一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法

技术领域

本发明涉及一种电致变色器件的稳态显示器技术。

背景技术

电致变色是指在电场和电流的作用下，材料通过电化学过程引起氧化还原反应而产生可逆变色的现象。电致变色系统结构复杂，通常由夹在两层透明导电层(TC)之间的电致变色层(EC)、离子导电层(IC)和离子储存层(IS)五层结构构成，在透明导电层间加上1～5V直流电压时，导电离子将在离子储存层和电致变色层之间往返穿梭。电致变色器件，可以在外加电场下发生稳定可逆的颜色和透过率的变化，在消费电子方面有巨大的应用市场。然而，现有的电致变色器件两侧的导电层是连续地布满需要变色的全部区域，因此无法实现局部变色，限制了它在局部可调节不透明系统的应用。

随着现代科学技术的发展，节能和环保受到了人们越来越多的关注。由于建筑能耗占有较大的比重，且呈逐年上升的趋势，因此，建筑节能已成为经济发展的一项长期的战略方针。电致变色玻璃以其安全、隔音、隔热、抗紫外线等优异的性能被广泛应用于建筑业，其优异的隔热性能主要得益于夹层玻璃中间的聚合物材料的导热系数比普通玻璃的导热系数低得多，在热流的传递过程中对热流的阻碍作用较大。虽然夹层玻璃采用中间夹膜能很好的解决建筑节能的问题，但是这些夹电致变色玻璃主要是采用液态电解质作为电致变色玻璃的离子传输层，这样会给电致变色玻璃的封装带来极大的不便，而且也不利于大面积显示。

类似的中国专利申请文件CN106020350 A公开了一种凝胶电解质的制备方法，该方法制备了效率较高的电解质层，但是由于是液态存在，无法工业化生产。

中国专利CN112904636 A 公布了一种电致变色器件及包含其的电子终端，电致变色器件包括：引出电极和依次层叠的第一基底层、第一导电层、电致变色层、 第二导电层、第二基底层；其中，第一导电层具有至少一个第一区域和至少一个第二区域；第一区域与引出电极电连通；第一区域与第二区域之间设置第一刻痕，第一刻痕在竖直方向上贯穿所述第一导电层；第一区域与所述第二区域之间还设置有导电通道，第一刻痕在所述导电通道处断开。该技术实现在变色过程中显示图案，达到信息显示或增强外观设计感的效果，但是由于无源控制电路，导致图案显示单一，无法实现反复读写。

本发明提供一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法；其特征在于所述的器件结构包括TFT阵列模块和电致变色模块两部分组成；显示器件通过TFT阵列模块驱动电致变色模块显示出所需的图案，实现单个像素元的独立显示，既提高了整个器件的清晰度同时加快了电致变色器件的响应速度，使得器件在稳态显示领域具有较大的优势，同时由于电致变色器件的稳态性能，当显示变色完成后关闭电源，器件可长时间保持稳态显示；使得器件在节能减排领域具有较大的优势。同时可根据图案的需要实现可反复读写功能，实现高效节能的柔性显示器件。

发明内容

本发明提供一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法；其特征在于所述的器件结构包括TFT阵列模块和电致变色模块两部分组成；显示器件通过TFT阵列模块驱动电致变色模块显示出所需的图案，当显示变色完成后关闭电源，器件可长时间保持稳态显示；同时可根据图案的需要实现可反复读写功能，实现高效节能的柔性显示器件。

本发明的TFT阵列模块以柔性基板为载体，通过磁控溅射工艺制备出TFT阵列，同时以柔性PCB为载体制备出H侧驱动IC，以FPC为载体制备出V侧驱动电路，将驱动与TFT阵列集成后形成TFT阵列模块。电致变色模块包括柔性固态电解质膜阵列和柔性电致变色膜阵列；其中柔性固态电解质膜阵列通过离子运动将电荷在TFT阵列模块和柔性电致变色膜阵列之间来回传递，以实现电致变色器件的显色与褪色性能。

本发明的柔性固态电解质膜阵列是以聚酰亚胺为衬底材料，以聚合物锂盐浆料为电解质膜材料；首先通过激光雕刻将聚酰亚胺薄膜制备成与TFT阵列互补的网格，然后通过印刷工艺在聚酰亚胺网格的每个交点上制备出与TFT阵列相对应的电解质膜，以此制备出柔性固态电解质膜阵列。

本发明的柔性电致变色膜阵列是以透明ITO导电薄膜为导电基材，通过磁控溅射工艺将电致变色材料在ITO导电薄膜表面制备出与TFT阵列相对应的柔性电致变色膜阵列并预留公共电极；柔性电致变色膜阵列与TFT阵列以及柔性固态电解质膜阵列一一对应，形成单独可控的像素元器件，可实现快速响应。

本发明的聚合物锂盐浆料是将锂盐与聚合物载体通过溶剂溶解后形成均匀的浆料，通过印刷工艺后加热固化形成电解质膜；其中无机锂盐为高氯酸锂、碳酸锂、氟化锂、四氟硼酸锂中的一种或多种；聚合物载体为TPU、PVB、EVA中的一种或多种，溶剂为醇类有机溶剂。电致变色材料为氧化钨、氧化钼、氧化镍中的一种或多种无机变色材料。

本发明的一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法；其特征在于将公共电极，H侧驱动IC和V侧驱动电路施加直流电压，通过IC芯片的控制以及相应的驱动下，单独的像素元器件通过柔性固态电解质膜阵列的电子传输，实现单个像素元的独立显示，既提高了整个器件的清晰度同时加快了电致变色器件的响应速度，使得器件在稳态显示领域具有较大的优势，同时由于电致变色器件的稳态性能，在器件断电后仍显示稳定的图案，使得器件在节能减排领域具有较大的优势。

附图说明

附图1一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件结构图

1，TFT阵列模块 2，柔性固态电解质膜阵列 3，柔性电致变色膜阵列

附图2 TFT阵列模块结构图

101，TFT阵列 102，H侧驱动IC 103，V侧驱动电路

附图3柔性固态电解质膜阵列

201聚酰亚胺衬底 202，聚酰亚胺网格 203，柔性固态电解质膜阵列

附图4柔性电致变色膜阵列

301，透明ITO导电薄膜 302，柔性电致变色膜阵列 303，公共电极。

具体实施方式

本发明提供一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法；其特征在于所述的器件结构包括TFT阵列模块1和电致变色模块两部分组成；显示器件通过TFT阵列模块1驱动电致变色模块显示出所需的图案，当显示变色完成后关闭电源，器件可长时间保持稳态显示；同时可根据图案的需要实现可反复读写功能，实现高效节能的柔性显示器件。

本发明的TFT阵列模块1以柔性基板为载体，通过磁控溅射工艺制备出TFT阵列101，同时以柔性PCB为载体制备出H侧驱动IC 102，以FPC为载体制备出V侧驱动电路103，将驱动与TFT阵列101集成后形成TFT阵列模块1。电致变色模块包括柔性固态电解质膜阵列2和柔性电致变色膜阵列3；其中柔性固态电解质膜阵列2通过离子运动将电荷在TFT阵列模块1和柔性电致变色膜阵列3之间来回传递，以实现电致变色器件的显色与褪色性能。

本发明的柔性固态电解质膜阵列2是以聚酰亚胺201为衬底材料，以聚合物锂盐浆料为电解质膜材料；首先通过激光雕刻将聚酰亚胺薄膜制备成与TFT阵列101互补的网格201，然后通过印刷工艺在聚酰亚胺网格的每个交点上制备出与TFT阵列相对应的电解质膜，以此制备出柔性固态电解质膜阵列203。

本发明的柔性电致变色膜阵列3是以透明ITO导电薄膜301为导电基材，通过磁控溅射工艺将电致变色材料在ITO导电薄膜表面制备出与TFT阵列101相对应的柔性电致变色膜阵列302并预留公共电极303；柔性电致变色膜阵列3与TFT阵列1以及柔性固态电解质膜阵2列一一对应，形成单独可控的像素元器件，可实现快速响应。

本发明的聚合物锂盐浆料是将锂盐与聚合物载体通过溶剂溶解后形成均匀的浆料，通过印刷工艺后加热固化形成电解质膜；其中无机锂盐为高氯酸锂、碳酸锂、氟化锂、四氟硼酸锂中的一种或多种；聚合物载体为TPU、PVB、EVA中的一种或多种，溶剂为醇类有机溶剂。将聚合物载体溶解在有机溶剂中，得到无色透明，均匀粘稠的凝胶，TPU、PVB、EVA具有耐水解、抗拉伸以及优良的成膜和抗冲性能，对玻璃、金属、纤维等材料有较好的粘接性能，因此其主要用途是作为中间粘合薄膜层；然后在凝胶中依次加入锂盐、增塑剂、消泡剂、抗氧化剂等材料，各物质添加的质量百分比约为：25%：3%：0.5%：0.5%；球磨混合24小时以上，然后过滤得到电解质浆料；通过印刷制备出厚度在0.01-0.05毫米的电解质薄膜。

电致变色材料为氧化钨、氧化钼、氧化镍中的一种或多种无机变色材料。

本发明的一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法；其特征在于将公共电极303，H侧驱动IC102和V侧驱动电路103施加直流电压3-5V，通过IC芯片的控制以及相应的驱动下，单独的像素元器件通过柔性固态电解质膜阵列的电子传输，实现单个像素元的独立显示，既提高了整个器件的清晰度同时加快了电致变色器件的响应速度，使得器件在稳态显示领域具有较大的优势，同时由于电致变色器件的稳态性能，在器件断电后仍显示稳定的图案，使得器件在节能减排领域具有较大的优势；同时该技术在建筑玻璃幕墙的二次节能改造领域有较大的应用市场。

本发明优点在于

1）本发明一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法，制备工艺简单，过程容易控制，适合规模生产，同时降低成本，使用方便。

2）本发明一种基于电致变色原理的稳态柔性显示器件制备方法，实现单个像素元的独立显示，既提高了整个器件的清晰度同时加快了电致变色器件的响应速度，使得器件在稳态显示领域具有较大的优势；同有利于市场大面积推广应用。

在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。