CN101359091A

CN101359091A - 电润湿显示器及其制造方法

Info

Publication number: CN101359091A
Application number: CNA2007100755321A
Authority: CN
Inventors: 简克伟; 郑嘉雄; 陈俊名
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: CN101359091B

Abstract

本发明涉及一种电润湿显示器及其制造方法。该电润湿显示器包括一第一基板、一第二基板、多个呈格状设置在第一基板的隔绝墙、多个像素电极、不透光的遮蔽流体及多种不同颜色的染色流体。相邻隔绝墙界定的最小区域定义一子像素单元。多个像素电极分别对应子像素单元设置在第二基板上。不透光的遮蔽流体填充在子像素单元内，且各染色流体是一与遮蔽流体互不相溶的透明导电溶液与水溶性染料或水溶性颜料的混合溶液，其分别填充在子像素单元内。自任意基板入射的光线通过该染色流体滤色。该电润湿显示器及其制造方法可实现全彩化显示且其制造成本较低，制造方法也较简单。

Description

电润湿显示器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电润湿显示器(Electro-wetting Display)及其制造方法。

背景技术

电润湿显示器为近年来应用在显示器的新技术，其因具有低耗电、广视角及高响应速度的特点而倍受研究与重视。

请参阅图1，是一种现有技术电润湿显示器加压前的部分截面示意图。该电润湿显示器10包括相对设置的一第一基板11与一第二基板17以及位于该第一基板11与该第二基板17间的第一流体13、第二流体12、多个透明电极14、一绝缘层15及多个隔绝墙16。该多个透明电极14呈矩阵状设置在该第二基板17表面，且相邻两透明电极14间具有一间隙141，每一透明电极14界定一像素区域p。该绝缘层15覆盖该多个透明电极14及其间隙141，并具有一平整表面。该多个隔绝墙16对应该透明电极14的间隙141设置在该绝缘层15的平整表面上。该第一流体13填充在相邻隔绝墙16之间，其填充厚度小于该隔绝墙16的高度，材料通常为不透明彩油或类似十六烷的烷烃。该第二流体12填充在该第一流体13与该第一基板11之间，其为与该第一流体13互不相溶的透明导电液体，可为水或者盐溶液，如水与乙醇混合物中的氯化钾(KCl)溶液。

在未施加电压时，该第二流体12与该第一流体13层叠设置，且该第二流体12邻近该第一基板11。此时，该电润湿显示器10呈现该第一流体13的颜色。

请一并参阅图2，是该电润湿显示器10一像素区域p加压后的截面示意图。当在该第二流体12与一像素区域p的透明电极14间施加一外加电压18后，该第二流体12在该外加电压18作用下，其表面张力发生改变，并挤压该像素区域p内的第一流体13，使该第一流体13移向相邻的隔绝墙16一侧，该电润湿显示器10的相应像素区域p不再显示该第一流体13的颜色。

由于该电润湿显示器10仅可显示单一色彩，为了实现全彩显示，通常在该第二流体12与该第一基板11之间增加一彩色滤光片(Color Filter)。

请参阅图3，是一种现有技术彩色滤光片的平面结构示意图。该彩色滤光片包括多个呈矩阵分布的RGB子像素110与设置在相邻两子像素间的黑矩阵120。每一RGB子像素110均与一像素区域p对应设置。该黑矩阵120则与该隔绝墙16对应设置。

当施加外加电压至像素区域p内的透明电极14与该第二流体12上时，该第一流体13会发生移位，具有该彩色滤光片的电润湿显示器10将会显示该像素区域p所对应的RGB子像素110的色彩。可见，通过施加电压至不同像素区域p，即可改变所显示红、绿、蓝三色的混合比例，从而实现该电润湿显示器10的全彩化显示。

然而，在增加一彩色滤光片来实现电润湿显示器10的全彩化显示中，通常需利用多个掩膜刻蚀制造工艺制得该彩色滤光片，其制造工序复杂，制造成本也较高，从而导致该电润湿显示器10的制造成本较高。

发明内容

为了解决现有技术可全彩化显示电润湿显示器制造成本较高且制造方法较复杂的问题，有必要提供一种可实现全彩化显示且制造成本较低、制造工序也较简单的电润湿显示器。

另外，为了解决现有技术可全彩化显示电润湿显示器制造成本较高且制造方法较复杂的问题，还有必要提供一种上述电润湿显示器的制造方法。

一种电润湿显示器，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、多个隔绝墙、多个像素电极、遮蔽流体及多种不同颜色的染色流体。该多个隔绝墙呈格状设置在该第一基板上，相邻隔绝墙界定的最小区域定义为一子像素单元。该多个像素电极分别对应该子像素单元设置在该第二基板上。该遮蔽流体的透光性较染色流体差，其填充在每一子像素单元内。每一染色流体是一与该遮蔽流体互不相溶的导电溶液与具相应色彩的水溶性染料或水溶性颜料的混合溶液，其也分别填充具该遮蔽流体的子像素单元。当施加至某子像素单元对应的像素电极的电压与该染色流体上的电压间形成电压差时，该染色流体与该遮蔽流体间的接触界面改变形状，使该遮蔽流体部分遮蔽该染色流体，从而使入射光线通过该染色流体进行滤色后再自该第一基板出射。

一种电润湿显示器制造方法，其包括如下步骤：提供一第一基板；形成多个隔绝墙呈矩阵状设置在该第一基板表面，从而界定多个子像素单元；利用滴入式方法分别将不同颜色的染色流体注入子像素单元中，该染色流体是在一透明导电溶液中溶解与具相应色彩的水溶性染料或水溶性颜料所制得；填充一透光性较染色流体差且与该染色流体互不相溶的遮蔽流体在该具有染色流体的子像素单元中；提供一具多个像素电极的第二基板，该多个像素电极与该多个子像素单元对应设置；密封该第二基板与该第一基板。

一种电润湿显示器，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、多个像素电极、多个隔绝墙、遮蔽流体及至少一染色流体。该多个像素电极呈矩阵状设置在该第二基板上，从而界定多个像素区域，相邻像素区域间具有一间隙。多个隔绝墙对应该间隙设置在该第二基板上。该遮蔽流体设置在相邻绝缘墙间的像素区域内。每一种染色流体呈现同种颜色，其均具导电性或极性，与该遮蔽流体互不相溶，且其透光性较该遮蔽流体佳，该染色流体填充在相邻隔绝墙间的遮蔽流体与该第一基板之间。

与现有技术相比，上述电润湿显示器及其制造方法利用在透明导电溶液中溶解水溶性染料或水溶性颜料制得所需的染色流体来取代传统的彩色滤光层及其制造工艺，从而降低电润湿显示器及其制造方法的制造成本，并简化制造过程。

附图说明

图1是一种现有技术电润湿显示器加压前的部分截面示意图。

图2是图1所示的电润湿显示器一像素区域加压后的截面示意图。

图3是一种现有技术彩色滤光片的平面结构示意图。

图4是本发明电润湿式显示器第一实施方式未施加电压时的部分截面示意图。

图5是图4所示的电润湿显示器一像素区域加压后的截面示意图。

图6是图4所示的电润湿显示器制造方法的步骤流程图。

图7是利用滴入式注入法注入染色流体的结构示意图。

图8是填充黑色流体至各子像素单元的结构示意图。

图9是本发明电润湿显示器第二实施方式一像素区域未加压前的截面示意图。

图10是图9所示的电润湿显示器的像素区域加压后的截面示意图。

图11是本发明电润湿显示器第三实施方式一像素区域未加压前的截面示意图。

图12是图11所示的电润湿显示器一像素区域加压后的截面示意图。

图13是图11所示电润湿显示器的像素区域的平面示意图。

具体实施方式

请参阅图4，是本发明电润湿式显示器第一实施方式未施加电压时的截面示意图。该电润湿显示器20包括一公共电极基板21、一与该公共电极基板21相对设置的矩阵电路基板22以及设置在两基板21、22间的一环状框胶29、黑色流体23、多种不同颜色的染色流体24(本实施方式中包括红色流体24a、绿色流体24b及蓝色流体24c)及多个隔绝墙(Pixel Wall)26。该环状框胶29设置在其中一基板的四周边缘处，其用来贴合并支撑该公共电极基板21与该矩阵电路基板22。

该公共电极基板21包括一第一透明基底210与设置在该第一透明基底210表面的公共电极层211。该公共电极层211的材料为透明导电材料，如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。

该矩阵电路基板22包括一第二透明基底220、一设置在该第二透明基底220表面的矩阵电路27以及一绝缘层28。该绝缘层28覆盖该矩阵电路27，并使具有该矩阵电路27的第二透明基板220的表面平整化，其材料为疏水性的透明非晶态含氟聚合物，如AF1600。该矩阵电路27包括多个像素电极274与多个开关元件273。该多个像素电极274呈矩阵状排列在该第二透明基底220表面，其材料为透明导电材料，如氧化铟锌或氧化铟锡。该开关元件273与单一像素电极274对应连接，其用来控制外加电压是否提供至该像素电极274上，且由单一开关元件273与其相连的像素电极274共同界定一像素区域P，相邻二像素区域P间具有一定宽度的间隙275。

该多个隔绝墙26的一端对应该矩阵电路27的间隙275设置在该公共电极层211的表面上，从而形成一格状结构，其另一端与该矩阵电路基板22的绝缘层28相抵接，且由相邻隔绝墙26所界定的最小区域定义为一子像素单元(未标示)。该黑色流体23的材料为黑色油膜，其填充在相邻隔绝墙26间的子像素单元内。该红色流体24a、绿色流体24b、蓝色流体24c依次分别填充在各像素单元内的黑色流体23表面，并与该公共电极层211相接触。该多种染色流体24均是与该黑色流体23互不相溶且具有一定色彩的导电液体，可通过在一透明导电溶液中添加具相应色彩的水溶性染料或水溶性颜料制得。该透明导电溶液可为水，也可为水与无机盐溶液(如氯化钾)的混合液或水与乙醇的混合液。该水溶性染料或水溶性颜料可充分溶于水，不会产生悬浮状粒子，具良好透光性。

当未施加任何电压时，该电润湿显示器20的红色流体24a、绿色流体24b及蓝色流体24c均与相应的黑色流体23层叠设置，且该黑色流体23均匀覆盖在该绝缘层28表面，自该矩阵电路基板22入射的光线被该黑色流体23所吸收，使该电润湿显示器20显示黑色。

请参阅图5，是该电润湿显示器20一像素区域P加压后的截面示意图。以一红色流体24a对应的像素区域P为例，持续加载一公共电极电压至该公共电极层211，同时外加一电压信号经由该开关元件273传送至该像素电极274上。当该公共电极电压与该像素电极274上加载的电压形成一电势差时，该红色流体24a挤压相应的黑色流体23，使该黑色流体23移向该开关元件273邻近的隔绝墙26一侧，则该红色流体24a与该绝缘层28相接触，从而使自该矩阵电路基板22入射的光线穿过该绝缘层28后，通过该红色流体24a进行滤色，再自该公共电极基板21出射，使该电润湿显示器20的像素区域P对应显示红色。同理，当施加电压信号至绿色流体24b与蓝色流体24c对应的像素电极274时，也会使对应像素区域P显示绿色与蓝色。当自矩阵电路基板22入射的光线依次经由该绝缘层28射向该染色流体24进行滤色后，再自该公共电极基板21出射，从而使该电润湿显示器20显示相应彩色画面。

请参阅图6，是该电润湿显示器20制造方法的步骤流程图。该电润湿显示器20制造方法具体包括：

步骤S1，提供一第一透明基底210，并在该第一透明基底210表面形成公共电极层211，从而构成该公共电极基板21；

步骤S2，在该公共电极层211表面形成多个隔绝墙26，从而界定多个子像素单元；

形成多个隔绝墙26呈网格状排布，隔绝墙26所界定的最小网格单元定义为一子像素单元。该多个隔绝墙26可通过黄光掩膜刻蚀形成，也可利用喷墨打印(Ink Printing)技术在该公共电极表面211表面形成格状图案，再经由硬烤(Hard Bake)工序固化该格状图案所形成。

步骤S3，提供多种具有不同颜色且具导电性的染色流体；

分别添加能够呈现红、绿、蓝三种颜色的水溶性染料或水溶性颜料在一透明导电溶液中，如水溶液，使其充分溶解，从而获得所需的红色流体24a、绿色流体24b及蓝色流体24c。

步骤S4，利用滴入式注入法将各色染色流体24分别注入该子像素单元内；

请一并参阅图7，是利用滴入式注入法注入染色流体24的结构示意图。首先，提供一滴入式装置50，该滴入式装置50包括一用来收容某种颜色的染色流体24的收容腔51与多个喷头52(图中仅示其一)。而后，将该红色流体24a承载在收容腔51内，再通过该多个喷头52将红色流体24a喷洒至同一行或列子像素单元内，直到该行或该列子像素单元内均填充有红色流体24a为止。移动该滴入式装置50至下一行或列需喷洒红色流体24a的子像素单元，使该子像素单元注入红色流体24a。重复上述动作，直到需填充红色流体24a的子像素单元内均被注入红色流体24a为止。通过分别承载有绿色流体24b、蓝色流体24c的滴入式装置50依照上述步骤对需填充该绿色流体24b与该蓝色流体24c的子像素单元进行注入，此注入动作也可与滴注红色流体24a的动作同时进行。

步骤S5，填充黑色流体23至填充有染色流体24的各子像素单元内；

请参阅图8，是填充黑色流体23至各子像素单元的结构示意图。将黑色流体23缓慢注入填充有染色流体24的各子像素单元内，使其充分填满各子像素单元，且利用少许溢出的黑色流体23部分排除子像素单元内的气泡。该黑色流体23的注入方法也可采用滴入式注入法。

步骤S6，去除溢出的黑色流体23；

步骤S7，在公共电极基板21四周边缘处形成环状框胶29；

步骤S8，提供一矩阵电路基板22；

步骤S9，利用该环状框胶29贴合该矩阵电路基板22与该公共电极基板21，从而构成如图4所示的电润湿显示器20。

上述电润湿显示器20及其制造方法均是利用在透明导电溶液中溶解水溶性染料或水溶性颜料从而制得具不同色彩的染色流体24来取代传统的彩色滤光层及其制造工艺，在实现全彩显示的同时，也降低该电润湿显示器20的制造成本，并简化制造工序。

请一并参阅图9及图10，图9是本发明电润湿显示器第二实施方式一像素区域未加压前的截面示意图，图10是图9所示电润湿显示器的像素区域加压后的截面示意图。该电润湿显示器30与第一实施方式的电润湿显示器20的结构类似，其区别在于：该电润湿显示器30的矩阵电路基板32的像素电极374是由高反射率的金属导电材料制得。当未施加任何电压时，该像素区域的红色流体34a与相应的黑色流体33层叠设置，且该黑色流体33均匀覆盖在该绝缘层38表面，则自该公共电极基板31入射的光线a经由透明的红色流体34a被该黑色流体33所吸收，从而使该像素区域对应显示黑色。当持续加载公共电极电压至该公共电极层311与施加在像素区域的像素电极374上的电压形成电势差时，该红色流体34a挤压相应的黑色流体33，使该黑色流体33移向该开关元件373对应的隔绝墙36一侧，该红色流体34a与该绝缘层38相接触，从而使光线a先经由该红色流体34a滤色后，再被具有高反射率的像素电极374反射，自该公共电极基板31出射，从而使该像素区域对应显示红色。同理，当施加电压信号至其它颜色的染色流体对应的像素电极374时，也会使相应像素区域显示对应颜色，则通过控制该像素电极374上的加载电压，使不同像素区域显示相应色彩，即可达到全彩显示的目的。

另外，该电润湿显示器30也可有其它变形方式，只要能够实现反射式显示即可，如：在像素电极374与该第二透明基底320之间添加一金属反射膜，而该像素电极374为透明导电材料。

该电润湿显示器30的制造方法也与第一实施方式所示的电润湿显示器20类似，其区别在于：在步骤S8中，所提供的矩阵电路基板为图10所示的矩阵电路基板32。

请一并参阅图11、图12及图13，图11是本发明电润湿显示器第二实施方式一像素区域未加压前的截面示意图，图12是图11所示电润湿显示器的像素区域加压后的截面示意图，图12是图11所示电润湿显示器像素区域的平面放大示意图。该电润湿显示器40与第一实施方式的电润湿显示器20的结构类似，其区别在于：该电润湿显示器40的矩阵电路基板42的像素电极474为一透明电极，且在像素电极474邻近相应开关元件473一侧的上表面设置一部分覆盖该像素电极474的金属反射层476，则该金属反射层476构成一反射电极，其对应的像素区域P′定义为一反射区域X，而未覆盖该金属反射层476的像素电极474即为一穿透电极，其对应的像素区域P′定义为一穿透区域Y，该反射区域X与该穿透区域Y并行设置。

以该电润湿显示器40的一红色流体44a对应的像素区域P′为例，当未施加任何电压时，该像素区域的红色流体44a与相应的黑色流体43层叠设置，且该黑色流体43均匀覆盖在该绝缘层48表面，则自该矩阵电路基板42射的光线c穿过该穿透电极被该黑色流体43所吸收，而自该公共电极基板41入射的光线b经由透明的红色流体44a亦被该黑色流体43所吸收，从而使该像素区域P′对应显示黑色。当施加公共电极电压至公共电极层411，并施加数据电压信号至该像素区域的像素电极474时，该公共电极电压与该像素电极474上的加载电压形成一电势差。在该电势差作用下，该红色流体44a挤压相应的黑色流体43，使该黑色流体43移向该开关元件473对应的隔绝墙46一侧，该红色流体44a与该绝缘层48相接触，则当自该矩阵电路基板42入射的光线c穿过该穿透电极射入该红色流体44a，该红色流体44a对该光线c进行滤光，进而使该电润湿显示器40显示红色；而自该公共电极基板41入射的光线b则经由该红色流体44a滤色后，再被该金属反射层476反射，再自该公共电极基板41出射，从而使该电润湿显示器40的像素区域P′也对应显示红色。同理，当施加电压信号至其它染色流体对应的像素电极474时，也会使相应像素区域P′对应显示颜色，则通过控制该像素电极474上的加载电压，使不同像素区域P′显示相应色彩，即可达到全彩显示的目的。

另外，该电润湿显示器48亦可有其它结构来实现半穿半反显示，如：在该像素电极474与该第二透明基底420之间添加一半穿半反膜。

该电润湿显示器40的制造方法也与第一实施方式所示的电润湿显示器20类似，其区别在于：在步骤S8中，所提供的矩阵电路基板为图11所示的矩阵电路基板42。

上述电润湿显示器20、30、40的开关元件可为一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。另外，也可在一透明导电溶液中添加同一颜色的水溶性染料或水溶性颜料作为电润湿显示器的染色流体，从而使电润湿显示器适用在单色显示装置上。在显示单色时，该电润湿显示器的隔绝墙可不与该公共电极基板相抵接。

Claims

1.一种电润湿显示器，其包括一第一基板，一与该第一基板相对设置的第二基板、多个像素电极、多个隔绝墙及遮蔽流体，该多个像素电极呈矩阵状设置在该第二基板上，从而界定多个像素区域，且相邻像素区域间具有一间隙，该多个隔绝墙对应该间隙设置在该第二基板上，该遮蔽流体设置在相邻绝缘墙间的像素区域内，其特征在于：该电润湿显示器进一步包括至少一染色流体，每一染色流体呈现同种颜色，其具导电性或极性，且均与该遮蔽流体互不相溶，透光性也较该遮蔽流体佳，该染色流体填充在相邻隔绝墙间的遮蔽流体与该第一基板之间。

2.如权利要求2所述的电润湿显示器，其特征在于：该遮蔽流体为黑色油膜。

3.如权利要求1所述的电润湿显示器，其特征在于：该电润湿显示器仅具有一种颜色的染色流体，该染色流体填充在各像素区域对应的遮蔽流体与该第一基板之间。

4.如权利要求1所述的电润湿显示器，其特征在于：该隔绝墙仅与该第二基板相抵接。

5.如权利要求1所述的电润湿显示器，其特征在于：该多个隔绝墙的两端与该第一基板与该第二基板相抵接，从而界定多个彼此隔绝的子像素单元。

6.如权利要求5所述的电润湿显示器，其特征在于：该染色流体分别具有不同颜色，多种不同颜色的染色流体分别填充在具有该遮蔽流体的像素区域内。

7.一种电润湿显示器，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、多个隔绝墙、多个像素电极及遮蔽流体，该多个隔绝墙呈格状设置在该第一基板表面，从而界定多个彼此隔绝的子像素单元，该多个像素电极分别对应该子像素单元设置在该第二基板上，该遮蔽流体填充在每一子像素单元内，其特征在于：该电润湿显示器进一步包括多种不同颜色的染色流体，该多种不同颜色的染色流体的透光性较遮蔽流体佳，且每一染色流体均是一与该遮蔽流体互不相溶的导电溶液与具相应色彩的水溶性染料或水溶性颜料的混合液，每一染色流体分别填充具该遮蔽流体的子像素单元，当施加至某子像素单元对应的像素电极的电压与该染色流体上的电压间形成电压差时，该染色流体与该遮蔽流体间的接触界面改变形状，使该遮蔽流体部分遮蔽该染色流体，从而使入射光线通过该染色流体进行滤色后再自该第一基板出射。

8.如权利要求7所述的电润湿显示器，其特征在于：该第一流体为不透光的液态物质。

9.如权利要求7所述的电润湿显示器，其特征在于：该透明导电溶液为以下任意一种液体：水、水与无机盐溶液的混合液或者水与乙醇溶液的混合液。

10.如权利要求7所述的电润湿显示器，其特征在于：该像素电极为高反射率的金属导电材料。

11.如权利要求7所述的电润湿显示器，其特征在于：该像素电极为透明导电材料。

12.如权利要求11所述的电润湿显示器，其特征在于：该电润湿显示器进一步包括一反射膜，该反射膜设置在该像素电极与该第二基板之间。

13.如权利要求11所述的电润湿显示器，其特征在于：该电润湿显示器包括一反射电极，该反射电极部分覆盖该像素电极。

14.一种电润湿显示器制造方法，其特征在于：该电润湿显示器制造方法包括如下步骤：提供一第一基板；形成多个隔绝墙呈格状设置在该第一基板表面，从而界定多个子像素单元；在透明导电溶液中分别添加具不同颜色的水溶性染料或水溶性颜料，从而分别制得具相应颜色的染色流体；通过滴入式注入法分别将不同颜色的染色流体注入子像素单元中；填充一透光性较染色流体差且与该染色流体互不相溶的遮蔽流体在该具有染色流体的子像素单元中；提供一具多个像素电极的第二基板，该多个像素电极与该多个子像素单元对应设置；密封该第二基板与该第一基板。

15.如权利要求14所述的电润湿显示器，其特征在于：该遮蔽流体为不透光的液态物质。

16.如权利要求14所述的电润湿显示器，其特征在于：该透明导电溶液为以下任意一种液体：水、水与无机盐溶液的混合液或者水与乙醇溶液的混合液。