TW200417751A - Color changeable pixel - Google Patents

Description

200417751 玫、發明說明 屋之技術領域 本發明是有關於一種可變色畫素單元，且特別是有關 於一種光干涉式顯示面板之可變色畫素單元。 平面顯示器由於具有體積小、重量輕的特性，在可攜 式顯示設備，以及小空間應用的顯示器市場中極具優勢。 現今的平面顯示器除液晶顯示器（Liquid Crystal Display， LCD )、有機電激發光二極體（Organic Electro-Luminescent Display，OLED)和電漿顯示器（Plasma Display Panel， PDP )等等之外，一種利用光干涉式的平面顯示模式已被 提出。 請參見美國USP5835255號專利，該專利揭露了一可 見光的調整元件陣列（Array of Modulation )，可用來作為 平面顯示器之用。請參見第1圖，第1圖係繪示習知調整 元件的剖面示意圖。每一個調整元件1 〇〇包括兩道牆 (Wall) 102及104，兩道牆102、104間係由支撐物1〇6 所支撐而形成一腔室（Cavity)108。兩道牆102、104間的 距離，也就是腔室108的長度為D。牆102、104其中之 一係為一具有光吸收率可吸收部分可見光的部分穿透部分 反射層，另一則係為一以電壓驅動可以產生形變的反射 屬 17751 曰、，田入射光穿過牆102或1〇4而進入腔室中時，入 射光所有的可見光頻譜的波長（Wave Length，以λ表示） 中’僅有符合公式Μ的波長（λι)可以產生建設性干涉 而輸出。其中#為自然數。換句話說， 2Ώ = Νλ (1.1) §月^至108長度D滿足入射光半個波長的整數倍時，則可 產士建设性干涉而輸出陡山肖的光波。此時，觀察者的眼睛 順著入射光入射的方向觀察，可以看到波長為的反射 光，因此，對調整元件1〇〇而言係處於，，開，，的狀態。 第2圖係係繪示習知調整元件加上電壓後的剖面示意 囷明多…、弟2圖，在電壓的驅動下，踏1〇4因為靜電吸 引力而產生形變，向牆1〇2的方向塌下。此時，兩道牆1〇2、 104間的距離，也就是腔室1〇8的長度並不為零，而是為 d ’d可以等於零。此時，公式1]t中的D將以d置換入 射光所有的可見光頻譜的波長λ中，僅有符合公式ι·ι的 Τ見光波長（λ 2 )可以產生建設性干涉，經由牆丨〇4的 反射穿透牆102而輸出。牆102對波長為;12的光具有較 南的光吸收，此時，入射光所有的可見光頻譜均被濾除， 對順著入射光入射牆1〇2的方向觀察的觀察者而言，將不 會看到任何可見光頻譜内的反射光，因此，對調整元件】〇〇 而言係處於’’關’’的狀態。 對單色平面顯示器而言，調整元件100所組成可以利 200417751 用，壓2作來控制開關的陣列已足夠，但對於彩色平面顯 示器而言，調整元件100顯然不夠。習知的作法係製造具 有不同腔室長度的三個調整元件而成為_個晝I， 1 圖及第4圖所示，帛3圖及第4圖係繪示習：利用調整元 件所製造之彩色平面顯示器剖面示意圖。帛3圖係繪示習 知！層式彩色平面顯示器剖面示意圖。複層式彩色平面顯 不器200包括了三層調整元件2〇2、2〇4及2〇6。去入射光 208入射時，三層調整元件2〇2、2〇4及2〇6分別^反射一 個波長的色光，例如，紅光、綠光或藍光。三層‘整元件 2〇2、2〇4及2〇6之所以能反射出不同波長的色光係利用不 同的腔室長度以及選用不同的反射鏡面。三層重疊調整元 件的方式來製造彩色平面顯示器的方法所得到的解析度差 而且如圖所不，藍光的亮度較紅光的亮度低。 第4圖係繪示習知陣列式彩色平面顯示器剖面示意 圖。在同-基# 300上分別形成三個調整元件3〇2、3二 及306陣列，當入射光3〇8入射時，三個調整元件3⑽、3〇4 及鳩不同的腔室長度可分別反射出不同波長的色光1 如’紅光、綠光或藍光。調整元件陣列式的排列除了益須 選用不同的反射鏡面，更重要的是可以提供極佳的解析度 :且各種色光間的亮度均勻’但是’由於腔室長度的不同， :個调整π件必需要分別製造，例如，製造調整元件如 時需以光阻遮蔽欲形成調整元件3〇4及3〇6的區域，複雜 的製程本身而言成本較高，更嚴重的是由於複雜的製程而 使得良率無法提升。除此之外’製程上的偏差，例如腔室 200417751 的長度的偏差會使得反射出來的色光產生紅位移（Red shift)或藍位移（Blue shift)時，完全不可能修正，基材只 能報廢。 因此，提供一個彩色光干涉式顯示面板能夠同時具有 高解析度、高亮度、製程簡易且製程良率高，成為一個重 要的課題。 發明内容 因此本發明的目的就是在提供一種可變色畫素單元， ，，於製造彩色光干涉式顯示面板，可以具有高解析度及 高亮度。 本發明的另一目的是在提供一種可變色晝素單元，適 =於製造彩色光干涉式顯示面板，製㈣易而且製程良率 本發明的又-目的是在提供一種可變色畫素單元，適 用於製造彩色料涉式顯示面板，可以在後 正可變色晝素單元製程上的偏差。 中仏 根據本發明之上述目的，在本發明—較佳實施 \種调整70件’可以作為-可變色晝素單元，至少包 -第：電極、一第二電極與一第三電極，其中，三個電 列且第二電極位於第一電極與第三電極之間 =°糸為一半穿透電極，第二電極則係為一可變形 反射電極。第_電極與第二電極間係由支撐物所支標而 200417751 成—腔室，腔室的長度為D。 、，在調整元件為，，開”的狀態下，在第一電極與第二電極 筮一帝力電壓，虽入射光由第一電極一側入射並在藉由在 ，一電極與第二電極間的腔室内發生光干涉作用後，入射 ，所有的可見光頻譜的波長中，僅有符合公式U的波長 可以產生建設性干涉，經由第二電極的反射穿透第一電極 :輸：。反射光的頻率和腔室的長度有關。第三電極係為 作電極，在第三電極上可以施加一第_電1，由於第 一電極係為一可變形之反射電極，第二電極會受到第三電 極上的電㈣影響，可以是被吸引或被排斥而改變了 i一 電極與第二電極間的距離’也就是腔室的長度。由公式I」 ::腔至長度的改變可以改變反射光的波長而得到不同 =色光，例如紅光、綠光或藍光。另外如習知所示，在第 電極與第二電極間加上一第二電壓’在第二電壓的驅動 :二可以變形的第二電極因為靜電吸引力而產生形變，向 二：：極的方向塌下’而使調整元件處於，，關，，的狀態，不 反射出任何可見光。 根據本發明m的，在本發明—較佳實施例提供 p列式彩色平®顯示ϋ結構。在n 調整元件陣列，每三個調整μ可以形成-書;每= ::件至少包含-第-電極、-第二電極與二第三電極： 二中，三個電極約成平行排列且第二電極位於第_ =電極之間。第：電極係為-半穿透電極，第二電極則 係為-可變形之反射電極。第—電極與第二電極間係由支 200417751 芽=支撐而形成一腔室，腔室的長度為D。在三個調整 兀^八:兩個或是三個的第三電極上施加不同的電壓，由 於第一電極係為一可變形之反射電極，第二電極會受到第 2極上的電壓的影響，可以是被吸引或被排斥而改變了 弟電極與第二電極間的距離，也就是腔室的長度，因此， :個調整：件中的腔長都不相同。在調整元件為，，開，，的狀 匕、了，在第一電極與第二電極並不施加電壓，由公式1 · 1 所Ί室長度的改變可以改變反射光的波長而得到不同 的々色光，例如紅光、綠光或藍光。同樣的，如習知所示， 在第#電極與第二電極間加上—電壓，在電壓的驅動下， :以k形的第二電極因為靜電吸引力而產生形變，向第一 ，極的方向塌下，而使調整㈣處於，，關，，的狀態，不反射 出任何可見光。 根據本發明所揭露的調整元件之陣列所組成的彩 =顯示器’保留了習知陣列式彩色平面顯示器的優點，且 回解析度及w度，同時也具有習知複層式彩色平面顯 : = 製程簡易而且製程良率高，了具備習知兩 種先干涉式彩色平面顯示器的優點外，更可以利用第 極上施加的電壓來微調調整元件内腔室的長度，以修 能因製程的誤差而產生的腔室長度的偏差，以提5製^ 良率。由此可知’本發明所揭露的調整元件 ： 列時同時保持習知光干涉式彩色平面 ：陣 古紐乂 ώ … 月丨命尸坏有的優點， -解析度、面受度、製程簡易及製程良率高之 增加製程時的裕度，提高光干涉式彩色平面顯μ㈣= 200417751 良率。 免施 為了讓本發明所提供之可變色畫素單元結構更加清楚 起見’在本發明實施例i中詳細說明每—調整元件之結構。 另外，為使本發明所揭露以調整元件陣列所形成之光干涉 式彩色平面顯示器更加清楚起見，在本發明實施例2中^ 一步詳細說明。 實施例1 明參照第5A圖，第5A圖係緣示依照本發明第一較 佳實施例的一種調整元件剖面示意圖。一調整元件5〇〇， 可以作為一可變色畫素單元，至少包含一第一電極5〇2、 一第二電極504與一第三電極506，其中，三個電極約成 平行排列且第二電極504位於第一電極502與第三電極5〇6 之間。第一電極502及一第二電極504係選自於窄波帶 (Narrowband)鏡面、寬波帶（Broadband)鏡面、非金屬鏡 及金屬鏡或其組合所組成之族群。 第一電極502係為一部分穿透部分反射電極，一般係 由一基材5021、一吸收層5022及一介電層5023所組成。 當入射光穿過第一電極502時，入射光的部分強度為吸收 層5022所吸收。其中，形成基材5021的材質可以為導電 200417751 ，月^貝，例如氧化銦錫玻璃（ΙΤ〇)或是氧化錮辞玻璃 i上形成吸收層5〇22的材質可以為金屬，例如鋁、 二、銀專等。形成介電| 5〇23的材質可以為氧化石夕、氮 矽或金屬氧化物。金屬氧化物的部分可以 吸收層助而獲得。第二電極5〇4則係為—可^形^反 射電極’在電壓的控制下可以變形而上下移動。一般而言 形成第一電極504的材質可以為介電材質/導電不（半） 透明材質或是金屬材質/導電透明材質。 。第電極502與第二電極504間係由支撐物5〇8所支 撐而形成一腔室510,腔室的長度為D。第二電極5〇4與 第二電極506間也係由支撐物512所支撐。 —在調整元件5〇〇為，，開，，的狀態下，在第一電極502與 第，電極504間之腔室510維持D的長度，當入射光514 由第一電極502 —側入射並在藉由在第一電極5〇2與第二 電極504間的腔室51〇内發生光干涉作用後，入射/光514 所有的可見光頻譜的波長中，僅有符合公式M的波長可 以產生建設性干涉，經由第二電極5〇4的反射穿透第一電 極502而輸出。反射光的頻率和腔室的長度有關。 :參照第5B圖，第5B圖係繪示調整元件中第三電極 之功肖b之剖面示意圖。在第三電極5〇6上可以施加一電壓 V!，由於第二電極5〇4係為一可變形之反射電極，第二電 極504會受到第三電極5〇6上的電壓％的影響，可以因 被吸引或被排斥而靠近（位置5〇41)或遠離（位置5〇42) 第三電極506改變了第一電極5〇2與第二電極5〇4間的距 200417751 離，也就是腔室5〇1的長度由D改變成Di或d2而。由公 式1.1所不，腔室501長度的改變可以改變反射光的波長 而得到不同的色光，例如紅光、綠光或藍光。 1 々請繼續參照第5B圖，如習知所示，在第一電極5〇2 與第二電極504間加上一電壓V2，在電壓％的驅動下， 可以變形的第二電# 5G4因為靜電吸引力而產生形變，向 第一電極502的方向塌下（位置5〇43)，而使調整元件5〇〇 處於”關’，的狀態，不反射出任何可見光。 針對光干涉式單色平面顯示器而言，相較習知之下， 利用本實施例所揭露之調整元件作為畫素單元並不會增加 製程的步驟，但若因製程上的偏差而使腔室的長度並^原 先叹汁的長度或疋因製程上的偏差而使鏡面電極的特性偏 離所設計的反射光波長時，可以利用第三電極上施加的電 壓來微調調整元件内腔室的長度，以修正可能因製程的誤 差，以提高製程的良率。 U、 請參照第6圖，第6圖係繪示依照本發明第二較佳實 施例的一種調整元件陣列剖面示意圖。一調整元件陣列 600，調整元件陣列600具有三個並列的調整元件6〇2、6〇4 及606，三個調整元件602、604及606可以構成一查素， 其中，每一調整元件可做為一可變色畫素單元。每二調整 元件的結構均與實施例1中所揭露者相同。以_控制電路 200417751 608連結到第三電極6〇23、6043及6063之上，控制電路 608可以各別或同時對第三電極6023、6043及6063施加 相同或不同的電壓，由於第二電極6022、6042及6062係 為一可變形之反射電極，第二電極6022、6042及6062會 受到第三電極6023、6043及6063上的電壓的影響，可以 因被吸引或被排斥而改變了第一電極6〇21、6041及6061 與第二電極6022、6042及6062間的距離，也就是腔室61〇 的長度而使調整元件602、604及606具有不同的腔室 6102、6104及6106具有不同的長度dl、七及d3。在調整 元件602、604及606為，，開，，的狀態下，由公式1丨所示， 腔室長度屯、A及4的設計可以產生不同波長的反射光， 例如紅光、綠光或藍光。 同樣的，如習知所示，以一驅動電路612連結到調整 兀件602、604及606之上，驅動電路612可以各別或同 時對在第一電極602卜6〇41及6〇61與第二電極6〇22、6〇42 及6062間施加一電壓，在電壓的驅動下，可以變形的第 一電極6022、6042及6062因為靜電吸引力而產生形變， 向第一電極6021、6041及6061的方向塌下，而使調整元 件602、604及606分別或同時處於，，關，，的狀態，而產生 、、工光、綠光、藍光、兩兩混合之色光或不反射出任何可見 光。 、，根據本實施例所揭露的調整元件之陣列所組成的彩色 平面顯示器Μ呆留了習知陣列式彩色平面顯示器的優點， 具有高解析度及高亮度，同時也具有f知複層式彩色平面 10 200417751 …員示叩的饭點，製程簡易而且製程良率高。相較於習知陣 列式彩色平面顯示器而言，本實施例所揭露的調整元件之 :列中腔室的長度相同，腔室長度的變化係由控制電路所 ^制，而非利用的製程來形成不同腔室長度的調整單元， 製耘簡易且及製程良率高。相較於習知複層式彩色平面顯 不為而言，本實施例所揭露的調整元件之陣列，所有可用 $產生反射色光的調整元件位於同一平面上，入射光不需 牙透多層的調整元件以反射出不同的色光，因此具有高解 析度及间冗度，而且，習知複層式彩色平面顯示器為使入 射光有效穿過位於前位置的調整元件到達後位置的調整元 件亦及後位置調整元件中光干涉的結果（綠光波長或藍光 波長的反射光）能有效的穿透前位置調整元件，三類型調 ^ 7L件的第一電極及第二電極所使用的材質組成及厚度均 =不相同，製程看似單純，但實際上仍是相當的複雜。相 車乂之下，本發明所揭露的調整元件之陣列的製程的複雜度 並不高於習知的製程。 除了具備習知兩種光干涉式彩色平面顯示器的優點 外，更可以利用第三電極上施加的電壓來微調調整元件内 腔室的長度，以修正可能因製程的誤差而產生的腔室長度 的偏差，以提高製程的良率。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 1中和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 200417751 圖或說明 為讓本毛明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉_較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： :1圖係繪示習知調整元件的剖面示意圖； 第2圖係係綠不習知調整元件加上電壓後的剖面示意 圖； 第3圖係、、、曰不習知複層式彩色平面顯示器剖面示意 圖； 第4圖係繪示習知陣列式彩色平面顯示器剖面示意 圖； 第5A圖係繪示依照本發明第一較佳實施例的一種調 整元件剖面示意圖； 第5B圖係繪示調整元件中第三電極之功能之剖面示 意圖；以及 第6圖係繪示依照本發明第二較佳實施例的一種調整 元件陣列剖面示意圖。 式標記說明 100 > 202 204、206、302、304、 3〇6、500、602、604、 200417751 606 :調整元件 102 、 104 ·•牆 106、508、512 :支撐物 108、510、6102、6104、6106 :腔室 200 :複層式彩色平面顯示器 300 :陣列式彩色平面顯示器 301、5021 :基材 502、6021、6041、6061 :第一電極 504、6022、6042、6062 :第二電極 5041、5042、5043 :位置 506、6023、6043、6063 :第三電極 5022 :吸收層 5023 :介電層 514 :入射光 600 :調整元件陣列 608 :控制電路 R :紅光 G :綠光 B :藍光

Claims (1)

1. 200417751 十、申請專利範圍 含：i -種可變色晝素單元，該可變色晝素單元至少包 一第一電極； =作電極，與該第一電極約成平行排列；以及 成平扞電極’介於該第一電極與該操作電極之間並約 :排丨中該第二電極與該第—電極形成一腔室， '、以腔至之長度可使一入射光在該腔室内發生干涉，而 使該^射光中特定波長的部分得以被反射而透出該ζ變色 畫素單7〇，在該操作電極與該第二電極間施加一電壓 變該腔室的長度，以獲得不同波長之反射光。 ^ 2·如申請專利範圍第1項所述之可變色晝素單元， 其中該第一電極至少包含： 一基材； 一吸收層；以及 一介電層。 、 3·如申請專利範圍第2項所述之可變色晝素單元， 其中該基材為透明導電材質。 4.如申請專利範圍第2項所述之可變色晝素單元， 14 200417751 其中形成該介電層的材質可以為氧化矽、氮化石夕或金屬氧 化物。 5 ·如申請專利範圍第2項所述之可變色畫素單元， 其中該吸收層可以為金屬。 6·如申請專利範圍第2項所述之可變色晝素單元， 其中該基材為銦錫氧化玻璃或銦辞氧化玻璃。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之可變色畫素單元， 其中該第一電極與該第二電極係選自於窄波帶鏡面、寬波 帶鏡面、非金屬鏡及金屬鏡或其組合所組成之族群。 8·如申請專利範圍第1項所述之可變色晝素單元， 其中該第二電極係為可以產生上下形變的電極。 9·如申請專利範圍第1項所述之可變色畫素單元， 其中6亥第一電極係為可以移動的電極。 1〇·如申請專利範圍第1項所述之可變色晝素單元， /、中A第_電極至少包含一不透明導電材質或一半透明導 電材質。 U·如申請專利範圍第1〇項所述之可變色畫素單元， 200417751 其中該半透明導電材質可以為銦錫氧化玻璃或銦鋅氧化 璃。 12·如申請專利範圍第1項所述之可變色畫素單元， 其中更包括複數個支撐物位於該第一電極與該第二電極之 間及忒弟二電極與該操作電極之間。 13· —種光干涉式彩色平面顯示器，該光干涉式彩色 平面顯示器至少包含： / 一控制電路； 一驅動電路；以及 一調整元件陣列，該調整陣列中之每一調整元件包 括·· 一第一電極； 一第二電極； 一操作電極， 一其中邊控制電路與該操作電極電性連接以控制該調整 π件中之一腔室之長度而能反射特定波長之可見光，該驅 動電路電性連接該第_電極與該第二電極以控制該調整元 件之開關。 14·如申請專利範圍第13項所述之光干涉式彩色平 面顯示器，其中該第一電極至少包含·· 一基材； 200417751 一吸收層；以及 一介電層。 15.如申請專利範圍第14項所述之光 面顯示器，其中該基材為透明導電材質。 /v式彩色平 16·如申請專利範圍帛14項所述之光 〜 面顯示器，其中形成該介電層的材質可以 v，彩色平 矽或金屬氧化物。 〜氧1化石夕、氮化 17·如申請專利範圍第14項所述之光 面顯示器，其中該吸收層可以為金屬。 ^色平 面顯^如中請專利範圍第14項所述之光干涉式彩色平 ’、、、不益’其中4基材為銦錫氧化玻璃或銦鋅氧化破璃。 19· #申請專利範圍第13項所述之光干涉式彩色平 :不器’其中該該第一電極與該第二電極係選自於窄波 二面、寬波帶鏡面、非金屬鏡及金屬鏡或其組合所 <私群。 20.。如申請專利範圍第13項所述之光干涉式彩色平 ^ 員不益，其中該第二電極係為可以產生上下形變的電 17 ZUU41//DL 21. 面顯示器 如申請專利範 ’其中該第二 圍第13項所述之光干涉 電極係為可以移動的電極7 彩色平 面顯干¥ H- rb 項所述之光干涉式采丄 由』不裔，其中該第二電極至 "'衫色平 一半透明導電材質。 3不透明導電材質或 項所述之光干涉式彩色平 貝可以為銦錫氧化玻璃或 23·如申請專利範圍第22 面顯示H ’其中該半透明導電材 銦鋅氧化玻璃。 面顯示5§，i® > 3項所述之光干涉式彩色平 第:電缺；i數個支撐物位於該第—電極與該 電極之間及㈣二電極與該操作電極之間。