專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)活性有機(jī)像素裝置，并且特別是涉及可印刷的基于有機(jī)電致變色材料的電化學(xué)活性像素裝置。
背景技術(shù)：
在直接尋址電致變色顯示器中，每個(gè)像素通過(guò)單獨(dú)的導(dǎo)電線連接至外部驅(qū)動(dòng)電壓源，有利于顯示器中所有像素的同時(shí)單獨(dú)電控制。當(dāng)顯示器中像素的數(shù)目大時(shí)，向每個(gè)像素連接一條單獨(dú)的線或者是物理上不可能的，或者是不實(shí)用的。為克服該問(wèn)題，通常將像素安置為矩陣結(jié)構(gòu)，其中將它們通過(guò)時(shí)分多路傳輸技術(shù)從矩陣邊緣經(jīng)由行和列尋址。將這種顯示器和對(duì)它們尋址的方法分別稱為矩陣顯示器和矩陣尋址。在有源矩陣顯示器中，每個(gè)像素配備有各自的具有至少一個(gè)晶體管的電子電路，其中每個(gè)晶體管的導(dǎo)電狀態(tài)控制各自的像素的顏色狀態(tài)。將沒有每個(gè)像素單獨(dú)的晶體管的矩陣顯示器稱為無(wú)源矩陣顯示器。在有源矩陣顯示器中的像素電路提高了像素的尋址能力，然而，與無(wú)源矩陣顯示器比較，有源矩陣顯示器的制造更加復(fù)雜和昂貴。另一方面，數(shù)個(gè)缺點(diǎn)如慢的響應(yīng)時(shí)間、圖像模糊和串?dāng)_限制了無(wú)源矩陣尋址電致變色裝置的實(shí)際應(yīng)用。圖像模糊可以在廣義上可以歸類為串?dāng)_效應(yīng)。它是像素之間通過(guò)電解質(zhì)相互作用的現(xiàn)象，并導(dǎo)致選定的行和列上相鄰像素的輕微著色。這種不適宜的著色隨著與選定像素的距離增加而減弱。常用的最小化圖像模糊效應(yīng)的技術(shù)是單獨(dú)的顯示像素的彼此物理隔離。串?dāng)_的另一個(gè)來(lái)源是像素之間經(jīng)由與矩陣連接的電極的相互作用。即，不僅在所尋址的一對(duì)列和行的交叉點(diǎn)處的像素改變其顏色，而且其他相鄰的像素也改變其顏色。串?dāng)_發(fā)生的原因在于，跨越圍繞所尋址的像素周圍的像素中的電解質(zhì)也存在電壓差。此外，與清空的未帶電像素比較，電隔離的有色顯示像素跨越其電極通常具有不同的電壓。當(dāng)將兩個(gè)像素充電為不同的色彩狀態(tài)并且連接在一起時(shí)，著色的像素趨向于通過(guò)電容放電而驅(qū)動(dòng)或著色清空的像素。WO 2004/114008中描述了電致變色無(wú)源矩陣顯示器的一個(gè)實(shí)例。像素包含夾在兩個(gè)有機(jī)層之間的電解質(zhì)，每個(gè)有機(jī)層包含電致變色聚合物。此外，該像素夾在兩個(gè)電極之間。而且，無(wú)源矩陣顯示器通過(guò)電極中的一個(gè)與有機(jī)層之間的具有二極管特性的層形成。換言之，在像素可以改變其顏色之前，必須超過(guò)閾值電壓。因此，顯示器中串?dāng)_的量減少。除了在像素中引入具有二極管功能的層之外，該申請(qǐng)還提出可以通過(guò)像素材料小心的組合獲得可無(wú)源尋址像素，但是關(guān)于應(yīng)當(dāng)如何選擇這些材料以獲得這種效果完全沒有給出任何信息或?qū)嵗?。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提出一種材料組合，所述材料組合提供一種在像素中不需要單獨(dú)的二極管層的可無(wú)源尋址像素。通過(guò)在獨(dú)立權(quán)利要求中提供的主題實(shí)現(xiàn)了這些和其他目的。在獨(dú)立權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。根據(jù)其第一方面，本發(fā)明涉及一種無(wú)源矩陣顯示裝置，所述顯示裝置包括: 一組安置為矩陣的像素單元，其中每個(gè)像素單元包括:第一像素層，所述第一像素層包含在不同的視覺上可察覺的色彩狀態(tài)之間可電化學(xué)轉(zhuǎn)換的電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料，第二像素層，所述第二像素層面對(duì)所述第一像素層，和固化的電解質(zhì)的第三像素層，所述第三像素層在空間上安置在所述第一像素層與所述第二像素層之間，并與所述第一像素層和所述第二像素層離子接觸，并且其中每個(gè)像素單元的所述第二像素層安置為導(dǎo)電碳。根據(jù)其第二方面，本發(fā)明涉及一種無(wú)源矩陣顯示裝置，所述顯示裝置包括:一組安置為矩陣的像素單元，其中每個(gè)像素單元包括:第一像素層，所述第一像素層包含在不同的視覺上可察覺的色彩狀態(tài)之間可電化學(xué)轉(zhuǎn)換的電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料，第二像素層，所述第二像素層面對(duì)所述第一像素層，和固化的電解質(zhì)的第三像素層，所述第三像素層在空間上安置在所述第一像素層與所述第二像素層之間，并與所述第一像素層和所述第二像素層離子接觸，并且其中每個(gè)像素單元的所述第二像素層安置為導(dǎo)電碳，從而提供至少響應(yīng)跨越所述電解質(zhì)施加的電壓的閾值電壓。每個(gè)像素的顏色由所述電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料的氧化還原態(tài)上的改變提供。換言之，電解質(zhì)通常沒有著色劑如PH染料，即響應(yīng)環(huán)境pH改變顏色的染料。再換言之，在像素的顏色轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電解質(zhì)的顏色通常保持不變或基本上不變。通常，將第二像素層安置為起到電化學(xué)過(guò)程中的對(duì)電極的作用，其中第一像素層形成像素裝置的活性變色層。將像素裝置的層基本上彼此平行地安置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述第一像素層正面的層，例如所述第一絕緣層和所述第一電極優(yōu)選為透明或半透明的，以使得可以在視覺上察覺像素裝置的變色。換言之，第二像素層是電子傳導(dǎo)性的。而且，第二像素層包含碳，或者安置為包含碳的電子傳導(dǎo)性材料。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一組像素單元用于提供至少響應(yīng)跨越所述像素單元施加的電壓的閾值電壓的用途，所述像素單元各自包括:-第一像素層，所述第一像素層包含在不同的視覺上可察覺的色彩狀態(tài)之間可電化學(xué)轉(zhuǎn)換的電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料，-第二像素層，所述第二像素層面對(duì)所述第一像素層，和-固化的電解質(zhì)的第三像素層，所述第三像素層在空間上安置在所述第一像素層與所述第二像素層之間，并與所述第一像素層和所述第二像素層離子接觸，其中，所述電解質(zhì)基本上沒有PH染料，并且每個(gè)像素單元的所述第二像素層安置為包含導(dǎo)電碳的材料。通過(guò)安置關(guān)于所述第一、第二或第三方面描述的裝置，提供了一種具有足以減少電致變色顯示器中的串?dāng)_的顯著的閾值電壓的像素。盡管控制電致變色像素裝置的閾值性質(zhì)的化學(xué)和物理機(jī)理仍有待揭示，可以利用所得到的電壓閾值行為以最小化矩陣顯示器內(nèi)的串?dāng)_效應(yīng)，如相對(duì)所施加的電壓非線性的電流和色對(duì)比度變化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該顯示裝置還包括一組第一電極和一組第二電極，它們彼此電隔離，并且以一定圖案安置以使得:-每個(gè)所述第一電極與每個(gè)所述第二電極僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉，-每個(gè)所述第二電極與每個(gè)所述第一電極僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉，并且-每個(gè)所述像素單元安置在各自的一個(gè)所述交叉點(diǎn)處，所述交叉點(diǎn)由各自的第一電極和各自的第二電極形成，其中:-每個(gè)所述像素單元的所述第一像素層與所述各自的第一電極的一部分一致，或者與所述各自的第一電極電子接觸，并且-每個(gè)所述像素單元的所述第二像素層與所述各自的第二電極的一部分一致，或者與所述各自的第二電極電子接觸。和像素層與電極層一致相關(guān)的益處是，需要更少的印刷步驟，S卩，可以獲得更有效率的制造方法。和像素層與電極層不同相關(guān)的益處是，可以使用不同的材料用于像素層和電極。通過(guò)選擇與像素層比較具有更高電極傳導(dǎo)性的電極材料，可以提供較不顯著的沿電極的電壓降，并且從而提供每個(gè)像素單元的更好轉(zhuǎn)換。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，它不包含其中每個(gè)控制元件與各自的一個(gè)所述像素單元結(jié)合并安置為提供用于有源控制所述像素單元的顏色的晶體管功能的一組單獨(dú)的控制元件。涉及本發(fā)明，單獨(dú)的控制元件是不作為像素單元的一部分的控制元件。即，控制元件安置在像素單元的電學(xué)上游或下游。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，將其安置在柔性基板或柔性載體上，并且優(yōu)選包含紙和/或塑料的基板或載體。與柔性基板的使用相關(guān)的益處是，它有利于用于制造顯示器的印刷方法的使用。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，將其安置為多層，所述多層具有可印刷性和柔性中的至少一個(gè)。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，所述像素單元的所述第一電極和第一像素層都安置為相同的材料或由相同的材料形成，和/或所述像素單元的所述第二電極和第二像素層都安置為相同的材料或由相同的材料形成。關(guān)于對(duì)數(shù)個(gè)組件使用相同的材料的益處是這簡(jiǎn)化并加速了制備方法。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，每個(gè)所述像素單元的所述第一電極和第一像素層都是相同的層的一部分，和/或每個(gè)所述像素單元的所述第二電極和第二像素層都是相同的層的一部分。關(guān)于這個(gè)實(shí)施方案的益處是，它通常提供簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，從而帶來(lái)更少的印刷步驟，以及更有成本效率的生產(chǎn)。備選地，雖然所述第二像素層和第二電極都安置在相同的平面內(nèi)，但對(duì)于第二像素層和第二電極分別使用不同的材料。電極可以安置為具有更高電導(dǎo)率的材料，從而降低所述第一像素層的轉(zhuǎn)換時(shí)間，使得可以使用更低的操作電壓和/或給出更高的色對(duì)比度。電極具有比所述第一像素層更高的電導(dǎo)率降低沿電極的電壓降。
根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，所述顯示裝置包括絕緣層，優(yōu)選塑料絕緣層，所述絕緣層安置在所述一組像素單元的每個(gè)像素單元中的所述第二電極與所述第二像素層之間，并且所述絕緣層還包括各自安置有電子導(dǎo)體的通道，所述電子導(dǎo)體各自將各自的像素單元的第二像素層與所述第二電極電連接。該此實(shí)施方案相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是，使得能夠僅用一個(gè)中間載體層制造。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，所述第二像素層覆蓋每個(gè)所述像素單元中的所述第三像素層的中心部分。更詳細(xì)地，所述第二像素層和所述第三像素層可以安置為使得各自的層的中心沿著所述層的法向方向一致，所述層具有堆疊結(jié)構(gòu)，并且被安置為相互平行。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，每個(gè)像素單元中的第二像素層的表面積為電解質(zhì)的表面積的至少60 %，或至少75 %，或至少90 %，或至少95 %。換言之，所述第二像素層可以安置在所述電解質(zhì)背后或由所述電解質(zhì)覆蓋。根據(jù)顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案，固化的電解質(zhì)是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)。根據(jù)備選的實(shí)施方案，固化的電解質(zhì)是聚陰離子電解質(zhì)。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，電解質(zhì)安置為使得它分為較小的離子配合物和顯著較大的離子配合物，其中較小的離子配合物具有第一電荷并且較大的離子配合物具有相反的電荷。較大的離子配合物優(yōu)選包含長(zhǎng)聚合物鏈或大分子 ，并且為陽(yáng)離子或陰離子。換言之，根據(jù)一個(gè)實(shí)例，電解質(zhì)為包含較大的陽(yáng)離子配合物的聚電解質(zhì)或低聚電解質(zhì)。根據(jù)備選的實(shí)例，電解質(zhì)為包含較大的陰離子配合物的聚電解質(zhì)或低聚電解質(zhì)?；旧?，對(duì)像素裝置的所述第一像素層的厚度沒有限制或限定，但是在一個(gè)實(shí)施方案中，主要出于制造和柔性的觀點(diǎn)，它典型地可以為0.1 μ m至7μπι之間，其中所選擇的厚度依賴所需的裝置性能；較薄的層通常等于較短的像素裝置轉(zhuǎn)換時(shí)間，而較厚的層通常等于較高的顏色對(duì)比。此外，像素裝置的所述第二像素層的厚度可以在一個(gè)實(shí)施方案中可以為0.ιμπ 至40μπ 。當(dāng)選擇層的厚度時(shí)應(yīng)考慮到以下各項(xiàng):太薄的第二像素層可以降低所述第一像素層的著色性能，并且太厚的層可能降低像素裝置的耐彎曲性和/或耐機(jī)械壓力性。此外，像素裝置的所述第三像素層的厚度在一個(gè)實(shí)施方案中可以為Iym至20μπι之間，或者未Iym至ΙΟΟμπι。通常，層變得越薄，柔性越好，但同時(shí)對(duì)比度下降。各像素層的厚度是沿各像素層法線的觀察方向測(cè)量的。根據(jù)提供像素層的任選的方法，它們可以通過(guò)多種常規(guī)印刷技術(shù)被提供，如旋涂、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、離子自組裝多層、氣溶膠噴射印刷或棒涂。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，通過(guò)激光技術(shù)的方式，優(yōu)選通過(guò)激光鉆孔的方式提供所述絕緣層中的通道。當(dāng)通過(guò)鉆孔或激光鉆孔的方式制造絕緣層中的通道時(shí)，優(yōu)選選擇足夠高熔點(diǎn)的材料，使得損壞通道周圍區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)最小化。在一個(gè)實(shí)施方案中，像素裝置的通道的橫截面積可以為例如10 μ m2至2mm2。根據(jù)另一個(gè)實(shí)例，該面積為100 μ m2至0.5mm2。根據(jù)再另一個(gè)實(shí)例，該面積為500 μ m2至0.2mm2。根據(jù)再另一個(gè)實(shí)例，該面積為1000 μ m2至0.1mm20與所述通道的延伸正交地測(cè)量橫截面積，即，如果通道成形為具有基圓半徑r的常規(guī)中空?qǐng)A筒，通道的橫截面積為pi*r2。相對(duì)大的通道橫街面積的益處在于它提供更高水平的電導(dǎo)率。然而，太大的通道橫截面積可以導(dǎo)致制造過(guò)程中的問(wèn)題，如第三像素層穿過(guò)通道的泄漏。對(duì)于一些制備技術(shù)，設(shè)置在所述通道中的電導(dǎo)體僅僅安置在所述通道的內(nèi)側(cè)，這意味著所述電導(dǎo)體具有中空或管狀形狀，具有內(nèi)周長(zhǎng)和外周長(zhǎng)，其中至少外周長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于所述通道的周長(zhǎng)。所述通道中電導(dǎo)體的其他安置是可能的，條件是該導(dǎo)體在所述導(dǎo)電列線與所述第二像素層之間提供電子連接。通常，根據(jù)本發(fā)明的裝置通過(guò)以下方式操作:向所述第一像素層施加第一電勢(shì)，并向所述第二像素層施加與所述第一電勢(shì)不同的第二電勢(shì)，使得在所述固化的電解質(zhì)內(nèi)建立電場(chǎng)。只要電勢(shì)維持得足夠長(zhǎng)，電場(chǎng)引發(fā)所述像素層的氧化還原反應(yīng)，所述反應(yīng)導(dǎo)致所述電致變色材料的顏色改變。應(yīng)當(dāng)理解，像素裝置的轉(zhuǎn)換時(shí)間或顏色改變通常依賴于例如:-電解質(zhì)中的離子遷移率，遷移率越高，轉(zhuǎn)換時(shí)間越短；-電解質(zhì)中的離子電流的大小，這由電解質(zhì)中的離子遷移率和電解質(zhì)體積兩者決定;-電化學(xué)活性和/或電致變色材料的選擇；-為了改變電致變色材料的顏色所需反應(yīng)的電化學(xué)活性和/或電致變色材料的體積；-所施加的電壓的振幅；電壓越高轉(zhuǎn)換時(shí)間越短，反之亦然?？梢酝ㄟ^(guò)安置多個(gè)如上所述的電致變色像素裝置，提供具有數(shù)個(gè)可單獨(dú)尋址像素的顯示器。有益的是，像素裝置安置為允許無(wú)源矩陣尋址概念的矩陣排列。任何用于無(wú)源矩陣顯示器的尋址的適合的、常規(guī)的或公知的方案可以用于操作本裝置。例如，安置成行的電極給出電致變色像素元件或第一像素層，而安置成列的電極給出矩陣顯示器的第二像素層。每個(gè)各自的行和列連接至數(shù)字集成電路的輸出引線，其優(yōu)選通過(guò)施加電壓驅(qū)動(dòng)。可以將希望通過(guò)顯示器顯示的圖像儲(chǔ)存在可編程電路中，其通過(guò)一次或反復(fù)更新整個(gè)顯示器輸出圖像。矩陣顯示器通常逐行更新，即使逐列掃描或單個(gè)像素掃描是其他可能的尋址替代方案。在逐行掃描中，允許輸出信號(hào)激活相應(yīng)的行，以使得所需的像素可以通過(guò)將電壓施加至相應(yīng)的列線而更新。未激活行和未尋址列的輸出是禁止的。之后，將已經(jīng)更新的行的輸出引線設(shè)定為輸出禁止，并且通過(guò)相同的方法更新隨后的行。在這樣的尋址方案中，閾值電壓結(jié)合與禁止的未尋址行和列允許無(wú)源矩陣顯示器在具有很小串?dāng)_的情況下的更新。在另一個(gè)實(shí)例中，利用閾值電壓與僅具有模擬輸出的外部電路的組合。這里，假設(shè)在一個(gè)像素單元中，完全著色通過(guò)施加電壓V實(shí)現(xiàn)。那么，將尋址行設(shè)置為此電壓的一般，而將尋址列也設(shè)置為此電壓的一半，但極性相反。因此，跨越像素單元的總電壓為V。將未尋址行和列設(shè)置為接地。在尋址行和未尋址列的交叉點(diǎn)處的像素單元或在未尋址行和尋址列的交叉點(diǎn)處的像素單元感受到更新電壓V的一半。由此，只要閾值電壓大約相當(dāng)于更新電壓V的一般，各自的像素單元中的閾值電壓從而最小化串?dāng)_。關(guān)于本發(fā)明，所述一組第一電極和所述一組第二電極有時(shí)以行電極和列電極為例說(shuō)明。關(guān)于行電極和列電極所陳述的內(nèi)容也可以用于所述一組第一電極和所述一組第二電極，即使這些電極沒有平行安置或彼此正交安置。定義層:根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，像素裝置具有疊層結(jié)構(gòu)，并且由不同材料的“層”構(gòu)成。這些層可以是連續(xù)的和/或圖案化的，并且可以施加于彼此(自支撐裝置)或施加至支撐體或載體(支撐裝置)。這些術(shù)語(yǔ)“自支撐/支撐”也可以用于單獨(dú)的層。自支撐層是可以以其自身進(jìn)行操作并且，例如在不損壞并且不需要額外的支撐層的情況下安裝至印刷機(jī)中。此外，術(shù)語(yǔ)“層”可以包括相同的平面內(nèi)的所有相同的材料，不管是將該材料圖案化還是以在平面中形成不連續(xù)的“島”的方式中斷。絕緣層:絕緣層優(yōu)選包含塑料，或者由包含塑料的層、塑料絕緣層、塑料膜或塑料箔如聚酯箔形成。對(duì)于塑料絕緣層或包含塑料的絕緣層，它可以包括例如膜、發(fā)泡膜或其層壓膜，包括，例如:聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯等；聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等；聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯(甲基)丙烯酸酯共聚物、ABS樹脂、離聚物樹脂等，但不限于這些實(shí)例。而且，對(duì)于層，可以使用商業(yè)膜，并且也可以使用利用工藝材料通過(guò)流延膜工藝形成的膜。此外，具有數(shù)個(gè)像素的顯示器可以包括絕緣材料的連續(xù)層，其形成所述多個(gè)電致變色像素裝置的至少一些的所述絕緣層。換言之，數(shù)個(gè)像素的絕緣層可以各自是一個(gè)連續(xù)絕緣層的單獨(dú)的部分。電致變色層:本發(fā)明涉及的“電致變色層”是連續(xù)幾何體，其可以圖案化為不同的形狀，并且由一種材料或多種材料的組合構(gòu)成。所述一種或多種材料可以是有機(jī)的或無(wú)機(jī)的、低分子的或高分子的。這種電致變色層，與其是由一種材料構(gòu)成還是多于一種材料的整體無(wú)關(guān)，組合了以下性質(zhì):至少一種材料在至少一個(gè)氧化態(tài)是導(dǎo)電的，并且至少一種材料是電致變色的，即作為材料中的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的結(jié)果展現(xiàn)顏色改變。任選地，電致變色層可以包含電化學(xué)活性材料。電化學(xué)活性:根據(jù)本發(fā)明的“電化學(xué)活性”層是一片具有可以通過(guò)改變所述材料的氧化還原態(tài)電化學(xué)改變的電子傳導(dǎo)性的材料。通常，電化學(xué)活性元件的至少一部分與電解質(zhì)離子接觸，并且電化學(xué)活性元件還可以與由相同或不同的材料構(gòu)成的電極集成。電極還可以安置在所述電化學(xué)活性材料的頂部。電致變色顯示器:本發(fā)明涉及的“電致變色顯示器”是包括至少一個(gè)電致變色像素層的裝置，安置所述裝置以使得電致變色層的顏色改變?cè)诜瓷浜?或透射中在視覺上可察覺。顏色改變:當(dāng)提及“顏色改變”時(shí)，這也意指包括光學(xué)密度或反射率上的改變，以使得“顏色改變”例如也考慮到從藍(lán)至紅、藍(lán)至無(wú)色、無(wú)色至藍(lán)、深綠至淺綠、灰至白或深灰至淺灰的改變等。無(wú)源矩陣:在有源矩陣顯示器中，每個(gè)像素配備有具有至少一個(gè)提供晶體管功能的控制元件的電子電路。換言之，無(wú)源矩陣顯示裝置是不具有其中每個(gè)控制元件與各自的一個(gè)像素單元相連的一組單獨(dú)的控制元件的顯示裝置。控制元件進(jìn)一步安置為提供能夠控制所述像素單元的顏色的晶體管功能?？刂圃膶?shí)例是場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電化學(xué)晶體管。“單獨(dú)的”意指控制層安置在所述像素單元的電學(xué)上游或下游。像素層:本發(fā)明涉及的“像素層”由電解質(zhì)與導(dǎo)電層之間的界面定義。更詳細(xì)地，像素層是在其一側(cè)被電解質(zhì)覆蓋的電子傳導(dǎo)層的體積。當(dāng)像素層是電致變色層時(shí)，層的變色可能不對(duì)應(yīng)于電解質(zhì)與電致變色層之間的界面，即所定義的像素層的范圍。顏色改變可能例如延伸到電解質(zhì)與電致變色層之間的界面之外，以及穿過(guò)電致變色層至由電解質(zhì)覆蓋的一側(cè)相反的一側(cè)。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，電解質(zhì)夾在包含碳的電極層與包含電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物的電極層之間，所述電極層在一個(gè)點(diǎn)彼此相交或交叉。如上面說(shuō)明的，像素層由電極與電解質(zhì)之間的相應(yīng)的界面定義。換言之，像素層與電極的相應(yīng)部分一致。在像素裝置的任選實(shí)施方案中，電子導(dǎo)體可以包括:電子傳導(dǎo)材料如，電子傳導(dǎo)聚合物如PED0T:PSS(聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸鹽))、碳、惰性金屬或電化學(xué)惰性金屬如金，或者適合于與電化學(xué)活性層接觸的其他導(dǎo)電材料，或者這些電子傳導(dǎo)材料的組合。通常，適于與電化學(xué)活性層接觸的導(dǎo)電材料是惰性的，以使得它們不引起實(shí)質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)。這些材料可以例如作為在制備過(guò)程或預(yù)制過(guò)程中安置在通道中的墨水或漿液提供。電極:電極可以包括任何電子傳導(dǎo)材料，如導(dǎo)電聚合物、金屬、導(dǎo)電碳、鈦、鉬、石墨、石墨烯、貴金屬和惰性金屬或這些電子傳導(dǎo)材料的組合。電極還可以包含電化學(xué)惰性金屬如金或其他適合于與電化學(xué)活性層接觸的導(dǎo)電材料。通常，適合于與電化學(xué)活性層接觸的導(dǎo)電材料是惰性的，以使得它們不引起實(shí)質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)。這些材料可以例如作為在制備過(guò)程或預(yù)制過(guò)程中安置在所述絕緣膜上的墨水或漿液提供。電極優(yōu)選為伸長(zhǎng)的，并且可以為帶形，或安置為線或線形。電極可以例如安置為導(dǎo)電聚合物的層或安置為金屬絲或線。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，第一組電極彼此平行地安置在第一平面內(nèi)。第二組電極彼此平行地安置在第二平面內(nèi)，所述第二平面與所述第一平面不同，并且其中所述第一平面與所述第二平面安置為彼此平行。優(yōu)選地，第一和第二平面僅分開小的距離，所述距離至少等于電解質(zhì)的高度。此外，所述第一和第二組電極通常安置為彼此垂直。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述第一和/或第二組電極的電極不安置為彼此平行，或者第一和第二平面不安置為彼此平行。此外，電極可以以直線安置，但也可以是曲線的或具有不規(guī)則形狀。換言之，安置為矩陣的像素單元不必須安置在直的行和列中，而是可以以更不規(guī)則的方式安置，條件是所述第一組電極中的每個(gè)電極僅與所述第二組電極中的每個(gè)電極僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉。直接電接觸:允許電荷通過(guò)界面交換的兩相(例如電化學(xué)活性有機(jī)材料和電解質(zhì))之間的直接物理接觸(公共界面)。通過(guò)界面的電荷交換可以包括:電子在導(dǎo)電相之間轉(zhuǎn)移、離子在離子傳導(dǎo)相之間轉(zhuǎn)移，或者在例如對(duì)元件與電解質(zhì)之間或電解質(zhì)與電致變色元件之間的界面處，通過(guò)電化學(xué)的方式，或者通過(guò)歸因于在這種界面上亥姆霍茲層的充電的電容電流的出現(xiàn)，在電子電流和離子電流之間的轉(zhuǎn)化。通過(guò)至少一種能夠在兩個(gè)元件之間傳輸離子的材料提供兩個(gè)元件之間的離子接觸。與第一和第二電化學(xué)活性層直接接觸(公共界面)的電解質(zhì)是可以提供兩個(gè)電化學(xué)活性層之間的離子接觸的材料的一個(gè)實(shí)例。因此可以稱該電解質(zhì)與兩個(gè)電化學(xué)活性層離子接觸。兩種材料可以例如經(jīng)由第三材料相互電子接觸。兩個(gè)元件之間的電子接觸通過(guò)至少一種能夠在兩個(gè)元件之間傳輸電子的材料提供。與第一和第二電化學(xué)活性層直接接觸(公共界面)的碳層是可以在兩層之間提供電子接觸的材料的一個(gè)實(shí)例。因此可以將碳層稱為電子導(dǎo)體，或電子傳導(dǎo)的。
直接電子接觸:在兩個(gè)電子導(dǎo)體之間的直接物理接觸(公共界面)。電致變色像素裝置可以包括至少在一個(gè)氧化態(tài)導(dǎo)電的聚合物作為電致變色材料和/或電化學(xué)活性材料，并任選地還包含聚陰離子化合物。用于在本發(fā)明的電致變色像素裝置中使用的電致變色聚合物例如選自由以下各項(xiàng)組成的組:電致變色聚噻吩、電致變色聚吡咯、電致變色聚苯胺、電致變色聚異硫萘、電致變色聚對(duì)苯乙炔，以及它們的共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中，電致變色聚合物是3，4- 二烷氧基噻吩的均聚物或共聚物，其中所述兩個(gè)烷氧基可以是相同的或不同的，或者一起表示任選地被取代的氧基-亞烷基-氧基橋。在再一個(gè)實(shí)施方案中，電致變色聚合物是選自由以下各項(xiàng)組成的組的3，4- 二烷氧基噻吩的均聚物或共聚物 聚(3，4-亞甲基二氧噻吩)、聚(3，4-亞甲基二氧噻吩)衍生物、聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)、聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)衍生物、聚(3，4-亞丙基二氧噻吩)、聚(3，4-亞丙基二氧噻吩)衍生物、聚(3，4-亞丁基二氧噻吩)、聚(3，4-亞丁基二氧噻吩)衍生物、以及它們的共聚物。聚陰離子化合物則優(yōu)選為聚苯乙烯磺酸鹽。如技術(shù)人員容易理解的，在本發(fā)明的備選實(shí)施方案中，電致變色材料包括任意非聚合物材料、不同的非聚合物材料的組合，或者聚合物材料與非聚合物材料的組合，它們?cè)谥辽僖粋€(gè)氧化態(tài)展現(xiàn)傳導(dǎo)性以及電致變色行為。例如，人們可以使用導(dǎo)電材料和電致變色材料的復(fù)合材料，如帶有聚合物或非聚合物電致變色材料如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、氧化鎳、聚乙烯二茂鐵、聚紫羅堿、氧化鎢、氧化銥、氧化鑰和普魯士藍(lán)(亞鐵氰化鐵)的導(dǎo)電粒子如氧化錫、ITO或ATO粒子。作為用于本發(fā)明的裝置的電致變色元件的非限制性實(shí)例，可以提到的有:一片導(dǎo)電并且電致變色的PED0T-PSS 片具有Fe2+/SCN_的導(dǎo)電并且電致變色的PED0T-PSS，并且Fe27SCN_作為附加的電致變色組分(參見下文)；與電致變色W03涂層直接電接觸的由在絕緣聚合物基體中的導(dǎo)電ITO粒子的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的片；與溶解在電解質(zhì)中的電致變色組分接觸的由絕緣聚合物基體中的導(dǎo)電ITO粒子的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的片。如上所述，電致變色像素裝置可以包含用于實(shí)現(xiàn)具有多于一種顏色的顯示器的其他電致變色材料。該其他電致變色 材料可以設(shè)置在電致變色像素元件中或固化的電解質(zhì)中，那么例如其包括電致變色氧化還原體系，如一邊是無(wú)色的Fe2+和SCN-離子的氧化還原對(duì)，另一邊是紅色的Fe3+(SCN)(取0)5配合物。通過(guò)其他非限定性實(shí)例的方式，這樣的材料可以選自不同的吩嗪類，如DMPA-5，10- 二氫-5，10- 二甲基吩嗪、DEPA-5，10- 二氫-5，10- 二乙基吩嗪和 D0PA-5，10- 二氫-5，10- 二辛基吩嗪，選自 TMPD-N，N，N'，N'-四甲基苯二胺、TMBZ-N，N，N'，N'-四甲基聯(lián)苯胺、TTF-四硫富瓦烯、菲咯啉-鐵配合物、罌紅A、二苯基胺、對(duì)-乙氧基菊橙、亞甲基藍(lán)、不同的靛青和酚藏花紅，以及它們的混合物。固化的電解質(zhì):為了本發(fā)明的目的，“固化的電解質(zhì)”表示這樣一種電解質(zhì)，該電解質(zhì)在其使用溫度是足夠剛性的，使得在其體相中的粒子/薄片基本上由電解質(zhì)的高粘性/剛性固定，并且它不流動(dòng)或泄漏。在優(yōu)選的情況中，這種電解質(zhì)具有合適的流變性質(zhì)，以允許將這種材料，例如，通過(guò)常規(guī)印刷法，以整片或圖案的形式涂布在支撐體上。在沉積之后，電解質(zhì)制劑應(yīng)當(dāng)在溶劑的蒸發(fā)后或因?yàn)榛瘜W(xué)交聯(lián)反應(yīng)而固化，所述化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)通過(guò)附加的化學(xué)試劑或通過(guò)物理效應(yīng)如通過(guò)紫外、紅外或微波輻射照射、冷卻或任何其他這樣的效應(yīng)帶來(lái)的。固化的電解質(zhì)可以例如包含含水或含有機(jī)溶劑的凝膠，如明膠或聚合凝膠。然而，固體聚合電解質(zhì)也被預(yù)期，并且落在本發(fā)明的范圍中。此外，該定義還包括通過(guò)適當(dāng)?shù)幕w材料，如紙、纖維或多孔聚合物浸取或以任何其他方式保持的液體電解液。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，此材料實(shí)際上是安置電致變色裝置的支撐物，以使得所述支撐物形成電致變色裝置的操作的整體部件。固化的電解質(zhì)可以包含粘合劑。優(yōu)選的是該粘合劑具有膠凝性。粘合劑可以選自由以下各項(xiàng)組成的組:明膠、明膠衍生物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚(乙烯基吡咯烷酮)、多糖、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚環(huán)氧丙烷、聚環(huán)氧乙烷、聚(苯乙烯磺酸)和聚(乙烯醇)，以及它們的鹽和共聚物；并且可以任選地被交聯(lián)。電解質(zhì)可以由以上所列材料中的一種或這些材料的兩種以上的組合形成?？傊?，根據(jù)本發(fā)明的像素裝置的材料選擇和垂直結(jié)構(gòu)構(gòu)造允許包括傳統(tǒng)印刷技術(shù)的制造方法。這種傳統(tǒng)印刷技術(shù)可以包括棒涂、絲網(wǎng)印刷、旋涂、噴墨印刷、氣溶膠噴射印刷，或者任何其他這樣的制造程序。像素裝置的結(jié)構(gòu)還允許使用可以簡(jiǎn)單地放大到更大尺寸制造的制造程序，這隨之允許更快和低價(jià)制造。例如，包括根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)像素裝置的顯示器陣列可以在輥-對(duì)-輥制造程序中制造。在像素裝置的一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電列線、所述通道中的電子導(dǎo)體、第二像素層、第三像素層和第一像素層可以通過(guò)印刷技術(shù)的方式安置。因此，提供所述第二像素層與導(dǎo)電列線之間的電子連結(jié)的電子導(dǎo)體可以優(yōu)選安置包含可印刷材料的材料以便有利于制造，即為了可印刷具有合適的流變性質(zhì)的材料。包含導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娞嫉哪沁@種可印刷材料的實(shí)例。在像素裝置的制造過(guò)程中，電子傳導(dǎo)材料可以通過(guò)以下方式安置在所述通道中:通過(guò)多種不同的印刷技術(shù)如棒涂、絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、氣溶膠噴射印刷、旋涂等，或者通過(guò)將材料涂布在通道處并將其通過(guò)例如跨越所述通道拖拉刮漿板而壓入所述通道。還應(yīng)理解的是，具有安置有電子導(dǎo)體的通道的絕緣層可以是預(yù)裝配的或部分預(yù)裝配的。例如，可以在預(yù)加工過(guò)程中涂布或安置通道和電子導(dǎo)體。一般地，本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和益處將從以下詳述、從屬權(quán)利要求以及附圖中顯現(xiàn)?，F(xiàn)在將通過(guò)實(shí)施例的方式參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)理解，附圖不是按真實(shí)比例的，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言易于理解，在本發(fā)明的范圍中，與附圖中所示的尺寸不同的尺寸是同樣可能的。附圖簡(jiǎn)述

圖1a示意性地示出了無(wú)源矩陣顯示器的分解透視圖，其中像素層和電極一致。圖1b示意性地示出了按照?qǐng)D1a所述安置的像素裝置中的像素的截面圖。圖2a示意性地示出了無(wú)源矩陣顯示器的分解透視圖，其中第一像素層和第一電
極一致。圖2b示意性地示出了按照?qǐng)D2a所述安置的像素裝置中的像素的截面圖。圖3a示意性地示出了無(wú)源矩陣顯示器的分解透視圖，其包含具有通道的絕緣層。圖3b示意性地示出了按照?qǐng)D3a所述安置的像素裝置中的像素的截面圖。圖4示出了用于計(jì)算顯示器的填充因數(shù)的參數(shù)。圖5-9示出了根據(jù)本發(fā)明安置的不同樣品的1-V特性。圖1Oa是顯示裝置的照片。圖1Ob是基于圖1Oa的照片的圖示，并反映了顯示裝置的一部分。圖11-14示出了根據(jù)本發(fā)明安置的包含不同電解質(zhì)的不同樣品的1-V特性。
詳述在圖1a和Ib中，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)源矩陣顯示器的一個(gè)實(shí)例。圖la是無(wú)源矩陣顯示器的分解透視圖，其中像素層和電極一致。設(shè)置一組電致變色材料的第一電極121，以及一組包含碳的第二電極122。每個(gè)電極均形成為直線伸長(zhǎng)的元件。第一電極121，即所述一組第一電極中的電極，彼此平行地安置在共同的第一平面中。第二電極122，即所述一組第二電極中的電極，彼此平行地安置在共同的第二平面內(nèi)。此外，相互關(guān)聯(lián)地安置兩組電極121、122，以使得每個(gè)所述第一電極與每個(gè)所述第二電極僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉。在圖1中，第一電極與所述第二電極正交地安置，即電極彼此以90度的角度交叉。備選地，電極可以以足夠偏離O和180度的幾乎任何角度，例如，以在10°至170°的區(qū)間內(nèi)的角度相互交叉地安置。在所述第一和第二電極之間的每個(gè)交叉處，存在空間上安置在兩個(gè)電極之間電解質(zhì)113的層。換言之，電解質(zhì)113夾在所述一組第一電極的一個(gè)第一電極121a與所述一組第二電極的一個(gè)第二電極122a之間。此外，第一像素層111由電解質(zhì)113與第一電極121a之間的界面的范圍定義。第二像素層112由電解質(zhì)113與第二電極122a之間的界面的范圍定義。換言之，所述第一像素層111與所述第一電極121a的一部分一致；并且所述第二像素層112與所述第二電極122a的一部分一致。更詳細(xì)地，所述第一像素層111和所述第二像素層112分別構(gòu)成了所述第一 121a和第二 122a電極的全部體積。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述一組第一電極安置在第一載體層116上，并且所述一組第二電極安置在第二載體層117上。第一和第二載體優(yōu)選安置為絕緣材料。當(dāng)制造像素裝置時(shí)，可以將電解質(zhì)安置在它們各自的電極交叉點(diǎn)處的電極的一個(gè)或兩者上。之后，將載體合在一起，以使得可以在各自的第一和第二電極之間的交叉點(diǎn)處提供離子連接。圖1b示出了按照?qǐng)D1a所述安置的像素裝置中的一個(gè)像素的示意性截面圖的放大。像素的層具有垂直或?qū)盈B的排列。更詳細(xì)地，電解質(zhì)113夾在包含電致變色材料的第一像素層111與包含碳的第二像素層112之間。此外，第一像素層在空間上安置在第一基板116與電解質(zhì)113之間；并且第二像素層在空間上安置在第二基板117與電解質(zhì)之間。觀察所述像素的方向是所述第一載體層的法向，并通過(guò)箭頭130指出。圖2a示意性地示出了無(wú)源矩陣顯示器的分解透視圖。在圖2a中所示的像素裝置200按照?qǐng)D1a和Ib所述安置，不同之處在于，所述第二像素層與所述第二電極不一致。代之為，所述第二像素層212是包含導(dǎo)電碳的單獨(dú)的層，在空間上安置在第二電極222a與所述第一和第二電極221a、222a之間的交叉點(diǎn)處的電解質(zhì)213之間。而且，第二像素層安置為與所述第二電極222直接電接觸。第二電極可以安置為與所述第二像素層相同的材料，或者具有更高電子傳導(dǎo)性的材料如銀。更詳細(xì)地，在第一電極221a與第二電極222a之間的每個(gè)交叉點(diǎn)處，各自的電解質(zhì)213的層和碳材料的第二像素層212彼此層疊，并且安置在所述第一和第二電極221a、222a之間；以使得所述像素層212與所述第二電極222a直接電子接觸，并且所述電解質(zhì)213與所述第二像素層212和所述第一電極221a的電致變色材料的所述第一像素層211兩者離子接觸。更詳細(xì)地，并且根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述一組第一電極221安置在第一載體層216上，并且所述一組第二電極222安置在第二載體層217上。第一和第二載體層216、217優(yōu)選安置為絕緣材料。此外，碳的第二像素層212安置在所述第一和第二電極221、222之間的每個(gè)交叉點(diǎn)或一些交叉點(diǎn)處的所述第二電極222a上。此外，電解質(zhì)213的層可以安置在各自的第一和第二電極交叉點(diǎn)處的第一和第二電極中的一個(gè)或兩者上。之后，將載體合在一起，以使得在各自的第一和第二電極221a、222a之間的交叉點(diǎn)處的第一與第二像素層211、212之間提供離子連接。圖2b是按照?qǐng)D2a所述安置的像素裝置中的一個(gè)像素的示意性截面圖的放大。像素的層具有垂直或?qū)盈B的排列。更詳細(xì)地，電解質(zhì)213夾在包含電致變色材料的第一像素層211與包含碳的第二像素層212之間。此外，第一像素層211在空間上安置在第一基板216與電解質(zhì)213之間；并且第二像素層212在空間上安置在第二電極222與電解質(zhì)213之間。此外，第二電極在空間上安置在第二像素層與第二載體層217之間。觀察所述像素的方向是所述第一載體層的法向，并通過(guò)箭頭230指出。圖3a示意性地示出了無(wú)源矩陣顯示器的分解透視圖。圖3a中所示的像素裝置300是按照?qǐng)D2a和2b所述安置的，不同之處在于，所述第二像素層312不與所述第二電極322直接電子接觸。代之為，包含通道319的絕緣層318安置在所述第二像素層312與所述第二電極322之間。電子導(dǎo)體320安置在每個(gè)所述通道319中。此外，安置絕緣層以使得每個(gè)電子導(dǎo)體320將第二電極322與第二像素層312電子連接。更詳細(xì)地，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，設(shè)置絕緣材料的第一載體層316，在其上安置一組第一電極321。此外，設(shè)置絕緣材料的中間載體層318，并在其中安置一組通道319。在所述中間載體層318的第一側(cè)上安置一組第二電極322，并且在所述通道319中設(shè)置電子導(dǎo)體320。而且，在所述中間載體層318的相反側(cè)上設(shè)置一組包含導(dǎo)電碳的第二像素層312，并且每個(gè)所述第二像素層312安置為與各自的一個(gè)所述電子導(dǎo)體320電子接觸，以使得每個(gè)電子導(dǎo)體320將各自的第二像素層312a與其各自的第二電極322a電子連接。在所有實(shí)施方案中，第二像素層均彼此隔離地安置。包含電解質(zhì)313的第三像素層安置在所述第二像素層312的每一個(gè)上。之后，將第一載體和中間載體316、318合在一起，以使得每個(gè)所述第一電極321與每個(gè)所述第二電極322僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉。以如下方式將第一載體和中間載體316、318合在一起:使得在第一電極321a與322a之間的交叉點(diǎn)處，在各自的所述第一電極321a與各自的一個(gè)所述第二像素層312a之間，經(jīng)由各自的一個(gè)所述第三像素層313設(shè)置離子連接。在這組第三像素層313與第一電極321之間的離子接觸如上所述提供了一組第一像素層311。另外地，或備選地，在將第一載體層和中間載體層316、318合在一起之前,可以將第三像素層設(shè)置為在對(duì)應(yīng)于各自的所述第一和第二電極321、322的對(duì)之間的預(yù)定交叉點(diǎn)的位置與所述第一電極321離子接觸。之后，以以下方式將第一載體和中間載體316、318合在一起:使得在各自的第一電極和第二電極321a、322a之間的交叉點(diǎn)處，在各自的一個(gè)所述第一電極321a與各自的一個(gè)所述第二像素層312a之間，經(jīng)由各自的一個(gè)所述第三像素層313設(shè)置離子連接。圖3b是按照?qǐng)D3a所述安置的像素裝置中的一個(gè)像素的示意性截面圖的放大。像素的層具有垂直或?qū)盈B的排列。更詳細(xì)地，電解質(zhì)313夾在包含電致變色材料的第一像素層311和包含碳的第二像素層312之間。此外，第一像素層311在空間上安置在第一絕緣層316與第三像素層313之間。而且，包含通道319的第二絕緣層318安置在所述第二像素層312與所述第二電極322之間，并且電子導(dǎo)體320安置在所述通道319中，所述電子導(dǎo)體將所述第二像素層312與所述第二電極322電子連接。任選地，第二像素層312可以安置在所述第二絕緣層與未在圖3a和3b中示出的另外的絕緣層之間。圖4示意性地示出了包含一組按照?qǐng)D1a和Ib所述安置為矩陣的像素單元的顯示器。將多個(gè)像素部分安置在矩陣結(jié)構(gòu)中，其中每個(gè)像素部分限定一個(gè)按照?qǐng)D1b所述的像素裝置。測(cè)量顯示器的共同性質(zhì)涉及填充因數(shù)。填充因數(shù)與每個(gè)像素的有效面積與整個(gè)顯示器的給定面積比較有關(guān)。填充因數(shù)可以從所示的尺寸A和B得到。距離A對(duì)應(yīng)于兩個(gè)分開的像素部分之間的距離，并且是兩個(gè)像素放置得多近，或者在顯示器中存在的無(wú)效面積多大的指示。距離B示出像素部分的典型尺寸，其對(duì)應(yīng)于像素元件的橫截面積。一般地，距離A的相對(duì)減少意味著填充因數(shù)的增加，并且面積B的相對(duì)增加意味著填充因數(shù)的增加。在一個(gè)實(shí)施方案中，基于IXlmm2的單個(gè)像素部分面積，包含根據(jù)本發(fā)明的像素裝置的顯示器的填充因數(shù)可以為90%。具有絕緣層的無(wú)源矩陣尋址顯示器的制備提供包含50 μ m厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(在下文中稱作PET)膜(Mel inex454，由DuPont Teijin film生產(chǎn))的絕緣層，其中通過(guò)激光照射，以20X20的網(wǎng)狀圖案建立通道，其中兩個(gè)相鄰的通道之間的距離為lcm。通道的入口直徑在所述絕緣層的第一側(cè)上為 30 μ m,并且在所述絕緣層的另一側(cè)上為 70 μ m。通過(guò)使用刮漿板，將導(dǎo)電碳漿(7102絲網(wǎng)印刷碳漿，由DuPont生產(chǎn))沉積至通道中。將碳漿在于120°C干燥3分鐘之后，重復(fù)一次碳沉積處理步驟，以確保通過(guò)通道的電子導(dǎo)通。在所述絕緣層的第一側(cè)上，通過(guò)刷沉積銀漿液的20條平行線(Ag5000絲網(wǎng)印刷銀漿液，由DuPont生產(chǎn))，其中每條線為 2-3mm寬和> 200mm長(zhǎng)，以使得每條線電連接所述絕緣層中的20條通道。之后將銀線熱處理；120°C，持續(xù)5分鐘。在所述絕緣層的第二側(cè)，沉積導(dǎo)電碳漿(7102)以在所述通道頂部形成各自具有 4-5_2的面積的方塊。將在電致變色像素裝置中充當(dāng)對(duì)電極元件的碳方塊在120°C干燥3分鐘。將20X20滴電解質(zhì)液滴(Luviquat Excellence,由BASF生產(chǎn)，包含10重量％的Ti02粉末(Kronos2300，由KRONOS生產(chǎn)))沉積至碳方塊上，并且在60°C干燥I分鐘。Luviquat是水溶液中的乙烯基吡咯烷酮和季銨化的乙烯基咪唑的共聚物。為了使電解質(zhì)充分地不透明使用Ti02。提供預(yù)先涂覆了 PEDOT:PSS(Orgacon EL-350，由AGFA生產(chǎn))的PET箔。將PED0T:PSS層通過(guò)小刀繪圖工具圖案化為20個(gè)矩形，每個(gè)矩形具有23X Icm2的面積。在所得到的矩陣顯示器中，PED0T:PSS矩形充當(dāng)?shù)谝浑姌O和第一像素層。根據(jù)與第二電極上的電解質(zhì)液滴相同的網(wǎng)狀圖案沉積20X20滴電解質(zhì)液滴，并在60°C干燥I分鐘。作為最終的處理步驟，將第二電極與第一像素層層疊在一起，以使得所述層在垂直結(jié)構(gòu)中彼此相對(duì)，并且導(dǎo)電銀線和導(dǎo)電PEDOT: PSS矩形以正交的方式取向。后者確保矩陣顯示器包含行和列。實(shí)施例裝置和參照裝置的制備可以通過(guò)使用與用于上述矩陣顯示器的材料相同的材料(碳衆(zhòng)，PED0T:PSS和電解質(zhì))和基板(PET箔)制造電致變色像素裝置。在單個(gè)像素裝置中不需要包含銀的導(dǎo)電線。根據(jù)像素裝置的第一實(shí)施例，將碳漿(7102，由DuPont生產(chǎn))和PED0T:PSS漿液(Clevios S V3絲網(wǎng)印刷漿液，由H.C.Starck提供)絲網(wǎng)印刷在各自的PET箔基板上，每個(gè)沉積層具有35x35mm2的面積，并且之后在110°C分別干燥5和2分鐘。之后，將具有2x2mm2的面積的電解質(zhì)層沉積在各自的預(yù)涂布的基板的角落，對(duì)每個(gè)基板一種電解質(zhì)圖案。在將電介質(zhì)層在60°C干燥I分鐘之后，通過(guò)將層層疊為垂直結(jié)構(gòu)完成像素裝置，其中夾在中間的電解質(zhì)確保第一與第二像素層之間的離子連接。制備像素裝置的第二實(shí)施例，具有和第一實(shí)施例相同的裝置結(jié)構(gòu)，區(qū)別之處在于采用另一種類型的碳漿(PF-407A，由Acheson生產(chǎn))，將其沉積至所述第二像素層上代替7102碳漿。制備像素裝置的第三實(shí)施例，具有和第一實(shí)施例相同的裝置結(jié)構(gòu)，區(qū)別之處在于采用包含預(yù)涂布的PED0T:PSS (Orgacon E1-350，由AGFA生產(chǎn))的PET箔作為所述第一像素層。制備像素裝置的第一參照樣品，具有和第一實(shí)施例相同的裝置結(jié)構(gòu)，區(qū)別之處在于將碳對(duì)電極替換為包含PED0T:PSS的電極。制備像素裝置的第二參照樣品，具有和第一實(shí)施例相同的裝置結(jié)構(gòu)，但其中將碳對(duì)電極替換為銀漿電極(Ag5000，由DuPont生產(chǎn))。測(cè)量電化學(xué)裝置性質(zhì)通過(guò)將電致變色像素裝置連接至半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(Hewlett Packard/Agilent4155B)測(cè)量它們的1-V特性。通過(guò)提供按照?qǐng)D1a和Ib所述安置的矩陣顯示器，并將每個(gè)樣品像素與該矩陣顯示器中的其他詳述分離，從而制備樣品像素。將電勢(shì)連接至第二像素層，同時(shí)將第一像素層接地。電勢(shì)開始于負(fù)值(將第一像素層氧化)并掃至正值(將第一像素層還原)，并之后再次回到負(fù)值，例如-2V至2V至-2V。所施加的電勢(shì)每20ms增加10mV。換言之，像素電極層從其初始透明氧化態(tài)轉(zhuǎn)換至其藍(lán)色還原態(tài)并且之后轉(zhuǎn)換回透明氧化態(tài)，并且通過(guò)參數(shù)分析儀連續(xù)記錄通過(guò)像素裝置的電流。測(cè)試結(jié)果像素裝置的第一參照樣品、第一、第二和第三實(shí)施例以及第二參照樣品的1-V曲線或1-V特性在圖5、6、7、8和9中給出。缺少碳對(duì)電極的兩個(gè)參照樣品圖5和9都不顯示電壓閾值行為，因?yàn)殡娏魃?降低或多或少地與所施加的電勢(shì)呈線性。圖5和9中的樣品分別包含PED0T:PSS和銀作為對(duì)電極。另一方面，在圖6、7和8中的像素裝置實(shí)施方案顯示為約0.5-1.0V的電壓閾值電勢(shì)。在通過(guò)無(wú)源矩陣尋址驅(qū)動(dòng)的矩陣顯示器中可以利用這種電壓閾值電勢(shì)。圖11-14示出了包含不同的電解質(zhì)113的像素裝置的實(shí)施例樣品的I_V曲線或1-V特性。其1-V曲線示出在圖11-14中的樣品裝置按照?qǐng)D1a和Ib所述安置，其中將矩陣顯示器中每個(gè)樣品像素從其他的像素分離。此外，每個(gè)像素110的第一像素層111包含PED0T:PSS作為電致變色材料，并且第二像素層112包含碳。其1-V曲線示出在圖11中的像素裝置的樣品所用的電解質(zhì)是聚(二烯丙基二甲基氯化銨)，一種聚陽(yáng)離子電解質(zhì)水溶液。這種像素裝置顯示約為±1.0V的閾值電壓。此外，該實(shí)施例的實(shí)施方案在OV時(shí)具有低漏電電流。因此，這種像素裝置可用于通過(guò)無(wú)源矩陣尋址驅(qū)動(dòng)的矩陣顯示器。圖12示出樣品的兩個(gè)不同實(shí)施方案的1-V曲線。通過(guò)方塊表示的取向是指包含乙烯基吡咯烷酮和季銨化的乙烯基咪唑的共聚物(Uiviqual K'由BASF以水溶液形式提供)作為聚陽(yáng)離子電解質(zhì)的樣品。通過(guò)圓圈表示的曲線是指包含聚苯乙烯磺酸鈉鹽(M.W. 70，000，由AlfaAesar提供)的水溶液作為聚陰離子電解質(zhì)的樣品。對(duì)應(yīng)于圖12中的圖的兩個(gè)實(shí)施例裝置均示出約為±1.0V的閾值電壓和在OV時(shí)的低漏電電流。因此，這種像素裝置也可用于通過(guò)無(wú)源矩陣尋址驅(qū)動(dòng)的矩陣顯示器。圖13和14示出包含乙烯基吡咯烷酮和季銨化的乙烯基咪唑的共聚物(1.UViquaLl由BASF以水溶液形式提供)作為聚陽(yáng)離子電解質(zhì)的樣品的1-V曲線。然而，每個(gè)像素裝置的電解質(zhì)包含不同的添加劑。產(chǎn)生圖13中的曲線的像素裝置的電解質(zhì)中的添加劑的目的是為了能夠具有可印刷性和可固化性。通過(guò)方塊表示的曲線是指具有Luviquat: DL-乳酸的比例為100: 18.5重量比的電解質(zhì)的樣品。通過(guò)圓圈表示的取向是指具有Luviquat: DL-乳酸:甘油1，3_ 二甘油醇酸二丙烯酸酯的比例為100: 18.5: 2.7重量比的電解質(zhì)的樣品。通過(guò)三角表示的圖是指具有Luviquat:甘油1，3_二甘油醇酸二丙烯酸酯的比例為100: 10重量比的電解質(zhì)的樣品。因此，可以使用添加劑如DL-乳酸和甘油1，3_ 二甘油醇酸二丙烯酸酯作為對(duì)Luviquat的添加劑，用于獲得可固化性和可印刷性，同時(shí)保持能夠在無(wú)源矩陣顯示器中具有尋址能力所需的閾值電壓。對(duì)于產(chǎn)生圖14中的1-V曲線的像素裝置，添加劑是甘油1，3-二甘油醇酸二丙烯酸酯(購(gòu)自 Sigma-Aldrich)、DL-乳酸(購(gòu)自 Sigma-Aldrich)、Irgacure 2959(2-輕基-4 ' - (2-輕基乙氧基)-2-甲基苯丙麗98%,購(gòu)自Sigma Aldrich)、TPO (二苯基(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦，Lucirin ΤΡ0，由BASF提供)、Ti02和水。通過(guò)方塊表示的圖是指具有Luviquat:甘油1，3_ 二甘油醇酸二丙烯酸酯:DL-乳酸:Irgacure 2959: TPO: Ti02 的比例以重量計(jì)為 100: 3: 1.9: 0.21.0.17.10的電解質(zhì)的樣品。通過(guò)圓圈表示的圖是指具有Luviquat:甘油1，3_ 二甘油醇酸二丙烯酸酯:DL-乳酸:Irgacure2959: TPO: Τ 02:水的比例以重量計(jì)為100: 10.8: 18.5: 0.77: 0.62: 92: 19.2 的電解質(zhì)的樣品。Irgacure2959 和 TPO是光引發(fā)劑，以使電解質(zhì)層能夠UV固化，并且Ti02粒子可以用作反射模式下操作的像素中的濁化層。這些圖表明，可以使用這些添加劑而不削弱閾值電壓。圖10是根據(jù)上述第三實(shí)施例制造的無(wú)源矩陣尋址顯示器的照片，并且根據(jù)棋盤圖案更新。該特定的矩陣顯示器包括20 X 20個(gè)電致變色像素裝置，并且基本上沒有串?dāng)_可以觀察到，即相應(yīng)的像素或暗或亮。圖1Ob是反映了顯示器的一部分的草圖，對(duì)應(yīng)于圖1Oa中虛線圓中的內(nèi)容。與圖1Oa比較，圖1Ob的草圖具有輕微的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在照片中，Ag-電極在各行像素元件下方水平伸展。在圖1Ob的草圖中，將Ag-電極畫成矩形，其當(dāng)從右向左觀察時(shí)是傾斜的(歸因于順時(shí)針旋轉(zhuǎn))。將電極設(shè)置在包含具有碳電極的通孔的絕緣基板上。在絕緣基板的另一側(cè)，設(shè)置包含碳的像素層。此外，將白色電解質(zhì)液滴提供在每個(gè)包含碳的像素層的頂部上。最后，提供包含導(dǎo)電聚合物的半透明片，并安置為使得它覆蓋所有電解質(zhì)，即，在所述電解質(zhì)與所述半透明片接觸處形成第一像素層。在半透明板中設(shè)置細(xì)直的豎直切口，以將像素段彼此電子隔離，其中，在每個(gè)段中的像素從照片底部至照片頂部逐個(gè)安置。兩個(gè)豎直切口之間的距離為lcm。每個(gè)段中的像素通過(guò)半透明片彼此電子接觸。如可在照片中可以看到的，每個(gè)像素的顏色，即半透明片的顏色，符合基本上完美的正方形。像素周圍的白色材料是不與半透明片接觸的電解質(zhì)，但可以看穿。在圖1Ob中，安置在Ag-電極的頂部上的離散的島對(duì)應(yīng)于電解質(zhì)。更詳細(xì)地，按行安置的一組第一電極給出電致變色像素元件或第一像素層，而按列安置的一組第二電極給出矩陣顯示器第二像素層。每個(gè)相應(yīng)的行和列連接至數(shù)字集成電路的輸出引線，其通過(guò)施加電壓驅(qū)動(dòng)。要通過(guò)顯示器給出的所需圖像儲(chǔ)存在可編程的電路中，其通過(guò)一次或反復(fù)更新整個(gè)顯示器輸出圖像。矩陣顯示器逐行更新，雖然逐列掃描或單個(gè)像素掃描是其他可能的尋址替代方案。在逐行掃描中，允許輸出的信號(hào)激活相應(yīng)的行，以使得所需的像素可以通過(guò)將電壓施加至相應(yīng)的列線而更新。未激活的行和未尋址列的輸出是禁止的。之后，將已經(jīng)更新的行的輸出引線禁止，并且通過(guò)相同的方法更新隨后的行。在上述描述中，已經(jīng)參照許多明確公開的實(shí)施方案大體上描述了本發(fā)明。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，如在從屬權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)其他不同于以上公開的實(shí)施方案也是同樣可能的。例如，圖5-9中的實(shí)施方案的電致變色像素層由PED0T:PSS形成。然而，除由PED0T:PSS形成的電致變色材料之外的其他電致變色材料也可以用于電致變色像素層，并且落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，其他不同于上述公開的所施加的電勢(shì)大小在本發(fā)明的范圍內(nèi)也是同樣可能的。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)源矩陣顯示裝置(100 ;200)，所述顯示裝置包括 一組安置為矩陣的像素單元(110 ；210), 其中每個(gè)像素單元包括: 第一像素層(111 ;211)，所述第一像素層包含在不同的視覺上可察覺的色彩狀態(tài)之間可電化學(xué)轉(zhuǎn)換的電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料， 第二像素層(112 ;212)，所述第二像素層面對(duì)所述第一像素層，和固化的電解質(zhì)的第三像素層(113 ;213)，所述第三像素層在空間上安置在所述第一像素層與所述第二像素層之間，并與所述第一像素層和所述第二像素層離子接觸，并且 其中每個(gè)像素單元(110;210)的所述第二像素層(112;212)安置為包含導(dǎo)電碳的材料。
2.一種無(wú)源矩陣顯示裝置(100;200)，所述顯示裝置包括 一組安置為矩陣的像素單元(110 ；210), 其中每個(gè)像素單元包括: 第一像素層(111 ;211)，所述第一像素層包含在不同的視覺上可察覺的色彩狀態(tài)之間可電化學(xué)轉(zhuǎn)換的電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料， 第二像素層(112 ;212)，所述第二像素層面對(duì)所述第一像素層，和固化的電解質(zhì)的第三像素層(113 ;213)，所述第三像素層在空間上安置在所述第一像素層與所述第二像素層之間，并與所述第一像素層和所述第二像素層離子接觸，并且其中所述電解質(zhì)基本上沒有PH染料，并且 每個(gè)像素單元(110 ；210)的所述第二像素層(112 ；212)安置為包含導(dǎo)電碳的材料，從而提供至少響應(yīng)跨越所述像素單元施加的電壓的閾值電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示裝置，所述顯示裝置還包括一組第一電極(121;221)和一組第二電極(122 ;222)，所述一組第一電極與所述一組第二電極彼此電子隔離，并且安置為使得: -每個(gè)所述第一電極(121 ；221)與每個(gè)所述第二電極(221 ；222)僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉，并且 -每個(gè)所述像素單元(110;210)安置在各自的一個(gè)所述交叉點(diǎn)處，所述交叉點(diǎn)由各自的第一電極和各自的第二電極(121a、122a ;221a、222a)形成，其中: -每個(gè)所述像素單元(110 ；210)的所述第一像素層(111 ；211)與所述各自的第一電極(121a ；221a)的一部分一致,并且 -每個(gè)所述像素單元(110 ；210)的所述第二像素層(112 ；212)與所述各自的第二電極(122a ；222a)的一部分一致，或者與所述各自的第二電極(122a ;222a)電子接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示裝置，所述顯示裝置還包括一組第一電極(121；221)和一組第二電極(122 ;222)，所述一組第一電極與所述一組第二電極彼此電子隔離，并且安置為使得: -每個(gè)所述第一電極(121 ；221)與每個(gè)所述第二電極(221 ；222)僅在一個(gè)交叉點(diǎn)交叉，并且 -每個(gè)所述像素單元(110 ；210)安置在各自的一個(gè)所述交叉點(diǎn)處，所述交叉點(diǎn)由各自的第一電極和各自的第二電極(121a、122a ;221a、222a)形成，其中:-每個(gè)所述像素單元(110 ；210)的所述第一像素層(111 ；211)與所述各自的第一電極(121a ；221a)電子接觸，并且 -每個(gè)所述像素單元(110 ；210)的所述第二像素層(112 ；212)與所述各自的第二電極(122a ；222a)的一部分一致，或者與所述各自的第二電極(122a ;222a)電子接觸。
5.根據(jù)在前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，所述顯示裝置沒有其中每個(gè)控制元件與各自的一個(gè)所述像素單元結(jié)合并且安置為提供用于有源控制所述像素單元的顏色的晶體管功能的一組單獨(dú)的控制元件。
6.根據(jù)在前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，所述顯示裝置安置在柔性基板(117 ；217)，并且優(yōu)選包含紙和/或塑料的柔性基板上。
7.根據(jù)在前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，所述顯示裝置安置為多層，所述多層具有可印刷性和柔性中的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中所述像素單元(110;210)的所述第一電極(121 ；221) 和第一像素層(111 ；211)全部包含相同的材料,和/或 其中所述像素單元(110 ；210)的所述第二電極(122 ；222)和第二像素層(112 ；212)全部安置為相同的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中每個(gè)所述像素單元(110;210)的所述第一電極(121 ；221)和第一像素層(111 ；211)全部是相同的層中的一部分，和/或 其中每個(gè)所述像素單元(110 ；210)的所述第二電極和第二像素層(112 ；212)全部是相同的層中的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-8中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，所述顯示裝置還包括絕緣層(318)，優(yōu)選塑料絕緣層，所述絕緣層安置在所述一組像素單元的每個(gè)像素單元(310)中的所述第二電極(322)與所述第二像素層(312)之間，并且所述絕緣層還包括各自安置有電子導(dǎo)體(320)的通道(319)，所述電子導(dǎo)體將各自的像素單元(310)的各自的第二像素層(312)與所述第二電極(322)各自電子連接。
11.根據(jù)在前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中在各自的像素單元中，所述第二像素層覆蓋所述第三像素層的中心部分。
12.根據(jù)在前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中在各自的像素單元中，所述第二像素層的表面積為所述電解質(zhì)的表面積的至少60%，或至少75%，或至少90%，或至少95%。
13.根據(jù)在前權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中所述固化的電解質(zhì)是聚陽(yáng)離子電解質(zhì)或聚陰離子電解質(zhì)。
14.一組像素單元用于提供至少響應(yīng)跨越所述像素單元施加的電壓的閾值電壓的用途，所述像素單元各自包括 -第一像素層(111 ;211)，所述第一像素層包含在不同的視覺上可察覺的色彩狀態(tài)之間可電化學(xué)轉(zhuǎn)換的電致變色和電化學(xué)活性的有機(jī)聚合物材料， -第二像素層(112 ;212)，所述第二像素層面對(duì)所述第一像素層，和 -固化的電解質(zhì)的第三像素層(113 ;213)，所述第三像素層在空間上安置在所述第一像素層與所述第二像素層之間，并與所述第一像素層和所述第二像素層離子接觸，其中 所述電解質(zhì)基本上沒有PH染料，并且每個(gè)像素單元(110 ； 210)的所述第二像素層(112 ；212)安置為包含導(dǎo)電碳的材料。
全文摘要
本文公開了一種電致變色無(wú)源矩陣顯示器(100)，其中每個(gè)無(wú)源尋址像素單元(111、112、113)包括將電致變色和電化學(xué)活性的聚合物(121)與導(dǎo)電碳的層(122)離子連接的電解質(zhì)(113)。從而，每個(gè)像素具有足以減少電致變色顯示器中的串?dāng)_的顯著的閾值電壓。
文檔編號(hào)G02F1/155GK103201676SQ201180047280
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者河原準(zhǔn), 彼得·安德森埃爾斯曼 申請(qǐng)人:阿克里奧瑞典信息和通信技術(shù)研究(Ict)公司, 琳得科股份有限公司