CN101355837A - 半穿透半反射式电湿润显示装置 - Google Patents

半穿透半反射式电湿润显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半穿透半反射式电湿润显示装置，其包括一上基板；一下基板，其与该上基板相对设置；一第一液体，设置在该上、下基板之间，该第一液体是极性或导电性液体；一与该第一液体互不相融的第二液体，设置在该上、下基板之间，该第二液体是着色的非极性液体；和一反射层图案，设置在该下基板的一侧，该第二液体遮蔽该反射层图案的面积随该第二液体遮蔽该下基板的面积变化而变化。

Description

半穿透半反射式电湿润显示装置
技术领域
本发明是关于一种半穿透半反射式电湿润显示装置。
背景技术
如今，诸多光电技术正在快速的发展且应用来下一代平板显示器，如投影显示器(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半穿透半反射式电湿润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所示半穿透半反射式电湿润显示装置1的一像素单元10的剖面结构示意图。该像素单元10包括一上基板11、一与其相对的下基板12、设置在该二基板11、12之间的四侧壁13和一与该下基板12层叠设置的背光模组19，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。该二基板11、12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是导电的水，该第二液体16是黑色的油，作为吸收光束的遮蔽液。
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。该透明电极层122覆盖该反射层121和该下基板12，该绝缘层123覆盖该透明电极层122。该反射层121对应该像素单元10的一部分区域，其将该像素单元10划分为反射区181和穿透区182。其中，该反射层121是高反率材料制成，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，使该第二液体16充分覆盖该绝缘层123。从而背光模组19发出的光束由于被该第二液体16吸收而不能穿透，环境光也由于被该第二液体16吸收而不能到达该反射层121，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，从而环境光可以经过未被该第二液体16遮蔽的反射区181反射，背光模组19发出的背光可以穿透该未被该第二液体16遮蔽的穿透区182，实现半穿透半反射的亮态(On State)。
请参阅图4A至图4C，是图2所示像素单元10显示不同灰阶时的平面结构示意图。当该第二液体16由完全覆盖该像素单元10转换为其边缘移动至图4A所示区域的过程中，该像素单元10的反射区181灰阶变化率较大，但是该穿透区182灰阶变化率较小。当该第二液体16边缘继续移动到图4B所示区域的过程中，该反射区181灰阶变化率较小，但是该穿透区182灰阶变化率较大。当该第二液体16边缘继续移动至图4C所示的全亮状态的过程中，该反射区181灰阶无变化，但是该穿透区182变化率较大。
故，该半穿透半反射式电湿润显示装置1虽然实现了半穿透半反射，但是其反射区181灰阶随第二液体16移动出现了灰阶无变化的情况，即该半穿透半反射式电湿润显示装置1改变灰阶电压时失去了对反射显示模式灰阶的控制力，故该半穿透半反射式电湿润显示装置1显示效果较差。
发明内容
为了解决显示效果较差的问题，有必要提供一种显示效果较佳的半穿透半反射式电湿润显示装置。
一种半穿透半反射式电湿润显示装置，其包括一上基板；一下基板，其与该上基板相对设置；一第一液体，设置在该上、下基板之间，该第一液体是极性或导电性液体；一与该第一液体互不相融的第二液体，设置在该上、下基板之间，该第二液体是着色的非极性液体；和一反射层图案，设置在该下基板的一侧，该第二液体遮蔽该反射层图案的面积随该第二液体遮蔽该下基板的面积变化而变化。
一种半穿透半反射式电湿润显示装置，其包括一上基板；一下基板，其与该上基板相对设置；一第一液体，设置在该上、下基板之间，该第一液体是极性或导电性液体；一与该第一液体互不相融的第二液体，设置在该上、下基板之间，该第二液体是着色的非极性液体；一透明电极，设置在该下基板的表面；和一反射层图案，设置在该下基板的一侧，该反射层图案所产生的灰阶随加载在该第一液体与该透明电极的电压差的变化而变化。
与现有技术相比，本发明的半穿透半反射式电湿润显示装置由于采用了该反射层图案的设计，使反射灰阶随该半穿透半反射式电湿润显示装置从暗态至亮态之间各个灰阶的变化而变化，故该半穿透半反射式电湿润显示装置显示效果较佳。
附图说明
图1是一种现有技术揭示的半穿透半反射式电湿润显示装置的平面结构示意图。
图2是图1所示半穿透半反射式电湿润显示装置的一像素单元的结构剖面示意图。
图3是图2所示像素单元亮态结构示意图。
图4A至图4C是图2所示像素单元显示不同灰阶时的平面结构示意图。
图5是本发明半穿透半反射式显示装置第一实施方式的剖面结构示意图。
图6是图5所示半穿透半反射式电湿润显示装置一像素单元的平面结构示意图。
图7是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第二实施方式的示意图。
图8是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第三实施方式的示意图。
图9是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第四实施方式的示意图。
图10是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第五实施方式的示意图。
具体实施方式
请参阅图5，是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第一实施方式的剖面结构示意图。该半穿透半反射式电湿润显示装置2包括一上基板21、一与该上基板21相对设置的下基板22、夹在上、下基板21、22之间的多个成行列交叉排列的侧壁23和一设置在该下基板22一侧的背光模组29。该侧壁23将该半穿透半反射式电湿润显示装置2分割成多个呈矩阵排列的正方形的像素单元20，且该侧壁23与该上、下基板21、22配合成多个收容空间24。其中，该上、下基板21、22均由透明材料制成，其可以为玻璃或透明塑料。
该收容空间24由互不相融的一第一液体25和一第二液体26充满。该第一液体25可以是水或盐溶液等导电液体或极性液体，如氯化钾(KCl)溶解于水和普通酒精(Ethyl Alcohol)的混合液后所形成的溶液。该第二液体26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。
该下基板22靠近该上基板21的表面上依序设置有多个反射图案220、一第一绝缘层221、多个透明电极222、一第二绝缘层223。该反射图案220可以由铝钕合金(AlNd)、钛(Ti)或银(Ag)制成。该透明电极222可以由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)制成。该第一绝缘层221可以由氮化硅等制成，该第二绝缘层223由疏水性材料制成，如无定型的含氟聚合物。
该像素单元20包括一反射区281、一穿透区282和一储存区283，该反射图案220包括多个反射单元229，每一反射单元229对应一像素单元20的反射区281，该透明电极222与该像素单元20一一对应，且该透明电极222对应该像素单元20一角落处具有一开口(未标示)。
该储存区283对应该开口，用来储存该像素单元20显示亮态时被该第一液体25排开的第二液体26。
请一起参阅图6，是图5所示半穿透半反射式电湿润显示装置2一像素单元20的平面结构示意图。该反射单元229为一菱形，该菱形的长对角线与该正方形像素单元20的储存区283所在对角线重合，从而使该反射单元229沿与该储存区283与其相对一侧的连线方向设置。
当该像素单元20的第一液体25与该透明电极222之间加载数个不同的灰阶电压，以实现该第二液体26从全部遮蔽该像素单元20至全部排至该储存区283之间的数种状态的过程中，该第二液体26遮蔽该反射层图案220的面积随该第二液体26遮蔽该下基板22的面积变化而变化。
现估算该第二液体26遮蔽该反射区281、穿透区282和该像素单元20面积的关系。设定该正方形的对角线长度为A，该菱形短对角线长度为B，并假设该第二液体26的边缘为垂直于其移动方向的直线，即平行于该菱形短对角线的直线。则在某时刻，该第二液体26遮蔽该反射区281面积与遮蔽该穿透区282面积的比近似为一常数B/(A-B)；该第二液体26遮蔽该反射区281面积与遮蔽该像素单元20面积的比为B/A，即第二液体26遮蔽该穿透区的面积随该第二液体26遮蔽该像素单元20的面积成正比例函数变化。
可见，无论对于该反射区281还是该穿透区282，当该像素单元20加载从暗态至亮态之间各个灰阶电压时，均可以相应的改变该第二液体26遮蔽该反射区281和穿透区282的面积。且当灰阶电压改变时，该反射区281灰阶与穿透区282灰阶基本成比例改变。且在任意时刻，使该第二液体26遮蔽该穿透区282面积与遮蔽该反射区281面积的比介于0.2～10之间，可以令该半穿透半反射式电湿润显示装置2获得良好的显示效果。
相较于现有技术，本发明的半穿透半反射式电湿润显示装置2由于采用了该反射图案220的设计，使该像素单元20加载从暗态至亮态之间各个灰阶电压时，可以相应的改变该第二液体26对反射区281遮蔽的面积，即该第二液体26遮蔽该反射层图案220的面积随该第二液体26遮蔽该下基板22的面积变化而变化，实现了每一灰阶电压对该反射区281灰阶的控制，进而使该半穿透半反射式电湿润显示装置2的反射区281具有较佳的显示效果。
且，该反射图案220的设计进一步使该像素单元20加载从暗态至亮态之间各个灰阶电压时，可以相应的改变该第二液体26对穿透区282遮蔽的面积，即该第二液体26遮蔽该穿透区282的面积随该第二液体26遮蔽该下基板22的面积变化而变化，进而使该半穿透半反射式电湿润显示装置2的穿透区282具有较佳的显示效果。
另外，当灰阶改变时，该反射区281灰阶与穿透区282灰阶可以基本成比例改变，使该半穿透半反射式显示装置2的反射区281和穿透区282具有较均匀的显示效果。
请参阅图7，是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第二实施方式的示意图。其与像素单元20的区别在于：该像素单元30的储存区383位于该像素单元30的一侧边处，该反射单元329为一由该储存区383延伸至该像素单元30相对一侧边的矩形。
当该像素单元30加载从暗态至亮态之间各个灰阶电压时，均可以相应的改变该第二液体36对反射区381和穿透区382遮蔽的面积。
请参阅图8，是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第三实施方式的示意图。该半穿透半反射式电湿润显示装置之像素单元40与像素单元20的区别在于：该像素单元40中，多个平行间隔设置的反射单元429与该反射区481对应。该反射单元429为由该储存区483延伸至该像素单元40相对一侧边的条形。
请参阅图9，是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第四实施方式的示意图。该半穿透半反射式电湿润显示装置之像素单元50与像素单元20的区别在于：该像素单元50中，多个间隔设置的圆形的反射单元529与该反射区581对应，该反射单元529沿该储存区583与其相对一侧的连线方向间隔设置。
请参阅图10，是本发明半穿透半反射式电湿润显示装置第五实施方式的示意图。该半穿透半反射式电湿润显示装置之像素单元60与像素单元50的区别在于：该反射单元629为正六边形，且均匀间隔设置在该像素单元60中。
但是，本发明半穿透半反射式电湿润显示装置并不限于上述实施方式的所述，该像素单元并不限于正方形，还可以是长方形或其它几何形状；该反射图案还可以设置在该第一绝缘层或该透明电极上，也可以设置在该下基板远离该上基板的表面。

Claims (15)

1.一种半穿透半反射式电湿润显示装置，其包括一上基板、一下基板、一第一液体、一第二液体和一反射层图案，该下基板与该上基板相对设置，该第一液体是极性或导电性液体且设置在该上、下基板之间，该第二液体与该第一液体互不相融且设置在该上、下基板之间，该第二液体是着色的非极性液体，该反射层图案设置在该下基板的一侧，其特征在于：该第二液体遮蔽该反射层图案的面积随该第二液体遮蔽该下基板的面积变化而变化。
2.如权利要求1所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该半穿透半反射式电湿润显示装置包括一反射区和一穿透区，该反射层图案对应该反射区，该第二液体遮蔽该穿透区的面积随该第二液体遮蔽该下基板的面积变化而变化。
3.如权利要求2所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该第二液体遮蔽该穿透区的面积随该第二液体遮蔽该下基板的面积成函数变化。
4.如权利要求2所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该第二液体遮蔽该穿透区的面积与该第二液体遮蔽该反射区的面积的比例为常数。
5.如权利要求2所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该第二液体遮蔽该穿透区的面积与该第二液体遮蔽该反射区的面积的比例介于0.2～10之间。
6.如权利要求1所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该半穿透半反射式电湿润显示装置包括多个像素单元，每一像素单元中包括一第二液体储存区，该像素单元是通过控制该第二液体向该储存区流动来控制该第二液体遮蔽该第二基板面积的大小。
7.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：每一像素单元中，该反射层图案包括多个反射单元，该反射单元沿该储存区与其相对一侧的连线方向间隔设置。
8.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：每一像素单元中，该反射层图案包括多个反射单元，该反射单元均匀设置在该像素单元中。
9.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：每一像素单元中，该反射层图案包括至少一反射单元，该反射单元由该储存区延伸至该像素单元相对的一侧。
10.如权利要求9所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该像素单元为正方形，该反射层图案包括一菱形反射单元，该菱形的长对角线与该像素单元的储存区所在对角线重合。
11.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：每一像素单元中，该反射层图案包括一矩形反射单元，其由该储存区延伸至该像素单元相对的一侧。
12.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：每一像素单元中，该反射层图案包括多个间隔设置的条形反射单元，其由该储存区相对一侧延伸至该储存区。
13.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该储存区是设置在该像素单元的一角落。
14.如权利要求6所述的半穿透半反射式电湿润显示装置，其特征在于：该储存区是设置在该像素单元的一侧边。
15.一种半穿透半反射式电湿润显示装置，其包括一上基板、一下基板、一第一液体、一第二液体、一透明电极和一反射层图案，该下基板与该上基板相对设置，该第一液体是极性或导电性液体且设置在该上、下基板之间，该第二液体与该第一液体互不相融且设置在该上、下基板之间，该第二液体是着色的非极性液体，该透明电极设置在该下基板的表面，该反射层图案设置在该下基板的一侧，其特征在于：该反射层图案所产生的灰阶随加载在该第一液体与该透明电极的电压差的变化而变化。
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