CN102591006A

CN102591006A - 电湿润显示单元

Info

Publication number: CN102591006A
Application number: CN2011100099206A
Authority: CN
Inventors: 张劭儒; 洪钲杰; 周承毅; 张恒毅; 陈君维; 王志源
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: Wintek Corp
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明涉及一种电湿润显示单元，包括一第一基板、一第二基板、一挡墙、一电湿润显示介质、一画素电极、一对向电极、一疏水层以及一多层绝缘结构。第二基板与第一基板相对。挡墙配置于第一基板与第二基板之间。电湿润显示介质由挡墙、第一基板与第二基板所包围。画素电极配置于第二基板与电湿润显示介质之间。对向电极配置于第一基板与电湿润显示介质之间。疏水层配置于画素电极与电湿润显示介质之间。多层绝缘结构配置于画素电极以及疏水层之间，其中多层绝缘结构包括至少一第一原子层沉积层。

Description

电湿润显示单元

技术领域

本发明涉及一种显示元件，尤其涉及一种电湿润显示单元。

背景技术

随着科技的发展与进步，电湿润(electrowetting)现象的机制已被了解。电湿润现象主要是利用两种液体之间的所施加电压改变时，表面张力也随之改变的特性，从而导致液体移动以达到所需的液体分布状态。

电湿润技术可以在相同的空间之下使两种不同颜色的液体以不同的方式分布，因而可以应用于显示器中。详言之，电湿润显示单元中具有疏水层，而两种液体可以分别为颜色不同的油以及水。在电湿润显示单元被施予电压时，疏水层的表面产生电荷分布，此时疏水层对于水的亲和力大于油的亲和力，因此水会将原本疏水层上的油挤开进而占据油原本的位置，如此的作动而使水与油的分布面积改变来达到显示的效果。然而，疏水层的疏水性减弱时，水直接接触疏水层的面积大幅增加，而可能产生渗漏。如此一来，疏水层底下的元件将受到损害，而使得电湿润显示单元的信赖性不佳。

发明内容

本发明提供一种电湿润显示单元，具有良好的信赖性。

本发明提出一种电湿润显示单元，包括一第一基板、一第二基板、一挡墙、一电湿润显示介质、一画素电极、一对向电极、一疏水层以及多层绝缘结构。第二基板与第一基板相对。挡墙配置于第一基板与第二基板之间。电湿润显示介质由挡墙、第一基板与第二基板所包围。画素电极配置于第二基板与电湿润显示介质之间。对向电极配置于第一基板与电湿润显示介质之间。疏水层配置于画素电极与电湿润显示介质之间。多层绝缘结构配置于画素电极以及疏水层之间，其中多层绝缘结构包括至少一第一原子层沉积层。

在本发明的一实施例中，上述的第一原子层沉积层的厚度介于10nm至30nm之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一原子层沉积层的厚度大于30nm。

在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示单元还包括一第二原子层沉积层，配置于电湿润显示介质与对向电极之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一原子层沉积层的数量为多层。此外，第一原子层沉积层的材质可以不同。

在本发明的一实施例中，上述的多层绝缘结构还包括一绝缘层。绝缘层的材质包括氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、钡钛氧化物(BaTiO₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)或氮化硅(Si₃N₄)。

在本发明的一实施例中，上述的第一原子层沉积层的材质包括氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、钡钛氧化物(BaTiO₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)或氮化硅(Si₃N₄)。

在本发明的一实施例中，上述的第一原子层沉积层紧邻疏水层。

在本发明的一实施例中，上述的第一原子层沉积层紧邻画素电极。

在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示介质包括一第一显示溶液以及一第二显示溶液，且第一显示溶液与第二显示溶液互不相溶。

基于上述，本发明采用多个绝缘层配置于电湿润显示单元的显示介质与画素电极之间，且这些绝缘层中至少一者为原子层沉积层。由于原子层沉积层相较于一般沉积方式(如化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition，CVD)或是物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，PVD))所形成的绝缘层较为致密，本发明的电湿润显示单元不容易发生显示介质渗漏的现象，并且外界的水汽也不容易进入显示介质中。因此，本发明的电湿润显示介质具有理想的信赖性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电湿润显示单元的示意图。

图2为本发明第二实施例的电湿润显示单元的示意图。

图3为本发明第三实施例的电湿润显示单元的示意图。

图4为本发明第四实施例的电湿润显示单元的示意图。

主要元件符号说明

100、200、300、400：电湿润显示单元

110：第一基板

120：第二基板

130：挡墙

140：电湿润显示介质

142：第一显示溶液

144：第二显示溶液

150：画素电极

160：对向电极

170：疏水层

180、380：多层绝缘结构

182、382、490：原子层沉积层

184、384：绝缘层

具体实施方式

图1为本发明第一实施例的电湿润显示单元的示意图。请参照图1，电湿润显示单元100包括一第一基板110、一第二基板120、一挡墙130、一电湿润显示介质140、一画素电极150、一对向电极160、一疏水层170以及一多层绝缘结构180。第二基板120与第一基板110相对。挡墙130配置于第一基板110与第二基板120之间。电湿润显示介质140由挡墙130、第一基板110与第二基板120所包围。画素电极150配置于第二基板120与电湿润显示介质140之间。对向电极160配置于第一基板110与电湿润显示介质140之间。疏水层170配置于画素电极150与电湿润显示介质140之间。多层绝缘结构180配置于画素电极150以及疏水层170之间。

在本实施例中，第一基板110与第二基板120的材质可以是玻璃、聚对苯二甲酸乙酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚间苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚醚砜(polyethersulfone，PES″)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、或是聚甲基丙烯酸酯(polymethyl methacrylate，PMMA)等。挡墙130的材质则可以是光阻，例如压克力系、硅胶、环氧树脂或是聚酰亚胺光阻。电湿润显示介质140包括一第一显示溶液142以及一第二显示溶液144，且第一显示溶液142与第二显示溶液144互不相溶。第一显示溶液142例如是呈现特定颜色的油墨，而第二显示溶液144例如是水或是水溶液。

另外，画素电极150与对向电极160的材质可以是金属、金属氧化物或是导电高分子材料等。疏水层170的材质可以是无机疏水材料，例如无机碳化物、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等，或是有机疏水材料，例如氟系材料或是硅胶等。

另外，多层绝缘结构180包括一原子层沉积层182以及一绝缘层184，且原子层沉积层182与绝缘层184都可以提供绝缘作用。绝缘层184可以是采用CVD或是PVD法制作而成的绝缘膜层。绝缘层184的材质包括氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、钡钛氧化物(BaTiO₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氮化硅(Si₃N₄)等。

原子层沉积层182是利用原子层沉积法(Atomic Layer Deposition，ALD)制作而成的膜层，其材质可以是氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、钡钛氧化物(BaTiO₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氮化硅(Si₃N₄)等。在本实施例中，原子层沉积层182的厚度可以介于10nm至30nm之间，或是大于30nm，而绝缘层184的厚度可以是150nm。并且，原子层沉积层182在本实施例是以配置于绝缘层184与疏水层170之间，也就是原子层沉积层182紧邻疏水层170，的方式来说明，但本发明不以此为限。

以电湿润显示单元100而言，疏水层170会受到画素电极150与对向电极160的极性所影响而呈现不同程度的疏水性质。在疏水层170具备较高的疏水特性时，第一显示溶液142较容易散布于疏水层170上，而呈现较大的显示面积。疏水层170具备较低的疏水特性时，第一显示溶液142不容易散布于疏水层170上，而呈现较小的显示面积。借着这样的现象，电湿润显示单元100可以表现不同的灰阶而呈现出所欲显示的影像。

值得一提的是，电湿润显示介质140为液体，其容易发生渗漏的现象，特别是第二显示溶液144的渗漏情形更为严重。当电湿润显示介质140渗透底下的膜层(即称为电击穿现象)，画素电极150可能会被渗漏的液体氧化或是腐蚀，而使电湿润显示单元100的信赖性不佳。因此，本实施例除了绝缘层184外，还设置了至少一层原子层沉积层182，以使多层绝缘结构180提供更优越的隔绝作用。

详言之，原子层沉积法所制作的膜层一般具备了高致密度的特性。因此，原子层沉积层182相较于一般CVD或是PVD法所制作的膜层具备更好的隔绝作用。因此，本实施例采用至少一层原子层沉积层182配置于画素电极150与电湿润显示介质140之间可以更有效地防止电击穿现象的发生。

举例而言，原子层沉积法制作而成的薄膜与PVD法制作而成的薄膜差异性可以依照以下方式来辨别。将两种沉积于基板上的薄膜同时静置于水中一段时间后，再进行分光光谱仪的分析。由于水的渗入会改变薄膜的光学折射率，而在分光光谱仪的数据上显现出频谱的位移(shift)。因此测试者可以藉由频谱的位移状态来判定水对于不同薄膜的渗入情形。原子层沉积法制作而成的薄膜致密性较一般CVD或是PVD方式为佳，水渗入薄膜内部的量相对较少。所以，原子层沉积法制作而成的薄膜频谱位移量相对较少，可藉由位移的变化量得知薄膜的致密性。

另外，测试者可以使用扫描式电子显微镜附加能量散射光谱仪(SEM-EDS)分析原子层沉积法制作而成的薄膜与PVD法制作而成的薄膜的差异，其中PVD法制作而成的薄膜可以测得氩(Ar)的信号，而原子层沉积法制作而成的薄膜不会。在其他测试方式中，测试者可以采用傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)来测试原子层沉积法制作而成的薄膜与CVD法制作而成的薄膜，其中CVD法制作而成的薄膜可测得Si-H键结的信号，而原子层沉积法制作而成的薄膜不会。整体而言，多层绝缘结构180中是否存在有至少一层原子层沉积层182可以经由以上所描述的测试结果得知。

在此可更进一步说明，原子层沉积层182相较于其他CVD或是PVD沉积法制作而成的膜层具有较高的致密度。因此，多层绝缘结构180可以具有良好的阻绝特性，不易令电湿润显示介质140渗透，而有效地防止电击穿的现象。

图2为本发明第二实施例的电湿润显示单元的示意图。请参照图2，电湿润显示单元200实质上与第一实施例的电湿润显示单元100的组成构件相同，因此，两实施例中相同的构件都以相同的元件符号标示。具体而言，本实施例与第一实施例的差异在于，本实施例的原子层沉积层182是紧邻于画素电极150。也就是说，本实施例的原子层沉积层182与绝缘层184的配置顺序不同于第一实施例的描述。

图3为本发明第三实施例的电湿润显示单元的示意图。请参照图3，电湿润显示单元300包括一第一基板110、一第二基板120、一挡墙130、一电湿润显示介质140、一画素电极150、一对向电极160、一疏水层170以及一多层绝缘结构380。第二基板120与第一基板110相对。挡墙130配置于第一基板110与第二基板120之间。电湿润显示介质140由挡墙130、第一基板110与第二基板120所包围。画素电极150配置于第二基板120与电湿润显示介质140之间。对向电极160配置于第一基板110与电湿润显示介质140之间。疏水层170配置于画素电极150与电湿润显示介质140之间。多层绝缘结构380配置于画素电极150以及疏水层170之间。

在本实施例中，多层绝缘结构380包括了两层原子层沉积层382以及一绝缘层384，其中绝缘层384夹于两原子层沉积层382之间。两原子层沉积层382都具备有致密的结构，所以可以提供电湿润显示单元300理想的阻绝作用。因此，电湿润显示单元300不易发生电击穿的现象，而具有理想的信赖性。本实施例的两原子层沉积层382可以具有相同的材质或是不同的材质。并且，在其他的实施方式中，两原子层沉积层382可以紧邻地堆叠在一起，而绝缘层384则位在两原子层沉积层382的一侧。具体而言，在其他的实施方式中，两原子层沉积层382与绝缘层384可以依序由画素电极150朝向疏水层170的依序方向堆叠，或是由疏水层170朝向画素电极150的依序方向堆叠。

在一实际的试验中，6寸的电湿润显示单元300可以持续点亮至少480小时，仍无电击穿现象发生。不过，相同尺寸设计之下的另一电湿润显示单元(未示出)，其仅以CVD法所制作的氧化硅层与氮化硅层构成的多层绝缘结构作为电极与显示介质之间的隔绝结构，在持续点亮6小时候就发生的显示影像断线的现象(也就是发生电击穿)。由此可知，本实施例的电湿润显示单元300确实地具有较佳的信赖性以及较长的使用寿命。

图4为本发明第四实施例的电湿润显示单元的示意图。请参照图4，电湿润显示单元400包括一第一基板110、一第二基板120、一挡墙130、一电湿润显示介质140、一画素电极150、一对向电极160、一疏水层170、一多层绝缘结构180及一原子层沉积层490。具体而言，本实施例的电湿润显示单元400除了第一实施例的电湿润显示单元100所具备的构件之外，还设置有一层原子层沉积层490，其配置于对向电极160与电湿润显示介质140之间。因此，本实施例与第一实施例中相同的构件都以相同的元件符号标示，而不另赘述。如此一来，对向电极160可以在原子层沉积层490的配置及保护下，而不容易被渗漏的电湿润显示介质140氧化或是腐蚀。

在本实施例中，原子层沉积层490以单一膜层为例，不过在其他的实施例中，可以设置多层原子层沉积层490于对向电极160与电湿润显示介质140之间。或是，其他的实施例可以在原子层沉积层490上还设置一绝缘层(未示出)。另外，本实施例的多层绝缘结构180是以第一实施例相同为例，在其他的实施例中多层绝缘结构180可以被第二实施例或是第三实施例的多层绝缘结构所取代。换言之，本实施例并不限定多层绝缘结构180的膜层数量以及堆叠顺序。

综上所述，本发明以包含至少一层原子层沉积层的多层绝缘结构配置于电湿润显示介质与电极之间。相较于一般沉积方式(如CVD、PVD)所形成的绝缘层具有较致密的特性，借着原子层沉积层的致密特性提供理想的阻绝效果，因而电湿润显示单元不容易发生电击穿的现象，也就是说电湿润显示介质不容易渗透出来而将电极腐蚀或是氧化。同时，电湿润显示单元的信赖性也可以大幅提升。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，可作些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种电湿润显示单元，包括：

一第一基板；

一第二基板，与该第一基板相对；

一挡墙，配置于该第一基板与该第二基板之间；

一电湿润显示介质，由该挡墙、该第一基板与该第二基板所包围；

一画素电极，配置于该第二基板与该电湿润显示介质之间；

一对向电极，配置于该第一基板与该电湿润显示介质之间；

一疏水层，配置于该画素电极与该电湿润显示介质之间；以及

一多层绝缘结构，配置于该画素电极以及该疏水层之间，其中该多层绝缘结构包括至少一第一原子层沉积层。

2.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该第一原子层沉积层的厚度介于10nm至30nm之间。

3.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该第一原子层沉积层的厚度大于30nm。

4.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中还包括一第二原子层沉积层，配置于该电湿润显示介质与该对向电极之间。

5.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该第一原子层沉积层的数量为多层。

6.根据权利要求5所述的电湿润显示单元，其中该些第一原子层沉积层的材质不同。

7.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该多层绝缘结构还包括一绝缘层。

8.根据权利要求7所述的电湿润显示单元，其中该绝缘层的材质包括氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、钡钛氧化物(BaTiO₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)或氮化硅(Si₃N₄)。

9.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该第一原子层沉积层的材质包括氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、钡钛氧化物(BaTiO₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)或氮化硅(Si₃N₄)。

10.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该第一原子层沉积层紧邻该疏水层。

11.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该第一原子层沉积层紧邻该画素电极。

12.根据权利要求1所述的电湿润显示单元，其中该电湿润显示介质包括一第一显示溶液以及一第二显示溶液，且该第一显示溶液与该第二显示溶液互不相溶。