專利名稱：使用功能化或非功能化的玻璃陶瓷的、聚合物的、金屬的或者天然的、合成的或混合纖維 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明基于一種電致變色薄膜晶體管的產生和制造，無論自支撐與否，制作在玻璃陶瓷的(Vitroceramics)、聚合物的、金屬的或者天然的、合成的或混合的纖維質紙的襯底上，該襯底是功能化的，即，其主體包含在柵側上的電解質材料以及設置漏和源電極的襯底側的電致變色材料，此后稱為電致變色襯底，或是非功能化的，僅稱為襯底，其為電流控制的，且其中隨顏色變化而產生的狀態(tài)變化是可逆的。電致變色襯底的功能化在于將電解質和電致變色材料結合到襯底的主體中，同時在通常的襯底中，在表面上實施柵電極和對電極的沉積；超薄隔膜(7)的沉積或不沉積；電解質材料(3)；電致變色材料O)；和漏和源電極(5)，以橫向或垂直結構的形式，包括絕緣或包封島狀物(6)。如果襯底是用電解質和電致變色材料功能化的，則此后簡稱為電致變色襯底，使用襯底的兩個側面，一個用于沉積柵電極，另一個用于將源和漏電極沉積到溝道區(qū)上，如圖 2所示。在這種情況下，功能化的襯底的表面可以是鈍化或包封的。本發(fā)明的操作原則基于氧化物的氧化狀態(tài)的變化，例如，化學計量比或非化學計量比的氧化鎢(WO3),通過從電解質感生離子電荷的行為，通過隔膜(7)的存在或不存在，對于電致變色材料通過向柵極電極施加可調節(jié)的電壓和將其氧化還原反應建立在漏(5)和源( 之間的電子電流橫向或垂直的激活，導致電致變色材料O)的導電率有多個量級的變化，即，從沒有電流在源與漏之間流過的狀態(tài)到有電流流過還伴有顏色突變的狀態(tài)，在不施用施加電場和產生它的感生電流的情況下將其進行維持，或通過使施加于柵電極的電流和電壓的方向反向來返回原始狀態(tài)。也就是說，在本發(fā)明中，晶體管(2)的溝道區(qū)和柵電極通過電解質(3)而離子化連接，而不論超薄膜(7)是否存在，但它們不是電學連接的。在本發(fā)明中，當襯底是聚合物性質或由紙(1)制成的柔軟襯底時，其功能化是通過將其浸在電致變色氧化物的納米顆粒和鹽溶液中(如圖2所示)進行的。不像公知的電致變色器件，其中除了電致變色材料還需要電解質和對電極，這在本發(fā)明中這并不是必要的。在該相同的功能化面上，由金屬或簡并半導體氧化物構成的漏區(qū)和源區(qū)(5)(無機或有機的)，通過物理的、化學的、化學-物理的沉積技術根據(jù)特定圖案而定位。在襯底其它面上，通過上述技術中的一種來沉積具有有機或無機性質但高度導電的柵電極。在這些條件下，襯底與器件本身結合，它是自支撐的。如果襯底是非功能化的襯底，通過在襯底上沉積一系列的層來制造電致變色晶體管，根據(jù)圖1所示構建它，其中使用由電絕緣和非電致變色材料制成的絕緣島狀物(6)，其也用作包封最終器件的功能，可能在柵電極(4)和電解質(3)之間包括超薄隔膜(7)。在本發(fā)明中，薄膜晶體管的結構可以是橫向或垂直的，如圖3所示。在本發(fā)明中，構成器件的電致變色材料，電解質材料和電極材料可以具有無機形式或有機性質，且通過用于活性和非活性的薄或厚膜的物理、化學、化學-物理沉積技術處理，這在從接近室溫直到450°C的溫度下進行，即 直流或射頻濺射；·電阻或真空電子槍熱沉積； 受到射頻或UHF等離子輔助或不輔助的化學氣相分解； 真空加熱； 外延原子生長； 噴墨沉積； 溶膠凝膠； 熱解； 化學乳化。這些技術允許厚度為lnm-50 μ m的無機和有機材料膜的受控生長。概述本發(fā)明描述了一種制造和形成電致變色薄膜晶體管的方法，該晶體管結合有有機、無機或混合性質的薄膜或厚膜作為襯底(1)，該襯底(1)是用電解質材料C3)功能化或非功能化的，其上沉積或不沉積超薄隔膜(7)，該超薄隔膜(7)將它與柵電極(4)分離開， 二者均充當介電元件，其中該電致變色材料( 充當溝道區(qū)的有源半導體，以及柵，源 (5)和漏(5)電極都基于金屬材料例如鈦、金、鋁、或簡并半導體氧化物如銦和鋅的氧化物、 摻雜鎵的氧化鋅，特征在于，該器件的操作控制過程是通過電子和離子電流以及關閉狀態(tài)向開通狀態(tài)的切換，或者反之亦然，繼之以與電致變色材料相關的顏色發(fā)生變化進行的。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的特征在于，充當襯底(1)的薄膜可能是用包含電致變色材料和電解質材料的溶液功能化的，由此用作晶體管的有源部件，將其稱為電致變色部件。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案在于，充當襯底(1)的功能化的材料可能是玻璃陶瓷材料、聚合物、金屬箔或紙，稱為電致變色襯底，而厚度范圍為5-500微米之間。本發(fā)明的再一優(yōu)選實施方案的特征在于，結合一個或多個額外的有機或無機部件，具有金屬或簡并半導體G、5)、電致變色材料O)、電解質(3)或適應性(adaption)材料，構建成單一的、復合的、或多層的結構以提供具有兩個、三個或四個混合端子的、分立的或集成的有源器件，其同時充當切換鍵和具有相關顏色變化的電致變色器件。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，在沉積最終器件的任何其它部件元件之前，在襯底(1)上施加鈍化成適應性薄層(6)。本發(fā)明的再一更優(yōu)選實施方案的特征在于，所述要施加的鈍化或適應性層包含高電阻率的、特別是具有至多2000微米厚度的電解質材料，該電解質材料包括鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶多組分氧化物、或氟化鎂、或氧化鋅、或乙烯基聚合物、或者例如聚甲基丙烯酸甲酯的樹脂。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，通過下述一種或多種方法進行部件的沉積電阻或真空電子槍熱蒸發(fā)、直流或射頻或超高頻濺射(受到或不受到磁控管的輔助)、 化學氣相沉積(受到或者不受到射頻或超高頻的輔助)、噴墨印刷、化學乳化、溶膠凝膠、熱解或深涂覆。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，根據(jù)特定圖案的沉積薄膜，所述圖案是在制造過程之前或之后使用掩模、或機械掩模通過保護樹脂直接印刷的，或直接寫到沉積在紙上的材料上。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，沉積一種或多種導電組分G、5)，其包含有機或無機金屬材料、或高導電率的半導體氧化物。本發(fā)明的又一更優(yōu)選實施方案的特征在于，沉積一種或多種電致變色組分O)，其包含單一或復合離子無機或有機材料。本發(fā)明的又一更優(yōu)選實施方案的特征在于，沉積一種或多種電解質組分(3)，其包含有機、或單一或復合離子無機材料、或無機性質的超薄隔膜(7)，例如氧化鋅、或鉭和硅、 或鉭和鋁、或鉭和鉿的氧化物、或有機性質的超薄隔膜(7)、例如乙烯基聚合物、或聚甲基丙烯酸甲酯。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，通過無機或有機介電元件或層疊來包封最終的器件。本發(fā)明還描述了一種電致變色有源薄膜晶體管，其包含可由薄或厚膜(1)制成的支持體，該支持體對所述器件充當支持體或充當主體功能化支持體(1、2、3)(稱作電致變色襯底)，由此使其為可自支撐的。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，襯底(1)能包括天然的、合成的或混合的纖維質材料。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，還包含具有金屬的電特性的一個或多個有機或無機組分G、5)，電致變色材料O)、電解質材料(6)構建成單一、復合、或多層的結構，以提供有源電致變色器件，尤其是電致變色薄膜晶體管或電致變色有源矩陣。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，一種或多種導電組分(4、幻包含有機或無機、金屬材料或高導電率的半導體氧化物。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，將器件成型為電致變色薄膜晶體管，該晶體管能從開通狀態(tài)轉換到關閉狀態(tài)，伴隨有顏色的變化。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，包含兩種高導電率的材料，其具有嚴格相等的導電率并彼此分開Inm到1000 μ m的距離，分別稱為漏區(qū)和源區(qū)(5)，所述材料沉積在構成器件的溝道區(qū)的電致變色材料上。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，漏區(qū)和源區(qū)(5)包含導電率至少比溝道區(qū)O)的電致變色材料大至少三個數(shù)量級的有機或無機材料，用作電致變色薄膜晶體管的漏區(qū)和源區(qū)(5)。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，溝道區(qū)之上或之下的區(qū)域包含導電率比處于氧化狀態(tài)的電致變色材料( 大至少兩個數(shù)量級的有機或無機電解質材料(3)。本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案的特征在于，柵電極(4)鄰近電解質、或沉積在襯底的一個側面上(當后者得到功能化時)。
背景技術：
電致變色器件通常理解為包括當遭受電勢差時其光學特性(例如顏色)發(fā)生變化的材料的系統(tǒng)。在整個電化學過程(由電勢差激活電致變色，其中材料遭受氧化或還原的過程-分別是電子損失或獲得)中，具有電荷流動，這對于通過電解質進行平衡是必要的， 所述電解質即化學物質(離子，帶負電荷和正電荷粒子)的混合物，具有在電極之間“移動” 的能力。最后，為了完成電路，需要電荷平衡物質。就電子而言，該后者元件的功能是跟隨
7電致變色部件的電化學過程。[1-4]電致變色器件通常用在應用到窗戶的玻璃或塑料襯底中，即在建筑和汽車行業(yè)中，但是襯底的功能化和它在有源器件中的集成化構成一種創(chuàng)新。除此之外，我們不知道如上面提出的任何電致變色晶體管的存在。接下來，我們將描述本發(fā)明之前的現(xiàn)有技術和專利。關于研究和開發(fā)或應用領域，我們不知道任何非常接近或對應于本發(fā)明主題的活動，就集成過程和產品特性和所得用途而言。通過研究文獻，我們發(fā)現(xiàn)如下專利涉及經典電致變色器件，我們舉出其中的一些例子專利US 2008/0297878A1涉及一種包含纖維性有機襯底的電致變色器件，與目前提出的電致變色晶體管不同。專利PCT/PT2009/000008涉及一種纖維材料襯底中的電的和或電子的和或電致變色的元件的工藝，其與不同發(fā)明中的目的不同。2008年的葡萄牙專利申請103951的涉及使用纖維質的或基于生物有機的紙作為電子器件或系統(tǒng)的物理支持，而不涉及對制造工藝中的其集成化和電子器件和系統(tǒng)的維護。其與本發(fā)明不同。葡萄牙專利申請103671涉及電致變色器件結構作為固態(tài)計時器的用途，這與本發(fā)明不同。葡萄牙專利申請10998和10999涉及其中紙為器件的有源部分的晶體管。可是在這種情況下，既不是紙得到功能化，也不是器件改變它們的顏色或受離子和電子電流的控制。也就是說，該發(fā)明的目的不同于本發(fā)明。根據(jù)上述描述的可以得出結論，據(jù)我們所知，沒有專利申請或出版物有關于本發(fā)明中所提到的產品的形成和工藝。所引用的專利和參考文獻對應于與本發(fā)明相關的現(xiàn)有技術狀態(tài)，并存在一些交叉邊界特征，涉及所使用的工藝和材料，而且在某些情況下制造過程和技術是相似的?？墒?， 我們不知道任何關注于本發(fā)明的如下目的的工作和專利或技術專利申請使用功能化或非功能化的襯底的電致變色晶體管。本發(fā)明在于產生一種新的有源器件，該器件可同時充當切換鍵和電致變色器件， 其使用非功能化或功能化的襯底，也就是說，其中襯底在其主體內包含電解質和電致變色材料，例如聚合物或天然的、合成的、或混合纖維質紙。我們不知道這種器件的實施，無論是以嘗試的還是完全完成的實驗室形式。這些是本發(fā)明的中心目的，即產生混合而整體式品質，關于電子部件的集成，當應用本發(fā)明時其產生新效應和加入新價值，這是在現(xiàn)有技術體系中所沒有的。


圖1，沉積在非功能化的襯底上的電致變色薄膜晶體管的示意圖1-有機或無機襯底，具有高電阻率的，或者用高電阻率的電介質膜所覆蓋或者鈍化；2-有機或無機性質的電致變色材料；
3-有機或無機性質的電解質；4-高導電率的無機或有機材料制成的柵電極；5-具有有機或無機性質的高導電率材料，構成所謂的漏區(qū)和源區(qū)；6-由具有非常高電阻率的材料制成的電絕緣島狀物，其還用于包封整個器件；7-由有機或無機材料制成的超薄隔膜，通過該材料的離子交換導致發(fā)生離子從電解質材料向電致變色材料的遷移，從而導致可逆的氧化還原反應。圖2，具有功能化的襯底的電致變色膜晶體管的基本結構示意圖，稱為電致變色襯底。圖3，沉積在具有橫向或垂直結構的非功能化的襯底上的電致變色薄膜晶體管的示意圖，如圖中所示。箭頭示出了包含電解質和柵電極的裝置(set)的旋轉方向，從而提供具有垂直結構的器件。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細說明本發(fā)明利用一系列化學的、化學-物理的、或物理的技術來制造和沉積包含電致變色氧化物O)的納米顆粒的溶液，而顆粒尺寸為至多200nm，可向其中加入鹽(電解質 (3))以使其功能化，和制造和沉積除了絕緣島狀物(6)之外也構成柵(4)和漏和源(5)電極的材料。此外，還利用通過公知技術，優(yōu)選是噴墨印刷型、或旋涂、或溶膠-凝膠、或霧化、 或熱解、或直流或射頻濺射、或電阻熱沉積技術、或外延原子生長，在接近室溫或約450°C的溫度下進行有機或無機性質的透明電極的沉積工藝。本發(fā)明在于使用不同來源和組成的襯底，或同時充當物理支持體和電致變色材料的功能化的襯底，稱為電致變色襯底，其導致電致變色薄膜晶體管的產生，其中沉積工藝的溫度與所選擇的襯底類型相容。依賴于所打算的特定應用，本發(fā)明適于不同的配置。也就是說，本發(fā)明對應于通過使用新穎和創(chuàng)新性的工藝產生一種新器件，該器件展現(xiàn)出新的有源電致變色器件的一系列的創(chuàng)新性功能，其提供包含材料如薄聚合物例如聚脂薄膜或紙的的新產品和系統(tǒng)，用于物理支持和有源器件的部件的雙重功能。本發(fā)明的基本原理本發(fā)明涉及，使用功能化的襯底(稱為電致變色襯底)、或非功能化的襯底(通常稱為襯底)制造和產生新的電致變色薄膜晶體管，所述襯底具有不同的來源和組成，是堅硬或柔軟的，例如聚酯薄膜、紙、玻璃陶瓷等，同時充當切換鍵和在當從關閉狀態(tài)開啟到開通狀態(tài)時允許快速顏色切換的方法。以這種方式，可構成有源電致變色矩陣，其中像素和切換鍵對應于電致變色薄膜晶體管。因此可生產有源矩陣，該有源矩陣具有大的面積和小于數(shù)秒的切換時間，這是使用公知的電致變色器件中不可能獲得的特性，在公知的電致變色器件中對于大面積而言，顏色切換時間可高達幾分鐘。使用本發(fā)明可制造有源顯示器，無論是動態(tài)的還是靜態(tài)的(無源的)，應用到靈巧的透明度控制表面，例如風擋和汽車窗或遮陽板，這使用目前耗時過長器件是不可能實現(xiàn)的，因為面積越大，相關部件的電阻率就越大，因此將器件從對肉眼透明的形式切換到黑色或其它顏色的半透明的形式所用的切換時間也就越長，這是所使用的電致變色材料的種類和所發(fā)生的相應的氧化還原反應的功能。從這種意義上來說，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的當前狀態(tài)有巨大的質的飛躍。
該器件包含功能化的或非功能化的(堅硬或柔軟的)襯底。如果襯底是非功能化的，則屬于可能的有源矩陣(參見圖1)的每個晶體管都是由如下制造沉積有機或無機性質的簡并半導體氧化物或金屬G)，接著沉積有機或無機的電解質材料(3)、有機或無機的電致變色材料O)；沉積絕緣島狀物(6)，和沉積漏和源區(qū) (5)，通過任何前面提到的沉積技術利用有機或無機性質的簡并半導體或金屬?？扇芜x地在器件的頂上放置充當保護劑(6)的材料，例如，保護層的層疊或沉積， 所述保護層例如氟化鎂、或鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的氧化物的非晶化合物。本發(fā)明基于這樣的事實當電致變色材料經受某種靜態(tài)、動態(tài)、或瞬態(tài)的電勢差時其光學性質上也遭受變化。電致變色材料可以分為兩類無機氧化物和有機材料。另一分類體系基于發(fā)生變色過程的電勢。因此，當由負電壓感生變色狀態(tài)時，電致變色氧化物(無機材料)可采用陰極變色，這是Ti、Nb、Mo、Ta和W的氧化物的情形，或當由正電壓感生變色狀態(tài)時，采用陽極變色，這是Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Rh和Ir的氧化物的情形，它們都是過渡金屬的氧化物。由下列通式給出無機電致變色氧化物的氧化還原反應陰極變色yA++ye>M0x (無色的)< => AyMOx (變色的)，(1)A+= H+、Li+、Na+、Ag+、(2)陽極變色yA>yh++M0x (無色的)< => AyMOx (變色的)，(3)
Α" = Γ、CW, OH- ；0 < y < 0. 3 (4)其中字母M代表存在的金屬物質，0意指氧，且y和χ代表在導致顏色變化的反應中存在的各自摩爾百分比。除了無機材料，還必須考慮有機材料，即在最近十年中發(fā)現(xiàn)的一些表現(xiàn)出不尋常的電致變色性質的材料，例如紫羅精(vialogSneos)，其具有相當吸引人的性質，該性質在于根據(jù)其分子內引入不同的取代采用不同的顏色的可能性。聚合的電致變色材料也屬于這一類，當和其它電致變色材料比較時具有一些優(yōu)點。這些聚合物的制造和研發(fā)成本通常低于無機電致變色材料，其層通常通過例如電子槍輔助熱蒸發(fā)、或受到磁控管輔助或不輔助的濺射、或外延分子生長、或射頻等離子體輔助的化學氣相分解的方法沉積而成。同樣的材料根據(jù)添加到聚合物中的激活劑或穩(wěn)定劑元素表現(xiàn)出不同顏色的可能性也是相對于其它電致變色材料的很大的優(yōu)點。這種(多色的電致變色)材料的一個例子是聚苯胺隨著陽極電勢的連續(xù)上升，透明層變?yōu)榫G色、藍色、然后紫色。作為有機材料，聚合物電致變色材料主要是化學不穩(wěn)定的，且對UV輻射表現(xiàn)出高敏感性，這是導致器件在外部環(huán)境(戶外)中應用時短的操作壽命的主要原因。上述材料的制備過程基于化學的、物理的、或化學-物理的技術，例如化學氣相分解(CVD化學蒸氣分解)[6、7]；射頻等離子體輔助化學氣相分解(PECVD，見圖4)、脈沖激光 [8]；溶膠凝膠[9、10]；浸沒技術；霧化熱解[11]；存在或不存在磁控管的直流或射頻濺射 [12-14]；加熱的燈絲或電子槍熱蒸發(fā)[6]；電化學生長[6、15]；噴墨印刷[16]；溶膠凝膠； 深涂覆；熱解等。除了電致變色材料，作為本專利的目的的電致變色薄膜晶體管還要求包括稱為標記物的材料(電解質或離子導體)。這種材料通過經過電致變色材料的離子物質的運動將
10會改變它的光學密度(變色)。因此有yA++ye>M0x (無顏色)< => AyMOx (變色的)，(5)其中A+ = H+、Li+、Na+。(6)對于它的功能，電致變色薄膜晶體管使用離子和電子電流變化的性質，當器件從其中流過電致變色材料的電流極少的關閉狀態(tài)切換到其中電流提高大于一個數(shù)量級的開通狀態(tài)時，這引起顏色變化，由此導致根據(jù)式(5)的氧化物(氧化還原反應)的顏色變化， 伴隨著電致變色材料的導電率相應的的突然變化。如圖3所示，具有橫向結構的電致變色薄膜晶體管包括化學計量比或非化學計量比的電致變色材料的窄帶材，如氧化鎢(WOx，其中0. 5 < X < 3)，其限定了晶體管的溝道區(qū)。柵電極通過化學計量比的或非化學計量比的電解質材料連接至溝道區(qū)，例如高氯酸鋰 (LiClOy, 0. 5 < y < 4)，離子化的而不是電子化的，也就是說，柵電壓的施加在電致變色材料中感生了氧化還原反應的發(fā)生，通過建立的電子電流從漏區(qū)到源區(qū)受到激活，由此導致整個溝道區(qū)的顏色變化，稱為矩陣像素。對于垂直的晶體管(類似于對電致變色窗所發(fā)生的)，透明柵電極位于在電解質上方(見圖3)。在任一情況下，在源和漏(5)之間電子電流的流動因施加于柵電極的電勢感生的氧化還原反應受到溝道區(qū)(電致變色材料)的電阻變化的調節(jié)，由此在電解質和電致變色材料之間建立根據(jù)式1-4之一的離子電流。例如，當使用無機電致變色材料例如WOx時，當施加于柵電極的電勢為零時，柵電流也為零，且該器件處于所謂的關閉狀態(tài)。當施加于柵電極的電勢不為零時(依賴于電致變色材料的極性)，該材料變?yōu)閷щ娦缘那移漕伾兓?。當電致變色材料是有機材料時，發(fā)生相反的情況。關于電致變色薄膜晶體管的操作，重要的參數(shù)是變色效率(CE)，以Cm2C-1計，其決定了電致變色材料的光學行為作為激發(fā)(stimulus)的函數(shù)，在該情況下是電場。為了計算此參數(shù)，必須知道單位面積的全部注入/提取電荷和光學密度(S J。所得電荷流動的光學密度由如下給出δ0Β = log(T0(A)/Tc(A))(7)其中Ttl代表初始透明度，和Τ。代表發(fā)生變色后的透射率，對于給定波長λ而言。變色效率由如下等式給出CE(A) = 5 0D(A)/Q(8)其中Q為傳輸?shù)碾姾?。除了電致變色材料和標記物，電致變餼薄膜晶體管的必要部分是電解質材料。當考慮無機固態(tài)電解質時，可考慮多種，而最常使用的以及對本發(fā)明合適的是化學計量比或非化學計量比形式的Li3N、LiALF4, LiNbO3,這是因為與鋰相關的穿透性和遷移率的優(yōu)異特性。聚合的電解質的特征在于具有一種或多種聚合物作為基體或基質。在最常使用和研究最多的這種類型電解質的鹽之中，可提及化學計量比或非化學計量比的LiC104、LiI, LiBr, LiAsF6和LiCF3S03。這類電解質的主要優(yōu)點在于也可充當包封劑。關于前面所述的不同類型的電解質的導電率，可期望0. 33S/cm到10_8S/cm之間的變化范圍(對于無機和有機固體電解質)，其是決定反應時間的性質，因此決定與所給的物理、橫截面或橫向的距離相關的逐漸的顏色變化過程。
根據(jù)前述內容，該器件可以在不同類型襯底如玻璃、聚合物、和紙中開發(fā)。用作支持體或襯底的材料可以是或可以不是透明的，這取決于器件的應用。根據(jù)前述內容，該器件包含兩個金屬電極或具有金屬行為的電極，其允許施加或感生靜電場和電荷控制，如果需要，由如下制成良好導電的金屬材料，例如鉻、鈦、銀、鋁、 金、和其它基于所述元素的化合物，以及具有高導電性的透明導電的氧化物，例如銦和鋅的氧化物的合金；銦和錫；摻雜鎵的氧化鋅、或鋅、鎵和銦的多組分氧化物。根據(jù)前述內容，該器件可以包封或可以不包封，例如使用玻璃質或聚合的材料通過膠合或層疊的方法進行。根據(jù)器件的應用，用作支持體或襯底的材料可以是或可以不是透明的。根據(jù)前述內容，如果襯底是稱為電致變色襯底的功能化的襯底，則本發(fā)明產生了這樣一種方法，其中避免了使用電解質來與電致變色材料電荷交換的需要，除此之外也不需要對電極，且允許其自支撐性質。也就是說，本發(fā)明在單一元件中集合了五個并列放置的迄今所需的元件，這些是要用于電致變色器件的結構的襯底、電解質、電致變色材料、和對電極，以及用于電荷提供和存儲的電池。在本發(fā)明中，使紙纖維、或聚合纖維、或聚合材料例如聚酯薄膜的主體、或厚度很小(小于Imm)的玻璃陶瓷材料的主體功能化的方法，對其提供前述能力，為此僅有必要添加電極，即分別在功能化的襯底的一個側面上添加柵電極，和在襯底其它側面上添加源和漏電極。另一方面，非常規(guī)工藝技術如噴墨印刷的開發(fā)開創(chuàng)了基于使用包含化學溶液的油墨直接寫在紙上的可能性，在該溶液中前體和其添加劑具有所希望的物理-化學功能。在該上下文中，使本發(fā)明突出的襯底功能化的方法基于包含化學溶液的印刷油墨，該化學溶液含有電致變色氧化物的納米顆粒和鹽，例如鋰，其吸收紙的纖維、或聚合物襯底、或厚度很小的玻璃陶瓷襯底、或具有親水性的聚酯薄膜，并由此允許發(fā)生快速和主體的潤濕，繼之以保護功能化的襯底(6)的疏水涂層且允許連接電極的沉積，或想要加入到該系統(tǒng)的其它器件，而不損壞電致變色系統(tǒng)的功能化，可用稱為過孔的接觸窗實現(xiàn)其連接。這種開發(fā)允許獲得低成本、可處置和自支撐的電子材料和器件，且開創(chuàng)了向功能化的襯底引入動態(tài)部件的可能性。發(fā)明的詳細說明如前所述，本發(fā)明涉及一種基于電致變色器件的薄膜晶體管的產生和制造工藝， 其中當晶體管從關閉狀態(tài)切換到開通狀態(tài)時(見圖1至；3)，溝道區(qū)改變其顏色。該器件包括非功能化(圖1)或功能化(圖2)的襯底(1)，其具有橫向或垂直結構(圖3)。如果堅硬的或柔軟的襯底是非功能化的襯底，則在其上沉積柵電極，接著沉積包含標記元素的電解質(3)，該標記元素將與沉積到后者上的電致變色材料( 發(fā)生反應， 由此導致可觀察到的顏色變化，以并置或迭層形式，受到在漏與源之間流動的電流的加速， 該電流是器件工作模式的函數(shù)，即橫截面變色變化或縱向變色變化。漏和源電極( 配置在器件的遠端(見圖幻；當與電池連接時，它們連同柵控電壓，允許使Li+離子從電解質鹽向電致變色材料的擴散加速。鋰離子的擴散依賴于電致變色材料的結構、化學計量比、和形貌[5、6、15]。在與陽極(與正電勢連接的端子)接近處開始變色前沿，所施加的電壓越大， 它的進展越快。當堅硬或柔軟的襯底是功能化的襯底時，其主體在一側上包含電致變色材料而在其它側上包含電解質材料(見圖幻?？刹捎冒{米顆粒的化學溶液進行功能化，我們稱其為功能化的電致變色油墨，外加包含離子如鋰的鹽，由此通過例如噴墨印刷、或深涂覆、 或霧化、或溶膠凝膠、或其他方法使襯底同時具有電致變色材料和電解質的特征，而不需要使用對電極來制備電致變色器件。如前所述，本發(fā)明涉及一種制造方法，該方法允許在襯底中產生添加劑和同時具有電致變色材料和電解質和電荷存儲器件功能的，向襯底提供固態(tài)自支撐電致變色器件或系統(tǒng)的功能化，這些功能在本發(fā)明之前是未知的。根據(jù)前文所述，具有電致變色材料和電解質的襯底的功能化是通過如下方式進行的通過公知技術如深涂覆、或噴墨印刷將其浸入包含無機氧化物的納米顆粒和鹽的溶液中，這是所用的襯底的親水或疏水特性的功能，或在襯底制造的最后階段通過構造或其它類似方法插入它們。根據(jù)對前述產品的描述，在襯底制造階段中要用于油墨溶液或要插入作為前體的納米顆?？梢跃哂袩o機、或有機、或混合的性質。在無機納米顆粒的情形中，這些將由Ti、 Nb,Mo,Ta和W的氧化物制成以提供陰極變色，或由Cr、Mn、Fe、Co、Nijh和Ir的氧化物制成以提供陽極變色。根據(jù)前文所述，有機納米顆?？梢杂勺狭_精和聚合物材料如聚苯胺制成。根據(jù)前文所述，電解和電荷存儲功能歸因于含鋰的無機鹽，如Li3N、LiALF4, LiNbO3，或LiC104、Lil、LiBr, LiAsF6、和LiCF3SO3的聚合物鹽，通過將后者浸入化學溶液中將其插入到襯底(如紙的情形)中，或在襯底制造的最后階段期間將鹽插入到襯底的主體中。根據(jù)前文所述，當在襯底制造過程中不插入構成電解質和電致變色材料的不同顆粒時，在不同的溶液中浸入襯底如紙之后，然后應當進行干燥以去除溶劑，和最后在紙片的兩面上或在紙表面區(qū)域的遠端處沉積兩個透明電極(TCO)以準備用于電接觸的連接。電極連接至外部電源，由此對器件施加電勢差。當施加該電勢差時，來自鹽的離子將會向電致變色材料中遷移。取決于施加的電勢差的方向，在襯底的任一側交替出現(xiàn)變色，總是使負極端子所在面發(fā)生變色。通過交替改變電源極化，離子經過纖維質的基體向襯底其它側遷移，而現(xiàn)在那側變?yōu)橹模拖喾吹膫茸優(yōu)橥该?。以這種方式，吸收有前述溶液的纖維質襯底根據(jù)常規(guī)電致變色單元同時呈現(xiàn)四種不同的功能，它們是襯底(1)，電致變色材料( ，電解質(3)和對電極。根據(jù)前文所述，該器件可包括三個透明導電電極(柵、源和漏)，其允許分別施加或感生電場和電荷。目前，沒有任何已知的專利，也沒有任何現(xiàn)有技術包括本發(fā)明。在已記載的專利數(shù)據(jù)庫中的進行的檢索表明作為本發(fā)明目的的襯底的制造工藝、產品和工作系統(tǒng)均未描述在現(xiàn)有技術中。具有功能化和非功能化的襯底的器件的開發(fā)的實施例a)功能化的襯底為了處理如前所述的電致變色器件，可使用不同的電致變色材料以及鹽，但是作為實例，我們提及由紙襯底以及三氧化鎢(WO3)的納米顆粒和高氯酸鋰(LiClO4)的溶液開發(fā)的器件的情形。
13
1.襯底的制備不必在襯底上進行任何類型的預處理或清洗工序。只需要提供具有所需尺寸的多孔襯底。2.溶液的制備由雙氧水(H2O2)和金屬鎢(W)制備W03納米顆粒的溶液。將W添加到H2O2，使混合物靜置直到獲得透明的溶液，然后加熱溶液直到形成黃色粉末。在這一階段加入醋酸。繼續(xù)加熱溶液直到發(fā)生的溶劑完全蒸發(fā)。將所得的黃色粉末分散到無水乙醇中。使該分散液靜置數(shù)天。之后加入高氯酸鋰。3.在襯底上沉積溶液將襯底完全浸入前面所述的溶液中1-5分鐘。之后，在50-100°C溫度下在加熱板上對襯底進行干燥45-75秒。4.電極的沉積使用機械掩模、或通過噴墨印刷技術將其寫下、或使用其它公知的光刻技術在前述襯底的兩側上沉積柵、漏和源電極，并采用前述技術之一例如室溫下的濺射技術在可見區(qū)域沉積透明材料，例如IZO(摻雜鋅的氧化銦)、GZO(摻雜鎵的氧化鋅)、鋅、鎵、和銦、或鋅、鎵、或錫等的多組分氧化物，其具有簡并半導體的電學性能。b)非功能化的襯底在下文，介紹了一個制造實施例，其使用玻璃陶瓷襯底和一些能夠用于薄膜晶體管的產生和制造的材料。1.堅硬襯底的準備最初在30-50°C的溫度下將其浸入異丙醇中，其中對于這個特定實施例選擇50°C 的溫度，在超聲浴中持續(xù)15分鐘的時間段。在該時間段之后，從醇中取出襯底，并將其浸入溫度為40-65°C的超純水(50)中持續(xù)與之前時間相等的時間。之后，將襯底用氮氣流干燥。2.柵電極的沉積采用磁控輔助濺射技術在室溫至450°C的溫度下，根據(jù)可能涉及機械掩模或光刻工藝例如剝離的圖案沉積具有高導電率，優(yōu)選具有非晶結構的簡并半導體氧化物。之后，對其進行清洗工序從而為第二制備階段準備如此涂覆的表面。3.絕緣島狀物的沉積采用相同的磁控輔助濺射技術或噴墨印刷，根據(jù)與(機械或光刻膠的)掩模相關的圖案或通過直接寫入，進行絕緣材料如鉭和硅，或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶多組分的化合物，或者聚合化合物例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的沉積。以這種方式，確保柵電極與隨后層即電解質和電致變色材料的電絕緣。4.聚合物電解質的準備在可控氣氛的手套箱中，將對電荷積累過程高度敏感的材料例如之前干燥處理的高氯酸鋰(Liao4)溶于碳酸丙烯酯(PC)，溶液M中。并行地，將用作電解質材料的有機材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以1 5到1 10的比率溶于乙酸乙酯中。最后，將之前的溶液與LiC104+PC[lM]以2 5到2 10的比例混合，以便在電解質中納入標記物。 所有這些均依據(jù)之前所繪制的掩模圖案來進行。5.電致變色材料的沉積(WOx，其中0 < χ彡3)
在20-450°C的溫度下，采用與用于沉積電解質的圖案相同的圖案，通過物理沉積技術如電阻熱蒸發(fā)、電子槍熱蒸發(fā)、濺射，或者通過化學過程如噴墨印刷、或溶膠凝膠、或熱解、或深涂覆在該結構上沉積三氧化鎢，而相應的公差與蝕刻方法相關。在物理方法的情形中，膜生長率可以很高，大于3nm/s，且工藝成本可以非常低，即在電阻熱蒸發(fā)的情形中，當與其它沉積技術如電子槍輔助熱蒸發(fā)或濺射相比時。6.器件組裝將玻璃或其它透明無機或有機材料放置在器件頂部用于包封是可選的步驟，但是它對應于旨在使其操作不依賴于所經受的外部環(huán)境的密封和保護工藝?？刹捎萌魏萎a品組裝領域公知的技術例如層疊來實施該包封工序。應用目前可能使用通過利用本發(fā)明所提供的器件和電路的主要行業(yè)是整個電子行業(yè)、 半導體行業(yè)、平板顯示行業(yè)等、汽車行業(yè)、造紙行業(yè)、廣告行業(yè)、玻璃行業(yè)、塑料行業(yè)、儀器和傳感器行業(yè)、食品行業(yè)、醫(yī)療和生物技術行業(yè)、光電子行業(yè)、微米和納米電子行業(yè)。本發(fā)明的目的在于，由電致變色薄膜晶體管取代目前的電致變色二極管型電致變色器件，這允許制造具有大面積的矩陣，其中像素就是改變其顏色的晶體管的溝道區(qū)，由此允許將成型的大面積構建成顯示器，該顯示器在約幾秒的時間內在透明或半透明或不透明或變色的狀態(tài)之間切換，相比之下，切換面積大于2平方米的窗口的透明狀態(tài)所需要的幾十分鐘的時間。此外，顏色狀態(tài)的改變與源和漏之間流動的電流的變化(幾個數(shù)量級)相關，從而提供具有另一有源功能的矩陣，該功能可用于開啟變色的廣告以及靜態(tài)或動態(tài)的可視或不可視的圖像，類似于目前的液晶顯示器(LCD)或有機發(fā)光二極管(OLED)所發(fā)生的。另一方面，所需的技術性制造過程相容于已經存在于電子、光電子或半導體行業(yè)中的技術，即要用于大面積的濺射工藝、或熱蒸發(fā)、或溶膠凝膠、或噴墨，由此就研發(fā)和技術調整而言不需要大的投資。本發(fā)明提供的技術優(yōu)勢允許有效地以動態(tài)或靜態(tài)方式使用功能化的襯底，基于此同時用作襯底和電致變色器件的部件。盡管詳細介紹了優(yōu)選的實施方案，但是應該理解，在不背離本發(fā)明精神范圍內可做各種變化、替代和修改，即使不存在所述上述的優(yōu)點。本文中所述的實施方案闡述了本發(fā)明，可以以符合其范圍的各種不同形式進行實施和結合。優(yōu)選的實施方案中介紹和說明的不同和單獨的技術、構造、元件和工藝也可與其它技術、構造、元件或工藝相結合或并入其中，而不背離本發(fā)明的精神范圍。盡管本發(fā)明已經介紹了各種實施方案，但是根據(jù)本發(fā)明的應用范圍仍可做出修改。各種變化、替代和修改的其它實施例可由本領域技術人員輕松確定，且可并入本發(fā)明，而不背離本發(fā)明精神和范圍。參考文獻Zhang Xuping,Zhang Haokang,Li Qing,and Luo Hongli,' An All-Solid-State Inorganic Electrochromic Display of W03 and NiO Films with LiNbO 31on Conductor' IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 21，NO. 5，MAY 2000.CO. Avellaneda, D. F. Vieira, A. Al-Kahlout，E. R. Leite, A. Pawlicka, M.A. Aegerter, ' Solid-state electrochromic devices with Nb2O5:Mo thin filmand gelatin-based electrolyte ‘，Electrochimica Acta(2007), doi 10. 1016/ j. electacta. 2007. 05. 065S. Papaefthimiou,G. Leftheriotis,P. Yianoulis，' Study of electrochromic cells incor-porating WO3, MoO3, W03-Mo03and V2O5 coatings ‘，Thin Solid Films， vol.343-344，183-186，1999CG. Granqvist, A. Azens, A. Hjelm, L KulIman, ' Recent advances in e1ec-trochromics for smart windows applications‘，Solar Energy vol.63, η. ° 4， 199-216,1998.C. G. Granqvist, ' Hand book of inorganic electrocromic materials ‘， Elsevier, Amsterdam，2002.R. Gordon, S. Barry, J. Barton, R. BroomhalI-Dillard, ' Atmospheric pressure chemical vapor deposition of electrochromic tungsten oxide films‘ ， Thin Solid Films，392，231-235，2001.D. Gogova, A. Iossifova, T. Ivanova, Z. Dimitrova, K. Gesheva，' Electrochromic behavior in CVD grow tungsten oxide films' ，Journal of Crystal Growth，198/199， 1230-1234，1999.G· Fang，K. Yao, Z. Liu, ' Fabrication and electrochromic properties of double layer WO3(V)/V2O5(Ti)thin films prepared by pulsed laser ablation technique' ，Thin Solid Films，394，64-71，2001.S.Badilescu, P.Ashirt, ' Study of sol-gel prepared nanostructured WO3 thin films and composites for electrochromic applications， Solid Sfate Ionics， 8830,1-11,2002.M. Hashizume, T.Kunitake， ' Prepartion and functionalization of self-supporting (polymer/metal oxide)composite ultrathin films'，RIKEN Review, η. ° 38 :Focused on Nanotechnology in RIKEN II,2001.M. Regragui et al, ' Electrochromic effect in WO3 thin films prepared by spray pyrolysis' ， Solar Energy Materials&SoIar Cells，77，341-350，2003·S. Lee, H. Cheong，J. Zhang, A. Mascarenhas，D. Benson，S. Deb, ' Electrochromic mechanism in a-W03. y thin films'，Applied Physics Letters,vol. 74 η. ° 2,242-244， 1999J. Scarminio, 'Tensoes mecanicas observadas nos efeitos electrocromico
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權利要求
1.一種固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于，由包含以下的結構構成它功能化或非功能化的堅硬或柔軟的襯底(1)，如玻璃、或聚脂薄膜、或塑化的紙板、或紙；隨后插入層中或首尾相連地并置如下層高度導電的簡并半導體氧化物層，優(yōu)選具有非晶結構，例如 IZO(摻雜鋅的氧化銦)；GZO(摻雜鎵的氧化鋅)；鋅、鎵、和銦、或鋅、鎵、或錫等的多組分氧化物(4)；具有高電阻率和高度平坦表面的絕緣島狀物⑴)，如鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶多組分化合物，或者聚合化合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或乙烯基聚合物；具有或不具有厚度為至多IOOOnm的超薄隔膜(7)，其基于氧化鋅、或鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶多組分化合物、或者有機化合物例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和乙烯基聚合物； 電解質(3)，其能夠為具有溶于其的標記物的聚合物固體，如鋰，例如LiClOxO < χ < 4，或 LiI、或LiBr、或1^々評6、或LiCF3S03、以化學計量比或非化學計量比的形式，或無機材料例如LixN (03)、或LiALF4、或LiNbO3、以化學計量比或非化學計量比的形式，或已包含鋰的液態(tài)溶液例如具有PC(碳酸丙烯酯)的LiClO4(高氯酸鋰)溶液，濃度可在0. Olmol/ dm3至lOmol/dm3的范圍內變化，它們都具有至少10_8S. cnT1的導電率，隨電荷積累而變化的；具有無機性質的電致變色透明氧化物0)，例如化學計量比或非化學計量比形式的氧化鎢(WOx，其中0 < χ 、或具有有機性質的電致變色透明氧化物例如聚苯胺，接著插入兩個金屬電極或由簡并半導體氧化物制成的電極，分別稱為源和漏電極(5)，用無機或有機材料(6)包封。
2.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于構成柵G)、漏和源 (5)電極的無機透明導電氧化物是單一或多組分非晶氧化物，如摻雜鋅的氧化銦、或摻雜鎵的氧化鋅、或鋅、鎵、和銦、或鋅、鎵、或錫等的多組分非晶氧化物。
3.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于絕緣島狀物(6)具有高電阻率和高度平坦的表面，例如鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶多組分化合物，或者聚合化合物例如聚甲基丙烯酸甲酯。
4.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于當用于離子交換的超薄隔膜存在于柵電極(7)的下方時，其具有高電阻率，通過該隔膜能夠感生離子電荷，該隔膜具有至多IOOOnm的厚度，基于氧化鋅、或鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶多組分化合物，或者有機化合物例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或乙烯基聚合物。
5.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于電解質是無機材料，例如具有小于 l(T8S/cm 的導電率的 LixN (0 < χ 彡 3),LiALFy (0 < y ^ 4) ,LiNbOz (0 < ζ 彡 4)。
6.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于電解質是無機材料，例如具有導電率小于l(T8S/cm的導電率的LiClOxO < χ彡4，LiI、LiBr、和LiAsF6、或LiCF3SO3, 以化學計量比或非化學計量比形式。
7.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于無機電致變色氧化物可包括任何包含過渡金屬，例如Ti、Nb、Mo、Ta和W、或者Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Rh和Ir的氧化物。
8.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于電致變色材料是有機材料，如紫羅精，例如聚苯胺。
9.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于其具有包封保護層，該層包括氟化鎂、或具有高化學和機械抗性的氧化物，例如鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶無機多組分化合物，或者聚合化合物例如聚甲基丙烯酸甲酯。
10.如權利要求1所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于在制造時，通過插入電解質和電致變色納米顆粒例如三氧化鎢(WO3)的納米顆粒和高氯酸鋰(LiClO4)將襯底功能化。
11.如前一權利要求所述的固態(tài)電致變色薄膜晶體管，其特征在于襯底是能夠在其主體內吸收化學溶液的成分的吸收性或多孔性介質，例如紙。
12.制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于由過氧化氫(H2O2)和金屬鎢(W)制備氧化鎢納米顆粒的溶液，其中加熱溶液直到獲得黃色粉末，然后加入醋酸，繼續(xù)溶液的加熱直到發(fā)生溶劑的完全蒸發(fā)，之后將沉淀物溶于添加有高氯酸鋰的乙醇中。
13.如前一權利要求所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于將多孔或吸收襯底例如紙完全浸入之前描述的溶液中1-5分鐘，之后在加熱板上，在受控氣氛中，在50-100 0C的溫度下對襯底進行干燥45-75秒。
14.如權利要求12和13所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于使用功能化的襯底，且通過掩模圖案將超薄隔膜和柵電極沉積在功能化的襯底的一個側面上，尤其是包含大量與襯底表面接觸的電解質的利底側上，且將限定漏區(qū)和源區(qū)的材料沉積在相反的側面上，彼此隔開Inm至1000 μ m的距離，尤其是主要包含浸漬的電致變色納米顆粒的紙的側上，采用機械掩模，或通過噴墨技術直接將其寫下、或標準光刻技術進行該沉積。
15.如前一權利要求所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于可采用具有高電阻率的電介質材鈍化功能化的襯底，例如氟化鎂、或具有高化學和機械抗性的氧化物，如鉭和硅、或鉭和鋁、或鉭和鉿的非晶無機多組分化合物， 或者聚合化合物如聚甲基丙烯酸甲酯。
16.如權利要求14所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于通過公知的技術例如噴墨或射頻濺射，使用在可見光區(qū)域為透明并具有高導電率的材料沉積柵電極以及漏和源區(qū)材料，所述材料例如IZO(摻雜鋅的氧化銦)； GZO(摻雜鎵的氧化鋅)；鋅、鎵、和銦、或鋅、鎵、或錫等的多組分氧化物，其在150-450°C的溫度范圍內表現(xiàn)出簡并半導體的電學性質，用作功能化的襯底的功能，例如紙或多孔玻璃陶瓷材料。
17.如權利要求12至16所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于，在有或無隔膜存在下，當向柵電極(4)施加預定電壓時，此電壓提高了從電解質(3)向電致變色材料O)的離子電荷的感生，伴隨從陽極到源極(5)的氧化還原反應，或反之亦然，根據(jù)所用電致變色材料，其橫向地或垂直地受到建立在漏區(qū)與源區(qū)之間的電子電流的加速，當從關閉狀態(tài)轉向開通狀態(tài)時，該電流增大幾個數(shù)量級，這使基于電致變色材料的溝道區(qū)改變其顏色。
18.如前一權利要求所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于在撤掉柵電壓之后保持在溝道區(qū)觀察到的顏色變化，或通過改變柵電極和或漏區(qū)和源區(qū)之間的極性使其原始值反向。
19.如前一權利要求所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于每個像素的顏色切換時間取決于像素的幾何形狀。
20.如前一權利要求所述的制造和產生具有橫向或垂直結構的電致變色薄膜晶體管的方法，其特征在于矩陣的顏色切換時間與構成其的像素的數(shù)量成比例，對于面積為至多4 平方米的顯示器該切換時間的可為1毫秒到10秒。
全文摘要
本發(fā)明在于一種電致變色薄膜晶體管的產生和制造，無論自支撐與否都具有橫向或垂直結構、是沉積在任何種類的功能化的襯底(1)上的，指代電致變色基板，或非功能化基板，且其中電解質材料(3)和存在或不存在的一層超薄隔膜(7)作為介電元件，該電致變色材料(2)作為溝道區(qū)的有源半導體，以及其中柵(4)，源(5)和漏(5)電極都是基于金屬如鈦、金、鋁、或簡并半導體氧化物如銦和鋅的氧化物和摻雜鎵氧化鋅，其特征在于該裝置操作控制過程是通過電子和離子電流以及關閉狀態(tài)和開通狀態(tài)之間的切換，或者反之亦然，跟隨有裝置的顏色變化。
文檔編號H01L51/05GK102460757SQ200980159628
公開日2012年5月16日 申請日期2009年10月8日 優(yōu)先權日2009年4月1日
發(fā)明者E·M·寇瑞爾福圖納托, R·F·迪派瓦馬丁斯 申請人:科學與技術學院里斯本新大學