CN102645744A - 电湿润显示器 - Google Patents

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Abstract

一种电湿润显示器，其包括一背光模块、一对向基板、一极性流体以及一非极性流体。背光模块用以提供一光线。对向基板位于背光模块上方。对向基板包括一对向电极以及一第一介电层。第一介电层大体覆盖该对向电极。极性流体位于背光模块以及对向基板之间。非极性流体位于极性流体中。

Description

电湿润显示器
技术领域
本发明涉及一电湿润显示器，且特别是有关于一种透明度高的电湿润显示器。
背景技术
近年来，电子纸(E-paper)与电子书(E-book)正蓬勃发展，具有更轻薄与可挠曲特性的显示器将成为未来主要发展的趋势。电湿润显示器(Electro-wettingDisplay Device，EWD)则是一种可应用在电子书以及电子纸的显示面板。
目前而言，电湿润显示器依其发光原理可包括两种类型：快门模式型电湿润显示器(shutter type EWD)与光偶合型电湿润显示器(Light wave couplingEWD)。
以快门模式型电湿润显示器而言，其包括上电极、下电极以及夹于两电极之间的极性流体以及非极性流体。当未施加电压于上下电极时，油墨层(非极性流体)布满像素单元。如此可使入射光被油墨层吸收而使所述像素单元呈现暗态。反之，当欲使像素单元呈现亮态时，则对其上下两电极施加电压，以使油墨层收缩在所述像素区域的边缘，进而露出位于油墨层下方的反射层。如此可使入射光被反射层反射而呈现亮态。然而，为了能达到高对比的目的，作为遮光的油墨层的膜厚必须够厚。如此一来，用来区隔各油墨层的挡墙结构的高度也会增加，也因此将会增加电湿润显示器的制造的困难度。
另一方面，当欲使电湿润显示器显示出彩色影像时，通常会使用光偶合型电湿润显示器。详细而言，一般会在电湿润显示器的非极性流体中混入彩色染料。当未施加电压于上下电极时，混有彩色染料的非极性流体布满像素单元，可使入射光穿透过混有彩色染料的非极性流体而使所述像素单元呈现彩色影像。反之，当欲使像素单元呈现暗态时，则对其上下两电极施加电压，以使非极性流体收缩在所述像素区域的边缘。由于极性流体的折射率较大，因此入射光会发光全反射现象，而无法经极性流体出射，而使画面呈现暗态。据此，为了在各像素单元上填充具有各种不同染料的非极性流体以呈现出不同的色彩，通常是使用喷墨印刷(Inkjet Printing)工艺来进行全彩化制造。然而，使用喷墨印刷工艺的均匀度较差，电湿润显示器的解析度也会因此而受限。另外，因彩色染料的材料选择受限于其于非极性流体中的溶解度，因此电湿润显示器的亮度及色彩饱和度会因此而受限，使得彩色电湿润显示器的发展仍有许多可改善之处。
此外，公知技术中作为光源的背光模块通常使用具有反光结构的导光板，亦即反光面上具有散射结构以使光源入射至反光面后，反射至出光面而出射光线。如此一来，由于反光面上的散射结构会反射光线，而使电湿润显示器的透明化程度不佳。
发明内容
本发明提出一种电湿润显示器，其色彩饱和度佳、透明化程度佳而且工艺简单。
本发明提出一种电湿润显示器，其包括一背光模块、一对向基板、一极性流体以及一非极性流体。背光模块用以提供一光线。对向基板位于背光模块上方。对向基板包括一对向电极以及一第一介电层。第一介电层大体覆盖对向电极。极性流体位于背光模块以及对向基板之间。非极性流体位于极性流体中。
在本发明的一实施例中，上述的背光模块包括一导光板以及一光源。导光板具有一入光面以及一出光面。光源邻近于导光板的入光面。
在本发明的一实施例中，上述的光线的波长约为300nm至430nm。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器更包括一电极层位于背光模块以及极性流体间，用以提供一电压给极性流体。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器，更包括一第二介电层，位于该极性流体与该电极层之间。
在本发明的一实施例中，上述的对向电极为环状或对称形状。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器更包括一亲水隔墙结构(hydrophilic wall)，其位于第一介电层上，且非极性流体位于亲水隔墙结构所围出的空间内。
在本发明的一实施例中，上述的非极性流体包括硅油(Silicon Oil)、烷烃油(Alkane Oil)、含有溶剂的硅油混合物或含有溶剂的烷烃油混合物。
在本发明的一实施例中，上述的第一介电层包括氮化硅、氮氧化硅或是氧化硅。
在本发明的一实施例中，上述的第一介电层的表面为一疏水表面(hydrophobic surface)。
在本发明的一实施例中，上述的对向基板更包括一发光材料层，其中发光材料层包括一荧光材料或是一磷光材料，发光材料层被光线激发以提供一可见光。
在本发明的一实施例中，上述的极性流体、非极性流体以及对向电极中的至少其中一个为透明。
在本发明的一实施例中，上述的极性流体与非极性流体的折射率差值约为0.05至1.5。
在本发明的一实施例中，上述的光线相对于极性流体具有一入射角，入射角约为55度至75度。
本发明再提出一种电湿润显示器，其包括一背光模块、一对向电极、一极性流体以及一非极性流体。背光模块用以提供一光线。对向电极被提供一第一电压。极性流体位于背光模块以及对向电极之间。极性流体被提供一第二电压。非极性流体位于极性流体中，其中非极性流体通过第一电压以及第二电压所形成的压差而移动。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器更包括一电极层位于背光模块以及极性流体间，电极层用以提供第二电压给极性流体。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器更包括一亲水隔墙结构(hydrophilic wall)位于极性流体内，且非极性流体位于亲水隔墙结构所围出的空间内。
在本发明的一实施例中，上述的非极性流体包括硅油(Silicon Oil)、烷烃油(Alkane Oil)、含有溶剂的硅油混合物或含有溶剂的烷烃油混合物。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器更包括一第一介电层，大体覆盖对向电极，其中第一介电层包括氮化硅、氮氧化硅或是氧化硅，其中第一介电层的表面为一疏水表面(hydrophobic surface)。
在本发明的一实施例中，上述的电湿润显示器更包括一发光材料层，其中发光材料层包括一荧光材料或是一磷光材料，发光材料层被光线激发以提供一可见光。
在本发明的一实施例中，上述的极性流体与非极性流体的折射率差值约为0.05至1.5，其中光线相对于极性流体具有一入射角，入射角约为55度至75度。
基于上述，当本发明的电湿润显示器中的对向电极与电极层未施予电压时，极性流体与背光模块接触，此时由于极性流体的折射率较大，因此入射光产生全反射，使像素单元不发光，此即为暗态的显示画面。当电湿润显示器中的对向电极与电极层有电压差时，非极性流体会与背光模块接触，此时，入射光可穿透非极性流体并经发光材料层发出各种不同的彩色光线，此即为亮态的显示画面。
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，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的电湿润显示器在暗态时的剖面示意图；
图2为本发明一实施例的电湿润显示器在亮态时的剖面示意图；
图3为本发明一实施例的电湿润显示器的对向电极的俯视示意图；
图4为本发明另一实施例的电湿润显示器的对向电极的俯视示意图；
图5为本发明再一实施例的电湿润显示器的对向电极的俯视示意图。
其中，附图标记
100：电湿润显示器
110：背光模块
112：导光板
112a：入光面
112b：出光面
114：光源
120：对向基板
122：对向电极
124：第一介电层
126：发光材料层
130：极性流体
140：非极性流体
L：光线
V1：第一电压
V2：第二电压
具体实施方式
图1为本发明一实施例的电湿润显示器在暗态时的剖面示意图。图2为本实施例的电湿润显示器在亮态时的剖面示意图。须说明的是，在图1与图2中仅绘示一个像素单元以作为说明。然而，在此技术领域中普通技术人员当知电湿润显示器可由多个像素单元构成，并由本实施例所公开的内容可了解电湿润显示器100的组成。
请参考图1，电湿润显示器100包括一背光模块110、一对向基板120、一极性流体130以及一非极性流体140。背光模块110用以提供一光线L，其中该光线L的波长约为300nm至430nm，较佳为趋近紫外光波长，举例为405nm。对向基板120位于背光模块110上方。对向基板120包括一对向电极122以及一第一介电层124，其中第一介电层124大体覆盖对向电极122。极性流体130位于背光模块110以及对向基板120之间，而非极性流体140位于极性流体130中。
请参考图2，详细而言，本实施例的电湿润显示器100包括背光模块110、对向电极122、极性流体130以及非极性流体140。背光模块110提供光线L。对向电极122被提供一第一电压V1。极性流体130位于背光模块110以及对向电极122之间，而且极性流体130被提供一第二电压V2。非极性流体140位于极性流体130之中，并且通过第一电压V1以及第二电压V2所形成的压差而移动。
请同时参考图1以及图2，背光模块110包括一导光板112以及一光源114。导光板112具有一入光面112a以及一出光面112b。光源114邻近于导光板112的入光面112a。光源114提供光线L。光线L经入光面112a进入导光板112，并经出光面112b出射。本实施例的导光板112中并无设置用来散射光线的结构。根据本实施例，光源114例如为紫外光光源或趋近紫外光光源，因此光源114所发出的光线L在导光板112中传导时不会被眼睛察觉，也因此可以提高背光模块的透明化程度。
对向基板120包括对向电极122以及第一介电层124。图3为本发明一实施例的电湿润显示器的对向电极的俯视示意图。请参考图3，在此实施例中，对向电极122的形状例如为方框。图4为本发明另一实施例的电湿润显示器的对向电极的俯视示意图。请参考图4，在此实施例中，对向电极122的形状例如为圆环。当对向电极122的形状为方框或是圆环之类的环状时，其有助于将非极性流体集中在对向电极122所围出的范围中，因此有助于将光线L集中传导出射。然而，本发明不限于此。另外，对向电极122也可以是对称形状，如图5所示。
第一介电层124覆盖对向电极122，以避免极性流体130与对向电极122直接接触而造成短路现象。第一介电层124的材料例如为氮化硅、氮氧化硅或是氧化硅，而且第一介电层124的表面124a可为一疏水表面。
对向基板120更包括一发光材料层126。发光材料层126的材料例如为一荧光材料或是一磷光材料。发光材料层126可被光线L激发而提供一可见光。而且，发光材料层126的材料可视设计所需而选择可发出各种不同色光的材料。
本实施例的电湿润显示器100更包括一亲水隔墙结构150。亲水隔墙结构150位于第一介电层124上，而且非极性流体140位于亲水隔墙结构150所围出的空间内。详细而言，因为第一介电层124的表面124a为疏水表面，因此非极性流体140会附着在第一介电极124的表面124a上。另外，由于亲水隔墙结构150具有亲水性质，因此属于不同像素单元的非水的非极性流体140可以被隔开。
极性流体130的材料具有极性以及可流动性，较佳的是，极性流体130具有透明性质。极性流体130的材料例如为水或是其他具有极性的透明流体。极性流体130位于背光模块110以及对向电极122之间。此外，极性流体130具有第一折射率。
非极性流体140的材料具有非极性以及可流动性，较佳的是，非极性流体140具有透明性质。非极性流体140的材料例如为硅油、烷烃油、含有溶剂的硅油混合物或含有溶剂的烷烃油混合物。而且，非极性流体140具有第二折射率。选择性地，第一折射率与第二折射率之间的差值介于0.05至1.5之间，而且极性流体130的第一折射率大于非极性流体140的第二折射率。
特别说明的是，上述的对向电极122、极性流体130以及非极性流体140的至少其中一个是透明的材料。如此一来，可以提高电湿润显示器100的透明程度，以作为透明显示器。
另外，本实施例的电湿润显示器100更包括一电极层160。电极层160位于背光模块110与极性流体130之间，其可用以提供第二电压V2给极性流体130。
此外，电湿润显示器100更包括一第二介电层170。第二介电层170覆盖电极层160，而且第二介电层170位于极性流体130与电极层160之间，以避免极性流体130与电极层160直接接触而造成短路现象。
具体而言，电湿润显示器100包括导光板112、光源114、电极层160、对向基板110、第一介电层124、极性流体130以及非极性流体140。导光板112具有入光面112a以及出光面112b。光源114邻近于导光板112的入光面112a。电极层160位于导光板112的出光面112b上。对向基板110包括对向电极122、第一介电层124以及发光材料层126。对向电极122位于发光材料层126上，第一介电层124覆盖对向电极122。极性流体130位于电极层160与第一介电层124之间。非极性流体140位于第一介电层124上。
请再参考图1，此时电湿润显示器100中的对向电极122以及电极层160没有施予电压。因此，非极性流体140附着在第一介电层124的表面124a上且不与第二介电层170接触，极性流体130覆盖整个第二介电层170。当光源114提供光线L进入导光板112中，且光线L从导光板112传导至极性流体130时，由于极性流体130的第一折射率远大于导光板112的折射率，而且光线L相对于极性流体130具有一入射角。因此光线L产生全反射现象而反射回导光板112中，光线L不会传递至发光材料层126。发光材料层126不会受到光线L的激发，因此电湿润显示器100不会产生发光现象，此即为电湿润显示器100的暗态显示模式。为了产生全反射现象，入射角的角度约可介于55度至75度之间。
在本实施例中，电湿润显示器100的暗态显示模式利用光的全反射现象，让光线L无法通过极性流体130而射出电湿润显示器100外。因此，电湿润显示器100可以不使用油墨层来进行遮光就可以呈现暗态画面。换言之，电湿润显示器100的暗态显示模式并非使用遮光的原理。如此一来，由于不需考虑非极性流体140与油墨的溶解度，因此可以减少非极性流体140用量，也因此不需增加非极性流体140的厚度就能提高暗态显示画面的对比度。
请参考图2，电湿润显示器100中的对向电极122被施予第一电压V1，且电极层160被施予第二电压V2，其中第一电压V1不同于第二电压V2，也就是第一电压V1与第二电压V2之间具有压差。因此非极性流体140会远离对向电极122所对应的区域，进而收缩在对向电极122所围绕的区域内。如此一来，非极性流体140与第一介电层124接触的面积减少。由于非极性流体140的整体体积不变，因此非极性流体140的厚度会增加进而与第二介电层170接触。据此，当光线L从背光模块110进入非极性流体140时，由于非极性流体140的第二折射率与第二介电层170相当，因此光线L可以折射进入非极性流体140中，并透过非极性流体140传递至发光材料层126。详细而言，非极性流体140与极性流体130之间的折射率差异较大，因此光线L在非极性流体140中传递时，大部分的光线L会被反射而传至发光材料层126中，进而使发光材料层126受到光线L的激发而发光。此即为电湿润显示器100的亮态显示模式。
在本实施例的电湿润显示器100的亮态显示模式中，光线L经由非极性流体140传至发光材料层126，使发光材料层126受到光激发而发出不同色光。具体而言，电湿润显示器100是将固态的发光材料层126设置在对向基板110上，因此电湿润显示器100不需将彩色染料加入非极性流体140中，也因此电湿润显示器100的色彩表现不受限彩色染料对非极性流体140的溶解度。如此一来，电湿润显示器100可具有良好的色彩饱和度。另一方面，因为固态的发光材料126可轻易地整合至现有工艺中，因此本实施例的电湿润显示器100具有简单制程。
此外，本实施例的电湿润显示器100的光源例如为紫外光光源或趋近紫外光光源。当紫外光光线在背光模块110、极性流体130以及非极性流体140中传递时，紫外光光线不会被眼睛看到。只有当紫外光光线激发发光材料层126时才会发出可见光光线。另外，本实施例的背光模块110的导光板112中不设置用来散射光线的结构，因此可以提高电湿润显示器100的透明化程度。
综上所述，当本发明的电湿润显示器中的对向电极与电极层未施予电压时，极性流体与第二介电层接触。由于极性流体的折射率较大，而且入射光相对于极性流体具有特定的入射角，因此入射光会产生全反射现象，而使电湿润显示器呈现暗态的显示画面并且具有良好的对比度。
本发明的电湿润显示器的对向电极与电极层有电压差时，非极性流体会收缩在对向电极所围绕的区域中进而与背光模块接触，此时，入射光可折射进入非极性流体并激发发光材料层发出各种不同的彩色光线，此即为亮态的显示画面。由于本发明的电湿润显示器采用固态的发光材料，因此其色彩饱和度不受限于染料与非极性流体的溶解度。因此本发明的电湿润显示器可具有良好的色彩表现。
另外，由于本发明的电湿润显示器具有良好的透明化程度，因此其可应用在各种透明显示器中，而具有良好的设计性以及应用性。
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 (21)

1.一种电湿润显示器，其特征在于，包括：
一背光模块，用以提供一光线；
一对向基板，位于该背光模块上方，该对向基板包括：一对向电极；以及一第一介电层，大体覆盖该对向电极；
一极性流体，位于该背光模块以及该对向基板之间；以及
一非极性流体，位于该极性流体中。
2.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该背光模块包括：
一导光板，具有一入光面以及一出光面；以及
一光源，邻近于该导光板的该入光面。
3.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该光线的波长约为300nm至430nm。
4.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一电极层位于该背光模块以及该极性流体间，用以提供一电压给该极性流体。
5.根据权利要求4所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一第二介电层，位于该极性流体与该电极层之间。
6.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该对向电极为环状或对称形状。
7.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一亲水隔墙结构，位于该第一介电层上，且该非极性流体位于该亲水隔墙结构所围出的空间内。
8.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该非极性流体包括硅油、烷烃油、含有溶剂的硅油混合物或含有溶剂的烷烃油混合物。
9.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该第一介电层包括氮化硅、氮氧化硅或是氧化硅。
10.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该第一介电层的表面为一疏水表面。
11.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该对向基板还包括一发光材料层，其中该发光材料层包括一荧光材料或是一磷光材料，该发光材料层被该光线激发以提供一可见光。
12.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该极性流体、该非极性流体以及该对向电极中的至少其中一个为透明。
13.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该极性流体与该非极性流体的折射率差值约为0.05至1.5。
14.根据权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该光线相对于该极性流体具有一入射角，该入射角约为55度至75度。
15.一种电湿润显示器，其特征在于，包括：
一背光模块，用以提供一光线；
一对向电极，其中该对向电极被提供一第一电压；
一极性流体，位于该背光模块以及该对向电极之间，其中该极性流体被提供一第二电压；以及
一非极性流体，位于该极性流体中，其中该非极性流体通过该第一电压以及该第二电压所形成的压差而移动。
16.根据权利要求15所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一电极层位于该背光模块以及该极性流体间，用以提供该第二电压给该极性流体。
17.根据权利要求15所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一亲水隔墙结构，位于该极性流体内，且该非极性流体位于该亲水隔墙结构所围出的空间内。
18.根据权利要求15所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该非极性流体包括硅油、烷烃油、含有溶剂的硅油混合物或含有溶剂的烷烃油混合物。
19.根据权利要求15所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一第一介电层，大体覆盖该对向电极，其中该第一介电层包括氮化硅、氮氧化硅或是氧化硅，其中该第一介电层的表面为一疏水表面。
20.根据权利要求15所述的电湿润显示器，其特征在于，还包括一发光材料层，其中该发光材料层包括一荧光材料或是一磷光材料，该发光材料层被该光线激发以提供一可见光。
21.根据权利要求15所述的电湿润显示器，其特征在于，其中该极性流体与该非极性流体的折射率差值约为0.05至1.5，其中该光线相对于该极性流体具有一入射角，该入射角约为55度至75度。
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