CN101355836B - 电湿润式显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电湿润式显示装置，其包括一上基板；一下基板，其与该上基板相对设置；多个侧壁，其与该上、下基板配合形成多个像素单元；一第一液体，其是极性液体，位于该像素单元中；一第二液体，其是具有颜色的与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中；和多条扫描线，平行间隔设置在该下基板，用来扫描该像素单元；其中，该像素单元的区域对应前一条扫描线的至少一部分。

Description

电湿润式显示装置
技术领域
本发明是关于一种电湿润式显示装置。
背景技术
如今，诸多光电技术正在快速的发展且应用予下一代平板显示器，如投影式显示器(Projection Display)、可挠式显示器(FlexibleDispaly)等。在此环境下，一种基于电湿润原理的显示装置由于其响应速度快、视角广、耗电量小、轻薄便携等优点受到广泛的关注。
请参阅图1，是一种现有技术揭示的基于电湿润原理的反射式显示装置的平面结构示意图。该显示装置1包括多个呈矩阵排列的像素单元10，通过控制该像素单元10显示不同的灰阶以组成该显示装置1所需显示的画面。
请参阅图2，是图1所示显示装置1的一像素单元10的放大剖面结构示意图。该像素单元10包括一上基板11、一与其相对的下基板12和设置在该二基板11、12之间的四侧壁13，该四侧壁13依序首尾相接与该二基板11、12形成一收容空间14。该上基板11是使用透明材料制成，如玻璃或塑料。
该收容空间14由互不相融(Immiscible)的一第一液体15和一第二液体16充满。例如，该第一液体15可以是导电的水，该第二液体16可以是黑色的油。
该下基板12邻近该收容空间14的表面依序设置有一反射层121、一透明电极层122和一绝缘层123。该反射层121是高反射率材料制成，该透明电极层122可以由氧化铟锡(ITO)制成。该绝缘层123是由疏水性(Hydrophobic)材料制成，如无定型的含氟聚合物(Amorphous Fluoropolymer)。
由于该绝缘层123的疏水性，即由于该绝缘层123、第一液体15和第二液体16三者之间的表面张力(Interfacial Tension)作用，该第二液体16充分覆盖该绝缘层123。由于该第二液体16呈黑色，吸收了绝大部分自该上基板12方向射入的光束，故此时的像素单元10为暗态(Off State)。
请一起参阅图3，是图2所示像素单元10亮态结构示意图。当一电压差加载在该第一液体15与该透明电极层122上时，电荷的重新分布破坏了暗态时分子张力的平衡态，即此时电势能的介入使该绝缘层123与第一液体15倾向于接触，故该第一液体15将该第二液体16排开，从而自该上基板12方向射入的光束经过上述被排开的部分所对应的反射层121反射，实现亮态(On State)。
请参阅图4，是图1所示显示装置显示亮态时的示意图。但是，该显示装置1存在一缺陷，即该第二液体16被排开的方向无法确定。上述问题容易造成画面辉度不均，影响显示效果。故业界提出不同的方案来解决上述问题。
请参阅图5A和5B，是另一种现有技术揭示的电湿润式显示装置的一像素单元暗态和亮态的结构示意图。该像素单元20与像素单元10的区别在于：该透明电极层222具有一开口229。由于该开口229处在亮态时不会聚集电荷，故由于对应位置的绝缘层223的疏水性，该第二液体26会向该开口229方向汇聚。
但是，由于受到表面张力大小和第二液体26排开位置的影响，该第二液体26在该开口处229呈堆积状，故由该像素单元20所构成的显示装置却仍然存在开口率较低的问题。
请参阅图6A和6B，是又一种现有技术揭示的电湿润式显示装置的一像素单元暗态和亮态的结构示意图。该像素单元30与像素单元10的区别在于：在该四侧壁33中的一侧壁33邻近该收容空间34的表面进一步依序设置一第二电极38和一第二绝缘层39，该第二绝缘层39与该第一绝缘层323材料相同。暗态时，在该第一液体35与该第二电极38之间加载一电压差，使该第二液体36充分覆盖该第一绝缘层323；亮态时，在该第一液体35与该透明电极322之间加载一电压差，使该第二液体36充分覆盖该第二绝缘层39。由于在亮态时该像素单元30的该第二液体36充分覆盖该第二绝缘层39，故使该像素单元30开口率有所增大。
但是，由该像素单元30所构成的显示装置在暗态和亮态均需要电压维持，耗电量较大，使其不适合应用来一些便携式设备当中。
发明内容
为了解决高开口率和低耗电量不能同时满足的问题，有必要提供一种开口率较高且耗电量较低的电湿润式显示装置。
一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体和多条扫描线，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，其中，该像素单元对应前一条扫描线的至少一部分。
一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体、多条扫描线和多个导体，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，该导体连接于该扫描线，其中，该像素单元对应该前一条扫描线的至少一部分或对应至少一导体的至少一部分。
一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体和多条扫描线，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，其中，该像素单元对应至少一条扫描线的至少一部分，用来作为该第二液体的储存区。
一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体、多条扫描线和多个导体，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，该导体连接于该扫描线，其中，该像素单元对应至少一条扫描线的至少一部分或对应该至少一导体的至少一部分，用来作为该第二液体的储存区。
与现有技术相比，本发明的电湿润式显示装置由于其像素单元的区域对应该前一条扫描线的至少一部分，使该像素单元对应该扫描线的部分用来储存该第二液体，充分利用了不透光的区域，从而该电湿润式显示装置的开口率较大，且在暗态下无须加载电压维持，故耗电量较低。
与现有技术相比，本发明的电湿润式显示装置由于其像素单元的区域对应该前一条扫描线的至少一部分或对应与至少一导体的至少一部分，使该像素单元对应该扫描线或导体的部分可以用来储存该第二液体，充分利用了不透光的区域，从而该电湿润式显示装置的开口率较大，且在暗态下无须加载电压维持，故耗电量较低。
与现有技术相比，本发明的电湿润式显示装置由于其像素单元的区域对应至少一条扫描线的至少一部分，用来作为该第二液体的储存区，充分利用了不透光的区域，使该电湿润式显示装置的开口率较大，且在暗态下无须加载电压维持，故耗电量较低。
与现有技术相比，本发明的电湿润式显示装置由于其像素单元的区域对应至少一条扫描线的至少一部分或对应至少一导体的至少一部分，用来作为该第二液体的储存区，充分利用了不透光的区域，使该电湿润式显示装置的开口率较大，且在暗态下无须加载电压维持，故耗电量较低。
附图说明
图1是一种现有技术揭示的基于电湿润原理的显示装置的平面结构示意图。
图2是图1所示显示装置的一像素单元结构的剖面示意图。
图3是图2所示像素单元亮态结构示意图。
图4是图1所示显示装置显示亮态时的示意图。
图5A和图5B是另一种现有技术揭示的电湿润式显示装置的一像素单元暗态和亮态的结构示意图。
图6A和图6B是又一种现有技术揭示的电湿润式显示装置的一像素单元暗态和亮态的结构示意图。
图7是本发明电湿润式显示装置第一实施方式的局部结构示意图。
图8是图7所示电湿润式显示装置下基板的平面结构示意图。
图9是图7所示电湿润式显示装置的一像素单元的驱动电压波形图。
图10A至图10F是在图7所示驱动电压下该像素单元状态示意图。
图11是本发明电湿润式显示装置第二实施方式的部分结构剖面示意图。
图12是本发明电湿润式显示装置第三实施方式的部分结构平面示意图。
图13是本发明电湿润式显示装置第四实施方式的部分结构平面示意图。
图14是本发明电湿润式显示装置第五实施方式的部分结构平面示意图。
具体实施方式
请参阅图7，是本发明电湿润式显示装置第一实施方式的局部结构示意图。该电湿润式显示装置4包括一上基板41、一与该上基板41相对设置的下基板42、和夹在上、下基板41、42之间的多个成行列交叉排列的侧壁43。该侧壁43将该电湿润式显示装置4分割成多个呈矩阵排列的像素单元40，且该侧壁43与该上、下基板41、42配合形成多个收容空间44。其中，该上基板41是由透明材料制成，其可以为玻璃或透明塑料。
该收容空间44由互不相融的一第一液体45和一第二液体46充满。该第一液体45可以是水或盐溶液等导电液体或极性液体，如氯化钾(KCl)溶解在水和普通酒精(Ethyl Alcohol)混合液后所形成的溶液。该第二液体46可以是着黑色的链烷或烷烃(Alkane)等非极性液体，如十六烷(Hexadecane)或油，以作为一种遮蔽液体。
请一起参阅图8，是图7所示电湿润式显示装置4下基板42的部分平面结构示意图。该下基板42邻近该上基板41的表面上设置有多条相互平行绝缘间隔的扫描线441、与该资料线441垂直且绝缘间隔设置的多条资料线442、设置在该扫描线441与该资料线442相交处的多个薄膜晶体管443、一第一绝缘层421、多个透明电极422、一第二绝缘层423。该扫描线441与资料线442绝缘隔开，该第一绝缘层421覆盖该扫描线441与资料线442。该透明电极422与该收容空间44一一对应地设置在该第一绝缘层421上，该第二绝缘层423覆盖该透明电极422和该第一绝缘层421。该透明电极422可以由氧化铟锡(ITO)制成，该第一绝缘层421可以由氮化硅等制成，该第二绝缘层423由疏水性材料制成，如无定型的含氟聚合物。
该侧壁43的设置，须使第n-1行扫描线441位于该第n行像素单元40对应的区域之内。其也可表述为：每一像素单元40所对应的区域内包括前一条扫描线441，该前一条扫描线441是与该像素单元40对应的扫描线441相邻，且先于该扫描线441被扫描。该收容空间44对应该前一条扫描线441的部分为第二液体46的储存区460，而对应透明电极422的区域为显示区462。
请参阅图9，是图7所示电湿润式显示装置4的一像素单元40的驱动电压波形图。Vg(n-1)表示该像素单元40所包括的前一条条扫描线441所加载的电压；Vg(n)表示该像素单元40所对应的扫描线441所加载的电压；Vp表示该像素单元40的透明电极422所加载的电压；该Vcom表示该第一液体45所加载的电压。下面将上述各波形对应分成第T0～T5时段，分段描述。
请一起参阅图10A。第T0时段，为该像素单元40显示前一帧灰阶的时段。此时Vgl-Vcom＝Vpd-Vcom＝0，即Vgl＝Vpd，该第二绝缘层423对应该第n-1条扫描线441和该透明电极422的区域的疏水性一起达到最大，使该第二液体46充分覆盖该整个像素单元40的区域，即显示全黑灰阶。
请一起参阅图10B。第T 1时段，为该像素单元40显示本帧灰阶前，该前一条扫描线441被扫描的时段。此时，Vgh-Vcom＞Vpd-Vcom＝0，即Vgh＞Vpd，该第二绝缘层423对应该第n-1条扫描线441的区域的疏水性达到最小，此处的该第一液体45将第二液体46排出该储存区460，使该第二液体46覆盖该第二绝缘层423对应该透明电极422的区域。且该前一条扫描线441所加载的脉冲电压对该像素单元40产生一预驱动作用，可以使该像素单元40灰阶再现性增强。
请一起参阅图10C。第T2时段，为该像素单元40加载此帧灰阶电压，该第像素单元40对应的扫描线441被扫描的时段。此时，Vgl-Vcom＜Vp-Vcom，即Vgl＜Vp，该第二绝缘层423对应该前一条扫描线441的区域的疏水性恢复最大，该第二绝缘层423对应该透明电极422的区域的疏水性较小，故该第二液体46被排到该储存区460。
请一起参阅图10D。第T3时段，为该像素单元40维持此帧灰阶的时段。此时，Vgl-Vcom＜Vpw-Vcom，即Vgl＜Vpw，该第二绝缘层423对应该前一条扫描线441的区域的疏水性恢复最大，该二绝缘层423对应该透明电极422的区域的疏水性最小，该第二液体46完全储存在该储存区460，即显示全白灰阶。
请一起参阅图10E。该第T4时段，为该像素单元40显示下一帧灰阶前，该前一条扫描线441被扫描的时段。此时，Vgh-Vcom≥Vpw-Vcom，即Vgh≥Vpw，该第二绝缘层423对应该前一条扫描线441的区域的疏水性小于或等于该透明电极422的区域，使该第一液体45将该第二液体46排向该透明电极422的区域。类似于T1时段，该前一条扫描线441所加载的脉冲电压对该像素单元40产生一预驱动作用，可以使该像素单元40灰阶再现性增强。
请一起参阅图10F。该第T5时段，为该像素单元40加载下一灰阶电压，该像素单元40对应的条扫描线441被扫描时段。此时，Vgl-Vcom＜Vp-Vcom，即Vgl＜Vp，类似于第2时段。
相较于现有技术，本发明的电湿润式显示装置4由于采用该侧壁43的设计，使用该像素单元40前一条扫描线441对应的区域作为该第二液体46的储存区460，并利用该前一条扫描线在该像素单元40显示灰阶的过程中为低电压的特性，使该第二液体46可以被排开到该扫描线441对应的不透光的区域，增大了该电湿润式显示装置4的开口率，且在暗态下无须加载电压维持，耗电量较低。
且，电湿润式显示装置4由于在任意一帧灰阶前，每一像素单元40利用前一条扫描线441的脉冲电压进行预驱动，可以使该像素单元40灰阶再现性增强。
请参阅图11，是本发明电湿润式显示装置第二实施方式的部分结构剖面示意图。该电湿润式显示装置5与该电湿润式显示装置4的区别在于：该透明电极522延伸出一第一电容电极524，其与该扫描线541交叠形成一储存电容525，并使该第二绝缘层523表面对应位置形成一突起526。该储存电容525用来维持该像素单元50维持显示所需电压，该突起526用来使该第二液体56更加稳定的储存在该储存区560。
相较于该电湿润式显示装置4，该电湿润式显示装置5可以良好的维持显示所需电压，且对该第二液体56的储存更为稳定，不易扩散。
请参阅图12，是本发明电湿润式显示装置第三实施方式的部分平面结构示意图。该电湿润式显示装置6与该电湿润式显示装置5的区别在于：该侧壁63(如图中外围虚线所示)所围成的像素单元60内包括部分该前一条扫描线641和部分该像素单元60对应的扫描线641。该前一条扫描线641向该像素单元60内延伸形成一延伸部627，该延伸部627与自该透明电极622延伸形成的一第一电容电极624交叠形成一储存电容625。该前一条扫描线641位于该像素单元60区域内的部分和该延伸部627未与该第一电容电极624交叠的部分作为该储存区660。
相较于该电湿润式显示装置5，该电湿润式显示装置6由于该像素单元60区域内包括该像素所对应的扫描线641的一部分，利用扫描该像素时对应的扫描线641加载高电压，且该高电压高于灰阶电压最大值的特性，使该第二液体(图未示)更加迅速的向储存区660移动，提高响应速度。
请参阅图13，是本发明电湿润式显示装置第四实施方式的部分结构平面示意图。该电湿润式显示装置7与该电湿润式显示装置5的区别在于：该侧壁73(如图中外围虚线所示)所围成的像素单元70内进一步包括与前一条扫描线741所连接的薄膜晶体管743。该前一条扫描线741与其所连接的薄膜晶体管743作为该储存区760。
相较于该电湿润式显示装置5，该电湿润式显示装置7的像素单元70中的储存区760在不减少开口率的基础上具有更大的面积，故对该第二液体(图未示)的储存更为稳定。
请参阅图14，是本发明电湿润式显示装置第五实施方式的部分结构平面示意图。该电湿润式显示装置8与该电湿润式显示装置7的区别在于：该前一条扫描线841对应其所连接的薄膜晶体管843的位置，向该像素单元80内延伸形成一第一延伸部827，该第一延伸部827与该扫描线841连接处的宽度大于该薄膜晶体管843的栅极(未标示)与该扫描线841连接处的宽度。该延伸部827与该栅极宽度相同的部分联合该薄膜晶体管843所构成的方形区域作为储存区860，该延伸部827的其它部分定义为第二电容电极(未标示)。该透明电极822向该第一电容电极824方向延伸形成一第一电容电极824，并与该第二电容电极交叠形成一储存电容825。
相较于该电湿润式显示装置7，该电湿润式显示装置8采用该储存区860的设计使其形状为矩形，使油膜储存时呈最小表面能量，稳定性更高。
但是，本发明液晶显示装置并不限于上述实施方式所述，也可具有其它变更设计。如该电湿润式显示装置5的突起526由其它结构形成或设置在其它位置也能够不同程度实现其效果；该电湿润式显示装置8的储存区860还可以为方形或其它形状。
另外，在本发明的电湿润式显示装置涵盖反射式、穿透式和半穿透半反射式。如在该电湿润式显示装置的下基板外侧层叠设置一背光模组，则可形成穿透式电湿润式显示装置；在该下基板任意一侧设置一反射层，则可形成反射式电湿润式显示装置；在该下基板外侧层叠设置一背光模组，且在该下基板任意一侧设置一图案化的反射层，则可形成半穿透半反射式电湿润式显示装置。

Claims (15)

1.一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体和多条扫描线，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，其特征在于：该像素单元对应前一条扫描线的至少一部分。
2.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该前一条扫描线与该像素单元对应的扫描线相邻，且先于该扫描线被扫描。
3.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该像素单元与该前一条扫描线对应的部分作为该第二液体的储存区。
4.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该电湿润式显示装置进一步包括一覆盖该扫描线的第一绝缘层，每一像素单元包括一电极，其设置在该第一绝缘层上。
5.如权利要求4所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该像素单元进一步包括一第一电容电极，其与该前一条扫描线交叠形成一第一储存电容。
6.如权利要求5所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该第一电容电极是自该电极延伸形成。
7.如权利要求5所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该像素单元对应该前一条扫描线的部分中未与该第一电容电极交叠的部分作为该第二液体的储存区。
8.如权利要求5所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该前一条扫描线包括一位于该像素单元内的延伸部，该延伸部的至少一部分与该第一电容电极交叠，形成一第二储存电容。
9.如权利要求8所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该前一条扫描线位于该像素单元的部分和该延伸部未与该第一电容电极交叠的部分作为该第二液体的储存区。
10.如权利要求4所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该像素单元包括一薄膜晶体管，该薄膜晶体管的栅极连接至该前一条扫描线。
11.如权利要求10所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该前一条扫描线位于该像素单元的部分和该薄膜晶体管的栅极作为该第二液体的储存区。
12.如权利要求10所述的电湿润式显示装置，其特征在于：该前一条扫描线对应该薄膜晶体管位置进一步包括一位于该像素单元内的延伸部，该像素单元对应该前一条扫描线的部分、对应该薄膜晶体管的栅极和对应该延伸部的至少一部分作为该第二液体的储存区。
13.一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体、多条扫描线和多个导体，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，该导体连接于该扫描线，其特征在于：该像素单元对应该前一条扫描线的至少一部分或对应至少一导体的至少一部分。
14.一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体和多条扫描线，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，其特征在于：该像素单元对应至少一条扫描线的至少一部分，用来作为该第二液体的储存区。
15.一种电湿润式显示装置，其包括一上基板、一下基板、多个侧壁、一第一液体、一第二液体、多条扫描线和多个导体，该下基板与该上基板相对设置，该侧壁设置在该上、下基板之间并与该上、下基板配合形成多个像素单元，该第一液体是极性液体且位于该像素单元中，该第二液体是具有颜色的且与该第一液体不相融的非极性液体，该第二液体位于该像素单元中，该扫描线平行间隔设置在该下基板用来扫描该像素单元，该导体连接于该扫描线，其特征在于：该像素单元对应至少一条扫描线的至少一部分或对应该至少一导体的至少一部分，用来作为该第二液体的储存区。
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