CN1517746A - 光干涉式彩色显示面板及光干涉调节元件 - Google Patents

Abstract

一种光干涉式彩色显示面板，是由一彩色滤光片基板、一图案化支撑层、多个第一电极、多个光学薄膜以及多个第二电极所构成。其中，图案化支撑层与第一电极皆配置于彩色滤光片基板上，且图案化支撑层位于各第一电极之间的区域上，光学薄膜则配置于第一电极上，而第二电极配置于第一电极上方，并通过图案化支撑层支撑住，且第二电极与第一电极之间具有相同的空气间隙。由于是通过彩色滤光片基板达成彩色化的需求，故各个光干涉调节元件中的第二电极与第一电极间的空气间隙皆设计为相同，使得面板在制作上更为简易。

Description

光干涉式彩色显示面板及光干涉调节元件

技术领域

本发明是有关于一种光干涉式彩色显示面板及光干涉调节元件，且特别是有关于一种采用单一空气间隙设计以及彩色滤光薄膜的光干涉式彩色显示面板及光干涉调节元件。

背景技术

目前具有重量轻、厚度薄的平面显示器，例如液晶显示器(LCD)、有机电激发光显示元件(OLED)、等离子显示器(PDP)等已被广泛的应用于日常生活中。其中，液晶显示器已经渐渐成为显示器的主流，但液晶显示器仍然存在有许多的问题，例如是视角不够广、应答时间不够快、需要通过彩色滤光片方能全彩化，以及需要使用偏光片而使光源利用效率不佳，进而导致背光模块更为耗电等等的问题。

现今已有一种光干涉式显示面板被发展出来，其主要是由多个阵列排列的光干涉调节元件(Optical Interference Modulator)所构成。其中，光干涉调节元件主要由一透明电极、一反射电极以及一用以支撑反射电极的支撑层所构成。通过支撑层的支撑，反射电极与透明电极之间会间隔一特定的空气间隙(Air Gap)，光线由透明电极端进入光干涉调节元件之后，会经过空气间隙并入射至第二电极上，接着再通过第二电极从透明电极端反射出来。由于光线在不同的空气间隙中会受到不同程度的干涉(Interference)，进而呈现不同色光，如红光、绿光以及蓝光。此外，光干涉调节元件中的反射电极必须结合微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)进行设计，以使得光干涉调节元件能够切换于开启/关闭(on/off)两种状态之间，进而达到显示的目的。

上述由光干涉调节元件所构成的光干涉式显示面板不需架构彩色滤光膜与偏光板即可显示适当的彩色画面，能够节省使用彩色滤光片所需的成本。此外，上述由光干涉调节元件所构成的光干涉式显示面板具有低电力耗能、快速应答时间及双稳态(Bi-stable)的特性，因此有利于低电力耗能产品的开发，进而应用于可携式(portable)的产品上，例如是移动电话(Mobile Phone)、个人数字助理(PDA)、电子书(e-book)等。

图1为公知光干涉式彩色显示面板的示意图。请参照图1所示，光干涉式彩色显示面板100主要是由一基板110、一图案化支撑层120、多个第一电极130、多个光学薄膜140以及多个第二电极150所构成。其中，基板110通常是玻璃基板或其它透明材质的透明基板；图案化支撑层120配置于基板110上，且图案化支撑层120用以支撑住第二电极150的边缘；第一电极130配置于基板110上，此第一电极130为透明电极，其材质例如是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)；光学薄膜140配置于第一电极130上，且光学薄膜140通常是由多层高介电系数与多层低介电系数交互堆栈所组成；第二电极150配置于图案化支撑层120上方，并通过图案化支撑层120支撑，此第二电极150通常是具有光反射的金属材质。

公知的光干涉式彩色显示面板是由具有不同空气间隙(Air Gap)的光干涉调节元件(interference modulator)所构成。由图1中可知，不同的光干涉调节元件中，第二电极150与第一电极间130之间空气间隙的设计并不相同，且为了达成彩色显示的目的，光干涉调节元件中的空气间隙通常会设计成三种空气间隙d1、d2、d3，其中，空气间隙为d1的光干涉调节元件例如能够显示红光；空气间隙为d2的光干涉调节元件例如能够显示蓝光；而空气间隙为d3的光干涉调节元件例如能够显示绿光。换言之，当光线由外界依序穿透基板110、第一电极130、光学薄膜140之后，会经过不同的空气间隙d1、d2、d3入射至第二电极150上，接着再由第二电极150反射出基板110外时，受到不同程度的干涉(Interference)而呈现红光、绿光以及蓝光。

公知光干涉调节元件中的第二电极150必须是反射材质，且必须具备良好的机械特性，当第二电极150与第一电极130耦接于一偏压时，第二电极150会因电性吸引而朝向第一电极130移动，进而改变光干涉调节元件中的空气间隙d1、d2、d3。换言之，通过光干涉调节元件中空气间隙d1、d2、d3的改变，即可让显示面板中的各个光干涉调节元件(像素)切换其开启/关闭(on/off)的状态。

承上所述，公知光干涉式彩色显示面板主要是通过三种不同空隙间隙的光干涉调节元件来呈现红光、绿光与蓝光，其缺点如下：

1.不同空隙间隙的光干涉调节元件在制作上必须分开进行，其工艺相当繁琐而造成成本上的负担。

2.不同空隙间隙的光干涉调节元件在制作上必须分开进行，使得制作时间随之拉长，进而影响产能(throughput)。

3.不同空隙间隙的光干涉调节元件在制作上必须分开进行，使得工艺冗长且复杂，故往往造成产品合格率低落。

发明内容

因此，本发明的目的就是在提供一种光干涉式彩色显示面板及光干涉调节元件，通过设计同一空气间隙并配合彩色滤光薄膜，以使显示面板达到多彩或全彩的效果，并使得工艺更为简易。

基于上述目的，本发明提出一种光干涉式彩色显示面板，此光干涉式彩色显示面板是由一彩色滤光片基板、一图案化支撑层、多个第一电极、多个光学薄膜以及多个第二电极所构成。其中，图案化支撑层与第一电极皆配置于彩色滤光片基板上，且图案化支撑层位于各第一电极之间的区域上，光学薄膜则配置于第一电极上，而第二电极配置于第一电极上方，并通过图案化支撑层支撑住，故第二电极与第一电极之间具有相同的空气间隙。

基于上述目的，本发明提出一种光干涉调节元件，此光干涉调节元件是由一基板、一彩色滤光薄膜、一图案化支撑层、一第一电极、一光学薄膜以及一第二电极所构成。其中，彩色滤光薄膜配置于基板上，第一电极与图案化支撑层配置于彩色滤光薄膜上，且图案化支撑层例如位于第一电极分布的区域以外。光学薄膜则配置于第一电极上，而第二电极配置于第一电极上方，并通过案化支撑层支撑住，故第二电极与第一电极之间具有一空气间隙。

依照本发明的较佳实施例，彩色滤光片基板由一基板、一黑矩阵以及多个彩色滤光薄膜所构成。其中，黑矩阵配置于基板上，黑矩阵具有多个格点，而彩色滤光薄膜配置于基板上，且位于黑矩阵的各格点内。

依照本发明的较佳实施例，彩色滤光薄膜例如为红色滤光薄膜、绿色滤光薄膜或蓝色滤光薄膜。基板例如是透明基板，其材质例如是玻璃或高分子塑料等。第一电极例如为透明电极，且其材质例如为铟锡氧化物。第二电极例如为金属电极，且其材质例如为钼、钼合金、铬、铝或铝合金等。光学薄膜例如是由多层高介电系数与多层低介电系数交互堆栈所形成。

本发明的光干涉式彩色显示面板及光干涉调节元件因利用同一空气间隙以及彩色滤光薄膜的结构，以使显示面板展现多彩或全彩的效果，且单一空气间隙的设计将使得面板制造流程更为简易。

附图说明

图1为公知光干涉式彩色显示面板的示意图；以及

图2是依照本发明一较佳实施例光干涉式彩色显示面板的示意图。

100：光干涉式彩色显示面板

110：基板

120：图案化支撑层

130：第一电极

140：第二电极

d1、d2、d3：空气间隙

200：光干涉式彩色显示面板

210：彩色滤光片基板

212：基板

214：黑矩阵

216：彩色滤光薄膜

216a：红色滤光薄膜

216b：绿色滤光薄膜

216c：蓝色滤光薄膜

220：图案化支撑层

230：第一电极

240：光学薄膜

250：第二电极

d4：空气间隙

A：光干涉调节元件

具体实施方式

图2是依照本发明一较佳实施例光干涉式彩色显示面板的示意图。请参照图2所示，光干涉式彩色显示面板200主要由一彩色滤光片基板210、一图案化支撑层220、多个第一电极230、多个光学薄膜240以及多个第二电极250所构成。

彩色滤光片基板210由一基板212、一黑矩阵214以及多个彩色滤光薄膜216所构成。其中，基板212例如是透明基板，且其材质例如是玻璃、高分子塑料或其它透明材质。黑矩阵214配置于基板212上，且黑矩阵214具有多个格点，而彩色滤光薄膜216则配置于基板212上，并位于黑矩阵214的格点之内。上述的彩色滤光薄膜216例如包含多个红色滤光薄膜216a、多个绿色滤光薄膜216b以及多个蓝色滤光薄膜216c，且红色滤光薄膜216a、绿色滤光薄膜216b、蓝色滤光薄膜216c可以各种型态排列于黑矩阵214的格点之内，如马赛克型、三角配置型、条列配置型、四像素配置型等型态。

图案化支撑层220配置于彩色滤光片基板210的黑矩阵214的上方，且图案化支撑层220用以支撑住第二电极250的边缘，由图2中可知，图案化支撑层220例如为多个柱状支撑体。此外，图案化支撑层220的材质例如为树脂(resin)或其它与化性与物性安定的材质。

第一电极230配置于彩色滤光片基板210上，此第一电极230为透明电极，其材质例如是铟锡氧化物或其它透明的导电材质。

光学薄膜240配置于第一电极230上，且光学薄膜240通常是由至少一层第一介电薄膜240a与至少一层第二介电薄膜240b交互堆栈所组成，其中第一介电薄膜240a与第二介电薄膜240b的介电系数不相同。

第二电极250配置于第一电极230，并通过图案化支撑层220支撑住，以使得第一电极230于第二电极250之间维持一空气间隙。本实施例中，第二电极150例如是具有光反射能力的金属电极，其材质例如是钼、钼合金、铬、铝或铝合金等。

由图2中可知，本实施例主要是通过彩色滤光片基板210达到彩色化显示的效果，因此可将各个光干涉调节元件A中第二电极250与第一电极间230之间空气间隙d4设计为相同。由于各个光干涉调节元件A对应于彩色滤光片基板210上各彩色滤光薄膜216配置，故红色滤光薄膜216a与其上方的光干涉调节元件A搭配将可显示红光，绿色滤光薄膜216b与其上方的光干涉调节元件A搭配将可显示绿光，而蓝色滤光薄膜216c与其上方的光干涉调节元件A搭配将可显示蓝光。换言之，当光线由外界依序穿透彩色滤光片基板210上的彩色滤光薄膜216、第一电极230、光学薄膜240之后，会经过相同的空气间隙d4入射至第二电极250上，接着再由第二电极150反射出彩色滤光片基板210外时，将可分别呈现色饱和度(色纯度)较高的红光、绿光以及蓝光。

承上所述，由于光干涉调节元件A中的第二电极250是反射材质，且具备良好的机械特性，当第二电极250与第一电极230耦接于一偏压时，第二电极250会因电性吸引而朝向第一电极230移动，进而改变光干涉调节元件A中的空气间隙d4。换言之，通过光干涉调节元件A中空气间隙d4的改变，即可让显示面板中的各个光干涉调节元件A(像素)切换于开启/关闭(on/off)的状态之间。

综合以上所述，本发明至少具有下列优点：

1.本发明光干涉式彩色显示面板，由于每一光干涉调节元件的空气间隙皆相同，各个光干涉调节元件可同时制作，使工艺更行简易，故可降低成本。

2.本发明光干涉式彩色显示面板，由于每一光干涉调节元件的空气间隙皆相同，可避免公知需重复制作所造成的时间浪费，故可提升产能(throughput)。

3.本发明光干涉式彩色显示面板，由于每一光干涉调节元件的空气间隙皆相同，使工艺更行简易，故产品的合格率可提升。

4.本发明光干涉式彩色显示面板中所使用的彩色滤光薄膜，由于已是目前相当成熟的技术，其取得容易且色纯度高，故实用性高。

Claims (17)

1.一种光干涉式彩色显示面板，其特征是，其包括：

一彩色滤光片基板；

一图案化支撑层，配置于该彩色滤光片基板上；

多个第一电极，配置于该彩色滤光片基板上；

多个光学薄膜，配置于该些第一电极上；以及

多个第二电极，配置于该些第一电极上方，并通过该图案化支撑层支撑，其中该些第二电极与该些第一电极之间具有相同的空气间隙。

2.如权利要求1所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该彩色滤光片基板包括：

一基板；

一黑矩阵；以及

多个彩色滤光薄膜，其中该黑矩阵配置于该基板上，且该黑矩阵具有多个格点，而该些彩色滤光薄膜配置于该基板上，且位于该些格点之内。

3.如权利要求2所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该些彩色滤光薄膜包括多个红色滤光薄膜、多个绿色滤光薄膜，以及多个蓝色滤光薄膜。

4.如权利要求1所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该些第一电极的材质包括透明电极。

5.如权利要求4所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该些第一电极的材质包括铟锡氧化物。

6.如权利要求1所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该些第二电极的材质包括金属电极。

7.如权利要求6所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该些第二电极的材质包括钼、钼合金、铬、铝及铝合金其中之一。

8.如权利要求1所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该基板的材质为玻璃及高分子塑料其中之一。

9.如权利要求1所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，每一该些光学薄膜包括：

至少一第一介电薄膜；以及

至少一第二介电薄膜，其中该第二介电薄膜与该第一薄膜交互堆栈，且该第二介电薄膜的介电系数与该第一介电薄膜的介电系数不同。

10.一种光干涉调节元件，其特征是，其包括：

一基板；

一彩色滤光薄膜，配置于该基板上；

一图案化支撑层，配置于该彩色滤光薄膜上；

一第一电极，配置于该彩色滤光薄膜上；

一光学薄膜，配置于该第一电极上；以及

一第二二电极，配置于该第一电极上方，并通过该图案化支撑层支撑，其中该第二电极与该第一电极之间具有一空气间隙。

11.如权利要求10所述的光干涉调节元件，其特征是，该彩色滤光薄膜包括一红色滤光薄膜、一绿色滤光薄膜，以及一蓝色滤光薄膜其中之一。

12.如权利要求10所述的光干涉式彩色显示面板，其特征是，该第一电极的材质包括透明电极。

13.如权利要求12所述的光干涉调节元件，其特征是，该第一电极的材质包括铟锡氧化物。

14.如权利要求10所述的光干涉调节元件，其特征是，该第二电极的材质包括金属电极。

15.如权利要求14所述的光干涉调节元件，其特征是，该第二电极的材质包括钼、钼合金、铬、铝及铝合金其中之一。

16.如权利要求10所述的光干涉调节元件，其特征是，该基板的材质为玻璃及高分子塑料其中之一。

17.如权利要求10所述的光干涉调节元件，其特征是，该光学薄膜包括：

至少一第一介电薄膜；以及

至少一第二介电薄膜，其中该第二介电薄膜与该第一薄膜交互堆栈，且该第二介电薄膜的介电系数与该第一介电薄膜的介电系数不同。

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