一种基于相变材料的显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于相变材料的显示器件，包括一系列像素点，每个像素点包括沉积在衬底上的反射层、沉积在所述反射层上的隔离层、沉积在所述隔离层上的固态相变层和沉积在所述固态相变层上的覆盖层；反射层在可见光范围内拥有80％以上的反射率，用于提供背面反射；隔离层用于调节整个器件的反射率；固态相变层在电压或者激光驱动下可以在晶态和非晶态之间可逆转变，引起相变材料折射率的变化，从而使得每个像素点的颜色发生改变；覆盖层用于接收外部施加的电压。大量的像素点可以通过空间上的结构堆叠形成显示阵列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于显示器件领域，更具体地，涉及一种基于相变材料的显示器件。
技术介绍
在显示
有许多引人注目的进步，例如便携式计算机和通信设备。其中一些显示技术例如背光式彩色显示器功耗高且制备难度大。虽然别的技术可以提供无背光的黑白显示，但是他们的响应速度慢，所以不适合显示视频，并且缺少彩色显示。而且这些技术都很难生成高分辨率的图像。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于相变材料的显示器件，现有技术的显示器件大多采用的是低分子液晶，其分子长2nm～3nm，直径约0.5nm，但利用这种分子级别的材料制成的显示器，其响应速度只能达到毫秒级，且其器件大小只有微米级，所以导致响应速度慢、分辨率低。本专利技术提供了一种基于相变材料的显示器件，包括一系列像素点，其每个像素点包括沉积在衬底上的反射层、沉积在所述反射层上的隔离层、沉积在所述隔离层上的固态相变层和沉积在所述固态相变层上的覆盖层；所述反射层在可见光范围内拥有80％以上的反射率，用于提供背面反射；所述隔离层用于调节整个器件的反射率；所述固态相变层用于在电压或者激光驱动下使像素点的颜色进行转换；所述覆盖层用于接收外部施加的电压；在电压或者激光驱动下所述固态相变层可以在晶态和非晶态之间可逆
转变，引起相变材料折射率的变化，从而使得每个像素点的颜色发生改变。更进一步地，所述隔离层的厚度可以根据显示需要的反射率值来确定。更进一步地，所述固态相变层的折射率在外加电压或激光诱导下在晶态和非晶态之间转变。更进一步地，所述固态相变层包括一层或多层不同的相变材料，通过分别对每层相变材料的状态进行单独控制使得所述显示器件呈现多种颜色。更进一步地，所述的相变材料包括下列硫系化合物及其合金或过渡金属氧化物，包括但不限于：GeTe，SbTe,BiTe,InSb,InSe,GeSb,SbSe,GaSb,GaSb,GeSbTe，AgInSbTe,InSbTe,AgSbTe,VO,NbO。其中原子百分比可变。更进一步地，所述固态相变层的材料还包含至少一种掺杂剂。更进一步地，所述固态相变层包括两层，两层的材料分别为GeTe和Sb2Te3。更进一步地，所述固态相变层的厚度小于60nm。更进一步地，所述固态相变层的厚度小于10nm。更进一步地，所述覆盖层和所述隔离层对光透明。更进一步地，所述覆盖层和隔离层的材料为透明电极，如铟锡氧化物。更进一步地，所述隔离层厚度范围为10nm-300nm。更进一步地，所述显示器件包括一系列排成阵列的像素点，通过空间上的结构堆叠形成显示阵列。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，基于相变材料的显示器件的开关速度可以达到100ns以内，器件大小可以达到30nm以内，能够取得响应速度快，分辨率高的有益效果。附图说明图1(a)，图1(b)和图1(c)是本专利技术实施例的显示器件的结构
示意图，其中图1(a)表示包含一层相变材料的结构，图1(b)表示包含两层相变材料的结构，图1(c)表示包含n层相变材料的结构。图2(a)，2(b)和2(c)是根据本专利技术实施例的显示器件在不同厚度隔离层情况下的反射光谱图，其中，图2(a)两层相变材料均为非晶态，图2(b)其中一层相变层为非晶态，另一层相变层为晶态，图2(c)两层相变层均为晶态。图3是根据本专利技术实施例显示器件在不同隔离层厚度和相变材料在非晶和晶态下的CIE色度坐标。图4是根据本专利技术实施例显示器件在不同隔离层厚度下的光学反射率对比度；图4(a)为(Rca-Raa)/Raa×100，图4(b)为(Rcc-Rca)/Rca×100，其中Raa代表2.1和2.2均为非晶态时器件的反射率，Rca代表2.1为晶态，2.2为非晶态时器件的反射率，Rcc代表2.1和2.2均为晶态时器件的反射率。。图5是根据本专利技术一个实施例的大型像素阵列的电极结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术旨在提供一种新型的显示器件，其响应速度快，能显示彩色图像，易于制备并且拥有极高的分辨率。该器件与现有的商业电子工业技术相匹配，能制备在许多衬底上，例如柔性衬底。本专利技术提供的显示器件包括：沉积在衬底上的反射层、沉积在反射层上的隔离层、沉积在隔离层上的固态相变层和沉积在固态相变层上的覆盖层；所述反射层在可见光范围内拥有80％以上的反射率，用来提供背面反射；所述隔离层的厚度可以根据需要的反射率值来改变；所述固态相变层的折射率可以在外加电压或激光诱导下在晶态和非晶态之间转变；所述的
覆盖层可以作为器件的电极层，用于接收外部施加的电压。由于固态相变层的折射率和隔离层的厚度影响干涉效应，所以器件的反射率在不同光波长下变化明显。在电压或者激光驱动下固态相变层可以在晶态和非晶态之间转变，引起相变材料折射率的变化，从而使得器件的颜色发生改变。不同厚度的隔离层使器件的反射率变化很大，从而器件的颜色也相应的变化。所述固态相变层的折射率可以通过在覆盖层和隔离层上施加电压或者激光来可逆的改变；具体地，对相变材料施加一个长且强度中等的电压或者激光脉冲，相变材料的温度升高到结晶温度以上熔化温度以下的温度区间，并保持一定的时间，晶格此时有序排列形成晶态，实现由非晶向晶态的转变；对相变材料施加一个短而强的电压或者激光脉冲，使相变材料温度升高到熔化温度以上，使晶态的长程有序遭到破坏，脉冲下降沿非常短导致相变材料经快速冷却至结晶温度以下，使相变材料固定于非晶态，实现由晶态向非晶态转变。固态相变层与覆盖层和隔离层之间通过电学接触。固态相变层的材料可以为相变材料，包括下列硫系化合物及其合金或过渡金属氧化物，包括但不限于：GeTe，SbTe,BiTe,InSb,InSe,GeSb,SbSe,GaSb,GaSb,GeSbTe，AgInSbTe,InSbTe,AgSbTe,VO,NbO。其中原子百分比可变。相变材料由所述列表的化合物或者合金混合而成。相变材料可进一步包含至少一种掺杂剂。固态相变层可进一步包含一层或者多层不同的相变材料；对每层相变材料的状态单独的开关或者选择可以使器件呈现多种颜色。优选地，两层相变材料包含GeTe和Sb2Te3。其中GeTe的晶化温度比Sb2Te3的晶化温度高，所以GeTe和Sb2Te3各层的状态可以被单独的控制，从而实现多色的显示，并且GeTe和Sb2Te3的相变温度较低，转变所需的电
压或者激光的幅值低，脉冲宽度也较窄，使得器件的功耗低，响应速度快。其中，两层相变材料依次堆叠。优选地，相变材料的总厚度少于60nm，较合适的总厚度为少于10nm。由于相变材料的厚度越大，相变材料晶化所需的能量也就越多，同时器件颜色的对比度也会越低，所以相变材料层的厚度在10nm以内较合适。覆盖层和隔离层均可以为铟锡氧化物。显示器件拥有一个视角面并且从视角面来看相变材料层对立面的隔离层可以作为电极层。反射层为具有高反射率的材料，隔离层在反射层与相变材料之间。反射层包括Au，Pt，Al，Cu和Ag，反射层的厚度大于50nm，较合适的厚度为大于100nm，以防止光源穿过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相变材料的显示器件，包括一系列像素点，其特征在于，每个像素点包括沉积在衬底上的反射层、沉积在所述反射层上的隔离层、沉积在所述隔离层上的固态相变层和沉积在所述固态相变层上的覆盖层；所述反射层在可见光范围内拥有80％以上的反射率，用于提供背面反射；所述隔离层用于调节整个器件的反射率；所述固态相变层用于在电压或者激光驱动下使像素点的颜色进行转换；所述覆盖层用于接收外部施加的电压；在电压或者激光驱动下所述固态相变层可以在晶态和非晶态之间可逆转变，引起相变材料折射率的变化，从而使得每个像素点的颜色发生改变。

【技术特征摘要】
1.一种基于相变材料的显示器件，包括一系列像素点，其特征在于，每个像素点包括沉积在衬底上的反射层、沉积在所述反射层上的隔离层、沉积在所述隔离层上的固态相变层和沉积在所述固态相变层上的覆盖层；所述反射层在可见光范围内拥有80％以上的反射率，用于提供背面反射；所述隔离层用于调节整个器件的反射率；所述固态相变层用于在电压或者激光驱动下使像素点的颜色进行转换；所述覆盖层用于接收外部施加的电压；在电压或者激光驱动下所述固态相变层可以在晶态和非晶态之间可逆转变，引起相变材料折射率的变化，从而使得每个像素点的颜色发生改变。2.如权利要求1所述的显示器件，其特征在于，所述隔离层的厚度可以根据显示需要的反射率值来确定。3.如权利要求1或2所述的显示器件，其特征在于，所述固态相变层的折射率在外加电压或激光诱导下在晶态和非晶态之间转变。4.如权利要求1-3任一项所述的显示器件，其特征在于，所述固态相变层包括一层或多层不同的相变材料，通过分别对每层相变材料的状态进行单独控制使得所述显示器件呈现多种颜色。5.如权利要求1-4所述的显示器件，其特征在于，所述的相变材料包括下列硫系化合物及其合金或过...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪向水，季宏凯，童浩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42