非发射透射式显示器（如透明电致变色显示器）可调节自然光而不是发射光，从而实现低能耗、减少眼睛疲劳和白天的户外应用。然而，由于集成了具有不同制造要求的几层，电致变色显示器的制造很复杂。
普渡大学Jianguo Mei课题组展示了透明导电聚合物 n 掺杂聚（3,7-二氢苯并[1,2-b：4,5-b']二呋喃-2,6-二酮）（n-PBDF），可用作透明导体和离子存储材料，以制造全聚合物电致变色显示器。该聚合物具有与传统透明导体相似的电气特性，同时还具有柔韧性和溶液加工性。n-PBDF 层由于其高混合离子和电子导电性，可以在显示器中发挥双重作用，这简化了器件并允许精确的显示器像素激活和控制。通过将颜色变化最小的 n-PBDF 与可图案化的固态电解质相结合，我们创造了一种具有低功耗、双稳态和全彩色能力的非发射、柔性、全聚合物电致变色显示器。
图1：n-PBDF 作为透射式 ECD 的电容式透明电极。
可见光范围透过率超过90%。使用固体电解质和 n-PBDF 的透射式 ECD 的电致变色行为。响应时间最短~3.5秒，漂白和着色效率分别接近800cm2/C和500cm2/C。
图2：用于透明电致变色显示器的全聚合物组件的图案化和光学特性。最短的漂白和着色时间分别为3和4秒。
图3：基于无源矩阵的全聚合物电致变色显示，使用原位图案化固体电解质定位。用于显示应用的相对大尺寸 （5.0 × 7.5 cm2） 旋涂薄膜的照片和光学显微镜图像以及电导率映射证实了薄膜的高均匀性。硫醇分子和离子液体的混合物对聚合物基体系统的光学透射率没有影响，因为整个可见光谱具有高透射率 （>98%）。巯基分子和离子液体的引入增强了光图案化固体电解质的离子电导率。
一个颜色开关所需的能量仅为 0.71 ± 0.05 mJ cm-2。在涉及静态内容的场景中，功耗在 1,000 s 内约为 0.7 μW cm−2。此外，通过测量微像素的光密度，定量测试了 ECP-B 全聚合物电致变色显示器的双稳定性。在开路条件下，显示器在有色 （ΔT ≈ 5%） 和漂白 （ΔT ≈ 8%） 状态下均表现出高双稳定性 24 h。
图4：透明、全彩、全聚合物电致变色显示屏的柔性应用。为了实现全彩电致变色显示，以横向排列方式制造了尺寸为 40 μm × 40 μm 和 5 μm 间隙的子像素，用于四种 CMYK 颜色的 ECP。弯曲测试结果表明，即使在小至 1.4 cm 的弯曲半径下，颜色切换也非常稳定。弯曲循环测试以评估设备在 0.5 cm 弯曲半径下的机械稳定性，全聚合物 ECD 的吸光度和瞬态电流被监测长达 10,000 次循环。
作者证明，n-PBDF 可以作为透明、电容、有机导体集成到柔性电致变色显示器中。该材料将高导电性与电容电荷存储相结合，使其能够作为透明导体和离子存储材料发挥双重作用。这降低了设备和电路的复杂性，同时提高了操作稳定性和与 p 型 ECP 的兼容性。显示器的一个关键特性是它们的双稳态，这使它们能够在不持续功耗的情况下保持图像并提高能源效率，使其对可穿戴电子设备具有吸引力。此外，这些显示器中使用的原位光图案化技术可在无源矩阵应用中提供精确的分割和像素化，从而有效减少串扰。全彩显示器具有高透射率，由于其高户外可读性，使其成为透明应用的理想选择。
【参考文献】
https://www.nature.com/articles/s41928-024-01293-y
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