CN101614927A

CN101614927A - 自身发电显示器及其制造方法

Info

Publication number: CN101614927A
Application number: CN200910160956A
Authority: CN
Inventors: 萧毅豪
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101614927B

Abstract

本发明公开了一种自身发电显示器及其制造方法，包括染料敏化太阳能电池以及电泳显示器。染料敏化太阳能电池包括设置于第一基板上下电极；设置于下电极上的隔墙结构，隔墙结构具有多个单元开口；位于单元开口内的染料材料；覆盖在隔墙结构上的固态电解质；覆盖固态电解质的上电极。电泳显示器与染料敏化太阳能电池电性连接，其中电泳显示器包括设置于第二基板上的像素单元，每一像素单元对应一个单元开口设置且每一像素单元包括至少一开关元件、像素电极以及多个侧边电极；设置在像素单元上方的阻隔结构，阻隔结构中具有多个单元空间，每一单元空间对应一个像素单元设置；填于阻隔结构的单元空间内的电泳介质；覆盖在阻隔结构上的保护层。

Description

自身发电显示器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种显示器及其制造方法，且尤其涉及一种自身发电显示器及其制造方法。

背景技术

随着显示科技的日益进步，人们借着显示器的辅助可使生活更加便利，为求显示器轻、薄的特性，促使平面显示器(flat panel display，FPD)成为目前的主流。市面上常见的显示器除了随尺寸的增加而有较大的体积与重量之外，其厚度也相对地增加，因此具有携带不便且需要外加电源才能达到显示效果的缺点。

可挠式显示器一般又称为电子纸(electronic paper)。依照目前的显示技术可分为电子油墨式(particle base type)、液晶式(liquid crystal type)、光写入式(organic photoconductor)等。然而，上述的显示技术都需使用外在电力作为显示器的驱动电压来源，因而造成了使用上的不方便。

因此，如何达到可挠、轻薄且可减少使用外在电力作为显示器的驱动电源已成为目前业界着重的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种自身发电显示器及其制造方法，其可通过接收外在光线而提供驱动显示器的电力。

为实现上述目的，本发明提出一种自身发电显示器，其包括染料敏化太阳能电池以及电泳显示器。染料敏化太阳能电池包括设置于第一基板上下电极；设置于下电极上的隔墙结构，隔墙结构具有多个单元开口；位于单元开口内的染料材料；覆盖在隔墙结构上的固态电解质；覆盖固态电解质的上电极。电泳显示器位于染料敏化太阳能电池的上方，并且与染料敏化太阳能电池电性连接，其中电泳显示器包括设置于第二基板上的像素单元，每一像素单元对应一个单元开口设置且每一像素单元包括一像素电极以及多个侧边电极；设置在像素单元上方的阻隔结构，阻隔结构中具有多个单元空间，每一单元空间对应一个像素单元设置；填于阻隔结构的单元空间内的电泳介质；覆盖在阻隔结构上的保护层。

其中，所述第一基板与所述第二基板都为可挠式基板。

其中，该隔墙结构的材质包括二氧化钛。

其中，该上电极以及下电极的材质包括透明金属氧化物或有机导电材料。

其中，该固态电解质包括胶体电解质或是干燥电解质。

其中，该电泳介质包括带有电荷的粒子。

其中，还包括一粘着层，位于该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器之间。

其中，该粘着层包括一感压胶。

其中，该些侧边电极位于该像素电极的相对向的两侧边，且该像素电极与该些侧边电极电性绝缘。

而且，为实现上述目的，本发明另提出一种自身发电显示器的制造方法，此方法首先提供一第一基板，其中所述第一基板上已形成有一下电极。接着，在下电极上形成一隔墙结构，其中隔墙结构中具有多个单元开口。于单元开口内填入多种染料材料之后，在隔墙结构上覆盖一固态电解质，并且在固态电解质上覆盖一上电极，以形成一染料敏化太阳能电池。另外，提供一第二基板，且第二基板上已形成有多个像素单元，每一像素单元对应一个单元开口设置，且每一像素单元包括一像素电极以及多个侧边电极。接着，在像素单元上形成一阻隔结构，其中阻隔结构中具有多个单元空间，且每一单元空间对应一个像素单元。之后，在单元空间内填入一电泳介质，并且在阻隔结构上形成一保护层以形成一电泳显示器。之后，将染料敏化太阳能电池与电泳显示器组立在一起，并使两者电性连接。

其中，于该第二基板上形成该些多个像素单元之后，还包括进行一测试步骤。

其中，在该阻隔结构上形成该保护层之后，还包括依序进行一裁切步骤以及一清洗步骤。

其中，于该清洗步骤之后，还包括对该电泳显示器进行一检测步骤。

其中，于该些单元区域内填入该些染料材料的方法包括进行一喷墨印刷程序。

其中，将该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器组立在一起的方法包括使用层压方式组立在一起。

其中，还包括在该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器之间形成一粘着层。

其中，该粘着层包括一感压胶。

基于上述，本发明因将染料敏化太阳能电池与电泳显示器组合成一自身发电显示器，染料敏化太阳能电池除了可以储存电力之外，利用染料敏化太阳能电池的彩色染料搭配电泳显示器的动画显示，便可使自身发电显示器具有全彩动画显示的能力。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的自身发电显示器的剖面示意图；

图2A与图2B为图1的自身发电显示器的两种显示画面的示意图；

图3为根据本发明一实施例的自身发电显示器中的染料敏化太阳能电池的示意图；

图4为根据本发明一实施例的自身发电显示器中的电泳显示器的其中一个像素单元的示意图；

图5为根据本发明一实施例的自身发光显示器的制造流程图。

其中，附图标记：

100：染料敏化太阳能电池

102：基板

104：下电极

106：隔墙结构

106a：单元开口

108：染料材料

110：固态电解质

112：上电极

200：电泳显示器

202：基板

203：像素单元

204：像素单元层

204a：像素电极

204b：侧边电极

206：阻隔结构

206a：单元空间

208：电泳介质

210：保护层

300：间隙

L1～L5：光线

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例的自身发电显示器的剖面示意图。请参照图1，本实施例的自身发电显示器包括染料敏化太阳能电池100以及电泳显示器200。

图3为图1的染料敏化太阳能电池的立体示意图。请同时参照图1以及图3，染料敏化太阳能电池100包括第一基板102、下电极104、隔墙结构106、染料材料108、固态电解质110以及上电极112。

第一基板102主要用来承载染料敏化太阳能电池的各个膜层，第一基板102可为硬质基板或是软质基板。若要将本发明的自身发电显示器具有可挠性质，第一基板102则需选择软质基板。一般而言，软质基板的材质包括有机聚合物，其例如为聚对苯二甲酸乙酯、聚萘乙烯或聚酯。

下电极104设置于第一基板102上。下电极104的材质包括透明金属氧化物、金属材料或是有机导电材料。在第一基板102上形成下电极104的方法可采用涂布的方式。下电极104的厚度可约为1000埃左右。

隔墙结构106是设置于下电极104上，且隔墙结构106具有多个单元开口106a。隔墙结构106的立体结构如图3所示，隔墙结构106具有棋盘格状的图案且于下电极104上方定义出多个单元开口106a。隔墙结构106的材质包括二氧化钛。隔墙结构106的底部厚度较佳的是为500微米以下，较佳系为1至50微米，且隔墙结构106的侧壁高度约为100微米以下。在本实施例中，隔墙结构106可以采用网印、微影蚀刻或光刻的方式形成。

染料材料108位于隔墙结构106的单元开口106a内。染料材料108包括多种颜色的染料材料，且在每一单元开口106a内是设置一种颜色的染料材料108。染料材料108可包括红色染料、绿色染料、蓝色染料、黄色染料、黑色染料等等。在本实施例中，染料材料可利用喷墨印刷的方式形成。

固态电解质110是覆盖在隔墙结构106上。固态电解质110可以是胶体电解质或是干燥电解质。在本实施例中，固态电解质110可以以贴附的方式覆盖于隔墙结构106上。固态电解质110的厚度为500微米以下。

上电极112是覆盖固态电解质110上。上电极112为透明导电材质，其例如是透明金属氧化物或是有机导电材料。形成上电极112的方法可采用涂布的方式。

当外在的光线(例如太阳光、室内灯光等等)照射到染料敏化太阳能电池100时，经照光后的各色染料材料108会吸收光子能量，并激发出电子而传导给电极112，并与电极104形成再生电流，以完成一个光电化学反应循环。

电泳显示器200位于染料敏化太阳能电池100的上方并且与染料敏化太阳能电池100电性连接。电泳显示器200包括第二基板202、像素单元层204、阻隔结构206、电泳介质208以及保护层210。

第二基板202主要用来承载电泳显示器200的各个膜层，第二基板202可为硬质基板或是软质基板。若要将本发明的自身发电显示器具有可挠性质，第二基板202则需选择软质基板。一般而言，软质基板的材质包括有机聚合物，其例如是聚对苯二甲酸乙酯、聚萘乙烯或聚酯。

像素单元层204位于第二基板202上，且像素单元层204的每一像素单元203对应染料敏化太阳能电池100中的一个单元开口106a设置。每一像素单元203包括一像素电极204a以及多个侧边电极204b。图4为一个像素单元203的示意图。请同时参照图3以及图4，在本实施例中，每一像素单元203中，在像素电极204a的相对向的两侧边处设置有侧边电极204b。在图4的图式中，侧边电极204b是形成在像素电极204a的左右两侧。然而，在其它的实施例中，侧边电极204b是形成在图中的像素电极204a的上下两侧。值得一提的是，侧边电极204b与像素电极204a彼此电性绝缘，像素电极204a与侧边电极204b可为同一膜层但彼此电性绝缘，或者是位于不相同的膜层。像素单元203可为主动式像素结构，因此像素电极204a可由一主动元件来控制所充入的电荷，且侧边电极204b则各自与一主动元件电性连接，以控制其所充入的电荷。

阻隔结构206设置在像素单元层204上方，且阻隔结构206中具有多个单元空间206a，每一单元空间206a对应一个像素单元203设置。阻隔结构206的材质为绝缘材料。

电泳介质208填于阻隔结构206的单元空间206a内。电泳介质208包括带有电荷的纳米反射粒子。反射粒子的材料例如为可供光线反射的金属或非金属。举例来说，反射粒子的材料可以是银、铝、铜、银合金或铝合金。在本实施例中，上述的反射粒子为带负电的粒子(例如为白色粒子)。在另一实施例中，电泳介质208可包括带正电的反射粒子。在又一实施例中，电泳介质208包括带负电的反射粒子(白色粒子)以及带正电的吸光粒子(黑色粒子)，或者是带正电的反射粒子(白色粒子)以及带负电的吸光粒子(黑色粒子)。

保护层210覆盖在阻隔结构206上，以使电泳介质208与外界隔离开来。保护层210的材质可为有机聚合物材料。

上述的电泳显示器200与染料敏化太阳能电池100之间的间隙300可更包括填入一粘着层，其例如是感压胶，以使电泳显示器200与染料敏化太阳能电池100固定在一起。另外，在电泳显示器200的第二基板202上可点上导电胶(例如是银胶)，而使电泳显示器200上的像素单元层204的线路与染料敏化太阳能电池100的电极112电性连接。由于电泳显示器200与染料敏化太阳能电池100之间有电性连接，因此电泳显示器200所需的电力可由染料敏化太阳能电池100提供。换言之，电泳显示器200的像素单元层204上的元件会与染料敏化太阳能电池100电性连接，以接收来自染料敏化太阳能电池100的电力。

而利用电泳显示器200搭配染料敏化太阳能电池100所形成的自身发光显示器的操作如图2A与图2B所示。首先请参照图2A，利用于每一像素单元203内的像素电极204a与侧边电极204b分别施加正电与负电便可控制电泳介质208的反射粒子所在的位置。举例而言，某一像素单元203中，当像素电极204a被施予正电压时，带负电的反射粒子208会被吸引而集中在像素电极204a上方。当侧边电极204b被施予负电荷时，负电的反射粒子208因电性排斥的作用就不会集中在侧边电极204b的上方。因此，通过控制反射粒子208所在位置，便可以控制该像素单元是否产生显示的作用。举例而言，在图2A的显示状态中，光线L1所通过的像素单元203中的电泳介质208集中在像素电极204a的上方，因此，当外界白色光线L1照射到电泳介质的反射粒子208之后便直接反射出白色光线。光线L2所通过的像素单元203中的电泳介质208集中在侧边电极204b的上方，因此，外界白色光线L2可穿过像素电极204a而到达底下的染料材料108，之后反射出的光线L2因经过染料材料108的滤光作用，因而呈现彩色(红、绿、蓝或黄)光线。而光线L3的行径与光线1相似，光线4、5的行径与光线L2相似。经由控制各像素单元203内的电泳介质208的位置，便可以控制各像素单元203反射出白光或是特定颜色的光，进而形成画面显示。

图2B为当由图2A的画面转化至下一画面时的示意图。在图2B的显示状态中，光线L1、L3会反射出特定的颜色的光线，而光线L2、L4、L5会反射出白光。因此，可显示出另一画面。

上述图2A以及图2B的实施例是以电泳介质208包括带负电的反射粒子为例来说明。然而，在其它的实施例中，若电泳介质208内是含带正电的反射粒子，那么由于正电粒子会受到负电荷的吸引之故，其操作方式恰与上述图2A与图2B相反。另外，在另一实施例中，若电泳介质208内包含带正电的反射粒子以及带负电的吸光粒子，那么可控制反射粒子以及吸光粒子的位置，来决定外界光线L1～L5是否能通过染料敏化太阳能电池的染料材料而滤出特定颜色的光线，进而产生画面显示。

上述自身发电显示器的第一基板与第二基板若接采用软性基板，且各膜层采用印刷、喷墨等等方式来形成的话，那么自身发电显示器可采用滚轮对滚轮(roll to roll)连续工艺来形成，详细说明如下。

图5为根据本发明一实施例的自身发光显示器的制造流程图。请参照图5，流程400是有关电泳显示器的制造流程，流程500是有关染料敏化太阳能电池的制造流程。电泳显示器的制造流程400与染料敏化太阳能电池的制造流程500可以同时进行或者是一前一后进行。

在电泳显示器的制造流程400中，首先进行步骤402，在基板上形成一像素电极层，其包括多个像素单元，每一像素单元对应一个单元开口设置，且每一像素单元包括一像素电极以及多个侧边电极。此步骤402也就是形成如图1所示的像素电极层204。

为了确保像素电极层上各个像素单元可以正常运作，一般会于步骤402之后进行一测试步骤404，以测试各像素单元是否都可以正常运作。如果测试步骤404过程中发现有部分像素单元有瑕疵，便可立即进行修补的动作。

接着，进行步骤406，即在像素单元层上形成阻隔结构，其中阻隔结构中具有多个单元空间，且每一单元空间对应一个像素单元。此步骤406也就是形成如图1所示的阻隔结构206。

之后，进行步骤408，即在单元空间内填入一电泳介质。此步骤408也就是形成如图1所示的电泳介质208。接着，进行步骤410，即在阻隔结构上形成一保护层。此步骤410也就是形成如图1所示的保护层210。

倘若上述步骤402至步骤410是以连续工艺的方式形成，因此在连续基板上可以形成多个电泳显示器单元。因而，接着可进行步骤412，即裁切步骤以及清洗步骤，以使各个电泳显示器单元分离开来，而形成独立的电泳显示器。在步骤412之后，可进一步进行一检测步骤414，以确认所形成的电泳显示器可正常运作。

在染料敏化太阳能电池的制造流程500中，首先进行步骤502，也就是在基板上形成一下电极。形成下电极的方法可以采用涂布的方式形成。此步骤502也就是形成如图1所示的下电极104。

接着，进行步骤504，即在下电极上形成一隔墙结构，其中隔墙结构中具有多个单元开口。此隔墙结构可以采用网印程序或是微影蚀刻程序或是光刻程序来形成。此步骤504也就是形成如图1所示的隔墙结构106。

之后，进行步骤506，即于单元开口内填入多种染料材料。染料材料可以采用喷墨印刷的方式填入单元开口内。染料材料包括多种颜色的染料材料，且每一单元开口内填入一种颜色的染料材料。此步骤506也就是形成如图1所示的染料材料108。

接着，进行步骤508，即在隔墙结构上覆盖一固态电解质。此步骤508也就是形成如图1所示的固态电解质110。之后，进行步骤510，即在固态电解质上覆盖一上电极。此步骤510也就是形成如图1所示的上电极112。

倘若上述步骤502至步骤510是以连续工艺的方式形成，那么之后将通过一裁切步骤以使基板上的多个染料敏化太阳能电池分离开来。

在利用上述的流程400形成电泳显示器并且利用上述的流程500形成染料敏化太阳能电池之后，接着进行步骤602，也就是将染料敏化太阳能电池与电泳显示器组立在一起，并使两者电性连接。使染料敏化太阳能电池与电泳显示器组立在一起的方法例如是在染料敏化太阳能电池与电泳显示器之间形成一粘着层，其例如是一感压胶，以使两者固定在一起。另外，使染料敏化太阳能电池与电泳显示器电性连接的方式可以在电泳显示器的基板上点上导电胶(例如是银胶)，以使电泳显示器的像素单元层的线路可以与染料敏化太阳能电池的上电极电性连接。

在完成步骤602之后，可进一步进行一检测步骤604，以确认由染料敏化太阳能电池与电泳显示器电性组立而言的自身发电显示器可以正常运作。

综上所述，本发明因将染料敏化太阳能电池与电泳显示器组合成一自身发电显示器，染料敏化太阳能电池除了可以储存电力之外，利用染料敏化太阳能电池的彩色染料搭配电泳显示器的动画显示，便可使自身发电显示器具有全彩动画显示的能力。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自身发电显示器，其特征在于，包括：

一染料敏化太阳能电池，其包括：

一下电极，设置于一第一基板上；

一隔墙结构，设置于该下电极上，其中该隔墙结构具有多个单元开口；

多种染料材料，分别位于该些单元开口内；

一固态电解质，覆盖在该隔墙结构上；以及

一上电极，覆盖该固态电解质；以及

一电泳显示器，设置于该染料敏化太阳能电池上，并且与该染料敏化太阳能电池电性连接，其中该电泳显示器包括：

一像素单元层，具有多个像素单元，设置于一第二基板上，每一像素单元对应一个单元开口设置，且每一像素单元包括一像素电极以及多个侧边电极；

一阻隔结构，设置在该些像素单元上方，该阻隔结构中具有多个单元空间，每一单元空间对应一个像素单元设置；

多个电泳介质，填于该阻隔结构的该些单元空间内；以及

一保护层，覆盖在该些阻隔结构上。

2.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板都为可挠式基板。

3.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，该隔墙结构的材质包括二氧化钛。

4.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，该上电极以及下电极的材质包括透明金属氧化物或有机导电材料。

5.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，该固态电解质包括胶体电解质或是干燥电解质。

6.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，该电泳介质包括带有电荷的粒子。

7.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，还包括一粘着层，位于该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器之间。

8.根据权利要求7所述的自身发电显示器，其特征在于，该粘着层包括一感压胶。

9.根据权利要求1所述的自身发电显示器，其特征在于，该些侧边电极位于该像素电极的相对向的两侧边，且该像素电极与该些侧边电极电性绝缘。

10.一种自身发电显示器的制造方法，其特征在于，包括：

提供一第一基板，所述第一基板上已形成有一下电极；

在该下电极上形成一隔墙结构，该隔墙结构中具有多个单元开口；

于该些单元开口内填入多种染料材料；

在该隔墙结构上覆盖一固态电解质；

在该固态电解质上覆盖一上电极，以形成一染料敏化太阳能电池；

提供一第二基板，该第二基板上已形成有一像素单元层，其包括多个像素单元，每一像素单元对应一个单元开口设置，且每一像素单元包括一像素电极以及多个侧边电极；

在该些像素单元上形成一阻隔结构，该阻隔结构中具有多个单元空间，且每一单元空间对应一个像素单元；

在该些单元空间内填入一电泳介质；

在该阻隔结构上形成一保护层，以形成一电泳显示器；以及

将该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器组立在一起，并使两者电性连接。

11.根据权利要求10所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，于该第二基板上形成该些多个像素单元之后，还包括进行一测试步骤。

12.根据权利要求10所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，在该阻隔结构上形成该保护层之后，还包括依序进行一裁切步骤以及一清洗步骤。

13.根据权利要求12所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，于该清洗步骤之后，还包括对该电泳显示器进行一检测步骤。

14.根据权利要求10所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，于该些单元区域内填入该些染料材料的方法包括进行一喷墨印刷程序。

15.根据权利要求10所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，将该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器组立在一起的方法包括使用层压方式组立在一起。

16.根据权利要求10所述的自身发电显示器的制造方法，还包括在该染料敏化太阳能电池与该电泳显示器之间形成一粘着层。

17.根据权利要求16所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，该粘着层包括一感压胶。

18.根据权利要求10所述的自身发电显示器的制造方法，其特征在于，该些侧边电极位于该像素电极的相对向的两侧边，且该像素电极与该些侧边电极电性绝缘。