方面,阴极和阳极子组合件幅材中的一者或两者可以形成并且在另外的加工之前储存。

以这种方式,子组合件形成工艺304的步骤314和316可以针对阴极子组合件幅材形成和阳极子组合件幅材形成两者重复。在单独的幅材上以单独的工艺形成阴极子组合件12和阳极子组合件14允许基于阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件的单独特性选择材料和加工条件。例如,因为阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件单独地固化,所以在316的固化参数可以基于形成每个单独的子组合件的材料来设置,从而允许独立地调整或优化阴极子组合件12和阳极子组合件14中的每个子组合件的条件。另外,单独形成阴极子组合件12和阳极子组合件14允许阴极凝胶层30和阳极凝胶层42中的每个凝胶层单独储存,直到它们被密封在电光组合件10中。阴极凝胶层30和/或阳极凝胶层42中的一者或两者可以包含可以对湿气、氧气和/或光敏感的组分。对于某些材料,当阴极组分和阳极组分互相接触时,这种敏感度可能会增加。阴极子组合件12和阳极子组合件14各自独立地形成可以促进保护敏感性组分免受损坏/劣化,直到子组合件12、14被密封在一起。

根据本公开的一个方面,在步骤314施涂的电致变色凝胶组合物可以跨衬底幅材宽度的至少一部分以连续层的形式施涂。根据本公开的另一个方面,在步骤314施涂的电致变色凝胶组合物基于待形成的部件的形状以图案的形式施涂在衬底幅材60'上。

参考图7A-7C,展示了用于将电致变色凝胶形成物施涂到衬底幅材的示范性图案。如图7A-7C所展示的,阴极凝胶层30可以施涂到衬底幅材60'上,使得每个阴极子组合件12具有预定的形状。在一个方面,预定的形状可以对应于电光组合件10的最终部件形状。阴极子组合件图案的尺寸和朝向可以基于最终部件尺寸和衬底幅材60”的尺寸。在衬底幅材上以图案的形式形成电致变色凝胶层可以减少形成阴极凝胶层30和阳极凝胶层42的材料的浪费。如上文所讨论的,丝网印刷是用于施涂电致变色凝胶组合物的一种示范性方法,所述施涂可以被控制以在适合于形成阴极子组合件12和/或阳极子组合件14的图案的公差下印刷凝胶组合物。任选地,阴极子组合件12和/或阳极子组合件14的一个或多个另外的元件,如相应的第一阻挡层26和第二阻挡层38和/或第一导电层28和第二导电层40,也可以以图案的形式施涂以减少这些组分的浪费。

再次参考图3,根据电光组合件形成工艺306将在工艺304中形成的阴极子组合件幅材和阳极子组合件幅材组合以形成电光组合件10。在步骤318,阴极子组合件幅材和阳极子组合件幅材被组装在一起以形成电光子组合件幅材。在一个方面,组装步骤318可以是层压步骤,所述层压步骤包含施加热量和/或压力以将阴极子组合件12和阳极子组合件14组装在一起。在另一方面,组装步骤318包含使用一个或多个粘合剂层、连结层和/或密封层将阴极子组合件12和阳极子组合件14合并在一起。任选地,组装步骤318在惰性气氛中(例如,在氮气下)或在真空下执行。当在工艺304中形成的阴极子组合件幅材和/或阳极子组合件幅材中的一者或两者包含夹层时,在318的组装步骤之前去除夹层。

当将阴极子组合件12和阳极子组合件14图案化于其相应的衬底幅材上时,组装步骤318可以包含对准步骤,通过所述对准步骤,阴极子组合件12和阳极子组合件14的图案被对准,使得阴极子组合件12的至少一部分与阳极子组合件14的至少一部分重叠。在一些方面,阴极子组合件12和阳极子组合件14可以对准,使得阴极子组合件12的至少一个边缘和阳极子组合件14的至少一个边缘彼此偏移。在一些方面,阴极子组合件12或阳极子组合件14中的一个子组合件具有至少一个这样的尺寸,所述尺寸比阴极子组合件12或阳极子组合件14中的另一个子组合件的对应的尺寸大,使得至少一对子组合件边缘偏移。

在一个方面,组合件形成工艺306可以包含任选的脱气步骤,以去除以气泡的形式截留在阴极凝胶层30和阳极凝胶层42中的一者或两者中的空气。在如通过层压进行的组装期间,气泡会截留在阴极凝胶层30与阳极凝胶层42之间。在一些方面,在层压之后施加真空以沿着阴极凝胶层30与阳极凝胶层42之间的界面侧向抽吸气泡,从而将气泡从系统中去除。在一个方面,阴极凝胶层30和阳极凝胶层42被形成为使得它们具有足够的刚性和/或固体含量,以促进气泡在阴极凝胶层30与阳极凝胶层42之间的界面处移动以及促进气泡移出系统。可以调节聚合物反应的程度和/或交联密度,以提供适合于脱气步骤的足够的刚性。在另一方面,通过在低于大气压的真空密封腔室中层压阴极凝胶层30和阳极凝胶层42,可以最小化或消除气泡的形成。

在步骤320,可以将一个或多个密封件、电力总线等施加到对准的阴极子组合件12和阳极子组合件14。步骤320的全部部分或一些部分可以在组装步骤318之前、之后或同时发生。在一些方面,在318施加热量和/或压力以层压子组合件之前,在阴极子组合件12与阳极子组合件14之间提供电力总线和至少密封件52。在步骤322,可以从对准的阴极和阳极子组合件幅材上切割成形部件,以形成每个电光组合件10。可以使用激光或其它适合的方法切割成形部件。步骤322可以在层压对准的阴极和阳极子组合件幅材之前或之后发生。在从对准的阴极和阳极子组合件幅材切割电光组合件10之后,可以任选地施加另外的密封件。在步骤30,电光组合件10可以被储存以备将来使用,或者任选地与另外的组件一起进一步加工以形成电致变色装置。

方法300的一些步骤或所有步骤可以在惰性气氛中和/或在真空下执行。在一个方面,衬底幅材形成工艺302、子组合件形成工艺304和电光组合件形成工艺306中的一种或多种工艺可以在保持在惰性气氛或真空下的连续工艺中形成。在另一方面,衬底幅材形成工艺302、子组合件形成工艺304和电光组合件形成工艺306中的一种或多种工艺可以在惰性气氛中或在真空下单独进行,并且可能需注意在工艺302、304和306之间或每种工艺302、304和306的单独步骤之间的储存和/或过渡期间保持惰性气氛或真空。

本公开的电光组合件可以用于各种装置中以向装置提供电致变色特征,所述装置的非限制性实例包含内部和外部镜组合件、天窗、建筑窗户、车辆窗户、飞机窗户等。

参考图8,并入有电光组合件10的示范性电致变色装置以天窗700的形式展示。天窗700包含第一玻璃板702和第二玻璃板704、电光组合件10以及一个或多个另外的层706、708、710和712,所述另外的层的非限制性实例包含日光控制膜、结构支撑层、层压层、滤光层等。层压层材料的非限制性实例包含乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。电光组合件10可以包含电连接器720,所述电连接器通过电光组合件10的电力总线与第一导电层28和第二导电层40电耦接。电连接器720可以被配置成与天窗700的另外的电连接器722电耦接,使得电势可以通过外部电源(未示出)跨第一导电层28和第二导电层40施加。天窗700可以包含主密封件730,所述主密封件密封内层706-712和介于玻璃板702、704之间的电光组合件10。

图9展示了根据本公开的一个方面的天窗700的配置的一个实例的横截面示意图。在图9的示范性配置中,密封件52呈胶带密封剂的形式,所述胶带密封剂围绕电光组合件10并围绕延伸到电光组合件10中并且与第一和第二导电表面电耦接的电连接器720形成周边密封件。电连接器720与另外的电连接器722电耦接,所述另外的电连接器延伸超出天窗700的主密封件730,以用于与外部电源(未示出)连接。

图10展示了替代性天窗配置700',所述替代性天窗配置类似于天窗700,但是具有一些差异,如在电连接器方面的差异。因此,相似的组件用与图8和9中的附图标记相同的附图标记来标记。图10的天窗700'包含电光组合件10',除了密封件52'是包含导电组件720'、介电层和耐氧压敏粘合剂层的多层组件之外,所述电光组合件类似于本文所描述的电光组合件10,所述导电组件可以呈导电金属条(例如铜)的形式。天窗电连接器722'呈导电环氧树脂的形式,提供所述导电环氧树脂以将密封件52'的导电组件720'与外部电源(未示出)电耦接。所述装置可以包含一个或多个未示出的额外组件。例如,可以提供一个或多个额外组件来将导电组件720'与电连接器722'电连接。

以下实例描述了由本公开提供的各种特征和优点,并且决不旨在限制本公开和所附权利要求的方面。

实例

根据本公开的适合于形成阴极子组合件12和阳极子组合件14的方面,下面的表1和2分别展示了用于形成阴极凝胶层和阳极凝胶层的示范性组合物。阴极和阳极凝胶层组合物中用于形成聚合物基质的“基质共聚物”是甲基丙烯酸2-羟乙酯和丙烯酸甲酯的1:10摩尔比的随机聚合。所形成的共聚物的22wt.%储备溶液在碳酸丙烯酯溶剂中制备,并且用于分别根据下面的表1和2形成阴极凝胶层和阳极凝胶层。

表1:阴极凝胶层组合物

表2:阳极凝胶层组合物

本公开涵盖以下非限制性方面。在尚未描述的程度上,以下方面的特征中的任何一个特征可以部分或全部与本公开的任何一个或多个其它方面的特征相组合,以形成另外的方面,即使此类组合没有被明确描述。

根据本公开的第一方面,一种电光子组合件包含衬底幅材、安置在所述衬底幅材上的导电层以及安置在所述导电层上的电活性凝胶层,其中所述电活性凝胶层包含分散在聚合物基质中的电活性组分,所述电活性凝胶层具有一定厚度,并且其中所述电活性凝胶层的厚度变化占所述电活性凝胶层的平均厚度的小于约20%。

根据本公开的第一方面,所述电光子组合件进一步包含安置在所述电活性凝胶层之上的释放衬垫。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述电活性凝胶层在所述导电层上形成图案。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述电活性组分包含阳极组分或阴极组分。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述电活性组分包含:至少一种电致变色的阴极组分,所述至少一种阴极组分包含选自紫精、金属氧化物、甲基紫精、辛基紫精、苄基紫精、聚合紫精、二茂铁鎓、氧化钨、氧化钒、氧化镍、钙钛矿、镍酸钐和式为AyBzOx的金属氧化物的材料,其中A和B为金属,y为1≤y≤20,z为1≤z≤20,并且x是化学计量的约80%到约120%;或者至少一种电致变色的阳极组分,所述至少一种阳极组分包含选自茂金属、5,10-二氢吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、咔唑、三苯二噁嗪、三吩二噻嗪、二茂铁、经取代的二茂铁、经取代的二茂铁基盐、吩嗪、经取代的吩嗪、经取代的吩噻嗪、经取代的二噻嗪、噻蒽、经取代的噻蒽、二叔丁基-二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、双(三乙基氨基丙基)二氢吩嗪双(四氟硼酸盐)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、5,10-三乙基铵丙基吩嗪、双(丁基三乙基铵)-对甲氧基三吩二噻嗪(TPDT)和5,10-二新戊基-5,10-二氢-2,7-二异丁基吩嗪的材料。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述衬底幅材是聚合物幅材,所述聚合物幅材包含选自以下的材料:聚乙烯聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜聚合物、丙烯酸聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚甲基丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、聚酰胺聚合物、脂环族二元胺十二烷二酸聚合物、环氧聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基戊烯聚合物、纤维素酯类聚合物、三乙酸纤维素、透明含氟聚合物、聚丙烯腈聚合物和其组合。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述衬底幅材是包含选自硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃的材料的玻璃幅材。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述电光子组合件进一步包含安置在所述衬底幅材与所述导电层之间的至少一个阻挡层,其中所述至少一个阻挡层对氧气和水中的至少一种具有抗性。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述至少一个阻挡层包含聚合物-无机层-聚合物堆叠或绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述导电层包含至少一种选自以下的材料:透明导电氧化物(TCO)、掺杂有氟的氧化锡(F:SnO2)、掺杂有铝的氧化锌(AZO)、掺杂有铟的氧化锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、掺杂的氧化锌、氧化铟锌、金属氧化物/金属/金属氧化物、金属氧化物/金属合金/金属氧化物、绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠、银纳米线涂层、碳纳米管、石墨烯涂层、导电纳米棒、线栅、导电聚合物和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。

根据所述第一方面或任何介于中间的方面,所述电活性组分共价键合到所述聚合物基质。

根据本公开的第二方面,一种电光组合件包含阴极子组合件和阳极子组合件。所述阴极子组合件包含第一衬底幅材、安置在所述第一衬底幅材上的第一导电层以及安置在所述第一导电层上的阴极凝胶层,其中所述阴极凝胶层包含分散在聚合物基质中的阴极组分,所述阴极凝胶层具有一定厚度。所述阳极子组合件包含第二衬底幅材、安置在所述第二衬底幅材上的第二导电层以及安置在所述第二导电层上的阳极凝胶层,其中所述阳极凝胶层包含分散在聚合物基质中的阳极组分,所述阳极凝胶层具有一定厚度。所述阴极组分和所述阳极组分中的至少一种组分是电光的,并且所述阴极凝胶层和所述阳极凝胶层中的至少一个凝胶层的厚度变化占相应凝胶层的平均厚度的小于约20%。

根据本公开的第二方面,所述阴极凝胶层在所述第一导电层上形成图案,并且所述阳极凝胶层在所述第二导电层上形成图案。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,所述阴极组分包含至少一种选自以下的材料:紫精、金属氧化物、甲基紫精、辛基紫精、苄基紫精、聚合紫精、二茂铁鎓、氧化钨、氧化钒、氧化镍、钙钛矿、镍酸钐和式为AyBzOx的金属氧化物,其中A和B为金属,y为1≤y≤20,z为1≤z≤20,并且x是化学计量的约80%到约120%。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,所述阳极组分包含至少一种选自以下的材料:茂金属、5,10-二氢吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、咔唑、三苯二噁嗪、三吩二噻嗪、二茂铁、经取代的二茂铁、经取代的二茂铁基盐、吩嗪、经取代的吩嗪、经取代的吩噻嗪、经取代的二噻嗪、噻蒽以及经取代的噻蒽、二叔丁基-二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、双(三乙基氨基丙基)二氢吩嗪双(四氟硼酸盐)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、5,10-三乙基铵丙基吩嗪、双(丁基三乙基铵)-对甲氧基三吩二噻嗪(TPDT)和5,10-二新戊基-5,10-二氢-2,7-二异丁基吩嗪。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,其中所述第一衬底幅材、所述第二衬底幅材或两者包含选自以下的聚合物材料:聚乙烯聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜聚合物、丙烯酸聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚甲基丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、聚酰胺聚合物、脂环族二元胺十二烷二酸聚合物、环氧聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基戊烯聚合物、纤维素酯类聚合物、三乙酸纤维素、透明含氟聚合物、聚丙烯腈聚合物和其组合。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,电光组合件进一步包含:至少一个第一阻挡层,所述至少一个第一阻挡层安置在所述第一衬底幅材与所述第一导电层之间;以及至少一个第二阻挡层,所述至少一个第二阻挡层安置在所述第二衬底幅材与所述第二导电层之间。所述至少一个第一阻挡层和所述至少一个第二阻挡层对氧气和水中的至少一种具有抗性。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,所述至少一个第一阻挡层、所述至少一个第二阻挡层或两者包含聚合物-无机层-聚合物堆叠或绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,所述第一导电层、所述第二导电层或两者包括至少一种选自以下的材料:透明导电氧化物(TCO)、掺杂有氟的氧化锡(F:SnO2)、掺杂有铝的氧化锌(AZO)、掺杂有铟的氧化锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、掺杂的氧化锌、氧化铟锌、金属氧化物/金属/金属氧化物、金属氧化物/金属合金/金属氧化物、绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠、银纳米线涂层、碳纳米管、石墨烯涂层、导电纳米棒、线栅、导电聚合物和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。

根据所述第二方面或任何介于中间的方面,所述第一衬底幅材、所述第二衬底幅材或两者包括选自硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃的玻璃材料。

根据本公开的第三方面,提供了一种形成电光子组合件的方法。所述方法包含在所述导电层上施涂电活性凝胶组合物,其中所述电活性凝胶组合物包含分散在聚合物基质中的电活性组分。所述电活性凝胶组合物被固化以在所述导电层上形成电活性凝胶层。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述施涂电活性凝胶组合物包含在所述导电层上以图案的形式施涂所述电活性凝胶。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述聚合物幅材进一步包含安置在所述聚合物幅材与所述导电层之间的至少一个阻挡层,其中所述至少一个阻挡层对氧气和水中的至少一种具有抗性。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述至少一个阻挡层包含聚合物-无机层-聚合物堆叠或绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述方法进一步包含在所述电活性凝胶层之上施加释放衬垫。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述电活性组分包含阳极组分或阴极组分。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述电致变色组分包含电致变色的至少一种阴极组分,所述至少一种阴极组分包含选自紫精、金属氧化物、甲基紫精、辛基紫精、苄基紫精、聚合紫精、二茂铁鎓、氧化钨、氧化钒、氧化镍、钙钛矿、镍酸钐和式为AyBzOx的金属氧化物的材料,其中A和B为金属,y为1≤y≤20,z为1≤z≤20,并且x是化学计量的约80%到约120%;或者所述电致变色组分包含电致变色的至少一种阳极组分,所述至少一种阳极组分包含选自茂金属、5,10-二氢吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、咔唑、三苯二噁嗪、三吩二噻嗪、二茂铁、经取代的二茂铁、经取代的二茂铁基盐、吩嗪、经取代的吩嗪、经取代的吩噻嗪、经取代的二噻嗪、噻蒽、经取代的噻蒽、二叔丁基-二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、双(三乙基氨基丙基)二氢吩嗪双(四氟硼酸盐)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、5,10-三乙基铵丙基吩嗪、双(丁基三乙基铵)-对甲氧基三吩二噻嗪(TPDT)和5,10-二新戊基-5,10-二氢-2,7-二异丁基吩嗪的材料。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述衬底幅材是聚合物幅材,所述聚合物幅材包含选自以下的材料:聚乙烯聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜聚合物、丙烯酸聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚甲基丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、聚酰胺聚合物、脂环族二元胺十二烷二酸聚合物、环氧聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基戊烯聚合物、纤维素酯类聚合物、三乙酸纤维素、透明含氟聚合物、聚丙烯腈聚合物和其组合。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述衬底幅材是包含选自硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃的材料的玻璃幅材。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述导电层包含至少一种选自以下的材料:透明导电氧化物(TCO)、掺杂有氟的氧化锡(F:SnO2)、掺杂有铝的氧化锌(AZO)、掺杂有铟的氧化锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、掺杂的氧化锌、氧化铟锌、金属氧化物/金属/金属氧化物、金属氧化物/金属合金/金属氧化物、绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠、银纳米线涂层、碳纳米管、石墨烯涂层、导电纳米棒、线栅、导电聚合物和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述使所述电活性凝胶组合物固化包含加热所述电活性凝胶组合物和将所述电活性凝胶组合物暴露于紫外光中的至少一种。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述衬底幅材进一步包含安置在所述导电层之上的释放衬垫,其中所述方法进一步包含在所述导电层上施涂电活性凝胶组合物之前去除所述释放衬垫。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述提供衬底幅材包含展开所述衬底幅材的卷。

根据所述第三方面或任何介于中间的方面,所述电活性凝胶组合物以以下之一进行施涂:丝网印刷工艺、挤出工艺、层压工艺、凹版印刷工艺、棒涂覆工艺、刮涂棒工艺、溶胶-凝胶工艺、旋涂工艺、压铸工艺、浸涂工艺和喷墨印刷工艺。

根据本公开的第四方面,提供了一种形成电光组合件的方法。所述方法包含提供阴极子组合件和阳极子组合件。所述阴极子组合件包含第一衬底幅材、安置在所述第一衬底幅材上的第一导电层以及安置在所述第一导电层上的阴极凝胶层,其中所述阴极凝胶层包含分散在聚合物基质中的阴极组分,所述阴极凝胶层具有一定厚度。所述阳极子组合件包含第二衬底幅材、安置在所述第二衬底幅材上的第二导电层以及安置在所述第二导电层上的阳极凝胶层,其中所述阳极凝胶层包含分散在聚合物基质中的阳极组分,所述阳极凝胶层具有一定厚度。所述阴极子组合件与所述阳极子组合件组装在一起以形成电光子组合件幅材。从所述电光子组合件幅材上切割与所述电光组合件的形状相对应的成形部件。所述阴极组分或所述阳极组分中的至少一种组分是电光的,并且所述阴极凝胶层和所述阳极凝胶层中的至少一个凝胶层的厚度变化占相应凝胶层的平均厚度的小于约20%。

根据所述第四方面,所述第一衬底幅材包含至少一个第一阻挡层,所述至少一个第一阻挡层安置在所述第一衬底幅材与所述第一导电层之间,并且所述第二衬底幅材包含至少一个第二阻挡层,所述至少一个第二阻挡层安置在所述第二衬底幅材与所述第二导电层之间。所述至少一个第一阻挡层和所述至少一个第二阻挡层对氧气和水中的至少一种具有抗性。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述至少一个第一阻挡层、所述至少一个第二阻挡层或两者包括聚合物-无机层-聚合物堆叠或绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述阴极凝胶层和所述阳极凝胶层各自包括释放衬垫。所述方法进一步包含在所述组装所述阴极子组合件和所述阳极子组合件的步骤之前,从所述阴极凝胶层去除所述释放衬垫并从所述阳极凝胶层去除所述释放衬垫。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述阴极凝胶层以对应于所述成形部件的图案的形式存在,并且所述阳极凝胶层以对应于所述成形部件的图案的形式存在。所述方法进一步包含在所述组装所述阴极子组合件和所述阳极子组合件的步骤之前,将所述阴极凝胶层图案与所述阳极凝胶层图案对准。其中所述从所述电光子组合件幅材切割成形部件的步骤包含切割经对准的阴极凝胶层图案和所述阳极凝胶层图案。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述方法进一步包含在所述组装所述阴极子组件和所述阳极子组件的步骤的同时或之后,将电力总线施加到切割出所述成形部件的所述电光子组合件幅材的一部分上。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述阴极子组合件被提供为第一卷,并且所述阳极子组合件被提供为第二卷。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述阴极组分包含至少一种选自以下的材料:紫精、金属氧化物、甲基紫精、辛基紫精、苄基紫精、聚合紫精、二茂铁鎓、氧化钨、氧化钒、氧化镍、钙钛矿、镍酸钐和式为AyBzOx的金属氧化物,其中A和B为金属,y为1≤y≤20,z为1≤z≤20,并且x是化学计量的约80%到约120%。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述阳极组分包括至少一种选自以下的材料:茂金属、5,10-二氢吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、咔唑、三苯二噁嗪、三吩二噻嗪、二茂铁、经取代的二茂铁、经取代的二茂铁基盐、吩嗪、经取代的吩嗪、经取代的吩噻嗪、经取代的二噻嗪、噻蒽以及经取代的噻蒽、二叔丁基-二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、双(三乙基氨基丙基)二氢吩嗪双(四氟硼酸盐)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、5,10-三乙基铵丙基吩嗪、双(丁基三乙基铵)-对甲氧基三吩二噻嗪(TPDT)和5,10-二新戊基-5,10-二氢-2,7-二异丁基吩嗪。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述第一衬底幅材、所述第二衬底幅材或两者包括选自以下的聚合物材料:聚乙烯聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜聚合物、丙烯酸聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚甲基丙烯酸酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、聚酰胺聚合物、脂环族二元胺十二烷二酸聚合物、环氧聚合物、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基戊烯聚合物、纤维素酯类聚合物、三乙酸纤维素、透明含氟聚合物、聚丙烯腈聚合物和其组合。

根据所述第四方面或任何介于中间的方面,所述第一导电层、所述第二导电层或两者包括至少一种选自以下的材料:透明导电氧化物(TCO)、掺杂有氟的氧化锡(F:SnO2)、掺杂有铝的氧化锌(AZO)、掺杂有铟的氧化锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、掺杂的氧化锌、氧化铟锌、金属氧化物/金属/金属氧化物、金属氧化物/金属合金/金属氧化物、绝缘体-金属-绝缘体(IMI)堆叠、银纳米线涂层、碳纳米管、石墨烯涂层、导电纳米棒、线栅、导电聚合物和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。

本领域技术人员和制定或使用本文所公开的概念的人员将会想到本公开的修改。因此,应当理解的是,附图中示出的和上文所描述的实施例仅是出于说明的目的,并且不旨在限制本公开的范围,本公开的范围由以下根据包含等同原则的专利法原则解释的权利要求限定。

本领域的普通技术人员应当理解的是,所描述的概念和其它组件的构造不限于任何特定的材料。除非本文另有描述,否则本文公开的概念的其它示范性实施例可以由各种材料形成。

出于本公开的目的,术语“耦接”(在其形式中的所有形式中,耦接(couple、coupling、coupled)等)通常是指两个(电或机械的)组件直接或间接地彼此接合。此类接合可以本质上是固定的或本质上是可移动的。此类接合可以通过所述两个(电或机械的)组件和彼此或与所述两个组件一体地形成为单个单一主体的任何另外的中间构件来实现。除非另有说明,否则此类接合可以本质上是永久性的或可以本质上是可移除的或可释放的。

同样重要的是,应当注意,如在示范性实施例中所示出的本公开的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了几个实施例,但是审阅本公开的本领域技术人员将容易地理解,许多修改是可能的(例如,各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、朝向等的变化),而不实质上脱离所叙述的主题的新颖教导和优点。例如,示出为一体地形成的元件可以由多个部分构成,或者示出为多个部分的元件可以一体地形成,接口的操作可以颠倒或以其它方式改变,结构和/或构件或者系统的连接器或其它元件的长度或宽度可以改变,并且元件之间提供的调节位置的性质或数量可以改变。应当注意的是,系统的元件和/或组合件可以由提供足够强度或耐用性的各种材料以各种颜色、纹理和组合中的任何颜色、纹理和组合构造。因此,所有此类修改旨在包含在本发明创新的范围内。在不脱离本公开的精神的情况下,可以在期望的和其它的示范性实施例的设计、操作条件和布置方面作出其它替代、修改、改变和省略。

应当理解,任何描述的工艺或描述的工艺内的步骤可以与其它公开的工艺或步骤组合,以形成本公开的范围内的结构。本文所公开的示范性结构和工艺是出于说明性目的,而不应被解释为限制性的。

还应当理解,在不脱离本公开的概念的情况下,可以对上述结构和方法进行改变和修改,并且进一步地,应当理解,此类概念旨在由所附权利要求书覆盖,除非这些权利要求书通过其语言另有明确说明。

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