TW201333529A - 電濕潤顯示器 - Google Patents

Abstract

一種電濕潤顯示器，其包括一背光模組、一對向基板、一極性流體以及一非極性流體。背光模組用以提供一光線。對向基板位於背光模組上方。對向基板包括一對向電極以及一第一介電層。第一介電層大體覆蓋該對向電極。極性流體位於背光模組以及對向基板之間。非極性流體位於極性流體中。

Description

電濕潤顯示器

本發明是有關於一電濕潤顯示器，且特別是有關於一種透明度高的電濕潤顯示器。

近年來，電子紙(E-paper)與電子書(E-book)正蓬勃發展，具有更輕薄與可撓曲特性的顯示器將成為未來主要發展的趨勢。電濕潤顯示器(Electro-wetting Display Device，EWD)則是一種可應用在電子書以及電子紙的顯示面板。

目前而言，電濕潤顯示器依其發光原理可包括兩種類型：快門模式型電濕潤顯示器(shutter type EWD)與光偶合型電濕潤顯示器(Light wave coupling EWD)。

以快門模式型電濕潤顯示器而言，其包括上電極、下電極以及夾於兩電極之間的極性流體以及非極性流體。當未施加電壓於上下電極時，油墨層(非極性流體)佈滿畫素單元。如此可使入射光被油墨層吸收而使所述畫素單元呈現暗態。反之，當欲使畫素單元呈現亮態時，則對其上下兩電極施加電壓，以使油墨層收縮在所述畫素區域的邊緣，進而露出位於油墨層下方的反射層。如此可使入射光被反射層反射而呈現亮態。然而，為了能達到高對比的目的，作為遮光的油墨層的膜厚必須夠厚。如此一來，用來區隔各油墨層的擋牆結構的高度也會增加，也因此將會增加電濕潤顯示器的製程的困難度。

另一方面，當欲使電濕潤顯示器顯示出彩色影像時，通常會使用光偶合型電濕潤顯示器。詳細而言，一般會在電濕潤顯示器的非極性流體中混入彩色染料。當未施加電壓於上下電極時，混有彩色染料的非極性流體佈滿畫素單元，可使入射光穿透過混有彩色染料的非極性流體而使所述畫素單元呈現彩色影像。反之，當欲使畫素單元呈現暗態時，則對其上下兩電極施加電壓，以使非極性流體收縮在所述畫素區域的邊緣。由於極性流體的折射率較大，因此入射光會發光全反射現象，而無法經由極性流體出射，而使畫面呈現暗態。據此，為了在各畫素單元上填充具有各種不同染料的非極性流體以呈現出不同的色彩，通常是使用噴墨印刷(Inkjet Printing)製程來進行全彩化製程。然而，使用噴墨印刷製程的均勻度較差，電濕潤顯示器的解析度也會因此而受限。另外，因彩色染料之材料選擇受限於其於非極性流體中之溶解度，因此電濕潤顯示器的亮度及色彩飽和度會因此而受限，使得彩色電濕潤顯示器之發展仍有許多可改善之處。

此外，習知技術中作為光源的背光模組通常使用具有反光結構的導光板，亦即反光面上具有散射結構以使光源入射至反光面後，反射至出光面而出射光線。如此一來，由於反光面上的散射結構會反射光線，而使電濕潤顯示器的透明化程度不佳。

本發明提出一種電濕潤顯示器，其色彩飽和度佳、透明化程度佳而且製程簡單。

本發明提出一種電濕潤顯示器，其包括一背光模組、一對向基板、一極性流體以及一非極性流體。背光模組用以提供一光線。對向基板位於背光模組上方。對向基板包括一對向電極以及一第一介電層。第一介電層大體覆蓋對向電極。極性流體位於背光模組以及對向基板之間。非極性流體位於極性流體中。

在本發明之一實施例中，上述的背光模組包括一導光板以及一光源。導光板具有一入光面以及一出光面。光源鄰近於導光板之入光面。

在本發明之一實施例中，上述的光線之波長約為300 nm至430 nm。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器更包括一電極層位於背光模組以及極性流體間，用以提供一電壓給極性流體。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器，更包括一第二介電層，位於該極性流體與該電極層之間。

在本發明之一實施例中，上述的對向電極為環狀或對稱形狀。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器更包括一親水隔牆結構(hydrophilic wall)，其位於第一介電層上，且非極性流體位於親水隔牆結構所圍出的空間內。

在本發明之一實施例中，上述的非極性流體包括矽油(Silicon Oil)、烷烴油(Alkane Oil)、含有溶劑之矽油混合物或含有溶劑之烷烴油混合物。

在本發明之一實施例中，上述的第一介電層包括氮化矽、氮氧化矽或是氧化矽。

在本發明之一實施例中，上述的第一介電層之表面為一疏水表面(hydrophobic surface)。

在本發明之一實施例中，上述的對向基板更包括一發光材料層，其中發光材料層包括一螢光材料或是一磷光材料，發光材料層被光線激發以提供一可見光。

在本發明之一實施例中，上述的極性流體、非極性流體以及對向電極中之至少其中一個係為透明。

在本發明之一實施例中，上述的極性流體與非極性流體之折射率差值約為0.05至1.5。

在本發明之一實施例中，上述的光線相對於極性流體具有一入射角，入射角約為55度至75度。

本發明再提出一種電濕潤顯示器，其包括一背光模組、一對向電極、一極性流體以及一非極性流體。背光模組用以提供一光線。對向電極係被提供一第一電壓。極性流體位於背光模組以及對向電極之間。極性流體係被提供一第二電壓。非極性流體位於極性流體中，其中非極性流體藉由第一電壓以及第二電壓所形成之壓差而移動。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器更包括一電極層位於背光模組以及極性流體間，電極層用以提供第二電壓給極性流體。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器更包括一親水隔牆結構(hydrophilic wall)位於極性流體內，且非極性流體位於親水隔牆結構所圍出的空間內。

在本發明之一實施例中，上述的非極性流體包括矽油(Silicon Oil)、烷烴油(Alkane Oil)、含有溶劑之矽油混合物或含有溶劑之烷烴油混合物。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器更包括一第一介電層，大體覆蓋對向電極，其中第一介電層包括氮化矽、氮氧化矽或是氧化矽，其中第一介電層之表面為一疏水表面(hydrophobic surface)。

在本發明之一實施例中，上述的電濕潤顯示器更包括一發光材料層，其中發光材料層包括一螢光材料或是一磷光材料，發光材料層被光線激發以提供一可見光。

在本發明之一實施例中，上述的極性流體與非極性流體之折射率差值約為0.05至1.5，其中光線相對於極性流體具有一入射角，入射角約為55度至75度。

基於上述，當本發明之電濕潤顯示器中的對向電極與電極層未施予電壓時，極性流體與背光模組接觸，此時由於極性流體的折射率較大，因此入射光產生全反射，使畫素單元不發光，此即為暗態的顯示畫面。當電濕潤顯示器中的對向電極與電極層有電壓差時，非極性流體會與背光模組接觸，此時，入射光可穿透非極性流體並經由發光材料層發出各種不同的彩色光線，此即為亮態的顯示畫面。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的電濕潤顯示器在暗態時的剖面示意圖。圖2為本實施例的電濕潤顯示器在亮態時的剖面示意圖。須說明的是，在圖1與圖2中僅繪示一個畫素單元以作為說明。然而，於此技術領域中具有通常知識者當知電濕潤顯示器可由多個畫素單元構成，並由本實施例所揭露的內容可了解電濕潤顯示器100的組成。

請參考圖1，電濕潤顯示器100包括一背光模組110、一對向基板120、一極性流體130以及一非極性流體140。背光模組110用以提供一光線L，其中該光線L之波長約為300 nm至430 nm，較佳係為趨近紫外光波長，舉例係為405nm。對向基板120位於背光模組110上方。對向基板120包括一對向電極122以及一第一介電層124，其中第一介電層124大體覆蓋對向電極122。極性流體130位於背光模組110以及對向基板120之間，而非極性流體140位於極性流體130中。

請參考圖2，詳細而言，本實施例的電濕潤顯示器100包括背光模組110、對向電極122、極性流體130以及非極性流體140。背光模組110提供光線L。對向電極122被提供一第一電壓V1。極性流體130位於背光模組110以及對向電極122之間，而且極性流體130被提供一第二電壓V2。非極性流體140位於極性流體130之中，並且藉由第一電壓V1以及第二電壓V2所形成之壓差而移動。

請同時參考圖1以及圖2，背光模組110包括一導光板112以及一光源114。導光板112具有一入光面112a以及一出光面112b。光源114鄰近於導光板112的入光面112a。光源114提供光線L。光線L經由入光面112a進入導光板112，並經由出光面112b出射。本實施例的導光板112中並無設置用來散射光線的結構。根據本實施例，光源114例如為紫外光光源或趨近紫外光光源，因此光源114所發出的光線L在導光板112中傳導時不會被眼睛察覺，也因此可以提高背光模組的透明化程度。

對向基板120包括對向電極122以及第一介電層124。圖3為本發明一實施例的電濕潤顯示器的對向電極的上視示意圖。請參考圖3，在此實施例中，對向電極122的形狀例如為方框。圖4為本發明另一實施例的電濕潤顯示器的對向電極的上視示意圖。請參考圖4，在此實施例中，對向電極122的形狀例如為圓環。當對向電極122的形狀為方框或是圓環之類的環狀時，其有助於將非極性流體集中在對向電極122所圍出的範圍中，因此有助於將光線L集中傳導出射。然而，本發明不限於此。另外，對向電極122也可以是對稱形狀，如圖5所示。

第一介電層124覆蓋對向電極122，以避免極性流體130與對向電極122直接接觸而造成短路現象。第一介電層124的材料例如為氮化矽、氮氧化矽或是氧化矽，而且第一介電層124的表面124a可為一疏水表面。

對向基板120更包括一發光材料層126。發光材料層126的材料例如為一螢光材料或是一磷光材料。發光材料層126可被光線L激發而提供一可見光。而且，發光材料層126的材料可視設計所需而選擇可發出各種不同色光的材料。

本實施例的電濕潤顯示器100更包括一親水隔牆結構150。親水隔牆結構150位於第一介電層124上，而且非極性流體140位於親水隔牆結構150所圍出的空間內。詳細而言，因為第一介電層124的表面124a為疏水表面，因此非極性流體140會附著在第一介電極124之表面124a上。另外，由於親水隔牆結構150具有親水性質，因此屬於不同畫素單元的非水的非極性流體140可以被隔開。

極性流體130的材料具有極性以及可流動性，較佳的是，極性流體130具有透明性質。極性流體130的材料例如為水或是其他具有極性的透明流體。極性流體130位於背光模組110以及對向電極122之間。此外，極性流體130具有第一折射率。

非極性流體140的材料具有非極性以及可流動性，較佳的是，非極性流體140具有透明性質。非極性流體140的材料例如為矽油、烷烴油、含有溶劑之矽油混合物或含有溶劑之烷烴油混合物。而且，非極性流體140具有第二折射率。選擇性地，第一折射率與第二折射率之間的差值介於0.05至1.5之間，而且極性流體130的第一折射率大於非極性流體140的第二折射率。

特別說明的是，上述的對向電極122、極性流體130以及非極性流體140的至少其中一個是透明的材料。如此一來，可以提高電濕潤顯示器100的透明程度，以作為透明顯示器。

另外，本實施例的電濕潤顯示器100更包括一電極層160。電極層160位於背光模組110與極性流體130之間，其可用以提供第二電壓V2給極性流體130。

此外，電濕潤顯示器100更包括一第二介電層170。第二介電層170覆蓋電極層160，而且第二介電層170位於極性流體130與電極層160之間，以避免極性流體130與電極層160直接接觸而造成短路現象。

具體而言，電濕潤顯示器100包括導光板112、光源114、電極層160、對向基板110、第一介電層124、極性流體130以及非極性流體140。導光板112具有入光面112a以及出光面112b。光源114鄰近於導光板112之入光面112a。電極層160位於導光板112之出光面112b上。對向基板110包括對向電極122、第一介電層124以及發光材料層126。對向電極122位於發光材料層126上，第一介電層124覆蓋對向電極122。極性流體130位於電極層160與第一介電層124之間。非極性流體140位於第一介電層124上。

請再參考圖1，此時電濕潤顯示器100中的對向電極122以及電極層160沒有施予電壓。因此，非極性流體140附著在第一介電層124之表面124a上且不與第二介電層170接觸，極性流體130覆蓋整個第二介電層170。當光源114提供光線L進入導光板112中，且光線L從導光板112傳導至極性流體130時，由於極性流體130的第一折射率遠大於導光板112的折射率，而且光線L相對於極性流體130具有一入射角。因此光線L產生全反射現象而反射回導光板112中，光線L不會傳遞至發光材料層126。發光材料層126不會受到光線L的激發，因此電濕潤顯示器100不會產生發光現象，此即為電濕潤顯示器100的暗態顯示模式。為了產生全反射現象，入射角的角度約可介於55度至75度之間。

在本實施例中，電濕潤顯示器100的暗態顯示模式利用光的全反射現象，讓光線L無法通過極性流體130而射出電濕潤顯示器100外。因此，電濕潤顯示器100可以不使用油墨層來進行遮光就可以呈現暗態畫面。換言之，電濕潤顯示器100的暗態顯示模式並非使用遮光的原理。如此一來，由於不需考慮非極性流體140與油墨的溶解度，因此可以減少非極性流體140用量，也因此不需增加非極性流體140的厚度就能提高暗態顯示畫面的對比度。

請參考圖2，電濕潤顯示器100中的對向電極122被施予第一電壓V1，且電極層160被施予第二電壓V2，其中第一電壓V1不同於第二電壓V2，也就是第一電壓V1與第二電壓V2之間具有壓差。因此非極性流體140會遠離對向電極122所對應的區域，進而收縮在對向電極122所圍繞的區域內。如此一來，非極性流體140與第一介電層124接觸的面積減少。由於非極性流體140的整體體積不變，因此非極性流體140的厚度會增加進而與第二介電層170接觸。據此，當光線L從背光模組110進入非極性流體140時，由於非極性流體140的第二折射率與第二介電層170相當，因此光線L可以折射進入非極性流體140中，並透過非極性流體140傳遞至發光材料層126。詳細而言，非極性流體140與極性流體130之間的折射率差異較大，因此光線L在非極性流體140中傳遞時，大部分的光線L會被反射而傳至發光材料層126中，進而使發光材料層126受到光線L的激發而發光。此即為電濕潤顯示器100的亮態顯示模式。

在本實施例的電濕潤顯示器100的亮態顯示模式中，光線L經由非極性流體140傳至發光材料層126，使發光材料層126受到光激發而發出不同色光。具體而言，電濕潤顯示器100是將固態的發光材料層126設置在對向基板110上，因此電濕潤顯示器100不需將彩色染料加入非極性流體140中，也因此電濕潤顯示器100的色彩表現不受限彩色染料對非極性流體140的溶解度。如此一來，電濕潤顯示器100可具有良好的色彩飽和度。另一方面，因為固態的發光材料126可輕易地整合至現有製程中，因此本實施例之電濕潤顯示器100具有簡單製程。

此外，本實施例的電濕潤顯示器100的光源例如為紫外光光源或趨近紫外光光源。當紫外光光線在背光模組110、極性流體130以及非極性流體140中傳遞時，紫外光光線不會被眼睛看到。只有當紫外光光線激發發光材料層126時才會發出可見光光線。另外，本實施例的背光模組110的導光板112中不設置用來散射光線的結構，因此可以提高電濕潤顯示器100的透明化程度。

綜上所述，當本發明之電濕潤顯示器中的對向電極與電極層未施予電壓時，極性流體與第二介電層接觸。由於極性流體的折射率較大，而且入射光相對於極性流體具有特定的入射角，因此入射光會產生全反射現象，而使電濕潤顯示器呈現暗態的顯示畫面並且具有良好的對比度。

本發明之電濕潤顯示器的對向電極與電極層有電壓差時，非極性流體會收縮在對向電極所圍繞的區域中進而與背光模組接觸，此時，入射光可折射進入非極性流體並激發發光材料層發出各種不同的彩色光線，此即為亮態的顯示畫面。由於本發明之電濕潤顯示器採用固態的發光材料，因此其色彩飽和度不受限於染料與非極性流體的溶解度。因此本發明之電濕潤顯示器可具有良好的色彩表現。

另外，由於本發明之電濕潤顯示器具有良好的透明化程度，因此其可應用在各種透明顯示器中，而具有良好的設計性以及應用性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100．．．電濕潤顯示器

110．．．背光模組

112．．．導光板

112a．．．入光面

112b．．．出光面

114．．．光源

120．．．對向基板

122．．．對向電極

124．．．第一介電層

126．．．發光材料層

130．．．極性流體

140．．．非極性流體

L．．．光線

V1．．．第一電壓

V2．．．第二電壓

圖1為本發明一實施例的電濕潤顯示器在暗態時的剖面示意圖。

圖2為本發明一實施例的電濕潤顯示器在亮態時的剖面示意圖。

圖3為本發明一實施例的電濕潤顯示器的對向電極的上視示意圖。

圖4為本發明另一實施例的電濕潤顯示器的對向電極的上視示意圖。

圖5為本發明再一實施例的電濕潤顯示器的對向電極的上視示意圖。

100．．．電濕潤顯示器

110．．．背光模組

112．．．導光板

112a．．．入光面

112b．．．出光面

114．．．光源

120．．．對向基板

122．．．對向電極

124．．．第一介電層

126．．．發光材料層

130．．．極性流體

140．．．非極性流體

L．．．光線

Claims (21)

1. 一種電濕潤顯示器，包括：一背光模組，用以提供一光線；一對向基板，位於該背光模組上方，該對向基板包括：一對向電極；以及一第一介電層，大體覆蓋該對向電極；一極性流體，位於該背光模組以及該對向基板之間；以及一非極性流體，位於該極性流體中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該背光模組包括：一導光板，具有一入光面以及一出光面；以及一光源，鄰近於該導光板之該入光面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該光線之波長約為300 nm至430 nm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，更包括一電極層位於該背光模組以及該極性流體間，用以提供一電壓給該極性流體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電濕潤顯示器，更包括一第二介電層，位於該極性流體與該電極層之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該對向電極為環狀或對稱形狀。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，更包括一親水隔牆結構(hydrophilic wall)，位於該第一介電層上，且該非極性流體位於該親水隔牆結構所圍出的空間內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該非極性流體包括矽油(Silicon Oil)、烷烴油(Alkane Oil)、含有溶劑之矽油混合物或含有溶劑之烷烴油混合物。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該第一介電層包括氮化矽、氮氧化矽或是氧化矽。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該第一介電層之表面為一疏水表面(hydrophobic surface)。
11. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該對向基板更包括一發光材料層，其中該發光材料層包括一螢光材料或是一磷光材料，該發光材料層被該光線激發以提供一可見光。
12. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該極性流體、該非極性流體以及該對向電極中之至少其中一個係為透明。
13. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該極性流體與該非極性流體之折射率差值約為0.05至1.5。
14. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該光線相對於該極性流體具有一入射角，該入射角約為55度至75度。
15. 一種電濕潤顯示器，包括：一背光模組，用以提供一光線；一對向電極，其中該對向電極係被提供一第一電壓；一極性流體，位於該背光模組以及該對向電極之間，其中該極性流體係被提供一第二電壓；以及一非極性流體，位於該極性流體中，其中該非極性流體藉由該第一電壓以及該第二電壓所形成之壓差而移動。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電濕潤顯示器，更包括一電極層位於該背光模組以及該極性流體間，用以提供該第二電壓給該極性流體。
17. 如申請專利範圍第15項所述之電濕潤顯示器，更包括一親水隔牆結構(hydrophilic wall)，位於該極性流體內，且該非極性流體位於該親水隔牆結構所圍出的空間內。
18. 如申請專利範圍第15項所述之電濕潤顯示器，其中該非極性流體包括矽油(Silicon Oil)、烷烴油(Alkane Oil)、含有溶劑之矽油混合物或含有溶劑之烷烴油混合物。
19. 如申請專利範圍第15項所述之電濕潤顯示器，更包括一第一介電層，大體覆蓋該對向電極，其中該第一介電層包括氮化矽、氮氧化矽或是氧化矽，其中該第一介電層之表面為一疏水表面(hydrophobic surface)。
20. 如申請專利範圍第15項所述之電濕潤顯示器，更包括一發光材料層，其中該發光材料層包括一螢光材料或是一磷光材料，該發光材料層被該光線激發以提供一可見光。
21. 如申請專利範圍第15項所述之電濕潤顯示器，其中該極性流體與該非極性流體之折射率差值約為0.05至1.5，其中該光線相對於該極性流體具有一入射角，該入射角約為55度至75度。