[发明专利]一种全色谱电致变色显示器

说明书

技术领域

本发明属于智能变色显示器技术领域，具体涉及对一种全色谱电致变色显示器及其制备方法。

背景技术

人类一直对颜色的变化现象有着浓厚的兴趣。一方面，颜色使人类的生活更加绚丽多彩；另一方面，人们用各种各样的颜色作为标志来传递信息。电致变色材料是可以在外加电场或电流作用下发生的色彩变化的材料。作为一种智能材料，可以在大范围内调节其对光的吸收，并且具有能耗低、记忆存储、性能稳定等特点，因此电致变色材料的应用符合国民经济的可持续发展和科学发展的战略要求。此外，随着近几年人们节能环保意识的逐渐增强，新型节能环保材料的研究和开发成为热点。因此，低功耗、低成本的电致变色显示器(ECD)具有很广阔的发展前景。

电致变色材料中颜色的叠加，与油漆、染料、油墨等颜色产生的原理相同，都是遵循颜色减法原理，即通过删除视觉刺激中的特定波长而使人眼感受到各种颜色。其中，光源、被观测物体和观察者相互影响。而液晶显示和电泳显示遵循颜色加法原理，即视觉刺激是通过光源和观察者产生的。由于受其像素性质的影响，液晶显示和电泳显示很大程度上都是黑色、白色或是灰色。而电致变色显示，不仅可以实现黄、青、品红三原色的引入，还可以通过控制电压来调控光谱，即删除视觉刺激中的特定波长，使显示器表现出更多的颜色。

由于电致变色显示属于主动发光显示，所以ECD在外界强光照射下仍可以看清楚，因为无扫描闪烁，长时间的观看也不会造成眼睛疲劳，和当前主流的液晶显示器(LCD)相比，不需要偏振片，视角几乎可以达到180℃。它的制作工艺流程和LCD制作工艺流程吻合，不需要对生产线进行大的改动即可大面积生产电致变色显示器(ECD)。ECD与等离子体显示器(PDP)相比，具有很低的驱动电压，功耗低，更加环保。另外，ECD具有很高的对比度(24:1)，快的响应速度，可调制的灰度(通过控制外界驱动电压来实现)，轻薄，可以多彩色显示等优点，因而其在激烈的市场竞争中，能够发挥优势，代替传统的显示器。

本发明旨在解决电致变色显示器响应速度慢、多彩显示不足和稳定性差等核心技术难题，通过把电致变色技术和电子、微电子技术有机的结合，来制备基于三氧化钨复合聚苯胺(WO3/PANI)薄膜与紫罗精(viologen)薄膜的电致变色显示器件。其原理是将器件通电后，两种薄膜会发生电子的嵌入与抽出，使器件颜色发生改变，且电压的变化会导致器件显示的颜色发生改变。电沉积合成电致变色薄膜技术，工艺过程绿色环保，操作精确可控，降低了物理法制备电致变色薄膜的成本。此外，该设计安全有效，节能环保，使用寿命长，颜色多变化，可推动电致变色显示器的进一步发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电致变色材料制备得到的全色谱电致变色显示器。本发明的全色谱电致变色显示器所使用的电致变色材料是由三氧化钨复合聚苯胺(WO₃/PANI)薄膜与紫罗精(viologen)薄膜制备得到。

本发明的变色显示器的制备方法包括以下步骤：

(1)导电基板ITO的处理：将导电基板ITO超声清洗，得到清洁的导电基板ITO基片，烘干；

(2)电化学沉积WO3/PANI薄膜：将硫酸与苯胺混合，加入超纯水，再向其中加入钨酸钠混合搅拌均匀作为电解液，采用阶跃电压法，以钨酸钠为钨源，减压处理过的苯胺为单体，利用三电极体系，ITO为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，制备叠层结构的WO3/PANI薄膜；

(3)旋涂法制备紫罗精(viologen)薄膜：以紫罗精(viologen)为原料配制溶液，旋涂并自然晾干，得到紫罗精(viologen)薄膜；

(4)器件的组装：将WO₃/PANI与viologen薄膜组装成盒，利用毛细作用将电解液注入其中，在真空条件下封装器件。

本发明的步骤(1)的具体步骤为：将导电基板ITO分别于丙酮、甲醇、超纯水中超声清洗20min，除去其表面的灰尘及油脂，得到清洁的ITO基片，放入烘箱烘干。

本发明的步骤(2)的具体步骤为：将10mL的0.01～1M硫酸与0.01～0.5mL的苯胺混合，加入超纯水至30mL，再向其中加入10mL 0.01～1M钨酸钠混合搅拌均匀作为电解液。采用阶跃电压法，以钨酸钠为钨源，减压处理过的苯胺为单体，利用三电极体系，ITO为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，制备叠层结构的WO3/PANI薄膜。