1、 电致变色显示技术电致变色显示技术 7.1.1 电致变色现象电致变色现象 7.1.2 电致变色显示器件电致变色显示器件 习题七习题七 第第7章章 新型光电显示技术新型光电显示技术.7.1 电致变色显示技术电致变色显示技术 7.1.1 电致变色现象电致变色现象 电致变色（电致变色（eletro chromism，EC），从显），从显示的角度看则是专门指示的角度看则是专门指施加电压后物质发生氧化还施加电压后物质发生氧化还原反应使颜色发生可逆性的变色现象。原反应使颜色发生可逆性的变色现象。电致变色显电致变色显示器件（示器件（Electro Chromism Device，ECD）在诸）在诸多领域的巨
2、大应用潜力吸引了世界上许多国家不仅多领域的巨大应用潜力吸引了世界上许多国家不仅在应用基础研究，而且更在实用器件的研究上投入在应用基础研究，而且更在实用器件的研究上投入了大量的人员和资金，以求在这方面取得突破。了大量的人员和资金，以求在这方面取得突破。.电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。.电致变色主要有电致变色主要有3种形式：种形式：（1）离子通过电解液进入材料引起变色。）离子通过电解液进入材料引起变色。（2
3、）金属薄膜电沉积在观察电极上。）金属薄膜电沉积在观察电极上。（3）彩色不溶性有机物析出在观察电极上。）彩色不溶性有机物析出在观察电极上。.电致变色显示有以下突出的优点：电致变色显示有以下突出的优点：（1）显示鲜明、清晰，优于液晶显示板。）显示鲜明、清晰，优于液晶显示板。（2）视角大，无论从什么角度看都有较好的对比）视角大，无论从什么角度看都有较好的对比度。度。（3）具有存储性能，如写电压去掉且电路断开后，）具有存储性能，如写电压去掉且电路断开后，显示信号仍可保持几小时到几天，甚至一个月以上，显示信号仍可保持几小时到几天，甚至一个月以上，存储功能不影响寿命。存储功能不影响寿命。（4）在存储状态下
4、不消耗功率。）在存储状态下不消耗功率。（5）工作电压低，仅为）工作电压低，仅为0.520 V，可与集成电，可与集成电路匹配。路匹配。（6）器件可做成全固体化。）器件可做成全固体化。电致变色显示也有一些不容忽视的缺点，电致变色显示也有一些不容忽视的缺点，如响应慢，响应速度（约如响应慢，响应速度（约500 ms）接近秒的数量）接近秒的数量级，对频繁改变的显示，功耗大致是液晶功耗的数级，对频繁改变的显示，功耗大致是液晶功耗的数百倍；往复显示的寿命不高（只有百倍；往复显示的寿命不高（只有106107次）。次）。.电致变色材料具有双稳态的性能，用电致变色材料做成的电致变色显示器件不仅不需要背光灯，而且显
5、示静态图象后，只要显示内容不变化，就不会耗电，达到节能的目的。电致变色显示器与其它显示器相比具有无视盲角、对比度高等优点。用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜，可以通过电子感应系统，根据外来光的强度调节反射光的强度，达到防眩目的作用，使驾驶更加安全。.电致变色智能玻璃能以较低的电压（2-5V）和较低的功率调节汽车、飞机内部的光线强度，使旅途更加舒适。目前，电致变色调光玻璃已经在一些高档轿车和飞机上得到应用。.电致变色是某些化合物在电荷作用下可逆地改变颜色的现象 电致变色材料一个很好的例子是聚苯胺，聚苯胺可以通过电化学过程或者苯胺的化学氧化过程来形成。如果把电极浸入含有低浓度苯胺的盐酸溶液中，在
6、电极上就会产生聚苯胺薄膜。根据不同的氧化态，聚苯胺可以呈现为浅黄色或者深绿/黑色。其它找到技术应用的电致变色材料包括紫罗碱。更多的电致变色材料包括氧化钨(WO3)，它的主要化学用途是制作电致变色窗？或者智能窗。.电致变色窗 电致变色玻璃是一种新型的功能玻璃。近几年来，电致变色玻璃在智能窗的应用开发研究方面开展得非常活跃，这种由基础玻璃和电致变色系统组成的装置利用电致变色材料在电场作用下而引起的透光（或吸收）性能的可调性，可实现由人的意愿调节光照度的目的，同时，电致变色系统通过选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，可减少办公大楼和居民住宅等建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大
7、量能源。.应用范围：近年来，随着能源的紧张，节能材料的研究和开发成为人们广泛关注的一个重要问题，以电致变色材料为核心的全固态灵巧窗（SW）可动态地调节太阳能的输出或输入和可见光谱，还可作为汽车等交通工具的挡风玻璃和大面积显示器，在建筑、运输及电子等工业领域有着广泛的应用前景。.由于颜色改变的持久稳固且仅在产生改变时需要能量，电致变色材料被用于控制允许穿透窗户窗户（智能窗智能窗）的光和热的总量，也在汽车工业工业中应用于根据各种不同的照明条件下自动调整后视镜后视镜的深浅。紫罗碱和二氧化钛二氧化钛（TiO2）一起被用于小型数字显示器的制造。它很有希望取代液晶显示器，因为紫罗碱（通常为深蓝）与明亮的钛
8、白色有高对比度，因此提供了显示器的高可视性.7.1.2 电致变色显示器件电致变色显示器件 电致变色器件是一种典型的光学薄膜和电子学电致变色器件是一种典型的光学薄膜和电子学薄膜相结合的光电子薄膜器件，能够在外加低压驱薄膜相结合的光电子薄膜器件，能够在外加低压驱动的作用下实现可逆的色彩变化，可以应用在被动动的作用下实现可逆的色彩变化，可以应用在被动显示、灵巧变色窗等领域。显示、灵巧变色窗等领域。电致变色显示器件结构：电致变色器件一般由电致变色显示器件结构：电致变色器件一般由5层层结构组成，包括两层透明导电层、电致变色层、离结构组成，包括两层透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子存储层的夹层结构如
9、图子导电层、离子存储层的夹层结构如图7.1（a）所）所示，其显示原理如图示，其显示原理如图7.2（b）所示。）所示。.图图7.1 ECD结构及显示原理结构及显示原理.u根据电致变色层材料的不同，根据电致变色层材料的不同，ECD又可分为以下又可分为以下2种类型。种类型。1.全固态塑料电致变色器件全固态塑料电致变色器件 全固态塑料电致变色器件采用低压反应离全固态塑料电致变色器件采用低压反应离子镀工艺在子镀工艺在ITO塑料衬底上制备塑料衬底上制备WO3和和NiO 电致电致变色薄膜，采用变色薄膜，采用MPEO-LiClO4高分子聚合物作电高分子聚合物作电解质，制备透射型全固态塑料电致变色器件，变解质，
10、制备透射型全固态塑料电致变色器件，变色调制范围达到色调制范围达到30%左右。左右。2.混合氧化物电致变色器件混合氧化物电致变色器件 混合氧化物可以改善单一氧化物电致变色混合氧化物可以改善单一氧化物电致变色的性能的性能,引起人们的关注。引起人们的关注。TiO2具有适宜的离子具有适宜的离子输运的微观结构、高的力学性能和化学稳定性，输运的微观结构、高的力学性能和化学稳定性，它与它与WO3混合制作电致变色器件，加快了响应时混合制作电致变色器件，加快了响应时间及延长了器件的寿命。间及延长了器件的寿命。.目前，已经产业化的电致变色器件有一下几类：电致变色智能调光玻璃、电致后视镜。电致变色智能玻璃在电场作用下具有光吸收透过的可调节性，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散，减少办公大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源。同时起到改善自然光照程度、防窥的目的。解决现代不断恶化的城市光污染问题。是节能建筑材料的一个发展方向。.
