CN102236214A - 彩色电子纸与其制法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例揭露一种彩色电子纸与其制法。彩色电子纸包含基板，第一电极位于基板上，多个骨架位于第一电极上，多个微杯位于第一电极上，每一微杯形成于两两相邻骨架间且每一微杯对应的骨架，至少其中之一其上方具有凹槽，其中每个微杯被填充像素溶液，且与每一微杯相邻的多个微杯中，至少有一个微杯与所述微杯内的像素溶液具有不同颜色，保护层覆盖于多个微杯上方，以及第二电极位于所述保护层与所述骨架上。

Description

彩色电子纸与其制法

技术领域

本发明涉及一种电子纸显示器，且尤其涉及一种彩色电子纸与其制法。

背景技术

近年来，由于平面显示器的技术日趋成熟以及在市场的带动下，许多公司与研究单位纷纷投入可挠式显示器(flexible display)或类纸式(paper-like)显示器的开发。

这些显示器可统称为电子纸(electronic paper display)，其类型包含有电泳动显示器(Electrophoretic Display)、旋转球显示器(Rotating Balls Display)、胆固醇液晶显示器(Cholesteric LCD)、电子粉流体显示器(Quick ResponseLiquid Powder Display)、电湿润显示器(Electro Wetting Display)等等，其中以电泳动显示器的市场占有率最高。

电泳动显示器的结构通常包含两电极以及具有带电粒子的悬浮液设置在两电极之间，其原理是两电极施加电场以驱动悬浮在溶液中的带电颜料(pigment)粒子，利用粒子位置的改变，来展现出粒子与溶液、背板或粒子与粒子的颜色对比，藉此显示图像。而胆固醇液晶显示器的结构与电泳动显示器类似，主要差别在于前者以胆固醇液晶取代具有颜料粒子的悬浮溶液，其原理是以两电极施加电场驱动液晶，据此控制灰阶的变亮或变暗。

图1显示一种现有彩色胆固醇液晶显示器10的结构。此彩色胆固醇液晶显示器10包含可挠式基板11、第一电极12、第二电极19、吸收层13、胆固醇液晶层14、保护层16、多个骨架15(bone；bank；rid)、多个微杯17(microcup)、上基板18；其中，多个微杯17，藉由骨架15所构成，而胆固醇液晶层14具有三原色，在每一骨架15的左右微杯17会填充不同原色的胆固醇液晶层14。

上述骨架15与微杯17结构可以滚轮对滚轮工艺(roll-to-rollprocessing；’web’processing；reel-to-reel processing)制造。在制造上述彩色胆固醇液晶显示器10时，为了避免在微杯17内产生气泡，必须确保微杯17内填满胆固醇液晶层14，之后再进行密封(sealing)工艺将微杯17以保护层16密封。但是，如图2所示，此填满工艺可能会造成在微杯17内具原色的胆固醇液晶层14溢流到相邻微杯17’内，造成胆固醇液晶层14与另一原色的胆固醇液晶层14’混流。对于电泳动显示器而言，其工艺也会碰到相同的问题。在一微杯内具一原色的悬浮溶液可能溢流到相邻微杯内，与另一原色的悬浮溶液混流。混流问题会造成严重的色彩偏离，成为彩色电子纸量产所需克服的问题。

因此，亟需提出一种新的彩色电子纸与其制法，以改善上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的彩色电子纸与其制法，可克服混流引起的色彩偏离问题。

为达到上述目的，本发明实施例提供一种彩色电子纸，包含基板，第一电极位于基板上，多个骨架位于第一电极上，多个微杯位于第一电极上且每一微杯形成于两相邻骨架间且每一微杯对应的骨架，至少其中之一其上方具有凹槽，其中每个微杯被填充像素溶液，且与每一微杯相邻的多个微杯中，至少有一个微杯与该微杯内的像素溶液具有不同颜色，保护层覆盖于多个微杯上方，以及第二电极位于该保护层与该骨架上。

为达到上述目的，本发明实施例提供一种彩色电子纸的制作方法，包含下列步骤：提供基板；形成第一电极于该基板上；形成多个骨架于该基板上，该多个骨架隔开的空间构成多个微杯；在每个该骨架上方形成凹槽；填满具有颜色的像素溶液于每个微杯内，且与每一微杯相邻的多个微杯中，至少有一个微杯与该微杯内的像素溶液具有不同颜色；以保护层密封每个该微杯；形成第二电极于该保护层上。

附图说明

图1显示一种现有彩色胆固醇液晶显示器的结构；

图2显示现有彩色胆固醇液晶显示器引起的混流问题；

图3A显示根据本发明实施例的彩色电子纸的像素结构；

图3B显示根据本发明实施例的像素结构可避免混流的示意图；

图4A至图4D显示本发明实施例的彩色电子纸的像素结构的骨架可具有不同形状的凹槽；

图5A至图5C显示本发明实施例的彩色电子纸的像素结构的俯视图；

图6显示根据本发明实施例的彩色电子纸；

图7显示根据本发明实施例的彩色电子纸的制作方法；

图8显示根据本发明实施例的彩色电子纸的滚轮对滚轮工艺；

图9为图8的次像素的局部放大图；以及

图10与图11为图8的浮雕转轮的两种实施态样。

具体实施方式

以下将详述本案的各实施例，并结合附图作为示例，而附图的部分仅做为提供说明与示意之用，且各元件间并未依实际的比例绘制。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本案的范围内，并以之后的权利要求为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成对本发明不必要的限制。

图3A与图3B显示根据本发明实施例对彩色电子纸的像素结构20，其中，图3A显示像素结构20，图3B显示此像素结构20可避免混流的示意图。

如图3A与图3B所示，像素结构20包含多个骨架21以及被其所隔开的多个微杯22，每个微杯22被形成于两两相邻的骨架21之间(包含如图5所示左右相邻及前后(或上下)相邻对骨架)且被填充具有颜色的像素溶液23(或23’与23”)，像素溶液23可以是前述的胆固醇液晶或具有粒子的颜色溶液。另外，每一微杯22对应对骨架21，至少其中之一(例如左右相邻对骨架)其上方具有凹槽24，用于在以保护层25进行密封工艺时，若发生溢流，则具有颜色的像素溶液23可溢流至凹槽24，不会与另一颜色的像素溶液23’产生混流，可克服色彩偏离的问题。

上述凹槽24的形状不限于凹面(concave)弧形，亦可是其它规则或不规则形状，例如三角形、梯形、凸面(convex)弧形、或其它任意形状，如图4A至图4D所示。

图5A至第五B图显示上述像素结构20的俯视图，以说明凹槽24的可能形成位置，其中为了附图简洁，并未显示保护层等元件。如图5A所示，骨架21由水平排列与垂直排列对骨架，彼此交错形成，其中，凹槽24可形成在每两行像素之间；如图5B所示，凹槽24可形成在每两列像素之间，即形成于每一行骨架21对上方；如图5C所示，凹槽24可形成在每两列像素与每两行像素之间，即形成于每一列骨架21的上方。值得注意的是，于本文中，「像素(微杯)的相邻像素(微杯)」可定义为该像素在横向与纵向紧邻的四个像素，也可定义为包围该像素的八个像素。以图5C为例，像素G2可被定义为具有R2、B2、G1、G3四个相邻像素，也可被定义为具有R1、R2、R3、G1、G3、B1、B2、B3八个相邻像素。因此，根据本发明，两相邻微杯内的像素溶液可具有不同颜色，但也可能具有相同颜色，但某一微杯内的像素溶液的颜色，会与其相邻微杯的至少一个的像素溶液的颜色不同。

上述像素结构20可应用于彩色电子纸，在本发明的优选实施例中，此彩色电子纸的类型是胆固醇液晶显示器或电泳动显示器，但不限于此。图6显示根据本发明实施例的彩色电子纸30，其采用了如图4A的像素结构，但在其它实施例中，也可采用不同形状凹槽的像素结构。如图所示，彩色电子纸30具有基板31，第一电极32位于基板31上，多个骨架33位于第一电极32上，每个骨架33具有凹槽38，多个微杯34位于第一电极上32，由多个骨架33所隔开形成，每个微杯34填充有一种颜色的像素溶液35，保护层36位于像素溶液上，第二电极37位于保护层36与骨架33上，以及，可再包含黏着层(未图示)位于保护层36及骨架33之间。

基板31的材料优选为可挠性的材料，例如塑料，但也可以是玻璃、金属、或其它材料。第一电极32与第二电极37的材料可为任何导电材料，且第一电极32的材料可为透明的导电材料。像素溶液35可为具有颜色(如红、蓝或绿)的胆固醇液晶或具有带电粒子的颜色溶液，相邻两微杯34内的像素溶液35可具有不同颜色，例如图5C所示，但不限于此。骨架33、保护层36的材料包含高分子树脂材料等材料，但不限于此，且其材料可以彼此相同或不相同。

另外，骨架33具有高度H1，凹槽38具有深度H2，在可能的实施例中，高度H1的范围在10至100μm之间，而凹槽38的深度H2可依据凹槽的形状、像素溶液的溢流量、骨架的材料、骨架的高度、工艺能力而决定，例如，在一实施例中，深度H2是根据像素溶液的平均溢流量加上六个标准差(sigma，σ)而决定。于可能的实施例中，无论凹槽38的形状为何，凹槽38的最大深度H2的范围大约在2至90μm之间，就可有不错的容置溢流效果，而优选可为大约4至50μm之间，但不限定于此。至于凹槽38的宽度则视凹槽的形状等考虑而定，一般凹槽38的最大宽度以接近或略小于骨架的宽度为设计原则，但不限于此。进一步而言，如图6所示，当彩色电子纸30制作完成时，每一凹槽与保护层间具有容置空间351，而该容置空间351填充有像素溶液351。

图7显示根据本发明实施例的彩色电子纸的制作方法，其包含下列步骤：步骤40，提供基板；步骤41，形成第一电极于基板上；步骤42，形成多个骨架于基板上，多个骨架所隔开的空间构成多个微杯；步骤43，在骨架上方形成凹槽；步骤44，填满具有颜色的像素溶液于每个微杯内，其中每一微杯相邻的多个微杯中，至少有一个微杯与该每一微杯内的像素溶液具有不同颜色；步骤45，以保护层密封每个微杯；步骤46，形成第二电极于保护层上。另外，在步骤45与步骤46之间，可再包含形成黏着层于骨架与保护层间。值得注意的是，上述各步骤的实施顺序可不限所述，例如，可先形成第二电极于保护层上后，再以保护层密封每个微杯，或如，骨架与凹槽也可于同一工艺步骤中一起形成等。另外，上述各步骤提到的元件其材料与其变化均如前所述，不再赘述。

上述制造方法的具体实施态样可包含以滚轮对滚轮工艺、传统的微影工艺、喷墨工艺或其组合的工艺完成。图8显示根据本发明的一实施例的彩色电子纸的制法，其为滚轮对滚轮工艺的改良。如图所示，滚轮对滚轮工艺50主要包含三步骤，首先，于形成第一电极32于基板31上之后，以如图所示的喷墨方式(或以旋转涂布或其它方式)，涂布高分子树脂层53于第一电极上32，并且，由多个传动转轮51带动上述结构(如图以箭头所示的方向移动)；接着，一浮雕转轮52辗过并浮雕(emboss)高分子树脂层53，形成多个骨架33、多个凹槽38与多个微杯34(可同时参考图9，其为图8的次像素的局部放大图)；接着，以紫外光或可见光照射高分子树脂层53使其硬化。

参见图10，其为根据本发明一实施例的浮雕转轮52。浮雕转轮52具有基座54、设置在基座上54的多个齿55、以及在每两个齿55的基座54之上具有突出部56。在进行浮雕工艺时，齿55用于形成微杯34，突出部56用于在每个骨架33形成凹槽38，因此，微杯34的形状由齿55决定，凹槽38的形状由突出部56决定。在图10的实施例中，基座54的轮廓基本上(substantially)为圆形，突出部56具有弧，而该弧的曲率大于基座轮廓的曲率，优选地，突出部轮廓的弧度的曲率为大于基座轮廓的弧度的曲率两倍或三倍以上。图11为根据本发明另一实施例的浮雕转轮52，其与图10实施例的不同处在于凸出部56的形状为三角形。在本发明其它实施例中，突出部56的形状与高度可依据凹槽24所需的形状与深度而决定，例如，突出部56的高度在设计时需考虑到前述的高度H2，而齿55的高度可依据微杯34所需的深度而决定，例如，齿55的高度可等于或小于前述的高度H1。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述权利要求范围内。

Claims (23)

1.一种彩色电子纸，包含：

基板；

第一电极，位于所述基板上；

多个骨架位于所述第一电极上；

多个微杯位于所述第一电极上，每一所述微杯形成于两两相邻的所述骨架间，且每一微杯对应的骨架，至少其中之一其上方具有凹槽，其中每个微杯被填充有像素溶液，且与每一微杯相邻的多个微杯中，至少有一个微杯与所述每一微杯内的像素溶液具有不同颜色；

保护层覆盖于所述多个微杯上方；以及

第二电极位于所述保护层与所述骨架上。

2.如权利要求1所述的彩色电子纸，所述每一所述凹槽与保护层间具有容置空间，且所述容置空间填充有所述像素溶液。

3.如权利要求1所述的彩色电子纸，所述像素溶液包含胆固醇液晶。

4.如权利要求1所述的彩色电子纸，所述像素溶液包含具有导电粒子的颜色溶液。

5.如权利要求1所述的彩色电子纸，所述基板的材料包含塑料。

6.如权利要求1所述的彩色电子纸，所述骨架的材料包含高分子树脂。

7.如权利要求1所述的彩色电子纸，所述保护层的材料包含高分子树脂。

8.如权利要求1所述的彩色电子纸，还包含黏着层位于所述第二电极与所述保护层之间。

9.如权利要求1所述的彩色电子纸，其中所述凹槽的形状包含凹面弧形、凸面弧形、三角形、梯形、或其它规则或不规则的形状。

10.如权利要求8所述的彩色电子纸，其中所述凹槽具有深度，所述深度的范围大约在2至100μm之间。

11.如权利要求9所述的彩色电子纸，其中所述凹槽具有深度，所述深度的范围大约在4至50μm之间。

12.一种彩色电子纸的制作方法，包含下列步骤：

提供基板；

形成第一电极于所述基板上；

形成多个骨架于所述基板上，所述多个骨架隔开的空间构成多个微杯；

每一微杯对应的骨架，至少其中之一其上方具有凹槽；

填满具有颜色的像素溶液于每个微杯内，且与每一微杯相邻的多个微杯中，至少有一个微杯与所述微杯内的像素溶液具有不同颜色；

以保护层密封每个所述微杯；

形成第二电极于所述保护层上。

13.如权利要求12所述的彩色电子纸，在形成所述第二电极之前，还包含在所述每一所述凹槽与保护层间形成容置空间，且所述容置空间填充有所述像素溶液。

14.如权利要求12所述的制作方法，在形成所述第二电极之前，还包含形成黏着层于所述骨架与所述保护层上。

15.如权利要求12所述的制作方法，所述像素溶液包含胆固醇液晶。

16.如权利要求12所述的制作方法，所述像素溶液包含具有颜料粒子的悬浮溶液。

17.如权利要求12所述的制作方法，在每个所述骨架形成所述凹槽的方法包含微影工艺。

18.如权利要求12所述的制作方法，在每个所述骨架形成所述凹槽的方法包含喷墨工艺。

19.如权利要求12所述的制作方法，在每个所述骨架形成所述凹槽的方法包含滚轮对滚轮工艺。

20.如权利要求12所述的制作方法，所述滚轮对滚轮工艺于形成所述第一电极于所述基板上之后，实施下列步骤：

涂布高分子树脂层于所述第一电极上，并由多个传动转轮带动其移动；

以浮雕转轮浮雕所述高分子树脂层，形成所述多个骨架与其所述凹槽以及所述多个微杯；以及

以紫外光或可见光照射所述高分子树脂层使其硬化；

其中，所述浮雕转轮具有基座、设置在所述基座上的多个齿、以及在每两个齿的所述基座之上具有突出部，所述齿用于浮雕所述微杯，所述突出部用于浮雕所述凹槽。

21.如权利要求20所述的制作方法，所述基座的轮廓基本上为圆形，所述突出部具有弧，所述弧的曲率大于所述圆形的曲率。

22.如权利要求21所述的制作方法，所述基座的轮廓基本上为圆形，且所述凹槽为凹陷圆弧状结构，所述凹陷圆弧的曲率大于所述圆形的曲率。

23.如权利要求22所述的制作方法，所述凹陷圆弧的曲率为所述圆形的曲率的3倍以上。

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