TW575778B - Light-switching device - Google Patents

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Der Sluis Paul Van
Anna-Maria Janner
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Description

575778 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明與光切換元件有關；能反向地切換此光切換元件 於至少第一狀態的反射光與第二狀態的吸收光間之狀態； 該元件包括含括一種光學可切換材質之可切換層的堆疊層 :改變氫氣之濃度，能完成此光可切換材質之切換動作； 由此元件之第一狀態切換至此元件之第二狀態。 美國5,905,590說明包括含括氫化鎂與其他三價金屬在内 的切換薄膜之一種切換元件。交換氫氣能反向地切換此切 換薄膜，經由一個介中的黑吸收狀態，由一種透明狀態轉 換至類似鏡面之狀態（具有零傳輸）。此切換薄膜係包括於 沉積在透明基板上的堆疊層中。藉由光效應可將此元件用 作一種光切換元件；例如作為一個可變換的光束分離器 (variable beam splitter)、光快門（optical shutter)、與用以控 制照度或發光體之光束型式。此切換元件也能用作資料儲 存與光計算方面，以及例如建築上使用之玻璃，視覺控制 用玻璃，日光屋頂（sunroofs)，與後視鏡等應用。製造某模 型的切換薄膜，並提供具有透明電極型式之切換薄膜，即 能完成薄型顯示器。 速度相當慢係此等型式之元件的問題；因為氫氣之運送 能判定此切換效益之速度。 本發明之一主題即在能提供一種切換元件；此種切換元 件具有改良的速度。為達此目的，本發明之特徵為此堆疊 又包括儲存氫氣的一層；該層包括必須含括相同於可切換 層的混合物之材質。此切換材質在非透明狀態具有優良的 氫氣儲存能力。因為此元件係只切換於反射的與吸收的狀 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 575778 A7 B7 五、發明説明（3 ) 包括用作切換薄膜的LMgHx之一層3 ;此切換薄膜之厚度大 約為200毫微米（L代表鎳、鉻或釔或週期表元素之鑭族的一 個元素）；且包括具有大約5毫微米厚度之保護層（palladium layer)5、具有0.1至10毫微米範圍内之厚度之離子導電電解 液保護層7、以及氫氣儲存層9。 就光性質與切換時間而言GdMgHx是極合適之切換材質 ;但是也可以使用其他三價的鍰鑭合金。可反向地切換切 換薄膜3處於低氫（x<〜2)混合物，與飽和高氫（X〜5)混合物 間之狀態，藉由一個介質氫氣混合物。各種混合物具有不 同之光特性。處於低氫氣含量下，此薄膜具有金屬特性且 係非透明的。而後此薄膜類似於鏡面之反射。處於高氫氣 含量下，薄膜3是半導體且透明的；而處於介中的氫氣濃度 下，此切換膜係吸收狀態。 由於保護層5可用以增加氫化或去氫化之速率，因此能加 速此切換速度。其他電性觸媒金屬或合金，例如也可使用 金屬箔或鎳。此外，此金屬層能保護位於下方之切換薄膜3 能免於被電解液腐蝕。保護層5可能具有2至25毫微米範圍 内之厚度。但是，因為此薄膜之厚度能判定切換裝置之最 大傳送；最佳係2至1Q毫微米之一些薄層。 為求適當動作也須有氫儲存層（H-storage layer)9與氫離 子導電電解液層7。Zr*〇2Hx係好的氫離子導體電解液。此電 解液須為優良離子導體，但其必須為電子的隔離子 (isolator)，以避免裝置之自行放電。為簡化裝置之故，最 好使用透明的固態電解液。因為透明的固態電解液能防治 |_- 6 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
裝 訂
575778 A7 B7 五、發明説明（5 ) 法用作光學主動層3。是以，若從可視邊24來看顯示器時， 能降低顯示器之孔徑（aperture)。特別是當驅動電路係相當 複雜，且因為最好此等電晶體係相當大，以處理需用以充 電切換鏡面顯示器之高電流，此孔徑係相當小。 圖3A、3B顯示根據本發明之切換鏡面顯示器的堆疊層。 此時，由堆疊沉積於其上之基板的一邊24觀看此顯示器。 以反向包括切換層3在内之此堆疊順序。意即從基板之表面 開始堆疊，此堆疊包括用來儲存氫氣9的第一層，用來管理 氫氣7與可切換層3的第二層。 係以三明洽方式放置此層於電子導電的電極層11與13。 改變氫氣之濃度能切換此光學可切換的材質3，由反射光之 狀態改變至吸收光之狀態。施加直流電於電子導電層能改 變氫氣之濃度。 結合堆疊層能獲得好的之結果，其中第二層包括電解液 材質，例如Zr〇2Hx ;分離層5係出現於第二層7與可切換層3 之間，且第一層9包括GdMgHx。 圖4係根據本發明之圖素元件20的橫截面。此堆疊層之順 序係反向（如詳述於圖3A、3B )，且此切換層3延伸穿過 主動矩陣元件22。因而放置此電子切換裝置在相關於顯示 器裝置的可視邊24的光學切換材質層的後方。當將此切換 層由反射狀態切換至吸收狀態時，且反向地，則無法看見 主動矩陣元件22。主動矩陣元件不再能判定此孔徑，且因 此能增加孔徑。 切換層3也隱蔽位於基板與切換層間的導電層13。因此， _^_-8^_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）
裝 訂
線

Claims (1)

  1. 575778 第090120551號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年8月）
    1· 種能反向切換於至少反射光之第一個狀態與吸收光之 第二個狀態間之裝置；該裝置包括含括光學可切換材質 的可切換層⑶之層疊；藉由改變氫氣之濃度，能完成光 學可切換材質由裝置的第一個狀態切換至裝置的第二個 狀態4切換；該堆疊又包括一層儲存氫氣層（9);該層包 括必須含括相同於可切換層⑶之化合物之材質，其中該 儲存氫氣層⑼的材料包括GdMgMx以及其厚度範圍為 30〜50μιη，該可切換層⑶的材料包括乙^^知以及其厚度 範圍為100〜lOOOnxn。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置係具有圖素元 件（20)的顯示裝置；該等圖素元件（2〇)係能反向切換於至 少第一個狀態的反射光第二個狀態的吸收光間之狀態； 該等圖素元件（20)包括該等疊層。 3·如申請專利範圍第2項之裝置，其中此裝置具有一個可視 邊（24);此可視邊（24)具有一個散射金屬箔。 4.如申請專利範圍第2項之裝置，其中此可切換層之表面係 粗糙，以散射光線。 5·如申請專利範圍第1項之裝置，其中此光學可切換材質包 括LMgHx ;其中L代表鎳、銑或釔或鑭族的一個元素。 6·如申請專利範圍第2項之裝置，其中此顯示裝置具有一個 可視邊（24)與用以切換該可切換層⑶的電子切換裝置（22) ，且其中電子切換裝置（22)係定位於相關於顯示器之可視 邊（24)的可切換層⑶之後方。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董)
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