CN102402091A - 电致变色单元及使用该单元的显示装置 - Google Patents

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CN102402091A CN2010102870415A CN201010287041A CN102402091A CN 102402091 A CN102402091 A CN 102402091A CN 2010102870415 A CN2010102870415 A CN 2010102870415A CN 201010287041 A CN201010287041 A CN 201010287041A CN 102402091 A CN102402091 A CN 102402091A
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叶裕洲
王昭懿
叶宗和
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Abstract

本发明提供了一种电致变色单元及使用该单元的显示装置，所述的电致变色单元包括有第一透明基板与第二透明基板，于该第一透明基板和该第二透明基板间设有透明导电元件与电致变色层，藉此，利用电子造成材料本身内部离子价数改变当离子价数受到电子提供产生还原、电子消失产生氧化而导致变色的行为，使其电致变色的速度较现有的电致变色材料快速且均匀，具有快速着退色与较小驱动电压的优点，同时也有别于有机/无机电致变色材料靠离子及电子双注入或双抽出的着退色变色机制。

Description

电致变色单元及使用该单元的显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，特别是指一种电致变色单元及使用该单元的显示装置。
背景技术
目前所熟知的立体影像显示技术，其原理是利用双眼视差(Binoculardisparity)，经左右眼分别接收不同影像，最后在大脑融合成一立体影像。在裸眼立体显示技术中，依其结构大致可分为柱状透镜(Lenticular)及光屏障式(Barrier)两种，然现行的立体影像显示装置，仅能显示立体影像而已，无法针对平面影像与立体影像进行切换，主要原因在于柱状透镜(Lenticular)或光屏障(Barrier)结合在一般的显示器之后，所有的平面影像经过柱状透镜(Lenticular)或光屏障(Barrier)之后，便会被区分为左眼影像与右眼影像，除非是外挂式的立体影像显示模组，在不需要显示立体影像时，将外挂式的立体影像显示模组由显示器上拆卸下来，但此种方式在实际使用时，必须精确的对准位置，才不会产生影像解析度下降或偏斜等问题，因此，便有业者开发出可切换显示立体影像或平面影像的立体影像显示装置。
就目前的技术而言，平面影像显示时，一特定的可透光物质为透明状态，切换到立体影像显示时，该特定的可透光物质将会产生多个可遮光的光栅形成光屏障(Barrier)，此种特定的可透光物质就是电致变色(Electrochromism，简称EC)材料；意指在电流与电场的作用下，电致变色材料发生光吸收或光散射，从而导致颜色发生可逆的变化。电致变色材料在实际应用中需具有以下特性：(1)良好的电化学氧化还原可逆性、(2)颜色变化的响应时间快、(3)颜色变化具可逆性、(4)颜色变化灵敏性高、(5)循环寿命长、(6)有一定的储存记忆功能与(7)良好的化学稳定性。
按目前所熟知的电致变色专利技术，皆以过渡元素氧化物或氢氧化物或其衍生物制作成无机固态薄膜或其与有机化合物/电解质材料混合成复合材料，透过电子与额外提供离子来源(电解质或第二电致变色材料)使离子进入晶格中造成变色的效果，如WO3、Ni(OH)2、普鲁士蓝等。除了上述这些电致变色材料外，无机电致变色材料的性能稳定，其光吸收变化是由离子和电子双注入与双抽出而引起，有机的电致变色材料，包含聚苯胺、紫罗精与稀土酞花菁等，其颜色具有多样的丰富性，亦是利用有机物本身氧化还原反应而成，虽然速度较无机材料快，但是却具有环保与毒性的问题。
具有切换显示立体影像或平面影像的立体影像显示装置，其相关专利如：
中国台湾省专利公报，公告号第M368088号的整合式电变色2D/3D显示器、公告号第M371902号的切换2D平面影像/3D立体影像显示画面的显示装置、公告号第I296723号的用于可成立体影像的液晶面板的彩色滤光片及其制造法；
美国专利公报，公告号第2006087499号的Autostereoscopic 3D displaydevice and fabrication method thereof等，上述专利皆是利用电致变色材料来作为显示立体影像的视差屏障装置，但其中M368088及M371902其结构中的共同缺陷，皆缺乏电致变色装置的必要电解质层，因缺乏能提供离子给电致变色层的电解质层，电致变色装置将无法产生氧化或还原的可逆反应而完成着色或去色变化，因此该等专利实际上应不可实施或着退色速度极为缓慢；另外，该视差屏障装置的透明电极层与电变色材料层，皆设置为栅栏图案，其制造过程中的分层涂布、溅镀或蚀刻，乃至于各迭层必须准确对位，制程相当的复杂，且全部迭层皆设置为栅栏图案，导致每一栅栏与栅栏中间形成中空区域，将影响整体光线穿透、折射或反射，既使是一般2D显示，也可能影响显示器的影像品质，造成色差或亮度不均等问题，且其结构强度低、使用寿命短；而I296723为一内嵌于液晶显示器并成型于彩色滤光片的结构，且上述所有专利中的电致变色层皆应用习知电致变色材质以及变色机制，需要较大的驱动电压，因此易造成材料缺陷且使用寿命较短等问题。
发明内容
有鉴于上述的需求，本发明人精心研究，并积个人从事该项事业的多年经验，终设计出一种崭新的一种电致变色单元及使用该单元的显示装置。
本发明的一目的，旨在提供一种厚度降低且可简化制程的电致变色单元。
本发明的一目的，旨在提供一种不需要额外设置电解质层的电致变色单元。
本发明的一目的，旨在提供一种具快速着色/退色、循环寿命高且驱动电压小的电致变色单元。
本发明的一目的，旨在提供一种具有机/无机电致变色材料的优点但是却无其缺点的电致变色单元。
为达上述目的，本发明的电致变色单元，其使用的电致变色材料利用电子造成材料本身内部离子价数改变导致变色的行为，电致变色材料主体包含过渡元素[包含铜副族(IB)、锌副族(IIB)、钪副族(IIIB)、钛副族(IVB)、钒副族(VB)、铬副族(VIB)、锰副族(VIIB)、铁系(VIIIB)与铂系(第五、六周期VIIIB)]、碱金族(IA)、碱土族(IIA)、氧族(VIA)、氮族(VA)、碳族(VIA)、硼族(IIIA)等元素群或其氧化物、硫化物、氯化物、氢氧化物等有机/无机衍生物溶入溶剂中，由导电元件提供电子，使电致变色材料中离子价数转变而变色。尤其价数受到电子提供产生还原、电子消失产生氧化的概念，使其电致变色的速度较习知的电致变色材料快速且均匀，其驱动电压小而寿命高；同时，藉由紫外光(UV)提供亦可产生相同的电子给予导致变色的效果。此类型的电致变色材料可应用于显示器、电子书、2D/3D转换装置、后照镜与智慧型玻璃等相关应用，甚至可将其与导电高分子混合成电致变色油墨，搭配网印等方式使用。
为达上述目的，本发明电致变色单元包含一第一透明基板、一第二透明基板、一设于该第一透明基板和该第二透明基板间的电致变色层、以及一透明导电元件，该透明导电元件可设于该第一透明基板表面、或可设于该第二透明基板表面、或者同时设于该第一透明基板表面与该第二透明基板的相对应的表面，则该电致变色层通过该透明导电元件提供的电子，而使其结构中的离子价数改变而进行颜色变化。
当应用该电致变色单元作为立体影像显示器的遮罩时，为了使该电致变色层产生栅体的遮光区域，可通过三种方式来实现，第一种方式是以光阻等阻隔单元分隔该多个电致变色层，以使该多个电致变色层产生颜色变化时呈现条状排列的结构；第二种方式，是将该电致变色层以间格排列的网印方式，设置为多个条状的结构；第三种方式，是通过透明导电元件做为阻隔单元，以分隔该多个变色层，且两两相邻的透明导电元件是交错地施予高低电压，则当该多个透明导电元件电性导通后，该电致变色层将会产生颜色变化；上述三种方式皆可使该电致变色层产生栅体的遮光区域，即形成光屏障(Barrier)。
藉此，该影像显示单元由显示平面影像的状态，转为显示立体影像时，其显示的影像将被区分为左眼影像与右眼影像，此时，该透明导电元件电性导通，使该电致变色层的颜色，由透明转为深色遮光区域，且依照该电致变色单元的间隔排列状态，于该电致变色单元产生间隔排列的多个遮光区域，则区分为左眼影像与右眼影像的立体影像，透过遮光区域剔除部份重迭影像区域，于肉眼接收后将不会产生迭纹；再者，一般立体影像显示时，都是于该显示单元上额外增加柱状透镜(Lenticular)或光屏障(Barrier)两种装置，但藉由本发明一种电致变色单元及使用该单元的显示装置，于显示立体影像时，便可直接由该显示单元显示已区分为左眼影像与右眼影像的立体影像。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的立体分解示意图。
图2为本发明第一较佳实施例的透明导电元件结构示意图一。
图3为本发明第一较佳实施例的透明导电元件结构示意图二。
图4为本发明第二较佳实施例的立体分解示意图。
图5为本发明第二较佳实施例的动作示意图一。
图6为本发明第二较佳实施例的动作示意图二。
图7为本发明第二较佳实施例的透明导电元件结构示意图一。
图8为本发明第二较佳实施例的透明导电元件结构示意图二。
图9为本发明第二较佳实施例的透明导电元件结构示意图三。
图10为本发明第二较佳实施例的透明导电元件结构示意图四。
图11为本发明第三较佳实施例的透明导电元件结构示意图一。
图12为本发明第三较佳实施例的透明导电元件结构示意图二。
图13为本发明第三较佳实施例的透明导电元件结构示意图三。
图14为本发明第三较佳实施例的透明导电元件结构示意图四。
图15为本发明第四较佳实施例的剖视图。
图16为本发明第四较佳实施例的透明导电元件的结构上视图。
图17为本发明第四较佳实施例的透明导电元件的结构立体示意图。
图18为本发明第五较佳实施例的剖视图。
图19为本发明第五较佳实施例的透明导电元件的结构上视图。
图20为本发明第五较佳实施例的透明导电元件的结构立体示意图。
图21为本发明第六较佳实施例的剖视图。
图22为本发明第六较佳实施例的透明导电元件的结构立体示意图。
附图标记说明：影像显示单元-1；电致变色单元-2；第一透明基板-21；第一透明导电元件-211；第二透明基板-22；第二透明导电元件-221；电致变色层-23；遮光区域-231；阻隔单元-24。
具体实施方式
为使贵审查员能清楚了解本发明的内容，仅以下列说明搭配图式，敬请参阅。
请参阅图1、图2、图3所示，为本发明第一较佳实施例的立体分解示意图，如图所示，本发明的电致变色单元2包含一第一透明基板21、一第二透明基板22、一设于该第一透明基板21与该第二透明基板22间的电致变色层23、以及一第一透明导电元件211，其中，该第一透明导电元件211可设于该第一透明基板21表面(如图1所示)、或可设于该第二透明基板22表面(如图2所示)、或者该等透明导电元件211、221同时设于该第一透明基板21表面与该第二透明基板22的相对应的表面(如图3所示)，则该电致变色层23通过该第一透明导电元件211提供的电子，而使其结构中的离子价数改变而进行颜色变化。
另外，除现有上、下透明导电元件包夹电致变色层23的结构设置外，当于一单一基板上具有透明导电元件时，较佳地将该透明导电元件设置为多个间隔排列，并交错的给予不同电位的电压，以使各电极间具有电压差因而提供电致变色层23变色时所需的电子。
该第一透明基板21与该第二透明基板22的材质为塑胶、高分子塑胶、玻璃或为选自树脂、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Poly Carbonate，PC)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Poly Propylene，PP)、聚苯乙烯(Poly Styrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)所组成的塑胶聚合物群组的其中之一；以及该第一透明导电元件211与该第二透明导电元件221的材质为选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(IndiumZinc Oxide，IZO)、氧化锌铝(Al-doped ZnO，AZO)或氧化锡锑(AntimonyTin Oxide，ATO)所组成的掺杂氧化物(Impurity-Doped Oxides)群组其中之一或者为纳米碳管(carbon nanotube)。
该电致变色层23设于该第一透明基板21与该第二透明基板22之间，而覆盖于该第一透明导电元件221表面，该电致变色层23的材料，其材料主体包含过渡元素(铜副族(IB)、锌副族(IIB)、钪副族(IIIB)、钛副族(IVB)、钒副族(VB)、铬副族(VIB)、锰副族(VIIB)、铁系(VIIIB)与铂系(第五、六周期VIIIB))、碱金族(IA)、碱土族(IIA)、氧族(VIA)、氮族(VA)、碳族(VIA)、硼族(IIIA)等元素或其氧化物、硫化物、氯化物、氢氧化物等有机/无机衍生物溶入溶剂中，该溶剂的材质为二甲基亚砜((CH3)2SO)、碳酸丙烯酯(C4H6O3)或水(H2O)。由导电元件提供电子，使电致变色材料中离子价数转变而变色。尤其价数受到电子提供产生还原、电子消失产生氧化的概念，使其电致变色的速度较现有的电致变色材料快速且均匀，且驱动电压小而寿命高；同时，通过紫外光(UV)提供亦可产生相同的电子给予导致变色的效果。此类型的电致变色材料可应用于显示器、电子书、2D/3D转换装置、后照镜与智慧型玻璃等相关应用。甚至可将其与导电高分子混合成电致变色油墨，搭配网印等方式使用。
将上述各族类例举如下：
卤族(英VIIA)：
Solid：I2紫黑；ICl暗红；IBr暗灰；IF3黄色；ICl3橙；I2O5白；I2O4黄(离子晶体)；I4O9黄(离子晶体).
氧族(英VIA)：
Solid：S淡黄；Se灰，褐；Te无色金属光泽；Na2S，(NH4)2S，K2S，BaS白，可溶；ZnS白↓；MnS肉红↓；FeS黑↓；PbS黑↓；CdS黄↓；Sb2S3橘红↓；SnS褐色↓；HgS黑(沉淀)，红(朱砂)；Ag2S黑↓；CuS黑↓；Na2S2O3白；Na2S2O4白；SeO2白，易挥发；SeBr2红；SeBr4黄；TeO2白加热变黄；H2TeO3白；TeBr2棕；TeBr4橙；TeI4灰黑；PoO2低温黄(面心立方)，高温红(四方)；SO3无色；SeO3无色易潮解；TeO3橙色；H6TeO6无色.
氮族(英VA)：
Solid：铵盐无色晶体；氮化金属白；N2O3蓝色(低温)；N2O5白；P白，红，黑；P2O3白；P2O5白；PBr3黄；PI3红；PCl5无色；P4Sx黄；P2S3灰黄；P2S5淡黄；H4P2O7无色玻璃状；H3PO2白；As灰；As2O3白；As2O5白；AsI3红；As4S4红(雄黄)；As4S6黄(雌黄)；As2S5淡黄；Sb银白；Sb(OH)3白↓；Sb2O3白(锑白，颜料)；Sb2O5淡黄；SbX3(X<>I)白；SbI3红；Sb2S3橘红↓；Sb2S5橙黄；Bi银白略显红；Bi2O3淡黄；Bi2O5红棕；BiF3灰白；BiCl3白；BiBr3黄；BiI3黑↓；Bi2S3棕黑.
碳族(英IVA)：
Solid：C(金刚石)无色透明；C(石墨)黑色金属光泽；Si灰黑色金属光泽；Ge灰白；Sn银白；Pb暗灰；SiO2无色透明；H2SiO3无色透明胶状↓；Na2SiF6白晶；GeO黑；GeO2白；SnO黑；SnO2白；Sn(OH)2白↓；PbO黄或黄红；Pb2O3橙；Pb3O4红；PbO2棕；CBr4淡黄；CI4淡红；GeI2橙；GeBr2黄；GeF4白；GeBr4灰白；GeI4黄；SnF2白；SnCl2白；SnBr2淡黄；SnI2橙；SnF4白；SnBr4无色；SnI4红；PbF2无色↓；PbCl2白↓；PbBr2白；PbI2金黄；PbF4无色；GeS红；GeS2白；SnS棕↓；SnS2金黄(俗称金粉)↓；PbS黑↓；PbS2红褐；Pb(NO3)2无色；Pb(Ac)2·3H2O无色晶体；PbSO4白↓；PbCO3白↓；Pb(OH)2白↓；Pb3(CO3)2(OH)2铅白↓；PbCrO4亮黄↓.
硼族(英IIIA)：
Solid：B(无定型)棕色粉末；B(晶体)黑灰；Al银白；Ga银白(易液化)；In银灰；Tl银灰；B2O3玻璃状；H3BO3无色片状；BN白；Na2B4O7·10H2O白色晶体；Cu(BO2)2蓝↓；Ni(BO2)2绿↓；NaBO2·Co(BO2)2蓝↓；NaBO2·4H2O无色晶体；无水NaBO2黄晶；Al2O3白晶；AlF3无色；AlCl3白；AlBr3白；AlI3棕；Al(OH)3白↓；Ga2O3白↓Ga(OH)3白↓；GaBr3白；GaI3黄；In2O3黄；InBr3白；InI3黄；TlOH黄；Tl2O黑；Tl2O3棕黑；TlCl白↓；TlBr浅黄↓；TlI黄↓(与银相似)；TlBr3黄；TlI3黑.
碱土(英IIA)：
单质：银白
焰色：Ca砖红；Sr洋红；Ba绿.
氧化物：均为白色固体.
氢氧化物：白色固体Be(OH)2↓，Mg(OH)2↓.
盐：多为无色或白色晶体；BeCl2浅黄；BaCrO4黄↓；CaF2白↓.
碱金属(英IA)：
单质：银白
焰色：Li红；Na黄；K紫；Rb紫红；Cs紫红.
氧化物、过氧化物、超氧化物、臭氧化物：Li2O白；Na2O白；K2O淡黄；Rb2O亮黄；Cs2O橙红；Na2O2淡黄；KO2橙黄；RbO2深棕；CsO2深黄；KO3橘红.
氢氧化物：白色，LiOH白↓.
盐：多为无色或白色晶体且易溶于水.
不溶盐↓(未注明者皆为白色晶体)：LiF Li2CO3 Li3PO4 LiKFeIO6 Na【Sb(OH)6】NaZn(UO2)3(Ac)9·6H2O黄绿；M＝K，Rb，Cs M3【Co(NO2)6】亮黄；MBPh4MClO4 M2PtCl6淡黄；CsAuCl4.
铜副族(英IB)：
单质：Cu紫红或暗红；Ag银白；Au金黄.
铜化合物：焰色绿；CuF红；CuCl白↓；CuBr黄↓；CuI棕黄↓；CuCN白↓；Cu2O暗红；Cu2S黑；CuF2白；CuCl2棕黄(溶液黄绿)；CuBr2棕；Cu(CN)2棕黄；CuO黑↓；CuS黑↓；CuSO4无色；CuSO4·5H2O蓝；Cu(OH)2淡蓝↓；Cu(OH)2·CuCO3墨绿；【Cu(H2O)4】2+蓝；【Cu(OH)4】2-蓝紫；【Cu(NH3)4】2+深蓝；【CuCl4】2-黄；【Cu(en)2】2+深蓝紫；Cu2【Fe(CN)6】棕红；炔铜红↓.
银化合物：AgOH白(常温分解)；Ag2O黑；新制AgOH棕黄(混有Ag2O)；蛋白银(AgNO3滴手上)黑↓；AgF白；AgCl白↓；AgBr淡黄↓；AgI黄↓(胶体)；Ag2S黑↓；Ag4【Fe(CN)6】白↓；Ag3【Fe(CN)6】白↓；Ag+，【Ag(NH3)2】+，【Ag(S2O3)2】3-，【Ag(CN)2】-无色.
金化合物：HAuCl4·3H2O亮黄晶体；KAuCl4·1.5H2O无色片状晶体；Au2O3黑；H【Au(NO3)4】·3H2O黄色晶体；AuBr灰黄↓；AuI柠檬黄↓.
锌副族(I英IB)：
单质：均为银白，Hg在水溶液中的沉淀为黑色.
锌化合物：ZnO白(锌白颜料)↓；ZnI2无色；ZnS白↓；ZnCl2白色晶体(溶解度极大，水溶液酸性)；K3Zn3【Fe(CN)6】白；Zn3【Fe(CN)6】2黄褐.
镉化合物：CdO棕灰↓；CdI2黄；CdS黄(镉黄颜料)↓；HgCl2(升汞)白色；HgNH2Cl白↓；Hg2Cl2(甘汞)白↓.
汞化合物：HgO红(大晶粒)或黄(小晶粒)↓；HgI2红或黄(微溶)；HgS黑或红↓；Hg2NI·H2O红↓；Hg2(NO3)2无色晶体.
ZnS萤光粉：Ag蓝；Cu黄绿；Mn橙.
钛副族(英IVB)：
钛化合物：Ti3+紫红；【TiO(H2O2)2】2+橘黄；H2TiO3白色↓；TiO2白(钛白颜料)或桃红(金红石)↓；(NH4)2TiCl6黄色晶体；【Ti(H2O)6】Cl3紫色晶体；【Ti(H2O)5Cl】Cl2·H2O绿色晶体；TiCl4无色发烟液体.
锆、铪：MO2，MCl4白.
钒副族(英VB)：
钒化合物：V2+紫；V3+绿；VO2+蓝；V(OH)4-黄；VO4 3-黄；VO黑；V2O3灰黑；V2S3棕黑；VO2蓝色固体；VF4绿色固体；VCl4暗棕色液体；VBr4洋红色液体；V2O5黄或砖红；水合V2O5棕红；饱和V2O5溶液(微溶)淡黄；【VO2(O2)2】3-黄；【V(O2)3】3-红棕.
钒酸根缩聚：随着钒氧原子数之比的减少的，由浅黄～深红～淡黄.
铌、钽：略.
铬副族(英VIB)：
铬化合物：Cr2+蓝；Cr3+紫；Cr2O7 2-橙红；CrO4 2-黄；Cr(OH)4-亮绿；Cr(OH)3灰蓝；Cr2O3绿；CrO3暗红色针状；【CrO(O2)2】OEt2蓝；CrO2Cl2深红色液体；Na2Cr2O7，K2CrO7橙红；Ag2CrO4砖红↓；BaCrO4黄↓；PbCrO4黄↓.
紫红Cr2(SO4)3·18H2O——>绿色Cr2(SO4)3·6H2O——>桃红Cr2(SO4)3
暗绿【Cr(H2O)4Cl2】Cl-冷却HCl->紫色【Cr(H2O)6】Cl3-乙醚HCl->淡绿【Cr(H2O)5Cl】Cl2
【Cr(H2O)6】3+紫；【Cr(H2O)4(NH3)2】3+紫红；【Cr(H2O)3(NH3)3】3+浅红；【Cr(H2O)2(NH3)4】3+橙红；【Cr(NH3)5H2O】3+橙黄；【Cr(NH3)6】3+黄.
钼、钨：MoO3白；棕色MoCl3；绿色MoCl5；MoS3棕色↓；(NH4)3【P(Mo12O40)】·6H2O黄色晶状↓；WO3深黄；H2WO4·xH2O白色胶体.
锰副族(英VIIB)：
锰化合物：Mn2+肉红；Mn3+紫红；MnO4 2-绿；MnO4-紫；MnO3+亮绿；Mn(OH)2白↓；MnO(OH)2棕↓；MnO2黑↓；无水锰盐(MnSO4)白色晶体；六水合锰盐(MnX2·6H2O，X＝卤素，NO3，ClO4)粉红；MnS·nH2O肉红↓；无水MnS深绿；MnCO3白↓；Mn3(PO4)2白↓；KMnO4紫红；K2MnO4绿；K2【MnF6】金黄色晶体；Mn2O7棕色油状液体.
锝、铼：略.
铁系(第四周期VIII族)：
铁化合物：Fe2+浅绿；【Fe(H2O)6】3+浅紫；【Fe(OH)(H2O)5】2+黄；FeO4 2-紫红；FeO黑；Fe2O3暗红；Fe(OH)2白↓；Fe(OH)3棕红↓；FeCl3或FeCl2晶体棕红蓝；无水FeSO4白；FeSO4·7H2O绿；K4【Fe(CN)6】(黄血盐)黄色晶体；K3【Fe(CN)6】(赤血盐)红色晶体；Fe2【Fe(CN)6】普鲁士蓝↓；Fe【Fe(CN)6】黑↓；Fe(C5H5)2(二茂铁)橙黄色晶体；M2Fe6(SO4)4(OH)12(黄铁矾，M＝NH4，Na，K)浅黄色晶体；Fe(CO)5黄色液体.
钴化合物：Co2+粉红；CoO灰绿；Co3O4黑；Co(OH)3棕↓；Co(OH)2粉红↓；Co(CN)2红；K4【Co(CN)6】紫色晶体；Co2(CO)8黄色晶体；【Co(SCN)6】4-紫；
氯化钴脱水变色：粉红CoCl2·6H2O-325K->紫红CoCl2·2H2O-313K->蓝紫CoCl2·H2O-393K->蓝CoCl2.
镍化合物：Ni2+亮绿；【Ni(NH3)6】2+紫；Ni(OH)2绿↓；Ni(OH)3黑↓；无水Ni(II)盐黄；Na2【Ni(CN)4】黄；K2【Ni(CN)4】橙；Ni(CO)4无色液体.
铂系元素(第五、六周期VIII族)：
Os蓝灰色易挥发固体；Pd↓(aq)黑；OsO4无色有特殊气味气体；H2PtCl6橙红色晶体；Na2PtCl6橙黄色晶体；M2PtCl6(M＝K，Rb，Cs，NH4)黄色↓.
例如：以铁系(VIIIB)中二氯化铁(FeCl2)为例，溶剂为二甲基亚砜(DMSO)。二氯化铁晶体颗粒颜色为蓝色(Fe2+为蓝色)，表面氧化会形成红褐色(Fe3+为淡黄色)。若将二氯化铁溶于溶剂中，会因为氧化而从Fe2+变成Fe3+，使溶剂成为淡黄色。藉由该第一透明导电元件211提供电子，使得接近该第一透明导电元件211的该电致变色层23中的淡黄色Fe3+被还原成蓝色Fe2+，随即整个电致变色层23因还原导致价数变化的关系，从淡黄色变成蓝色，达到颜色变深的效果。当该第一透明导电元件211中的电子因为电路短路或反向电压卸载后，使得该电致变色层23从蓝色Fe2+又被氧化成淡黄色的Fe3+，整个该电致变色层23因氧化导致价数变化的关系，从蓝色变成淡黄色，达到去色的效果。该电致变色层23与该第一透明导电元件211一样，可因控制膜厚而使淡黄色达到透明的效果。更可藉由调整二氯化铁于二甲基亚砜或PH值调整剂，随着浓度、电位差、溶剂极性、PH值、两极间距与介电常数的差异而产生蓝色、紫色、粉红色、淡黄色等颜色显示，以用于平面显示器。而上述的PH值调整剂可为：紫精、二苯胺磺酸钠、N-N’二苯基联苯胺、N-苯基邻氨基苯甲酸、聚苯胺、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化氢、硫酸等。
此概念与一般无机电致变色层不同地方在于，无机电致变色层需要离子与电子双载入于晶格中，驱动电压需要较大，因此容易使材料产生缺陷，寿命应只有一两万次。但是依据本专利的技术，只需要靠电致变色材料中离子价数转变即可，不只驱动电压小，且材料不产生缺陷，寿命甚至可以到达三万次以上。
请参阅图4、图5、图6所示，为本发明第二较佳实施例的立体分解示意图与动作示意图一、二，如图所示，使用上述电致变色单元2于3D立体显示的应用，该影像显示装置应用该电致变色单元2结合于一影像显示单元1上，其中：
该影像显示单元1用以显示一平面影像与一立体影像，其显示的立体影像可通过软件、韧件或硬件技术产生，例如以软件或韧件将平面影像转为包含左眼影像与右眼影像的迭影影像、或者以柱状透镜(Lenticular)或光屏障(Barrier)两种硬体装置将影像区分为左眼影像与右眼影像，但此类立体影像显示技术并非本案技术特征，且早为公开的技术，因此在此不再加以叙述；再者，该显示单元1可为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、电浆显示器(Plasma Display Panel，PDP)、表面传导电子发射显示器(Surfaceconduction Electron-emitter Display，SED)、场发射显示器(Field EmissionDisplay，FED)、真空荧光显示器(Vacuum Fluorescent Display，VFD)、有机发光二极管显示器(Organic Light-Emitting Diode，OLED)或电子纸(E-Paper)其中之一。
该电致变色单元2包含：一第一透明基板21、一第二透明基板22以及多电致变色层23，其中，该第一透明基板21表面设有至少一第一透明导电元件211，另外，为了达到更良好的变色机制及3D遮罩效果，将该多电致变色层23以间格排列的方式设于该多透明基板21、22之间。
而该第一、第二透明基板21、22以及该多第一、第二透明导电元件211、221的材料如同前述第一较佳实施例的材质，故于此不再加以叙述。
该多电致变色层23通过该第一透明导电元件211所提供的电子，而使结构中的离子价数改变而产生颜色变换，其材料主体包含过渡元素(铜副族(IB)、锌副族(IIB)、钪副族(IIIB)、钛副族(IVB)、钒副族(VB)、铬副族(VIB)、锰副族(VIIB)、铁系(VIIIB)与铂系(第五、六周期VIIIB))、碱金族(IA)、碱土族(IIA)、氧族(VIA)、氮族(VA)、碳族(VIA)、硼族(IIIA)等元素群或其氧化物、硫化物、氯化物、氢氧化物等有机/无机衍生物溶入溶剂中所制备而成，而各族类所包含的元素或化合物如同前述第一较佳实施例，因此不再赘述。
该电致变色单元2配合该影像显示单元1，设置于该影像显示单元1的影像投射面，该影像显示单元1于显示处理过后的多重影像(区分为左眼影像L与右眼影像R)时，该多电致变色层23通过该第一透明导电元件211提供电子被还原而从透明或淡色成深色(图5)，而该第一透明导电元件211中的电子因为电路短路或反向电压卸载后，该多电致变色层23又被氧化而从深色变成透明或淡色(图6)。通过该多电致变色层23自透明或淡色变成深色后所形成的多个该多遮光区域231而剔除部份重迭影像区域，于肉眼接收后将不会产生迭纹。
另外，请参阅图7、图8、图9、图10所示，为本发明第二较佳实施例的透明导电元件结构示意图一至四，该第一透明基板21具有至少一第一透明导电元件211，或者该第二透明基板22相对应的表面亦具有至少一第二透明导电元件221；另外，该第一透明导电元件211可对应该多电致变色层23，以多间隔排列的方式设置，但此结构并非局限将导电元件设于下方基板的表面，亦可设于结构中上方基板的表面，如该第二透明基板22下表面设有多间隔排列的第二透明导电元件221；或者，同时于该第一透明基板21与第二透明基板22的两相对应表面处，分别以间隔排列的方式，设置多第一透明导电元件211与多第二透明导电元件221。
请参阅图11、图12、图13、图14所示，本发明第三较佳实施例的透明导电元件结构示意图一至四，相较于第二较佳实施例其不同点在于，每一相邻电致变色层23之间进一步具有一阻隔单元24，令该等透明基板间21、22产生多个空间区域，则该多电致变色层23将分别设于该多个空间区域中，该多电致变色层23可添加导电高分子并以网印的方式设置，但依本发明所制备而成的电致变色层23可能为液态、凝胶态等非固体形态，因此该阻隔单元24用以分隔该多电致变色层23，或者增加其结构强度及使用寿命，而该阻隔单元24较佳的可为一光阻；若该第一透明导电元件211与该第二透明导电元件221设置为间隔排列的方式，则每一个该电致变色层23将单独对应任一个该第一透明导电元件211、或单独对应任一个该第二透明导电元件221、或同时对应一个该第一透明导电元件211与该第二透明导电元件221。
请参阅图15所示，为本发明第四较佳实施例的剖视图，本实施例利用透明导电元件作为结构中的阻隔单元，如图所示，该多个第一透明导电元件211将该第一透明基板21与该第二透明基板22之间分隔成多个空间区域，而该多个电致变色层23则分别设在该多个空间区域中，若为了供给电压的线路简化，于设置该透明导电元件时，可如图16所示的结构设计，而第17图为该结构的立体示意图，如图所示，该第一透明导电元件211交错地提供高、低电压，且不同电位的第一透明导电元件211彼此不相接触，该多个电致变色层23可流通于该多个导电元件211所形成的空间区域中，或可再辅以绝缘物将电致变色层23封装于每一空间区域中，只要两相邻的透明导电元件不相连接即可。
请参阅第18、19、20图所示，为本发明第五较佳实施例的剖视图、透明导电元件的结构上视图、透明导电元件的结构立体示意图，该实施例利用该多个第一透明导电元件211与该多个第二透明导电元件221作为阻隔单元，同时该多个第一透明导电元件211与该多二透明导电元件221交错排列设置，且分别给予该多个透明导电元件211、221不同电位的高、低电压，以使每一第一透明导电元件211与第二透明导电元件221所分隔的空间区域中形成电压差，藉此提供电致变色层23变色时所需的电子。
请参阅第21、22图所示，为本发明第六较佳实施例的剖视图、透明导电元件的结构立体示意图，与第五较佳实施例其相同之处利用该多个第一透明导电元件211与该多个第二透明导电元件221作为阻隔单元，但不同点在于，该第一透明导电元件211直接成型具有多个容置槽，而第二透明导电元件221亦直接成型具有多个容置槽，如此可增加透明导电元件与电致变色层的接触面积、增加结构稳固性等，当该多个第一、第二透明导电元件211、221上、下结合时交错地将该多个透明基板21、22间分隔成多个空间区域，而该多个电致变色层23则设于该多个空间区域中，应注意的是，该多个第一透明导电元件211与该多个第二透明导电元件221彼此并不相接触，如图中所示，位于上层的第二透明导电元件221留有一段距离而不与下层的第一透明导电元件211接触，而下层的透明导电元件其设置方式亦如是。
再者，上述的所有电致变色单元中2可进一步加入PH值调整剂，藉由PH值调整剂来控制电致变色层23的颜色，而该PH值调整剂可为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氯化氢(HCl)、硫酸(H2SO4)、紫精(Methyl Viologen，C12H14N2Cl2)、二苯胺磺酸钠(C12H10NNaO3S)、N-N’二苯基联苯胺(N-N’-Diphenylbenzidine，C20H20N2)、N-苯基邻氨基苯甲酸(C13H11NO2)、聚苯胺(Polyaniline)等。
但是，以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明实施的范围；任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本发明的专利范围内。
综上所述，本发明的一种电致变色单元及使用该单元的显示装置，具有专利的发明性，及对产业的利用价值；申请人爰依专利法的规定，向钧局提起发明专利的申请。

Claims (47)

1.一种电致变色单元，其特征在于，其包括有：
一第一透明基板，其表面设有至少一第一透明导电元件；
一第二透明基板；及
一电致变色层，设于该第一透明基板与该第二透明基板之间，且该电致变色层通过该第一透明导电元件提供的电子，而使其结构中的离子价数改变而进行颜色变化。
2.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，该第一透明基板与该第二透明基板的材质为塑胶、高分子塑胶、玻璃或为选自树脂、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯所组成的塑胶聚合物群组的其中之一。
3.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，该第一透明导电元件的材质为选自氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝及氧化锡锑所组成的掺杂氧化物群组的其中之一。
4.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，该第一透明导电元件的材质为纳米碳管。
5.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，该电致变色层材料为过渡元素的氧化物、硫化物、氯化物、氢氧化物等有机/无机衍生物溶于溶剂中所制备而成。
6.如权利要求5所述的电致变色单元，其特征在于，该过渡元素为钪副族、钛副族、钒副族、铬副族、锰副族、铁系、铜副族、锌副族或铂系。
7.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，该电致变色层材料为卤族、氧族、氮族、碳族、硼族、碱土族、碱金族的氧化物、硫化物、氯化物、氢氧化物等有机/无机衍生物溶于溶剂中所制备而成。
8.如权利要求5或7所述的电致变色单元，其特征在于，该溶剂的材质系为二甲基亚砜、碳酸丙烯酯或水。
9.如权利要求5或7所述的电致变色单元，其特征在于，该电致变色层进一步还具有PH值调整剂。
10.如权利要求9所述的电致变色单元，其特征在于，该PH值调整剂系为氢氧化钠、氢氧化钾、氯化氢、硫酸、紫精、二苯胺磺酸钠、N-N’二苯基联苯胺、N-苯基邻氨基苯甲酸或聚苯胺。
11.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，该第二透明基板相对应该第一透明导电元件的表面更具有一第二透明导电元件。
12.如权利要求1所述的电致变色单元，其特征在于，当该第一透明导电元件为多个时，呈间隔排列地设于该第一透明基板上。
13.如权利要求12所述的电致变色单元，其特征在于，该第二透明基板相对应该多个第一透明导电元件的表面更具有多个呈间隔排列的第二透明导电元件。
14.一种影像显示装置，其特征在于，其包括有：
一影像显示单元，用以显示一平面影像与一立体影像；
一电致变色单元，设于该影像显示单元表面，包括有：
一第一透明基板，其表面设有至少一第一透明导电元件；
一第二透明基板；及
多个电致变色层，间隔排列设于该第一透明基板与该第二透明基板的间，该多个电致变色层通过该透明导电元件提供的电子，而使其结构中的离子价数改变而产生颜色变换。
15.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该第一、第二透明基板的材质为塑胶、高分子塑胶、玻璃或为选自树脂、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯所组成的塑胶聚合物群组的其中之一。
16.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该第一透明导电元件的材质为选自氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝、氧化锡锑所组成的掺杂氧化物群组的其中之一。
17.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该第一透明导电元件的材质为纳米碳管。
18.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该电致变色层材料为过渡元素的氧化物、硫化物、氯化物或氢氧化物有机/无机衍生物溶于溶剂中所制备而成。
19.如权利要求18所述的影像显示装置，其特征在于，该过渡元素为钪副族、钛副族、钒副族、铬副族、锰副族、铁系、铜副族、锌副族或铂系。
20.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该电致变色层材料为卤族、氧族、氮族、碳族、硼族、碱土族、碱金族的氧化物、硫化物、氯化物或氢氧化物有机/无机衍生物溶于溶剂中所制备而成。
21.如权利要求18或20所述的影像显示装置，其特征在于，该溶剂的材质可为二甲基亚砜、碳酸丙烯酯或水。
22.如权利要求18或20所述的影像显示装置，其特征在于，该电致变色层进一步还具有PH值调整剂。
23.如权利要求22所述的影像显示装置，其特征在于，该PH值调整剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氯化氢、硫酸、紫精、二苯胺磺酸钠、N-N’二苯基联苯胺、N-苯基邻氨基苯甲酸或聚苯胺。
24.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该第二透明基板相对应该第一透明导电元件的表面更具有至少一第二透明导电元件。
25.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，当该第一透明导电元件为多个时，呈间隔排列地设于该第一透明基板上。
26.如权利要求25所述的影像显示装置，其特征在于，该第二透明基板相对应该等第一透明导电元件的表面更具有多个呈间隔排列的第二透明导电元件。
27.如权利要求14或24所述的影像显示装置，其特征在于，该等透明基板间进一步设有呈多个间隔排列的阻隔单元，该等电致变色层设于该等阻隔单元间。
28.如权利要求27所述的影像显示装置，其特征在于，该等阻隔单元为一光阻。
29.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，当该第一透明导电元件为多个时，呈间隔排列地设于该多个电致变色层间。
30.如权利要求24所述的影像显示装置，其特征在于，该第一透明导电元件及该第二透明导电元件更成型有多个容置槽，而该多个电致变色层设于该等容置槽中。
31.如权利要求24所述的影像显示装置，其特征在于，当该第一透明导电元件与该第二透明导电元件分别为多个时，顺序排列地设于该多透明基板间，该多个电致变色层设于该多个第一透明导电元件的一第一透明导电元件与该等第二透明导电元件的一第二透明导电元件间。
32.如权利要求14所述的影像显示装置，其特征在于，该多个电致变色层进一步混合有导电高分子材料。
33.如权利要求32所述的影像显示装置，其特征在于，该多电致变色层以网印的方式设于该第一透明基板表面。
34.一种影像显示装置，其特征杂鱼，其包括有：
一影像显示单元，用以显示一平面影像与一立体影像；
一电致变色单元，设于该影像显示单元表面，包括有：
一第一透明基板，其表面设有多个间隔排列的第一透明导电元件；
一第二透明基板；
多个电致变色层，设于该多个第一透明导电元件与该第二透明基板的间，而该电致变色层通过该透明导电元件提供的电子，而使其结构中的离子价数改变而产生颜色变换；及
多个阻隔单元，设于该电致变色层之间。
35.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该第一透明基板与该第二透明基板的材质为塑胶、高分子塑胶、玻璃或为选自树脂、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯所组成的塑胶聚合物群组的其中之一。
36.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该等透明导电元件的材质为选自氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝、氧化锡锑所组成的掺杂氧化物群组的其中之一。。
37.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该等第一透明导电元件的材质为纳米碳管。
38.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该电致变色层材料为过渡元素的氧化物、硫化物、氯化物或氢氧化物有机/无机衍生物溶于溶剂中所制备而成。
39.如权利要求38所述的影像显示装置，其特征在于，该过渡元素为钪副族、钛副族、钒副族、铬副族、锰副族、铁系、铜副族、锌副族或铂系。
40.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该电致变色层材料为卤族、氧族、氮族、碳族、硼族、碱土族、碱金族的氧化物、硫化物、氯化物或氢氧化物有机/无机衍生物溶于溶剂中所制备而成。
41.如权利要求38或40所述的影像显示装置，其特征在于，该溶剂的材质为二甲基亚砜、碳酸丙烯酯或水。
42.如权利要求38或40所述的影像显示装置，其特征在于，该电致变色层进一步还具有PH值调整剂。
43.如权利要求42所述的影像显示装置，其特征在于，该PH值调整剂可为氢氧化钠、氢氧化钾、氯化氢、硫酸、紫精、二苯胺磺酸钠、N-N’二苯基联苯胺、N-苯基邻氨基苯甲酸或聚苯胺。
44.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该阻隔单元为一光阻。
45.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该多个电致变色层进一步混合有导电高分子材料。
46.如权利要求45所述的影像显示装置，其特征在于，该多个电致变色层以网印的方式设于该第一透明基板表面。
47.如权利要求34所述的影像显示装置，其特征在于，该第二透明基板更具有多个第二透明导电元件，该多个第二透明导电元件间隔排列设于该第二透明基板相对应该多个第一透明导电元件的表面。
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