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電致變色顯示元件.pdf

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變色 顯示 元件
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摘要
申請專利號:

CN201210324623.5

申請日:

2012.09.05

公開號:

CN103676393A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G02F 1/153申請公布日:20140326|||實質審查的生效IPC(主分類):G02F 1/153申請日:20120905|||公開
IPC分類號: G02F1/153; G02F1/155 主分類號: G02F1/153
申請人: 群康科技(深圳)有限公司; 奇美電子股份有限公司
發明人: 蔡奇哲
地址: 518109 廣東省深圳市寶安區龍華鎮富士康科技工業園E區4棟1層
優先權:
專利代理機構: 中科專利商標代理有限責任公司 11021 代理人: 湯保平
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210324623.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.09.07|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明是有關于一種電致變色顯示元件,包括:一第一基板,是設有一第一電極層;一第二基板,是設有一第二電極層及一反射層,第一電極層是與第二電極層相對設置,且反射層是設于該第二基板及該第二電極層間、或與該第二電極層交錯設置;以及一電解質層,是設于第一電極層與第二電極層間,且電解質層包括至少一電致變色化合物。

權利要求書

權利要求書
1.  一種電致變色顯示元件,包括:
一第一基板,設有一第一電極層;
一第二基板,設有一第二電極層及一反射層,該第一電極層與該第二電極層相對設置,且該反射層設于該第二基板及該第二電極層間、或與該第二電極層交錯設置;以及
一電解質層,設于該第一電極層與該第二電極層間,且該電解質層包括至少一電致變色化合物。

2.  如權利要求1所述的電致變色顯示元件,其中該第一電極層及該第二電極層的材料是各自獨立為一透明導電材料。

3.  如權利要求1所述的電致變色顯示元件,其中該第二電極層還包括多個電極突柱,且該反射層是設于相鄰的所述電極突柱間。

4.  如權利要求3所述的電致變色顯示元件,其中所述電極突柱的材料為一透明導電材料,且該反射層的材料為二氧化鈦。

5.  如權利要求1所述的電致變色顯示元件,其中該反射層設于該第二基板及該第二電極層間。

6.  如權利要求5所述的電致變色顯示元件,其中該反射層的材料為二氧化鈦。

7.  如權利要求5所述的電致變色顯示元件,其中該反射層的材料為二氧化鈦,且該第二電極層的材料為一經摻雜的二氧化鈦。

8.  如權利要求1所述的電致變色顯示元件,該反射層與該第二電極層的材料為一金屬。

9.  一種電致變色顯示元件,包括:
一第一基板,設有一第一電極層;
一離子儲存層,設于該第一電極層上,且該離子儲存層包括一可氧化及還原的化合物;
一第二基板,是設有一第二電極層,該第二電極層與該離子儲存層相 對設置;
一電解質層,設于該第一電極層與該第二電極層間,該電解質層包括至少一電致變色化合物,且該至少一電致變色化合物為一還原著色的電致變色化合物、或一氧化著色的電致變色化合物。

10.  如權利要求9所述的電致變色顯示元件,其中該可氧化及還原的化合物為一經氧化或還原后具有相同顏色的化合物。

11.  如權利要求9所述的電致變色顯示元件,其中該至少一電致變色化合物包括:紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、及藍色電致變色化合物。

12.  如權利要求9所述的電致變色顯示元件,其中該至少一電致變色化合物包括:一于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物。

13.  如權利要求9所述的電致變色顯示元件,其中該至少一電致變色化合物包括:至少二可發出不同顏色的單色電致變色化合物;以及一于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物。

14.  如權利要求9所述的電致變色顯示元件,還包括一反射層,設于該第二基板上,且該反射層設于該第二基板及該第二電極層間、或與該第二電極層交錯設置。

15.  如權利要求14所述的電致變色顯示元件,其中該第二電極層還包括多個電極突柱,且該反射層設于相鄰的所述電極突柱間。

16.  如權利要求15所述的電致變色顯示元件,其中所述電極突柱的材料為一透明導電材料,且該反射層的材料為二氧化鈦。

17.  如權利要求14所述的電致變色顯示元件,其中該反射層設于該第二基板及該第二電極層間。

18.  如權利要求17所述的電致變色顯示元件,其中該反射層的材料為二氧化鈦。

19.  如權利要求17所述的電致變色顯示元件,其中該反射層的材料為二氧化鈦,且該第二電極層的材料為一經摻雜的二氧化鈦。

20.  如權利要求14所述的電致變色顯示元件,其中反射層與該第二電極層的材料為一金屬。

說明書

說明書電致變色顯示元件
技術領域
本發明是關于一種電致變色顯示元件,尤指一種多種電致變色化合物混色的電致變色顯示元件。
背景技術
所謂的“電致變色”是指施加一電壓使化合物經由氧化或還原,而從原本無色透明的狀態轉變為有色的狀態。目前已知的電致變色材料相當多,包括有過度金屬氧化物、有機小分子化合物、共軛高分子化合物等。
目前,已有發展出數種有機型態的電致變色顯示元件,其可根據電致變色材料的型態與電解質的搭配,而分為全固態電致變色元件、全液態電致變色元件、及固態-液態電致變色元件。于全固態電致變色元件中,多使用薄膜型的電致變色層搭配膠態或固態的電解質;于全液態電致變色元件中,則是使用電致變色化合物溶液搭配液態或膠態的電解質;而于固態-液態電致變色元件中,則同時使用電致變色化合物溶液與薄膜型的電致變色層,并搭配配膠態或固態的電解質所制成。
由于電致變色顯示元件具有低驅動電壓、具記憶效應、穿透率可受電壓控制、顏色對比度高、循環壽命長、工藝簡單等特性,目前已有商業化的產品,如:汽車或建筑物等智能型玻璃上的應用;且更有發展研究試圖將電致變色顯示元件應用于顯示設備上,如電子紙等。然而,如欲將電致變色顯示元件應用于更高階的電子產品上時,除了簡單的顯色功能外,甚至須達到混色的功效。因此,目前仍需發展一種電致變色顯示元件,其可達到混色的效果,而應用于其他的顯示設備上。
發明內容
本發明的主要目的是在提供一種電致變色顯示元件,以便能達到混色的功效,且甚至通過適當的反射層設計,而可使混色效果更加提升。
為達成上述目的,本發明是提供一種電致變色顯示元件,包括:一第一基板,是設有一第一電極層;一第二基板,是設有一第二電極層及一反射層,第一電極層是與第二電極層相對設置,且反射層是設于該第二基板及該第二電極層間、或與該第二電極層交錯設置;以及一電解質層,是設于第一電極層與第二電極層間,且電解質層包括至少一電致變色化合物。在此,具有上述結構的電致變色顯示元件是為一反射式電致變色顯示元件。
本發明的電致變色顯示元件,通過一反射層的設置,特別是通過反射層與第二電極層的設置相對位置,可降低反射層阻抗不足,而造成無法混色的功效。此外,由于反射層是設置于第二基板上,故本發明的電致變色顯示元件的顯示側是為第一基板側。
于本發明的電致變色顯示元件中,第一電極層及第二電極層的材料是各自獨立為一透明導電材料。其中,本發明所使用的透明導電材料并無特殊限制,可為本技術領域常用的透明電極材料,如ITO、IZO、ZnO、金屬薄膜等。
于本發明的一實施態樣的電致變色顯示元件中,第二電極層可還包括多個電極突柱,且反射層是設于相鄰的電極突柱間。由于本實施態樣的電致變色顯示元件具有電極突柱與反射層相互穿插設置的微結構,故可使電致變色化合物經氧化或還原后均勻著色于第二電極上。其中,電極突柱的材料可為上述的透明導電材料,且可與第二電極層相同或不同。此外,反射層的材料亦可為本技術領域常用的反射材料,如二氧化鈦等。
于本發明的另一實施態樣的電致變色顯示元件中,反射層可設于第二基板及第二電極層間,且反射層的材料是為二氧化鈦。此外,第二電極層較佳是覆蓋反射層的表面,且反射層的表面較佳是為一圖案化表面,如波浪型表面,以提升反射率。
此外,于本發明的再一實施態樣的電致變色顯示元件中,反射層可設于第二基板及第二電極層間,且反射層的材料是為二氧化鈦,且該第二電極層的材料是為一經摻雜的二氧化鈦。其中,可先于第二電極層上形成一 二氧化鈦層后,再經過離子摻雜工藝,而形成一經摻雜的二氧化鈦層以作為一電極層。通過使用經摻雜的二氧化鈦,可提供導電度至原先不導電的二氧化鈦。其中,經摻雜的二氧化鈦可為本技術領域常用的使二氧化鈦具有導電度的材料,如:經金屬(如鉬、銀等)摻雜的二氧化鈦。在此,反射層與第二電極層較佳亦具有一圖案化表面,如波浪型表面,以提升反射率。
再者,于本發明的更一實施態樣的電致變色顯示元件中,反射層與第二電極層的材料可均為一金屬,故反射層與第二電極層可共同視為一金屬層。其中,金屬的材料并無特殊限制,可為本技術領域常用的具有反射效果的電極材料,如銀、鋁等。此外,本實施態樣的電致變色顯示元件更可包括一高分子層,其較佳具有一圖案化表面,且反射層與第二電極層是覆蓋該高分子層的圖案化表面;通過此具有圖案化表面的高分子層的設置,可提升反射率。
本發明另提供一種電致變色顯示元件,包括:一第一基板,是設有一第一電極層;一離子儲存層,是設于第一電極層上,且離子儲存層是包括一可氧化及還原的化合物;一第二基板,是設有一第二電極層,第二電極層是與離子儲存層相對設置;一電解質層,是設于第一電極層與第二電極層間,電解質層包括至少一電致變色化合物,且該至少一電致變色化合物是為一還原著色的電致變色化合物、或一氧化著色的電致變色化合物。
其中,此電致變色顯示元件更可包括一反射層,是設于第二基板上,而形成一反射式電致變色顯示元件。在此,因反射層的材料與結構均與上述相同,故在此不再贅述。此外,當電致變色顯示元件中,若未包括一反射層,則為一穿透式電致變色顯示元件。然而,無論是反射式或穿透式電致變色顯示元建,著色層均在第一基板一側。
于本發明的電致變色顯示元件中,電解質層中所包含的電致變色化合物,是為一還原著色的電致變色化合物、或一氧化著色的電致變色化合物。更具體而言,電解質層中所包含的電致變色化合物是同時為還原著色的電致變色化合物、或同時為氧化著色的電致變色化合物,并非將還原著色的電致變色化合物及氧化著色的電致變色化合物混合使用。
于本發明的電致變色顯示元件中,離子儲存層中的可氧化及還原的化合物,較佳為一經氧化或還原后具有相同顏色的化合物,故不會影響到電 解質層中電致變色化合物的混色效果。如前所述,由于本發明的電致變色顯示元件不同時混合使用還原著色及氧化著色的電致變色化合物,故當電解質中電致變色化合物氧化或還原時,離子儲存層中的化合物可接受或提供電子,而進行還原或氧化以使電荷平衡。在此,離子儲存層中的可氧化及還原的化合物的具體粒子可是如添普(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy,TEMPO),如下式(I)所示,但本發明不僅限于此:

此外,于本發明的電致變色顯示元件中,電解質層中的電致變色化合物可包括:紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、及藍色電致變色化合物。通過使用三種不同顏色的電致變色化合物,可達到混色的功效。
再者,于本發明的電致變色顯示元件中,電解質層中的電致變色化合物更可使用一可于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的化合物。
另一方面,于本發明的電致變色顯示元件中,更可將一氧化或還原時展現單一顏色的化合物、及一可于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的化合物合并使用,亦可達到混色效果。更具體而言,電解質層中的電致變色化合物包括:至少二可發出不同顏色的單色電致變色化合物;以及一于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物。舉例而言,可將紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物及一于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物合并使用。
前述的紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、藍色電致變色化合物、其他單色電致變色化合物、及于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物可為本技術領域常用的電致變色化合物,如小分子及高分子電致變色化合物。
下述的電致變色化合物是用以舉例用,但本發明并不僅限于此。
本發明適用的電致變色化合物的一可為紫精(viologen)衍生物,其具有如下式(II)所示的結構:

其中,R1、R2、R3及R4是各自獨立為烷基或芳香基,而X-可為Cl-、Br-、I-、BF-。在此,紫精衍生物的具體例子,可是如下式(II-1)、(II-2)、(II-3)、(II-4)所示,但本發明并不僅限于此。

此外,本發明適用的綠色電致變色化合物的一可為吩嗪(phenazine)衍生物,其經由還原反應而可由無色著色為綠色。其中,吩嗪衍生物的結構是如下式(III)所示:

其中,R5及R6是各自獨立為氫、烷基或芳基。在此,吩嗪衍生物的具體例子,可是如下式(III-1)所示,但本發明并不僅限于此。

再者,聚苯胺(polyaniline)衍生物亦可用于本發明中,其是為一可于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物,其中聚苯胺的結構是如下式(IV)所示。

當聚苯胺氧化還原程度不同時,聚苯胺可展現不同的顏色。當聚苯胺完全還原時,可展現黃色;且隨著聚苯胺氧化程度不同,可由黃色轉變成綠色再轉變成藍色。
此外,PEDOT衍生物亦為本技術領域常用的一可于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物。以下式(V-1)至(V-6)是舉例部分常見的PEDOT衍生物,但本發明不僅限于此。

本說明書中雖揭示多種電致變色化合物,但本發明并不僅限于此,其他本技術領域已知的電致變色化合物均可應用于本發明中。
附圖說明
以下是通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式,熟習此技術的人士可由本說明書及附圖所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明亦可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節亦可針對不同觀點與應用,在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更,其中:
圖1是本發明比較例的電致變色顯示元件剖視圖。
圖2是本發明實施例1的電致變色顯示元件剖視圖。
圖3A是本發明實施例2的電致變色顯示元件的第二電極側的剖視圖。
圖3B是本發明實施例3的電致變色顯示元件的第二電極側的剖視圖。
圖3C是本發明實施例4的電致變色顯示元件的第二電極側的剖視圖。
圖4是本發明實施例5的電致變色顯示元件剖視圖。
圖5是本發明實施例9的電致變色顯示元件剖視圖。
具體實施方式
比較例
圖1是本比較例的電致變色顯示元件剖視圖。如圖1所示,本比較例的電致變色顯示元件包括:一第一基板11,是設有一第一電極層12;一第二基板13,是設有一第二電極層14,第一電極層12是與第二電極層14相對設置;一反射層15,是設于第二電極層14上;以及一電解質層16,是設于第一電極層12與第二電極層13間,且電解質層16包括至少一電致變色化合物。在此,第一電極層12與第二電極層14的材料均為ITO,反射層15的材料是為二氧化鈦,且電解質層16中包括有氧化著色的綠色電致變色化合物(紫精衍生物)及還原著色的藍色電致變色化合物(吩嗪衍生物)。
由于電致變色化合物需擴散到第二電極層14表面始可進行氧化或還原反應;故當使用本比較例的電致變色顯示元件時,電解質層16中的電致變色化合物會穿過反射層15,而于第二電極層14與反射層15的界面上著色(如箭號所示)。因此,若由氧化著色面觀察時,僅能看到綠色著色,而由還原著色面觀察時,僅能看到藍色著色,但卻未見到任何混色的效果。
實施例1
圖2是本實施例的電致變色顯示元件剖視圖。如圖2所示,本實施例的電致變色顯示元件包括:一第一基板21,是設有一第一電極層22;一第二基板23,是設有一第二電極層24及一反射層25,第一電極層22是與第二電極層24相對設置,且反射層25是與第二電極層24交錯設置;以及一電解質層26,是設于第一電極層22與第二電極層24間,且電解質層26包括至少一電致變色化合物。
更具體而言,于本實施例的電致變色顯示元件中,第二電極層24可還包括多個電極突柱241,且反射層25是設于相鄰的電極突柱241間;故本實施例的電致變色顯示元件是具有電極突柱240與反射層25相互穿插設置的微結構。在此,第一電極層22與第二電極層24的材料均為ITO,電極突柱241的材料為ZnO,反射層15的材料是為二氧化鈦。此外,電解質層26中包括有氧化著色的綠色電致變色化合物(紫精衍生物)及還原著色的藍色電致變色化合物(吩嗪衍生物)。
通過本實施例的電極突柱240與反射層25相互穿插設置的微結構,電致變色化合物可直接于電極突柱241上氧化或還原著色,而不是于第二電極層24表面上著色。因此,可解決比較例中電致變色化合物穿過反射層而造成無法于顯示側(第一基板側)觀察到混色的效果。
實施例2
除了第二電極側的結構外,本實施例的電致變色顯示元件是與實施例1相同。如圖3A所示,反射層25是設于第二基板23及第二電極層24間;反射層25的表面是為一圖案化表面,即波浪型表面;第二電極層24的材料為ITO并覆蓋反射層25的表面;且反射層25的材料是為二氧化鈦。由于第二電極層24是設于反射層25表面上,故于第二電極層24著色的電致變色化合物,可直接于反射層25上進行反射,而達到混色的效果。
實施例3
除了第二電極側的結構外,本實施例的電致變色顯示元件是與實施例1相同。如圖3B所示,反射層25與第二電極層24的材料是均為鋁,故反射層25與第二電極層24可共同視為一金屬層。此外,本實施例的電致變色顯示元件更可包括一具有圖案化表面(即波浪型表面)的高分子層231, 且反射層25與第二電極層24是覆蓋高分子層231的表面。
實施例4
除了第二電極側的結構外,本實施例的電致變色顯示元件是與實施例1相同。如圖3C所示,反射層25是設于第二基板23及第二電極層24間;且反射層25的表面是為一圖案化表面,即波浪型表面。此外,反射層25的材料是為二氧化鈦,而第二電極層24的材料是為一經摻雜的二氧化鈦。在此,是先于第二基板23上形成一圖案化二氧化鈦層后,經由摻雜金屬于圖案化二氧化鈦層表面后,可提升二氧化鈦層表面的導電度,而作為第二電極層24。
實施例5
圖4是本實施例的反射式電致變色顯示元件剖視圖。如圖4所示,本實施例的電致變色顯示元件包括:一第一基板21,是設有一第一電極層22;一離子儲存層27,是設于第一電極層21上,且離子儲存層27是包括一可氧化及還原的化合物;一第二基板23,是設有一第二電極層24,第二電極層24是與離子儲存層27相對設置;一電解質層26,是設于該第一電極層22與第二電極層24間,電解質層26包括至少一還原著色的電致變色化合物。其中,第二基板23的結構是與實施例2相同,故在此不再贅述。
于本實施例中,電解質層26中是選用紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、及藍色電致變色化合物。通過混合使用此三種著色顏色的電致變色化合物,可達到混色的功效。
實施例6
本實施例的電致變色顯示元件是與實施例5相同,除了本實施例的電致變色顯示元件的電解質層26包括至少一氧化著色的電致變色化合物,且至少一氧化著色的電致變色化合物包括紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、及藍色電致變色化合物。
于前述實施例5及實施例6中,電解質層26中所選用紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、及藍色電致變色化合物,需同時為氧化著色的電致變色化合物(實施例6)或還原著色的電致變色化合物(實施例5)。同時,離子儲存層27中的可氧化及還原的化合物是為一經氧化或還原后 具有相同顏色的化合物(如:添普),故可于著色過程中,可提供電子至電解質層26的還原著色的電致變色化合物,或接收氧化著色的電致變色化合物所釋放出的電子。
再者,于前述實施例5及實施例6中,著色層與反射層是分別在相對兩側;更具體而言,著色層是為第一基板21側,而反射層25是為第二基板23側,故當進行氧化還原著色時,可解決反射層阻抗不足而導致無法混色的問題。此外,更因第二基板23上所設的反射層25,可使混色效果更加提升。
實施例7
本實施例的電致變色顯示元件是與實施例5相同,除了本實施例的電致變色顯示元件的電解質層26包括一于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物。
實施例8
本實施例的電致變色顯示元件是與實施例5相同,除了本實施例的電致變色顯示元件的電解質層26包括:至少二可發出不同顏色的單色電致變色化合物;以及一于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物。其中,此于不同氧化或還原電位時展現不同顏色的電致變色化合物可為一雙色相同的電致變色化合物或一三色相同的電致變色化合物。
于本實施例中,通過將至少兩種顏色的單色電致變色化合物及一雙色或三色相同的電致變色化合物合并使用,可達到混色的目的。
實施例9
圖5是本實施例的穿透式電致變色顯示元件剖視圖。如圖5所示,本實施例的電致變色顯示元件包括:一第一基板21,是設有一第一電極層22;一離子儲存層27,是設于第一電極層21上,且離子儲存層27是包括一可氧化及還原的化合物;一第二基板23,是設有一第二電極層24,第二電極層24是與離子儲存層27相對設置;一電解質層26,是設于該第一電極層22與第二電極層24間,電解質層26包括至少一電致變色化合物。
與前述實施例5的電致變色顯示元件結構最大的不同點在于,本實施例的電致變色顯示元件未設置有一反射層,故為一穿透式電致變色顯示元件。在此,電解質層26中所包括至少一電致變色化合物,需為氧化著色 或還原著色的電致變色化合物。更具體而言,當選用紅色電致變色化合物、綠色電致變色化合物、及藍色電致變色化合物,則此三種顏色的電致變色化合物需同時為氧化著色的電致變色化合物或還原著色的電致變色化合物。同時,離子儲存層27中的可氧化及還原的化合物是為一經氧化或還原后具有相同顏色的化合物(如:添普),故可于著色過程中,可達到平衡電荷的目的。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已,本發明所主張的權利范圍自應以申請專利范圍所述為準,而非僅限于上述實施例。

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