CN114114741A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置，其包括电路基板、感测基板及显示介质层。电路基板包括多个像素电极与第一黑化层。感测基板与电路基板相对设置。显示介质层设置于电路基板与感测基板之间。第一黑化层设置在多个像素电极上，且重叠于这些像素电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
近年来，环保意识的抬头掀起了电子纸技术研发的热潮。为数众多的电子纸技术方案，例如电气泳动式、电子粉流体式以及胆固醇液晶式等电子纸技术方案，陆续地被提出。由于这类电子纸是通过反射外来光线来达到信息的显示，因此可提供使用者较接近传统印刷品的显示效果，有助于减轻人眼在长时间阅读下的疲劳感。另一方面，不同于一般的显示装置，这类电子纸仅需要在影像画面的切换过程中施加电压，并且在画面的切换或清除完成后即停止电压的施加，因此还具有低能耗的优点。
为了取得与传统纸张相似的书写效果，一种胆固醇液晶式电子纸被提出。详细而言，这类电子纸的胆固醇液晶层在经由外力(例如手写笔的下压力)的触压后会呈现出平面态(planar state)的液晶分子排列，并且使具有特定波长的外来光线反射而让人眼视觉。然而，如同大多数的电子纸，这类电子纸并无法再现出被清除的手写笔迹。
发明内容
本发明提供一种具有手写功能的显示装置，可记录并再现手写笔迹。
本发明的显示装置，包括电路基板、感测基板及显示介质层。电路基板包括多个像素电极与第一黑化层。感测基板与电路基板相对设置。显示介质层设置于电路基板与感测基板之间。第一黑化层设置在多个像素电极上，且重叠于这些像素电极。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的感测基板包括基板与触控感测层。触控感测层设置于基板上，且基板的材质包括聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二酯。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的第一黑化层包括黑化金属。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的电路基板还包括遮光图案层，设置于多个像素电极之间。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的遮光图案层为导电层与第二黑化层的堆叠结构。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的遮光图案层具有浮置电位。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的遮光图案层的导电层与多个像素电极的材质相同。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的任两相邻的多个像素电极在排列方向上具有间距。遮光图案层在排列方向上具有宽度，且宽度大于等于间距。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的遮光图案层包括黑色树脂材料。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置还包括电极层，设置于显示介质层与感测基板之间。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置的显示介质层包括胆固醇型液晶、高分子分散型液晶或高分子网络型液晶。
基于上述，在本发明的一实施例的显示装置中，为了使显示装置具有良好的暗态表现及显示对比，其电路基板的多个像素电极上设有黑化层。另一方面，在显示介质层远离电路基板的一侧设置感测基板，可让使用者在书写的过程中，同步记录其手写笔迹。当使用者欲再现被记录(或存储)的手写笔迹时，部分的像素电极可被致能以驱使显示介质层的部分液晶分子形成具有反射能力的排列状态(例如胆固醇型液晶的平面态)而达到手写笔迹的再现。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的显示装置的俯视示意图；
图2是图1的显示装置的剖视示意图；
图3是图1的第一黑化层的剖视示意图；
图4是本发明的另一实施例的显示装置的剖视示意图；
图5是本发明的第二实施例的显示装置的俯视示意图；
图6是图5的显示装置的剖视示意图。
附图标记说明
10、20、30：显示装置；
100、100A、100B：电路基板；
101、201：基板；
110：栅绝缘层；
120：绝缘层；
130：平坦层；
130r：开口；
141：第一黑化层；
142：第二黑化层；
150、150A、150B：遮光图案层；
200：感测基板；
210：触控感测层；
300：显示介质层；
CL：导电层；
CLC：胆固醇型液晶分子；
D：漏极；
EL：电极层；
G：栅极；
PE：像素电极；
141a：第一子层；
141b：第二子层；
141c：第三子层；
PX：像素结构；
S：源极；
SC：半导体图案；
SL1、SL1’：第一信号线；
SL2、SL2’：第二信号线；
SL3：第三信号线；
SP：间距；
T：主动元件；
W、W’：宽度；
X、Y、Z：方向；
A-A’、B-B’：剖线。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。以下将列举一些本发明的实施例以详细说明本公开。只要有可能，相同的构件符号在附图和描述中用来表示相同或相似的部分。
图1是本发明的第一实施例的显示装置的俯视示意图。图2是图1的显示装置的剖视示意图。图3是图1的第一黑化层的剖视示意图。图4是本发明的另一实施例的显示装置的剖视示意图。特别说明的是，为清楚呈现及说明起见，图1仅示出第三信号线SL3以及图2的基板101、第一信号线SL1、第二信号线SL2与像素电极PE(或第一黑化层141)。
请参照图1及图2，显示装置10包括电路基板100、感测基板200与显示介质层300。电路基板100与感测基板200相对设置。显示介质层300设置于电路基板100与感测基板200之间。在本实施例中，显示介质层300例如是胆固醇型液晶，也即，显示介质层300可包括多个胆固醇型液晶分子CLC。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，显示介质层也可以是高分子分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)或高分子网络型液晶(polymer network liquid crystal，PNLC)。
关于显示装置10的作动方式说明如下。在起始状态时,显示介质层300(例如胆固醇型液晶)为焦点圆锥态(focal conic state)，当部分显示介质层300受外力(例如触控笔的触压力)挤压时,这些被挤压的胆固醇型液晶分子CLC会因压力的变化而排列成平面态(planar state)。此时，这些平面态的胆固醇型液晶分子CLC可将具有特定波长的外部光线反射而让人眼视觉。另一方面，显示介质层300未被挤压的部分，其多个胆固醇型液晶分子CLC仍在原本的焦点圆锥态(focal conic state)。此时，未被挤压的这些胆固醇型液晶分子CLC可让外部光线通过并传递至电路基板100而无法被人眼视觉。据此，可让显示装置10同步地显示出使用者的触压轨迹(或手写笔迹)。当使用者欲擦除触压轨迹时，只需在显示介质层300的相对两侧施以一电信号，让全部的胆固醇型液晶分子CLC都受此电信号影响而回复至起始状态,即全部的胆固醇型液晶分子CLC都呈现焦点圆锥态(focal conicstate)。更具体地说，在上述的作动方式中，显示装置10是利用胆固醇型液晶的双稳态(bistable state)来达到省电的功效。
显示装置10的作动方式除上述方式之外，可以用另一种作动方式进行说明如下。在起始状态时,显示介质层300(例如胆固醇型液晶)的相对两侧会被施以一第一电信号，当部分显示介质层300受外力(例如触控笔的触压力)挤压时,挤压位置会产生一第二电信号，这些被挤压的胆固醇型液晶分子CLC会受电信号的变化而排列成平面态(planar state)。此时，这些平面态的胆固醇型液晶分子CLC可将具有特定波长的外部光线反射而让人眼视觉。另一方面，显示介质层300未被挤压的部分，其多个胆固醇型液晶分子CLC仍在原本的第一电信号的作用下维持垂直态(homeotropic state)。此时，未被挤压的这些胆固醇型液晶分子CLC可让外部光线通过并传递至电路基板100而无法被人眼视觉。据此，可让显示装置10同步地显示出使用者的触压轨迹(或手写笔迹)。当使用者欲擦除触压轨迹时，只需在显示介质层300的相对两侧再次施以上述的第一电信号，让全部的胆固醇型液晶分子CLC都受此电信号影响而回复至起始状态,即全部的胆固醇型液晶分子CLC都呈现垂直态(homeotropic state)。
详细而言，电路基板100可包括基板101、多条信号线以及电性连接这些信号线的多个像素结构PX。举例来说，这些信号线可包括多条第一信号线SL1、多条第二信号线SL2与多条第三信号线SL3。多条第一信号线SL1与多条第三信号线SL3沿着方向Y交替排列并且在方向X上延伸，多条第二信号线SL2则是沿着方向X排列并且在方向Y上延伸，其中方向X相交于方向Y。在本实施例中，第一信号线SL1例如是扫描线(scan line)，第二信号线SL2例如是数据线(data line)，第三信号线SL3例如是共电极线(common line)，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第三信号线SL3也可以是电源线(power line)或重置信号线(resetline)。基于导电性的考量，这些信号线一般是使用金属材料，例如钼、铝、铜、或上述的组合。
像素结构PX包括彼此电性连接的主动元件T与像素电极PE，且主动元件T电性连接对应的一条第一信号线SL1与对应的一条第二信号线SL2。在本实施例中，电路基板100的第一信号线SL1与第二信号线SL2在基板101的法线方向(例如方向Z)上重叠于多个像素电极PE。在本实施例中，形成主动元件T的方法可包括以下步骤：于基板101上依序形成栅极G、栅绝缘层110、半导体图案SC、源极S、漏极D以及绝缘层120，但不以此为限。半导体图案SC在基板101的法线方向(例如方向Z)上重叠于栅极G。源极S与漏极D重叠于半导体图案SC，并电性连接于半导体图案SC的不同两区(例如源极区与漏极区)。
举例来说，在本实施例中，主动元件T的栅极G可选地设置于半导体图案SC的下方，以形成底部栅极型薄膜晶体管(bottom-gate TFT)，但不以此为限。在其他实施例中，主动元件的栅极也可选地配置在半导体图案的上方，以形成顶部栅极型薄膜晶体管(top-gateTFT)。另一方面，在本实施例中，主动元件T的源极S与漏极D以及第二信号线SL2可选地为同一膜层，而栅极G与第一信号线SL1可选地为同一膜层，但本发明不以此为限。
需说明的是，栅极G、源极S、漏极D、半导体图案SC、栅绝缘层110以及绝缘层120分别可由任何所属技术领域的技术人员所周知的用于显示面板的任一栅极、任一源极、任一漏极、任一半导体图案、任一栅绝缘层以及任一绝缘层来实现，且栅极G、源极S、漏极D、半导体图案SC、栅绝缘层110以及绝缘层120分别可通过任何所属技术领域的技术人员所周知的任一方法来形成，故于此不加以赘述。
像素电极PE可以为透明或不透明的导电材料，例如:ITO、Mo、Al、Cu、上述金属材料的合金、或导电高分子材料等。
进一步而言，电路基板100还可包括设置于绝缘层120上的平坦层130。平坦层130具有曝露出主动元件T的漏极D的开口130r。像素电极PE设置于平坦层130上，并且延伸至开口130r内以电性连接主动元件T的漏极D。值得注意的是，电路基板100还包括第一黑化层141。第一黑化层141设置在多个像素结构PX的多个像素电极PE上，且重叠于这些像素电极PE。举例来说，第一黑化层141包括黑化金属，黑化金属的材料例如是黑化钼、黑化铝或黑化铌。请同时参照图3，在本实施例中，第一黑化层141可以是多个金属(或合金)层的堆叠结构，且包括第一子层141a、第二子层141b与第三子层141c。这些子层的材料可选自钼、铝、铌、钕、或上述的组合。举例来说，第一子层141a与第三子层141c的材质可以是钼铌合金(MoNb)，第二子层141b的材质可以是铝钕合金(AlNd)，且第一黑化层141是通过将第一子层141a的钼铌合金进行黑化处理而得。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，第一黑化层也可以是金属(或合金)的单层结构，例如：黑化处理后的钼铌合金层。
特别一提的是，来自感测基板200的外部光线在通过显示介质层300后，传递至电路基板100的这些像素电极PE上的第一黑化层141。利用第一黑化层141吸收这些外部光线，可有效提升显示装置10的暗态表现及显示对比。
为了避免外部光线经由多个像素电极PE之间的区域反射，电路基板100还可选地包括设置在这些像素电极PE之间的遮光图案层150。请参照图2，在本实施例中，遮光图案层150可选地设置于绝缘层120上，且遮光图案层150为导电层CL与第二黑化层142的堆叠结构，其中导电层CL位于第二黑化层142与绝缘层120之间。
当部分的外部光线在通过显示介质层300后入射多个像素电极PE之间的区域，设置在此区域内的遮光图案层150适于吸收这些外部光线，以避免其经由此区域中的多层膜反射，有助于进一步提升显示装置10的暗态表现及显示对比。在本实施例中，遮光图案层150可具有浮置(floating)电位。也即，遮光图案层150并未电性连接任何的信号线、具有特定电位的导电层、或外部电源。另一方面，导电层CL与像素电极PE的材质可选地相同，但不以此为限。
举例来说，第二黑化层142包括黑化金属，黑化金属的材料例如是黑化钼、黑化铝或黑化铌，且第二黑化层142可以是单层结构、或者是多个金属(或合金)层的堆叠结构。在本实施例中，第二黑化层142与第一黑化层141的组成结构可选地相同，但不以此为限。在另一未示出的实施例中，第二黑化层142与第一黑化层141的组成结构也可不相同，例如：第一黑化层141可以是多个金属层的堆叠结构，而第二黑化层142可以是单层合金结构。另一方面，在本实施例中，任相邻的两个像素电极PE在排列方向(例如方向X或方向Y)上具有间距SP，上述的遮光图案层150在所述排列方向上具有宽度W，且遮光图案层150的宽度W大致上等于任相邻的两个像素电极PE之间的间距SP。
特别说明的是，遮光图案层150的材质也可包含非金属材料，且其尺寸大小也可不同于任相邻的两个像素电极PE之间的间距SP。请参照图4，在示出的另一实施例的显示装置20中，其电路基板100A的遮光图案层150A也可以是由非导体材料构成，且非导体材料例如包括黑色树酯材料。另一方面，显示装置20的电路基板100A的遮光图案层150A的宽度W’也可大于任相邻的两个像素电极PE之间的间距SP。如此一来，可增加显示装置20的制程弹性及设计裕度。
请继续参照图2，进一步而言，感测基板200包括基板201以及设置于基板201上的触控感测层210。在本实施例中，为了满足使用者在显示装置10上的手写需求，基板201的材质可包括聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、或其他合适的软性高分子材料，但不以此为限。举例来说，触控感测层210可包括多个第一感测电极(未示出)与多个第二感测电极(未示出)，这些第一感测电极的排列方向相交于这些第二感测电极的排列方向，且第一感测电极与第二感测电极分别属于不同的膜层。然而，本发明并不以此为限，触控感测层210也可由任何所属技术领域的技术人员所周知的用于触控面板的任一触控感测层来实现，且触控感测层210也可通过任何所属技术领域的技术人员所周知的任一方法来形成，故于此不加以赘述。
值得一提的是，通过触控感测层210的设置，可以让显示装置10在使用者书写的过程中，同步记录其手写笔迹。当使用者欲再现被记录(或存储)的手写笔迹时，部分的像素电极PE可被致能以驱使显示介质层300的部分液晶分子形成具有反射能力的排列状态(例如胆固醇型液晶的平面态)而达到手写笔迹的再现。据此，可增加显示装置10的操作弹性。
为了在显示介质层300的相对两侧施加电压，显示装置10还包括电极层EL。电极层EL设置在显示介质层300与感测基板200之间。更具体地说，电极层EL是设置在感测基板200的基板201背离触控感测层210的一侧表面上。在本实施例中，电极层EL为透光电极，且透光电极的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其他具有高透光度的金属氧化物。
以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
图5是本发明的第二实施例的显示装置的俯视示意图。图6是图5的显示装置的剖视示意图。特别说明的是，为清楚呈现及说明起见，图5仅示出第三信号线SL3、图6的基板101、第二信号线SL2’、像素电极PE(或第一黑化层141)以及第一信号线SL1’。图6对应于图5的剖线A-A’与剖线B-B’。
请参照图5及图6，本实施例的显示装置30与图1及图2的显示装置10的主要差异在于：信号线与像素电极的配置关系不同。在本实施例中，电路基板100B的第一信号线SL1’与第二信号线SL2’在基板101的法线方向(例如方向Z)上不重叠于多个像素电极PE。更具体地说，这些信号线是设置在这些像素电极PE之间，且电路基板100B的遮光图案层150B在方向Z上重叠于第一信号线SL1’与第二信号线SL2’。然而，本发明不限于此,在其他实施例中,电路基板的第一信号线与第二信号线在基板的法线方向(例如方向Z)上也可部分重叠于多个像素电极。特别说明的是，在另一些未示出的实施例中，在方向Z上与信号线重叠的遮光图案层的材质也可包括黑色树酯材料。
值得一提的是，外部光线在通过显示介质层300后入射多个像素电极PE之间的区域并朝向第一信号线SL1’或第二信号线SL2’传递，通过在这些信号线上设置遮光图案层150B，可避免外部光线经由信号线反射，有助于提升显示装置30的暗态表现及显示对比。
纵上所述，在本发明的一实施例的显示装置中，为了使显示装置具有良好的暗态表现，其电路基板的多个像素电极上设有黑化层。另一方面，在显示介质层远离电路基板的一侧设置感测基板，可让使用者在书写的过程中，同步记录其手写笔迹。当使用者欲再现被记录(或存储)的手写笔迹时，部分的像素电极可被致能以驱使显示介质层的部分液晶分子形成具有反射能力的排列状态(例如胆固醇型液晶的平面态)而达到手写笔迹的再现。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (11)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
电路基板，包括多个像素电极与第一黑化层；
感测基板，与所述电路基板相对设置；以及
显示介质层，设置于所述电路基板与所述感测基板之间，其中所述第一黑化层设置在所述多个像素电极上，且重叠于所述多个像素电极。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述感测基板包括基板与触控感测层，所述触控感测层设置于所述基板上，且所述基板的材质包括聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二酯。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一黑化层包括黑化金属。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电路基板还包括遮光图案层，设置于所述多个像素电极之间。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述遮光图案层为导电层与第二黑化层的堆叠结构。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述遮光图案层具有浮置电位。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述遮光图案层的所述导电层与所述多个像素电极的材质相同。
8.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，任两相邻的所述多个像素电极在排列方向上具有间距，所述遮光图案层在所述排列方向上具有宽度，且所述宽度大于等于所述间距。
9.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述遮光图案层包括黑色树脂材料。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括电极层，设置于所述显示介质层与所述感测基板之间。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示介质层包括胆固醇型液晶、高分子分散型液晶或高分子网络型液晶。
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