专利名称：热致变色元件及热致变色显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热致变色元件及热致变色显示装置。
背景技术：
由于热致变色材料在不同的温度下可以显示不同的颜色，因此，可以应用于热致 变色显示装置中作为具有显示功能的热致变色元件。现有的热致变色显示装置中的热致变 色元件至少包括显色层与加热层，所述显色层与加热层贴合设置或间隔设置。其中，所述加 热层主要由金属板组成。然而，金属板的热容及厚度较大，其作为加热层工作时，温度变化 慢、电热转换效率低，从而使得热致变色元件工作时显色响应迟钝、能耗较大。此外，金属板 的柔韧性能有限，其难以在柔性热致变色显示装置中作加热层。为克服金属板作为热致变色元件的加热层的缺点，现有技术提供一种热致变色显 示装置，该热致变色显示装置中的热致变色元件的加热层包括碳墨及一聚合物。其中，所述 碳墨印刷在聚合物上。所述聚合物的材料为介电薄膜或聚酯薄膜。虽然，该热致变色元件 可以应用于柔性热致变色显示装置中，但由于碳墨印刷在聚合物上，聚合物的热容较大，使 得该加热层的热容较大，其工作时，温度变化慢、电热转换效率低，从而使得热致变色元件 工作时显色响应也较迟钝、能耗也较大。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种显色响应速度较快的热致变色元件及应用该热致变 色元件的热致变色显示装置。一种热致变色元件，其包括一绝缘基底，一显色元件以及至少一用来加热该显色 元件的加热元件，所述绝缘基底具有一表面，该显色元件与加热元件设置于该绝缘基底的 表面，其中，所述至少一加热元件包括至少一碳纳米管结构，所述显色元件包括可逆热致变 色材料。一种热致变色显示装置，其包括一绝缘基底具有一表面；多个行电极引线与多 个列电极引线设置于绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线相互交叉设 置，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线形成一个网格，且行电极引线与 列电极引线之间电绝缘；以及多个热致变色元件，每个热致变色元件对应一个网格设置； 其中，所述热致变色元件包括一显色元件以及至少一用来加热该显色元件的加热元件，所 述至少一加热元件包括至少一碳纳米管结构，所述显色元件包括可逆热致变色材料。—种热致变色显示装置，其包括一绝缘基底具有一表面；以及多个热致变色元 件，该多个热致变色元件按行列式排布形成一像素阵列；以及一驱动电路和多个电极引线， 该驱动电路通过所述多个电极引线分别控制每个热致变色元件的加热元件独立工作；其 中，所述热致变色元件包括一显色元件以及至少一用来加热该显色元件的加热元件，所述 至少一加热元件包括至少一碳纳米管结构，所述显色元件包括可逆热致变色材料。相较于现有技术，所述热致变色显示装置的热致变色元件采用碳纳米管结构作为加热元件，由于碳纳米管结构的单位面积热容比金属板或介电薄膜或聚酯薄膜的单位面积 热容较小，所以由该碳纳米管结构构成的加热元件具有较快的热响应速度，可用于对显色 元件进行快速加热，使得本发明的热致变色显示装置的像素单元具有较快的响应速度。
图1为本发明第一实施例的热致变色元件的结构示意图。图2为本发明第一实施例用作加热元件的碳纳米管拉膜的扫描电镜图片。图3为图2中的碳纳米管拉膜中的碳纳米管片段的结构示意图。图4为本发明第一实施例用作加热元件的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜图片。图5为本发明第一实施例作为加热元件的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本发明第二实施例的热致变色元件的结构示意图。图7为本发明第三实施例的热致变色元件的结构示意图。图8为本发明第四实施例的热致变色元件的结构示意图。图9为本发明第五实施例的热致变色元件的结构示意图。图10为本发明第六实施例的热致变色元件的结构示意图。图11为采用本发明第一实施例的热致变色元件的热致变色显示装置的俯视图。图12为沿图11中XII-XII线的剖面图。主要元件符号说明热致变色显示装置20
绝缘基底202，302，402，502，602，702
行电极引线204
列电极引线206
加热元件208，308，408，508，708
第一加热元件608
第二加热元件609
第一电极210，310,410,510,610,710
第二电极212，312,412,512,612,712
网格214
介质绝缘层216
显色元件218，318,418,518,618,718
热致变色元件220，320,420,520,620,720
绝热材料222
保护层224
凹槽72具体实施例方式以下将结合附图对本发明的热致变色元件及应用该热致变色元件的热致变色显 示装置作进一步的详细说明。请参阅图1，本发明第一实施例提供一种热致变色元件220，其包括一绝缘基底202，一显色元件218，至少一加热元件208以及一第一电极210与一第二电极212。所述绝缘基底202具有一表面(图未标)。所述显色元件218与加热元件208设 置于所述绝缘基底202的表面。所述显色元件218与加热元件208靠近且对应设置。所谓 对应设置指加热元件208设置于显色元件218的周围，如上方、下方或四周。可以理解，所 述显色元件218与加热元件208的具体设置位置不限，只要确保该加热元件208可以加热 该显色元件218即可。优选地，所述显色元件218与加热元件208均为一层状结构，且该显 色元件218与加热元件208为层叠接触设置或层叠间隔设置。所谓层叠接触设置指显色元 件218与加热元件208的表面贴合，如显色元件218设置于绝缘基底202的表面，加热元 件208设置于显色元件218的表面且相互接触。所谓层叠间隔设置指显色元件218与加热 元件208平行正对且间隔设置，如显色元件218设置于加热元件208与绝缘基底202之间 且加热元件208通过支撑体(图未示)与显色元件218间隔设置。所述第一电极210与第 二电极212间隔设置。所述第一电极210和第二电极212分别与加热元件208电连接，用 于对加热元件208提供电压或电流，使该加热元件208对显色元件218进行加热。本实施例中，加热元件208的个数为一。所述显色元件218与加热元件208均为 一层状结构。所述加热元件208设置于绝缘基底202表面。所述显色元件218设置于该加 热元件208表面。所述第一电极210与第二电极212间隔设置于该加热元件208表面且位 于所述显色元件218两侧。所述绝缘基底202可以为一硬性基板或柔性基板。所述硬性基板可以为陶瓷基 板、玻璃基板、石英基板、硅基板、氧化硅基板、金刚石基板、氧化铝基板及硬性高分子基板 等中的一种或多种。所述柔性基板可以为合成纸、纤维布及柔性高分子基板等中的一种或 多种。所述柔性高分子基板的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚碳 酸酯(PC)或聚酰亚胺(PI)等。可以理解，所述绝缘基底202的材料不限于上述材料，只要 能够耐200°C以上温度的绝缘材料均可以实现本发明的目的。所述绝缘基底202的大小、形 状与厚度不限，本领域技术人员可以根据实际需要，如根据热致变色显示装置20的预定大 小，设置绝缘基底202的尺寸。本实施例中，所述绝缘基底202优选为一 PET基板，其厚度 约1毫米。所述显色元件218由可逆热致变色材料制成。所谓可逆热致变色材料指当温度达 到特定范围时材料的颜色会发生改变，当温度恢复到初始温度时，材料的颜色会随之复原 的智能型材料。当该显色元件218被加热至特定温度范围时，该显色元件218的颜色发生 改变，从而实现显示。所述可逆热致变色材料的变色温度低于200°C，优选地，该可逆热致变 色材料的变色温度为大于40°C且低于100°C。可以理解，选择变色温度为大于40°C且低于 100°C的可逆热致变色材料制备显色元件218 —方面可以确保该热致变色元件220在室温 条件下工作，另一方面可以降低热致变色元件220的工作电压，从而降低能耗。所述可逆热 致变色材料可以为无机类可逆热致变色材料，有机类可逆热致变色材料或液晶类可逆热致 变色材料。所述无机类可逆热致变色材料包括含银的碘化物，含银的络合物，含银的复盐，含 铜的碘化物，含铜的络合物，含铜的复盐，含汞的碘化物，含汞的络合物，含汞的复盐，由钴 盐、镍盐与六次甲基四胺形成的化合物，氧化钒，钒酸盐，铬酸盐以及氧化钒、钒酸盐、铬酸 盐中任意一种或几种的混合物。所述无机类可逆热致变色材料及其颜色变化范围和变色温度参见表1。表1无机类可逆热致变色材料
权利要求
1.一种热致变色元件，其包括一绝缘基底，一显色元件以及至少一用来加热该显色 元件的加热元件，所述绝缘基底具有一表面，该显色元件与加热元件设置于该绝缘基底的 表面，其特征在于，所述至少一加热元件包括至少一碳纳米管结构，所述显色元件包括可逆 热致变色材料。
2.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述显色元件与该至少一加热元 件均为一层状结构，该显色元件与该至少一加热元件为层叠接触设置。
3.如权利要求2所述的热致变色元件，其特征在于，所述热致变色元件包括两个分别 设置于所述显色元件相对的两个表面的加热元件。
4.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述显色元件与加热元件均为一 层状结构，且该显色元件与该至少一加热元件通过一支撑体间隔设置。
5.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述绝缘基底的表面具有一凹槽， 所述显色元件设置于该凹槽内绝缘基底的表面。
6.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述热致变色元件进一步包括一 第一电极以及一第二电极，所述第一电极及第二电极间隔的与该至少一加热元件电连接。
7.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述可逆热致变色材料的变色温 度低于200°C。
8.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述可逆热致变色材料为无机类 可逆热致变色材料，所述无机类可逆热致变色材料包括含银的碘化物，含银的络合物，含银 的复盐，含铜的碘化物，含铜的络合物，含铜的复盐，含汞的碘化物，含汞的络合物，含汞的 复盐，由钴盐、镍盐与六次甲基四胺形成的化合物，氧化钒，钒酸盐，铬酸盐以及氧化钒、钒 酸盐、铬酸盐中任意一种或几种的混合物。
9.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述可逆热致变色材料为有机类 可逆热致变色材料，所述有机类可逆热致变色材料包括发色剂、显色剂以及溶剂。
10.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述可逆热致变色材料液晶类可 逆热致变色材料，所述液晶类可逆热致变色材料为近晶型液晶、向列型液晶或胆留型液晶。
11.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳 纳米管膜。
12.如权利要求11所述的热致变色元件，其特征在于，所述碳纳米管膜的单位面积热 容小于等于2X ΙΟ"4焦耳每平方厘米开尔文。
13.如权利要求11所述的热致变色元件，其特征在于，所述碳纳米管膜是由若干碳纳 米管组成的自支撑结构，且所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。
14.如权利要求13所述的热致变色元件，其特征在于，所述碳纳米管膜中多数碳纳米 管是通过范德华力首尾相连。
15.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳 纳米管线，所述碳纳米管线包括多个碳纳米管沿该碳纳米管线长度方向平行排列或沿该碳 纳米管线长度方向呈螺旋状排列。
16.一种热致变色显示装置，其包括一绝缘基底具有一表面；多个行电极引线与多个列电极引线设置于绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线相互交叉设置，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线形成一个 网格，且行电极引线与列电极引线之间电绝缘；以及多个热致变色元件，每个热致变色元件对应一个网格设置；其中，所述热致变色元件为如权利要求1至15所述的任意一种热致变色元件。
17.如权利要求16所述的热致变色显示装置，其特征在于，所述热致变色显示装置进 一步包括设置于每个网格中且位于热致变色元件与行电极引线或列电极引线之间的绝热 材料。
18.如权利要求17所述的热致变色显示装置，其特征在于，所述绝热材料为三氧化二 铝或有机材料。
19.如权利要求16所述的热致变色显示装置，其特征在于，所述热致变色显示装置进 一步包括一设置于所述多个行电极引线、多个列电极引线以及多个热致变色元件表面的透 明保护层。
20.一种热致变色显示装置，其包括一绝缘基底具有一表面；以及多个热致变色元件，该多个热致变色元件按行列式排布形成一像素阵列；以及一驱动电路和多个电极引线，该驱动电路通过所述多个电极引线分别控制每个热致变 色元件的加热元件独立工作；其中，所述热致变色元件包括如权利要求1至15所述的任意一种热致变色元件。
全文摘要
本发明涉及一种热致变色元件，其包括一绝缘基底，一显色元件以及至少一用来加热该显色元件的加热元件，所述绝缘基底具有一表面，该显色元件与加热元件设置于该绝缘基底的表面，其中，所述至少一加热元件包括至少一碳纳米管结构，所述显色元件包括可逆热致变色材料。进一步，本发明提供一种采用上述热致变色元件的热致变色显示装置。
文档编号G02F1/01GK102103275SQ200910189148
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者周段亮, 柳鹏, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司