[发明专利]具有改善的颜色特性的电致变色装置

说明书

本申请要求于2007年5月9日提交的第10-2007-0044977号韩国专利申请的优先权，该申请的内容通过引用完全包含于此。

技术领域

本发明涉及一种电致变色装置，更具体地讲，涉及一种具有改善的颜色特性的电致变色装置及其制造方法。

背景技术

通常，通过施加电场而导致的可逆的颜色变化被称作“电致变色”，具有能够响应电化学氧化还原反应来可逆地改变颜色的光学特性的材料被称作“电致变色材料”。即，电致变色材料的特征在于：在没有外部电场的情况下，电致变色材料处于未着色状态，然后通过施加外部电场，电致变色材料被着色；或者相反地，在没有外部电场的情况下，电致变色材料处于着色状态，然后通过施加电场，电致变色材料的颜色消失。这种电致变色材料的示例包括金属氧化物(例如，氧化钨和氧化钼)和有机化合物(例如，吡啶类化合物(pyridine compounds)、氨基醌类化合物(aminoquinone compounds)和紫精(viologen))，但不限于此。

利用这种电致变色原理的电致变色装置具有优良的反射性、突出的柔韧性和便携性并且重量轻，因此，这种电致变色装置被期待用于各种平板显示器。具体地讲，电致变色装置可应用于作为可以替代纸的电子介质而正被透彻地研究的电子纸(e-paper)，因此正备受关注。

图1a是示出了现有技术的传统电致变色装置的示意性剖视图。电致变色装置1包括：上透明电极10，涂覆有透明的半导体材料(例如，二氧化钛(TiO₂))；电致变色材料20；下电极50，涂覆有对向材料(counter material)40(例如，掺杂有锑的氧化锡(ATO))和反射材料30，其中，对向材料40用于更有效地进行电化学反应，反射材料30用于反射光。

电致变色材料20在没有电场的情况下处于透明状态，因此允许光透过，然而当电致变色材料20通过施加电场而被氧化或还原时，电致变色材料20显示预定的颜色。即，当没有施加电场时，电致变色材料20处于透明状态，因此，任何波长的光都不被电致变色材料20吸收。因此，允许所有波长的入射光穿过上透明电极10，随后从下反射层30被反射，从而再次向该装置的上表面发射光。因此，位于显示装置前方的观察者可以看到白色(图1b)。

然而，当施加电场时，电致变色装置1的电致变色材料20响应位于其中的电子的氧化或还原来显示预定的颜色，从而除了预定颜色之外的所有波长的光被吸收。如图1c所示，仅具有电致变色材料20的预定颜色的光被允许穿过上透明基底10，并且具有其它波长的光被电致变色材料20吸收。最后，由于预定颜色的光通过下反射基底被再次独自向上表面发射，所以观察者可以看到这种预定的颜色。

另外，电致变色装置1可被形成为与一般的显示装置相似的具有红色、绿色和蓝色元件作为单独的单位元件的彩色显示装置。图2a至图2f示出了现有技术中利用三种颜色的元件作为单独的单位元件的传统显示装置的颜色显示原理。

为了在这种传统的电致变色装置中显示白色，将电场从所有的颜色显示元件去除(图2a)。这样，由于颜色显示元件的电致变色材料处于透明状态，所以白光透过所有的颜色显示元件，然后从反射基底反射。因此，观察者可以看到白色。

为了显示红色，将电场施加到红色显示元件，而不向其它颜色元件(即，绿色和蓝色)施加电场。因此，红光被允许穿过红色显示元件，然后被反射，从而显示红色。另外，其它颜色元件显示白色，因此观察者识别出红色(图2b)。同样地，可通过将电场施加到对应的显示元件来显示绿色或蓝色(图2c和图2d)。

具体地讲，在显示黑色的情况下，对所有的颜色显示元件施加电场，从而对应的显示元件显示出红色、绿色和蓝色。这时，由于与显示白色的情况相比，光以较少的量被反射，所以观察者识别出黑色(图2e)。

这样，在电致变色装置显示黑色的情况下，电致变色装置显示出与通常的发光显示装置的现象相反的现象。即，当所有的红色、绿色和蓝色显示元件被驱动，从而发光时，通常的发光显示装置显示白色，然而，现有技术的传统的电致变色装置显示黑色。

电致变色装置符合这样的原理，即，与白色的情况相比，光以较少量被发射，从而使观察者识别出黑色。然而在这种情况下，由于光实际上入射到观察者的眼睛，所以光的可见性不可避免地要降低。

如图2f所示，当不通过电致变色装置的表面区域的任何部分发射光时可确保良好的可见性。然而，在传统的电致变色装置显示黑色的情况下，由于电致变色装置的结构特性而难以实现不通过电致变色装置的表面区域发射光的状态。