一种RGB三原色织物显示像素单元及其构建方法

本发明属于智能电子器件，具体涉及一种rgb三原色织物显示像素单元及其构建方法。

背景技术：

1、显示器件是电子设备实现信息交互的核心部件。近几十年来，显示器件经历了从块状阴极射线管显示到平板液晶显示再到平面柔性薄膜显示的发展历程。随着可穿戴设备、智能织物等新一代电子设备的蓬勃发展，传统显示器件已难以满足电子设备高度柔性化、轻量化、舒适化的发展要求。为此，科学家通过建立在纤维电极经纬交织点构建微型发光单元的新路线，创制出了柔软、透气导湿、可耐受各种复杂形变的全柔性织物显示系统（nature, 2021, 591, 240-245; 专利cn112813558a），实现了显示器件与织物编织的有机结合，被认为是继柔性薄膜显示后的新一代显示技术，入选2022年国际纯粹化学与应用化学联合会（iupac）全球化学领域十大新兴技术（ https://www.chemsoc.org.cn/a3844.html），在汽车、智能服装、可穿戴等领域显示出广阔应用前景。

2、但是，织物显示器件还存在显示颜色单一的瓶颈，这主要是因为目前织物显示器件中发光像素单元为单个发光点，因此难以实现发光色彩的有效调控。为此，本发明提出通过制备光转换导电纤维并构建红（r）、绿（g）、蓝（b）三原色发光点像素单元，从而构建全彩织物显示器件。目前尚无rgb三原色织物显示像素单元及其构建方法的相关文献和专利报道，本发明对织物显示器件进一步迈向全彩显示，推动其规模化应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种r、g、b三原色织物显示像素单元及其构建方法，以实现显示织物发光色彩的有效调控，满足可穿戴设备显示的彩色化需求。

2、本发明提供的r、g、b（红、绿、蓝）三原色织物显示像素单元构建方法，所述织物显示像素单元包括经向的涂有发光活性层的导电纤维和纬向的红（r）、绿（g）、蓝（b）光转换导电纤维；构建具体步骤如下：

3、（1）在柔性导电纤维表面负载电致活性发光材料，得到涂有发光活性层的导电纤维；

4、其中，所述电致活性发光材料为无机电致发光材料，有机电致发光材料中的一种；其中无机电致发光材料包括sio2基电致发光材料、金属硫化物型电致发光材料、gan以及zn2sio4。

5、（2）通过熔融纺丝工艺制备红、绿、蓝光转换导电纤维；具体步骤为首先将聚合物、导电组分和光转换粒子组分通过溶剂法或熔融法充分混合，制备得均一、稳定的聚合物-导电组分-光转换粒子复合材料；通过熔融纺丝工艺，制备出光转换导电纤维。

6、其中，所述的聚合物为聚酯型聚氨酯、氟橡胶、热塑性聚烯烃弹性体中的一种，其中所述聚酯型聚氨酯，其聚酯多元醇链段二元羧酸单体为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸的一种或多种；二元醇单体为乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、戊二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇的一种或多种。

7、所述的导电组分为咪唑类、吡啶类、季磷盐类、季铵盐类、哌啶类、吡咯类离子液体中的一种或多种。

8、所述的光转换粒子包括有机颜料、无机颜料、led荧光粉、荧光颜料、分散染料、量子点中的一种。

9、较佳地，光转换粒子的粒径为0.02 μm~15 μm。

10、较佳地，导电组分相对聚合物质量比为0.5~2。

11、较佳地，光转换粒子相对聚合物质量比为0.005~0.5。

12、较佳地，光转换导电纤维的直径为50 μm ~1000 μm。

13、（3）红、绿、蓝光转换导电纤维和涂有电致发光活性层的导电纤维分别依次搭接接触，首先激发发光材料发出一定波长和颜色的光，再通过上层光转换，将其转换为红色、绿色、蓝色的光，以形成发红色、绿色、蓝色光的像素点。三种光转换导电纤维通过不同的编织工艺周期性排列，得到r、g、b三原色织物显示像素单元。

14、其中所述的编织工艺具体为：以涂有发光活性层的导电纤维为经线；以光转换导电纤维和传统纺织纱线为纬线，组织结构可为平纹、斜纹、缎纹组织中的一种或多种。

15、（4）设计控制电路，实现三色混光得到全彩织物显示器件；

16、其中所述的控制电路为r、g、b三原色织物显示像素单元通过el控制电路，控制不同颜色的像素点形成发光或不发光单元，通过控制电路的电压和频率可控调节像素点亮度。

17、本发明制备的光转换导电纤维，具有优异的性能，包括良好柔性、导电性和光转换能力，可用于构建织物r、g、b像素点。该光转换导电纤维断裂伸长率大于400%，导电性高于0.1 ms/cm。通过r、g、b三原色织物显示像素单元构建后，显示织物的色域大小超过80%ntsc色域、120% srgb色域、95% adobe rgb色域。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、（1）设计光转换导电纤维和涂有发光活性层的导电纤维接触，首先激发发光材料发出一定波长和颜色的光，再通过光转换，将其转换为纯正的红色、绿色、蓝色，色域大；

20、（2）利用织物编织技术构建r、g、b三原色织物显示像素单元，从而实现显示织物发光色彩的有效调控，满足可穿戴设备显示的彩色化需求；

21、（3）本发明工艺简单，高效，条件温和，绿色经济环保且原材料简便易得，适合工业化生产。

技术特征：

1.一种rgb三原色织物显示像素单元的构建方法，其特征在于，所述织物显示像素单元包括经向的涂有发光活性层的导电纤维和纬向的红、绿、蓝光转换导电纤维；构建方法如下：

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤（1）中所述电致活性发光材料为无机电致发光材料、有机电致发光材料中的一种；所述无机电致发光材料选自sio2基电致发光材料、金属硫化物型电致发光材料、gan以及zn2sio4。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤（2）中所述光转换导电纤维由熔融纺丝工艺制备得到，具体流程如下：

4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述导电组分相对聚合物质量比为0.5~2；光转换粒子相对聚合物质量比为0.01~0.5。

5.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述光转换导电纤维直径为50 μm~1000 μm。

6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤（3）中所述编织工艺具体为：以涂有发光活性层的导电纤维为经线；以光转换导电纤维和传统纺织纱线为纬线，组织结构为平纹、斜纹、缎纹组织中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤（4）中所述通过设计控制电路，实现三色混光得到全彩织物显示器件，是控制不同颜色的像素点形成发光或不发光单元，通过控制电路的电压和频率控调节像素点亮度。

8.由权利要求1-7之一所述构建方法得到的rgb三原色织物显示像素单元。

9.由权利要求1-7之一所述构建方法得到的r、g、b三色混光的全彩织物显示器件。

技术总结
本发明属于智能电子器件技术领域，具体为一种RGB三原色织物显示像素单元及其构建方法。本发明方法包括：将聚合物、导电组分和光转换粒子进行复合，制备得到均一、稳定且可纺丝母粒，并通过熔融纺丝工艺制备得到具有光转换功能的导电纤维;将光转换导电纤维与涂有发光活性层的导电纤维进行编织，借助光转换粒子调控发光颜色，在纤维搭接点处分别形成R,G,B像素单元，通过设计不同编织工艺，获得不同RGB像素单元排布方式，进一步利用电路控制和混光技术，实现RGB像素单元发光色彩的精准连续调控，从而构建出全彩织物显示器件，可满足可穿戴设备显示的彩色化需求。

技术研发人员：陈培宁,陈珂,刘越,彭慧胜
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17