CN113406840A

CN113406840A - 一种电致变色光圈、其制备方法和包含其的镜头模组

Info

Publication number: CN113406840A
Application number: CN202110702555.0A
Authority: CN
Inventors: 王坤; 何嘉智
Original assignee: Shenzhen Guangyi Tech Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Guangyi Tech Co Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-09-17
Also published as: US20230040208A1; CN110873989A; EP4067991A4; JP2023507253A; WO2021104426A1; EP4067991A1; JP2024020337A; KR20220098197A; JP7407481B2; CN110873989B

Abstract

本发明提供了一种电致变色光圈、其制备方法和包含其的镜头模组，所述电致变色光圈开始变亮的电压从内向外逐渐增大或开始变暗的电压从内向外逐渐减小。本发明通过对光圈的结构的设计，能够保证实现光圈多级调控的同时，避免因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。通过进一步将电致变色层厚度设置为从内向外逐渐增大，能够使光圈从内向外具有不同的变色范围，从而实现了更大差别的光圈级数调节。通过对光圈各层材料进行选择，得到的光圈可以具有柔性可弯曲的特点，从而可将光圈设计为曲面结构，与消色差透镜组合合并，减薄镜头模组。

Description

一种电致变色光圈、其制备方法和包含其的镜头模组

本发明专利申请是基于申请日为2019年11月29日、发明名称为“一种电致变色光圈、其制备方法和包含其的镜头模组”、申请号为201911205739.5的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于变色光圈技术领域，具体涉及一种电致变色光圈、其制备方法和包含其的镜头模组。

背景技术

随着手机、平板电脑等移动终端的技术发展，绝大部分移动终端上设置有镜头模组。镜头模组可以分为光圈固定式和光圈可调式两种。光圈可调式的镜头模组通常为机械光圈，需要设置结构较复杂的光圈调节器件，会导致镜头模组体积较大，对制作和装配工艺的要求均较高。光圈固定式的镜头模组具有结构简单的优势，移动终端因为尺寸的限制通常采用光圈固定式的镜头模组。但是，光圈固定式的镜头模组的通光量是固定的，对强光以及弱光下的拍照清晰度有非常不好的影响，而且无法有效控制景深，拍不出背景虚化的效果。

CN 104903788A公开了一种电光光圈，包括前透明导体介质、电解质介质、有源电致变色介质和后透明导体介质的叠层，并且其中前透明导体介质和后透明导体介质通过位于成像路径内的导电区段直接连接到彼此。CN 108519657A公开了一种镜头模组及移动终端，其中，镜头模组包括电压施加元件，电压施加元件与电致变色膜电连接，电致变色膜包括依次设置于透光基底上的第一透光导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层及第二透光导电层。上述电光光圈或电致变色膜可根据外加电场的不同实现透光率的变化，从而实现对光通量的调节；且其厚度较小，不会明显增加镜头模组的Z轴高度，适合用于便携式消费电子设备的摄像模组中。

但是，现有的电致变色光圈仍然存在较多缺陷，如能够多级调控的光圈，其导电层通常刻蚀有凹槽，会导致涂覆在导电层上的电致变色层或离子存储层不平整，光圈变色不均匀；凹槽区域为不变色区域，会导致漏光或不透光，进而影响成像质量；光圈从内到外的变色范围相同，光圈可调控的级数差别也不明显；光圈厚度较大，限制了其在便携式消费电子设备的摄像模组中应用等，需要进一步解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电致变色光圈、其制备方法和包含其的镜头模组。本发明提供的制备方法能够保证光圈实现多级调控的同时，有效避免传统刻蚀方法引起的变色不均匀等问题。本发明提供的不同结构的电致变色光圈，可以在实现光圈多级调控的同时避免因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光问题，或实现更大差别的光圈级数调节，曲面结构的电致变色光圈可以实现与消色差透镜组合的合并，减薄镜头模组。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

现有的电致变色光圈通常在透明导电层刻蚀有环状凹槽，将其从内向外分割为多个区域，每个区域可独立施加电压控制，以实现电致变色光圈的多级调控；离子存储层和电致变色层则在透明导电层刻蚀完成后进行涂布。但是这样会导致离子存储层和电致变色层在凹槽处不平整，光圈变色不均匀，影响成像质量。需要说明的是，本发明中所述“从内向外”是指沿径向从膜层面的中心到边缘。

为解决该问题，本发明提出第一方面的制备方法，其于在离子存储层和电致变色层涂布完成后才进行刻蚀操作，因此在保证光圈能够实现多级调控的同时，有效地避免了传统刻蚀方法引起的变色不均匀等问题。

第一方面，本发明提供一种电致变色光圈的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在第一透明基底上形成第一透明导电层，第二透明基底上形成第二透明导电层；

(2)在所述第一透明导电层上形成离子存储层，所述第二透明导电层上形成电致变色层；

(3)在所述离子存储层和第一透明导电层上，和/或所述电致变色层和第二透明导电层上，刻蚀出多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

(4)将所述离子存储层和电致变色层与离子转移层复合，所述离子转移层设置在所述离子存储层和电致变色层之间，得到所述电致变色光圈；

或者包括如下步骤：(1)在第一透明基底上形成第一透明导电层，第二透明基底上形成第二透明导电层；

(3)将所述离子存储层和电致变色层与离子转移层复合，所述离子转移层设置在所述离子存储层和电致变色层之间；

(4)从所述第一透明基底侧进行刻蚀，在所述第一透明基底和第一透明导电层两层上，或第一透明基底、第一透明导电层和离子存储层三层上，刻蚀出多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

和/或从所述第二透明基底侧进行刻蚀，在所述第二透明基底和第二透明导电层两层上，或第二透明基底、第二透明导电层和电致变色层三层上，刻蚀出多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

本发明对于刻蚀的方法没有特殊限制，示例性地，可以使用激光刻蚀。

第二方面，本发明提供一种电致变色光圈，由第一方面所述的制备方法制备得到。该电致变色光圈的结构包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

其中，在本发明一实施方式中，所述第一透明导电层和离子存储层上刻蚀有多个以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

在本发明一实施方式中，所述第二透明导电层和电致变色层上刻蚀有多个以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

在本发明一实施方式中，所述第一透明基底和第一透明导电层上刻蚀有多个以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

在本发明一实施方式中，所述第二透明基底和第二透明导电层上刻蚀有多个以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

在本发明一实施方式中，所述第一透明基底、第一透明导电层和离子存储层上刻蚀有多个以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；

在本发明一实施方式中，所述第二透明基底、第二透明导电层和电致变色层上刻蚀有多个以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

第一方面所述的制备方法虽然有效地避免了传统刻蚀方法引起的变色均匀性等问题，但是采用刻蚀凹槽的方法在实现电致变色光圈的多级变色的同时，都会在凹槽区域产生不变色区域，导致漏光或不透光，进而影响成像质量。因此仍需进一步改进。

为解决该问题，本发明提出下述第三方面的电致变色光圈，由于该电致变色光圈不同电致变色单元中的电致变色层沿电致变色光圈的中心轴方向的投影是无缝衔接的，而不同电致变色单元的变色过程可以独立控制，因此在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

第三方面，本发明提供一种电致变色光圈，所述电致变色光圈包括至少两个叠合的相互独立的电致变色单元，所述电致变色单元包括依次叠合的第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层和第二透明导电层；相邻的所述电致变色单元之间通过透明基底隔开；

所述电致变色层和离子存储层的形状为以所述电致变色光圈的中心轴为中心的圆形或圆环形，且同一个电致变色单元中的离子存储层和电致变色层相互对齐，不同电致变色单元中的电致变色层沿所述电致变色光圈的中心轴方向的投影不重叠且边界相互对齐。

需要说明的是，本发明中所述“同一个电致变色单元中的离子存储层和电致变色层相互对齐”是指同一个电致变色单元中，离子存储层和电致变色层沿电致变色光圈的中心轴方向的投影相互重合。

本发明对于制备上述形状的离子存储层和电致变色层的方法没有特殊限制，示例性地，可以列举以下两种方法：

1.首先采用镂空出环形的遮挡基材覆盖于透明导电层上方，在透明导电层上方涂布电致变色层或离子存储层，去掉遮挡基材后即可得到环状的电致变色层或离子存储层。

2.在已经涂布有电致变色层或离子存储层的透明导电层上，激光刻蚀、化学腐蚀或物理擦拭出环状电致变色层或离子存储层。

为解决因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题，本发明提出下述第四方面的电致变色光圈。以电致变色光圈从内向外分为3个区域，开始变亮的电压分别为0.4、0.8、1.2V为例，则当电压在0.4-0.8V之间时，只有最内圈的区域开始变亮；当电压在0.8-1.2V之间时，最内圈和中间的区域开始变亮；当电压大于1.2V时，最内圈、中间和最外圈的区域都开始变亮。当光圈开始变暗的电压从内向外逐渐减小时，施加反向电压，即可使光圈外圈比内圈更先变暗。由于光圈从内向外的各区是连续的，因此在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

第四方面，本发明提供一种电致变色光圈，包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

所述电致变色光圈开始变亮的电压从内向外逐渐增大或开始变暗的电压从内向外逐渐减小。

本发明中，对于实现“电致变色光圈开始变亮的电压从内向外逐渐增大或开始变暗的电压从内向外逐渐减小”的方法没有特殊限制，示例性地，可以列举如下两种方法：

1.在离子转移层紫外固化前，通过用不同紫外透过率的物质遮挡住不同区域，使得离子转移层的交联程度从内向外逐渐增大；

2.在透明导电层上涂布开始变亮或开始变暗电压不相同的电致变色材料，保证从内向外的电致变色材料开始变亮的电压逐渐增大或开始变暗的电压逐渐减小。

为解决因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题，本发明提出下述第五方面的电致变色光圈。通过使用第五方面所述的电致变色光圈，并对其中心处施加高电压，边缘处施加低电压，可以使得光圈上的电压由内向外逐渐减小。由于光圈上未刻蚀凹槽，且光圈上任意一点的透过率和该点的电压相关，则当光圈由内向外电压逐渐减小时，其透过率会由内向外逐渐减小，改变电压，即可实现光圈的不同透过率的变化控制，从而在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

第五方面，本发明提供一种电致变色光圈，包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

所述电致变色光圈从内向外的材质相同，且所述电致变色光圈上无凹槽。

第六方面，本发明提供一种对第五方面所述的电致变色光圈进行多级调控的方法，所述方法为使用第五方面所述的电致变色光圈，在所述电致变色光圈的中心处和边缘处施加不同的电压，且中心处的电压大于边缘处的电压，实现多级调控。

需要说明的是，本发明中对光圈所施加的电压是指电致变色层与离子存储层之间的电势差，当该电势差为正时，则所施加的电压为正电压，当该电势差为负时，则所施加的电压为负电压。所述“中心处的电压大于边缘处的电压”是指中心处的电压值大于边缘处的电压值，例如可以是中心处为正电压，边缘处为负电压；或者中心处和边缘处均为正电压，且中心处电压绝对值大于边缘处电压绝对值；或者中心处和边缘处均为负电压，且中心处电压绝对值小于边缘处电压绝对值。

光圈厚度过大一直是限制光圈在便携式消费电子设备的摄像模组中应用的原因，本发明第七和第八方面提供的电致变色光圈通过对各层材料进行选择，可使其具有柔性可弯曲的特点，可以将光圈设计为与消色差透镜组合中凸透镜或凹透镜曲率相同的曲面结构，将光圈贴附在消色差透镜组合的凹透镜或凸透镜表面，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，进一步地减薄镜头模组。或者也可以将光圈设计为与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜的形状相同的结构，从而代替凹透镜或凸透镜，实现镜头模组中光圈和透镜的合并，进一步地减薄镜头模组。由于电致变色光圈在变色过程中折射率变化极小，因此不会影响消色差功能。

第七方面，本发明提供一种电致变色光圈，包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

所述电致变色光圈为曲面结构，且曲率与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜表面的曲率相同。

第八方面，本发明提供一种电致变色光圈，包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

所述电致变色光圈的形状与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜的形状相同。

现有的电致变色光圈基本是二级调控，即只有两个光圈级数变化，即使能做到三级，如果三个环的变色范围一致(假定每环变色范围为20-90％)，则它的最小光瞳的整体透过率依然较大，不仅会影响成像效果，光圈可调控的级数差别也不明显，即最大光瞳透过率和最小光瞳透过率的比值较小，需要进行改进。

针对该问题，本发明提出下述第九方面的电致变色光圈。通过改变不同区域电致变色层的厚度，从而改变各区域的变色范围(例如从内向外电致变色层分为三个区域，每个区域变色范围依次为20-90％、10-80％、5-70％)，可以使得最大光瞳透过率和最小光瞳透过率的比值大幅度增加，实现更大差别的光圈级数调节，满足多种拍摄场景需求。

第九方面，本发明提供一种电致变色光圈，其结构为：在本发明第二、三、四、五、七、八方面所述的电致变色光圈的基础上，进一步将所述电致变色层，或所述电致变色层和离子存储层的厚度设置为从内向外逐渐增大。

其边缘处与中心处的厚度比值可以为1.1-10:1；例如可以是1.1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1等。

需要说明的是，由于离子转移层的厚度是微米级，而电致变色层厚度变化为纳米级，因此实际引起的离子转移层厚度变化可忽略。

本发明通过将电致变色层的厚度设置为从内向外逐渐增大，使光圈从内向外具有不同的变色范围，从而实现了更大差别的光圈级数调节，满足多种拍摄场景需求。

本发明对实现上述厚度变化的方法没有特殊限制，示例性地，可以先制备厚度均一的膜层，然后进行激光刻蚀；或者在制备膜层时就对膜层的厚度进行控制(如通过分层涂布的方式控制)。

在本发明一实施方式中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材料各自独立地由ITO(indium-tin oxide，氧化铟锡)、AZO(aluminum zinc oxide，氧化锌铝)、FTO(fluorine doped tin oxide，氟掺杂氧化锡)、银纳米线、石墨烯、碳纳米管、金属网格或银纳米颗粒形成。

在本发明一实施方式中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度各自独立地为5-250μm；例如可以是5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm或220μm等。

第一透明导电层和第二透明导电层是电致变色光圈的电极，在实际应用中，可接入引线将电极引出。

在本发明一实施方式中，所述离子存储层的材料为第IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、IB及IIB族中金属元素形成的可以在电化学反应时储蓄离子的氧化物或络合物中的一种或至少两种的组合。例如可以是某一种金属氧化物，或者两种以上金属氧化物的组合，或者某种金属络合物，或者两种以上金属络合物的组合，或者金属络合物和金属氧化物的组合。若选择两种以上金属氧化物时，指的是掺杂形式，例如Nb₂O₅掺杂5wt％TiO₂。

优选地，所述金属选自Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ir、Ni、Cu和Zn。

优选地，所述络合物选自普鲁士绿、普鲁士白、普鲁士棕、普鲁士蓝、KFeFe(CN)₆、FeNiHCF、FeHCF、NiHCF或铁化合物X_mY_n{Fe(CN)6}中的一种或至少两种的组合，其中X为Na⁺或K⁺或其他文献中提及的金属离子，Y为Fe³⁺、Co³⁺、Ni⁺、Mn²⁺、Zn²⁺或Cu²⁺，或其他文献中提及的金属离子。

优选地，所述离子存储层的材料还包括具有氧化还原活性的高分子。

所述具有氧化还原活性的高分子可以是吡咯及吡咯衍生物形成的聚合物，噻吩及噻吩衍生物形成的聚合物，含TEMPO(四甲基哌啶氮氧化物)及其衍生物的聚合物，含紫精及其衍生物的聚合物等。

在本发明一实施方式中，离子存储层可以是过渡金属络合物与金属氧化物的混合体系、过渡金属络合物与具有氧化还原活性的高分子的混合体系、还可以是金属氧化物与具有氧化还原活性的高分子的混合体系等。

在本发明一实施方式中，所述离子存储层的厚度为1-10000nm；例如可以是1nm、3nm、5nm、10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm、2000nm、5000nm、8000nm或10000nm等。

离子存储层主要用于储存离子，通电时离子存储层的离子向电致变色层转移，电致变色层吸收这些离子而变色。

在本发明一实施方式中，所述离子转移层为凝胶态电解质层、液态电解质层或固态电解质层，进一步优选固态电解质层，更进一步优选固态柔性电解质层。

在本发明一实施方式中，所述离子转移层中包含的中性有机小分子的重量百分含量≤30wt％，例如25wt％、20wt％、15wt％、10wt％、5wt％等；所述中性有机小分子的分子量≤3000，例如2500、2000、1500、1000、500等。

在本发明一实施方式中，所述固态电解质层中的聚合物为固体电解质聚合物，所述固体电解质聚合物带有以共价键连接的塑化基团。

在本发明一实施方式中，所述固体电解质聚合物为单体或低聚物与离子导电聚合物的共聚物，所述单体或低聚物的侧链具有可塑化基团，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链带有交联基团的单体或低聚物片段。

本发明所述的“进一步地”指的是，在上述的限定中，所述固态电解质层的组成成分在包括单体或低聚物与离子导电聚合物的共聚物的前提下，优选所述共聚物中还包括侧链带有交联基团的单体或低聚物片段；对于下述中的“进一步地”做同样解释。

所述塑化基团以及可塑化基团指的是能减弱高分子间的相互作用，降低高分子结晶性的基团。

在本发明一实施方式中，所述固体电解质聚合物为塑化线性聚合物和离子导电聚合物，二者以化学键连接，所述塑化线性聚合物玻璃化温度低于-20℃，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链上具有交联基团的单体或聚合物，所述侧链上具有交联基团的单体或聚合物与所述塑化线性聚合物和离子导电聚合物三者以化学键连接。

在本发明一实施方式中，所述固体电解质聚合物为侧链带有塑化基团且玻璃化温度低于-20℃的聚合物和离子导电聚合物，二者以化学键连接，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链上具有交联基团的单体或聚合物，所述侧链上具有交联基团的单体或聚合物与所述侧链带有塑化基团且玻璃化温度低于-20℃的聚合物和离子导电聚合物三者以化学键连接。

在本发明一实施方式中，所述固体电解质聚合物为刷状聚合物，所述刷状聚合物具有柔性聚合物主链、离子导电型侧链和非混相侧链，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链上具有交联基团的单体或低聚物，所述侧链上具有交联基团的单体或低聚物以嵌段共聚的形式与所述刷状聚合物以化学键相连。

本发明所述的非混相侧链指的是和其他侧链或高分子性质差别大，不可有效共混的侧链，而本发明提供的刷状聚合物指的是高分子的主链是柔性聚合物，侧链有两种，一种侧链是用于导离子的，另一种侧链是和导离子侧链性能差别较大，不可有效共混的其它类型侧链。本发明引入这种不可混的侧链可以降低高分子的结晶度，使高分子处于无规状态，进而提高高分子整体导离子能力和透明度。

在本发明一实施方式中，所述离子转移层是固态柔性电解质层。所述固态柔性电解质层的聚合物可以选自于以下四大类聚合物。

其中，x、y、和z各自独立地选自大于0的整数。式中所示的长方形代表具有导离子作用的聚合物嵌段(离子导电聚合物嵌段)，椭圆形代表了带有PR(塑化基团)、或CL(交联基团)、或NM(非混相基团)、或IC(离子导电基团)这些侧链的单体或聚合物。

PEGPRCL或PEGPR

具有导离子作用的聚合物嵌段y(如聚乙二醇或其他文献报道过的材料)与侧链上具有塑化基团(PR)的单体或聚合物嵌段x，以及侧链上具有交联基团(CL)的单体或聚合物嵌段z进行共聚形成的嵌段共聚物(以PEGPRCL表示)。或是具有导离子作用的聚合物嵌段y(如聚乙二醇或其他文献报道过的材料)与侧链上具有塑化基团(PR)的单体或聚合物嵌段x进行共聚形成的嵌段共聚物(以PEGPR表示)。

PEGSPCL或PEGSP

具有导离子作用的聚合物嵌段y(如聚乙二醇或其他文献报道过的材料)与具有玻璃化转变温度低于-20℃的线性塑化聚合物(SP)嵌段x(如聚乙烯、聚丁烯、聚异丁烯、硅氧烷、或其他文献报道过的材料等)，以及侧链上具有交联基团(CL)的单体或聚合物嵌段z进行共聚形成的嵌段共聚物(以PEGSPCL表示)。或是具有导离子作用的聚合物嵌段y(如聚乙二醇或其他文献报道过的材料)与具有玻璃化转变温度低于-20℃的线性塑化聚合物(SP)嵌段x(如聚乙烯、聚丁烯、聚异丁烯、硅氧烷、或其他文献报道过的材料等)通过化学反应连接起来形成的嵌段共聚物(以PEGSP表示)。

PEGSP-PRCL或PEGSP-PR

具有导离子性的高分子嵌段y(如聚乙二醇或其他文献报道过的材料)与具有塑化侧链的塑化高分子(SP-PR)嵌段x通过化学反应连接起来形成，再与侧链上具有交联基团的单体或低聚物(CL)嵌段z进行共聚形成的嵌段共聚物(以PEGSP-PRCL表示)。或是具有导离子性的高分子嵌段y(如聚乙二醇或其他文献报道过的材料)与具有塑化侧链的塑化高分子(SP-PR)嵌段x通过化学反应连接起来形成的嵌段共聚物(以PEGSP-P R表示)。

ICNMCL或ICNM

具有导离子作用的寡聚物或高分子(如聚乙二醇或其他在文献中报道的材料)作为侧链的柔性高分子嵌段x和具有与导离子高分子不共混的侧链(如烷基类、芳香类或烷基、芳香混合类侧链)的柔性高分子嵌段y通过化学反应连接起来，再与侧链上具有交联基团的单体或低聚物(CL)嵌段z进行共聚形成的梳状嵌段共聚物(ICNMCL)。或是具有导离子作用的寡聚物或高分子(如聚乙二醇或其他在文献中报道的材料)作为侧链的柔性高分子嵌段x和具有与导离子高分子不共混的侧链如(烷基类、芳香类或烷基、芳香混合类侧链)的柔性高分子嵌段y通过化学反应连接起来形成的梳状嵌段共聚物(ICNM)。

上述用于离子转移层的高分子材料还需要与一定量的有机盐和/或无机盐共混形成电解质前体。所述无机盐包括但不限于锂盐、钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、铝盐；所述有机盐包括但不限于离子液体，例如EMITFSI、EMIOTF。有时候，还需要引入引发剂来共混形成电解质前体，电解质前体通过加热，光引发等方法交联形成最终的全固态电解质。

在本发明中，塑化基团(PR)包括但不限于以下结构：

交联基团(CL)包括但不限于以下结构：

梳状嵌段共聚物的主链包括但不限于以下结构：

离子导电基团(IC)包括但不限于以下结构：

在本发明一实施方式中，所述离子转移层的厚度为0.1-200μm；例如可以是0.1μm、0.2μm、0.5μm、0.8μm、1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、150μm、160μm、180μm或200μm等。离子转移层是离子的转移通道。

在本发明一实施方式中，所述电致变色层的材料选自氧化钨等电致变色金属氧化物、聚癸基紫精及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)及其衍生物、聚噻吩并[3,4-b][1,4]二氧杂环庚烷及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚咔唑及其衍生物中的一种或至少两种的组合，和/或，上述聚合物的单体或低聚物与缺电子单体形成的共聚物。

在本发明一实施方式中，缺电子单体包括但不限于选自苯并噻二唑、苯并硒二唑、苯并恶唑、苯并三唑、苯并咪唑、喹噁啉和吡咯并吡咯二酮中的一种或至少两种的组合。

电致变色层的颜色变化可根据电致变色材料的种类进行调节，例如可以是黑色与透明之间的变化、黑色与红色之间的变化、黑色与黄色之间的变化等。

在本发明一实施方式中，所述电致变色层的厚度为1-10000nm；例如可以是1nm、3nm、5nm、10nm、20nm、50nm、80nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm、2000nm、5000nm、8000nm或10000nm等。

在本发明一实施方式中，所述第一透明基底和第二透明基底的材料各自独立地为玻璃或柔性基底材料。

所述柔性基底材料包括但不限于PET、环烯烃共聚物、三醋酸纤维素等。

在本发明一实施方式中，所述电致变色光圈的总厚度在1mm以下。

本发明提供的电致变色光圈的总厚度可控制在5mm以下，较低的厚度(或称Z轴高度)有利于相机的变焦和调控。

第十方面，本发明提供一种光圈透镜组合，包括用于消色差的凹透镜和凸透镜组合，以及贴附在所述凹透镜或凸透镜表面的如第七方面所述的电致变色光圈；

或者所述光圈透镜组合包括用于消色差的凹透镜和凸透镜组合，且所述凹透镜为第八方面所述的电致变色光圈。

第十一方面，本发明提供一种镜头模组，包括消色差透镜组合、本发明第二、三、四、五、七、八或九方面所述的电致变色光圈、曝光控制器、图像传感器、脉冲电压控制器、光强传感器、感光元件、线路板和芯片；

所述消色差透镜组合、电致变色光圈、曝光控制器和图像传感器的中心在同一光轴上；

或者包括第十方面所述的光圈透镜组合、曝光控制器、图像传感器、脉冲电压控制器、光强传感器、感光元件、线路板和芯片；

所述光圈透镜组合、电致变色光圈、曝光控制器和图像传感器的中心在同一光轴上。

其中，消色差透镜组合包括前透镜和后透镜，前透镜和后透镜各自独立地包括一个或多个透镜。其中透镜材料是一种或多种可以通过紫外固化、热固化或常温固化等方式进行加工的树脂，例如聚碳酸酯、聚酯或聚氨酯等。前透镜和后透镜的组合主要用于消除色差。

电致变色光圈主要用于调节光可以通过的光阑大小进而调节镜头模组的进光量。

脉冲电压控制器主要用于通过施加脉冲电压作用于电致变色光圈，进而改变电致变色光圈的透光率。脉冲电压控制器受光强传感器，曝光控制器，透镜移动按钮等的影响。

图像传感器通过环境参数控制脉冲电压控制器调节电致变色光圈的光阑，控制曝光控制器控制曝光参数和曝光时间。环境参数包括像素积分时间、环境照度、闪光灯、以及闪光灯是否可用等因素。图像传感器可以是能够捕捉聚焦的光学图像的任何常规固态成像传感器，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器芯片。

感光元件能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡(包括电荷耦合(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS))保存。

本发明中，整个用于调整进光量和拍摄效果的镜头模组的制造过程，可以归结为以下步骤：

(1)电致变色光圈的制备；

(2)消色差透镜组合的模制与固化，并与电致变色光圈组成电致变色光圈透镜；

(3)图像传感器、脉冲电压控制器、感光元件的调试和安装：

通过精密调试，控制电致变色光圈和消色差透镜组合以及图像传感器位于同一光轴，图像传感器检测环境的光照度，转化为电信号输出给控制芯片，进而调控脉冲电压控制器输出相应的电流改变电致变色光圈的透光率，同时音圈马达改变相应的焦距达到最优的拍摄参数，然后曝光控制器控制曝光，图像信号由CCD转化为电信号之后经过处理输出为图像；

(4)将电致变色光圈透镜与其他部件组合，形成镜头模组：

电致变色光圈透镜和其他部件，例如曝光控制器、CCD、音圈马达等经过精密调试后安装到一起，即为镜头模组。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明第一方面提供的电致变色光圈的制备方法在保证光圈能够实现多级调控的同时，有效地避免了传统刻蚀方法引起的变色不均匀等问题。

本发明第三方面、第四方面提供的电致变色光圈在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

本发明第五方面提供的电致变色光圈和第六方面提供的对电致变色光圈进行多级调控的方法，在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

本发明第七方面提供的电致变色光圈为曲面结构，且曲率与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜表面的曲率相同，可以贴附在消色差透镜组合的凹透镜或凸透镜表面，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，进一步地减薄镜头模组。

本发明第八方面提供的电致变色光圈为曲面结构，且形状与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜的形状相同，可以代替消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，进一步地减薄镜头模组。

本发明第九方面提供的电致变色光圈从内向外具有不同的变色范围，可以实现更大差别的光圈级数调节，满足多种拍摄场景需求。

附图说明

图1为本发明实施例1-1提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，11为第一透明基底，12为第一透明导电层，13为离子存储层，14为离子转移层，15为电致变色层，16为第二透明导电层，17为第二透明基底。

图2为本发明实施例1-2提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，21为第一透明基底，22为第一透明导电层，23为离子存储层，24为离子转移层，25为电致变色层，26为第二透明导电层，27为第二透明基底。

图3为本发明实施例1-3提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，31为第一透明基底，32为第一透明导电层，33为离子存储层，34为离子转移层，35为电致变色层，36为第二透明导电层，37为第二透明基底。

图4为本发明实施例1-4提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，41为第一透明基底，42为第一透明导电层，43为离子存储层，44为离子转移层，45为电致变色层，46为第二透明导电层，47为第二透明基底。

图5为本发明实施例1-5提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，51为第一透明基底，52为第一透明导电层，53为离子存储层，54为离子转移层，55为电致变色层，56为第二透明导电层，57为第二透明基底。

图6为本发明实施例2提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中61、62、63为透明基底；61-1、61-5、62-1、62-5为透明导电层；61-2、62-2为离子存储层；61-3、62-3为离子转移层；61-4、62-4为电致变色层。

图7为本发明实施例3-1提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，71为第一透明基底，72为第一透明导电层，73为离子存储层，74为离子转移层，75为电致变色层，76为第二透明导电层，77为第二透明基底。

图8为本发明实施例3-2提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，81为第一透明基底，82为第一透明导电层，83为离子存储层，84为离子转移层，85为电致变色层，86为第二透明导电层，87为第二透明基底。

图9为本发明实施例4中对电致变色光圈进行多级调控的方法的示意图。

图10为本发明实施例5-1提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，101为第一透明基底，102为第一透明导电层，103为离子存储层，104为离子转移层，105为电致变色层，106为第二透明导电层，107为第二透明基底。

图11为本发明实施例5-2提供的电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，111为第一透明基底，112为第一透明导电层，113为离子存储层，114为离子转移层，115为电致变色层，116为第二透明导电层，117为第二透明基底。

图12为本发明实施例6-1提供的曲面电致变色光圈的剖面结构示意图；

其中，121为第一透明基底，122为第一透明导电层，123为离子存储层，124为离子转移层，125为电致变色层，126为第二透明导电层，127为第二透明基底。

图13为本发明实施例6-1提供的光圈透镜组合的结构示意图；

其中，131为凸透镜，132为实施例6-1提供的曲面电致变色光圈，133为凹透镜。

图14为本发明实施例6-2提供的光圈透镜组合的结构示意图；

其中，141为凸透镜，142为实施例6-2提供的曲面电致变色光圈，143为凹透镜。

图15为本发明实施例6-3提供的光圈透镜组合的结构示意图；

其中，151为凸透镜，152为实施例6-3提供的曲面电致变色光圈，153为支架。

图16为本发明实施例6-4提供的光圈透镜组合的结构示意图；

其中，161为支架，162实施例6-4提供的曲面电致变色光圈，163为凹透镜。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本发明实施例中，高分子A(属于PEGPRCL的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入溴代异丁酸封端的PEG(聚乙二醇)，带有塑化基团的丙烯酸酯，带有两个丙烯酸的交联基团，一价铜催化剂，PMDETA(N,N,N',N",N"-五甲基二亚乙基三胺)配体。该混合溶液(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)在100℃条件下反应12小时，通过硅藻土过滤和减压除去溶剂得到高分子A。

高分子B(属于PEGPR的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入PEG二胺(聚乙二醇二胺)，以及邻苯二甲酰氯，在碱性条件下直接聚合得到高分子电解质(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)。经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子B。

高分子C(属于PEGSPCL的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入PEG(聚乙二醇)，聚硅氧烷二胺，交联剂四胺，缩合剂CDI(羰基二咪唑)(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)。90℃反应得到聚合物。经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子C。

高分子D(属于PEGSP的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入PEG(聚乙二醇)，聚硅氧烷二胺，缩合剂CDI(羰基二咪唑)(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)。120℃反应得到聚合物经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子D。

高分子E(属于PEGSP-PRCL的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入PEG(聚乙二醇)，聚硅氧烷二醇，交联剂四醇，缩合剂CDI(羰基二咪唑)(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)100℃反应得到聚合物。经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子E。

高分子F(属于PEGSP-PR的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入PEG(聚乙二醇)，聚硅氧烷二醇，缩合剂CDI(羰基二咪唑)(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)。100℃反应得到聚合物。经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子F。

高分子G(属于ICNMCL的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入丙烯酸烷基酯，丙烯酸聚乙二醇酯，二丙烯酸乙二醇酯，AIBN(偶氮二异丁氰)(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)。光照反应得到聚合物。经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子G。

高分子H(属于ICNM的一类固态电解质聚合物)的制备方法如下：

在合适的有机溶剂中加入丙烯酸烷基酯，丙烯酸聚乙二醇酯，AIBN(偶氮二异丁氰)(不加溶剂的该混合物也可用作电解质前体直接用于器件制备)。光照反应得到聚合物。经过水洗分液，干燥，除去溶剂，得到高分子H。

实施例1-1

本实施例提供一种通过隔断实现多级控制的电致变色光圈及其制备方法。

电致变色光圈的结构如图1所示，包括依次叠合的第一透明基底11、第一透明导电层12、离子存储层13、离子转移层14、电致变色层15、第二透明导电层16和第二透明基底17；

其中，电致变色层15和第二透明导电层16上刻蚀有多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

本实施例中电致变色光圈的制备方法如下：

(1)电致变色层15的制备：

将500mg聚(3-己基噻吩)(P3HT)溶于10mL邻二甲苯中，磁力搅拌10h，之后将得到的溶液滴到镀在玻璃基板(第二透明基底17)上的ITO层(第二透明导电层16)上，旋涂，形成P3HT涂层，按照图1所示结构，在P3HT涂层和第二透明导电层上激光刻蚀出多条环状凹槽，得到电致变色层15。

(2)离子存储层13的制备：

将500mg三氧化钨溶于20mL去离子水中，经过搅拌和过滤之后，将得到的溶液滴到镀在玻璃基板(第一透明基底11)上的ITO层(第一透明导电层12)上，旋涂，形成三氧化钨涂层，得到离子存储层13。

(3)电致变色光圈的制备：

将高氯酸锂10wt％、89.9wt％高分子H的前体和过偶氮二异丁腈0.1wt％混合，涂布在上述离子存储层13上，形成电解质涂层；然后将上述电致变色层15(连同ITO层和玻璃基板)覆盖在电解质涂层上，紫外固化使电解质涂层形成全固态高分子电解质层(离子转移层14)，得到电致变色光圈。

实施例1-2

电致变色光圈的结构如图2所示，包括依次叠合的第一透明基底21、第一透明导电层22、离子存储层23、离子转移层24、电致变色层25、第二透明导电层26和第二透明基底27；

其中，离子存储层23和第一透明导电层22上同时刻蚀有多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

本实施例中电致变色光圈的制备方法与实施例1-1的区别在于，在离子存储层23涂布完成后，对离子存储层23和第一透明导电层22进行激光刻蚀。

实施例1-3

电致变色光圈的结构如图3所示，包括依次叠合的第一透明基底31、第一透明导电层32、离子存储层33、离子转移层34、电致变色层35、第二透明导电层36和第二透明基底37；

其中，第二透明基底37、第二透明导电层36和电致变色层35上刻蚀有多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

本实施例中电致变色光圈的制备方法与实施例1-1的区别在于，在步骤(3)中离子转移层紫外固化完成后才进行激光刻蚀操作，从第二透明基底37侧进行刻蚀，在第二透明基底37、第二透明导电层36和电致变色层35三层上同时刻蚀出环状凹槽。

实施例1-4

电致变色光圈的结构如图4所示，包括依次叠合的第一透明基底41、第一透明导电层42、离子存储层43、离子转移层44、电致变色层45、第二透明导电层46和第二透明基底47；

其中，第一透明基底41、第一透明导电层42和离子存储层43上刻蚀有多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

本实施例中电致变色光圈的制备方法与实施例1-1的区别在于，在步骤(3)中离子转移层紫外固化完成后才进行激光刻蚀操作，从第一透明基底41侧进行刻蚀，在第一透明基底41、第一透明导电层42和离子存储层43三层上同时刻蚀出环状凹槽。

实施例1-5

电致变色光圈的结构如图5所示，包括依次叠合的第一透明基底51、第一透明导电层52、离子存储层53、离子转移层54、电致变色层55、第二透明导电层56和第二透明基底57；

其中，第二透明基底57和第二透明导电层56上刻蚀有多条以所述电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

本实施例中电致变色光圈的制备方法与实施例1-1的区别在于，在步骤(3)中离子转移层紫外固化完成后才进行激光刻蚀操作，从第二透明基底57侧进行刻蚀，在第二透明基底57和第二透明导电层56两层上同时刻蚀出环状凹槽。

实施例1-1～实施例1-5采用的制备方法由于在离子存储层和电致变色层涂布完成后才进行刻蚀操作，因此在保证光圈能够实现多级调控的同时，有效地避免了传统刻蚀方法引起的变色不均匀等问题。

实施例2

本实施例提供一种通过多层电致变色单元叠加实现多级控制的电致变色光圈，如图6所示，由两个独立的电致变色单元叠加而成，包括依次层叠的透明基底61、透明导电层61-1、离子存储层61-2、离子转移层61-3、电致变色层61-4、透明导电层61-5、透明基底62、透明导电层62-1、离子存储层62-2、离子转移层62-3、电致变色层62-4、透明导电层62-5和透明基底63；

其中，离子存储层61-2、62-2和电致变色层61-4、62-4的形状为以电致变色光圈的中心轴为中心的圆环形；离子存储层61-2和电致变色层61-4的形状相同，相互对齐；离子存储层62-2和电致变色层62-4的形状相同，相互对齐；且电致变色层61-4的外径与电致变色层62-4的内径相同。

本实施例中，由于电致变色层61-4和电致变色层62-4沿电致变色光圈的中心轴方向的投影是无缝衔接的，因此在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

本实施例中环状电致变色层和环状离子存储层的制备方法有两种：一是，首先采用镂空出环形的遮挡基材覆盖于透明导电层上方，在透明导电层上方涂布电致变色层或离子存储层，去掉遮挡基材后即可得到环状的电致变色层或离子存储层；二是，在已经涂布有电致变色层或离子存储层的透明导电层上，激光刻蚀、化学腐蚀或物理擦拭出环状电致变色层和离子存储层。

各层叠加方法：先在3块透明基底上涂布相应的透明导电层，再制备出覆在透明导电层上的环状电致变色层和环状离子存储层，然后涂覆离子转移层材料，复合后紫外固化。其中，各层的材料与实施例1相同。

实施例3-1

本实施例提供一种通过控制开始变色的电压实现多级调控的电致变色光圈，如图7所示，包括依次叠合的第一透明基底71、第一透明导电层72、离子存储层73、交联程度不同的离子转移层74、电致变色层75、第二透明导电层76和第二透明基底77；

其中，离子转移层74从内向外分为3个以电致变色光圈的中心轴为中心的圆形或圆环形区域，且离子转移层74的交联程度从内向外逐渐增大。

具体实现方法：在离子转移层紫外固化前，通过用不同紫外透过率的物质，遮挡住不同区域，使得不同区域的离子转移层材料交联程度不一致，从而实现不同层的开始变亮或开始变暗电压的不同，具体步骤如下：

(1)电致变色层75的制备：

将500mg聚(3-己基噻吩)(P3HT)溶于10mL邻二甲苯中，磁力搅拌10h，之后将得到的溶液滴到镀在玻璃基板(第二透明基底77)上的ITO层(第二透明导电层76)上，旋涂，形成P3HT涂层，得到电致变色层。

(2)离子存储层73的制备：

将500mg三氧化钨溶于20mL去离子水中，经过搅拌和过滤之后，将得到的溶液滴到镀在玻璃基板(第一透明基底71)上的ITO层(第一透明导电层72)上，旋涂，形成三氧化钨涂层，得到离子存储层73。

(3)电致变色光圈的制备：

将双三氟甲磺酰亚胺锂10wt％、高分子G的前体89.9wt％和过偶氮二异丁腈0.1wt％混合，涂布在上述离子存储层上，形成电解质涂层；然后将上述电致变色层75(连同ITO层和玻璃基板)覆盖在电解质涂层上，在透明基底外侧，通过用和离子转移层74最外环形状一致的10％紫外透过率的表面镀膜的PET薄膜，覆盖遮挡住离子转移层74最外环；用和中间环形状一致的50％紫外透过率的表面镀膜的PET薄膜，覆盖遮挡住离子转移层74中间环；用和最内环形状一致的90％紫外透过率的PET薄膜，覆盖遮挡住离子转移层74最内环，加热固化后，得到电致变色光圈。

由于离子转移层材料的交联度从内向外逐渐增大，开始变亮的电压从内向外逐渐增大，因此施加正向电压时，光圈内圈比外圈更先变亮。由于光圈从内向外的各区是连续的，因此在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

实施例3-2

本实施例提供一种通过控制开始变色的电压实现多级调控的电致变色光圈，如图8所示，包括依次叠合的第一透明基底81、第一透明导电层82、离子存储层83、离子转移层84、电致变色层85、第二透明导电层86和第二透明基底87；

其中，电致变色层85从内向外分为3个以电致变色光圈的中心轴为中心的圆形或圆环形区域，每个区域的电致变色材料不同，且从内向外的电致变色材料开始变亮的电压逐渐增大，开始变暗的电压逐渐减小。

具体实现方法：在透明导电层上涂布，开始变亮或开始变暗电压不相同的电致变色材料如WO₃，聚癸基紫精及其衍生物，聚苯胺及其衍生物，聚(3-己基噻吩)及其衍生物，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)及其衍生物，聚噻吩并[3,4-b][1,4]二氧杂环庚烷及其衍生物，从而实现不同层的开始变亮或开始变暗电压的不同。具体步骤如下：

(1)电致变色层85的制备：

将500mg带烷基侧链乙基己基的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)溶解于10ml的氯仿中，磁力搅拌10h；将500mg带烷基侧链乙基己基的聚噻吩并[3,4-b][1,4]二氧杂环庚烷溶解于氯苯中，磁力搅拌10h；将500mg聚(3-己基噻吩)(P3HT)溶于10mL邻二甲苯中，磁力搅拌10h。通过喷墨打印，将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)溶液打印在在玻璃基板(第二透明基底87)上的ITO层(第二透明导电层86)上，形成最内圈的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)涂层；通过喷墨打印，将聚噻吩并[3,4-b][1,4]二氧杂环庚烷溶液打印在在玻璃基板(第二透明基底87)上的ITO层(第二透明导电层86)上，形成第二圈的聚噻吩并[3,4-b][1,4]二氧杂环庚烷涂层；通过喷墨打印，将聚(3-己基噻吩)溶液打印在在玻璃基板(第二透明基底87)上的ITO层(第二透明导电层86)上，形成最外圈的聚(3-己基噻吩)涂层，完成电致变色层85的制备。

(2)离子存储层83的制备：

将500mg三氧化钨溶于20mL去离子水中，经过搅拌和过滤之后，将得到的溶液滴到镀在玻璃基板(第一透明基底81)上的ITO层(第一透明导电层82)上，旋涂，形成三氧化钨涂层，得到离子存储层83。

(3)电致变色光圈的制备：

将高氯酸锂10wt％、高分子G的前体79.9wt％和过偶氮二异丁腈0.1wt％混合，涂布在上述离子存储层上，形成电解质涂层；然后将上述电致变色层85(连同ITO层和玻璃基板)覆盖在电解质涂层上，80℃加热固化后，得到电致变色光圈。

上述电致变色层85的三层材料是开始变亮的电压从内向外逐渐增大，但开始变暗的电压也是逐渐增大。当施加正向电压时，光圈内圈比外圈更先变亮。由于光圈从内向外的各区是连续的，因此在实现光圈变亮的多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。其中变暗时，只需要通过短接两层透明导电层或施加绝对值小于2V的负向电压使得三层材料同时回复到暗状态，虽然没有变暗的多级调控，但也是可以满足光圈的要求。

实施例4

本实施例提供一种电致变色光圈对该电致变色光圈进行多级调控的方法。

其中，电致变色光圈包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

多级调控的方法为：使用本实施例提供的电致变色光圈，在其中心处和边缘处施加不同的电压，且中心处的电压大于边缘处的电压，实现多级调控。

图9为本实施例中对电致变色光圈进行多级调控的方法的示意图(电致变色层在上，离子存储层在下)，如图9所示，中心处的电压为+2V，边缘处的电压为-2V，在该电压作用下，从中心到边缘的电压自发渐变分布，形成电压由内向外逐渐减小的分布。改变中心处和边缘处的电压，即可实现光圈的不同透过率的变化控制。由于光圈从内向外是连续的，因此在实现光圈多级调控的同时，避免了因刻蚀凹槽引起的漏光或不透光的问题。

实施例5-1

本实施例提供一种通过厚度变化的电致变色层实现多级调控的电致变色光圈，如图10所示，包括依次叠合的第一透明基底101、第一透明导电层102、离子存储层103、离子转移层104、电致变色层105、第二透明导电层106和第二透明基底107；

其中，第二透明导电层106上刻蚀有多条以电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽，电致变色层105和离子存储层103的厚度从内向外逐渐增大(边缘处与中心处的厚度比值为1.1:1)。

本实施例提供的电致变色光圈的电致变色层的厚度由于从内向外逐渐增大，因此光圈从内向外具有不同的变色范围，相较于电致变色层厚度从内到外保持不变的光圈，本实施例提供的电致变色光圈可以实现更大差别的光圈级数调节，满足多种拍摄场景需求。

制备方法：

与实施例1-1的区别在于，在电致变色层涂布完成后，先对电致变色层进行激光刻蚀，使得其厚度从内向外逐渐增大，然后再在第二透明导电层上刻蚀出多条以电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽；在离子存储层涂布完成后，对离子存储层进行激光刻蚀，使得其厚度从内向外逐渐增大(由于离子转移层的厚度是微米级，而电致变色层和离子存储层厚度变化为纳米级，因此实际引起的离子转移层厚度变化可忽略)。

实施例5-2

本实施例提供一种通过厚度变化的电致变色层实现多级调控的电致变色光圈，如图11所示，包括依次叠合的第一透明基底111、第一透明导电层112、离子存储层113、离子转移层114、电致变色层115、第二透明导电层116和第二透明基底117；

其中，第二透明导电层116上刻蚀有多条以电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽，电致变色层115的厚度从内向外逐渐增大(边缘处与中心处的厚度比值为1.1:1)。

制备方法：

与实施例1-1的区别在于，在电致变色层涂布完成后，先对电致变色层进行激光刻蚀，使得其厚度从内向外逐渐增大，然后再在第二透明导电层上刻蚀出多条以电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽(由于离子转移层的厚度是微米级，而电致变色层的厚度变化为纳米级，因此实际引起的离子转移层厚度变化可忽略)。

实施例6-1

本实施例提供一种曲面电致变色光圈和一种光圈透镜组合。

其中，曲面电致变色光圈的结构如图12所示，包括依次叠合的第一透明基底121、第一透明导电层122、离子存储层123、离子转移层124、电致变色层125、第二透明导电层126和第二透明基底127；

该电致变色光圈的曲率与消色差透镜组合中的凸透镜表面的曲率相同，第二透明导电层126上刻蚀有多条以电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽，电致变色层125的厚度从内向外逐渐增大。

光圈透镜组合的结构如图13所示，包括消色差透镜组合和本实施例提供的曲面电致变色光圈132，消色差透镜组合包括凸透镜131和凹透镜133，曲面电致变色光圈132通过OCA、LOCA等光学胶贴附在凸透镜131表面。

本实施例中曲面电致变色光圈的制备方法如下：

(1)电致变色层125的制备：

将500mg聚(3-十二烷基)噻吩(PDT)溶于10mL邻二甲苯中，磁力搅拌10h，之后将得到的溶液滴到镀在PET基底第二透明基底127)上的ITO层(第二透明导电层126)上，旋涂，形成PDT涂层(电致变色层125)，用激光对电致变色层125进行刻蚀，刻蚀程度从内到外逐渐减小，形成厚度从内向外逐渐增大的结构；然后在电致变色层125和第二透明导电层126上激光刻蚀出9条以电致变色光圈的中心轴为中心的环状凹槽。

(2)离子存储层123的制备：

将500mg三氧化钨溶于20mL去离子水中，经过搅拌和过滤之后，将得到的溶液滴到镀在PET(第一透明基底121)上的ITO层(第一透明导电层122)上，旋涂，形成三氧化钨涂层，即为离子存储层123。

(3)电致变色光圈的制备：

将高氯酸锂5wt％、高分子G 94.9wt％和过氧化新癸酸叔丁酯0.1wt％混合，涂布在上述离子存储层13上，形成电解质涂层；然后将上述电致变色层125(连同ITO层和玻璃基板)覆盖在电解质涂层上，紫外固化使电解质涂层形成全固态高分子电解质(离子转移层124)，得到电致变色光圈。

(4)曲面电致变色光圈的制备

在凸透镜表面贴附一层OCA，再将电致变色光圈贴附在OCA上固定，得到曲面电致变色光圈。

由于本实施例提供的电致变色光圈具有柔性可弯曲的特点，因此可设计为与消色差透镜组合中的凸透镜曲率相同的曲面结构，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，减薄镜头模组。

实施例6-2

本实施例提供一种曲面电致变色光圈和一种光圈透镜组合。

其中，曲面电致变色光圈与实施例6-1的区别在于，其曲率与消色差透镜组合中的凹透镜表面的曲率相同，制备方法与实施例6-1的区别在于，步骤(4)中将电致变色光圈贴附在有OCA的凹透镜表面，得到曲面电致变色光圈。

光圈透镜组合的结构如图14所示，包括消色差透镜组合和本实施例提供的曲面电致变色光圈142，消色差透镜组合包括凸透镜141和凹透镜143，曲面电致变色光圈142通过OCA光学胶贴附在凹透镜143表面。

由于本实施例提供的电致变色光圈具有柔性可弯曲的特点，因此可设计为与消色差透镜组合中的凹透镜曲率相同的曲面结构，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，减薄镜头模组。

实施例6-3

本实施例提供一种曲面电致变色光圈和一种光圈透镜组合。

其中，曲面电致变色光圈与实施例6-1的区别在于，其形状与消色差透镜组合中的凹透镜形状相同。

光圈透镜组合的结构如图15所示，包括用于消色差的凸透镜151和凹透镜152组合，以及支架153，凹透镜152夹设在支架153上；且凹透镜152为本实施例提供的曲面电致变色光圈。

由于本实施例提供的电致变色光圈具有柔性可弯曲的特点，因此可设计为与消色差透镜组合中的凹透镜相同的形状，代替消色差透镜组合中的凹透镜，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，减薄镜头模组。

实施例6-4

本实施例提供一种曲面电致变色光圈和一种光圈透镜组合。

其中，曲面电致变色光圈与实施例6-1的区别在于，其形状与消色差透镜组合中的凸透镜形状相同。

光圈透镜组合的结构如图15所示，包括用于消色差的凸透镜162和凹透镜163组合，以及支架161，凸透镜162夹设在支架161上；且凸透镜162为本实施例提供的曲面电致变色光圈。

由于本实施例提供的电致变色光圈具有柔性可弯曲的特点，因此可设计为与消色差透镜组合中的凸透镜相同的形状，代替消色差透镜组合中的凸透镜，从而实现镜头模组中光圈和透镜的合并，减薄镜头模组。

需要说明的是，本发明附图中的电压驱动器的作用是提供驱动电压，其仅是为了方便说明电致变色光圈的工作原理，而不应理解为电致变色光圈的组成部分。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种电致变色光圈，其特征在于，所述电致变色光圈包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

2.根据权利要求1所述的电致变色光圈，其特征在于，所述离子转移层的交联度从内向外逐渐增大；或者所述电致变色层从内向外的电致变色材料开始变亮的电压逐渐增大或开始变暗的电压逐渐减小。

3.根据权利要求1或2所述的电致变色光圈，其特征在于，所述电致变色层，或所述电致变色层和离子存储层的厚度从内向外逐渐增大。

4.一种电致变色光圈，其特征在于，所述电致变色光圈包括至少两个叠合的相互独立的电致变色单元，所述电致变色单元包括依次叠合的第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层和第二透明导电层；相邻的所述电致变色单元之间通过透明基底隔开；

所述电致变色层和离子存储层的形状为以所述电致变色光圈的中心轴为中心的圆形或圆环形，且同一个电致变色单元中的离子存储层和电致变色层相互对齐，不同电致变色单元中的电致变色层沿所述电致变色光圈的中心轴方向的投影不重叠且边界相互对齐；

优选地，所述电致变色层，或所述电致变色层和离子存储层的厚度从内向外逐渐增大。

5.一种电致变色光圈，其特征在于，所述电致变色光圈包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

所述电致变色光圈从内向外的材质相同，且所述电致变色光圈上无凹槽；

6.一种电致变色光圈，其特征在于，所述电致变色光圈包括依次叠合的第一透明基底、第一透明导电层、离子存储层、离子转移层、电致变色层、第二透明导电层和第二透明基底；

所述电致变色光圈为曲面结构，且曲率与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜表面的曲率相同；或者所述电致变色光圈的形状与消色差透镜组合中的凹透镜或凸透镜的形状相同；

7.根据权利要求1-6任一项所述的电致变色光圈，其特征在于，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层各自独立地由氧化铟锡、氧化铝锌、氟掺杂氧化锡、银纳米线、石墨烯、碳纳米管、金属网透明导电电极或银纳米颗粒形成；

优选地，所述离子存储层的材料为第IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、IB及IIB族中金属元素形成的可以在电化学反应时储蓄离子的氧化物或络合物中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述金属选自Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ir、Ni、Cu和Zn；

优选地，所述络合物选自普鲁士绿、普鲁士白、普鲁士棕、普鲁士蓝、KFeFe(CN)₆、FeNiHCF、FeHCF、NiHCF或铁化合物X_mY_n{Fe(CN)₆}中的一种或至少两种的组合，其中X为Na⁺或K⁺，Y为Fe³⁺、Co³⁺、Ni⁺、Mn²⁺、Zn²⁺或Cu²⁺；

优选地，所述离子存储层的材料还包括具有氧化还原活性的高分子；

优选地，所述离子存储层的厚度为1-10000nm；

优选地，所述离子转移层的组成成分包括有机盐和/或无机盐，以及聚合物；

优选地，所述无机盐选自锂盐、钠盐、钾盐、镁盐、钙盐和铝盐中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述有机盐为离子液体；

优选地，所述离子转移层为凝胶态电解质层、液态电解质层或固态电解质层，进一步优选固态电解质层，更进一步优选固态柔性电解质层；

优选地，所述离子转移层中包含的中性有机小分子的重量百分含量≤30wt％，所述中性有机小分子的分子量≤3000；

优选地，所述固态电解质层中的聚合物为固体电解质聚合物，所述固体电解质聚合物带有以共价键连接的塑化基团；

优选地，所述固体电解质聚合物为单体或低聚物与离子导电聚合物的共聚物，所述单体或低聚物的侧链具有可塑化基团，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链带有交联基团的单体或低聚物片段；

优选地，所述固体电解质聚合物为塑化线性聚合物和离子导电聚合物，二者以化学键连接，所述塑化线性聚合物玻璃化温度低于-20℃，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链上具有交联基团的单体或聚合物，所述侧链上具有交联基团的单体或聚合物与所述塑化线性聚合物和离子导电聚合物三者以化学键连接；

优选地，所述固体电解质聚合物为侧链带有塑化基团且玻璃化温度低于-20℃的聚合物和离子导电聚合物，二者以化学键连接，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链上具有交联基团的单体或聚合物，所述侧链上具有交联基团的单体或聚合物与所述侧链带有塑化基团且玻璃化温度低于-20℃的聚合物和离子导电聚合物三者以化学键连接；

优选地，所述固体电解质聚合物为刷状聚合物，所述刷状聚合物具有柔性聚合物主链、离子导电型侧链和非混相侧链，进一步地，所述固态电解质层的组成成分还包括侧链上具有交联基团的单体或低聚物，所述侧链上具有交联基团的单体或低聚物以嵌段共聚的形式与所述刷状聚合物以化学键相连；

优选地，所述离子转移层的厚度为0.1-200μm；

优选地，所述电致变色层的材料包括电致变色金属氧化物、聚癸基紫精及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)及其衍生物、聚噻吩并[3,4-b][1,4]二氧杂环庚烷及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、聚芴及其衍生物和聚咔唑及其衍生物中的一种或至少两种的组合，和/或，上述聚合物的单体或低聚物与缺电子单体形成的共聚物；

优选地，所述缺电子单体选自苯并噻二唑、苯并硒二唑、苯并恶唑、苯并三唑、苯并咪唑、喹噁啉和吡咯并吡咯二酮中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述电致变色层的厚度为1-10000nm；

优选地，所述第一透明基底和第二透明基底的材料各自独立地为玻璃或柔性基底材料；

优选地，所述柔性基底材料为PET、环烯烃共聚物或三醋酸纤维素；

优选地，所述电致变色光圈的总厚度在5mm以下。

8.一种光圈透镜组合，其特征在于，所述光圈透镜组合包括用于消色差的凹透镜和凸透镜组合，以及贴附在所述凹透镜或凸透镜表面的如权利要求6或7所述的电致变色光圈；

或者所述光圈透镜组合包括用于消色差的凹透镜和凸透镜组合，且所述凹透镜或凸透镜为权利要求6或7所述的电致变色光圈。

9.一种对电致变色光圈进行多级调控的方法，其特征在于，所述方法为使用权利要求5所述的电致变色光圈，在所述电致变色光圈的中心处和边缘处施加不同的电压，且中心处的电压大于边缘处的电压，实现多级调控。

10.一种镜头模组，其特征在于，所述镜头模组包括消色差透镜组合、如权利要求1-4任一项所述的电致变色光圈、曝光控制器、图像传感器、脉冲电压控制器、光强传感器、感光元件、线路板和芯片；

或者包括如权利要求8所述的光圈透镜组合、曝光控制器、图像传感器、脉冲电压控制器、光强传感器、感光元件、线路板和芯片；