一种双稳态电致变色薄膜及节能显示器件制造技术

本发明专利技术涉及一种双稳态电致变色薄膜及节能显示器件，属于材料科学技术领域。本发明专利技术基于功能单体制备适用于电致变色器件的聚合物，该聚合物可替代传统的PMMA，用于电致变色薄膜的制备，并且能够显著提升电致变色薄膜的双稳态性能。基于本发明专利技术的电致变色薄膜组装而成的电致变色器件，不仅具有优异的双稳态性能，同时还兼有在电压刺激下，表现出高灵敏度、快速相应变色、高颜色对比度以及可逆变色的性能。高颜色对比度以及可逆变色的性能。高颜色对比度以及可逆变色的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种双稳态电致变色薄膜及节能显示器件


[0001]本专利技术涉及一种双稳态电致变色薄膜及节能显示器件，属于材料科学


技术介绍

[0002]电致变色器件是一种具有巨大市场潜力的新兴智能显示产品，在军事防伪、生物传感器、智能纺织品、节能显示等领域有着广泛的应用前景。其中双稳态显示器，不仅具有一般电致变色器件电响应变色的能力，且在外加电压撤去后，其仍能够维持显色态一段时间而不褪色，即稳定色态的能力。若是能将其用于广告牌等电子显示设备中，或能达到节能减排的目的，缓解全球能源紧张的局面。因此双稳态显示器是目前节能领域的研究热点。
[0003]在小分子变色染料领域中，实现电致变色器件双稳态的方式根据机理不同可分为两种：1)设计变色染料结构或配体化合物结构，实现染料分子在基态和激发态的稳定性；2)改进电致变色器件各功能层的制备工艺，通过调控各功能层的电荷/电子传输速率来实现器件的双稳态性能。在第一种实现方式中，新型分子结构的设计和调控过于复杂，实施起来非常困难，短时间内难以成熟化并投入实际应用。在第二种实现方式，通过工艺调整能够带来双稳态的性能，例如，增加导电层厚度，但这也会相应的降低电致变色器件的响应灵敏度。
[0004]荧烷类小分子染料是一类具有电响应变色的有机可逆变色材料，其变色原理是通过施加外电场刺激染料分子发生氧化还原反应，经过分子重排，染料的结构发生变化(表现为内酯环的开闭)，从而实现颜色的可逆变化。该类电致变色材料具有响应电压低、变色灵敏度高、颜色对比度高等优点。CN201810659625.7公开了一种酸碱响应性电致变色薄膜及其制备方法，以酸响应和碱响应染料为原料，混合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、增塑剂和电解质制成PMMA凝胶液，采用涂装的方式将含染料的凝胶液涂层到ITO导电玻璃上，获得溶胶薄膜，经干燥处理得到酸碱响应性电致变色薄膜。用该薄膜组装得到的电致变色器件，具有极好的响应灵敏度和显色均匀性。但在撤去外加电压后，薄膜的显色态难以长时间维持，达不到节能的目标。目前电致变色薄膜的凝胶材料采用的大多是PMMA。
[0005]现有技术中，为改善电致变色薄膜的双稳态性能，大多采用开发设计新型结构的荧烷染料的方式。由于新型荧烷染料目前尚处于试验阶段，距离大规模批量生产还需要较长的时间。此外，传统的PMMA工艺调整来实现器件双稳态性能的方法会大幅降低器件的显色速率，也不是一个很好的方法。因此，基于传统的荧烷染料开发具有较高变色灵敏度的双稳态电致变色薄膜成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]为了开发一种基于传统的荧烷染料开发具有较高变色灵敏度的双稳态电致变色薄膜，本专利技术的技术方案具体如下：
[0007]本专利技术的第一目的是提供一种双稳态电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]聚合物的制备：将功能单体、引发剂溶解于溶剂A中，均匀混合、除泡处理得到前驱体溶液；所述前驱体溶液加热聚合反应；待反应完全后，冷却至室温，提纯、干燥得到聚合物；
[0009]电致变色薄膜的制备：将所述聚合物、电解质、溶剂A及荧烷变色染料溶解于挥发性溶剂B中，超声搅拌得到凝胶液；将所述凝胶液涂覆于导电基底上，使挥发性溶剂B挥发，即可得到电致变色薄膜；
[0010]其中，所述功能单体包括必要单体和辅助单体；所述必要单体含有具有给氢能力的活性基团的有机单体，其中所述给氢能力的活性基团包括但不限于羟基、氨基、活性亚甲基；所述辅助单体为有机单体中的一种或几种，主要起到交联、成膜和调节透明度的作用。
[0011]进一步地，所述必要单体为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
[0012]进一步地，所述辅助单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、N，N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
[0013]进一步地，所述必要单体占全部所述功能单体的质量百分比为1～99％，优选为70％～90％。
[0014]具体地，聚合物的制备步骤中，功能单体与溶剂A的质量比为20:80～60:40；
[0015]进一步地，引发剂相对功能单体的质量分数可选择0.1～2％。
[0016]进一步地，聚合反应的温度可选择40～80℃。
[0017]进一步地，电致变色薄膜的制备步骤中，聚合物用量(40％～80％)、所述电解质用量(10％～50％)，所述溶剂A用量(10％～50％)。
[0018]进一步地，电致变色薄膜的制备步骤中超声搅拌的时间为5～20min。
[0019]进一步地，所述聚合物的制备步骤中反应时间可以是0.5～12h。
[0020]进一步地，所述除泡处理具体为：将所述前驱体溶液在氮气环境进行除泡处理1～30min。
[0021]进一步地，所述引发剂是过硫酸钾、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过硫酸铵和四甲基乙二胺混合体系中的一种。
[0022]进一步地，所述荧烷变色染料为酸碱响应型荧烷类变色染料中的至少一种，其中，所述荧烷变色染料相对挥发性溶剂B的质量分数为0.01～0.5％。
[0023]进一步地，所述酸碱响应型荧烷类变色染料包括2
’‑
氯
‑6’‑
(二乙氨基)荧烷、2
’‑
氯
‑6’‑
(二乙氨基)
‑3’‑
甲基荧烷、6
’‑
(二乙氨基)
‑1’
,3
’‑
二甲基荧烷和荧光素。
[0024]进一步地，所述电致变色薄膜的厚度为0.1～100μm。
[0025]进一步地，所述电解质为四丁基六氟磷酸铵(TBAPF6)、四丁基高氯酸铵(TBAP)、四乙基高氯酸铵、四甲基六氟磷酸铵、氯化汞、硫酸钡、醋酸铅中的至少一种。
[0026]进一步地，所述溶剂A为碳酸亚丙酯。
[0027]进一步地，所述挥发性溶剂B为乙腈、二氯甲烷、乙醇中的至少一种。
[0028]本专利技术的第二目的是提供一种上述的电致变色薄膜在智能变色、柔性显示等方面的应用。
[0029]本专利技术的第三目的是提供一种智能感应变色纺织品，包括柔性节能显示器，其中所述柔性节能显示器采用上述电致变色薄膜通过封装方法与衣服、感应装置集合而成。
[0030]本专利技术的第四个目的是提供一种节能显示装置，所述节能显示器的制备方法是将上述电致变色薄膜通过封装方法与衣服和感应装置集合，得到能对人体机能感应显示的智能纺织品。
[0031]本专利技术的第五目的是提供一种双稳态电致变色器件的制备方法，包括如下步骤：
[0032]导电层溶液的制备；
[0033]对电极层溶液的制备；
[0034]双稳态电致变色器件的组装：在导电基材上均匀涂覆所述对电极层溶液，使溶剂挥发后形成对电极层；在所述对电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双稳态电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：聚合物的制备：将功能单体、引发剂溶解于溶剂A中，均匀混合、除泡处理得到前驱体溶液；所述前驱体溶液加热聚合反应；待反应完全后，冷却至室温，提纯、干燥得到聚合物；电致变色薄膜的制备：将所述聚合物、电解质、溶剂A及荧烷变色染料溶解于挥发性溶剂B中，超声搅拌得到凝胶液；将所述凝胶液涂覆于导电基底上，使挥发性溶剂B挥发，即可得到电致变色薄膜；其中，所述功能单体至少包括必要单体和辅助单体；所述必要单体含有具有给氢能力的活性基团的有机单体；所述辅助单体为有机单体中的一种或几种，所述辅助单体具有交联、成膜和调节透明度的作用。2.根据权利要求1所述的双稳态电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述必要单体为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。3.根据权利要求1所述的双稳态电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述辅助单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、N，N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽平，蒋晓军，付少海，李加双，李晶晶，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九八三部队，
类型：发明
国别省市：