專(zhuān)利名稱(chēng)：熱致變色元件及熱致變色顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱致變色元件及熱致變色顯示裝置。
背景技術(shù)：
由于熱致變色材料在不同的溫度下可以顯示不同的顏色，因此，可以應(yīng)用于熱致 變色顯示裝置中作為具有顯示功能的熱致變色元件?，F(xiàn)有的熱致變色顯示裝置中的熱致變 色元件至少包括顯色層與加熱層，所述顯色層與加熱層貼合設(shè)置或間隔設(shè)置。其中，所述加 熱層主要由金屬板組成。然而，金屬板的熱容及厚度較大，其作為加熱層工作時(shí)，溫度變化 慢、電熱轉(zhuǎn)換效率低，從而使得熱致變色元件工作時(shí)顯色響應(yīng)遲鈍、能耗較大。此外，金屬板 的柔韌性能有限，其難以在柔性熱致變色顯示裝置中作加熱層。為克服金屬板作為熱致變色元件的加熱層的缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)提供一種熱致變色顯 示裝置，該熱致變色顯示裝置中的熱致變色元件的加熱層包括碳墨及一聚合物。其中，所述 碳墨印刷在聚合物上。所述聚合物的材料為介電薄膜或聚酯薄膜。雖然，該熱致變色元件 可以應(yīng)用于柔性熱致變色顯示裝置中，但由于碳墨印刷在聚合物上，聚合物的熱容較大，使 得該加熱層的熱容較大，其工作時(shí)，溫度變化慢、電熱轉(zhuǎn)換效率低，從而使得熱致變色元件 工作時(shí)顯色響應(yīng)也較遲鈍、能耗也較大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種顯色響應(yīng)速度較快的熱致變色元件及應(yīng)用該熱致變 色元件的熱致變色顯示裝置。一種熱致變色元件，其包括一絕緣基底，一顯色元件以及至少一用來(lái)加熱該顯色 元件的加熱元件，所述絕緣基底具有一表面，該顯色元件與加熱元件設(shè)置于該絕緣基底的 表面，其中，所述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括在20(TC下 發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料。一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；多個(gè)行電極引線與多 個(gè)列電極引線設(shè)置于絕緣基底的表面，該多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線相互交叉設(shè) 置，每?jī)蓚€(gè)相鄰的行電極引線與每?jī)蓚€(gè)相鄰的列電極引線形成一個(gè)網(wǎng)格，且行電極引線與 列電極引線之間電絕緣；以及多個(gè)熱致變色元件，每個(gè)熱致變色元件對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)格設(shè)置； 其中，所述熱致變色元件包括一顯色元件以及至少一用來(lái)加熱該顯色元件的加熱元件，所 述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括在40°C以上發(fā)生晶態(tài)與非 晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料，且該變色材料在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率不同?！N熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；以及多個(gè)熱致變色元 件，該多個(gè)熱致變色元件按行列式排布形成一像素陣列；以及一驅(qū)動(dòng)電路和多個(gè)電極引線， 該驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)所述多個(gè)電極引線分別控制每個(gè)熱致變色元件的加熱元件獨(dú)立工作；其 中，所述熱致變色元件包括一顯色元件以及至少一用來(lái)加熱該顯色元件的加熱元件，所述 至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括在40°C以上發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料，且該變色材料在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率不同。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述熱致變色顯示裝置的熱致變色元件采用碳納米管結(jié)構(gòu)作為 加熱元件，由于碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容比金屬板或介電薄膜或聚酯薄膜的單位面積 熱容較小，所以由該碳納米管結(jié)構(gòu)構(gòu)成的加熱元件具有較快的熱響應(yīng)速度，可用于對(duì)顯色 元件進(jìn)行快速加熱，使得本發(fā)明的熱致變色顯示裝置的像素單元具有較快的響應(yīng)速度。



絕緣基底202，302，402，502，602，702
行電極引線204
列電極引線206
加熱元件208，308，408，508，708
第一加熱元件608
第二加熱元件609
第一電極210，310,410,510,610,710
第二電極212，312,412,512,612,712
網(wǎng)格214
介質(zhì)絕緣層216
顯色元件218，318,418,518,618,718
熱致變色元件220，320,420,520,620,720
絕熱材料222
保護(hù)層224
凹槽72具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的熱致變色元件及應(yīng)用該熱致變色元件的熱致變色顯示裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種熱致變色元件220，其包括一絕緣基底 202，一顯色元件218，至少一加熱元件208以及一第一電極210與一第二電極212。所述絕緣基底202具有一表面(圖未標(biāo))。所述顯色元件218與加熱元件208設(shè) 置于所述絕緣基底202的表面。所述顯色元件218與加熱元件208靠近且對(duì)應(yīng)設(shè)置。所謂 對(duì)應(yīng)設(shè)置指加熱元件208設(shè)置于顯色元件218的周?chē)?，如上方、下方或四周。可以理解，所?顯色元件218與加熱元件208的具體設(shè)置位置不限，只要確保該加熱元件208可以加熱該 顯色元件218即可。優(yōu)選地，所述顯色元件218與加熱元件208均為一層狀結(jié)構(gòu)，且該顯色 元件218與加熱元件208為層疊接觸設(shè)置或?qū)盈B間隔設(shè)置。所謂層疊接觸設(shè)置指顯色元件 218與加熱元件208的表面貼合，如顯色元件218設(shè)置于絕緣基底202的表面，加熱元件 208設(shè)置于顯色元件218的表面且相互接觸。所謂層疊間隔設(shè)置指顯色元件218與加熱元 件208平行正對(duì)且間隔設(shè)置，如顯色元件218設(shè)置于加熱元件208與絕緣基底202之間， 且加熱元件208通過(guò)支撐體(圖未示)與顯色元件218間隔設(shè)置。所述第一電極210與第 二電極212間隔設(shè)置。所述第一電極210和第二電極212分別與加熱元件208電連接，用 于對(duì)加熱元件208提供電壓或電流，使該加熱元件208對(duì)顯色元件218進(jìn)行加熱。本實(shí)施例中，加熱元件208的個(gè)數(shù)為一。所述顯色元件218與加熱元件208均為 一層狀結(jié)構(gòu)。所述加熱元件208設(shè)置于絕緣基底202表面。所述顯色元件218設(shè)置于該加 熱元件208表面。所述第一電極210與第二電極212間隔設(shè)置于該加熱元件208表面且位 于所述顯色元件218兩側(cè)。所述絕緣基底202可以為一硬性基板或柔性基板。所述硬性基板可以為陶瓷基 板、玻璃基板、石英基板、硅基板、氧化硅基板、金剛石基板、氧化鋁基板及硬性高分子基板 等中的一種或多種。所述柔性基板可以為合成紙、纖維布及柔性高分子基板等中的一種或 多種。所述柔性高分子基板的材料可以為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚碳 酸酯(PC)或聚酰亞胺(PI)等。可以理解，所述絕緣基底202的材料不限于上述材料，只要 能夠耐200°C以上溫度的絕緣材料均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。所述絕緣基底202的大小、形 狀與厚度不限，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要，如根據(jù)熱致變色顯示裝置20的預(yù)定大 小，設(shè)置絕緣基底202的尺寸。本實(shí)施例中，所述絕緣基底202優(yōu)選為一 PET基板，其厚度 約1毫米。所述顯色元件218由在特定溫度下發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料制成。所謂 特定溫度是指變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的相變溫度。當(dāng)所述變色材料被加熱到該特 定溫度時(shí)，該變色材料會(huì)發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)化。當(dāng)需要寫(xiě)入一顯示態(tài)的時(shí)候，可以 給顯色元件218施加一個(gè)短而強(qiáng)的寫(xiě)入熱脈沖。由于加熱溫度很高，顯色元件218被瞬間 加熱為液態(tài)。由于加熱時(shí)間短，溫度很快就又降到低溫，這樣顯色元件218就會(huì)從液態(tài)急冷 到了固態(tài)，形成一非晶態(tài)的顯色元件218。此時(shí)，該顯色元件218在室溫下無(wú)需任何能量均 可維持其非晶態(tài)。由于非晶態(tài)的顯色元件218對(duì)光線的反射率不同于最初的晶態(tài)的顯色元 件218對(duì)光線的反射率，所以就實(shí)現(xiàn)了顯示。當(dāng)需要擦除這個(gè)顯示態(tài)的時(shí)候，可以對(duì)該顯色 元件218施加一個(gè)稍微弱但時(shí)間長(zhǎng)的擦除熱脈沖。該過(guò)程相當(dāng)于退火。經(jīng)過(guò)退火之后顯色 元件218又恢復(fù)到最初的晶態(tài)，實(shí)現(xiàn)了擦除。此時(shí)，該顯色元件218在室溫下無(wú)需任何能量 均可維持其晶態(tài)。由于顯色元件218在室溫下可以長(zhǎng)期保持晶態(tài)或非晶態(tài)，這種顯示狀態(tài)就可以被保持，從而實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)顯示。所述變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的相變溫度大于40°C?？梢岳斫猓x擇相變 溫度為大于40°C的變色材料制備顯色元件218可以確保該熱致變色元件220在室溫條件下 工作。優(yōu)選地，該變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的相變溫度低于600°C。選擇相變溫度為 低于600°C的變色材料制備顯色元件218 —方面可以降低熱致變色元件220的工作電壓，從 而降低能耗，另一方面可以確保采用碳納米管的加熱元件208長(zhǎng)期使用而不備氧化。所述 變色材料在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率不同，從而在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)差別，可以實(shí)現(xiàn)像素 顯示。優(yōu)選地，所述變色材料在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率差別應(yīng)確保人的肉眼能夠 明顯區(qū)別其亮度的變化。另外，所述變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的時(shí)間應(yīng)盡量短，以確 保像素具有足夠快的響應(yīng)速度。優(yōu)選地，所述變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的時(shí)間小于 40毫秒。所述在特定溫度下發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料可以為硫系元素為基的化合 物，如硫基化合物、碲基化合物、硒基化合物或碲硒基化合物。本實(shí)施例中，為了提高該變色 材料的熱穩(wěn)定性，該變色材料優(yōu)選為硫系元素與鍺的化合物、硫系元素與銦的化合物、硫系 元素與砷的化合物或硫系元素與銻的化合物，如鍺-硫、鍺-硒、砷-硫、砷-硒、銦-碲、 銦-硒、銻-碲或銻-硒。進(jìn)一步，所述變色材料中還可以包括添加物來(lái)提高變色材料的相 變速率。該添加物可以為銅、銀、金、鎳、鈷或鈀等金屬或上述金屬任意組合的合金。所述硫 系元素為基的化合物變色材料從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的時(shí)間為幾納秒至幾百納秒，從非晶態(tài) 轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的時(shí)間為0. 5微秒至1毫秒。另外，其他晶體材料，如半導(dǎo)體、半導(dǎo)體化合物、 金屬化合物或高分子材料，只該晶體材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的相變溫度大于40°C，發(fā) 生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的時(shí)間小于40毫秒且在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率不同均可用 來(lái)制備所述顯色元件218。本實(shí)施例中，所述顯色元件218為一層鍺-硒化合物，其厚度為10微米 500微 米。優(yōu)選地，該顯色元件218的厚度為50微米 100微米。所述顯色元件218可以通過(guò)熱 沉積或?yàn)R射等方法沉積于所述加熱元件208表面且位于第一電極210與第二電極212之 間。所述顯色元件218可以與所述電極210，212間隔設(shè)置，也可以與所述電極210，212相
互接觸設(shè)置。所述加熱元件208包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。所述碳納米管結(jié)構(gòu)為一自支撐結(jié)構(gòu)。所 謂“自支撐結(jié)構(gòu)”即該碳納米管結(jié)構(gòu)無(wú)需通過(guò)一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。該 自支撐結(jié)構(gòu)的碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，該多個(gè)碳納米管通過(guò)范德華力相互吸引， 從而使碳納米管結(jié)構(gòu)具有特定的形狀。所述碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管包括單壁碳納米 管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。所述單壁碳納米管的直徑為0. 5納 米 50納米，所述雙壁碳納米管的直徑為1. 0納米 50納米，所述多壁碳納米管的直徑為 1.5納米 50納米。該碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀或線狀結(jié)構(gòu)。由于該碳納米管結(jié)構(gòu)具有自支撐 性，在不通過(guò)支撐體支撐時(shí)仍可保持層狀或線狀結(jié)構(gòu)。該碳納米管結(jié)構(gòu)中碳納米管之間具 有大量間隙，從而使該碳納米管結(jié)構(gòu)具有大量微孔。所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小 于2X10—4焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。優(yōu)選地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容可以小于等 于1. 7X 10_6焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜、至少一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或其組合。 所述碳納米管膜包括多個(gè)均勻分布的碳納米管。該碳納米管膜中的碳納米管有序排列或無(wú)序排列。當(dāng)碳納米管膜包括無(wú)序排列的碳納米管時(shí)，碳納米管相互纏繞；當(dāng)碳納米管膜包括 有序排列的碳納米管時(shí)，碳納米管沿一個(gè)方向或者多個(gè)方向擇優(yōu)取向排列。所謂擇優(yōu)取向 是指碳納米管膜中大部分碳納米管在某一方向上具有較大的取向幾率，即碳納米管膜中大 部分碳納米管的軸向基本沿同一方向延伸。當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管基本沿同一 方向有序排列時(shí)，該多個(gè)碳納米管從第一電極向第二電極延伸。具體地，該碳納米管膜可包 括碳納米管絮化膜、碳納米管碾壓膜或碳納米管拉膜。該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一非 扭轉(zhuǎn)的碳納米管線、至少一扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或其組合。當(dāng)所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括多 根非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或扭轉(zhuǎn)的碳納米管線時(shí)，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或扭轉(zhuǎn)的碳納米管 線可以相互平行呈一束狀結(jié)構(gòu)，或相互扭轉(zhuǎn)呈一絞線結(jié)構(gòu)。所述碳納米管膜是由若干碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)。所述若干碳納米管為沿同 一方向擇優(yōu)取向排列。所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向 基本朝同一方向。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管膜的表 面。進(jìn)一步地，所述碳納米管膜中多數(shù)碳納米管是通過(guò)范德華力首尾相連。具體地，所述碳 納米管膜中基本朝同一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰 的碳納米管通過(guò)范德華力首尾相連。當(dāng)然，所述碳納米管膜中存在少數(shù)隨機(jī)排列的碳納米 管，這些碳納米管不會(huì)對(duì)碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。所 述自支撐為碳納米管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對(duì)兩邊提供支撐力即能整體上 懸空而保持自身膜狀狀態(tài)，即將該碳納米管膜置于(或固定于)間隔特定距離設(shè)置的兩個(gè) 支撐體上時(shí)，位于兩個(gè)支撐體之間的碳納米管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態(tài)。所述自支撐 主要通過(guò)碳納米管膜中存在連續(xù)的通過(guò)范德華力首尾相連延伸排列的碳納米管而實(shí)現(xiàn)。具體地，所述碳納米管膜中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非絕對(duì)的直 線狀，可以適當(dāng)?shù)膹澢?；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以適當(dāng)?shù)钠x延伸方向。因 此，不能排除碳納米管膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米管之間可 能存在部分接觸。請(qǐng)參閱圖2及圖3，具體地，所述碳納米管拉膜包括多個(gè)連續(xù)且定向排列的碳納米 管片段143。該多個(gè)碳納米管片段143通過(guò)范德華力首尾相連。每一碳納米管片段143包括 多個(gè)相互平行的碳納米管145，該多個(gè)相互平行的碳納米管145通過(guò)范德華力緊密結(jié)合。該 碳納米管片段143具有任意的長(zhǎng)度、厚度、均勻性及形狀。所述碳納米管拉膜的厚度為0. 5 納米 100微米，寬度與拉取出該碳納米管拉膜的碳納米管陣列的尺寸有關(guān)，長(zhǎng)度不限。該 碳納米管膜中的碳納米管145沿同一方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米管拉膜具有較高的透 光性。單層碳納米管拉膜的透光率達(dá)90%以上。所述碳納米管拉膜及其制備方法具體請(qǐng)參 見(jiàn)申請(qǐng)人于2007年2月9日申請(qǐng)的，于2008年8月13日公開(kāi)的第CN101239712A號(hào)中國(guó) 公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管膜結(jié)構(gòu)及其制備方法”。為節(jié)省篇幅，僅引用于此，但上述申請(qǐng)所有 技術(shù)揭露也應(yīng)視為本發(fā)明申請(qǐng)技術(shù)揭露的一部分。當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括層疊設(shè)置的多層碳納米管拉膜時(shí)，相鄰兩層碳納米管拉 膜中的擇優(yōu)取向排列的碳納米管之間形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90 度(0° < α <90° )。所述多個(gè)碳納米管拉膜之間或一個(gè)碳納米管拉膜之中的相鄰的碳 納米管之間具有間隙，從而在碳納米管結(jié)構(gòu)2022中形成多個(gè)微孔，微孔的孔徑約小于10微 米。本實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié)構(gòu)2022為一單層碳納米管拉膜。
所述碳納米管碾壓膜包括均勻分布的碳納米管。碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排 列，碳納米管也可沿不同方向擇優(yōu)取向排列。優(yōu)選地，所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管平 行于碳納米管碾壓膜的表面。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管相互交疊，且通過(guò)范德華 力相互吸引，緊密結(jié)合，使得該碳納米管碾壓膜具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形 狀而不破裂。且由于碳納米管碾壓膜中的碳納米管之間通過(guò)范德華力相互吸引，緊密結(jié)合， 使碳納米管碾壓膜為一自支撐的結(jié)構(gòu)，可無(wú)需基底支撐。所述碳納米管碾壓膜可通過(guò)碾壓 一碳納米管陣列獲得。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管與形成碳納米管陣列的基底的表 面形成一夾角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度β < 15° )，該夾角β與 施加在碳納米管陣列上的壓力有關(guān)，壓力越大，該夾角越小。所述碳納米管碾壓膜的長(zhǎng)度和 寬度不限。所述碾壓膜包括多個(gè)微孔結(jié)構(gòu)，該微孔結(jié)構(gòu)均勻且規(guī)則分布于碳納米管碾壓膜 中，其中微孔直徑為1納米 0. 5微米。所述碳納米管碾壓膜及其制備方法請(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人 于2007年6月1日申請(qǐng)的，于2008年12月3日公開(kāi)的第CN101314464A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) “碳納米管薄膜的制備方法”，申請(qǐng)人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司。所述碳納米管絮化膜的長(zhǎng)度、寬度和厚度不限，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。本發(fā)明實(shí)施 例提供的碳納米管絮化膜的長(zhǎng)度為1 10厘米，寬度為1 10厘米，厚度為1微米 2毫 米。所述碳納米管絮化膜包括相互纏繞的碳納米管，碳納米管的長(zhǎng)度大于10微米。所述碳 納米管之間通過(guò)范德華力相互吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管絮化膜中的碳納 米管均勻分布，無(wú)規(guī)則排列，使該碳納米管絮化膜各向同性，所述碳納米管絮化膜中的碳納 米管之間形成大量的微孔，微孔孔徑為1納米 0. 5微米。所述碳納米管絮化膜及其制備方 法請(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人于2007年4月13日申請(qǐng)的，于2008年10月15日公開(kāi)的第CN101284662A 號(hào)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管薄膜的制備方法”，申請(qǐng)人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳) 有限公司。請(qǐng)參閱圖4，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)沿該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長(zhǎng)度方向 排列的碳納米管。具體地，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)碳納米管片段，該多個(gè)碳納米管 片段通過(guò)范德華力首尾相連，每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平行并通過(guò)范德華力緊密結(jié) 合的碳納米管。該碳納米管片段具有任意的長(zhǎng)度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉(zhuǎn)的碳納米 管線長(zhǎng)度不限，直徑為0. 5納米 100微米。非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為將碳納米管拉膜通過(guò)有 機(jī)溶劑處理得到。具體地，將有機(jī)溶劑浸潤(rùn)所述碳納米管拉膜的整個(gè)表面，在揮發(fā)性有機(jī)溶 劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，碳納米管拉膜中的相互平行的多個(gè)碳納米管通過(guò)范德 華力緊密結(jié)合，從而使碳納米管拉膜收縮為一非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線。該有機(jī)溶劑為揮發(fā)性 有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實(shí)施例中采用乙醇。通過(guò)有機(jī)溶劑處理 的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線與未經(jīng)有機(jī)溶劑處理的碳納米管膜相比，比表面積減小，粘性降低。所述扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為采用一機(jī)械力將所述碳納米管拉膜兩端沿相反方向扭 轉(zhuǎn)獲得。請(qǐng)參閱圖5，該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)繞該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線軸向螺旋排列的 碳納米管。具體地，該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)碳納米管片段，該多個(gè)碳納米管片段通過(guò) 范德華力首尾相連，每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平行并通過(guò)范德華力緊密結(jié)合的碳納 米管。該碳納米管片段具有任意的長(zhǎng)度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長(zhǎng)度不 限，直徑為0. 5納米 100微米。進(jìn)一步地，可采用一揮發(fā)性有機(jī)溶劑處理該扭轉(zhuǎn)的碳納米 管線。在揮發(fā)性有機(jī)溶劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，處理后的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線中相鄰的碳納米管通過(guò)范德華力緊密結(jié)合，使扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的比表面積減小，密度及強(qiáng) 度增大。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)及其制備方法請(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人于2002年9月16日申請(qǐng)的， 于2008年8月20日公告的第CN100411979C號(hào)中國(guó)公告專(zhuān)利“一種碳納米管繩及其制造方 法”，申請(qǐng)人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司，以及于2005年12月16日申請(qǐng) 的，于2007年6月20日公開(kāi)的第CN1982209A號(hào)中國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管絲及其制作 方法”，申請(qǐng)人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司。由于碳納米管結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，其本身有很好的粘附性，故由碳納米管 結(jié)構(gòu)組成的加熱元件208可以直接設(shè)置于所述絕緣基底202的表面。另外，所述加熱元件 208也可通過(guò)一粘結(jié)劑(圖未示)固定于所述絕緣基底202的表面。所述加熱元件208可 以直接固定于電極210，212的表面，也可通過(guò)一導(dǎo)電粘結(jié)劑(圖未示)固定于電極210，212 的表面。本實(shí)施例中，優(yōu)選的導(dǎo)電粘結(jié)劑為銀膠。由于加熱元件208直接設(shè)置于絕緣基底202表面，所以該加熱元件208還可以為 通過(guò)絲網(wǎng)印刷等方法形成的碳納米管層，該碳納米管層包括多個(gè)碳納米管無(wú)序分布。所述加熱元件208還可以包括一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括 一碳納米管結(jié)構(gòu)以及分散于碳納米管結(jié)構(gòu)中的填充材料。所述填充材料填充于碳納米管結(jié) 構(gòu)中的微孔中或復(fù)合于碳納米管結(jié)構(gòu)的表面。所述填充材料包括金屬、樹(shù)脂、陶瓷、玻璃以 及纖維中的一種或多種?？蛇x擇地，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)可以包括一基體以及一碳納米 管結(jié)構(gòu)復(fù)合于該基體中。所述基體的材料包括金屬、樹(shù)脂、陶瓷、玻璃以及纖維中的一種或 多種。所述基體將碳納米管結(jié)構(gòu)完全包覆，該基體材料可至少部分浸潤(rùn)于該碳納米管結(jié)構(gòu) 中。當(dāng)采用碳納米管膜作為加熱元件208時(shí)，可以將碳納米管膜直接鋪設(shè)于絕緣基底 202表面或?qū)訝铒@色元件218表面；當(dāng)采用單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)作為加熱元件208時(shí)， 可以將該單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)折疊或纏繞成一層狀結(jié)構(gòu)后再鋪設(shè)于絕緣基底202表面 或?qū)訝铒@色元件218表面，也可以將該單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞設(shè)置于一塊狀顯色元件 218周?chē)?；?dāng)采用多個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)作為加熱元件208時(shí)，可以將該多個(gè)碳納米管線狀 結(jié)構(gòu)平行設(shè)置、交叉設(shè)置或編織成一層狀結(jié)構(gòu)后再鋪設(shè)于絕緣基底202表面或?qū)訝铒@色元 件218表面。由于本實(shí)施例的加熱元件208主要由碳納米管構(gòu)成，碳納米管具有較高的電熱轉(zhuǎn) 換效率以及比較高的熱輻射效率，所以該加熱元件208電熱轉(zhuǎn)換效率及熱輻射效率較高。 由于碳納米管結(jié)構(gòu)的熱容較小，所以由該碳納米管結(jié)構(gòu)構(gòu)成的加熱元件208具有較快的熱 響應(yīng)速度，可用于對(duì)顯色元件218進(jìn)行快速加熱。如，單層碳納米管拉膜可以在1毫秒內(nèi)升 溫到約2000K。該特性使得本發(fā)明實(shí)施例制備的熱致變色元件220具有較快的響應(yīng)速度。 由于碳納米管具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，所以采用該碳納米管結(jié)構(gòu)的加熱元件208的電阻穩(wěn) 定，從而提高了熱致變色元件220的穩(wěn)定性。另外，由于碳納米管具有較小的尺寸，所以采 用該碳納米管結(jié)構(gòu)作為加熱元件208可以減小熱致變色元件220的尺寸，從而提高采用該 熱致變色元件220的顯示裝置的分辨率。所述第一電極210與第二電極212的設(shè)置位置不限，可以直接設(shè)置于絕緣基底202 表面，或設(shè)置于加熱元件208表面，或設(shè)置于顯色元件218表面，或設(shè)置于一支撐體(圖未示)上。所述第一電極210與第二電極212由導(dǎo)電材料組成，該第一電極210與第二電極 212的形狀不限，可為導(dǎo)電薄膜、金屬片或者金屬引線。優(yōu)選地，第一電極210與第二電極 212均為一層導(dǎo)電薄膜。該導(dǎo)電薄膜的厚度為0.5納米 500微米。該導(dǎo)電薄膜的材料可 以為金屬、合金、銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ΑΤΟ)、導(dǎo)電漿料或?qū)щ娋酆衔锏?。該金?或合金材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、鈦、銀、釹、鈀、銫或上述金屬的任意組合的合金。本實(shí) 施例中，該第一電極210與第二電極212的材料為導(dǎo)電漿料，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法印制于所述絕 緣基底202上。該導(dǎo)電漿料的成分包括金屬粉、低熔點(diǎn)玻璃粉和粘結(jié)劑。其中，該金屬粉優(yōu) 選為銀粉，該粘結(jié)劑優(yōu)選為松油醇或乙基纖維素。該導(dǎo)電漿料中，金屬粉的重量比為50% 90%，低熔點(diǎn)玻璃粉的重量比為20Z0 10%，粘結(jié)劑的重量比為8% 40%。所述熱致變色元件220在使用時(shí)，當(dāng)在所述第一電極210與第二電極212之間施 加一電壓脈沖時(shí)，所述加熱元件208開(kāi)始發(fā)熱并給顯色元件218施加一個(gè)熱脈沖。當(dāng)該電 壓脈沖為一短時(shí)間的高電壓時(shí)，該加熱元件208會(huì)產(chǎn)生一短而強(qiáng)的熱脈沖；當(dāng)該電壓脈沖 為一較長(zhǎng)時(shí)間的低電壓時(shí)，該加熱元件208會(huì)產(chǎn)生一稍微弱但時(shí)間長(zhǎng)的熱脈沖。當(dāng)需要寫(xiě) 入一顯示態(tài)的時(shí)候，可以給顯色元件218施加一個(gè)短而強(qiáng)的寫(xiě)入熱脈沖，如溫度為900°C至 1000°C，周期為50納秒至200納秒。由于加熱溫度很高，顯色元件218被瞬間加熱為液態(tài)。 由于加熱時(shí)間短，溫度很快就又降到低溫，這樣顯色元件218就會(huì)從液態(tài)急冷到了固態(tài)，形 成一非晶態(tài)的顯色元件218。由于非晶態(tài)的顯色元件218對(duì)光線的反射率不同于最初的晶 態(tài)的顯色元件218對(duì)光線的反射率，所以就實(shí)現(xiàn)了顯示。而且，此時(shí)，該顯色元件218在室溫 下無(wú)需任何能量均可維持其非晶態(tài)。當(dāng)需要擦除這個(gè)顯示態(tài)的時(shí)候，可以對(duì)該顯色元件218 施加一個(gè)稍微弱但時(shí)間長(zhǎng)的擦除熱脈沖，如溫度為500°C至600°C，周期為1微秒至1毫秒。 該過(guò)程相當(dāng)于退火。經(jīng)過(guò)退火之后顯色元件218又恢復(fù)到最初的晶態(tài)，實(shí)現(xiàn)了擦除。此時(shí)， 該顯色元件218在室溫下無(wú)需任何能量均可維持其晶態(tài)。由于顯色元件218在室溫下可以 長(zhǎng)期保持晶態(tài)或非晶態(tài)，這種顯示狀態(tài)就可以被保持，從而實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)顯示。所謂雙穩(wěn)態(tài)顯 示指熱致變色元件220只在寫(xiě)入和擦除的過(guò)程中需要消耗能量，而在寫(xiě)入和擦除后無(wú)需任 何能量均可維持穩(wěn)態(tài)顯示。雙穩(wěn)態(tài)顯示可以節(jié)約熱致變色元件220的能量消耗。本發(fā)明第一實(shí)施例提供的熱致變色元件220的制備方法為首先，在絕緣基底202 表面鋪設(shè)一單層碳納米管拉膜；其次，通過(guò)絲網(wǎng)印刷于該碳納米管拉膜表面形成間隔設(shè) 置的第一電極210與第二電極212 ；然后，在第一電極210與第二電極212之間沉積一層 鍺-硒化合物作為顯色元件218。請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種熱致變色元件320，其包括一絕緣基底 302，一顯色元件318，一加熱元件308以及一第一電極310與一第二電極312。該熱致變色 元件320與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的熱致變色元件220結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于所述顯 色元件318設(shè)置于絕緣基底302與加熱元件308之間。具體地，所述顯色元件318設(shè)置于絕 緣基底302表面。所述第一電極310與一第二電極312分別設(shè)置于顯色元件318兩側(cè)的絕 緣基底302表面。所述加熱元件308設(shè)置于該顯色元件318表面與顯色元件318貼合且將 第一電極310與一第二電極312覆蓋。本實(shí)施例中，由于加熱元件308覆蓋顯色元件318， 所述加熱元件308應(yīng)具有較好地透明度，可選擇為一透明碳納米管結(jié)構(gòu)為一透明碳納米管 結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，所述加熱元件308為單層碳納米管拉膜。本發(fā)明第二實(shí)施例提供的熱致變色 元件320的制備方法為首先，在絕緣基底302表面通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成間隔設(shè)置的第一電極310與第二電極312 ；然后，在第一電極310與第二電極312之間沉積一層銀鍺-硒化合物 作為顯色元件318，且顯色元件318與第一電極310與第二電極312的厚度相同；最后，將 一單層碳納米管拉膜鋪設(shè)于所述第一電極310與第二電極312上并將顯色元件318覆蓋。請(qǐng)參閱圖7，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種熱致變色元件420，其包括一絕緣基底 402，一顯色元件418，一加熱元件408以及一第一電極410與一第二電極412。該熱致變色 元件420與本發(fā)明第二實(shí)施例提供的熱致變色元件320結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于加熱元 件408與所述顯色元件418間隔設(shè)置。具體地，所述顯色元件418設(shè)置于絕緣基底402表 面。所述第一電極410與一第二電極412分別設(shè)置于顯色元件418兩側(cè)的絕緣基底402表 面，且第一電極410與一第二電極412的高度高于顯色元件418的厚度。所述加熱元件408 的兩端分別設(shè)置于第一電極410與一第二電極412上，從而，所述加熱元件408通過(guò)第一電 極410與一第二電極412與所述顯色元件418間隔設(shè)置?？梢岳斫猓黾訜嵩?08可以 通過(guò)兩個(gè)支撐體(圖未示)與所述顯色元件418間隔設(shè)置。優(yōu)選地，所述加熱元件408應(yīng) 具有較小的單位面積熱容，優(yōu)選地，單位面積熱容小于2X10—4焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。本 實(shí)施例中，所述加熱元件408為單層碳納米管拉膜，其單位面積熱容為小于等于1. 7X ΙΟ"6 焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。由于加熱元件408與所述顯色元件418間隔設(shè)置，加熱元件408 與顯色元件418之間的熱交換主要通過(guò)熱輻射的方式進(jìn)行。而且，由于所述加熱元件408 具有較小的單位面積熱容，加熱元件408可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度。所以達(dá)到預(yù)定溫 度的加熱元件408可以為顯色元件418提供一短而強(qiáng)的熱脈沖，從而提高了熱致變色元件 420的響應(yīng)速度。本發(fā)明第三實(shí)施例提供的熱致變色元件420的制備方法為與本發(fā)明第二 實(shí)施例提供的熱致變色元件320的制備方法基本相同，其區(qū)別在于顯色元件418的的厚度 小于電極410，412的厚度。由于單層碳納米管拉膜具有自支撐性，所以該單層碳納米管拉 膜與顯色元件418間隔設(shè)置。請(qǐng)參閱圖8，本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種熱致變色元件520，其包括一絕緣基底 502，一顯色元件518，一加熱元件508以及一第一電極510與一第二電極512。該熱致變色 元件520與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的熱致變色元件220結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于所述加 熱元件508不僅設(shè)置于顯色元件518與絕緣基底502之間且進(jìn)一步延伸至顯色元件518側(cè) 面。具體地，所述加熱元件508設(shè)置于絕緣基底502表面。所述顯色元件518設(shè)置于加熱元 件508表面。所述第一電極510與第二電極512分別設(shè)置于絕緣基底502表面且位于顯色 元件518兩側(cè)。所述加熱元件508進(jìn)一步從顯色元件518與第一電極510或第二電極512 相對(duì)的側(cè)面延伸至第一電極510與第二電極512的表面，從而將顯色元件518部分包覆?？?以理解，所述加熱元件508也可以設(shè)置于顯色元件518的上表面且進(jìn)一步延伸至顯色元件 518與第一電極510或第二電極512相對(duì)的側(cè)面，從而將顯色元件518部分包覆。本實(shí)施例 中，優(yōu)選地，所述加熱元件508為單層碳納米管拉膜。由于加熱元件508與顯色元件518具 有較大的接觸面積，可以提高加熱元件508對(duì)顯色元件518的加熱效率，從而提高所述熱致 變色元件520的靈敏度。本發(fā)明第四實(shí)施例提供的熱致變色元件520的制備方法為首先， 在絕緣基底502表面通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成間隔設(shè)置的第一電極510與第二電極512 ；然后，將 一單層碳納米管拉膜鋪設(shè)于所述第一電極510與第二電極512上，并向該碳納米管拉膜施 加一壓力，使其吸附于第一電極510與第二電極512相對(duì)的側(cè)壁上以及第一電極510與第 二電極512之間的絕緣基底502上；在第一電極510與第二電極512之間沉積一層銀鍺-硒化合物作為顯色元件518。請(qǐng)參閱圖9，本發(fā)明第五實(shí)施例提供一種熱致變色元件620，其包括一絕緣基底 602，一顯色元件618，一第一加熱元件608，一第二加熱元件609以及一第一電極610與一 第二電極612。該熱致變色元件620與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的熱致變色元件220結(jié)構(gòu)基 本相同，其區(qū)別在于所述熱致變色元件620進(jìn)一步包括一設(shè)置于顯色元件618表面第二加 熱元件609。具體地，所述第一加熱元件608設(shè)置于絕緣基底602表面。所述顯色元件618 設(shè)置于該第一加熱元件608表面。所述第一電極610與第二電極612分別設(shè)置于該第一加 熱元件608表面且位于顯色元件618兩側(cè)。所述第二加熱元件609設(shè)置于所述顯色元件 618表面且將第一電極610與第二電極612覆蓋。本實(shí)施例中，所述加熱元件608，609均 為單層碳納米管拉膜。通過(guò)兩個(gè)加熱元件608，609同時(shí)對(duì)顯色元件618加熱，可以進(jìn)一步 提高所述熱致變色元件620的靈敏度。本發(fā)明第五實(shí)施例提供的熱致變色元件620的制備 方法為首先，在絕緣基底602表面鋪設(shè)一第一單層碳納米管拉膜；其次，通過(guò)絲網(wǎng)印刷于 該碳納米管拉膜表面形成間隔設(shè)置的第一電極610與第二電極612 ；然后，在第一電極610 與第二電極612之間沉積一層銀鍺-硒化合物作為顯色元件618，且顯色元件618與電極 610，612的厚度相同；最后，將一第二單層碳納米管拉膜鋪設(shè)于所述第一電極610與第二電 極612上并將顯色元件618覆蓋。請(qǐng)參閱圖10，本發(fā)明第六實(shí)施例提供一種熱致變色元件720，其包括一絕緣基底 702，一顯色元件718，一加熱元件708以及一第一電極710與一第二電極712。該熱致變色 元件720與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的熱致變色元件220結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于所述絕 緣基底702的表面具有一凹槽722，所述顯色元件718設(shè)置于該凹槽722內(nèi)。具體地，所述 顯色元件718設(shè)置于該凹槽722內(nèi)且厚度等于凹槽722的深度。所述加熱元件708設(shè)置于 顯色元件718表面將所述凹槽722覆蓋并延伸至凹槽722外的絕緣基底702表面。所述第 一電極710與第二電極712設(shè)置于該凹槽722外的絕緣基底702上的加熱元件708表面。 所述凹槽722的大小，深度與形狀不限。優(yōu)選地，所述顯色元件718的厚度與該凹槽722的 深度相同。本實(shí)施例中，所述加熱元件708為單層碳納米管拉膜。由于，所述顯色元件718 設(shè)置于凹槽722內(nèi)，所以當(dāng)顯色元件718被加熱時(shí)仍然可以保持原有的形狀。本發(fā)明第六 實(shí)施例提供的熱致變色元件720的制備方法為首先，在絕緣基底702表面刻蝕形成一凹槽 722 ；其次，在凹槽722內(nèi)沉積一層銀鍺-硒化合物作為顯色元件718 ；然后，將一單層碳納 米管拉膜鋪設(shè)于所述凹槽722上并將顯色元件718覆蓋；最后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷于該碳納米管 拉膜表面形成間隔設(shè)置的第一電極710與第二電極712，且該第一電極710與第二電極712 位于凹槽722外的絕緣基底702上。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種應(yīng)用上述第一實(shí)施例至第六實(shí)施例的熱致變色元件的熱 致變色顯示裝置。所述熱致變色顯示裝置包括多個(gè)熱致變色元件按行列式排布形成一像素 陣列；以及一驅(qū)動(dòng)電路和多個(gè)電極引線，該驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)所述多個(gè)電極引線分別控制每個(gè) 熱致變色元件的加熱元件獨(dú)立工作。具體地，本發(fā)明實(shí)施例將多個(gè)熱致變色元件公用一絕 緣基底，并通過(guò)由行列電極形成的尋址電路獨(dú)立控制每個(gè)熱致變色元件工作以實(shí)現(xiàn)顯示效 果。以下將以應(yīng)用本發(fā)明第一實(shí)施例的熱致變色元件220的熱致變色顯示裝置為例，對(duì)本 發(fā)明的熱致變色顯示裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖11及圖12，本發(fā)明實(shí)施例提供一種熱致變色顯示裝置20，其包括一絕緣基底202，多個(gè)行電極引線204、多個(gè)列電極引線206以及多個(gè)熱致變色元件220。所述多 個(gè)行電極引線204與多個(gè)列電極引線206分別平行間隔地設(shè)置于該絕緣基底202上，且所 述行電極引線204與列電極引線206交叉設(shè)置形成一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。每?jī)蓚€(gè)相鄰的行電極引線 204與兩個(gè)相鄰的列電極引線206形成一網(wǎng)格214，且每個(gè)網(wǎng)格214定位一個(gè)像素單元，即 每個(gè)網(wǎng)格214內(nèi)設(shè)置一熱致變色元件220。所述絕緣基底202的大小、形狀與厚度不限，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要， 如根據(jù)熱致變色顯示裝置20的預(yù)定大小，設(shè)置絕緣基底202的尺寸。本實(shí)施例中，所述絕 緣基底202優(yōu)選為一 PET基板，其厚度約1毫米，邊長(zhǎng)為48毫米。由于本實(shí)施例中的多個(gè) 熱致變色元件220公用一絕緣基底202，所以每個(gè)熱致變色元件220無(wú)需專(zhuān)門(mén)的絕緣基底。所述多個(gè)行電極引線204與多個(gè)列電極引線206相互交叉處設(shè)置有一介質(zhì)絕緣層 216，該介質(zhì)絕緣層216可確保行電極引線204與列電極引線206之間電絕緣，以防止短路。 所述多個(gè)行電極引線204或列電極引線206之間可以等間距設(shè)置，也可以不等間距設(shè)置。優(yōu) 選地，多個(gè)行電極引線204或列電極引線206之間等間距設(shè)置。所述行電極引線204與列電 極引線206為導(dǎo)電材料或涂有導(dǎo)電材料層的絕緣材料。所述導(dǎo)電材料可以為導(dǎo)電漿料、金 屬薄膜、碳納米管線或氧化銦錫(ITO)等。本實(shí)施例中，該多個(gè)行電極引線204與多個(gè)列電 極引線206優(yōu)選為采用導(dǎo)電漿料印制的平面導(dǎo)電體，且該多個(gè)行電極引線204的行間距為 50微米 5厘米，多個(gè)列電極引線206的列間距為50微米 2厘米。該行電極引線204與 列電極引線206的寬度為30微米 100微米，厚度為10微米 50微米。本實(shí)施例中，該 行電極引線204與列電極引線206的交叉角度可為10度到90度，優(yōu)選為90度。本實(shí)施例 中，可通過(guò)絲網(wǎng)印刷法將導(dǎo)電漿料印制于絕緣基底202上制備行電極引線204與列電極引 線206。該導(dǎo)電漿料的成分包括金屬粉、低熔點(diǎn)玻璃粉和粘結(jié)劑。其中，該金屬粉優(yōu)選為銀 粉，該粘結(jié)劑優(yōu)選為松油醇或乙基纖維素。該導(dǎo)電漿料中，金屬粉的重量比為50% 90%， 低熔點(diǎn)玻璃粉的重量比為2% 10%，粘結(jié)劑的重量比為8% 40%。所述第一電極210與第二電極212的材料可以與電極弓丨線204，206的材料相同或 不同。該第一電極210可以是行電極引線204的延伸部分，該第二電極212可以是列電極 引線206的延伸部分。第一電極210和行電極引線204可以一體成型，第二電極212和列 電極引線206也可一體成型。本實(shí)施例中，該第一電極210與第二電極212均為平面導(dǎo)電 體，其尺寸由網(wǎng)格214的尺寸決定。該第一電極210直接與行電極引線204電連接，該第二 電極212直接與列電極引線206電連接。所述第一電極210與第二電極212的長(zhǎng)度為20 微米 1. 5厘米，寬度為30微米 1厘米，厚度為10微米 50微米。優(yōu)選地，所述第二電 極212與第一電極210的長(zhǎng)度為100微米 700微米，寬度為50微米 500微米，厚度為 20微米 100微米。本實(shí)施例中，該第一電極210與第二電極212的材料為導(dǎo)電漿料，通過(guò) 絲網(wǎng)印刷法印制于絕緣基底202上。本實(shí)施例中，在邊長(zhǎng)為48毫米的絕緣基底202上制備了 16 X 16個(gè)熱致變色元件 220。每個(gè)熱致變色元件220中的加熱元件208為一碳納米管拉膜，且每個(gè)碳納米管拉膜的 長(zhǎng)度為300微米，寬度為100微米。該碳納米管拉膜中的碳納米管首尾相連，且從第一電極 210向二電極212延伸。該碳納米管拉膜的兩端分別設(shè)置于所述第一電極210與絕緣基底 202之間以及第二電極212與絕緣基底202之間。該碳納米管拉膜通過(guò)自身的粘性固定于 絕緣基底202上。
進(jìn)一步，所述熱致變色顯示裝置20可以包括一絕熱材料222設(shè)置于每個(gè)熱致變色 元件220的周?chē)?。具體地，該絕熱材料222可以設(shè)置于每個(gè)網(wǎng)格214中的熱致變色元件220 與電極引線204，206之間的所有位置，從而使得相鄰的熱致變色元件220之間實(shí)現(xiàn)熱隔離， 以減少熱致變色元件220之間的干擾。所述絕熱材料222為三氧化二鋁或有機(jī)材料。所述 有機(jī)材料可以為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯或聚酰亞胺等。本實(shí)施例中，所 述絕熱材料222優(yōu)選為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其厚度與所述電極引線204，206以及電極 210,212的厚度相同。該絕熱材料222可以通過(guò)物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法等方法 制備。所述物理氣相沉積法包括濺射或蒸鍍等。進(jìn)一步，所述熱致變色顯示裝置20還可以包括一保護(hù)層2M設(shè)置于絕緣基底202 上以覆蓋所述行電極引線204，列電極引線206、以及每個(gè)熱致變色元件220。所述保護(hù)層 224為一透明且絕緣的保護(hù)層，其的材料可以為有機(jī)高分子、二氧化硅或三氧化二鋁等。該 有機(jī)高分子可以為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯或聚酰亞胺等。所述保護(hù)層 224厚度不限，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。本實(shí)施例中，該保護(hù)層224的材料采用聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯，其厚度為0. 5毫米 2毫米。該保護(hù)層可通過(guò)涂敷或沉積的方法形成于絕緣 基底202上。所述保護(hù)層用來(lái)防止該熱致變色顯示裝置20在使用時(shí)與外界形成電接觸，同 時(shí)還可以防止加熱元件208中的碳納米管結(jié)構(gòu)吸附外界雜質(zhì)。所述熱致變色顯示裝置20的在使用時(shí)，進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)電路(圖未示)，通過(guò)驅(qū) 動(dòng)電路可選擇性地對(duì)行電極引線204和列電極引線206通入電流，使與該行電極引線204 和列電極引線206電連接的熱致變色元件220工作，即可實(shí)現(xiàn)熱致變色顯示裝置20顯示效果。 所述熱致變色顯示裝置20的熱致變色元件220采用碳納米管作為加熱元件208， 由于碳納米管結(jié)構(gòu)的熱容較小，所以由該碳納米管結(jié)構(gòu)構(gòu)成的加熱元件208具有較快的熱 響應(yīng)速度，可用于對(duì)顯色元件218進(jìn)行快速加熱，使得本發(fā)明的熱致變色顯示裝置20的像 素單元具有較快的響應(yīng)速度。所述熱致變色顯示裝置20通過(guò)行電極引線204和列電極引 線206分別控制各個(gè)熱致變色元件220工作，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。該熱致變色顯示裝置20 可以應(yīng)用于廣告牌、報(bào)紙、圖書(shū)等領(lǐng)域。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱致變色元件，其包括一絕緣基底，一顯色元件以及至少一用來(lái)加熱該顯色元 件的加熱元件，所述絕緣基底具有一表面，該顯色元件與加熱元件設(shè)置于該絕緣基底的表 面，其特征在于，所述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括在40°C 以上發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料，且該變色材料在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率 不同。
2.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述顯色元件與至少一加熱元件 均為一層狀結(jié)構(gòu)，且該顯色元件與該至少一加熱元件為層疊接觸設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的熱致變色元件，其特征在于，所述熱致變色元件包括兩個(gè)分別 設(shè)置于所述顯色元件相對(duì)的兩個(gè)表面的加熱元件。
4.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述顯色元件與加熱元件均為一 層狀結(jié)構(gòu)，且該顯色元件與該至少一加熱元件通過(guò)一支撐體間隔設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述絕緣基底的表面具有一凹槽， 所述顯色元件設(shè)置于該凹槽內(nèi)絕緣基底的表面。
6.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述熱致變色元件進(jìn)一步包括一 第一電極以及一第二電極，所述第一電極及第二電極間隔的與該至少一加熱元件電連接。
7.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài) 轉(zhuǎn)變的溫度低于600°C。
8.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述加熱元件施加熱脈沖使所述 變色材料發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。
9.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述變色材料為硫系元素與鍺的 化合物、硫系元素與銦的化合物、硫系元素與砷的化合物或硫系元素與銻的化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的熱致變色元件，其特征在于，所述變色材料為鍺-硫、鍺-硒、 砷-硫、砷-硒、銦-碲、銦-硒、銻-碲或銻-硒。
11.如權(quán)利要求9所述的熱致變色元件，其特征在于，所述變色材料還包括添加物，該 添加物為銅、銀、金、鎳、鈷、鈀或上述金屬任意組合的合金。
12.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳 納米管膜。
13.如權(quán)利要求12所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管膜的單位面積熱 容小于等于2X ΙΟ"4焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。
14.如權(quán)利要求12所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管膜是由若干碳納 米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)，且所述若干碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向排列。
15.如權(quán)利要求14所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管膜中多數(shù)碳納米 管是通過(guò)范德華力首尾相連。
16.如權(quán)利要求1所述的熱致變色元件，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳 納米管線，所述碳納米管線包括多個(gè)碳納米管沿該碳納米管線長(zhǎng)度方向平行排列或沿該碳 納米管線長(zhǎng)度方向呈螺旋狀排列。
17.一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線設(shè)置于絕緣基底的表面，該多個(gè)行電極引線與多個(gè)列電極引線相互交叉設(shè)置，每?jī)蓚€(gè)相鄰的行電極引線與每?jī)蓚€(gè)相鄰的列電極引線形成一個(gè) 網(wǎng)格，且行電極引線與列電極引線之間電絕緣；以及多個(gè)如權(quán)利要求1至16中任意一項(xiàng)所述的熱致變色元件，每個(gè)熱致變色元件對(duì)應(yīng)一個(gè) 網(wǎng)格設(shè)置。
18.如權(quán)利要求17所述的熱致變色顯示裝置，其特征在于，所述熱致變色顯示裝置進(jìn) 一步包括設(shè)置于每個(gè)網(wǎng)格中且位于熱致變色元件與行電極引線或列電極引線之間的絕熱 材料。
19.如權(quán)利要求18所述的熱致變色顯示裝置，其特征在于，所述絕熱材料為三氧化二 鋁或有機(jī)材料。
20.如權(quán)利要求17所述的熱致變色顯示裝置，其特征在于，所述熱致變色顯示裝置進(jìn) 一步包括一設(shè)置于所述多個(gè)行電極引線、多個(gè)列電極引線以及多個(gè)熱致變色元件表面的透 明保護(hù)層。
21.一種熱致變色顯示裝置，其包括一絕緣基底具有一表面；以及多個(gè)如權(quán)利要求1至16中任意一項(xiàng)所述的熱致變色元件，該多個(gè)熱致變色元件按 行列式排布形成一像素陣列；以及一驅(qū)動(dòng)電路和多個(gè)電極引線，該驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)所述多個(gè)電極引線分別控制每個(gè)熱致變 色元件的加熱元件獨(dú)立工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱致變色元件，其包括一絕緣基底，一顯色元件以及至少一用來(lái)加熱該顯色元件的加熱元件，所述絕緣基底具有一表面，該顯色元件與加熱元件設(shè)置于該絕緣基底的表面，其中，所述至少一加熱元件包括至少一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述顯色元件包括在40℃以上發(fā)生晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的變色材料，且該變色材料在晶態(tài)與非晶態(tài)時(shí)對(duì)光線的反射率不同。進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種采用上述熱致變色元件的熱致變色顯示裝置。
文檔編號(hào)G02F1/01GK102103274SQ20091018914
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者柳鵬, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司