CN102129124B - 电湿润式显示装置及其驱动方法与制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种电湿润式显示装置及其驱动方法与制作方法，其在基板上设有挡墙结构，以将基板分为多个区域。每一区域上设有至少二电极区块、至少二疏水性绝缘区块、至少一亲水性隔离结构、有色液体与导电液体。电极区块与绝缘区块依序设于基板上，且隔离结构位于相邻二电极区块与相邻二绝缘区块之间，绝缘区块上设有有色液体，导电液体则填充于挡墙结构围绕的空间中，以覆盖绝缘区块与隔离结构。本发明可在不需施加电压的前提下，使有色液体稳定于绝缘区块上，以使显示装置具有双稳态显示功能，且达到省电的目的。

Description

电湿润式显示装置及其驱动方法与制作方法

技术领域

本发明涉及一种电湿润式显示技术，特别涉及一种电湿润式显示装置及其驱动方法与制作方法。

背景技术

信息的内容中，除了文字与语音的方式外，影像也是重要的方式，可以使信息的内容更加生动。随着科技的进步，现在包含文字的影像，可以通过显示器显示，特别是，由多个像素单元所组成的数字化显示器。

请参阅图1(a)所示，此图显示一般传统技术的电湿润显示器的基本架构，其在白色基板10上设有透明电极层12与疏水层14，且在疏水层14上还设有挡墙结构16，此外，在疏水层14上滴入油墨18，并使此油墨18位于挡墙结构16内，最后在挡墙结构16包围的空间内再充塞纯水20。如图所示，当透明电极层12与纯水20未施加电压时，由于油墨18与疏水层14之间的张力影响，使油墨18完全覆盖于疏水层14的表面，此时环境光从外部射入，并经由白色基板10反射后，则会因为油墨18阻挡而无法射出。但当透明电极层12与纯水20施加电压时，如图1(b)所示，透明电极层12会吸引纯水20，使其贴附疏水层14表面，进而推使油墨18往左移，此时环境光从外部射入，并经由白色基板10反射后，则会透过纯水20往外射出。但若此时又不施加电压的话，则油墨18又会覆盖于疏水层14的表面，导致光线无法射出。换言之，此架构一定要施加电压才能进行显示，如此相当耗电。

因此，本发明针对上述的困扰，提出一种电湿润式显示装置及其驱动方法与制作方法，以解决公知所产生的缺点。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种电湿润式显示装置及其驱动方法与制作方法，其在相邻的疏水性绝缘区块之间增设有亲水性隔离区块，使有色液体通过与亲水性隔离区块和亲水性隔离结构之间的张力，并在不需施加电压的前提下，稳定于疏水性绝缘区块上，以使显示装置不但具有双稳态显示功能，又能达到省电的目的，还可应用在不需常常切换画面的电子纸的技术上。

为达上述目的，本发明提供一种电湿润式显示装置，其包含基板，基板上设有挡墙结构，以将基板分为多个区域，每一个区域上设有显示单元。每一个显示单元包含至少二电极区块、至少二疏水性绝缘区块、至少一亲水性隔离结构、有色液体以及与有色液体互不相溶的导电液体。电极区块设于上述的区域上，每一个疏水性绝缘区块分别设于每一个电极区块上，且亲水性隔离结构亦设于上述区域上，并位于相邻二电极区块与相邻二疏水性绝缘区块之间，疏水性绝缘区块上设有有色液体，导电液体则填充于挡墙结构围绕的空间中，以覆盖疏水性绝缘区块与亲水性隔离结构，其中，挡墙结构为亲水性挡墙结构，并且亲水性隔离结构的亲水性低于或等于亲水性挡墙结构。

本发明亦提供一种电湿润式显示装置的驱动方法，其利用上述电湿润式显示装置，先在电极区块中的其中之一电极区块施加电压，以吸引导电液体贴紧其上方的疏水性绝缘区块，进而驱使有色液体移动，直到有色液体停止于另一个电极区块的上方的疏水性绝缘区块上，并以此处作为停留处。接着停止施加电压，则有色液体通过与停留处，及其相邻的挡墙结构、亲水性隔离结构之间的张力，稳定于停留处。

本发明还提供一种电湿润式显示装置的制作方法，首先提供基板，接着在基板上形成挡墙结构，以将基板分为多个区域，并在每一块区域上形成至少一亲水性隔离结构。再来在每一块区域上形成至少二电极区块，以位于亲水性隔离结构的两侧。形成完后，在每一块区域上形成至少二疏水性绝缘区块，以分别位于每一电极区块上，且位于亲水性隔离结构的两侧。下一步骤则在每一块区域上滴入有色液体，以位于疏水性绝缘区块上，并位于挡墙结构围绕的空间内。最后在每一块区域上滴入导电液体，以覆盖疏水性绝缘区块与亲水性隔离结构，并充塞于挡墙结构围绕的空间内。其中，挡墙结构为亲水性挡墙结构，并且亲水性隔离结构的亲水性低于或等于亲水性挡墙结构。

兹为使贵审查委员对本发明的结构特征及所达成的功效还有进一步的了解与认识，谨佐以优选的实施例图及配合详细的说明，说明如后。

附图说明

图1(a)为先前技术在没有施加电压时的电湿润显示装置结构剖视图。

图1(b)为先前技术在施加电压时的电湿润显示装置结构剖视图。

图2为本发明的第一实施例的结构俯视图。

图3为图2的第一实施例的显示单元及其周围的亲水性挡墙结构与薄膜晶体管基板的结构剖视图。

图4为本发明的第一实施例的另一结构俯视图。

图5(a)至图5(d)为本发明操作第一实施例的各步骤结构剖视图，及其对应的亲水性比较示意图。

图6(a)至图6(f)为本发明制作第一实施例的各步骤结构剖视图。

图7为本发明的第二实施例的结构剖视图。

图8为本发明的第三实施例的结构剖视图。

图9为本发明的第四实施例的结构剖视图。

具体实施方式

本发明提出的电湿润显示装置架构的第一实施例如图2、图3所示，此装置包含作为第一基板的薄膜晶体管基板22、作为挡墙结构的亲水性挡墙结构24与多个显示单元25，亲水性挡墙结构24位于薄膜晶体管基板22上，以将薄膜晶体管基板22分为多个区域，且每一个显示单元25分别设于每一区域上，由于每一显示单元25内所包含的结构皆相同，因此图3仅显示显示单元25及其周围的亲水性挡墙结构24与薄膜晶体管基板22的结构剖视图。

显示单元25包含至少一亲水性隔离结构26、至少二电极区块28、至少二疏水性绝缘区块30、有色液体32以及与有色液体32互不相溶的导电液体34，在此实施例中，亲水性隔离结构26、电极区块28与疏水性绝缘区块30的数量分别以一、二、二为例，且电极区块28、有色液体32、导电液体34分别以透明电极区块、疏水性油性液体的油墨、纯水为例，又电极区块28亦可为反射电极区块，且其材质为铝。

二电极区块28与亲水性隔离结构26设于薄膜晶体管基板22的区域上，二疏水性绝缘区块30分别设于二电极区块28上，且亲水性隔离结构26位于相邻二电极区块28与相邻二疏水性绝缘区块30之间，亲水性隔离结构26的亲水性低于或等于亲水性挡墙结构24，此实施例以亲水性隔离结构26的亲水性低于亲水性挡墙结构24为例，另外，电极区块28及其上方的疏水性绝缘区块30的厚度等于亲水性隔离结构26的厚度，使疏水性绝缘区块30的顶面，与亲水性隔离结构26的顶面位于同一平面。有色液体32位于疏水性绝缘区块30上，导电液体34则填充于亲水性挡墙结构24围绕的空间中，以覆盖疏水性绝缘区块30与亲水性隔离结构26。

第一实施例除了上述揭露的俯视图外，另有一种俯视图，如图4所示，其中右侧的电极区块28与疏水性绝缘区块30，及亲水性隔离结构26呈L形，左侧的电极区块28与疏水性绝缘区块30则呈方形，且有色液体32覆盖于右侧的疏水性绝缘区块30上，除此之外，各元件的相对位置皆与上一段叙述相同。

以下介绍第一实施例的操作过程，请参阅图5(a)至图5(d)，其中每一张图的下方图为结构剖视图，上方图为对应结构剖视图中各个位置的亲水性比较示意图。首先如图5(a)所示，当施加电压于右侧的电极区块28与导电液体34上时，可使得右侧的疏水性绝缘区块30的亲水性提升，其可大于，等于或小于亲水性隔离结构26的亲水性，此处的右侧的疏水性绝缘区块30的亲水性，以等于亲水性隔离结构26的亲水性L2为例，并稍微低于亲水性挡墙结构24的亲水性L1，以吸引导电液体34贴紧右侧的疏水性绝缘区块30表面，进而驱使有色液体32往左侧移动，直到有色液体32停止于左侧的电极区块28的上方的疏水性绝缘区块30上为止，并以此处作为停留处。此时外部的环境光若射入，可经由电极区块28反射而再度往外射出，因为有色液体32位于左侧的疏水性绝缘区块30上，挡住了欲往外射出的光线，因此仅有右侧的电极区块28可将光线往外射出。接着如图5(b)所示，当不再对右侧的电极区块28与导电液体34施加电压时，右侧的疏水性绝缘区块30也不再具有亲水性，由于有色液体32与左侧的疏水性绝缘区块30之间的张力较小，而与疏水性绝缘区块30相邻的亲水性挡墙结构24、亲水性隔离结构26之间的张力较大，因此有色液体32通过与左侧的疏水性绝缘区块30，及其相邻的亲水性挡墙结构24、亲水性隔离结构26之间的张力，稳定于左侧的疏水性绝缘区块30上。由于有色液体32稳定于左侧的疏水性绝缘区块30上，因此右侧的电极区块28可顺利地将光线往外射出，对显示装置而言，也就有了稳态显示的功能。

若此时再对左侧的电极区块28与导电液体34施加电压，则如图5(c)所示，可使得左侧的疏水性绝缘区块30的亲水性提升，其可大于，等于或小于亲水性隔离结构26的亲水性，此处的左侧的疏水性绝缘区块30的亲水性，以等于亲水性隔离结构26的亲水性L2为例，并稍微低于亲水性挡墙结构24的亲水性L1，以吸引导电液体34贴紧左侧的疏水性绝缘区块30表面，进而驱使有色液体32往右侧移动，直到有色液体32停止于右侧的电极区块28的上方的疏水性绝缘区块30上为止，并以此处作为停留处。此时外部的环境光若射入，可经由电极区块28反射而再度往外射出，因为有色液体32位于右侧的疏水性绝缘区块30上，挡住了欲往外射出的光线，因此仅有左侧的电极区块28可将光线往外射出。接着如图5(d)所示，当不再对左侧的电极区块28与导电液体34施加电压时，左侧的疏水性绝缘区块30也不再具有亲水性，由于有色液体32与与右侧的疏水性绝缘区块30之间的张力较小，而与疏水性绝缘区块30相邻的亲水性挡墙结构24、亲水性隔离结构26之间的张力较大，因此有色液体32通过与右侧的疏水性绝缘区块30，及其相邻的亲水性挡墙结构24、亲水性隔离结构26之间的张力，稳定于右侧的疏水性绝缘区块30上。由于有色液体32稳定于右侧的疏水性绝缘区块30上，因此左侧的电极区块28可顺利地将光线往外射出，对显示装置而言，也就有了另一稳态显示的功能。换言之，本发明可在不需施加电压的前提下，使显示装置不但具有双稳态显示功能，又能达到省电的目的，很适合应用在不需常常切换画面并可取代纸张的电子纸的技术上。此外，本发明的电极位于同一平面，且水平设置，此种同平面的电极设置及张力梯度的设计亦较侧向电极制作容易许多。

以下介绍第一实施例的制作过程，由于每一个显示单元的制作过程皆相同，因此以下图示仅以基板22的区域与位于其中的显示单元为例，另外，亲水性隔离结构26、电极区块28与疏水性绝缘区块30的数量分别以一、二、二为例，请参阅图6(a)至图6(f)。首先如图6(a)所示，提供薄膜晶体管基板22。接着如图6(b)所示，在此基板22上形成亲水性挡墙结构24，以将基板22分为多个区域，并在每一区域上形成亲水性隔离结构26。再来如图6(c)所示，在每一区域上形成二电极区块28，以位于亲水性隔离结构26的两侧，并使电极区块28的厚度小于亲水性隔离结构26的厚度。形成完后，如图6(d)所示，在每一区域上形成二疏水性绝缘区块30，以分别位于每一电极区块28上，且位于亲水性隔离结构26的两侧，并使电极区块及其上方的疏水性绝缘区块30的厚度，等于亲水性隔离结构26的厚度，让疏水性绝缘区块30的顶面，与亲水性隔离结构26的顶面位于同一平面。下一步骤如图6(e)所示，在每一区域上滴入有色液体32，以位于疏水性绝缘区块30上，并位于亲水性挡墙结构24围绕的空间内。最后如图6(f)所示，在每一区域上滴入导电液体34，以覆盖疏水性绝缘区块30与亲水性隔离结构26，并充塞于亲水性挡墙结构24围绕的空间内。

以下介绍本发明的第二实施例，请参阅图7，此与第一实施例差异仅在于多了一层光吸收层36，其设于薄膜晶体管基板22上，以供左侧的电极区块28及其相邻的亲水性隔离结构26、亲水性挡墙结构24设于此光吸收层36上。

第二实施例的操作原理与第一实施例相同，不过当有色液体32稳定于右侧的疏水性绝缘区块30上，且外部的环境光往左侧的电极区块28行进时，此环境光会被光吸收层36所吸收，再加上有色液体32亦可吸收特定波长的环境光，即导致整个显示装置显示出与有色液体同一颜色的画面。

第二实施例的制作方法与第一实施例类似，以下叙述差异之处，请同时参阅图6(a)至图6(f)。在此六个步骤中，必须插入形成光吸收层36在薄膜晶体管基板22上的步骤，在图6(a)与图6(b)的步骤之间，以供后续的亲水性挡墙结构24、亲水性隔离结构26与左侧的电极区块28形成于光吸收层36上。

以下介绍本发明的第三实施例，请参阅图8，此与第一实施例差异仅在于多了一层反射层38与电极区块28的性质不同。当电极区块28不具有反射功能，亦即不为反射电极区块时，可增设反射层38于薄膜晶体管基板22上，以供电极区块28、亲水性隔离结构26、亲水性挡墙结构24设于此反射层38上，来取代原反射电极区块所具有的反射功能。

第三实施例的操作原理与第一实施例相同，不过外部的环境光可经由反射层38反射，再往外射出，使显示装置具有显示功能。

第三实施例的制作方法与第一实施例类似，以下叙述差异之处，请同时参阅图6(a)至图6(f)。在此六个步骤中，必须插入形成反射层38于薄膜晶体管基板22上的步骤，在图6(a)与图6(b)的步骤之间，以供后续的亲水性挡墙结构24、亲水性隔离结构26与电极区块28形成于反射层38上。

以下介绍本发明的第四实施例，请参阅图9，此与第一实施例差异仅在于多了作为第二基板的彩色滤光片基板40，其设于亲水性挡墙结构24上，以封闭导电液体34与有色液体32，此彩色滤光片基板40包含彩色滤光层42与透明基板44，彩色滤光层42设于亲水性挡墙结构24上，透明基板44设于彩色滤光层42上。

第四实施例的操作原理与第一实施例相同，在此不再赘述。

请同时参阅图6(a)至图6(f)，第四实施例的制作方法与第一实施例差异仅在于，当图6(f)的步骤完成后，可先提供透明基板44，接着形成彩色滤光层42于透明基板44上。再来将透明基板44通过彩色滤光层42安装于亲水性挡墙结构24上，以在挡墙结构24上安装彩色滤光片基板40，以封闭导电液体34与有色液体32。

除了上述方法外，亦可直接在亲水性挡墙结构24上形成包含透明基板44与彩色滤光层42的彩色滤光片基板40，以封闭导电液体34与有色液体32。

综上所述，本发明在相邻的疏水性绝缘区块之间增设有亲水性隔离区块，使有色液体通过与亲水性隔离区块和亲水性隔离结构之间的张力，并在不需施加电压的前提下，稳定于疏水性绝缘区块上，以使显示装置不但具有双稳态显示功能，又能达到省电的目的。

以上所述，仅为本发明优选实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求内。

Claims (35)

1.一种电湿润式显示装置，包含：

第一基板；

挡墙结构，其位于所述第一基板上，以将所述第一基板分为多个区域；以及

多个显示单元，每一所述显示单元分别设于每一所述区域上，每一所述显示单元包含：

至少二电极区块，其设于所述区域上；

至少二疏水性绝缘区块，其分别设于每一所述电极区块上；

至少一亲水性隔离结构，其设于所述区域上，并位于相邻二所述电极区块与相邻二所述疏水性绝缘区块之间；

有色液体，其位于所述疏水性绝缘区块上；以及

导电液体，其与所述有色液体互不相溶，并填充于所述挡墙结构围绕的空间中，以覆盖所述多个疏水性绝缘区块与所述亲水性隔离结构，

其中，所述挡墙结构为亲水性挡墙结构，

其中，所述亲水性隔离结构的亲水性低于或等于所述亲水性挡墙结构。

2.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，每一所述显示单元还包含光吸收层，其设于所述第一基板上，且其中所述电极区块及其相邻的所述亲水性隔离结构、所述挡墙结构设于所述光吸收层上。

3.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述电极区块为透明电极区块。

4.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述导电液体为纯水。

5.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述有色液体为疏水性油性液体。

6.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述有色液体为油墨。

7.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，每一所述显示单元还包含反射层，其设于所述第一基板上，且所述挡墙结构、所述亲水性隔离结构、所述多个电极区块设于所述反射层上，所述反射层用以反射入射的环境光。

8.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述电极区块为反射电极区块，所述反射电极区块用以反射入射的环境光。

9.如权利要求8所述的电湿润式显示装置，其中，所述电极区块的材质为铝。

10.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，还包含第二基板，其设于所述挡墙结构上，以封闭所述导电液体与所述有色液体。

11.如权利要求10所述的电湿润式显示装置，其中，所述第二基板为彩色滤光片基板。

12.如权利要求11所述的电湿润式显示装置，其中，所述彩色滤光片基板还包含：

彩色滤光层，其设于所述挡墙结构上；以及

透明基板，其设于所述彩色滤光层上。

13.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述第一基板为薄膜晶体管(TFT)基板。

14.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述电极区块及其上方的所述疏水性绝缘区块的厚度，等于所述亲水性隔离结构的厚度。

15.如权利要求1所述的电湿润式显示装置，其中，所述疏水性绝缘区块的顶面，与所述亲水性隔离结构的顶面位于同一平面。

16.一种应用于权利要求1所述的电湿润式显示装置的驱动方法，其包含下列步骤：

在所述多个电极区块中的其中之一所述电极区块施加电压，以吸引所述导电液体贴紧其上方的所述疏水性绝缘区块，进而驱使所述有色液体移动，直到所述有色液体停止于另一所述电极区块的上方的所述疏水性绝缘区块上，并以此处作为停留处；以及

停止施加所述电压，则所述有色液体通过与所述停留处，及其相邻的所述挡墙结构、所述亲水性隔离结构之间的张力，稳定于所述停留处。

17.如权利要求16所述的电湿润式显示装置的驱动方法，其中，所述电极区块为透明电极区块。

18.如权利要求16所述的电湿润式显示装置的驱动方法，其中，所述导电液体为纯水。

19.如权利要求16所述的电湿润式显示装置的驱动方法，其中，有色液体为疏水性油性液体。

20.如权利要求16所述的电湿润式显示装置的驱动方法，其中，所述有色液体为油墨。

21.如权利要求16所述的电湿润式显示装置的驱动方法，其中，所述电极区块为反射电极区块。

22.一种电湿润式显示装置的制作方法，其包含下列步骤：

提供第一基板；

在所述第一基板上形成挡墙结构，以将所述第一基板分为多个区域，并在每一所述区域上形成至少一亲水性隔离结构；

在每一所述区域上形成至少二电极区块，以位于所述亲水性隔离结构的两侧；

在每一所述区域上形成至少二疏水性绝缘区块，以分别位于每一所述电极区块上，且位于所述亲水性隔离结构的两侧；

在每一所述区域上滴入有色液体，以位于所述疏水性绝缘区块上，并位于所述挡墙结构围绕的空间内；以及

在每一所述区域上滴入导电液体，以覆盖所述多个疏水性绝缘区块与所述亲水性隔离结构，并充塞于所述挡墙结构围绕的空间内，

其中，所述挡墙结构为亲水性挡墙结构，

其中，所述亲水性隔离结构的亲水性低于或等于所述亲水性挡墙结构。

23.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，在所述第一基板的每一所述区域上还可形成光吸收层，以供其中所述电极区块及其相邻的所述亲水性隔离结构、所述挡墙结构设于所述光吸收层上。

24.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述电极区块为透明电极区块。

25.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述导电液体为纯水。

26.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述有色液体为疏水性油性液体。

27.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述有色液体为油墨。

28.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，在所述第一基板的每一所述区域上还可形成反射层，以供所述挡墙结构、所述亲水性隔离结构、所述多个电极区块设于所述反射层上。

29.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述电极区块为反射电极区块。

30.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，还包含将第二基板安装于所述挡墙结构上的步骤，以封闭所述导电液体与所述有色液体。

31.如权利要求30所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述第二基板为彩色滤光片基板。

32.如权利要求31所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，在所述挡墙结构上安装所述彩色滤光片基板的步骤还包含下列步骤：

提供透明基板；

形成彩色滤光层于所述透明基板上；以及

将所述透明基板通过所述彩色滤光层安装于所述挡墙结构上，以在所述挡墙结构上安装所述彩色滤光片基板。

33.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述第一基板为薄膜晶体管(TFT)基板。

34.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述电极区块及其上方的所述疏水性绝缘区块的厚度，等于所述亲水性隔离结构的厚度。

35.如权利要求22所述的电湿润式显示装置的制作方法，其中，所述疏水性绝缘区块的顶面，与所述亲水性隔离结构的顶面位于同一平面。

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