CN103163705A

CN103163705A - 显示装置及其制造方法

Info

Publication number: CN103163705A
Application number: CN2011104062268A
Authority: CN
Inventors: 许惠珍; 赖思维; 潘信宇; 高嘉朗
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Innocom Technology Shenzhen Co Ltd; Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-19

Abstract

本发明公开一种显示装置及其制造方法。该显示装置包括第一基板、第二基板、第一导电层、第二导电层、变色结构及离子层。第一导电层设置于第一基板上，第二导电层设置于第二基板上，变色结构设置于第一导电层上，变色结构具有多个不同厚度的区段，离子层夹设于变色结构及第二导电层之间。

Description

显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电致变色显示装置，且特别是涉及一种具有多重颜色对比度的电致变色显示装置。

背景技术

电致变色(electrochromism)，又称「电致色变」或「电变色」，是指在外加电场或电流的作用下，物质的光学性能(透射率、反射率或吸收率)在可见光波长范围内产生稳定可逆的变化，因而可以表现出颜色及透明度的改变。目前，电致变色的技术主要可以应用在节能窗户、可变色太阳眼镜、汽车后视镜及显示元件等。其中，应用在显示元件上称作电致变色显示器元件(Electrochromic Device，ECD)，属于一种无源显示器元件。

传统的单层或双层电致变色显示器元件，有许多缺点。使用单层电致变色层结构，容易有单一颜色的单调性且色彩对比度少的问题。使用双层电致变色层结构，两电致变色层会分别使用氧化态着色及还原态着色的电致变色材料来制作，且分别沉积于相对导电基板上，不但工艺繁复且色彩对比度的变化仍然有限。

发明内容

本发明涉及一种电致变色的显示装置，可通过简单的工艺提供具有不同厚度区段的变色结构，并透过该变色结构提供不同的色彩对比度。

根据本发明的第一方面，提出一种显示装置，包括第一基板、第二基板、第一导电层、第二导电层、变色结构及离子层。第一导电层设置于第一基板上，第二导电层设置于第二基板上，变色结构设置于第一导电层上，且变色结构具有多个不同厚度的区段，离子层夹设于变色结构及第二导电层之间。

根据本发明的第二方面，提出一种制造显示装置的方法，包括提供透明材料的第一基板，形成第一导电层于第一基板上，形成具有多个不同厚度区段的变色结构于第一导电层上。提供第二基板，形成第二导电层于第二基板上，以及形成离子层，夹设于变色结构及第二导电层之间。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A-1E绘示依照本发明第一实施例的显示装置的制造流程图。

图1F～1G绘示依照本发明第一实施例的不同示例的显示装置的示意图。

图2A-2E绘示依照本发明第二实施例的显示装置的制造流程图。

图2F～2G绘示依照本发明第二实施例的不同示例的显示装置的示意图。

图3绘示依照本发明第三实施例的显示装置的剖面图。

附图标记说明

10-1、10-2、10-3、20-1、20-2、20-3、30：显示装置

100、200、300：第一基板

112、212、312：第二基板

102、202、302：第一导电层

110、210、310：第二导电层

204：变色层材料

104’、204-2：第一子变色层

104、204’、204-3、304：图案化第一子变色层

106-1、206、306：第二子变色层

106-2、106-3、206’：图案化第二子变色层

108-1、108-2、108-3、208-1、208-2、208-3、308：封胶

114、214、314：离子层

116、216、316：电源

120-1、120-2、120-3、220-1、220-2、220-3、320：变色结构

205：光致抗蚀剂层

A、B、B’、C、D、D’、E、E’、F、G：区段

C1、C2、C3：遮光部

h1、h2、h2’：高度

M1、M2：掩模

M3：光掩模

具体实施方式

第一实施例

请参考图1A～1E，其绘示依照本发明第一实施例的显示装置10-1的制造流程图。首先，如图1A所示，形成第一导电层102于第一基板100上，且第一基板位于观察侧，第一基板100是由透明材料的材料所制成，例如是透明玻璃或透明柔性塑胶基板。第一导电层102是由透明导电材料所制成，例如透明导电高分子膜或铟锡氧化物膜(Indium Tin Oxide，ITO)。

请参考图1B，利用如电镀、溶凝胶法或真空镀膜的方式，沉积变色层材料(未绘示出)于第一导电层102上，在沉积变色层材料时，利用掩模M1进行遮挡以形成图案化第一子变色层104，而其中形成图案化第一子变色层104亦可以使用可拨胶技术、激光技术或黄光蚀刻工艺。

接着，请参考图1C，利用如电镀、溶凝胶法或真空镀膜的方式，沉积第二子变色层106-1于第一导电层102及图案化第一子变色层104上。或者，请参考图1D，亦可以利用掩模M2进行遮挡，以形成图案化第二子变色层106-2，而形成图案化第二子变色层106-2亦可以使用可拨胶技术、激光技术或黄光蚀刻工艺。其中，图案化第二子变色层106-2及图案化第一子变色层104形成变色结构120-2。也就是说，可以利用如同形成图案化第一子变色层104的工艺形成图案化第二子变色层106-2，或是不加以图案化以形成第二子变色层106-1。值得注意的是，在图1C～1D中，图案化第一子变色层104及第二子变色层106-1，或是图案化第一子变色层104及图案化第二子变色层106-2，是由同为氧化态着色的电致变色材料或同为还原态着色的电致变色材料所制成。其中，还原态着色的电致变色材料可以为氧化钨(WO₃)、三氧化钼(MoO₃)、二氧化钛(TiO₂)或五氧化二铌(Nb₂O₅)。氧化态着色的电致变色材料可以为多价氧化镍(NiOx)或普鲁士蓝。亦可以选择其他的氧化态着色的电致变色材料及还原态着色的电致变色材料，并不作限制。

如图1C所示，变色结构120-1包括第二子变色层106-1及图案化第一子变色层104。于该实施例中，变色结构120-1大致可分为区段A、区段B及区段B’，且区段B及区段B’的厚度相同。因此，变色结构120-1共有区段A及区段B(或区段B’)两种不同厚度的区段。此外，图1D的变色结构120-2可以分为区段A1、区段B1及区段B1’，且区段B1及区段B1’的厚度相同。因此，变色结构120-2共有区段A1及区段B1(或区段B1’)两种不同厚度的区段。

接着，请参考图1E，提供第二基板112，第二基板112上形成有第二导电层110，且第二基板位于非观察侧，第二导电层110可以由透明导电材料或不透明导电材料所制成，并不作限制。第二基板112可以由金属材料制成，亦可以使用透明玻璃或透明柔性塑胶基板所制成，并不作限制。接着，形成离子层114夹设于变色结构120-1及第二导电层110之间。于该实施例中，离子层114可以由高离子导电性及低电子导电性的氢离子(H⁺)或高离子导电性及低电子导电性的液态、胶态或固态的锂盐(Li⁺)的材料所组成。

请参考图1E～1G，其绘示本发明实施例的不同示例的显示装置10-1～10-3的示意图。如图1E所示，形成离子层114于变色结构120-1及第二导电层110之间后，可以使用封胶(sealant)108-1包覆于离子层114的外围。并且，封胶108-1紧密地填充于第二子变色层106-1及第二导电层110之间，以形成显示装置10-1。此外，如图1F所示，第二子变色层可以经过图案化，图案化第一子变色层104及图案化第二子变色层106-2形成变色结构120-2，当图案化第二子变色层106-2的长度小于第一导电层102的长度时，可以将封胶108-2紧密地填充于第一导电层102及第二导电层110之间，以形成显示装置10-2。

此外，在图1B的步骤中，亦可以直接形成未经过图案化的第一子变色层，接着，在第一子变色层上形成图案化第二子变色层。如图1G所示，当第一子变色层104’未经过图案化，且第一子变色层104’的长度大于第二子变色层106-3的长度时，第一子变色层104’及第二子变色层106-3形成变色结构120-3，此时，可以将封胶108-3紧密地填充于第一子变色层104’及第二导电层110之间，以形成显示装置10-3。同样的，当第一子变色层104’的长度大于第二子变色层106-3的长度时，第一子变色层104’亦可经过图案化，而将封胶108-3紧密地填充于第一导电层102及第二导电层110之间，以形成显示装置。也就是说，封胶的设置位置并不作限制。

于图1E～1G中，可以提供电源116(例如是直流电源)于第一导电层102及第二导电层110之间，使得第一导电层102及第二导电层110之间存在电位差。通过电源116提供的电位差可以对变色结构120-1～120-3作氧化反应或还原反应。举图1F之例来说，若图案化第二子变色层106-2及图案化第一子变色层104均为还原态着色的电致变色材料(例如氧化钨)，且离子层114为锂盐成份的电解质材料。当施加负电位于第一导电层102，电子与锂离子同注入氧化钨，使氧化钨变为蓝色。相反地，当施加正电位于第一导电层102时即产生逆反应，使得电子与锂离子同时离开氧化钨，氧化钨变回原本的透明无色。如图1C及1D所示，该实施例中至少有二种不同厚度的区段，使得光线通过该两种不同厚度的区段时，具有不同的穿透率、反射率及吸收率。因此，显示装置10-1～10-3至少可以呈现出二种不同对比度的色彩。然而，并不以此作为限制，亦可以透过更多层的图案化子变色层堆叠，或透过更多厚度变化的变色结构，以呈现更多种不同对比度的色彩。

第二实施例

请参考图2A-2E，其绘示依照本发明第二实施例的显示装置20-1的制造流程图。首先，如图2A所示，形成第一导电层202于第一基板200上。第一基板200由透明材料的材料所制成，例如透明玻璃或透明柔性塑胶基板。第一导电层202由透明导电材料所制成，例如透明导电高分子膜或铟锡氧化物膜(Indium Tin Oxide，ITO)。接着，利用电镀、溶凝胶法或真空镀膜的方式，沉积变色层材料204于第一导电层202上。

请参考图2B，在变色层材料204上涂布光致抗蚀剂层205，利用半色调(half-tone)光掩模或多色调(multi-tone)光掩模M3工艺，曝光显影光致抗蚀剂层205以形成图案化光致抗蚀剂层(未绘示出)。光掩模M3的第一遮光部C1、第二遮光部C2及第三遮光部C3，分别表示三种不同的透光率。举例来说，第一遮光部C1接近完全透光，第二遮光部C2接近不透光，第三遮光部C3的透光率介于第一遮光部C1及第二遮光部C2之间。接着，请参考图2C，蚀刻变色层材料204(绘示于图2B)，以形成图案化第一子变色层204’。应用半色调光掩模或多色调光掩模工艺的优点为曝光显影蚀刻后，可同时形成至少两种不同厚度的图案化第一子变色层204’。

接着，请参考图2D，利用电镀、溶凝胶法或真空镀膜的方式，沉积第二子变色层206于第一导电层202及图案化第一子变色层204’上。于该实施例中，第二子变色层206可以利用如同形成图案化第二子变色层106-2(绘示于图1D)的工艺形成，或是不加以图案化。值得注意的是，图案化第一子变色层204’及第二子变色层206，由同为氧化态着色的电致变色材料或同为还原态着色的电致变色材料所形成。氧化态着色的电致变色材料及还原态着色的电致变色材料的选择已说明于前，在此不再赘述。

如图2D所示，变色结构220-1包括第二子变色层206及图案化第一子变色层204’。于该实施例中，变色结构220-1大致可分为区段C、区段D、区段D’、区段E及区段E’。其中，变色结构220-1的区段D及区段D’的厚度可实质上相同或不同，区段E及区段E’的厚度实质上相同。图案化第一子变色层204’对应区段C、区段D和区段D’处，分别具有厚度h1、h2和h2’。当厚度h2和厚度h2’相等时，则变色结构220-1共有区段C、区段D(等于区段D’的厚度)及区段E(等于区段E’的厚度)三种不同厚度的区段。当然，亦可因实际应用所需，变化图案化第一子变色层204’的图形，例如使厚度h2和厚度h2’不同，使变色结构220-1可产生区段C、区段D、区段D’及区段E等四种不同厚度的区段，甚至更多种厚度变化。

接着，请参考图2E，提供第二基板212，且形成第二导电层210于第二基板212上。第二导电层210可以由透明导电材料或不透明导电材料所制成，并不作限制。第二基板212可以由金属材料制成，亦可以使用透明玻璃或透明柔性塑胶基板所制成，并不作限制。接着，形成离子层214夹设于变色结构220-1及第二导电层210之间，并以封胶208-1包覆于离子层214的外围，并且，封胶208-1紧密地填充于第二子变色层206及第二导电层210之间，以形成显示装置20-1。其中，离子层214的材料可以选用与离子层114相同或相似的电解质材料，在此不再赘述。

请参考图2F～2G，其绘示本发明第二实施例的不同示例的显示装置20-2及显示装置20-3的示意图。如图2F所示，第一子变色层204-2可以不需要经过图案化，亦即，在图2B的步骤中不形成光致抗蚀剂层205，而直接形成第一子变色层204-2，并形成图案化第二子变色层206’于第一子变色层204-2上，使得第一子变色层204-2及图案化第二子变色层206’形成变色结构220-2。接着，形成离子层214于变色结构220-2及第二导电层210之间，并使用封胶208-2包覆于离子层214的外围。封胶208-2紧密地填充于第一子变色层204-2及第二导电层210之间，以形成显示装置20-2。

如图2G所示，变色结构220-3亦可以包括图案化第一子变色层204-3及图案化第二子变色层206’。于图2G中，图案化第二子变色层206’的长度小于图案化第一子变色层204-3的长度，且图案化第一子变色层204-3的长度小于第一导电层202的长度，此时，封胶208-3紧密地填充于第一导电层202及第二导电层210之间。

此外，可以提供电源216(例如是直流电源)于第一导电层202及第二导电层210之间，使得第一导电层202及第二导电层210之间存在电位差。由于该实施例中，至少有三种不同厚度的区段，使得光线通过该三种不同厚度的区段时，亦分别具有三种不同的穿透率、反射率及吸收率。因此，显示装置20-1～20-3通过变色结构220-1～220-3的双子变色层结构，至少可以呈现出三种不同对比度的色彩。然而，在此仅列举显示部分变色结构的形式以及封胶的设置位置，可以依据工艺上的需求适度地调整变色结构的形式以及封胶的位置，并不以此作为限制，亦可以透过更多层的子变色层堆叠，或透过更多厚度变化的变色结构，以呈现更多种不同对比度的色彩。

第三实施例

请参考图3，其绘示依照本发明第三实施例的显示装置30的剖面图。显示装置30可以类似于本发明第一实施例或第二实施例的方法所制造而成，在此不再赘述其细部的制造流程。于该实施例中，显示装置30包括第一基板300、第一导电层302、图案化第一子变色层304、第二子变色层306、封胶308、第二导电层310、第二基板312、离子层314及电源316。值得注意的是，图案化第一子变色层304形成于第一导电层302上且靠近第一导电层302的边缘处，接着，再沉积第二子变色层306于图案化第一子变色层304及第一导电层302上。

于该实施例中，变色结构使用还原态着色的氧化钨(WOx)材料所镀膜而形成。举例来说，图案化第一子变色层304为图案化氧化钨膜，且第二子变色层306为氧化钨膜。如图3所示，变色结构320包括区段F及区段G二种不同厚度的区段，且变色结构320于区段G的厚度例如是(但不限制)变色结构320于区段F的厚度的1.5～2倍。此外，在该实施例的封胶308紧密地填充于第一导电层302及第二导电层310之间。当然，也可以视第一子变色层304及第二子变色层306的形式，将封胶308紧密地填充于第二子变色层306及第二导电层310之间，并不作限制。离子层314例如由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)材料所形成。

于该实施例中，当施加电压于显示装置以进行去色反应驱动时，区段F的变色结构320与区段G的变色结构320在波长550nm的穿透率差异小于0.5％，因此，人眼观察并无法分辨其差异。当施加电压于显示装置以进行着色反应驱动时，区段F的变色结构320与区段G的变色结构320的穿透率差异接近或大于30％。因此，可以显示出不同深浅的对比颜色的效果。

本发明的上述实施例所提出的显示装置及制造该种显示装置的方式，可以通过简单的黄光蚀刻等工艺形成特殊的变色结构于单一侧的基板上。通过变色结构的各个区段间不同的区段厚度，可以提供多种对比度的显示模式。以人眼最敏感的波长为550nm的光为例，上述的不同厚度区段的变色结构在去色态时的穿透率或色差很相近。其中，色差以数值表示的标准色与试样色空间的几何距离。以上述的实施例来说，优选地，可以控制变色结构的不同厚度区段在去色态时的穿透率差异小于1％或色差小于0.5，使得人眼无法分辨其中的差异。并且，可以控制上述变色结构的不同厚度区段在着色态时的穿透率差异大于10％或色差大于6，由于着色态时的穿透率或色差有明显的差异，人眼可以分辨其不同深浅的对比颜色效果。因此，可以提供不同电位的电源，控制具有不同厚度区段的变色结构的氧化或还原，以提供多种不同对比度的色彩。

综上所述，虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。

Claims

1.一种显示装置，包括：

第一基板，位于观察侧；

第二基板，位于非观察侧；

第一导电层，设置于该第一基板上；

第二导电层，设置于该第二基板上；

变色结构，设置于该第一导电层上，该变色结构具有多个不同厚度的区段；以及

离子层，夹设于该变色结构及该第二导电层之间。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中该变色结构包括氧化态着色的电致变色材料或还原态着色的电致变色材料。

3.如权利要求2所述的显示装置，其中该还原态着色电致变色材料选择自氧化钨、三氧化钼、二氧化钛及五氧化二铌其中之一。

4.如权利要求2所述的显示装置，其中该氧化态着色的电致变色材料选择自多价氧化镍及普鲁士蓝其中之一。

5.如权利要求1所述的显示装置，其中该变色结构包括：

图案化第一子变色层，设置于该第一导电层上，及

第二子变色层，设置于该图案化第一子变色层上，该多个不同厚度的区段由该图案化第一子变色层及该第二子变色层堆叠而形成。

6.如权利要求5所述的显示装置，其中该图案化第一子变色层具有至少两种不同厚度。

7.如权利要求5所述的显示装置，其中该图案化第一子变色层及该第二子变色层包括同为氧化态着色的电致变色材料或同为还原态着色的电致变色材料。

8.如权利要求1所述的显示装置，其中该变色结构包括：

第一子变色层，设置于该第一导电层上，及

图案化第二子变色层，设置于该第一子变色层上，该多个不同厚度的区段由该第一子变色层及该图案化第二子变色层堆叠而形成。

9.如权利要求8所述的显示装置，其中该图案化第二子变色层具有至少两种不同厚度。

10.如权利要求8所述的显示装置，其中该第一子变色层及该图案化第二子变色层包括同为氧化态着色的电致变色材料或同为还原态着色的电致变色材料。

11.如权利要求1所述的显示装置，其中该离子层包括高离子导电性和低电子导电性的氢离子材料，或包括高离子导电性和低电子导电性的液态、胶态或固态的锂盐的材料。

12.一种制造显示装置的方法，包括：

提供第一基板，位于观察侧；

形成第一导电层于该第一基板上；

形成变色结构于该第一导电层上，该变色结构具有多个不同厚度的区段；

提供第二基板，位于非观察侧；

形成第二导电层于该第二基板上；以及

形成离子层，夹设于该变色结构及该第二导电层之间。

13.如权利要求12所述的方法，其中该变色结构包括图案化第一子变色层及第二子变色层，形成该变色结构的步骤包括：

形成该图案化第一子变色层于该第一导电层上；

形成该第二子变色层于该图案化第一子变色层及该第一导电层上，其中该图案化第一子变色层及该第二子变色层包括同为氧化态着色的电致变色材料或同为还原态着色的电致变色材料。

14.如权利要求13所述的方法，其中形成该图案化第一子变色层的步骤包括：

形成该氧化态着色的电致变色材料或该还原态着色的电致变色材料于该第一导电层上；以及

以掩模工艺、可拨胶技术、激光技术或黄光蚀刻工艺，图案化该氧化态着色的电致变色材料或该还原态着色的电致变色材料。

15.如权利要求13所述的方法，其中形成该图案化第一子变色层的步骤包括：

利用半色调光掩模或多色调光掩模工艺，图案化该氧化态着色的电致变色材料或该还原态着色的电致变色材料，以同时形成至少两种不同厚度的该图案化第一子变色层。

16.如权利要求14或15所述的方法，其中该形成氧化态着色的电致变色材料或该还原态着色的电致变色材料的方法包括电镀、溶凝胶法或真空镀膜的方式。

17.如权利要求13所述的方法，其中该还原态着色的电致变色材料选择自氧化钨、三氧化钼、二氧化钛及五氧化二铌其中之一。

18.如权利要求13所述的方法，其中该氧化态着色的电致变色材料选择自多价氧化镍及普鲁士蓝其中之一。

19.如权利要求12所述的方法，其中该变色结构包括第一子变色层及图案化第二子变色层，形成该变色结构的步骤包括：

形成该第一子变色层于该第一导电层上；

形成该图案化第二子变色层于该第一子变色层及该第一导电层上，其中该第一子变色层及该图案化第二子变色层包括同为氧化态着色的电致变色材料或同为还原态着色的电致变色材料。

20.如权利要求12所述的方法，其中该离子层是由高离子导电性和低电子导电性的氢离子材料所组成，或由高离子导电性和低电子导电性的液态、胶态或固态锂盐的材料所组成。