一种多层膜结构电致变色显示器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电致变色材料技术领域，尤其涉及一种多层膜结构的电致变色显示器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]电致变色材料可以通过改变外加电场，实现材料的光学性质如反射、透过或吸收发生可逆变化。驱动电致变色器件只需要很小的功率即可，相比与传统显像管技术，具有安全快速、体积小，是新一代显示技术的主流之一。同时其优异性能也可用于智能窗、后视镜等。
[0003]电致变色器件一般包含电极层、电致变色层、电解质层。通过对电极施加一定的电压，电解质中的离子如锂离子或氢离子在电致变色层中注入与脱出，材料发生可逆的氧化还原反应，同时伴随着材料颜色的变化。
[0004]对于现有的电致变色显示技术，大多使用单一变色层，如专利CN200910023682.7这类电致变色显示技术可以实现两种或多种颜色转变，但不能实现光谱的连续可调，即颜色的连续改变。
[0005]本发明基于电致变色技术和光子晶体技术，将两种电致变色材料交替成膜，形成一维光子晶体，利用离子注入电致变色层后，不同的电致变色材料折射率会发生不同的变化，例如氧化钨位高折射率材料，注入离子后，折射率下降；氧化镍为低折射率材料，注入离子后折射率上升，导致光子晶体禁带的改变，以此改变器件的反射光谱，从而实现颜色的连续变化和调控。
【发明内容】
[0006]
[0007]鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于电致变色的可见光谱范围内的连续变化的显示器件，用以解决现有电致变色显示器件可变颜色单一的问题。
[0008]本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
[0009]一种多层膜结构电致变色显示器以任意材料为基底，使用磁控溅射法，依次溅镀底电极层、离子储存层、电解质层、一维光子晶体变色层、顶电极层以及保护层。
[0010]其中基底可以是任意柔性或刚性基底，起支撑整个显示器的作用；底电极层和顶电极层可以相同，也可以不同，它是由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌和金属薄膜与栅格中的一种或几种的组合构成，其中金属氧化物电极一般厚50-500nm，金属电极一般厚为2_20nm ;离子储存层可以是任意一种电致变色材料，如氧化钨、氧化镍、氧化钛、氧化钼、五氧化二钒，或是他们其中两种或多种的混合离子储存层的厚度一般为100-400nm;电解质层是一种电子绝缘并且离子导通的材料，它必须足够的厚以防止电极短路，例如碳酸锂、磷酸锂、氮磷酸锂、钽酸锂、铝酸锂、氮化锂等，其厚度一般为50-500nm;保护层由二氧化硅，氟化镁或高分子材料组成，用来保护整个器件并起到一定的增透作用。
[0011]其中一维光子晶体层是由不同折射率材料构成的周期结构，每个周期为一层高折射率材料和一层低折射率材料组成，其可以具有2-10个周期；其中每个周期都有一种高折射率材料和一种低折射率材料构成；其中高折射率材料，在注入离子后，折射率降低；低折射率材料，注入离子后，折射率上升；其中每种折射率材料的厚度为10-300nm之间。
[0012]本发明有益效果如下:
[0013]现有电致变色技术只能实现一种或几种颜色的显示，而本发明的显示器，可以实现所有可见光波长长范围内的颜色显示。即施加不同的电压，器件反射光谱可以在整个可见光谱范围内移动，显示各种颜色。
[0014]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0015]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0016]图1为【具体实施方式】一所述器件的截面示意图
[0017]图2为器件中的光子晶体结构截面事宜图
[0018]图3为【具体实施方式】二所述器件的截面示意图
[0019]图4为器件施加电压时反射光谱变化图
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0021]【具体实施方式】一
[0022]一种多层膜结构电致变色显示器100，如图1。以任意材料为基底10，使用磁控溅射法，依次溅镀底电极层20、离子储存层30、电解质层40、一维光子晶体变色层50、顶电极层60以及保护层70。
[0023]其中基底10可以是任意柔性或刚性基底，起支撑整个显示器的作用；底电极层20和顶电极层60可以相同，也可以不同，它是由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌构成，；离子储存层30可以是任意一种电致变色材料，如氧化钨、氧化镍、氧化钛、氧化钼、五氧化二钒，或是他们其中两种或多种的混合；电解质层40是一种电子绝缘并且离子导通的材料，他必须足够的厚以防止电极短路，例如碳酸锂、磷酸锂、氮磷酸锂、钽酸锂、铝酸锂、氮化锂等；保护层70由二氧化硅，氟化镁或高分子材料组成，用来保护整个器件并起到一定的增透作用。
[0024]其中一维光子晶体层50是由不同折射率材料构成的周期结构，每个周期为一层高折射率材料和一层低折射率材料组成。如图2所示为4个周期结构。其中51、53、55、57为高折射率材料，在注入离子后，折射率降低；52、54、56、58为低折射率材料，注入离子后，折射率上升。
[0025]【具体实施方式】二
[0026]一种多层膜结构电致变色显示器110，如图3。以任意材料为基底10，使用磁控溅射法，依次溅镀离子阻挡层11、底金属电极层19、底电极层20、离子储存层30、电解质层40、一维光子晶体变色层50、顶电极层60、顶金属电极层61以及保护层70。
[0027]其中基底10刚性玻璃基底，起支撑整个显示器的作用；离子阻挡层11 一般由二氧化硅构成，以阻挡玻璃中的钠离子进入器件中；底金属电极层19与顶金属电极层层61由金属银膜构成；底电极层20和顶电极层60可以相同，也可以不同，它是由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌和金属薄膜与栅格中的一种或几种的组合构成；离子储存层30可以是任意一种电致变色材料，如氧化钨、氧化镍、氧化钛、氧化钼，或是他们其中两种或多种的混合，用于储存离子；电解质层40是一种电子绝缘并且离子导通的材料，他必须足够的厚以防止电极短路，例如碳酸锂、磷酸锂、氮磷酸锂、钽酸锂、铝酸锂、氮化锂等；保护层70由二氧化硅，氟化镁或高分子材料组成，用来保护整个器件并起到一定的增透作用。
[0028]其中一维光子晶体层50是由不同折射率材料构成的周期结构，每个周期为一层高折射率材料和一层低折射率材料组成，与【具体实施方式】一相同。如图2所示为4个周期结构。其中51、53、55、57为高折射率材料，在注入离子后，折射率降低；52、54、56、58为低折射率材料，注入离子后，折射率上升。
[0029]当对器件施加不同的电压后，器件由反射红光到反射蓝光可逆变化，变化图如图4所示。
[0030]综上所述，本发明实施例提供了一种基于电致变色技术和光子晶体技术的显示器，器件在施加电压后，反射光谱连续可调，可以显示可见波段的所有颜色。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:以任意材料为基底(10)，使用磁控溅射法依次溅镀底电极层(20)、离子储存层(30)、电解质层(40)、一维光子晶体变色层(50)、顶电极层(60)以及保护层(70) ο
2.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:底电极层(20)和顶电极层(60)相同，由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡或铝掺杂氧化锌其中之一构成。
3.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:底电极层(20)和顶电极层(60)不同，由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡或铝掺杂氧化锌其中之一构成。
4.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:离子储存层(30)为是任意一种电致变色材料，如氧化钨、氧化镍、氧化钛、氧化钼、五氧化二钒，或是他们其中两种或多种的混合。
5.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:电解质层(40)是一种电子绝缘并且离子导通的材料，他必须足够的厚以防止电极短路，如碳酸锂、磷酸锂、氮磷酸锂、钽酸锂、铝酸锂、氮化锂等。
6.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:保护层(70)由二氧化硅，氟化镁或高分子材料组成，用来保护整个器件并起到一定的增透作用。
7.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:其中一维光子晶体层(50)是由不同折射率材料构成的周期结构，每个周期为一层高折射率材料和一层低折射率材料组成。
8.根据权利要求7所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:所述周期为2-10个周期。
9.根据权利要求1所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:还包括离子阻挡层(11)、底金属电极层(19)和顶金属电极层(61)。
10.根据权利要求9所述的多层膜结构电致变色显示器，其特征在于:所述底金属电极层(19)与顶金属电极层层(61)由金属银膜构成。
【专利摘要】本发明涉及一种多层膜结构电致变色显示器。使用电致变色技术和光子晶体技术，将两种电致变色材料交替成膜，形成一维光子晶体，利用离子注入电致变色层后，不同的电致变色材料折射率会发生不同的变化，导致光子晶体禁带的改变，以此改变器件的反射光谱，从而实现颜色的连续变化和调控。
【IPC分类】G02F1-153, G02F1-155
【公开号】CN104730794
【申请号】CN201510121404
【发明人】李垚, 张翔, 赵九蓬, 李娜, 吕海明, 田燕龙
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月19日