电致变色显示器件及其制备方法和应用与流程

本申请涉及显示器件，具体涉及一种电致变色显示器件及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统电子显示屏多是基于自发光显示，需要电能持续作用才能保持显示器的显示状态，使其功耗过高。另外，传统电子显示屏的自发光显示，长时间观看眼睛会感到疲劳，且在强光下会有看不清等缺点。以电致变色显示器件为代表的新一代反射式显示器能很好的解决传统电子显示屏的问题。但是到目前为止，已设计出的电致变色显示器件多存在结构复杂且不易制备等缺点。

2、电致变色是一种可以根据电刺激响应改变颜色或透明度的技术，其工作原理是利用材料在电荷的作用下发生可逆的颜色变化。颜色的变化可以通过调节施加到材料上的电压或电流来控制。电致变色器件在电场力作用下，能发生氧化/还原反应和电子转移而致使光学性质发生可逆变化，在智能显示领域具有广阔发展前景。电致变色器件通过电致变色材料在不同电位下的氧化还原反应改变其颜色，被认为是一种很有发展前景的透明显示电化学平台。对于显示器来说，在实际应用中最重要的要求之一就是拥有显示色彩的能力。而现有的可见光谱调控电致变色器件，一般能够实现的颜色变化有限且色彩不够鲜艳，普遍只能实现两种颜色之间调控。或者是通过复杂的结构设计和多种变色材料结合来实现可见光谱调控，使其加工难度普遍较高。因此，缺乏一种能够实现全色域光谱调控、结构简单的电致变色显示器件。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种电致变色显示器件及其制备方法和应用，结构简单且可以实现对可见光反射波长的调控，进而实现全色域光谱调控。

2、第一方面，本申请实施例提供一种电致变色显示器件，包括容器、功能层组、变色层、第一电极层、离子储存层和第二电极层，

3、容器用于容纳功能层组、变色层、第一电极层、离子储存层和第二电极层，

4、功能层组层叠设置于变色层上，

5、变色层位于功能层组和第一电极层之间，

6、第一电极层位于容器内，

7、第二电极层呈内部中空的回形，第二电极层位于容器内，

8、离子储存层与第二电极层形状相同且层叠设置于第二电极层上，功能层组、变色层和第一电极层位于离子储存层和第二电极层中，

9、容器内填充有电解液。

10、根据本申请第一方面前述实施方式，功能层组包括自上而下设置的第一功能层和第二功能层，第一功能层厚度为5-15nm，第二功能层厚度为50-250nm。

11、根据本申请第一方面前述实施方式，第一功能层的材料为铬，第二功能层的材料为二氧化硅。

12、根据本申请第一方面前述实施方式，变色层厚度为80-120nm，第一电极层厚度为15-45μm，离子储存层的厚度为10-30μm，第二电极层厚度为40-60μm。

13、根据本申请第一方面前述实施方式，变色层的材料为多层石墨烯，第一电极层的材料为镍，第二电极层的材料为铝。

14、根据本申请第一方面前述实施方式，电解液为六氟磷酸锂溶液。

15、根据本申请第一方面前述实施方式，容器为透明材质。

16、第二方面，本申请实施例提供一种电致变色显示器件的制备方法，包括如下步骤：

17、在第一电极层上通过化学气相沉积生成变色层，再在变色层上沉积功能层组，将第一电极层与外部电源负极相连，得到第一部分；

18、将镍钴锰酸锂、碳黑和聚偏二氟乙烯混合，得到混合物，将n-甲基吡咯烷酮与混合物混合，搅拌均匀，得到混合液；

19、将混合液通过刮涂的方式涂覆在第二电极层上，干燥后，在第二电极层上得到离子储存层，将第二电极层与外部电源正极相连，得到第二部分；

20、将第一部分放在第二部分中间位置，再装载在容器内，向容器内注入电解液，对容器封装，得到电致变色显示器件成品。

21、根据本申请第一方面前述实施方式，镍钴锰酸锂、碳黑和聚偏二氟乙烯的质量比为（7-9）：1：1。

22、根据本申请第一方面前述实施方式，在变色层上沉积功能层组具体是通过磁控溅射镀膜方法，以二氧化硅为靶材，以氩气为溅射气体，在7-9 pa起辉腔压、0.3-0.5 pa溅射腔压、140-160w施加在靶材上的射频电源功率条件下，用射频电源沉积二氧化硅作为第二功能层；在第二功能层上以铬为靶材，以氩气为溅射气体，在0.3-0.5 pa起辉腔压、0.3-0.5pa溅射腔压，140-160w施加在靶材上的直流电源功率条件下，使用直流电源沉积铬作为第一功能层。

23、根据本申请第一方面前述实施方式，容器材质为石英。

24、第三方面，本申请实施例提供一种电致变色显示器件的在显示器、电子书和广告牌中的应用。

25、本申请实施例通过将功能层组和变色层、第一电极层自上而下层叠设置于离子储存层和第二电极层内，并放置于容器内，再在容器内补入电解液，整个结构简单，且容易制备。而且可以通过控制功能层组的厚度，从而实现对可见光波长的调控，进而实现对全色域光谱的调控。且该电致变色显示器件由于是反射式的显示器，相较于传统电子显示屏的自发光显示而言，对眼睛友好，能够避免长时间观看眼睛感到疲劳，且在强光下也能够看清。此外，该电致变色显示器件的显示不需要能量来维持，只需要在色彩改变时使用微弱的电能，就能够实现颜色的改变，而且在离子插层时电能会被储存，在退插时释放，可以实现能量的持续循环利用。

26、电致变色显示器件使用过程中，功能层组和变色层会共同形成法布里珀罗谐振腔，在可见光照射到谐振腔表面时，可将光波长范围内和谐振腔振荡频率匹配的光会被吸收，部分特定波长的光会被从第一功能层反射，进而表现出特定色彩。对电致变色显示器件施加电压时，电解液中的锂离子会插层到多层石墨烯中，多层石墨烯会由黑色逐渐变成金色，自身反射率也会相应变化，而变色层反射率的变化会影响谐振腔对可见光的反射，使得电致变色器件在锂离子插层前后表现出不同色彩。在锂离子插层过程中，离子储存层中的锂离子能很好的补充电解液中锂离子的消耗，在锂离子退插层过程中，离子储存层又能作为收集锂离子的载体，进而提高锂离子插层和退插层的速率。另外，也可以通过调整二氧化硅的厚度，来控制谐振腔反射出特定的波长，进而实现该器件的全色域调控。

技术特征：

1.电致变色显示器件，其特征在于：包括容器、功能层组、变色层、第一电极层、离子储存层和第二电极层，

2.根据权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于：所述功能层组包括自上而下设置的第一功能层和第二功能层，所述第一功能层厚度为5-15nm，所述第二功能层厚度为50-250nm。

3.根据权利要求2所述的电致变色显示器件，其特征在于：所述第一功能层的材料为铬，所述第二功能层的材料为二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于：所述变色层厚度为80-120nm，所述第一电极层厚度为15-45μm，所述离子储存层的厚度为10-30μm，所述第二电极层厚度为40-60μm。

5.根据权利要求1或4所述的电致变色显示器件，其特征在于：所述变色层的材料为多层石墨烯，所述第一电极层的材料为镍，所述第二电极层的材料为铝。

6.根据权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于：所述电解液为六氟磷酸锂溶液。

7.根据权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于：所述容器为透明材质。

8.如权利要求1-7任意一项所述的电致变色显示器件的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的电致变色显示器件的制备方法，其特征在于：所述镍钴锰酸锂、碳黑和聚偏二氟乙烯的质量比为（7-9）：1：1。

10.根据权利要求8所述的电致变色显示器件的制备方法，其特征在于：在所述变色层上沉积功能层组具体是通过磁控溅射镀膜方法，以二氧化硅为靶材，以氩气为溅射气体，在7-9 pa起辉腔压、0.3-0.5 pa溅射腔压、140-160w施加在靶材上的射频电源功率条件下，用射频电源沉积二氧化硅作为第二功能层；在第二功能层上以铬为靶材，以氩气为溅射气体，在0.3-0.5 pa起辉腔压、0.3-0.5 pa溅射腔压，140-160w施加在靶材上的直流电源功率条件下，使用直流电源沉积铬作为第一功能层。

11.根据权利要求8所述的电致变色显示器件的制备方法，其特征在于：所述容器材质为石英。

12.如权利要求1-7任意一项所述的电致变色显示器件在显示器、电子书和广告牌中的应用。

技术总结
本申请涉及显示器件技术领域，具体涉及一种电致变色显示器件及其制备方法和应用，包括容器、功能层组、变色层、第一电极层、离子储存层和第二电极层，容器内填充有电解液，该电致变色显示器件结构简单且可以实现对可见光反射波长的调控，进而实现全色域光谱调控。

技术研发人员：罗先刚,张仁彦,李文彬,李雄
受保护的技术使用者：天府兴隆湖实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16