CN103885209B - 热致变色元件及热致变色显示装置 - Google Patents

热致变色元件及热致变色显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热致变色元件，其包括：一绝缘基底；一显色元件；以及一加热元件用来加热该显色元件；其中，所述显色元件和所述加热元件形成一复合结构，且该复合结构至少部分悬空设置。进一步，本发明提供一种采用该热致变色元件的热致变色显示装置。

Description

热致变色元件及热致变色显示装置
技术领域
本发明涉及一种热致变色元件及热致变色显示装置。
背景技术
由于热致变色材料在不同的温度下可以显示不同的颜色，因此，可以应用于热致变色显示装置中作为具有显示功能的热致变色元件。现有的热致变色显示装置中的热致变色元件至少包括显色层与加热层，所述显色层与加热层贴合设置或间隔设置。
然而，所述加热层主要由金属板组成。金属板的热容及厚度较大，其作为加热层工作时，温度变化慢、电热转换效率低，从而使得热致变色元件工作时显色响应迟钝、能耗较大。
为克服上述问题，申请人于2009年12月18日提出申请的公开号为CN102103275A的专利申请中揭示了一种热致变色元件及热致变色显示装置。参见图1和2，该热致变色元件120包括一绝缘基底102，一显色元件118，至少一加热元件108以及一第一电极110与一第二电极112。然而，由于该显色元件118和/或加热元件108贴合于绝缘基底102设置，所以该热致变色元件120的热反应速度较慢，通常大于5秒钟，而无法满足人眼对显示装置反应速度的需求。
发明内容
由此可见，确有必要提供一种热反应速度较快且可以满足人眼需求的热致变色元件及热致变色显示装置。
一种热致变色元件，其包括：一绝缘基底；一显色元件；以及一加热元件用来加热该显色元件；其中，所述显色元件和所述加热元件形成一复合结构，且该复合结构至少部分悬空设置。
一种热致变色显示装置，其包括：一绝缘基底具有一表面；多个行电极引线与多个列电极引线设置于绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线相互交叉设置，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线形成一个网格，且行电极引线与列电极引线之间电绝缘；以及多个热致变色元件，每个热致变色元件对应一个网格设置；其中，所述热致变色元件包括：一绝缘基底；一显色元件；以及一加热元件；所述显色元件和所述加热元件形成一复合结构，且该复合结构至少部分悬空设置。
一种热致变色显示装置，其包括：一绝缘基底具有一表面；以及多个热致变色元件，该多个热致变色元件按行列式排布形成一像素阵列；以及一驱动电路和多个电极引线，该驱动电路通过所述多个电极引线分别控制每个热致变色元件的加热元件独立工作；其中，所述热致变色元件包括：一绝缘基底；一显色元件；以及一加热元件；所述显色元件和所述加热元件形成一复合结构，且该复合结构至少部分悬空设置。
本发明提供的热致变色元件及热致变色显示装置具有以下优点：由于所述热致变色元件的加热元件与显色元件形成一复合结构，且该复合结构至少部分悬空设置，所以该热致变色元件具有较快的热响应速度，使得本发明的热致变色显示装置的像素单元的显示速度基本可以满足人眼的需求，从而使热致变色显示装置可以实际应用。
附图说明
图1为现有技术提供的一种热致变色元件的结构示意图。
图2为现有技术提供的另一种热致变色元件的结构示意图。
图3为本发明第一实施例的热致变色元件的结构示意图。
图4为本发明第一实施例用作加热元件的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
图5为图4中的碳纳米管拉膜中的碳纳米管片段的结构示意图。
图6为本发明第一实施例用作加热元件的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
图7为本发明第一实施例作为加热元件的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
图8为本发明第一实施例的加热元件与显色元件的复合结构的扫描电镜照片。
图9为本发明第二实施例的热致变色元件的结构示意图。
图10为本发明第三实施例的热致变色元件的结构示意图。
图11为本发明第四实施例的热致变色元件的结构示意图。
图12为本发明第四实施例的加热元件与显色元件的复合结构的扫描电镜照片。
图13为采用本发明第一实施例的热致变色元件的热致变色显示装置的俯视图。
图14为沿图13中XIV-XIV线的剖面图。
主要元件符号说明
热致变色显示装置 20
绝缘基底 102, 202, 302, 402, 502
行电极引线 204
列电极引线 206
加热元件 108, 208, 308, 408, 508
第一电极 110, 210, 310, 410, 510
第二电极 112, 212, 312, 412, 512
网格 214
介质绝缘层 216
显色元件 118, 218, 318, 418, 518
热致变色元件 120, 220, 320, 420, 520
绝热材料 222
保护层 224
复合结构 226, 326, 426, 526
凹槽 322
底色层 428
碳纳米管片段 143
碳纳米管片 145
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的热致变色元件及应用该热致变色元件的热致变色显示装置作进一步的详细说明。
请参阅图3，本发明第一实施例提供一种热致变色元件220，其包括一绝缘基底202，一显色元件218，至少一加热元件208以及一第一电极210与一第二电极212。
所述显色元件218和所述加热元件208形成一复合结构226，且该复合结构226至少部分悬空设置。所述显色元件218和所述加热元件208形成一复合结构226的方式不限，只要确保所述显色元件218和所述加热元件208相互接触形成一自支撑的整体结构即可。例如，所述加热元件208形成一基体，所述显色元件218分散于所述加热元件208的基体中。例如，所述显色元件218形成一基体，所述加热元件208分散于所述加热元件208的基体中。优选地，所述显色元件218与加热元件208均为一层状结构，且该显色元件218与加热元件208为层叠接触设置。例如，可以将两个加热元件208设置于一显色元件218相对的两个表面，即所述加热元件208与所述显色元件218构成三明治结构，所述显色元件218位于两个所述加热元件208之间。或者将两个显色元件218设置于加热元件208相对的两个表面，即所述显色元件218与所述加热元件208构成三明治结构，所述加热元件208位于两个所述显色元件218之间。或者将多个显色元件218和多个加热元件208交替层叠设置，形成一多层结构。所谓悬空设置指该复合结构226的至少部分悬在空中且不与气体以外的其它元件接触。优选地，将该热致变色元件220设置于一真空环境使用。可以理解，该复合结构22悬空设置的具体方式不限，可以为通过所述第一电极210与第二电极212悬空设置，或通过两个间隔设置的支撑体悬空设置，或通过在该绝缘基底202表面形成一凹槽而使该复合结构22悬空设置。
所述绝缘基底202可以为一硬性基板或柔性基板。所述硬性基板可以为陶瓷基板、玻璃基板、石英基板、硅基板、氧化硅基板、金刚石基板、氧化铝基板及硬性高分子基板等中的一种或多种。所述柔性基板可以为合成纸、纤维布及柔性高分子基板等中的一种或多种。所述柔性高分子基板的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯(PC)或聚酰亚胺（PI）等。可以理解，所述绝缘基底202的材料不限于上述材料，只要能够耐200℃以上温度的绝缘材料均可以实现本发明的目的。所述绝缘基底202的大小、形状与厚度不限，本领域技术人员可以根据实际需要，如根据热致变色显示装置20的预定大小，设置绝缘基底202的尺寸。
所述加热元件208为具有自支撑结构，其材料可以为金属、合金或碳纳米管。本实施例中，所述加热元件208包括一碳纳米管结构。所述碳纳米管结构为一自支撑结构。所谓“自支撑结构”即该碳纳米管结构无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。该自支撑结构的碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管结构具有特定的形状。所述碳纳米管结构中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米~50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。该碳纳米管结构为层状或线状结构。由于该碳纳米管结构具有自支撑性，在不通过支撑体支撑时仍可保持层状或线状结构。该碳纳米管结构中碳纳米管之间具有大量间隙，从而使该碳纳米管结构具有大量微孔。所述碳纳米管结构的单位面积热容小于2×10-4焦耳每平方厘米开尔文。优选地，所述碳纳米管结构的单位面积热容可以小于等于1.7×10-6焦耳每平方厘米开尔文。
所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或其组合。当采用单个碳纳米管线状结构作为加热元件208时，可以将该单个碳纳米管线状结构折叠或缠绕成一层状结构；当采用多个碳纳米管线状结构作为加热元件208时，可以将该多个碳纳米管线状结构平行设置、交叉设置或编织成一层状结构。
所述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管。该碳纳米管膜中的碳纳米管有序排列或无序排列。当碳纳米管膜包括无序排列的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕；当碳纳米管膜包括有序排列的碳纳米管时，碳纳米管沿一个方向或者多个方向择优取向排列。所谓择优取向是指碳纳米管膜中大部分碳纳米管在某一方向上具有较大的取向几率，即碳纳米管膜中大部分碳纳米管的轴向基本沿同一方向延伸。当碳纳米管结构包括多个碳纳米管基本沿同一方向有序排列时，该多个碳纳米管从第一电极向第二电极延伸。具体地，该碳纳米管膜可包括碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管拉膜。该碳纳米管线状结构包括至少一非扭转的碳纳米管线、至少一扭转的碳纳米管线或其组合。当所述碳纳米管线状结构包括多根非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线时，该非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线可以相互平行呈一束状结构，或相互扭转呈一绞线结构。
所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于（或固定于）间隔特定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。
具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。
请参阅图4及图5，具体地，所述碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段143。该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段143包括多个相互平行的碳纳米管145，该多个相互平行的碳纳米管145通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段143具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米~100微米，宽度与拉取出该碳纳米管拉膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。该碳纳米管膜中的碳纳米管145沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管拉膜具有较高的透光性。单层碳纳米管拉膜的透光率达90%以上。所述碳纳米管拉膜及其制备方法具体请参见申请人于2007年2月9日申请的，于2008年8月13日公开的第CN101239712A号中国公开专利申请“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
当所述碳纳米管结构包括层叠设置的多层碳纳米管拉膜时，相邻两层碳纳米管拉膜中的择优取向排列的碳纳米管之间形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90度（0°≤α≤90°）。所述多个碳纳米管拉膜之间或一个碳纳米管拉膜之中的相邻的碳纳米管之间具有间隙，从而在碳纳米管结构中形成多个微孔，微孔的孔径约小于10微米。本实施例中，所述碳纳米管结构为一单层碳纳米管拉膜。
所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管。碳纳米管沿同一方向择优取向排列，碳纳米管也可沿不同方向择优取向排列。优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于碳纳米管碾压膜的表面。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互交叠，且通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑。所述碳纳米管碾压膜可通过碾压一碳纳米管阵列获得。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与形成碳纳米管阵列的基底的表面形成一夹角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度(0≤β≤15°)，该夹角β与施加在碳纳米管阵列上的压力有关，压力越大，该夹角越小。所述碳纳米管碾压膜的长度和宽度不限。所述碾压膜包括多个微孔结构，该微孔结构均匀且规则分布于碳纳米管碾压膜中，其中微孔直径为1纳米~0.5微米。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见申请人于2007年6月1日申请的，于2008年12月3日公开的第CN101314464A号中国专利申请“碳纳米管薄膜的制备方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。
所述碳纳米管絮化膜的长度、宽度和厚度不限，可根据实际需要选择。本发明实施例提供的碳纳米管絮化膜的长度为1~10厘米，宽度为1~10厘米，厚度为1微米~2毫米。所述碳纳米管絮化膜包括相互缠绕的碳纳米管，碳纳米管的长度大于10微米。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管均匀分布，无规则排列，使该碳纳米管絮化膜各向同性，所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管之间形成大量的微孔，微孔孔径为1纳米~0.5微米。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参见申请人于2007年4月13日申请的，于2008年10月15日公开的第CN101284662A号中国专利申请“碳纳米管薄膜的制备方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。
请参阅图6，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。
所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图7，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。
所述碳纳米管线状结构及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2007年6月20日公开的第CN1982209A号中国公开专利申请“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。
由于碳纳米管结构具有较大的比表面积，其本身有很好的粘附性，故由碳纳米管结构组成的加热元件208可以直接设置于所述第一电极210和第二电极212的表面，也可通过一导电粘结剂(图未示)固定于所述第一电极210和第二电极212的表面。本实施例中，优选的导电粘结剂为银胶。
由于本实施例的加热元件208主要由碳纳米管构成，碳纳米管具有较高的电热转换效率以及比较高的热辐射效率，所以该加热元件208电热转换效率及热辐射效率较高。由于碳纳米管结构的热容较小，所以由该碳纳米管结构构成的加热元件208具有较快的热响应速度，可用于对显色元件218进行快速加热。如，单层碳纳米管拉膜可以在1毫秒内升温到约2000K。该特性使得本发明实施例制备的热致变色元件220具有较快的响应速度。由于碳纳米管具有较强的化学稳定性，所以采用该碳纳米管结构的加热元件208的电阻稳定，从而提高了热致变色元件220的稳定性。另外，由于碳纳米管具有较小的尺寸，所以采用该碳纳米管结构作为加热元件208可以减小热致变色元件220的尺寸，从而提高采用该热致变色元件220的显示装置的分辨率。
所述显色元件218由可逆热致变色材料制成。所谓可逆热致变色材料指当温度达到特定范围时材料的颜色会发生改变，当温度恢复到初始温度时，材料的颜色会随之复原的智能型材料。当该显色元件218被加热至特定温度范围时，该显色元件218的颜色发生改变，从而实现显示。所述可逆热致变色材料的变色温度低于200℃，优选地，该可逆热致变色材料的变色温度为大于40℃且低于100℃。可以理解，选择变色温度为大于40℃且低于100℃的可逆热致变色材料制备显色元件218一方面可以确保该热致变色元件220在室温条件下工作，另一方面可以降低热致变色元件220的工作电压，从而降低能耗。所述可逆热致变色材料可以为无机类可逆热致变色材料，有机类可逆热致变色材料或液晶类可逆热致变色材料。
所述无机类可逆热致变色材料包括含银的碘化物，含银的络合物，含银的复盐，含铜的碘化物，含铜的络合物，含铜的复盐，含汞的碘化物，含汞的络合物，含汞的复盐，由钴盐、镍盐与六次甲基四胺形成的化合物，氧化钒，钒酸盐，铬酸盐以及氧化钒、钒酸盐、铬酸盐中任意一种或几种的混合物。所述无机类可逆热致变色材料及其颜色变化范围和变色温度参见表1。
表1 无机类可逆热致变色材料
材料名称（化学式） 颜色变化范围 变色温度（℃）
CoCl2·2C6H12N4·10H2O 粉红色—天蓝色 39.6
CoI2·2C6H12N4·10H2O 粉红色—绿色 50
CoSO4·C6H12N4·9H2O 桃红色—紫色 60
CuSO4·2C6H12N4·5H2O 蓝色—翠绿色 76
NiBr2·2C6H12N4·10H2O 绿色—蓝色 60
NiCl2·2C6H12N4·10H2O 绿色—黄色 110
Co(NO3)2·2C6H12N4·10H2O 粉红色—绛红色 75
Ag2HgI4 黄色—红色 42
Cu2HgI4 洋红色—红棕色 71
HgI2 红色—蓝色 137
所述有机类可逆热致变色材料通常由发色剂（电子给予体）、显色剂（电子接受体）以及溶剂组成。其中，发色剂决定颜色，显色剂决定颜色深浅，溶剂决定变色温度。所述发色剂可以为三芳甲烷类发色剂、荧烷类发色剂、吲哚啉苯酞类发色剂、吩噻嗪类发色剂、螺吡喃类发色剂、席夫碱类发色剂、螺环类发色剂或双蒽酮类发色剂等。所述三芳甲烷类发色剂可以为结晶紫内酯、孔雀绿内酯或甲酚红等。所述荧烷类发色剂可以为FT-2、热敏红或热敏绿等。所述显色剂主要包括无机类显色剂和有机类显色剂。其中，无机类显色剂可以为酸性白土或活性白土以及高岭土或铝镁硅酸盐类等。有机类显色剂可以为酚羟基化合物及其衍生物，如双酚A、对羟基苯甲酸苄酯或4-羟基香豆素等；羧基化合物及其衍生物，如己酸、辛酸、硬脂酸、对苯二甲酸或一些可以提供质子的路易斯酸等。当使用三芳甲烷类作发色剂时，优选有机酚类作为显色剂。所述溶剂可以为醇类，如正十二醇、正十四醇、正十六醇或正十八醇等。另外，一些高级脂肪酮、酯、醚、酰胺或羧酸类化合物等也可用作溶剂。
液晶是介于固态与各向同性液态之间的中间态物相，即为三维有序的空间结构和各向同性的均质熔融物质。所述液晶类可逆热致变色材料指由温度变化所引起的，并且只能在一定温度范围内存在的晶态物质。所述液晶类可逆热致变色材料可以为近晶型液晶、向列型液晶或胆甾型液晶。所述胆甾型液晶以胆甾醇为母体，经酯化或卤素取代后而制成。
所述第一电极210与第二电极212间隔设置。所述第一电极210和第二电极212分别与加热元件208电连接，用于对加热元件208提供电压或电流，使该加热元件208对显色元件218进行加热。所述第一电极210与第二电极212的设置位置不限，可以直接设置于绝缘基底202表面，或设置于该复合结构226表面，或设置于一支撑体上。所述第一电极210与第二电极212由导电材料组成，该第一电极210与第二电极212的形状不限，可为导电薄膜、金属片或者金属引线。优选地，第一电极210与第二电极212均为一层导电薄膜。该导电薄膜的厚度为0.5纳米~500微米。该导电薄膜的材料可以为金属、合金、铟锡氧化物（ITO）、锑锡氧化物（ATO）、导电浆料或导电聚合物等。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、银、钕、钯、铯或上述金属的任意组合的合金。该导电浆料的成分包括金属粉、低熔点玻璃粉和粘结剂。其中，该金属粉优选为银粉，该粘结剂优选为松油醇或乙基纤维素。该导电浆料中，金属粉的重量比为50%~90%，低熔点玻璃粉的重量比为2%~10%，粘结剂的重量比为8%~40%。
所述热致变色元件220在使用时，当在所述第一电极210与第二电极212之间施加一电压时，所述加热元件208开始发热并加热该显色元件218。当显色元件218被加热至一变色温度时，显色元件218显示颜色或发生色变。如：以Ag2HgI4制备的显色元件218为例，当加热至42℃时，显色元件218由黄色变为红色。当保持电压不变时，显色元件218的温度保持不变，从而显示固定的颜色。可以理解，通过控制施加于第一电极210与第二电极212之间的电压大小，还可以改变加热元件208的加热温度，从而改变显色元件218显示的颜色。由于显色元件218采用可逆热致变色材料制成，所以当停止加热时，所述显色元件218又回复到原有的颜色。
可以理解，由于所述热致变色元件220的加热元件208与显色元件218形成一复合结构226，且该复合结构226至少部分悬空设置，而空气的热导率较差，所以该加热元件208加热该显色元件218升温的过程中，该复合结构226与周围环境的热交换速度较慢。因此，该显色元件218可以较快被加热到工作温度，该热致变色元件220具有较快的热响应速度。
进一步，本发明还将本实施例的热致变色元件220与现有技术中的热致变色元件110进行了测试比较。其中，本实施例的热致变色元件220中，所述绝缘基底202优选为一PET基板，其厚度约110微米。所述第一电极210与第二电极212的材料为导电浆料，通过丝网印刷法印制于所述绝缘基底202上。所述加热元件208为一双层交叉设置的碳纳米管拉膜。所述显色元件218为一层银汞的碘化物（Ag2HgI4），其厚度为10微米~500微米。所述显色元件218通过热沉积、溅射或涂敷等方法形成于所述加热元件208表面形成该复合结构226，且该复合结构226通过所述第一电极210与第二电极212悬空设置。参见，图8为本实施例的复合结构226的扫描电镜照片。从图8可以清楚地看到两个碳纳米管拉膜垂直交叉设置，一层汞的碘化物涂敷于碳纳米管拉膜表面。现有技术中的热致变色元件110采用图1和图2的结构，其它材料参数与本实施例的热致变色元件220的材料参数相同。
由如下表2可见，本发明提供的热致变色元件220的热响应速度相较于图1和图2的结构具有明显的提高，热响应速度约为其3倍。可以理解，对显示而言，大于5秒的热响应速度无法满足人眼需求，而接近2秒的热响应速度基本可以满足人眼需求。
表2 结构参数与测试结果对比
图1结构 图2结构 图3结构
绝缘基底 110微米厚PET 110微米PET 110微米PET
加热元件 两层交叉拉膜 两层交叉拉膜 两层交叉拉膜
显色元件 200微米厚Ag2HgI4 200微米Ag2HgI4 200微米Ag2HgI4
加热变色时间 6.6秒 5.2秒 2.3秒
降温变色时间 6.6秒 5秒 1.7秒
可以理解，将所述热致变色元件220实际制备成显示装置时，所述绝缘基底202的厚度要远大于110微米，或者需要将该绝缘基底202设置于一其它基板表面。因此，本实施例进一步将采用图1、图2和图3结构的热致变色元件110, 220分别设置于一1毫米的玻璃板表面进行测试，结果发现采用图1和图2结构的热致变色元件110的热响应时间大于10秒，而本发明提供的热致变色元件220的热响应时间基本不变。
请参阅图9，本发明第二实施例提供一种热致变色元件320，其包括一绝缘基底302，一显色元件318，一加热元件308以及一第一电极310与一第二电极312。所述显色元件318和所述加热元件308形成一复合结构326，且该复合结构326至少部分悬空设置。该热致变色元件320与本发明第一实施例提供的热致变色元件220结构基本相同，其区别在于，所述绝缘基底302的表面具有一凹槽322，该复合结构326通过该凹槽322悬空设置。
具体地，所述加热元件308将所述凹槽322覆盖并延伸至凹槽322外的绝缘基底302表面。即，所述加热元件308边缘的部分设置于该绝缘基底302的表面，中间的部分则通过该凹槽322悬空设置。所述显色元件318设置于所述加热元件308的一表面。优选地，所述显色元件318仅设置于所述加热元件308悬空部分的表面，从而减少该复合结构326与所述绝缘基底302的接触面积。所述第一电极310与第二电极312设置于该凹槽322外的绝缘基底302表面的加热元件308表面。所述凹槽322的大小，深度与形状不限。
进一步，本实施例的显色元件318由在特定温度下发生晶态与非晶态转变的变色材料制成。所谓特定温度是指变色材料发生晶态与非晶态转变的相变温度。当所述变色材料被加热到该特定温度时，该变色材料会发生晶态与非晶态之间的转化。当需要写入一显示态的时候，可以给显色元件318施加一个短而强的写入热脉冲。由于加热温度很高，显色元件318被瞬间加热为液态。由于加热时间短，温度很快就又降到低温，这样显色元件318就会从液态急冷到了固态，形成一非晶态的显色元件318。此时，该显色元件318在室温下无需任何能量均可维持其非晶态。由于非晶态的显色元件318对光线的反射率不同于最初的晶态的显色元件318对光线的反射率，所以就实现了显示。当需要擦除这个显示态的时候，可以对该显色元件318施加一个稍微弱但时间长的擦除热脉冲。该过程相当于退火。经过退火之后显色元件318又恢复到最初的晶态，实现了擦除。此时，该显色元件318在室温下无需任何能量均可维持其晶态。由于显色元件318在室温下可以长期保持晶态或非晶态，这种显示状态就可以被保持，从而实现双稳态显示。
所述变色材料发生晶态与非晶态转变的相变温度大于40℃。可以理解，选择相变温度为大于40℃的变色材料制备显色元件318可以确保该热致变色元件320在室温条件下工作。优选地，该变色材料发生晶态与非晶态转变的相变温度低于600℃。选择相变温度为低于600℃的变色材料制备显色元件318一方面可以降低热致变色元件320的工作电压，从而降低能耗，另一方面可以确保采用碳纳米管的加热元件308长期使用而不备氧化。所述变色材料在晶态与非晶态时对光线的反射率不同，从而在视觉上实现差别，可以实现像素显示。优选地，所述变色材料在晶态与非晶态时对光线的反射率差别应确保人的肉眼能够明显区别其亮度的变化。另外，所述变色材料发生晶态与非晶态转变的时间应尽量短，以确保像素具有足够快的响应速度。优选地，所述变色材料发生晶态与非晶态转变的时间小于40毫秒。所述在特定温度下发生晶态与非晶态转变的变色材料可以为硫系元素为基的化合物，如硫基化合物、碲基化合物、硒基化合物或碲硒基化合物。本实施例中，为了提高该变色材料的热稳定性，该变色材料优选为硫系元素与锗的化合物、硫系元素与铟的化合物、硫系元素与砷的化合物或硫系元素与锑的化合物，如：锗-硫、锗-硒、砷-硫、砷-硒、铟-碲、铟-硒、锑-碲或锑-硒。进一步，所述变色材料中还可以包括添加物来提高变色材料的相变速率。该添加物可以为铜、银、金、镍、钴或钯等金属或上述金属任意组合的合金。所述硫系元素为基的化合物变色材料从晶态转变为非晶态的时间为几纳秒至几百纳秒，从非晶态转变为晶态的时间为0.5微秒至1毫秒。另外，其他晶体材料，如：半导体、半导体化合物、金属化合物或高分子材料，只该晶体材料发生晶态与非晶态转变的相变温度大于40℃，发生晶态与非晶态转变的时间小于40毫秒且在晶态与非晶态时对光线的反射率不同均可用来制备所述显色元件318。
所述热致变色元件320在使用时，当在所述第一电极310与第二电极312之间施加一电压脉冲时，所述加热元件308开始发热并给显色元件318施加一个热脉冲。当该电压脉冲为一短时间的高电压时，该加热元件308会产生一短而强的热脉冲；当该电压脉冲为一较长时间的低电压时，该加热元件308会产生一稍微弱但时间长的热脉冲。当需要写入一显示态的时候，可以给显色元件318施加一个短而强的写入热脉冲，如温度为900℃至1000℃，周期为50纳秒至200纳秒。由于加热温度很高，显色元件318被瞬间加热为液态。由于加热时间短，温度很快就又降到低温，这样显色元件318就会从液态急冷到了固态，形成一非晶态的显色元件318。由于非晶态的显色元件318对光线的反射率不同于最初的晶态的显色元件318对光线的反射率，所以就实现了显示。而且，此时，该显色元件318在室温下无需任何能量均可维持其非晶态。当需要擦除这个显示态的时候，可以对该显色元件318施加一个稍微弱但时间长的擦除热脉冲，如温度为500℃至600℃，周期为1微秒至1毫秒。该过程相当于退火。经过退火之后显色元件318又恢复到最初的晶态，实现了擦除。此时，该显色元件318在室温下无需任何能量均可维持其晶态。由于显色元件318在室温下可以长期保持晶态或非晶态，这种显示状态就可以被保持，从而实现双稳态显示。所谓双稳态显示指热致变色元件320只在写入和擦除的过程中需要消耗能量，而在写入和擦除后无需任何能量均可维持稳态显示。双稳态显示可以节约热致变色元件320的能量消耗。
本实施例中，所述绝缘基底302优选为一PET基板，其厚度约500微米。所述第一电极310与第二电极312的材料为导电浆料，通过丝网印刷法印制于所述绝缘基底302上。所述凹槽322为通过压印形成的方形凹陷。所述加热元件308为一双层交叉设置的碳纳米管拉膜。所述显色元件318为一层锗-硒化合物，其厚度为10微米~500微米。所述显色元件318通过热沉积或溅射等方法沉积于所述加热元件308悬空设置的部分的表面。
请参阅图10，本发明第三实施例提供一种热致变色元件420，其包括一绝缘基底402，一底色层428，一显色元件418，一加热元件408以及一第一电极410与一第二电极412。所述显色元件418和所述加热元件408形成一复合结构426，且该复合结构426至少部分悬空设置。该热致变色元件420与本发明第一实施例提供的热致变色元件220结构基本相同，其区别在于，进一步包括一底色层428设置于该绝缘基底402表面。
所述底色层428为一黑白或彩色的材料层，且该底色层428颜色在200℃以下不随温度变化而变化。所述底色层428的厚度可以为1微米~100微米。所述底色层428可以通过印刷、喷涂、激光打印或热升华转引等方法形成于绝缘基底402表面。可以理解，所述底色层428也可以设置于加热元件408的表面，并将显色元件418设置于底色层428表面。
进一步，本实施例的显色元件418由在特定温度下发生透明与不透明状态转变的变色材料制成。所谓特定温度是指变色材料发生透明与不透明状态转变的相变温度。当所述变色材料被加热到该特定温度时，该变色材料会发生透明与不透明之间的转化。当所述变色材料为透明状态时，所述热致变色元件420可以显示底色层428的颜色；当所述变色材料层为不透明状态时，所述热致变色元件420不显示颜色。
所述显色元件418发生透明与不透明状态转变的相变温度低于200℃，优选地，该变色材料发生透明与不透明状态转变的相变温度为大于40℃且低于100℃。可以理解，选择相变温度为大于40℃且低于100℃的变色材料制备显色元件418一方面可以确保该热致变色元件420在室温条件下工作，另一方面可以降低热致变色元件420的工作电压，从而降低能耗。具体地，所述显色元件418的材料可以为高分子与脂肪酸混合型变色材料、高分子之间相容相分离型变色材料或者高分子结晶与非结晶型变色材料。
所述高分子与脂肪酸混合型变色材料的工作原理如下：在某一温度范围内，该材料内部微颗粒结晶体为分散状态。当温度变化时，该结晶体的大小能可逆地发生变化。由于结晶体变化前后该材料的光透过率不同，从而实现透明与不透明状态的转变。所述高分子与脂肪酸混合型变色材料可以为偏氯乙烯丙烯睛的共聚合物与二十烷酸组成的混合物、苯乙烯与丁二烯的共聚物与硬脂酸组成的混合物或者氯乙烯与醋酸乙烯的共聚物。所述采用偏氯乙烯丙烯睛的共聚合物与二十烷酸组成的混合物作为显色元件418的制备方法可包括以下步骤：首先，将偏氯乙烯丙烯睛的共聚合物和二十烷酸同时溶解在四氢呋喃中并充分混合形成混合液；其次，将该混合液采用涂布的方法并经过干燥形成显色元件418。该采用偏氯乙烯丙烯睛的共聚合物与二十烷酸组成的混合物的显色元件418为白色不透明状态。当该显色元件418被加热脉冲加热到74℃时，其变成透明无色状态。此时，所述热致变色元件420显示颜色，实现了信号写入。当该偏氯乙烯丙烯睛的共聚合物与二十烷酸组成的混合物显色元件418被加热脉冲加热到63℃时，该显色元件418又由透明无色变成起始的白色不透明状态。此时，所述热致变色元件420不显示颜色，实现了信号擦除。由于采用加热脉冲加热后显色元件418会急速冷却，该透明无色状态与白色不透明状态都能在室温下稳定存在，从而实现了双稳态显示。所述苯乙烯与丁二烯的共聚物与硬脂酸组成的混合物可以通过将聚合物和硬脂酸溶解在四氢呋喃与甲苯的混合溶剂中经充分混合后形成。所述采用苯乙烯与丁二烯的共聚物与硬脂酸组成的混合物的显色元件418的由透明态变为不透明态的温度大于70℃，由不透明态变为透明态的温度为57℃。
所述高分子材料之间相容相分离型变色材料的工作原理如下：两种以上高分子材料组成的混合物具有一高于室温的临界共溶温度。当温度为低于临界共溶温度的时，该变色材料因高分子组份之间能相容而成为无色透明体。当温度高于临界共溶温度时，由于该变色材料因组份之间相分离而成为不透明体。当该变色材料从高于临界共溶温度的不透明态急速冷却后，该变色材料能在室温下保持不透明状态并稳定存在。当在低于临界共溶温度下加热该不透明态的变色材料时，该变色材料又变为透明态。由于在室温下，该变色材料可以长期保持透明态或不透明态，从而实现了双稳态显示。所述高分子材料之间相容相分离型变色材料可以为1份偏氟乙烯六氟丙酮的共聚物与3份低分子量聚甲基丙烯酸甲酯（聚合度60）组成的混合物。
所述高分子晶态与非晶态型变色材料的工作原理如下：当高分子材料在热的作用下由晶态到非晶态，或由非晶态到晶态可逆变化时，会引起折射率、透过率等光学性质发生变化，从而实现透明与不透明状态的转变。所述高分子晶态与非晶态型变色材料可以为1.4-苯硫酚-对1.4-二乙烯基苯的聚合物，如：聚（1.4-苯硫酚-对1.4-二乙烯基苯），其在非晶态时为透明体，光透过率91%，在晶态时为不透明体，光透过率小于1%。厚度为0.1微米~0.5微米的聚（1.4-苯硫酚-对1.4-二乙烯基苯）显色元件418在170℃时只需1秒~2秒可以变成透明体。在70℃~80℃的温度下加热20分钟~30分钟，该显色元件418又返回到不透明状态。对于这种晶态与非晶态型显色元件418，当施加一个短而强的热脉冲时，显色元件418被瞬间加热为液态。由于加热时间短，温度很快就又降到低温，这样显色元件418就会从液态急冷到了固态，形成一透明非晶态的显色元件418，从而就实现了显示。该显色元件418在室温下无需任何能量均可维持其透明非晶态。当需要擦除这个显示态的时候，可以在低温下较长时间地加热该显色元件418，如采用一个稍微弱但时间长的如热脉冲加热。该过程相当于退火。经过退火之后显色元件418又恢复到最初的不透明晶态，实现了擦除。该显色元件418在室温下无需任何能量均可维持其不透明晶态。由于显色元件418在室温下可以长期保持从晶态或非晶态，这种显示状态就可以被保持，从而实现了双稳态显示。
所述热致变色元件420在使用时，当在所述第一电极410与第二电极412之间施加一电压时，所述加热元件408开始发热并给显色元件418进行加热。以采用高分子晶态与非晶态型变色材料制备的显色元件418为例。当给显色元件418施加一个短而强的热脉冲时，如：温度为170℃，周期为1秒~2秒，显色元件418被瞬间加热为液态。由于加热时间短，温度很快就又降到室温，这样显色元件418就会从液态急冷到了固态，形成一透明非晶态的变色材料层，从而就实现了显示。而且，此时，该显色元件418在室温下无需任何能量均可维持其透明非晶态。当需要擦除这个显示态的时候，可以在低温下加热该显色元件418，如：温度为70℃~80℃。经过退火之后显色元件418又恢复到最初的不透明晶态，实现了擦除。此时，该显色元件418在室温下无需任何能量均可维持其不透明晶态。由于显色元件418在室温下可以长期保持晶态或非晶态，这种显示状态就可以被保持，从而实现双稳态显示。所谓双稳态显示指热致变色元件420只在写入和擦除的过程中需要消耗能量，而在写入和擦除后无需任何能量均可维持稳态显示。双稳态显示可以节约热致变色元件420的能量消耗。
本实施例中，所述绝缘基底402优选为一PET基板，其厚度约300微米。所述第一电极410与第二电极412的材料为导电浆料，通过丝网印刷法印制于所述绝缘基底402上。所述加热元件408为一单层碳纳米管拉膜。所述显色元件418为一层聚(1.4-苯硫酚-对1.4-二乙烯基苯)，其厚度为50微米~100微米。所述显色元件418可以通过喷涂、印刷、热沉积或溅射等方法沉积于所述加热元件408悬空设置的部分的表面。
请参阅图11，本发明第四实施例提供一种热致变色元件520，其包括一绝缘基底502，一底色层528，一显色元件518，一加热元件508以及一第一电极510与一第二电极512。所述显色元件518和所述加热元件508形成一复合结构526，且该复合结构526至少部分悬空设置。该热致变色元件520与本发明第一实施例提供的热致变色元件220结构基本相同，其区别在于，该复合结构526包括至少一碳纳米管线状结构作为加热元件508以及多个显色材料颗粒分散于该碳纳米管线状结构中作为显色元件518。
具体地，该碳纳米管线状结构形成该复合结构526的基体，其包括多个碳纳米管通过范德华力紧密结合。该显色材料颗粒分散于该多个碳纳米管之间或该碳纳米管线状结构表面。该复合结构526的制备方法为：先将显色材料颗粒沉积或涂敷于一碳纳米管膜表面，然后将该碳纳米管膜扭转或卷曲而形成一复合碳纳米管线状结构。参见图12，为本发明第四实施例制备的复合碳纳米管线状结构的扫描电镜照片，其通过扭转碳纳米管膜而形成。可以理解，由于作为显色元件518的多个显色材料颗粒分散于该加热元件508的多个碳纳米管之间，所以该显色元件518被加热元件508牢牢地固定，从而避免使用过程中显色元件518脱落。
本发明进一步提供一种应用上述第一实施例至第四实施例的热致变色元件的热致变色显示装置。所述热致变色显示装置包括多个热致变色元件按行列式排布形成一像素阵列；以及一驱动电路和多个电极引线，该驱动电路通过所述多个电极引线分别控制每个热致变色元件的加热元件独立工作。具体地，本发明实施例将多个热致变色元件公用一绝缘基底，并通过由行列电极形成的寻址电路独立控制每个热致变色元件工作以实现显示效果。以下将以应用本发明第一实施例的热致变色元件220的热致变色显示装置为例，对本发明的热致变色显示装置作进一步的详细说明。
请参阅图13及图14，本发明实施例提供一种热致变色显示装置20，其包括一绝缘基底202，多个行电极引线204、多个列电极引线206以及多个热致变色元件220。所述多个行电极引线204与多个列电极引线206分别平行间隔地设置于该绝缘基底202上，且所述行电极引线204与列电极引线206交叉设置形成一网络结构。每两个相邻的行电极引线204与两个相邻的列电极引线206形成一网格214，且每个网格214定位一个像素单元，即每个网格214内设置一热致变色元件220。
所述绝缘基底202的大小、形状与厚度不限，本领域技术人员可以根据实际需要，如根据热致变色显示装置20的预定大小，设置绝缘基底202的尺寸。本实施例中，所述绝缘基底202优选为一PET基板，其厚度约1毫米，边长为48毫米。由于本实施例中的多个热致变色元件220公用一绝缘基底202，所以每个热致变色元件220无需专门的绝缘基底。
所述多个行电极引线204与多个列电极引线206相互交叉处设置有一介质绝缘层216，该介质绝缘层216可确保行电极引线204与列电极引线206之间电绝缘，以防止短路。所述多个行电极引线204或列电极引线206之间可以等间距设置，也可以不等间距设置。优选地，多个行电极引线204或列电极引线206之间等间距设置。所述行电极引线204与列电极引线206为导电材料或涂有导电材料层的绝缘材料。所述导电材料可以为导电浆料、金属薄膜、碳纳米管线或氧化铟锡（ITO）等。本实施例中，该多个行电极引线204与多个列电极引线206优选为采用导电浆料印制的平面导电体，且该多个行电极引线204的行间距为50微米~5厘米，多个列电极引线206的列间距为50微米~2厘米。该行电极引线204与列电极引线206的宽度为30微米~100微米，厚度为10微米~50微米。本实施例中，该行电极引线204与列电极引线206的交叉角度可为10度到90度，优选为90度。本实施例中，可通过丝网印刷法将导电浆料印制于绝缘基底202上制备行电极引线204与列电极引线206。该导电浆料的成分包括金属粉、低熔点玻璃粉和粘结剂。其中，该金属粉优选为银粉，该粘结剂优选为松油醇或乙基纤维素。该导电浆料中，金属粉的重量比为50%~90%，低熔点玻璃粉的重量比为2%~10%，粘结剂的重量比为8%~40%。
所述第一电极210与第二电极212的材料可以与电极引线204，206的材料相同或不同。该第一电极210可以是行电极引线204的延伸部分，该第二电极212可以是列电极引线206的延伸部分。第一电极210和行电极引线204可以一体成型，第二电极212和列电极引线206也可一体成型。本实施例中，该第一电极210与第二电极212均为平面导电体，其尺寸由网格214的尺寸决定。该第一电极210直接与行电极引线204电连接，该第二电极212直接与列电极引线206电连接。所述第一电极210与第二电极212的长度为20微米~1.5厘米，宽度为30微米~1厘米，厚度为10微米~50微米。优选地，所述第二电极212与第一电极210的长度为100微米~700微米，宽度为50微米~500微米，厚度为20微米~100微米。本实施例中，该第一电极210与第二电极212的材料为导电浆料，通过丝网印刷法印制于绝缘基底202上。
本实施例中，在边长为48毫米的绝缘基底202上制备了16×16个热致变色元件220。每个热致变色元件220中的加热元件208为一碳纳米管拉膜，且每个碳纳米管拉膜的长度为300微米，宽度为100微米。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管首尾相连，且从第一电极210向二电极212延伸。该碳纳米管拉膜的两端分别设置于所述第一电极210与第二电极212表面，且部分悬空设置。所述显色元件218涂敷于该该碳纳米管拉膜表面。
进一步，所述热致变色显示装置20可以包括一绝热材料222设置于每个热致变色元件220的周围。具体地，该绝热材料222可以设置于每个网格214中的热致变色元件220与电极引线204，206之间的所有位置，从而使得相邻的热致变色元件220之间实现热隔离，以减少热致变色元件220之间的干扰。优选地，每个网格214内的绝热材料222围绕该网格214中的热致变色元件220延伸且与该热致变色元件220间隔设置，从而避免与该复合结构226接触，以提高该复合结构226的热反应速度。所述绝热材料222为三氧化二铝或有机材料。所述有机材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯或聚酰亚胺等。本实施例中，所述绝热材料222优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其厚度与所述电极引线204，206以及电极210，212的厚度相同。该绝热材料222可以通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方法制备。所述物理气相沉积法包括溅射或蒸镀等。
进一步，所述热致变色显示装置20还可以包括一保护层224设置于绝缘基底202上以遮盖所述行电极引线204，列电极引线206、以及每个热致变色元件220。该保护层224与该热致变色元件220间隔设置，从而避免与该复合结构226接触，以提高该复合结构226的热反应速度。可以理解，该保护层224可以通过一专门的密封支撑元件(图未示)与该绝缘基底202间隔设置且与该绝缘基底202形成一密闭客体，也可以通过行电极引线204，列电极引线206与该复合结构226间隔设置。所述保护层224为一透明且绝缘的保护层，其的材料可以为塑料或玻璃。该塑料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯或聚酰亚胺等。所述保护层224厚度不限，可以根据实际情况选择。本实施例中，所述绝缘基底202与所述保护层224的材料均采用玻璃，其厚度为0.5毫米~2毫米。所述保护层224用来防止该热致变色显示装置20在使用时与外界形成电接触，同时还可以防止加热元件208中的碳纳米管结构吸附外界杂质。
所述热致变色显示装置20的在使用时，进一步包括一驱动电路（图未示），通过驱动电路可选择性地对行电极引线204和列电极引线206通入电流，使与该行电极引线204和列电极引线206电连接的热致变色元件220工作，即可实现热致变色显示装置20显示效果。
由于所述热致变色元件220的加热元件208与显色元件218形成一复合结构226，且该复合结构226至少部分悬空设置，所以该热致变色元件220具有较快的热响应速度，使得本发明的热致变色显示装置20的像素单元的显示速度基本可以满足人眼的需求，从而使热致变色显示装置20可以实际应用。所述热致变色显示装置20通过行电极引线204和列电极引线206分别控制各个热致变色元件220工作，可以实现动态显示。该热致变色显示装置20可以应用于广告牌、报纸、图书等领域。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种热致变色元件，其包括：
一绝缘基底；
一显色元件；以及
一加热元件用来加热该显色元件；
其特征在于，所述显色元件和所述加热元件形成一复合结构，且该复合结构相对于所述绝缘基底至少部分悬空设置，该复合结构的制备方法为：先将显色材料颗粒沉积或涂敷于一碳纳米管膜表面，然后将该碳纳米管膜扭转或卷曲而形成一复合碳纳米管线状结构，所述复合碳纳米管线状结构包括至少一碳纳米管线和多个显色材料颗粒，所述碳纳米管线包括多个碳纳米管沿该碳纳米管线长度方向平行排列或沿该碳纳米管线长度方向呈螺旋状排列，所述显色元件包括多个显色材料颗粒分散于该多个碳纳米管之间。
2.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，进一步包括一第一电极以及一第二电极间隔设置于该绝缘基底的表面，所述第一电极和第二电极与该加热元件电连接，且该复合结构通过该第一电极和第二电极悬空设置。
3.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述绝缘基底的表面具有一凹槽，所述复合结构通过该凹槽悬空设置。
4.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述显色元件包括在40℃以上发生晶态与非晶态转变的变色材料，且该变色材料在晶态与非晶态时对光线的反射率不同。
5.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述显色元件包括可逆热致变色材料。
6.如权利要求1所述的热致变色元件，其特征在于，所述显色元件包括在200℃以下发生透明与不透明状态转变的变色材料，且进一步包括一底色层设置于该复合结构与所述绝缘基底之间。
7.一种热致变色显示装置，其包括：
一绝缘基底具有一表面；
多个行电极引线与多个列电极引线设置于绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线相互交叉设置，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线形成一个网格，且行电极引线与列电极引线之间电绝缘；以及
多个如权利要求1至1至6中任意一项所述的热致变色元件，每个热致变色元件对应一个网格设置。
8.如权利要求7所述的热致变色显示装置，其特征在于，所述热致变色显示装置进一步包括设置于每个网格中且位于热致变色元件与行电极引线或列电极引线之间的绝热材料。
9.如权利要求8所述的热致变色显示装置，其特征在于，所述每个网格内的绝热材料围绕该网格中的热致变色元件延伸设置，且与该网格内的热致变色元件间隔设置。
10.如权利要求7所述的热致变色显示装置，其特征在于，所述热致变色显示装置进一步包括一透明保护层，且该保护层与该热致变色元件间隔设置。
11.一种热致变色显示装置，其包括：
一绝缘基底具有一表面；
以及多个如权利要求1至6中任意一项所述的热致变色元件，该多个热致变色元件按行列式排布形成一像素阵列；以及
一驱动电路和多个电极引线，该驱动电路通过所述多个电极引线分别控制每个热致变色元件的加热元件独立工作。
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