CN112099280B - 电致变色元件、显示装置及电致变色元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

电致变色元件包括第一基板、第一透明电极层、多个第一凸块、第二基板、多个第二凸块及电致变色材料。第一透明电极层位于第一基板上。多个第一凸块位于第一透明电极层上且呈阵列排列。第二基板与第一基板相对。第二凸块位于第二透明电极层上且呈阵列排列，第一凸块及第二凸块之间错位对组以形成至少一容置空间。电致变色材料位于容置空间内。

Description

电致变色元件、显示装置及电致变色元件的制造方法

技术领域

本发明关于一种电致变色元件、显示装置及电致变色元件的制造方法。

背景技术

近年来，由于互联网络及智能装置快速发展，人们习惯以移动装置(例如手机或笔电)传递或吸收信息。但在公共场合中进行重要商业活动时，移动装置的重要信息可能会被身旁有心人士撷取。有鉴于此，商业人士通常会在移动装置的屏幕上加装一片可控制视角的防窥膜。

然而，防窥膜具有格线问题，容易造成使用者有视觉晕眩或头晕恶心的症状，并且，格线问题也会造成移动装置的亮度下降，让使用者有不佳的使用体验。降低格线问题的解决办法之一为提高防窥膜的格线的深宽比。然而，制备高深宽比格线时不易完全清除格线之间的材料。因此，目前亟需一种可解决前述问题的方法。

发明内容

本发明提供一种电致变色元件及显示装置，可以避免第一凸块及第二凸块若设置于同一个基板所导致的彼此间距过近，进而造成光阻材料具有残留物于二个相邻的第一凸块之间及于二个相邻的第二凸块之间的问题。

本发明提供一种电致变色元件的制造方法，可以解决曝光显影制程的极限并提供具有高深宽比的第一凸块及第二凸块。

本发明的电致变色元件包括第一基板、第一透明电极层、多个第一凸块、第二基板、多个第二凸块及电致变色材料。第一透明电极层位于第一基板上。多个第一凸块位于第一透明电极层上且呈阵列排列。第二基板与第一基板相对。第二凸块位于第二透明电极层上且呈阵列排列，第一凸块及第二凸块之间错位对组以形成至少一容置空间。电致变色材料位于至少一容置空间内。

在本发明的一实施例中，上述的第一凸块接触第二透明电极层。

在本发明的一实施例中，上述的第一凸块彼此不接触。

在本发明的一实施例中，上述的第二凸块彼此不接触。

本发明的显示装置包括上述的电致变色元件及显示面板。显示面板位于电致变色元件之一侧。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板包括薄膜晶体管基板。薄膜晶体管基板位于电致变色元件之一侧。薄膜晶体管基板包括多个子像素，每一子像素包括有源元件及像素电极，像素电极与有源元件电性连接。第一凸块在第一基板的垂直投影及第二凸块在第一基板的垂直投影分别重叠于各子像素在第一基板的垂直投影。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板还包括彩色滤光元件及显示介质层。显示介质层位于薄膜晶体管基板及彩色滤光元件之间。薄膜晶体管基板、彩色滤光元件及显示介质层位于电致变色元件之同一侧。

本发明的电致变色元件的制造方法包括以下步骤。形成多个第一凸块于第一基板上，第一凸块呈阵列排列。形成多个第二凸块于第二基板上，第二凸块呈阵列排列。倒置第二基板，使第一凸块及第二凸块位于第二基板及一基板之间，且第一凸块及第二凸块互相错位对组以形成至少一容置空间。填入电致变色材料于容置空间中。

在本发明的一实施例中，上述的方法还包括以下步骤。在形成第一凸块于第一基板上之前，形成第一透明电极层于第一基板上。在形成多个第二凸块于第二基板上之前，形成第二透明电极层于第二基板上。

在本发明的一实施例中，上述的各第一凸块之间的间距为50微米(μm)至200微米(μm)，且各第二凸块之间的间距为50微米(μm)至200微米(μm)。

基于上述，在本发明的电致变色元件及显示装置中，由于第一凸块位于第一基板的第一透明电极层上，第二凸块位于第二基板的第二透明电极层上，且第一基板与第二基板相对。藉此，在曝光显影制程具有制程极限的情况下，可以制作具有高深宽比的第一凸块及第二凸块，并可以避免第一凸块及第二凸块若设置于同一个基板所导致的彼此间距过近，进而造成光阻材料层在显影制程后分别具有残留物于二个相邻的第一凸块之间及于二个相邻的第二凸块之间的问题。本发明的第一凸块接触第二透明电极层。如此一来，可以避免电致变色材料流入第一凸块及第二透明电极层之间所导致的电致变色元件的光穿透率下降的问题。同样地，第二凸块接触第一透明电极层，如此一来，可以避免电致变色材料流入第二凸块及第一透明电极层之间所导致的电致变色元件的光穿透率下降的问题。第一凸块彼此不接触，藉此可避免电致变色材料的变色效率下降。同样地，第二凸块彼此不接触，藉此可避免电致变色材料的变色效率下降。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1、图2、图3、图4A、图5、图6、图7、图8A及图9A为依据本发明一实施例的电致变色元件的制造方法的立体示意图。

图4B、图8B及图9B分别为图4A、图8A及图9A的俯视示意图。

图4C为图4B沿剖线I-I’的剖面示意图。

图8C为图8B沿剖线II-II’的剖面示意图。

图9C为图9B沿剖线III-III’的剖面示意图。

图10为依据本发明一实施例的电致变色元件的制造方法的剖面示意图。

图11A为依据本发明一实施例的显示装置的剖面示意图。

图11B为图11A的区域R的电路示意图。

图11C为依据本发明另一实施例的显示装置的剖面示意图。

图12至图16为依据本发明一实施例的显示装置的制造方法的剖面示意图。

其中，附图标记：

10,10a,20:显示装置

10a:显示装置

100,100a:电致变色元件

102,102a:第一基板

104:第一透明电极层

106:光阻材料层

106a:曝光部

106b:非曝光部

108:光罩

110:开口

112:第一凸块

114:第二基板

116:第二透明电极层

118:光阻材料层

118a:曝光部

118b:非曝光部

120:光罩

122:开口

124:第二凸块

126:电致变色材料

200:显示面板

202:薄膜晶体管基板

204:第三基板

206:彩色滤光元件

208:显示介质层

210:第四基板

212:滤光图案

214:遮光图案

216:光学膜

218:载板

300:背光模块

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:方向

DL:信号线

I-I’,II-II’,III-III’:剖线

L1,L2,L3:光线

PX:子像素

PE:像素电极

R:区域

S1,S2:间距

SL:扫描线

SP:容置空间

T:有源元件

t102,t102a,t106:厚度

t114,t118,t210,t214:厚度

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1、图2、图3、图4A、图5、图6、图8A及图9A为依据本发明一实施例的电致变色元件100的制造方法的立体示意图，图4B、图8B及图9B分别为图4A、图8A及图9A的俯视示意图，图4C为图4B沿剖线I-I’的剖面示意图。图8C为图8B沿剖线II-II’的剖面示意图。图9C为图9B沿剖线III-III’的剖面示意图。图10为依据本发明一实施例的电致变色元件100的制造方法的剖面示意图。

请先参照图1，在本实施例中，形成第一透明电极层104于第一基板102上。第一基板102的材质可以是玻璃、石英、有机聚合物、不透光/反射材料、或是其它可适用的材料，不透光/反射材料例如为导电材料、晶圆、陶瓷、或是其它可适用的材料。于本实施例中，第一基板102的厚度t102为0.1毫米(mm)至0.7毫米(mm)。为了方便说明，图1中示出了第一方向D1及第二方向D2，第一方向D1及第二方向D2相交。于本实施例中，第一方向D1实质上垂直于第二方向D2，然本发明不以此为限。

接着，请参照图2，形成光阻材料层106于第一透明电极层104上。举例而言，光阻材料层106的厚度t106为50微米(μm)至200微米(μm)。

请参照图3，于光阻材料层106上提供光罩108，利用光罩108对光阻材料层106进行曝光制程。光罩108包括开口110，光线(例如紫外光)L1穿过光罩108的开口110而照射在光阻材料层106上，照到光线L1的光阻材料层106为曝光部106a，无照到光线L1的光阻材料层106为非曝光部106b。于本实施例中，光阻材料层106是以负型光阻为例，曝光部106a由于受到光线L1照射而产生交联反应。在其他实施例中，光阻材料层106可为正型光阻。

请参照图4A至图4C，接着，对光阻材料层106进行显影制程，以形成多个第一凸块112于第一透明电极层104上。也就是说，交联度低的非曝光部106b会被洗去，交联度高的曝光部106a(见图3)会留下并等同第一凸块112。第一凸块112具有高深宽比。举例而言，第一凸块112的深宽比为1:1至3:1。第一凸块112位于第一透明电极层104上，且呈阵列排列。于本实施例中，第一凸块112交错地排列，且第一凸块112彼此不接触，也就是说光阻材料层106的非曝光部106b可被完全洗去。于本实施例中，各第一凸块112之间的沿第一方向D1的间距S1为50微米(μm)至200微米(μm)，由于间距S1足够大，可避免光阻材料层106在显影制程后具有残留物(即非曝光部106b)位于二个相邻的第一凸块112之间的第一透明电极层104上。详言之，可避免光阻材料层106在显影制程后沿着第一方向D1残留于二个相邻的第一凸块112之间。

接着，请参照图5，形成第二透明电极层116于第二基板114上。形成第二透明电极层116的方法例如是化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、蒸镀(VTE)、溅镀(SPT)或其组合。于本实施例中，第二基板114的厚度t114为0.1毫米(mm)至0.7毫米(mm)。

接着，请参照图6，形成光阻材料层118于第二透明电极层116上。形成光阻材料层118的方法例如是旋转涂布制程。于本实施例中，光阻材料层118的厚度t118为0.1毫米(mm)至0.2微米(mm)。

请参照图7，于光阻材料层118上提供光罩120，利用光罩120对光阻材料层118进行曝光制程。光罩120包括开口122，光线(例如紫外光)L2穿过光罩120的开口122而照射在光阻材料层118上，照到光线L2的光阻材料层118为曝光部118a，无照到光线L2的光阻材料层118为非曝光部118b。于本实施例中，光阻材料层118是以负型光阻为例，曝光部118a由于受到光线L2照射而产生交联反应。在其他实施例中，光阻材料层118可为正型光阻。

请参照图8A至图8C，接着，对光阻材料层118进行显影制程，以形成多个第二凸块124于第二透明电极层116上。也就是说，交联度低的非曝光部118b会被洗去，交联度高的曝光部118a(见图7)会留下并等同第二凸块124。为了方便说明，图8A至图8C中示出了第一方向D1及第二方向D2。

第二凸块124具有高深宽比。举例而言，第二凸块124的深宽比为1:1至3:1。第二凸块124位于第二透明电极层116上，且呈阵列排列。于本实施例中，第二凸块124交错地排列，且第二凸块124彼此不接触，也就是说光阻材料层118的非曝光部118b可被完全洗去。于本实施例中，各第二凸块124之间的间距S2为50微米(μm)至200微米(μm)，由于间距S2足够大，可避免光阻材料层118在显影制程后具有残留物(即非曝光部118b)位于二个相邻的第二凸块124之间的第二透明电极层116上。举例而言，可避免光阻材料层118在显影制程后沿着第一方向D1及沿着第二方向D2残留于二个相邻的第二凸块124之间的第二透明电极层116上。于本实施例中，第一凸块112及第二凸块124的俯视上的形状为矩形，然本发明不以此为限。在其他实施例中，第一凸块112及第二凸块124的俯视上的形状可为三角形、菱形、平行四边形、梯形、五角形或其他多边形。第一凸块112及第二凸块124的俯视上的形状亦可为圆形或不规则形。

接着，请参照图9A至图9C，倒置第二基板114，使第二基板114与第一基板102相对，也就是说，使第一凸块112及第二凸块124位于第二基板114及第一基板102之间，第一凸块112及第二凸块124之间错位对组以形成至少一容置空间SP。为了方便说明，图9B省略绘示了第二基板114及第二透明电极层116。

接着，请参照图10，填入电致变色材料126于容置空间SP(见图9C)中。举例而言，电致变色材料126位于二个相邻的第一凸块112及第二凸块124之间。如此，便完成了本实施例的电致变色元件100。由于第一凸块112位于第一基板102的第一透明电极层104上，第二凸块124位于第二基板114的第二透明电极层116上，且第一基板102与第二基板114相对。藉此，在曝光显影制程具有制程极限的情况下，可以制作具有高深宽比的第一凸块112及第二凸块124，并可以避免第一凸块112及第二凸块124若设置于同一个基板所导致的彼此间距过近，进而造成光阻材料层106(见图2)及光阻材料层118(见图6)在显影制程后分别具有残留物于二个相邻的第一凸块112之间及于二个相邻的第二凸块124之间的问题。

于本实施例中，第一凸块112接触第二透明电极层116。如此一来，可以避免电致变色材料126流入第一凸块112及第二透明电极层116之间所导致的电致变色元件100的光穿透率下降的问题。同样地，第二凸块124接触第一透明电极层104，如此一来，可以避免电致变色材料126流入第二凸块124及第一透明电极层104之间所导致的电致变色元件100的光穿透率下降的问题。于本实施例中，第一凸块112彼此不接触，藉此可避免电致变色材料126的变色效率下降。同样地，第二凸块124彼此不接触，藉此可避免电致变色材料126的变色效率下降。

图11A为依据本发明一实施例的显示装置10的剖面示意图，请参照图11A，显示装置10包括电致变色元件100及显示面板200，显示面板200位于电致变色元件100之一侧。

显示面板200包括薄膜晶体管基板202，薄膜晶体管基板202位于电致变色元件100的一侧。薄膜晶体管基板202包括多个子像素PX及第三基板204，子像素PX配置于第三基板204上。图11B图11A的区域R的电路示意图，请一并参照图11A及图11B，每一子像素PX包括有源元件T及像素电极PE，像素电极PE与有源元件T电性连接，有源元件T连接信号线DL及扫描线SL。有源元件T的类型可包括底闸型晶体管、顶闸型晶体管、或其它合适的类型、或上述之组合，而晶体管的半导体材料包含非晶硅、多晶硅、单晶硅、微晶硅、奈米晶硅、氧化物半导体材料或其它合适的类型、或上述之组合。

当电致变色元件100在防窥模式时，电致变色材料126为遮光状态。于本实施例中，第一凸块112在第一基板102的垂直投影及第二凸块124在第一基板102的垂直投影分别重叠于各子像素PX在第一基板102的垂直投影。藉此，显示面板200的亮度不会因为电致变色元件100而过度降低。

显示面板200还包括彩色滤光元件206及显示介质层208。显示介质层208位于薄膜晶体管基板202及彩色滤光元件206之间。于本实施例中，显示介质层208为液晶。薄膜晶体管基板202、彩色滤光元件206及显示介质层208位于电致变色元件100的同一侧，扫描线SL控制有源元件T并经由像素电极PE驱动显示介质层208。彩色滤光元件206包括第四基板210及设置于第四基板210上的多个滤光图案212(例如红色滤光图案、蓝色滤光图案及绿色滤光图案)及遮光图案214，以使显示面板200可提供彩色画面，然本发明不限于此。于本实施例中，遮光图案214为黑色矩阵(black matrix)并设置于滤光图案212之间。遮光图案214重叠于第一凸块112及第二凸块124所构成的容置空间SP。于本实施例中，第四基板210的厚度t210为0.1毫米(mm)至0.7毫米(mm)，遮光图案214的厚度t214为0.9微米(μm)至1.5微米(μm)。第三基板204及第四基板210的材质可采用与第一基板102相似的材料，于此不再赘述。

显示装置10还包括背光模块300，显示面板200位于背光模块300及电致变色元件100之间。背光模块300用于提供面光源，而面光源所发出的光线L3依序穿过显示面板200及电致变色元件100以提供显示画面。另一方面，在本实施例中，背光模块300可以是侧入式背光模块、直下式背光模块或其他适当形式的背光模块。

图11C为依据本发明另一实施例的显示装置10a的剖面示意图。本实施例的显示装置10a与前述实施例的显示装置10类似，差别在于：电致变色元件100位于背光模块300及显示面板200之间，且显示装置10a还包括光学膜216，光学膜216配置于电致变色元件100及显示面板200之间。详言之，光学膜216配置于电致变色元件100及薄膜晶体管基板202之间。举例而言，光学膜216可为棱镜膜(Prism film)、增亮膜(dual brightness enhancementfilm，DBEF)或其他光学膜。藉由配置光学膜216于电致变色元件100及显示面板200之间，可以避免电致变色元件100的周期性结构及显示面板200的周期性结构所造成的干涉条纹(Moirémura)。举例而言，可以避免滤光图案212的周期因相似于第一凸块112及第二凸块124的组合的周期所造成的干涉条纹。

图12至图15为依据本发明一实施例的显示装置20的制造方法的剖面示意图。请先参照图12，提供载板218，并在载板218上形成第一基板102a。第一基板102a的形成方法例如是涂布法。于本实施例中，第一基板102a为柔性基板。举例而言，第一基板102a的材料为有机聚合物，例如聚酰胺(Polyamide，PA)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、玻璃纤维强化塑胶(fiber reinforced plastics，FRP)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、环氧树脂或其它合适的材料或前述至少二种之组合，但本发明不限于此。于本实施例中，第一基板102a的厚度t102a为10微米(μm)至20微米(μm)，第一基板102a的厚度t102a够薄而可以应付不同产品的需求及增加应用的弹性。

接着，请参照图13，依序在第一基板102a上形成第一透明电极层104及第一凸块112，并将依序形成有第二透明电极层116及第二凸块124的第二基板114倒置，使第一凸块112与第二凸块124相对。第一透明电极层104、第一凸块112、第二透明电极层116及第二凸块124的形成方法类似于图1至图8C，以下仅讨论两者的差异处，相同或相似处则不再赘述。

接着，请参照图14，将第一凸块112及第二凸块124之间错位对组以形成至少一容置空间SP，接着将电致变色材料126填入容置空间SP中。

接着，请参照图15，将载板218及第一基板102a彼此沿方向D3分离，使第一基板102a的底面露出，如此，便完成了本实施例的电致变色元件100a。分离的方法例如为激光剥离(laser lift-off，LLO)或其他适宜的方法。由于第一凸块112位于第一基板102的第一透明电极层104上，第二凸块124位于第二基板114的第二透明电极层116上，且第一基板102与第二基板114相对，第一凸块112及第二凸块124之间错位对组。在第一基板102a为柔性基板(或是厚度薄的基板)的情况下，可以避免电致变色元件100a的结构强度(或称挺性)不足所造成的电致变色材料126流动的变色不均的问题。

接着，请参照图16，将电致变色元件100a对位贴合于显示面板200，并将背光模块300设置于显示面板200背对电致变色元件100a的一侧，如此，便完成了本实施例的显示装置20。背光模块300用于提供面光源，而面光源所发出的光线L3依序穿过显示面板200及电致变色元件100a以提供显示画面。

综上所述，本发明至少一实施例的第一凸块位于第一基板的第一透明电极层上，第二凸块位于第二基板的第二透明电极层上，且第一基板与第二基板相对。藉此，在曝光显影制程具有制程极限的情况下，可以制作具有高深宽比的第一凸块及第二凸块，并可以避免第一凸块及第二凸块若设置于同一个基板所导致的彼此间距过近，进而造成光阻材料层在显影制程后具有残留物于二个相邻的第一凸块之间或是于二个相邻的第二凸块之间的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电致变色元件，其特征在于，包括：

一第一基板；

一第一透明电极层，位于该第一基板上；

多个第一凸块由一光阻材料层所形成，位于该第一透明电极层上，于一第一方向上交错排列并于一第二方向上交错排列，且构成呈阵列排列，该第一方向垂直于该第二方向；

一第二基板，与该第一基板相对；

多个第二凸块由另一光阻材料层所形成，位于一第二透明电极层上，于该第一方向上交错排列并于该第二方向上交错排列，且构成呈阵列排列，该些第一凸块及该些第二凸块之间错位对组以形成至少一容置空间，该些第一凸块及该些第二凸块的俯视上的形状为三角形、菱形、平行四边形、梯形、五角形、圆形或不规则形，各该第一凸块之间的间距为50微米至200微米，且各该第二凸块之间的间距为50微米至200微米；及

一电致变色材料，位于该至少一容置空间内。

2.如权利要求1所述的电致变色元件，其特征在于，该些第一凸块接触该第二透明电极层。

3.如权利要求1所述的电致变色元件，其特征在于，该些第一凸块彼此不接触。

4.如权利要求3所述的电致变色元件，其特征在于，该些第二凸块彼此不接触。

5.一种显示装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至4任一项中所述的电致变色元件；及

一显示面板，位于该电致变色元件的一侧。

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，该显示面板包括：

一薄膜晶体管基板，位于该电致变色元件的一侧，该薄膜晶体管基板包括多个子像素，每一子像素包括一有源元件及一像素电极，该像素电极与该有源元件电性连接，其中该些第一凸块在该第一基板的垂直投影及该些第二凸块在该第一基板的垂直投影分别重叠于各该子像素在该第一基板的垂直投影。

7.如权利要求6所述的显示装置，其中该显示面板还包括：

一彩色滤光元件；及

一显示介质层，位于该薄膜晶体管基板及该彩色滤光元件之间，其中该薄膜晶体管基板、该彩色滤光元件及该显示介质层位于该电致变色元件的同一侧。

8.一种电致变色元件的制造方法，其特征在于，包括：

由一光阻材料层形成多个第一凸块于一第一基板上，其中该些第一凸块于一第一方向上交错排列并于一第二方向上交错排列，且构成呈阵列排列，该第一方向垂直于该第二方向；

由另一光阻材料层形成多个第二凸块于一第二基板上，其中该些第二凸块于该第一方向上交错排列并于该第二方向上交错排列，且构成呈阵列排列；

倒置该第二基板，使该些第一凸块及该些第二凸块位于该第二基板及该第一基板之间，且该些第一凸块及该些第二凸块互相错位对组以形成至少一容置空间，该些第一凸块及该些第二凸块的俯视上的形状为三角形、菱形、平行四边形、梯形、五角形、圆形或不规则形，各该第一凸块之间的间距为50微米至200微米，且各该第二凸块之间的间距为50微米至200微米；及

填入一电致变色材料于该容置空间中。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

在形成该些第一凸块于该第一基板上之前，形成一第一透明电极层于该第一基板上；及

在形成多个第二凸块于一第二基板上之前，形成一第二透明电极层于该第二基板上。

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