專利名稱：熱致變色元件及熱致變色顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱致變色元件及熱致變色顯示裝置。
背景技術(shù)：
由于熱致變色材料在不同的溫度下可以顯示不同的顏色，因此，可以應(yīng)用于熱致 變色顯示裝置中作為具有顯示功能的熱致變色元件?，F(xiàn)有的熱致變色顯示裝置中的熱致變 色元件至少包括顯色層與加熱層，所述顯色層與加熱層貼合設(shè)置或間隔設(shè)置。其中，所述加 熱層主要由金屬板組成。然而，金屬板的熱容及厚度較大，其作為加熱層工作時(shí)，溫度變化 慢、電熱轉(zhuǎn)換效率低，從而使得熱致變色元件工作時(shí)顯色響應(yīng)遲鈍、能耗較大。此外，金屬板 的柔韌性能有限，其難以在柔性熱致變色顯示裝置中作加熱層。為克服金屬板作為熱致變色元件的加熱層的缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)提供一種熱致變色顯 示裝置，該熱致變色顯示裝置中的熱致變色元件的加熱層包括碳墨及一聚合物。其中，所述 碳墨印刷在聚合物上。所述聚合物的材料為介電薄膜或聚酯薄膜。雖然，該熱致變色元件 可以應(yīng)用于柔性熱致變色顯示裝置中，但由于碳墨印刷在聚合物上，聚合物的熱容較大，使 得該加熱層的熱容較大，其工作時(shí)，溫度變化慢、電熱轉(zhuǎn)換效率低，從而使得熱致變色元件 工作時(shí)顯色響應(yīng)也較遲鈍、能耗也較大。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種顯色響應(yīng)速度較快的熱致變色元件及應(yīng)用該熱致變 色元件的熱致變色顯示裝置。一種熱致變色元件，其包括一絕緣基底，一顯色元件以及至少一用來加熱該顯色 元件的加熱元件，所述絕緣基底具有一表面，該顯色元件與加熱元件設(shè)置于該絕緣基底的 表面，其中，所述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括可逆熱致變 色材料。一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；多個(gè)行電極引線與多 個(gè)列電極引線設(shè)置于絕緣基底的表面，該多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線相互交叉設(shè) 置，每?jī)蓚€(gè)相鄰的行電極引線與每?jī)蓚€(gè)相鄰的列電極引線形成一個(gè)網(wǎng)格，且行電極引線與 列電極引線之間電絕緣；以及多個(gè)熱致變色元件，每個(gè)熱致變色元件對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)格設(shè)置； 其中，所述熱致變色元件包括一顯色元件以及至少一用來加熱該顯色元件的加熱元件，所 述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括可逆熱致變色材料?！N熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；以及多個(gè)熱致變色元 件，該多個(gè)熱致變色元件按行列式排布形成一像素陣列；以及一驅(qū)動(dòng)電路和多個(gè)電極引線， 該驅(qū)動(dòng)電路通過所述多個(gè)電極引線分別控制每個(gè)熱致變色元件的加熱元件獨(dú)立工作；其 中，所述熱致變色元件包括一顯色元件以及至少一用來加熱該顯色元件的加熱元件，所述 至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括可逆熱致變色材料。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述熱致變色顯示裝置的熱致變色元件采用碳納米管結(jié)構(gòu)作為加熱元件，由于碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容比金屬板或介電薄膜或聚酯薄膜的單位面積 熱容較小，所以由該碳納米管結(jié)構(gòu)構(gòu)成的加熱元件具有較快的熱響應(yīng)速度，可用于對(duì)顯色 元件進(jìn)行快速加熱，使得本發(fā)明的熱致變色顯示裝置的像素單元具有較快的響應(yīng)速度。
圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例用作加熱元件的碳納米管拉膜的掃描電鏡圖片。圖3為圖2中的碳納米管拉膜中的碳納米管片段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例用作加熱元件的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡圖片。圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例作為加熱元件的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明第四實(shí)施例的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明第五實(shí)施例的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明第六實(shí)施例的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為采用本發(fā)明第一實(shí)施例的熱致變色元件的熱致變色顯示裝置的俯視圖。圖12為沿圖11中XII-XII線的剖面圖。主要元件符號(hào)說明熱致變色顯示裝置20
絕緣基底202，302，402，502，602，702
行電極引線204
列電極引線206
加熱元件208，308，408，508，708
第一加熱元件608
第二加熱元件609
第一電極210，310,410,510,610,710
第二電極212，312,412,512,612,712
網(wǎng)格214
介質(zhì)絕緣層216
顯色元件218，318,418,518,618,718
熱致變色元件220，320,420,520,620,720
絕熱材料222
保護(hù)層224
凹槽72具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的熱致變色元件及應(yīng)用該熱致變色元件的熱致變色顯 示裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種熱致變色元件220，其包括一絕緣基底202，一顯色元件218，至少一加熱元件208以及一第一電極210與一第二電極212。所述絕緣基底202具有一表面(圖未標(biāo))。所述顯色元件218與加熱元件208設(shè) 置于所述絕緣基底202的表面。所述顯色元件218與加熱元件208靠近且對(duì)應(yīng)設(shè)置。所謂 對(duì)應(yīng)設(shè)置指加熱元件208設(shè)置于顯色元件218的周圍，如上方、下方或四周?？梢岳斫?，所 述顯色元件218與加熱元件208的具體設(shè)置位置不限，只要確保該加熱元件208可以加熱 該顯色元件218即可。優(yōu)選地，所述顯色元件218與加熱元件208均為一層狀結(jié)構(gòu)，且該顯 色元件218與加熱元件208為層疊接觸設(shè)置或?qū)盈B間隔設(shè)置。所謂層疊接觸設(shè)置指顯色元 件218與加熱元件208的表面貼合，如顯色元件218設(shè)置于絕緣基底202的表面，加熱元 件208設(shè)置于顯色元件218的表面且相互接觸。所謂層疊間隔設(shè)置指顯色元件218與加熱 元件208平行正對(duì)且間隔設(shè)置，如顯色元件218設(shè)置于加熱元件208與絕緣基底202之間 且加熱元件208通過支撐體(圖未示)與顯色元件218間隔設(shè)置。所述第一電極210與第 二電極212間隔設(shè)置。所述第一電極210和第二電極212分別與加熱元件208電連接，用 于對(duì)加熱元件208提供電壓或電流，使該加熱元件208對(duì)顯色元件218進(jìn)行加熱。本實(shí)施例中，加熱元件208的個(gè)數(shù)為一。所述顯色元件218與加熱元件208均為 一層狀結(jié)構(gòu)。所述加熱元件208設(shè)置于絕緣基底202表面。所述顯色元件218設(shè)置于該加 熱元件208表面。所述第一電極210與第二電極212間隔設(shè)置于該加熱元件208表面且位 于所述顯色元件218兩側(cè)。所述絕緣基底202可以為一硬性基板或柔性基板。所述硬性基板可以為陶瓷基 板、玻璃基板、石英基板、硅基板、氧化硅基板、金剛石基板、氧化鋁基板及硬性高分子基板 等中的一種或多種。所述柔性基板可以為合成紙、纖維布及柔性高分子基板等中的一種或 多種。所述柔性高分子基板的材料可以為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚碳 酸酯(PC)或聚酰亞胺(PI)等?？梢岳斫猓鼋^緣基底202的材料不限于上述材料，只要 能夠耐200°C以上溫度的絕緣材料均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。所述絕緣基底202的大小、形 狀與厚度不限，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要，如根據(jù)熱致變色顯示裝置20的預(yù)定大 小，設(shè)置絕緣基底202的尺寸。本實(shí)施例中，所述絕緣基底202優(yōu)選為一 PET基板，其厚度 約1毫米。所述顯色元件218由可逆熱致變色材料制成。所謂可逆熱致變色材料指當(dāng)溫度達(dá) 到特定范圍時(shí)材料的顏色會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)溫度恢復(fù)到初始溫度時(shí)，材料的顏色會(huì)隨之復(fù)原 的智能型材料。當(dāng)該顯色元件218被加熱至特定溫度范圍時(shí)，該顯色元件218的顏色發(fā)生 改變，從而實(shí)現(xiàn)顯示。所述可逆熱致變色材料的變色溫度低于200°C，優(yōu)選地，該可逆熱致變 色材料的變色溫度為大于40°C且低于100°C?？梢岳斫?，選擇變色溫度為大于40°C且低于 100°C的可逆熱致變色材料制備顯色元件218 —方面可以確保該熱致變色元件220在室溫 條件下工作，另一方面可以降低熱致變色元件220的工作電壓，從而降低能耗。所述可逆熱 致變色材料可以為無機(jī)類可逆熱致變色材料，有機(jī)類可逆熱致變色材料或液晶類可逆熱致 變色材料。所述無機(jī)類可逆熱致變色材料包括含銀的碘化物，含銀的絡(luò)合物，含銀的復(fù)鹽，含 銅的碘化物，含銅的絡(luò)合物，含銅的復(fù)鹽，含汞的碘化物，含汞的絡(luò)合物，含汞的復(fù)鹽，由鈷 鹽、鎳鹽與六次甲基四胺形成的化合物，氧化釩，釩酸鹽，鉻酸鹽以及氧化釩、釩酸鹽、鉻酸 鹽中任意一種或幾種的混合物。所述無機(jī)類可逆熱致變色材料及其顏色變化范圍和變色溫度參見表1。表1無機(jī)類可逆熱致變色材料
權(quán)利要求
1.一種熱致變色元件，其包括一絕緣基底，一顯色元件以及至少一用來加熱該顯色 元件的加熱元件，所述絕緣基底具有一表面，該顯色元件與加熱元件設(shè)置于該絕緣基底的 表面，其特征在于，所述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括可逆 熱致變色材料。
2.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述顯色元件與該至少一加熱元 件均為一層狀結(jié)構(gòu)，該顯色元件與該至少一加熱元件為層疊接觸設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的熱致變色元件，其特征在于，所述熱致變色元件包括兩個(gè)分別 設(shè)置于所述顯色元件相對(duì)的兩個(gè)表面的加熱元件。
4.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述顯色元件與加熱元件均為一 層狀結(jié)構(gòu)，且該顯色元件與該至少一加熱元件通過一支撐體間隔設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述絕緣基底的表面具有一凹槽， 所述顯色元件設(shè)置于該凹槽內(nèi)絕緣基底的表面。
6.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述熱致變色元件進(jìn)一步包括一 第一電極以及一第二電極，所述第一電極及第二電極間隔的與該至少一加熱元件電連接。
7.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述可逆熱致變色材料的變色溫 度低于200°C。
8.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述可逆熱致變色材料為無機(jī)類 可逆熱致變色材料，所述無機(jī)類可逆熱致變色材料包括含銀的碘化物，含銀的絡(luò)合物，含銀 的復(fù)鹽，含銅的碘化物，含銅的絡(luò)合物，含銅的復(fù)鹽，含汞的碘化物，含汞的絡(luò)合物，含汞的 復(fù)鹽，由鈷鹽、鎳鹽與六次甲基四胺形成的化合物，氧化釩，釩酸鹽，鉻酸鹽以及氧化釩、釩 酸鹽、鉻酸鹽中任意一種或幾種的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述可逆熱致變色材料為有機(jī)類 可逆熱致變色材料，所述有機(jī)類可逆熱致變色材料包括發(fā)色劑、顯色劑以及溶劑。
10.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述可逆熱致變色材料液晶類可 逆熱致變色材料，所述液晶類可逆熱致變色材料為近晶型液晶、向列型液晶或膽留型液晶。
11.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳 納米管膜。
12.如權(quán)利要求11所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管膜的單位面積熱 容小于等于2X ΙΟ"4焦耳每平方厘米開爾文。
13.如權(quán)利要求11所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管膜是由若干碳納 米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)，且所述若干碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向排列。
14.如權(quán)利要求13所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管膜中多數(shù)碳納米 管是通過范德華力首尾相連。
15.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳 納米管線，所述碳納米管線包括多個(gè)碳納米管沿該碳納米管線長(zhǎng)度方向平行排列或沿該碳 納米管線長(zhǎng)度方向呈螺旋狀排列。
16.一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線設(shè)置于絕緣基底的表面，該多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線相互交叉設(shè)置，每?jī)蓚€(gè)相鄰的行電極引線與每?jī)蓚€(gè)相鄰的列電極引線形成一個(gè) 網(wǎng)格，且行電極引線與列電極引線之間電絕緣；以及多個(gè)熱致變色元件，每個(gè)熱致變色元件對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)格設(shè)置；其中，所述熱致變色元件為如權(quán)利要求1至15所述的任意一種熱致變色元件。
17.如權(quán)利要求16所述的熱致變色顯示裝置，其特征在于，所述熱致變色顯示裝置進(jìn) 一步包括設(shè)置于每個(gè)網(wǎng)格中且位于熱致變色元件與行電極引線或列電極引線之間的絕熱 材料。
18.如權(quán)利要求17所述的熱致變色顯示裝置，其特征在于，所述絕熱材料為三氧化二 鋁或有機(jī)材料。
19.如權(quán)利要求16所述的熱致變色顯示裝置，其特征在于，所述熱致變色顯示裝置進(jìn) 一步包括一設(shè)置于所述多個(gè)行電極引線、多個(gè)列電極引線以及多個(gè)熱致變色元件表面的透 明保護(hù)層。
20.一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；以及多個(gè)熱致變色元件，該多個(gè)熱致變色元件按行列式排布形成一像素陣列；以及一驅(qū)動(dòng)電路和多個(gè)電極引線，該驅(qū)動(dòng)電路通過所述多個(gè)電極引線分別控制每個(gè)熱致變 色元件的加熱元件獨(dú)立工作；其中，所述熱致變色元件包括如權(quán)利要求1至15所述的任意一種熱致變色元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱致變色元件，其包括一絕緣基底，一顯色元件以及至少一用來加熱該顯色元件的加熱元件，所述絕緣基底具有一表面，該顯色元件與加熱元件設(shè)置于該絕緣基底的表面，其中，所述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括可逆熱致變色材料。進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種采用上述熱致變色元件的熱致變色顯示裝置。
文檔編號(hào)G02F1/01GK102103275SQ200910189148
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者周段亮, 柳鵬, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司