CN103472648A - 一种电致变色器件及其制作方法和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电致变色器件及其制作方法和显示装置，用以防止发生像素间的串扰，同时能够提高电致变色器件的良率和性能；其中，所述电致变色器件包括：第一衬底基板、第二衬底基板、第一透明电极层、第二透明电极层、电致变色层和电解质层；所述电致变色器件还包括绝缘层，所述绝缘层位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域。

Description

一种电致变色器件及其制作方法和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电致变色器件及其制作方法和显示装置。

背景技术

电致变色是一种新型的显示技术，主要应用在玻璃橱窗、广告牌以及透明显示等方面；所述电致变色是指材料的光学属性在外电场的作用下，发生稳定、可逆的颜色变化的现象，从而在低透射率的致色状态或高透射率的消色状态之间产生可逆变化的一种电化学变化引起的材料物理性能变化的特殊现象，在外观上则表现为显示为颜色以及显示为透明的可逆变化。

一般的，将具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，将用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。如图1所示，典型的电致变色器件结构中包括阴极变色层101和阳极层102，阴极变色层101及阳极层102分别连接有透明导电层103(通常为铟锡氧化物薄膜)。其中，阴极变色层101为高分子基材与变色材料及辅助材料的均相水溶液形成的固态薄膜，阳极层102为凝胶状的聚合物电解质。电致变色器件工作时，在两个透明导电层之间加上一定的电压U，阴极变色层101在电压U作用下发生氧化还原反应，颜色发生变化；这时，阳极层102提供离子储存和传导的作用。

但是，由于阴极变色层材料的初始制作状态均为水相溶液，阳极层材料的初始制作状态为粘稠状的胶状溶液，均为无固定形状、可流动的液体态，由于液体的渗透作用，使得相邻的像素单元间容易发生串扰；如图2所示，目前解决这一问题的办法主要是在各像素间建立隔离墙201，通过隔离墙201抑制形成电致变色层时阴极变色层101材料和制作阳极层102时其制作材料的任意流动。但是，所述隔离墙201一般为封框胶或光刻胶隔离墙，封框胶和光刻胶中均包含环氧树脂、催化剂和溶液等组分，易对阴极变色层材料和阳极层材料产生污染，电致变色层和阳极层的质量降低，进而使得电致变色器件的良率和性能降低；同时，当阴极变色层或/和阳极层为液态时，需设置高度较高的隔离墙才能有效的阻止串扰的发生，但是由于工艺的限制，难以制作较高的隔离墙；并且，较高的隔离墙容易使屏幕均一性变差，并易发生碎裂，碎裂的隔离墙也会对阴极变色层材料和/或阳极层材料产生污染，使得阴极变色层和阳极层的质量降低，进而使得电致变色器件的良率和性能降低。

发明内容

本发明实施例提供了一种电致变色器件及其制作方法和显示装置，用以防止发生像素间的串扰，同时能够提高电致变色器件的良率和性能。

本发明实施例提供了一种电致变色器件，所述电致变色器件包括：相对设置的第一衬底基板和第二衬底基板，设置于所述第一衬底基板和第二衬底基板之间的第一透明电极层和第二透明电极层，设置于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的电致变色层，以及设置于所述第一透明电极层和所述电致变色层之间的电解质层，其中，所述第一透明电极层靠近所述第一衬底基板，所述第二透明电极层靠近所述第二衬底基板；所述电致变色器件还包括绝缘层，所述绝缘层位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，所述绝缘层覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域。

所述电致变色器件，包括：相对设置的第一衬底基板和第二衬底基板，设置于所述第一衬底基板和第二衬底基板之间的第一透明电极层和第二透明电极层，设置于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的电致变色层，以及位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域的绝缘层。由于所述绝缘层自身的绝缘性质，使得在电致变色材料溶液通电后，绝缘层上无电荷聚积，电致变色材料不能沉积在其表面，而只能沉积到有电荷聚积的第二透明电极层的表面，在第二透明电极层表面形成电致变色层。

较佳的，所述绝缘层的制作材料为透明绝缘材料。选用透明绝缘材料，可防止降低光的透过率，同时利于电致变色器件的显示效果。

较佳的，所述绝缘层的厚度为1000～2000埃；该绝缘层太薄则可能会出现因为膜厚不均匀而造成的漏电的情况，使得电致变色材料沉积在第二透明电极层以外的区域，会造成相邻像素间的串扰；该绝缘层太厚则会对光的透过率造成影响。

较佳的，所述电致变色层覆盖第二透明电极层上方的区域。

较佳的，所述电解质层覆盖电致变色层上方的区域，用于为所述电致变色层提供所需的补偿离子。

所述第一透明电极层包括多个呈矩阵排列的第一透明子电极，所述第二透明电极层包括多个呈矩阵排列的第二透明子电极；并且，每一所述的第一透明子电极与一第二透明子电极相对应；所述第一透明子电极和与该第一透明子电极相对应的第二透明子电极之间能够产生电流，使得位于所述该第一透明子电极和与该第一透明子电极相对应的第二透明子电极之间的电致变色材料的颜色发生变化，且所述第一透明电极层和所述第二透明电极层的结构设置，易于对每个像素的通电情况进行控制。

较佳的，所述电致变色器件还包括与第一透明电极层相连的开关元件，用于控制第一透明电极层和第二透明电极层之间产生电流。具体的，所述开关元件可以为薄膜晶体管，继电器等具有控制开关功能的器件；每一开关元件用于控制一所述第一透明子电极和与该第一透明子电极相对应的第二透明子电极之间产生电流，使得位于所述该第一透明子电极和与该第一透明子电极相对应的第二透明子电极之间的电致变色材料的颜色发生变化。

所述电致变色器件还包括至少一条连接线，所述连接线位于绝缘层和第二衬底基板之间，用于在纵向上连接多个所述第二透明子电极；较佳的，所述连接线的制作材料为金属材料，因为金属材料具有良好的导电性，可以减小该连接线的电阻，利于信号的传输；当然所述连接线还可以使用如氧化铟锡（ITO）等其它导电材料制作。

本发明实施例提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述的电致变色器件。

本发明实施例提供了一种电致变色器件的制作方法，所述方法包括：

在第一衬底基板上方、面向第二衬底基板的一侧制作第一透明电极层，在第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧制作第二透明电极层；

在完成第二透明电极层的制作的第二衬底基板上制作绝缘层，所述绝缘层位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，所述绝缘层覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域；

在完成绝缘层制作的第二衬底基板上制作电致变色层，所述电致变色层位于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间；

在完成电致变色层制作的第二衬底基板上制作电解质层，所述电解质层位于所述第一透明电极层和电致变色层之间；

将完成第一透明电极层制作的第一衬底基板和完成电解质层制作的第二衬底基板对盒。

利用所述方法形成的电致变色器件，包括在完成第二透明电极层的制作的第二衬底基板上制作绝缘层，所述绝缘层位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域，由于所述绝缘层自身的绝缘层性质，使得在电致变色材料溶液通电后，绝缘层上无电荷聚积，电致变色材料不能沉积在其表面，而只能沉积到有电荷聚积的第二透明电极层的表面，在第二透明电极层表面形成电致变色层。

较佳的，所述在完成绝缘层制作的第二衬底基板上制作电致变色层，具体包括：

将完成绝缘层制作的第二衬底基板放置在电致变色材料溶液中，通过电沉积过程使得电致变色材料沉积到第二透明电极层上；

电沉积过程完成后，取出第二衬底基板并清洗第二透明电极层上残留的致变色材料溶液，形成电致变色层。

通过上述电沉积过程，可以使得所述电致变色层只形成在所述第二透明极层的表面区域。

较佳的，所述在完成电致变色层制作的第二衬底基板上制作电解质层，具体包括：

在完成电致变色层制作的第二衬底基板上，通过丝网印刷工艺，将凝胶型电解质溶液涂覆到电致变色层表面，形成电解质层。

所述电解质层，用于为所述电致变色层提供所需的补偿离子，所述电解质层为凝胶型，进一步保证了相邻的像素间不会有液体流动。

所述只形成在第二透明电极层的表面区域的电致变色层和所述凝胶型的电介质层，可以有效的防止相邻像素间发生串扰。

附图说明

图1为现有技术中的一种电致变色器件的剖面结构示意图；

图2为现有技术中的另一种电致变色器件的平面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电致变色器件的剖面结构示意图；

图4为完成第一透明电极层制作的第一衬底基板的平面结构示意图；

图5为完成第二透明电极层制作的第二衬底基板的平面结构示意图；

图6为完成绝缘层制作的第二衬底基板的平面结构示意图；

图7为电致变色材料溶液电沉积过程示意图；

图8为完成电致变色层制作的第二衬底基板的平面结构示意图；

图9为完成电解质层制作的第二衬底基板的平面结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电致变色器件及其制作方法和显示装置，用以防止发生像素间的串扰，同时能够提高电致变色器件的良率和性能。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的电致变色器件，其剖面结构如图3所示，从图3中可以看出，所述电致变色器件包括：第一衬底基板301，第二衬底基板302，第一透明电极层303，第二透明电极层304，绝缘层305，电解质层306和电致变色层307。图4为完成第一透明电极层303制作的第一衬底基板的平面结构示意图，从图4中可以看出所述电致变色器件还包括：栅线308，数据线309、和多个薄膜晶体管310。图5为完成第二透明电极层304制作的第二衬底基板的平面结构示意图，从图5中可以看出所述电致变色器件还包括多条连接线311。

具体的，所述第一衬底基板301与第二衬底基板302相对设置，所述第一衬底基板301与第二衬底基板302均可以为玻璃基板、石英基板或塑料基板等透明基板，本发明不做限定。

所述第一透明电极层303和第二透明电极层304设置于所述第一衬底基板301和第二衬底基板302之间，且所述第一透明电极层303和第二透明电极层304的制作材料可以相同也可以不同，例如均为氧化铟锡（ITO）等透明导电材料。此外，在制作第二透明电极层304时，可使用二氧化钛对其进行修饰，所述二氧化钛充当离子储存层。

如图4所示，所述第一透明电极层303位于第一衬底基板301上方、面向第二衬底基板302的一侧，并且所述第一透明电极层303包括多个呈矩阵排列的第一透明子电极303a；如图5所示，所述第二透明电极层304位于第二衬底基板302上方、面向第一衬底基板301的一侧，并且所述第二透明电极层304包括多个呈矩阵排列的第二透明子电极304a；所述每一所述第一透明子电极303a与一第二透明子电极304a相对应。

所述绝缘层305，位于第二衬底基板302上方、面向第二衬底基板302的一侧，其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域。

该绝缘层305的制作材料为透明绝缘材料，如氧化硅、氮化硅等；由于所述绝缘层305自身的绝缘性质，使得在后续工艺过程中可以利用电沉积方法制作电致变色层，且电致变色材料只能沉积到有电荷聚积的第二透明电极层304的表面，在第二透明电极层304表面形成电致变色层，有效地防止了相邻的像素间发生串扰。同时，使用电沉积方法制作的电致变色层的厚度均匀，进一步提高了电致变色器件的良率和性能。

所述绝缘层305的厚度为800～6000埃，但是，如果该绝缘层305太薄，则可能会出现因为膜厚不均匀而造成的漏电的情况，使得电致变色材料沉积在第二透明电极层304以外的区域，会造成相邻像素间的串扰；反之，如果该绝缘层305太厚，则会对光的透过率造成影响，进而影响电致变色器件的显示效果，较佳的，该绝缘层305的厚度为1000～2000埃。

所述电致变色层307，位于所述第一透明电极层303和第二透明电极层304之间；具体的，所述电致变色层306位于第二透明电极层304的上方，面向第一透明电极层303，其覆盖所述第二透明电极层304上方的区域；所述电致变色层307的制作材料为聚苯胺、聚噻吩或者其衍生物等高分子导电材料。

所述电解质层306，位于所述第一透明电极层303和所述电致变色层307之间，覆盖电致变色层上方的区域；所述电解质层306的制作材料为包含高氯酸铝的凝胶型溶液。

所述栅线308，位于第一衬底基板301上方，面向第二衬底基板302的一侧，用于连接横向排列的多个薄膜晶体管310的栅极。

所述数据线309，位于第一衬底基板301上方，面向第二衬底基板302的一侧，与所述栅线308交叉设置，用于连接纵向排列的多个薄膜晶体管310的源极。

所述电致变色器件还包括与所述第一透明电极层303相连的开关元件，用于控制所述第一透明电极层303和第二透明电极层304之间产生电流。需要说明的是，所述开关元件可以为薄膜晶体管，继电器等具有控制开关功能的器件，本发明不做限制。

具体的，以开关元件为薄膜晶体管为例进行说明。所述薄膜晶体管310，位于第一衬底基板301上方，面向第二衬底基板302的一侧，所述每一薄膜晶体管310的漏极与一第一透明子电极303a相连，用于控制所述第一透明子电极303a和与该第一透明子电极303a对应的第二透明子电极304a之间产生电流。

所述连接线311，位于第二衬底基板302和绝缘层305之间，用于连接纵向排列的多个所述第二透明子电极304a，用于为与之相连的第二透明子电极304a提供电压信号；所述连接线311的制作材料为铜、铁或铝等金属材料，因为金属材料具有良好的导电性，可以减小该连接线的电阻，利于信号的传输；此外，所述连接线311的制作材料还可以为如ITO等其它透明导电材料。

上述电致变色器件中，通过设置绝缘层305，将不希望沉积电致变色材料的连接线311绝缘保护起来，使得电致变色材料只能沉积到第二透明导电层304的表面，有效的防止了相邻像素间的串扰。

本发明实施例提供了一种所述阵列基板的制作方法，所述方法包括：

在第一衬底基板上方、面向第二衬底基板的一侧制作第一透明电极层，在第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧制作第二透明电极层；

在完成第二透明电极层制作的第二衬底基板上制作绝缘层，所述绝缘层位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域；

在完成绝缘层制作的第二衬底基板上制作电致变色层，所述电致变色层位于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间；

在完成电致变色层制作的第二衬底基板上制作电解质层，所述电解质层位于所述第一透明电极层和所述电致变色层之间；

将完成第一透明电极层制作的第一衬底基板和完成电解质层制作的第二衬底基板对盒。

下面，以本发明实施例提供的电致变色器件为例，详细介绍本发明所述电致变色器件的制作方法，该方法具体包括：

第一步，如图4所示，在第一衬底基板301上方、面向第二衬底基板302的一侧形成栅线308、数据线309和薄膜晶体管310。

第二步，在完成栅线308、数据线309和薄膜晶体管310制作的第一衬底基板上制作第一透明电极层303。

第三步，如图5所示，在第二衬底基板302的上方、面向第一衬底基板301的一侧形成连接线311和第二透明电极层304。

第四步，如图6所示，在完成第二透明电极层304制作的第二衬底基板上沉积一层透明绝缘材料，并通过构图工艺形成绝缘层305，所述绝缘层305位于第二衬底基板302上方、面向第一衬底基板301的一侧，其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域。

第五步，如图7所示，将完成绝缘层305制作的第二衬底基板放入电致变色材料溶液中，通过电沉积过程，使得电致变色材料沉积到第二透明导电层304的表面区域；电沉积过程完成后，将该第二衬底基板取出，并清洗掉第二透明导电层表面的上残留的电致变色材料溶液，形成电致变色层307，如图8所示。

第六步，如图9所示，在完成电致变色层307制作的第二衬底基板上制作电解质层306。具体实施过程中，通过丝网印刷工艺，将凝胶型电解质溶液涂覆到电致变色层表面，形成电解质层306。

第七步，将完成第一透明电极层303制作的第一衬底基板和完成电解质层306制作的第二衬底基板对盒。

经过以上步骤，即可制得上述的电致变色器件。

需要说明的是，其中第一步和第二步相对于其他步骤的顺序仅仅是示例性的说明，其具体可以根据实际生产的需要，位于第七步之前完成即可，本发明对此不做限制。例如，第一步和第二步可以位于第三步、第四步、第五步甚至第六步之后或者同时完成，只需要保证第一步位于第二步之前的相对顺序即可。

本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述的电致变色器件。所述显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

综上，本发明实施例提供了一种电致变色器件及其制作方法和显示装置；其中，所述电致变色器件包括：相对设置的第一衬底基板和第二衬底基板，设置于所述第一衬底基板和第二衬底基板之间的第一透明电极层和第二透明电极层，设置于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的电致变色层，位于第二衬底基板上方、面向第一衬底基板的一侧，且其覆盖第二衬底基板上除第二透明电极层以外的其它区域的绝缘层，以及位于第二衬底基板和绝缘层之间的连接线。由于所述绝缘层的保护，使得连接线上不会有电致变色材料沉积，且由于所述绝缘层自身的绝缘层性质，表面无电荷聚积，使得在电致变色材料溶液通电后，电致变色材料不能沉积在其表面，而只能沉积到有电荷聚积的第二透明电极层的表面，在第二透明电极层表面形成电致变色层。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电致变色器件，所述电致变色器件包括：相对设置的第一衬底基板和第二衬底基板，设置于所述第一衬底基板和第二衬底基板之间的第一透明电极层和第二透明电极层，设置于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的电致变色层，以及设置于所述第一透明电极层和所述电致变色层之间的电解质层，其中，所述第一透明电极层靠近所述第一衬底基板，所述第二透明电极层靠近所述第二衬底基板；其特征在于，所述电致变色器件还包括绝缘层；

所述绝缘层位于所述第二衬底基板上方、面向所述第一衬底基板的一侧，所述绝缘层覆盖所述第二衬底基板上除所述第二透明电极层以外的其它区域。

2.如权利要求1所述电致变色器件，其特征在于，所述绝缘层的制作材料为透明绝缘材料。

3.如权利要求1所述电致变色器件，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1000～2000埃。

4.如权利要求1所述电致变色器件，其特征在于，所述电致变色层覆盖所述第二透明电极层上方的区域。

5.如权利要求1所述电致变色器件，其特征在于，所述电解质层覆盖电致变色层上方的区域。

6.如权利要求1所述电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件还包括与所述第一透明电极层相连的开关元件，用于控制所述第一透明电极层和第二透明电极层之间产生电流。

7.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1～6任一所述的电致变色器件。

8.一种电致变色器件的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

在第一衬底基板上方、面向第二衬底基板的一侧制作第一透明电极层，在所述第二衬底基板上方、面向所述第一衬底基板的一侧制作第二透明电极层；

在完成所述第二透明电极层制作的第二衬底基板上制作绝缘层，所述绝缘层位于所述第二衬底基板上方、面向所述第一衬底基板的一侧，所述绝缘层覆盖所述第二衬底基板上除所述第二透明电极层以外的其它区域；

在完成所述绝缘层制作的第二衬底基板上制作电致变色层，所述电致变色层位于所述第一透明电极层和第二透明电极层之间；

在完成所述电致变色层制作的第二衬底基板上制作电解质层，所述电解质层位于所述第一透明电极层和所述电致变色层之间；

将完成所述第一透明电极层制作的第一衬底基板和完成所述电解质层制作的第二衬底基板对盒。

9.如权利要求8所述方法，其特征在于，在完成所述绝缘层制作的第二衬底基板上制作电致变色层，具体包括：

将完成所述绝缘层制作的第二衬底基板放置在电致变色材料溶液中，通过电沉积过程使得电致变色材料沉积到所述第二透明电极层上；

电沉积过程完成后，取出所述第二衬底基板并清洗所述第二透明电极层上残余的电致变色材料溶液，形成电致变色层。

10.如权利要求8所述方法，其特征在于，在完成所述电致变色层制作的第二衬底基板上制作电解质层，具体包括：

在完成所述电致变色层制作的第二衬底基板上，通过丝网印刷工艺，将凝胶型电解质溶液涂覆到电致变色层表面，形成电解质层。

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