CN115793339A - 电致变色显示器件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电致变色显示器件，电致变色显示器件包括：基底；薄膜晶体管阵列电路层，形成在基底上；透明电极层，形成在薄膜晶体管阵列电路层上且与薄膜晶体管阵列电路层电连接；电致变色层，形成在透明电极层上；电解质层，形成在电致变色层上；离子存储层，形成在电解质层上；及透明对电极层，形成在离子存储层上；离子存储层的材质为电致变色材料，离子存储层在电压控制下能够在透明态和黑色态之间转换，离子存储层的电致变色极性与电致变色层的电致变色极性相同。本申请提供的电致变色显示器件改善单色显示时出射光中混入入射光带来的色域下降问题。

Description

电致变色显示器件

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种电致变色显示器件。

背景技术

传统的电致变色(Electrochromic，EC)显示器件结构从上到下依次为透明工作电极层、薄膜晶体管阵列电路层、电致变色层、电解质层、离子存储层及透明对电极层。其中，电致变色层的显示单元包括具有不同形状和位点排布的RGB三色像素点，依靠RGB像素点电致变色材料在电场下对入射光不同程度的吸收和透过特性，引发RGB像素点的灰阶变化，像素单元互相组合变化从而实现画面的显示。但是由于各显色像素点只能从透明到单一色之间变化，导致该电致变色显示器件显示单一色画面时，其他色像素单元为透明状态。例如：透过型或反射型电致变色显示器件中的一个像素单元显示红色画面时，红色EC像素点显色，绿色和蓝色像素点褪为透明色，出射光由1/3的窄频红光与2/3的宽频背景光共同组成，大幅度的降低了红色的色彩饱和度，导致器件的色域降低。显示其他单色时也类似，会混入2/3的其他入射光。显示其他颜色时，由于部分像素单元对入射光不能有效遮挡，最终显示的颜色均会混入入射光的光色。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种能够改善单色显示时出射光中混入入射光带来的色域下降问题的电致变色显示器件。

为解决上述问题，本申请提供的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种电致变色显示器件，包括：

基底；

薄膜晶体管阵列电路层，形成在所述基底上；

透明电极层，形成在所述薄膜晶体管阵列电路层上且与所述薄膜晶体管阵列电路层电连接；

电致变色层，形成在所述透明电极层上；

电解质层，形成在所述电致变色层上；

离子存储层，形成在所述电解质层上；及

透明对电极层，形成在所述离子存储层上；

其中，所述离子存储层的材质为电致变色材料，所述离子存储层在电压控制下能够在透明态和黑色态之间转换，所述离子存储层的电致变色极性与电致变色层的电致变色极性相同。

在本申请一可选实施例中，所述透明电极层包括多个间隔设置的透明电极，所述电致变色层包括多个间隔设置的第一电致变色块，一个所述第一电致变色块形成在一个所述透明电极上；

其中，当至少部分所述第一电致变色块显色时，与显色的所述第一电致变色块位置相对的部分所述离子存储层处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的部分所述离子存储层处于黑态。

在本申请一可选实施例中，所述离子存储层为连续的电致变色膜层。

在本申请一可选实施例中，所述离子存储层包括多个第二电致变色块，一个所述第二电致变色块对应一个所述第一电致变色块。

在本申请一可选实施例中，当至少部分所述第一电致变色块显色时，与显色的所述第一电致变色块位置相对的一个或多个所述第二电致变色块处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的一个或多个所述第二电致变色块处于黑态。

在本申请一可选实施例中，所述离子存储层的电致变色材料选自三嗪衍生物、过渡金属氧化物、联吡啶类似物及其衍生物、共轭聚合物类似物及衍生物中的一种或者几种，以及其中几种的共聚物。

在本申请一可选实施例中，所述离子存储层的电致变色材料的分子结构式为：

其中，R1、R2、R3分别为能够显示红、绿、蓝三色的共轭聚合物基团。

在本申请一可选实施例中，所述离子存储层的电致变色材料的分子结构式为：

在本申请一可选实施例中，所述电致变色显示器件为透过型或反射电致变色显示器件。

在本申请一可选实施例中，所述电致变色显示器件的色域范围为：2％NTSC-20％NTSC；所述离子存储层的电致变色材料处于透明态时的透过率范围为80％-95％，所述离子存储层的电致变色材料处于黑色态时的透过率范围为5％-10％。

本申请提供的电致变色显示器件，采用由电致变色材料形成的膜层作为离子存储层，并使得所述离子存储层的电致变色极性与电致变色层的电致变色极性相同，从而，所述离子存储层的电致变色材料在透明对电极层和透明电极层之间形成的电场的作用下，与显色的所述第一电致变色块位置相对的所述离子存储层处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的所述离子存储层处于黑色态，从而，在电致变色显示器件要实现单色显示时，显色的单色出射光可以从透明态的所述离子存储层中透过，正常出光；而与与未显色的所述第一电致变色块位置相对的入射光可以被处于黑色态的所述离子存储层有效遮挡，从而可以避免最终显示的颜色中混入入射光的光色，从而能够改善单色显示时出射光中混入入射光带来的色域下降问题，有效地提高电致变色显示器件的色域。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请第一实施例提供的一种电致变色显示器件的剖视图。

图2为图1所示的电致变色显示器件处于全亮状态时的剖视图。

图3为图1所示的电致变色显示器件处于全暗状态时的剖视图。

图4为图1所示的电致变色显示器件处于单色显示状态时的剖视图。

图5为本申请第二实施例提供的一种电致变色显示器件的剖视图。

图6为本申请第三实施例提供的一种电致变色显示器件的剖视图。

图7为现有技术中的电致变色显示器件的色域图。

图8为本申请提供的电致变色显示器件的色域图。

图9为本申请提供的一种显示终端的平面示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

本申请可以在不同实施中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

以下将结合具体实施例及附图对本申请提供的电致变色显示器件及显示终端进行详细描述。

请参阅图1-4，本申请第一实施例提供一种电致变色显示器件100，所述电致变色显示器件100为透过型电致变色显色器件。所述电致变色显示器件100包括依次叠设在一起的基底10、薄膜晶体管阵列电路层20、透明电极层30、电致变色层40、电解质层50、离子存储层60、透明对电极层70。具体地，所述薄膜晶体管阵列电路层20形成在所述基底10上，所述透明电极层30形成在所述薄膜晶体管阵列电路层20上且与所述薄膜晶体管阵列电路层20电连接，所述电致变色层40形成在所述透明电极层30上，所述电解质层50形成在所述电致变色层40上，所述离子存储层60形成在所述电解质层50上，所述透明对电极层70形成在所述离子存储层60上。其中，所述离子存储层60的材质为电致变色材料，所述离子存储层60在电压控制下能够在透明态和黑色态之间转换，所述离子存储层60的电致变色极性与电致变色层40的电致变色极性相同。

在本申请一可选实施例中，所述电致变色显示器件100的色域范围为：2％NTSC-20％NTSC。

其中，所述基底10可以是由玻璃或聚合物形成的。例如，可以是由玻璃、亚克力、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者玻璃纤维形成的。例如，为了提高电致变色显示器件100的性能，令电致变色的颜色可以更好的透过所述基底10，所述基底10可以是由透光率大于90％的材料形成的。

所述薄膜晶体管阵列电路层20包括多个驱动晶体管(图未示)，多个所述驱动晶体管间隔设置在所述基底10上。

所述透明电极层30包括多个间隔设置的透明电极31，一个所述透明电极31与一个所述驱动晶体管电连接，以通过所述驱动晶体管给对应的所述透明电极31施加电压。

所述透明电极层30及所述透明对电极层70可以由氧化铟锡(ITO)或者纳米银等具有良好的导电性及较高的透明度的材料制作而成。所述透明电极层30及所述透明对电极层70具有良好的导电性能，可以减少使用电致变色功能时的能耗。此外，所述透明电极层30及所述透明对电极层70具有较高的透明度可以较好的呈现所述电致变色层40产生的颜色。

其中，所述电致变色层40可以为有机电致变色层，其呈现的颜色多样，时效性高。在本申请一可选的实施例中，所述电致变色层40的厚度不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。

所述电致变色层40可以通过物理气相沉积、电聚合、热聚合、光聚合、直接生长等方式形成。所述电致变色层40还可以通过将聚合好的电致变色物质溶解在特定溶剂中，然后通过包括但不限于喷涂、滚涂等方式，涂覆在所述透明电极层30上。所述电致变色层40的厚度可以通过控制聚合参数、涂覆的物料的厚度进行控制。

所述电致变色层40包括多个间隔设置的第一电致变色块，一个所述第一电致变色块形成在一个所述透明电极31上。

具体地，多个所述第一电致变色块包括第一第一电致变色块41、第二第一电致变色块42及第三第一电致变色块43，一个所述第一第一电致变色块41、一个所述第二第一电致变色块42及一个所述第三第一电致变色块43构成一个像素单元。在本实施例中，所述第一第一电致变色块41为红色第一电致变色块，所述第二第一电致变色块42为绿色第一电致变色块，所述第三第一电致变色块43为蓝色第一电致变色块。当然，在其他实施例中，所述第一电致变色块还可以包括第四第一电致变色块等，并不局限于所述第一第一电致变色块41、所述第二第一电致变色块42及所述第三第一电致变色块43。

所述电致变色层40的材料及所述离子存储层60的电致变色材料可以为阴极显色材料或阳极显色材料。阴极显色材料是指在被施加了负电压时会显色的电致变色材料，阳极显色材料是指在被施加了正电压时会显色的电致变色材料。

其中，所述离子存储层60的电致变色极性与电致变色层的电致变色极性相同是指所述离子存储层60的电致变色材料与电致变色层40的电致变色材料可以同时为阴极显色材料或同时为阳极显色材料。

如果所述离子存储层60的电致变色材料与所述电致变色层40的电致变色材料的显色极性相反，即所述电致变色层40的材料正压显色(即为阳极显色材料)，所述离子存储层60的电致变色材料负压显色(即为阴极显色材料)，那么以所述电致变色层40对应的所述透明电极层30为正极，所述离子存储层60对应的透明对电极层为负极时，给回路正电压，所述电致变色层40收到的是正压，所述离子存储层60的电致变色材料收到的是负压，所述离子存储层60的电致变色材料与所述电致变色层40的电致变色材料同时显色，这样会严重干扰最终显示的图案，如果所述离子存储层60的电致变色材料与所述电致变色层40的电致变色材料的显色极性相同，那么所述电致变色层40显色时，所述离子存储层60的电致变色材料是褪色，这样才能不***件的正常显示效果，且起到阻挡非显示像素区显色的功能。

所述电致变色层40及所述离子存储层60的电致变色材料可以是三嗪衍生物，还可以选用其他类型的过渡金属氧化物、联吡啶类似物及其衍生物、共轭聚合物类似物及衍生物(苯胺、吡咯、吡啶、蒽醌、苯乙烯、吡喃、噁嗪、噻吩、噻喃、三苯胺、吡唑林、吩嗪、吩噁嗪等单体的衍生物、派生物以及类似物)中的一种或者几种，以及其中几种的共聚物。其中，过渡金属氧化物可以是：氮氧化钨、氮氧化钼、氮氧化铌、氮氧化钛、氮氧化钽、氮氧化镍、氮氧化铱、氮氧化锰、氮氧化钴、氮氧化钨镍、氮氧化钨铱、氮氧化钨锰、氮氧化钨钴等。所述电致变色层40及所述离子存储层60的电致变色材料在不同电压下能够从透明态转换为黑色态或从黑色态转换为透明态。

在本申请一可选实施例中，所述离子存储层60的电致变色材料处于透明态时的透过率范围为80％-95％，所述离子存储层60的电致变色材料处于黑色态时的透过率范围为5％-10％。

优选地，所述离子存储层60的电致变色材料(三嗪衍生物)的分子结构式为：

其中，R1、R2、R3分别为能够显示红、绿、蓝三色的共轭聚合物基团，或者为能够显示蓝色和绿色的共轭聚合物基团，以实现全波段的吸收。

具体地，所述离子存储层60的电致变色材料(三嗪衍生物)的分子结构式为：

其中，

基团本身能显示绿色，

基团本身能显示蓝色。

在本实施例中，所述离子存储层60为连续的电致变色膜层，即，所述离子存储层60未形成有孔、洞、槽、缝隙等。

其中，当所述透明电极层30和透明对电极层70中的一者连接正电压，另一者连接负电压。

具体地，当所述透明电极层30连接正电压，所述透明对电极层70连接负电压，且所述电致变色层40及所述离子存储层60的电致变色材料为阴极显色材料时，所述电致变色层40不显色，所述离子存储层60显色。

具体地，当所述透明电极层30连接负电压，所述透明对电极层70连接正电压，且所述电致变色层40及所述离子存储层60的电致变色材料为阴极显色材料时，所述电致变色层40显色，所述离子存储层60不显色。

具体地，当所述透明电极层30连接正电压，所述透明对电极层70连接负电压，且所述电致变色层40及所述离子存储层60的电致变色材料为阳极显色材料时，所述电致变色层40显色，所述离子存储层60不显色。

具体地，当所述透明电极层30连接负电压，所述透明对电极层70连接正电压，且所述电致变色层40及所述离子存储层60的电致变色材料为阳极显色材料时，所述电致变色层40不显色，所述离子存储层60显色。

请参阅图2-4，当至少部分所述第一电致变色块显色时，与显色的所述第一电致变色块位置相对的部分所述离子存储层60处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的部分所述离子存储层60处于黑态。具体地，以ON表示第一电致变色块被点亮，以OFF表示第一电致变色块未被点亮，以WS表示所述离子存储层60处于透明态，以BS表示所述离子存储层60处于黑色态。

具体地，请参阅图2，所述电致变色层40的第一电致变色块均被点亮(均显色)，相应地，所述离子存储层60处于透明态。

具体地，请参阅图3，所述电致变色层40的第一电致变色块均未被点亮(均未显色)，相应地，所述离子存储层60处于黑色态。

具体地，请参阅图4，所述电致变色层40的第一第一电致变色块41(例如：红色第一电致变色块)被点亮(均显色)，所述电致变色层40的第二第一电致变色块42(例如：绿色第一电致变色块)及第三第一电致变色块43(例如：蓝色第一电致变色块)未被点亮(均未显色)，相应地，与所述第一第一电致变色块41位置相对的所述离子存储层60处于透明态(即WS态)，与所述第二第一电致变色块42及第三第一电致变色块43位置相对的所述离子存储层60处于黑色态(即BS态)。

所述电解质层50可以为无机体系、凝胶体系或溶液体系。具体地，以所述电解质层50为无机体系为例，所述电解质层50可以为氧化钽(TaO_x)等金属氧化物，采用锂化处理使其变成锂盐钽酸锂(LiTaO_x)。

其中，所述电致变色显示器件100为透过型或反射电致变色显示器件。

请参阅图5，本申请第二实施例提供一种电致变色显示器件200，所述电致变色显示器件200与所述电致变色显示器件100结构相似，其区别在于，所述电致变色显示器件200的所述离子存储层60包括多个第二电致变色块61，一个所述第二电致变色块61对应一个所述第一电致变色块。其中，将所述第二电致变色块61与所述第一电致变色块一一对应设置，可以节约电致变色材料的使用量，降低成本。

当至少部分所述第一电致变色块显色时，与显色的所述第一电致变色块位置相对的所述第二电致变色块61处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的所述第二电致变色块61处于黑态。

请参阅图6，本申请第二实施例提供一种电致变色显示器件300，所述电致变色显示器件300与所述电致变色显示器件200结构相似，其区别在于，所述电致变色显示器件300为反射型电致变色显色器件，所述电致变色显示器件300还包括一反射膜80，所述反射膜80形成在所述基底10的背离所述薄膜晶体管阵列电路层20的一侧，或者形成在所述基底10及所述薄膜晶体管阵列电路层20之间，或者形成在所述薄膜晶体管阵列电路层20与所述透明电极层30之间。

请参阅图7-8，图7为现有技术中的电致变色显示器件的色域图，图8为本申请提供的电致变色显示器件的色域图，其中，图7及图8中的色域图是根据数据模拟光路及出射光色，并假设所述电致变色层的三色RGB材料的色域为17％NTSC，将采用如上所述的所述电致变色材料作为离子存储层前后的电致变色显示器件分别进行1931CIExy色域空间模拟。需要说明的是：如果采用的RGB材料色域更大，那么最终显示器件的色域也越大，现有材料RGB材料理论色域最大为60％NTSC，这也是器件色域范围2-20％的由来。此处仅使用一些17％NTSC的RGB材料进行模拟。其中，大三角形代表的为标准色域空间，小三角形代表的是实际色域空间。如图7所示，未采用如上所述的所述电致变色材料作为离子存储层时的电致变色器件的色域空间为0.3％ NTSC，如图8所示，采用如上所述的所述电致变色材料作为离子存储层时的电致变色器件的色域空间为2.7％ NTSC。也即，采用如上所述的所述电致变色材料作为离子存储层时的电致变色器件的色域空间远大于未采用如上所述的所述电致变色材料作为离子存储层时的电致变色器件的色域空间。也即，采用如上所述的所述电致变色材料作为离子存储层可以有效提升所述电致变色显示器件的色域。

请参阅图9，本申请还提供一种显示终端1000，所述显示终端1000包括本体1100及如上所述的电致变色显示器件100或200或300。所述电致变色显示器件100或200或300固定在所述本体1100上。其中，所述本体1100可以是固定所述电致变色显示器件100或200或300的框架等。所述显示终端1000可以是电脑、显示屏等。

本申请提供的电致变色显示器件，采用由电致变色材料形成的膜层作为离子存储层，并使得所述离子存储层的电致变色极性与电致变色层的电致变色极性相同，从而，所述离子存储层的电致变色材料在透明对电极层和透明电极层之间形成的电场的作用下，与显色的所述第一电致变色块位置相对的所述离子存储层处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的所述离子存储层处于黑色态，从而，在电致变色显示器件要实现单色显示时，显色的单色出射光可以从透明态的所述离子存储层中透过，正常出光；而与与未显色的所述第一电致变色块位置相对的入射光可以被处于黑色态的所述离子存储层有效遮挡，从而可以避免最终显示的颜色中混入入射光的光色，从而能够改善单色显示时出射光中混入入射光带来的色域下降问题，有效地提高电致变色显示器件的色域。

综上所述，虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电致变色显示器件，其特征在于，包括：

基底；

薄膜晶体管阵列电路层，形成在所述基底上；

透明电极层，形成在所述薄膜晶体管阵列电路层上且与所述薄膜晶体管阵列电路层电连接；

电致变色层，形成在所述透明电极层上；

电解质层，形成在所述电致变色层上；

离子存储层，形成在所述电解质层上；及

透明对电极层，形成在所述离子存储层上；

其中，所述离子存储层的材质为电致变色材料，所述离子存储层在电压控制下能够在透明态和黑色态之间转换，所述离子存储层的电致变色极性与电致变色层的电致变色极性相同。

2.如权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述透明电极层包括多个间隔设置的透明电极，所述电致变色层包括多个间隔设置的第一电致变色块，一个所述第一电致变色块形成在一个所述透明电极上；

其中，当所述第一电致变色块显色时，与显色的所述第一电致变色块位置相对的所述离子存储层处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的所述离子存储层处于黑态。

3.如权利要求1或2所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述离子存储层为连续的电致变色膜层。

4.如权利要求1或2所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述离子存储层包括多个第二电致变色块，一个所述第二电致变色块对应一个所述第一电致变色块。

5.如权利要求4所述的电致变色显示器件，其特征在于，当至少部分所述第一电致变色块显色时，与显色的所述第一电致变色块位置相对的所述第二电致变色块处于透明态，与未显色的所述第一电致变色块位置相对的所述第二电致变色块处于黑态。

6.如权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述离子存储层的电致变色材料选自三嗪衍生物、过渡金属氧化物、联吡啶类似物及其衍生物、共轭聚合物类似物及衍生物中的一种或者几种，以及其中几种的共聚物。

7.如权利要求6所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述离子存储层的电致变色材料的分子结构式为：

其中，R1、R2、R3分别为能够显示红、绿、蓝三色的共轭聚合物基团，或者为能够显示蓝色和绿色的共轭聚合物基团。

8.如权利要求7所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述离子存储层的电致变色材料的分子结构式为：

9.如权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述电致变色显示器件为透过型或反射电致变色显示器件。

10.如权利要求1所述的电致变色显示器件，其特征在于，所述电致变色显示器件的色域范围为：2％NTSC-20％NTSC；所述离子存储层的电致变色材料处于透明态时的透过率范围为80％-95％，所述离子存储层的电致变色材料处于黑色态时的透过率范围为5％-10％。

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