TW200947392A - Display device driven by electric field - Google Patents

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Dae-Jung Jeong
Yi-Yong Kim
Byung-Uk Kim
Chun-Hyuk Lee
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Dongjin Semichem Co Ltd
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Description

200947392 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種顯示裝置。更具體而言，本發明 係有關於一種由電場驅動的顯示裝置。 【先前技術】 現今廣泛使用的顯示器種類，包含有液晶顯示器 (liquid crystal display)、電漿顯示器⑽咖出叩⑽pand) 以及有機發光顯示器(organic light emitting display)。 液晶顯示器為一種利用液晶的電一光學特性而顯示影 像的一種顯示裝置。在液晶顯示器中，光的穿透量會隨著 施加的電場而改變，但其視角狹窄且成本較高。電漿顯示 器(PDP)是利用氣體放電所產生的電漿來顯示影像，但由於 南溫的放電氣體’因而使得電製顯示面板無可避免地產生 高溫。有機發光顯示器(OLED)中，電子與電洞係分別自一 陰極（電子注入電極）與一陽極（電洞注入電極）注入一 有機發光層中。注入的電子與電洞係結合以產生激子 (excitons) ’而當激子自激發態轉換至基態時即可發出光。 在此種有機發光顯示器中，僅有部分的注入電荷導致發 光，其餘的則以熱量的形態耗損。 此外，亦提供有利用量子力學穿隧效應，自形成於陰 極電極上之電子發射源來發射電子的場發射顯示器（fidd emission display, FED)。發射出的電子撞擊形成於陽極電極 上的磷光體層(phosphor layer)而使該磷光體層發光，進而 200947392 顯現出影像。電泳顯示器（electr〇ph〇retic display)為一種利 用電泳現象以重複地顯示或消除諸如文字或數字等訊息符 號的顯不裝置。藉由電場所驅動的顯示裝置則是使用重力 以及電力來控制驅動體的位置，致使入射光的穿透率得以 被控制，進而顯示出想要的影像。 在藉由電％所驅動的顯示裝置中，由於難以控制驅動 體使其位於中間位置，因而難以顯示出灰階。 ❹ 在此先前技術部分所揭露的上述資訊僅用以更加了解 本發明的技術背景，因此其尚可包含未成為先前技術但已 為熟悉本技術領域者所熟知的各種資訊。 【發明内容】 『所欲解決的問題』 本發明為易於顯示灰階之電場驅動顯示裝置。 『技術手段』 © 本發明之技術目的並不侷限於上述的技術目的，熟悉 本技術領域者基於下列所述内容，應可清楚地了解本發明 其他未敘述於前之技術目的。 依據本發明一實施例所為之電場驅動顯示裝置包括 有· 一第一基板；複數個形成於該第一基板上的第一電極； 一具有複數個開關孔且形成於該第一電極上的隔板；以及 複數個逐一設置於各該開關孔中的驅動體。其中，該電場 驅動顯示裝置被區分為包含有至少一個該開關孔的灰階區 域與包含有複數個灰階區域的像素區域，且該電場驅動顯 5 200947392 示裝置驅動作為該灰階區域之一單元的驅動體，從而顯示 灰階。 該電場凝動顯示裝置可進一步包括有一設置於該隔板 上的第二基板，以及一形成於該第二基板上的第二電極。 該電場驅動顯示裝置可進一步包括有形成於該第二基 板上的紅、綠、藍彩色濾光片，其中該彩色濾光片於各該 像素區域可具有不同的顏色。 該灰階區域可具有一第一區域、一第二區域以及一第 二區域。 各該像素區域可具有48個開關孔。 各個開關孔可包括有一固定槽與一驅動槽，該固定槽 可暴露出該第一電極’並且該驅動槽可暴露出該第二電極。 該驅動槽的剖面面積可朝著遠離該第一基板的方向增 加。該第二電極可設置於該驅動槽之剖面的邊緣上。 該驅動體可為球形形狀。 該驅動體的直徑可等於或大於該固定槽的寬度。 該驅動體的位置可由施加至該第一電極與該第二電極 的電壓所決定。 該電場驅動顯示褒置可進一步包括有一將光提供至該 第一基板以供顯示影像用的背光模組，其中該背光模組可 具有一將光聚集至該驅動槽的聚光透鏡。 依據本發明所為之電場驅動顯示裝置中，一個像素區 域被分為三個驅動用的灰階區域，致使最終總共可實現四 個灰階。 200947392 功效 Ο 依據本發崎為之電場驅軸示裝置中， 域被分為三個驅動用的灰 個灰階 個像素區 階區域，致使最終總共可實現四 【圖式簡單說明】 第一圖為一頂視圖 電场驅動顯示裝置。 第二圖為一剖視圖 場驅動顯示裝置。 顯示依據本發明一實施例所為 之 顯示沿著第一圖之Π-Π剖線之電 u第二圖A至第三圖D為頂視圖，顯示依據本發明—實 %例^為之電場轉顯稍置的各種灰階。 第四圖為一剖視圖，解釋依據本發明一實施 電場驅動_裝置之—種灰階的驅動。 ’ ❹ 【實施方式】 以下的詳盡敘述與圖式已涵蓋實施例的細節。 鱼透過下列結合所附圖式之實施例的敘述，將可更清楚 與了解本發明的優勢婦色，以及達成本發明的方法。然 :，本發明並不受限於以下所揭露的實施例，且其可以不 同形式實施之。熟悉本技術領域者應可理解，在不違反本 ^廣=發明概紅原理與精神下，該等實施例的各種變 —均可能為之，而本發明之範疇係由附加於後之申請專利 範圍及其均等物所界定。 200947392 以下，藉由第一圖與第二圖來敘述依據本發明一實施 例所為之電場驅動顯示裝置。 第一圖為依據本發明一實施例所為之電場驅動顯示裝 置的頂視圖，以及第二圖為沿著第一圖2Π_Π剖線之電場 驅動顯示裝置的剖視圖。 參照第一圖與第二圖，一電場驅動顯示裝置（1〇)包括 有一顯示面板(100)以及一背光模組(400)。 該顯示面板(100)係為藉由控制光的量而顯示影像之 構件，该顯示面板(1〇〇)包括有一形成有一第一電極(191) 之底部基板(110)、一形成有一第二電極(270)之頂部基板 (210)、一具有一固定槽(315)之固定隔板(31〇)、一具有一驅 動槽(335)之驅動隔板(330)、一設置於該固定隔板(31〇)與該 驅動隔板(330)之間的光反射體(350)、以及一設置於該驅動 槽(335)中的驅動體(370)。 朝著一方向延伸之該等第一電極(191)，係相互平行地 排列於由玻璃或其類似物製成之透明的該底部基板（11〇) 上。各該第一電極(191)可由諸如氧化銦錫(no)或氧化銦鋅 (ιζο)之類的透明導電材料製成。該第一電極(191)具有四邊 形形狀’且可相對於各該驅動槽(335)而設置。 此外，用於個別切換施加於各該第一電極(191)之電壓 的開關裝置(130)’係形成於該底部基板(1丨0)上，且該開關 裝置(130)係連接於該第一電極(191)。薄膜電晶體係可作為 該開關裝置(130)使用，且在此例中，用於傳輸掃描訊號以 開關該薄膜電晶體的閘線（未顯示），以及用於傳送施加於 200947392 該第一電極(191)之灰階電壓的資料線（未顯示），可相互 交又地形成於該底部基板(11〇)上。該薄膜電晶體可包括有 一閘極、一源極、一汲極以及一半導體。該第一電極(191) 係可延伸，以致可減少該開關裝置(13〇)的數量。 一光阻隔元件（120)係形成於該底部基板(11〇)上，且該 光阻隔元件（120)係設置於該底部基板（11〇)未形成有該第 一電極(191)的部份上。亦即，該光阻隔元件(12〇)未與該第 ❿ 一電極(191)重疊。然而，該光阻隔元件(12〇)的末端部分可 與該第一電極(191)重疊。該光阻隔元件（120)可防止鄰近像 素之間的光混合。 具有該固定槽(315)之該固定隔板(310)係形成於該光 阻隔元件(120)上。該固定隔板(31〇)係可由一感光性材料經 塗覆、曝光以及顯影後而形成。該固定隔板(31〇)可由一不 透光材料所製成’使光無法通過。當該固定隔板(31〇)由一 黑色材料製成時’即可防止因不必要的光通過該固定隔板 ❹ （31〇)或因該固定隔板(310)反射光線而造成顯示品質衰 減。當該固定隔板(310)具有該光阻隔元件（120)的功能時， 即可省略該光阻隔元件（120)。該固定槽(315)具有固定該驅 動體(370)的功能。該固定槽(315)可暴露出該第一電極 (191)。 該光反射體(350)係形成於該固定隔板(310)上。該光反 射體(350)具有將擴散的光導入該頂部基板(21〇)之顯示區 域的功能。 具有該驅動槽(335)之該驅動隔板(330)係形成於該光 9 200947392 反射體(350)上。該驅動槽(335)的剖面為圓形形狀且該驅 動槽(335)之剖面面積係自該底部基板（11〇)朝該頂部基板 (21〇)的方向增加。亦即，該驅動槽(335)具有截頭圓錐形 狀《亥驅動槽(335)的剖面可具有四邊形形狀，且該驅動槽 (335)具有上下顛倒的四角椎柱體形狀。該驅動隔板⑽） 可由一穿透率佳之乾式感光性材料所製成。 該驅動體(370)具有球形形狀且設置於該驅動槽(335) 中，而該驅動體(370)的位置係藉由電力予以決定。該驅動 體(370)具有正或負電荷。該驅動體(謂)可由多層結構所構❹ 成。舉例來說，該驅動體(370)的外部可由有機層製成，以 便維持電荷，而其内部可由金屬層製成，以達成光的全反 射。另外，為了不反射光，該驅動體(37〇)亦可由不透光材 料所製成。 該驅動體(370)的直徑(φ係等於該固定槽(315)的寬度 (w)，或者該驅動體(370)的直徑(d)係大於該固定槽(315)的 寬度(w)。因此，該驅動體可自由地在該驅動槽(335)的空間 ❹ 中移動，但並不會完全地嵌入該固定槽(315)的空間中。若 該驅動體(370)受到該第一電極（191)之吸引力而被嵌入至 »亥光反射體(350)及/或該固定槽(315)之間，進而封閉該固 疋槽(315) ’使自該背光模組(4〇〇)射出的光會被阻隔，以致 可實現一種黑色狀態。 在本實施例中，該驅動體(370)並非完全嵌入該固定槽 (315)中’以致該驅動體(370)不會與該第一電極(丨91)接觸。 因此，可省略用於保護該第一電極(191)之絕緣層。 10 200947392 諸如氬氣、氖氣或氦氣之惰性氣體（未顯示）係被注 入包含有該驅動體(370)之該驅動槽(335)中。適於用來保存 該驅動體(370)之電荷的不同氣體’例如氮氣或乾燥空氣， 係可取代該惰性氣體而被充填於包含有該驅動體(37〇)之 該驅動槽(335)中。並且’該驅動槽(335)可維持在真空狀態。 該頂部基板(210)係與該驅動隔板(330)結合。 紅、綠、藍彩色濾光片（230)係形成於該頂部基板(21〇) ❹ 上’且一用於保護該彩色滤光片（230)的絕緣層(250)係形成 於該彩色濾光片（230)上。並且’該第二電極(27〇)係形成於 該絕緣層（250)上。該第二電極(270)可由諸如氧化銦錫(ιτο) 或是氧化銦鋅(IZO)之類的透明導體所製成。 該絕緣層（250)以及該第二電極(270)係暴露於該驅動 槽(335)。並且，該第二電極(270)係設置於該驅動槽(335) 之邊緣上。詳而言之，當該驅動體(37〇)與該絕緣層（25〇) 接觸時，該第二電極(270)係位於該接觸部分與用於定義該 ❹ 驅動槽(335)之該驅動隔板(330)的周緣之間。藉此，該驅動 體(370)不會直接地與該第二電極(27〇)接觸，以致可省略位 於遠第二電極(270)上之用於保護該第二電極(27〇)的絕緣 層。 將光提供至該顯示面板(100)之該背光模組(4⑻），包括 有一燈泡(420)、一用於將自該燈泡(42〇)發出的線性光源或 疋點光源轉換為表面光的導光板(4丨〇)、以及一聚光透鏡 (430) ’用於聚集自該導光板(41〇)發出的光，並將聚集之光 提供至顯示區域的固定槽(315)與驅動槽(335)。燈泡(42〇) 11 200947392 方面，係可使用諸如冷陰極螢光燈(cold cat:hode fluorescent lamp, CCFL)、外部電極勞光燈（external electrode fluorescent lamp，EEFL)及其類似物的線性光源，或者是使 用諸如發光二極體(light emitting diode，LED)及其類似物 的點光源。此外’亦可使用一種表面光源，並且在此例中 可省略導光板(410)。更且，該聚光透鏡(430)可直接或以單 層形式形成於該導光板(410)的表面上，或者是以分離膜片 形式或單層形式形成於該顯示面板(1〇〇)的一侧。 該背光模組(400)可被設置於該底部基板（丨〗0)與該頂 ❹ 部基板(210)之其中之一。 此電場驅動顯示裝置係透過施加電力且/或重力來改 變該驅動槽(335)中之該驅動體(370)的位置，並透過控制由 該背光模組(400)以此種方式所提供之光的穿透率，從而顯 示出想要的影像。 接下來，參照第三圖A至第三圖D，以描述依據本發 明一實施例所為之電場驅動顯示裝置中，灰階的顯示方法。 一個像素區域包括有48個各自連接於一驅動槽(335) 〇 與-固定槽(315)的開關孔；一驅動郎7〇)係形成於各該開 關孔中，並且該等開關孔中的該等驅動體(37〇)係透過將其 區分為分別具有16個開關孔的三個灰階區域予以驅動，前 述三個灰階區域即為A、B及c區域。 第二圖A中，A、B及C區域的所有驅動體(37〇)皆堵 塞固定槽(315)，以致光無法通過，從而表現出全黑狀態。 第二圖B中’ B及C區域的驅動體(37〇)堵塞固定槽 12 200947392 (315)，而A區域的驅動體(370)未堵塞固定槽(315)。藉此， B及C區域中的光無法通過，而A區域的光可以通過，從 而表現出第一灰階。 第二圖C中’ C區域的驅動體(370)堵塞固定槽(315)， 而A及B區域的驅動體(370)未堵塞固定槽(315)。藉此，c 區域中的光無法通過’而A及B區域的光可以通過，從而 表現出第二灰階。 ❹ 第二圖D中，A、B及C區域中沒有任何驅動體(37〇) 堵塞固定槽(315)，以致光可通過所有固定槽(315)，從而表 現出全白狀態。 因此，在一個像素區域中，該等驅動體(37〇)係透過將 其分為三個區域予以驅動’以致可實現全黑、第一灰階、 第二灰階與全白四種灰階。 在此，設置於一個像素區域中的開關孔可多於或少於 48個，且-個像素區域可透過將其分為不同於三個灰階區 Θ 域數量的灰階區域予以驅動。舉例來說，各個像素區域中 可形成有50個開關孔，且該等開關孔可分為十個一組，以 提供五個灰階區域。在此例中，可實現七種灰階。 -接下來’參照第四圖說明具有上述結構之電場驅動顯 不裝置的驅動狀態。第四圖為第三圖的剖視圖，顯示該第 二灰階。 -般而言’顯示裝置的顯示螢幕設置成幾乎垂直於水 平面。因此，以該驅動隔板(330)分隔之該驅動槽(335)的周 緣，形成一種相對於水平面呈傾斜的傾斜表面。當未施加 13 200947392 =可、’、’軸體(370)會因重力而滾落至該傾斜表面。 :::在該第一電極(191)與該第二電極⑽)之間施加電 ’該第—電極(191)與該第二電極(27G)之間會產生電 場，致使帶有電荷的驅動體(37〇)克服重力並藉由電力往該 傾斜表面上滾。透過控龍第—電極(i9i)與該第二電極 ()之間產生的電壓，從而控制施加於該驅動體(別)的電 力’以致可控制該驅動體(37〇)的位置。為了此目的該驅 動槽(335)之傾斜表面可具有如第四圖所示之固定的傾 斜角度，或者是該傾斜表面的傾斜角度可朝上方逐漸增❹ 加。此外，為克服重力而施加於該驅動體(37〇)之電力的強 度，係依據該傾斜表面相對於該水平面的角度而改變，藉 此，可適當地決定各種情況的驅動電壓。 該背光模組(400)提供的光能夠通過之該驅動槽(3 3 5 ) 的面積，隨著該驅動體(370)的位置而改變。換言之，當該 驅動體(370)與該傾斜表面的底部接觸時，亦即，當該驅動 體(370)與該頂部基板(21〇)接觸時，光能夠通過之該驅動槽 ❹ (335)的面積是最大的，而當該驅動體(37〇)完全地封住該固 定槽(315)中時，光就會徹底被阻隔。如前所述，藉由控制 施加於該第一電極(191)與該第二電極(27〇)之間的電壓，即 可控制光的穿透量。 如第四圖所示，A及B區域中的驅動體(37〇)係與該頂 部基板(210)接觸’致使光可通過；而c區域中的驅動體(370) 則堵塞固定槽(315) ’致使光被阻隔。藉此，可獲得該第二 灰階。 14 200947392 此處，由於A、B及C之各該灰階區域的驅動體(370) 為同時驅動，是故第一電極(191)傾向於設置在a、b及c 之各該灰階區域，且用於施加電壓至該第一電極(191)之開 關兀件傾向於設置在A、B及c之各該灰階區域。第二電 極(270)傾向於設置在A、B及c之各該灰階區域。該第二 電極(27〇)可形成為一個個體並位於整個頂部基板(21〇)上。 當背光模組(400)提供的光通過該驅動槽(335)時，會有 ❹ 部分的光因驅動體(37〇)而散射，以致亮度衰減。在此例 中，為了防止亮度衰減，可使用將散射光引導至該頂部基 板(210)的光反射體(350)。 透過使用彩色濾光片（230)可實現一種彩色影像。各該 像素皆設置有一個彩色濾光片（23〇)。 該驅動體(370)的尺寸為數微米至數十微米，以致該驅 動體(370)可在非常高的速度下，藉由數十毫伏特(mV)至數 〇 伏特(V)的電壓驅動之，進而使該顯示裝置可提供快速的反 應速度以及精準的控制。由於該驅動體(37〇)的運作速度與 該驅動體(3 70)的重量成比例，所以可透過在該驅動體(3 7〇) 上形成孔隙，以減輕該驅動體(370)的重量，進而加快該驅 動體(370)的運作速度。 雖然本發明上述實施例之驅動體(3 70)係使用重力與 電力來驅動，然而，亦可使用與現有電力方向相反的施加 電力，來取代重力或者是補足重力。換言之，藉由與施加 於該第一電極（191)與該第二電極(270)之間電壓相反的電 壓，即可使該驅動體(370)不需依靠重力就能夠往復運動。 15 200947392 縱使已透過前述較佳實施例來說明本發明，然而，應 當了解本發明並不受限於所揭露的實施例，相反地，本發 明旨在涵蓋屬於申請專利範圍之精神與範内的各種修飾 以及均等的結構。 16 200947392 【圖式簡單說明】 第一圖為一頂視圖，顯示依據本發明一實施例所為之 電場驅動顯不裝置。 第二圖為一剖視圖，顯示沿著第一圖之ll-π剖線之電 場驅動顯示裝置。 第三圖A至第三圖D為頂視圖，顯示依據本發明一實 施例所為之電場驅動顯示裝置的各種灰階。 第四圖為一剖視圖，解釋依據本發明一實施例所為之 電場驅動顯示裝置之一種灰階的驅動。 【主要元件符號說明】 10 電場驅動顯不裝置 100 顯不面板 110 底部基板 120 光阻隔元件 130 開關裝置 191 第一電極 210 頂部基板 230 彩色濾光片 250 絕緣層 270 第二電極 310 固定隔板 315 固定槽 330 驅動隔板 335 驅動槽 350 光反射體 370 驅動體 400 背光模組 410 導光板 420 燈泡 430 聚光透鏡 d直徑 w寬度 17

Claims (1)

  1. 200947392 七、申請專利範圍： L 一種電場驅動顯示裝置，包含有： 一第一基板； 複數個第一電極，形成於該第一基板上； 一隔板，具有複數個開關孔，且該隔板形成於該第一 電極上；以及 複數個驅動體’逐一地設置於各該開關孔中； 其中，該電場驅動顯示裝置被區分為包含有至少一個 該開關孔的灰階區域，與包含有複數個灰階區域的像素區 域，並且該電場驅動顯示裝置係驅動作為該灰階區域之一 單元的該驅動體，從而顯示灰階。 2. 如申請專利範圍第1項所述之該電場驅動顯示裝 置，進一步包含有： 一第二基板，設置於該隔板上；以及 一第二電極，形成於該第二基板上。 3. 如申請專利範圍第2項所述之該電場驅動顯示裝 置，進一步包含有： 紅、綠、藍彩色濾光片，形成於該第二基板上，其中， 該彩色濾光片於各該像素區域具有不同的顏色。 4. 如申請專利範圍第3項所述之電場驅動顯示衰置， 其十，該灰階區域具有-第-區域、一第二區域以及一第 三區域。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電場驅動顯示裝置， 其中各該像素區域具有48個該開關孔。 200947392 6. 如申請專利範圍第5項所述之電場驅動顯示裝置， 其中，各該開關孔包括有一固定槽與一驅動槽，該固定槽 可暴露出該第一電極，以及該驅動槽可暴露出該第二電極。 7. 如申請專利範圍第6項所述之電場驅動顯示裝置， * 其中，該驅動槽的剖面面積係朝著遠離該第一基板的方向 . 增加。 8. 如申請專利範圍第7項所述之電場驅動顯示裝置， 其中，該第二電極係設置於該驅動槽之剖面的邊緣上。 9. 如申請專利範圍第5項所述之電場驅動顯示裝置， 其中，該驅動體為球形形狀。 10. 如申請專利範圍第9項所述之電場驅動顯示裝 置，其中，該驅動體的直徑等於或大於該固定槽的寬度。 11. 如申請專利範圍第10項所述之電場驅動顯示裝 置，其中，該驅動體的位置係由施加至該第一電極與該第 二電極的電壓所決定。 〇 12.如申請專利範圍第1項所述之電場驅動顯示裝 置，進一步包含有： . 一背光模組，用以將光提供至該第一基板以供顯示影 • 像； 其中，該背光模組具有一聚光透鏡，用以將光聚集至 該驅動槽。 19
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