[发明专利]显示材料

说明书

本文提供了一种用于显示装置的相变材料。还提供了一种包括相变材料的显示装置；相变材料作为显示装置中的光学吸收剂的应用；一种制造像素的方法；以及一种制造显示装置的方法。该相变材料如本文更详细的描述。

技术领域

本发明涉及一种适用于显示装置的相变材料。它还涉及一种制备相变材料的方法，涉及包括相变材料的显示装置，并且涉及相变材料作为显示装置中的光学吸收剂的应用。

背景技术

相变材料在各种存储器应用中的使用已为人知多年。例如，相变随机存取存储器(phase change random access memory,PCRAM)通过使相变材料在无定形状态和结晶状态之间转换来记录数据，其中这两种状态具有不同的光学特性和电子特性。同样地，自20世纪90年代以来，相变材料已被用于可重写光存储装置中，其中数据的写入和重写又是通过相变材料的无定形状态和结晶状态之间的转换决定的。

为了使相变材料适于在存储器装置和光存储装置中应用，需要相变材料具有各种特性。例如，合适的相变材料需要在室温下具有高热稳定性，以便能够长期存储信息。无定形形式和结晶形式间的相变应该非常迅速，以便允许快速的数据写入-特别是，相变材料的结晶时间通常是这种装置中的速率限制因素。高熔点也是通常期望的，而且高熔点通常与提高的重结晶温度相关联。用于这种应用的典型材料具有超过约140℃的(重)结晶温度、约为1纳秒至约100纳秒的(重)结晶时间和超过约600℃的熔点。

为了设计出满足这些要求的合适的相变材料，已经进行了广泛的研究。一个特征明显的系统是GST系统。GST相变材料包括锗、锑和碲。许多GST相变材料已被研发成具有期望的特征，特别是对具有越来越快的结晶时间的GST材料进行了广泛的研究。对于制备具有会使它们不适用于存储器装置或光存储装置的特性的相变材料，很少或根本没有研究工作。特别是，对于制备具有有意地低(重)结晶温度、长(重)结晶时间或低熔点的相变材料，很少或根本没有研究工作。

最近，基于超薄膜相变材料的装置已被证明提供了一种从表面产生明亮的、鲜艳的彩色反射的全新手段，其在两种截然不同的双稳态之间可转换。由于强干涉效应，5-50纳米厚度的非彩色、高吸收性的电介质薄膜已被证明当被涂在金属基材上时产生彩色反射，与传统的基于法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉的装置相比，其具有非常小的视角依赖性。然而，普遍认为的是，相变材料的高光学吸收，以及对宽带可见光的调制的有限范围，阻碍了这些材料在显示装置中的使用。此外，普遍认为的是，已知相变材料的(重)结晶时间太快，以致不能允许显示装置需要的像素尺寸的转换。还普遍认为的是，已知相变材料的高熔点会阻碍状态间的低能量转换，而这正是显示装置所期望的。以前一直认为这些技术问题妨碍了相变材料在显示装置中的使用。

发明内容

本发明人现在已经认识到，上述技术问题可以克服，而且相变材料可以出人意料地用于显示装置。本发明人还研发出特定的相变材料，该相变材料具有使其特别适用于这种应用的特性。其中，已经发现对于确定相变材料用于显示装置的适用性特别重要的特性是重结晶温度、重结晶时间和熔点。在这方面，本发明人出人意料地发现，从具有最多约250℃的重结晶温度、至少约1微秒的重结晶时间；和/或最多约500℃的熔点的相变材料产生特别有利的结果。这些特性的重要性以前还没有被认识到。本发明人还发现，根据本公开，具有高循环性的相变材料在用于显示装置时是有利的。

因此，本发明提供了一种用于显示装置的相变材料，其中所述相变材料具有最多约250℃的重结晶温度和至少约1微秒的重结晶时间。该相变材料优选地具有最多约500℃的熔点。优选地，相变材料具有的循环性对应于1000次结晶/无定形化循环后剩余至少99％的对比度(相对于初始对比度)。优选地，相变材料包括(a)锗、锑和碲；(b)硒、碲和锡；(c)锗、锡和碲；(d)铋、锡和碲；(e)铋、锡和硒；(f)铋、锡和硫；或(g)上述的组合。

本发明还提供了一种制备相变材料的方法，该相变材料适用于显示装置，该方法包括烧结、共同溅射或共同蒸发相变材料的元素成分。