專利名稱：熱致變色元件及熱致變色顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱致變色元件及熱致變色顯示裝置，尤其涉及一種應(yīng)用碳納米管 的熱致變色元件，以及使用該熱致變色元件的熱致變色顯示裝置。
背景技術(shù)：
由于熱致變色材料在不同的溫度下可以顯示不同的顏色，因此，可以應(yīng)用于熱致 變色顯示裝置中作為具有顯示功能的熱致變色元件?，F(xiàn)有的熱致變色顯示裝置中的熱致變 色元件至少包括顯色層與加熱層，所述顯色層與加熱層貼合設(shè)置或間隔設(shè)置。其中，所述加 熱層主要由金屬板組成。然而，金屬板的熱容及厚度較大，其作為加熱層工作時(shí)，溫度變化 慢、電熱轉(zhuǎn)換效率低，從而使得熱致變色元件工作時(shí)顯色響應(yīng)遲鈍、能耗較大。此外，金屬板 的柔韌性能有限，其難以在柔性熱致變色顯示裝置中作加熱層。另外，現(xiàn)有的熱致變色顯示 裝置只能顯示預(yù)定的圖案，不能顯示變化的圖像。為克服金屬板作為熱致變色元件的加熱層的缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)提供一種熱致變色顯 示裝置，該熱致變色顯示裝置中的熱致變色元件的加熱層包括碳墨及一聚合物。其中，所述 碳墨印刷在聚合物上。所述聚合物的材料為介電薄膜或聚酯薄膜。雖然，該熱致變色元件 可以應(yīng)用于柔性熱致變色顯示裝置中，但所述加熱層的電阻會(huì)因環(huán)境的改變而改變；因此， 該加熱層不能為該熱致變色元件提供一穩(wěn)定的熱源，從而造成該熱致變色元件工作時(shí)顯色 不穩(wěn)定，影響其顯示效果。此外，由于碳墨印刷在聚合物上，聚合物的熱容較大，使得該加熱 層的熱容較大，其工作時(shí)，溫度變化慢、電熱轉(zhuǎn)換效率低，從而使得熱致變色元件工作時(shí)顯 色響應(yīng)也較遲鈍、能耗也較大。另外，該熱致變色顯示裝置也只能顯示預(yù)定的圖案，不能顯 示變化的圖像。為解決上述問(wèn)題，Robert Parker等人于1993年4月13日公告的，公告號(hào)為US 5，202，677，標(biāo)題為“使用熱致變色材料的顯示裝置”的美國(guó)專利中揭示了一種熱致變色顯 示裝置20。請(qǐng)參閱圖1，該熱致變色顯示裝置20包括一基底21、一加熱層40、一非熱致變 色顯示層22以及熱致變色顯示層24、26、28，其中，所述非熱致變色顯示層22及熱致變色顯 示層24、26、28設(shè)置于上述基底21的第一表面，且堆疊設(shè)置。所述加熱層40設(shè)置于基底21 的第二表面，該加熱層40包括一對(duì)平行電極52、54及設(shè)置于該一對(duì)平行電極52、54之間的 導(dǎo)電層50。該加熱層40為一不銹鋼沉積層。該熱致變色顯示裝置20中的加熱層40的電 阻在使用過(guò)程中受環(huán)境的影響比較小，可以給熱致變色顯示層24、26、28提供穩(wěn)定的熱源。 但，由于加熱層40需要沉積于基底21上，該加熱層40工作時(shí)，基底21將直接吸收加熱層 40工作時(shí)產(chǎn)生的熱量；使得該顯示裝置20工作時(shí)電熱轉(zhuǎn)換效率較低，顯色響應(yīng)仍較遲鈍、 能耗仍較大。另外，該熱致變色顯示裝置20仍只能顯示預(yù)定的圖案，不能顯示變化的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種顯色響應(yīng)速度較快的熱致變色元件及應(yīng)用該熱致變 色元件的熱致變色顯示裝置。
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一種熱致變色元件，其包括一熱致變色結(jié)構(gòu)，及為該熱致變色結(jié)構(gòu)提供熱量的至 少一加熱結(jié)構(gòu)；其中，所述加熱結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜?！N熱致變色元件，其包括一熱致變色結(jié)構(gòu)，及為該熱致變色結(jié)構(gòu)提供熱量的至 少一加熱結(jié)構(gòu)；其中，所述加熱結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)。一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣體；多個(gè)行電極引線與列電極引線分別平行且等間隔設(shè)置于絕緣體表面，該多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線相互交叉設(shè)置，每 兩個(gè)相鄰的行電極引線與每?jī)蓚€(gè)相鄰的列電極引線形成一個(gè)網(wǎng)格，且行電極引線與列電極 引線之間電絕緣；多個(gè)熱致變色顯示單元，每個(gè)熱致變色顯示單元對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)格設(shè)置，每個(gè) 熱致變色顯示單元包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與第二電極間隔設(shè)置于每個(gè) 網(wǎng)格中，并分別與所述行電極引線和列電極引線電連接；其中，所述每個(gè)顯示單元進(jìn)一步包 括一熱致變色元件，該熱致變色元件包括一熱致變色結(jié)構(gòu)及為該熱致變色結(jié)構(gòu)提供熱量的 至少一加熱結(jié)構(gòu)，該加熱結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜，該加熱結(jié)構(gòu)與所述第一電極和第二 電極電連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的熱致變色元件及其熱致變色顯示裝置具有以下優(yōu) 點(diǎn)第一，由于碳納米管膜的單位面積熱容較小，因此，由碳納米管膜組成的加熱結(jié)構(gòu)具有 溫度改變迅速、熱滯后小、熱交換速度快的特點(diǎn)；進(jìn)而該熱致變色元件具有顏色顯色響應(yīng)較 快、能耗小的優(yōu)點(diǎn)。故，采用上述熱致變色元件的熱致變色顯示裝置具有顯示靈敏、能耗小 的特點(diǎn)；第二，碳納米管膜為一面狀結(jié)構(gòu)，其工作時(shí)能夠使熱致變色結(jié)構(gòu)均勻受熱，從而提 高該熱致變色元件的清晰度，增加該熱致變色元件的顯示效率，進(jìn)而使得該熱致變色顯示 裝置具有較高的清晰度及顯示效率。


圖1是現(xiàn)有的熱致變色顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖4是碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。圖5是碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。圖6是長(zhǎng)碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明第四實(shí)施例提供的熱致變色元件的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，復(fù)合材料的 一角被切除，以顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖10是本發(fā)明第五實(shí)施例提供的熱致變色顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的一種熱致變色元件及熱致變色顯 示裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種熱致變色元件10，其包括一熱致變色結(jié) 構(gòu)14、一加熱結(jié)構(gòu)16以及至少兩電極18。所述熱致變色結(jié)構(gòu)14與該加熱結(jié)構(gòu)16對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述至少兩電極18與加熱結(jié)構(gòu)16電連接，且該至少兩電極18間隔設(shè)置。所述熱致變色結(jié)構(gòu)14在不同的溫度下顯示不同的顏色，可通過(guò)控制熱致變色結(jié) 構(gòu)14的加熱溫度使該熱致變色結(jié)構(gòu)14顯示不同的顏色。所述熱致變色結(jié)構(gòu)14的材料包 括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變顏料、得失水轉(zhuǎn)變顏料、配位數(shù)轉(zhuǎn)變顏料以及液晶微囊顏料中的一種或多種。所 述熱致變色結(jié)構(gòu)14材料也包括單色顯示材料或多色顯示材料。本實(shí)施例中，所述熱致變色 結(jié)構(gòu)14的材料為熱致變色液晶微囊顏料，該熱致變色液晶微囊顏料在顯色狀態(tài)下顯示寶 石藍(lán)色。所述加熱結(jié)構(gòu)16為熱致變色結(jié)構(gòu)14提供熱源，使其在一定的溫度下顯示顏色。 所述熱致變色結(jié)構(gòu)14與所述加熱結(jié)構(gòu)16對(duì)應(yīng)設(shè)置。具體地，所述熱致變色結(jié)構(gòu)14設(shè)置于 所述加熱結(jié)構(gòu)16的表面；或所述熱致變色結(jié)構(gòu)14與所述加熱結(jié)構(gòu)16間隔設(shè)置。本實(shí)施 例中，所述熱致變色結(jié)構(gòu)14通過(guò)印刷、涂敷或噴灑等方法設(shè)置于該加熱結(jié)構(gòu)16的表面。所 述加熱結(jié)構(gòu)16包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)。所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜。所 述碳納米管膜具有自支撐的特性，所述自支撐的特性是指碳納米管膜無(wú)需通過(guò)一支撐體支 撐，也能保持自身特定的形狀的性質(zhì)。所述碳納米管膜為多個(gè)碳納米管，該多個(gè)碳納米管有 序排列或無(wú)序排列。所述有序排列是指碳納米管有規(guī)則排列。所述無(wú)序排列是指碳納米管 無(wú)規(guī)則排列。所述碳納米管膜為碳納米管拉膜、碳納米管碾壓膜、絮化膜或長(zhǎng)碳納米管膜。請(qǐng)參閱圖3，所述碳納米管拉膜包括多個(gè)擇優(yōu)取向排列的碳納米管。所述碳納米 管通過(guò)范德華力首尾相連。具體地，所述碳納米管拉膜包括多個(gè)連續(xù)且定向排列的碳納米 管片段。該多個(gè)碳納米管片段通過(guò)范德華力首尾相連。每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平 行的碳納米管，該多個(gè)相互平行的碳納米管通過(guò)范德華力緊密結(jié)合。該碳納米管片段具有 任意的長(zhǎng)度、厚度、均勻性及形狀。該碳納米管拉膜中的碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排 列。所述碳納米管拉膜可采用直接拉伸一碳納米管陣列的方式獲得，其中，該碳納米管拉膜 中的碳納米管排列方向與其拉伸方向相同。所述碳納米管拉膜的寬度與碳納米管陣列所生 長(zhǎng)的基底的尺寸有關(guān)，該碳納米管拉膜的厚度及長(zhǎng)度不限，可根據(jù)實(shí)際需求制得。本實(shí)施例 中，所述碳納米管拉膜的厚度為0. 5納米 100微米，該碳納米管拉膜的寬度為0. 5納米 10厘米。進(jìn)一步地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)重疊設(shè)置的碳納米管拉膜，相鄰兩層碳 納米管拉膜中的碳納米管之間具有一交叉角度0，且0° < a <90°。所述碳納米管結(jié)構(gòu) 及其制備方法請(qǐng)參閱范守善等人于2007年2月9日申請(qǐng)的，
公開(kāi)日為2008年8月13日，
發(fā)明者劉亮, 周段亮, 姜開(kāi)利, 柳鵬, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司