TWI393917B - 電濕潤性顯示器及其製造方法 - Google Patents

Description

電濕潤性顯示器及其製造方法

本發明係有關於一種電濕潤性顯示器及其製造方法。

反射式顯示器普遍被視為目前及未來應用的主要顯示技術之一。近年來，已有許多採用不同技術的反射式顯示器被提出。電濕潤(Electrowetting)技術因具有快速應答、無視角限制等諸多優點，故十分適合作為反射式顯示器，如高亮度反射式彩色顯示器。

目前實現彩色化電濕潤顯示器的傳統方法之一為使用RGB彩色濾光片結合電濕潤顯示單元。相較於電泳式和反射式液晶，此方法具有許多優點，例如材料成本低、低耗能及快速應答。然而，部分的入射光會因為被彩色濾光片所吸收，使得該顯示器的亮度或對比降低。一單層彩色電濕潤顯示器的範例圖示如第1圖所示。

另一方法則利用三種單色調層堆疊在一起，此為習知的三層構造(tri－later architecture)，其範例如第2圖所示。相較於單層構造，此方法可提供光學性能方面的改善，例如改善色彩轉換因子、增加色彩飽和度。然而，基於此方法的多種設計仍有許多缺點，如繁複的製程步驟及高製造成本。更有甚者，該顯示器的撓曲性會因多層結構而降低。因此，若能提供另一種電濕潤顯示器的結構而能兼具單層與三層結構的優點將會具有十足的產品潛力。

根據本發明之一實施例範例，一電濕潤性顯示器的製造方法包括提供一第一基板，其具有複數個第一導電電極於該第一基板上，提供一第二基板，其具有一第二導電電極於該第二基板上，以及提供複數個顯示胞於該第一導電電極上。各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開。該方法更包括提供具第一顏色的一第一材料於一第一顯示胞中，且提供具第二顏色的一第一材料於一第二顯示胞中。具第一顏色和第二顏色的該第一材料的形狀能隨著一外加電場的改變而改變，該電場施加於一對應的第一導電電極與該第二導電電極之間。

根據本發明另一實施例範例，一電濕潤性顯示器包括一第一基板和一第二基板。複數個第一導電電極形成於該第一基板之上。一第二導電層形成於第二基板之上，且與該複數個第一導電電極隔離。複數個顯示胞形成於該些第一導電電極上。各個顯示胞形成於該些第一導電電極之一與該第二導電層之間。各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開。至少兩顯示胞包括一第一材料與一第二材料於該第一材料上。該至少兩顯示胞具有兩不同的顏色。該第一材料的形狀可隨著一電場改變而改變，該電場施加於該第一導電電極與該第二導電層之間。

根據本發明另一實施例範例，一電濕潤性顯示器包括一第一基板和一第二基板。一第一導電層形成於該第一基板之上。一介電層形成於該第一導電層之上。一第二導電 層形成於第二基板之上，且與該第一導電層隔離。複數個顯示胞形成於該介電層與該第二導電層之間。各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開。至少兩顯示胞包括一第一材料與一第二材料於該第一材料上。該至少兩顯示胞具有兩不同的顏色。該第一材料的形狀可隨著一電場改變而改變，該電場施加於該第一導電電極與該第二導電層之間。

根據本發明另一實施例範例，一電濕潤性顯示器包括一第一基板和一第二基板。一第一導電層形成於該第一基板之上。一介電層形成於該第一導電層之上。一疏水性層形成於該介電層之上。一第二導電層形成於第二基板之上，且與該第一導電層隔離。複數個顯示胞形成於該疏水性層與該第二導電層之間。各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開。至少兩顯示胞包括一第一材料與一第二材料於該第一材料上。該至少兩顯示胞具有兩不同的顏色。該第一材料的形狀可隨著一電場改變而改變，該電場施加於該第一導電電極與該第二導電層之間。

以下將本發明之電濕潤性顯示器各實施例作詳細之說明，並配合所附圖式及標號，詳細描述如下。於所有圖式中，相同的標號或符號代表相同或類似的構件。

電濕潤性技術的一般原理為當無外加電場的作用下(如第3A圖所示)，一彩色非極性溶液305可自然地分散於一底層306之上。以一比較例而言，一反射式電濕潤性顯示器單元可顯示該非極性溶液305的色彩至一觀看者。相 對地，當施加一電場，基於電濕潤性效應，一導電液體304會迫近該底層306，致使該彩色非極性溶液305的形狀改變，或者將該非極性溶液305推擠至一邊，進而導致入射光由該底層306所反射。0藉該非極性溶液305的彩色及該底層306的顏色，該顯示器的顏色可藉由施加電場的改變而產生變化。圖第3A和3B係顯示電濕潤原理的操作範例。

第4圖係根據本發明之(於下文中討論)所製造的一反射式電濕潤性顯示器400。該反射式顯示器400包括一第一基板405a和一第二基板405b。該些基板405a和405b具有多種不同的用途，例如一反射基板、一高分子或其他任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者所知的應用。一第一和一第二導電層410a和410b分別形成於該些基板405a和405b之上，該第一和第二導電層410a和410b彼此間相對且相互隔離。該第一和該第二導電層410a和410b可由透明材料構成，例如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。複數個顯示胞415可利用微影製程或其他習知製程所形成，該複數個顯示胞415於該第一和該第二導電層410a和410b之間。各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件420分開。例如，該隔離件420設置於顯示胞415a和415b之間，使其彼此分離。該隔離件420可自該第二導電層410b延伸，或者可以不延伸，因此形成一連續的空間於該顯示胞415和該第二導電層410b之間。顯示胞間隙，亦即該些顯示胞的厚度，由於其決定該顯示胞內的含量，因而佔關 鍵的角色。該顯示胞間隙可於整個該顯示器區域內皆為均一，導致一均一性的電－光反應。典型的顯示胞間隙約為50微米(μm)並且可如同25 μm一般小。基於各種不同的設計及應用該顯示胞間隙可進行調整變化。

為了能實現一彩色顯示器，各個顯示胞415包括一第一材料425。於不同顯示胞內的該第一材料425可具有至少兩不同顏色。例如，顯示胞415a和415b可分別顯示紅色及藍色，此乃由於該第一材料425內所含的染料或顏料所致。於相鄰的顯示胞中，可包括更多不同的顏色，因而使其能夠形成多個彩色畫素且提供一彩色顯示器。該隔離件420可施予一些處理步驟，使其表面形成親水的特性。又該第一導電層410a可施予一些處理步驟，使其表面形成疏水的特性。這些處理步驟可包括電漿、大氣電漿或UV臭氧或其他習知的處理步驟。該第一材料425可包括一非極性液體或者為一含碳氫化合物之溶液(hydrocarbon solution)，可視不同的應用而選擇各種不同的材料，例如癸烷(decane)、十二烷(dodecane)、十四烷(tetradecane)或(聚)矽氧烷油。

該反射式電濕潤性顯示器400亦可包括一第二材料430，形成於該第一材料425上。該第二材料430可包括一導電液體，例如水、離子溶液及水性界面活性劑溶液。該第二材料430可藉由以下方法形成之，例如噴墨印刷法(ink jet printing)、噴塗印刷法(spray printing)、浸置塗佈法(dip coating)、噴浴塗佈法(shower coating)或其他本發明所屬技 術領域中具有通常知識者習知的技術。該第二材料430可於所有的顯示胞之間流動而形成一連續相。

於該反射式電濕潤性顯示器400的操作過程中，當無施加電壓時，該顯示器的彩色顯示如同該第一材料425的顏色。當提供一適當的電壓準位於該第一和第二導電層410a和410b時，該第一材料425和第二材料430可因靜電力與表面張力間的作用所驅動。例如，該第二材料430的形狀或接觸角會因施加的電場而改變，進而造成該第一材料425被該第二材料430推擠到一邊。該第二材料430的移動亦會根據電場的圖案而起始。在移除電壓時，該第二材料430的形狀或接觸角可回復為其原始狀態，而該第一材料425亦會再度散佈至其原始狀態。因此該反射式電濕潤性顯示器400的彩色可再度顯示如同該第一材料425的顏色。

該反射式電濕潤性顯示器400亦可包括一第二基板405b，其上形成該第二導電層410b以封閉該顯示器，且提供一電性接觸至該第二材料430，其中該第二導電層410b在該第二基板405b和該第二材料430之間。

於一實施範例中，該反射式電濕潤性顯示器400可包括一介電層435形成於該第一導電層410a之上。該介電層435可為一高分子層、無機層亦或是一無機有機混合層，且可利用以下製程形成，例如噴墨印刷法、網版印刷法(screen printing)、旋轉塗佈法(spin coating)、浸置塗佈法、蒸鍍法(evaporation)、濺鍍沉積法(sputter deposition)或其他 習知的技術。

於另一實施範例中，該反射式電濕潤性顯示器400可包括一額外的疏水性層440形成於該第一導電層410a之上，以促進該第一材料425的移動。此層的強疏水性特性可將該第一材料425自該第一導電層410a分離，且確使該第一材料425於電場關閉後可重新散佈回原始狀態。當施加一電場時，該疏水性表面會因為靜電力的作用而吸引該第二材料430，因此造成該第一材料425被該第二材料430所擠壓而改變其形狀。該疏水性層440可由以下方法塗佈於該第一導電層410a上，例如噴墨印刷法、網版印刷法、旋轉塗佈法、或浸置塗佈法。

第5圖係根據本發明之一實施例的一彩色電濕潤性顯示器的製作方法。如第5圖所示，於步驟S510提供一第一基板505a。如同先前所述，根據需求與用途可使用許多不同的基板，如具有主動陣列式或節段式的玻璃基板，或軟性高分子基板。於一較佳實施例中，該基板505a可為一反射性表面，於施加電場的狀態下可以反射抵達其基板表面的入射光。一第一導電層510a形成於該基板505a上。該第一導電層510a可為光穿透層或透明層，例如上述之銦錫氧化物(ITO)。

於步驟S520中，將該第一導電層510a圖案化，以形成複數個電極。視該第一材料525所用的材質而定，該第一導電層510a可使用許多不同的技術形成，例如蝕刻法、噴墨印刷法、網版印刷法或壓印法(imprinting)。

如第5圖所示的實施範例中，於步驟S524，可形成一介電層535於該第一導電層510a之上。於步驟S528，塗佈一額外的疏水性層540於該介電層535上，或者於該第一導電層510a之上。該疏水性層540具有較低濕潤性，於一比較例中可包括含氟高分子或含碳高分子之疏水性材料。該疏水性表面的濕潤性質可由外加電場修飾之。

於步驟S530，複數個顯示胞515，或者可為複數個顯示胞陣列，形成於該第一導電層510a上或該疏水性層540上。為了獲得一多彩化電濕潤性顯示器，一彩色的第一材料525可形成於該些顯示胞中。根據本發明不同的實施例，該第一材料525可同時或依序形成，將於下文中詳細描述。

於一實施範例中，不同顏色的該些第一材料525可同時形成於該些顯示胞中。例如，該第一材料525a為含綠色染料或顏料的溶液，該第一材料525b為含藍色染料或顏料的溶液，和該第一材料525c為含紅色染料或顏料的溶液，且該些第一材料525a、525b以及525c可同時塗佈於顯示胞515a、515b和515c中，如第5圖中的步驟S535所示。於下一步驟S540，接著塗佈一第二材料530於三個顯示胞中的第一材料525上。於最終步驟S560，將具有第二導電層510b的一第二基板505b設置在該第二材料530的暴露表面上，使第二導電層510b與該第二材料530接觸，以形成一反射式電濕潤性顯示器。

如第6圖所示的另一實施範例，可依序地塗佈不同顏 色的一第一材料625。例如，於步驟S635，可先塗佈一綠色的第一材料625a於顯示胞615a中，後續塗佈一第二材料630於步驟S640中。以此方式，該沉積的第一材料(例如625a)可受到保護，而避免遭受即將噴塗的第一材料(例如625b)所污染。後續之S635和S640兩製程步驟為表示以藍色第一材料625b和紅色第一材料625c的噴塗製程，藉由重複之S635和S640兩製程步驟噴塗該些第一材料625a、625b、625c以及第二材料630，可形成一多彩畫素。於步驟S650中，該第二材料630可分散在整體顯示器的各顯示胞615a中，形成一連續相。最終步驟S660，相似於上述步驟S560，將具有第二導電層的一第二基板設置在該第二材料630的暴露表面上且該第二導電層面向該第二材料630並提供一電性接觸至該第二材料630。

使用本發明的各不同實施範例，藉由相對簡化的製程，可獲得一低耗能、軟性、高色彩亮度的反射式電濕潤性顯示器。

本發明雖以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何本發明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，當可做些許的更動與潤飾，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。

304‧‧‧導電液體

305‧‧‧非極性溶液

306‧‧‧底層

400‧‧‧反射式電濕潤性顯示器

405a、505a‧‧‧第一基板

405b、505b‧‧‧第二基板

410a、510a‧‧‧第一導電層

410b、510b‧‧‧第二導電層

415、415a、415b、515a－515c、615a－615c‧‧‧顯示胞

420‧‧‧隔離件

425、525a、525b、525c、625a‧‧‧第一材料

430、530、630‧‧‧第二材料

435、535‧‧‧介電層

440、540‧‧‧疏水性層

S510－S560‧‧‧製程步驟

S630－S660‧‧‧製程步驟

第1圖係顯示根據習知技術的一單層電濕潤性顯示器的示意圖；第2圖係顯示根據習知技術的三層電濕潤性顯示器的示意圖；第3A－3B圖係顯示根據一電濕潤性顯示器的操作示範例的示意圖；第4圖係顯示根據本發明實施例的反射式電濕潤性顯示器的示意圖；第5圖係顯示根據本發明實施例的電濕潤性顯示器的製造方法的示意圖；以及第6圖係顯示根據本發明另一實施例的電濕潤性顯示器的製造方法的示意圖。

400‧‧‧反射式電濕潤性顯示器

405a‧‧‧第一基板

405b‧‧‧第二基板

410a‧‧‧第一導電層

410b‧‧‧第二導電層

415、415a、415b‧‧‧顯示胞

420‧‧‧隔離件

425‧‧‧第一材料

430‧‧‧第二材料

435‧‧‧介電層

440‧‧‧疏水性層

Claims (18)

1. 一種電濕潤性顯示器的製造方法，該方法包括：提供一第一基板，其具有複數個第一導電層於該第一基板上；提供一第二基板，其具有一第二導電層於該第二基板上；提供複數個顯示胞於該第一導電層上，各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開；以及提供具一第一顏色的第一材料於一第一顯示胞中；提供具一第二顏色的該第一材料於一第二顯示胞中；其中具第一顏色和第二顏色的該第一材料的形狀能隨著一外加電場改變而改變，該電場施加於一對應的第一導電層與該第二導電層之間；以及形成一第二材料於該第一材料之上，其中該第二材料形成一連續相於該複數個顯示胞的範圍中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，其中該第二材料包括一導電液體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，其中形成該第二材料於該第一材料之上的步驟包括一噴墨印刷法、一噴塗印刷法、一浸置塗佈法及一噴浴塗佈法。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，更包括同時塗佈該第一材料至該第一和該第二顯示胞中，並後續形成一第二材料於該第一和該第二顯示胞中的該第一材料上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，其中該第一材料包括一非極性液體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，其中形成該第一材料的步驟包括以噴墨法印刷該第一材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，更包括在提供該第一基板後，形成一介電層於該第一導電層之上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，其中形成該介電層的步驟係使用下列方法之一，包括噴墨印刷法、網版印刷法(screen printing)、旋轉塗佈法(spin coating)、浸置塗佈法、蒸鍍法(evaporation)及濺鍍沉積法(sputter deposition)。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，更包括形成一疏水性層於該介電層之上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電濕潤性顯示器的製造方法，其中形成該疏水性層的步驟係使用下列方法之一，包括噴墨印刷法、網版印刷法、浸置塗佈法及旋轉塗佈法。
11. 一種電濕潤性顯示器，包括：一第一基板和一第二基板；複數個第一導電層形成於該第一基板之上；一第二導電層形成於第二基板之上，且與該複數個第一導電層隔離；以及複數個顯示胞形成於該些第一導電層之一與該第二導電 層之間，各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開，至少兩顯示胞包括一第一材料與一第二材料於該第一材料上，該至少兩顯示胞中的該第一材料具有兩不同的顏色，該第一材料的形狀可隨著一電場改變而改變，其中該第二材料形成一連續相於該複數個顯示胞的範圍中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電濕潤性顯示器，其中該第一材料包括一非極性液體。
13. 如申請專利範圍第11項所述之電濕潤性顯示器，其中該第一材料係以噴墨法印刷法塗佈在該些顯示胞中。
14. 如申請專利範圍第11項所述之電濕潤性顯示器，其中該第二材料包括一導電液體。
15. 如申請專利範圍第11項所述之電濕潤性顯示器，更包括一介電層塗佈於該第一導電層之上。
16. 如申請專利範圍第11項所述之電濕潤性顯示器，更包括一疏水性層塗佈於該介電層之上。
17. 一種電濕潤性顯示器，包括：一第一基板和一第二基板；一第一導電層形成於該第一基板之上；一介電層形成於該第一導電層之上；一第二導電層形成於第二基板之上，且與該第一導電層隔離；以及複數個顯示胞，各顯示胞形成於該介電層與該第二導電層之間，各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開，至少兩顯示 胞包括一第一材料與一第二材料於該第一材料上，該至少兩顯示胞具有兩不同的顏色，該第一材料的形狀可隨著一電場改變而改變，該電場施加於該第一導電電層與該第二導電層之間。
18. 一種電濕潤性顯示器，包括：一第一基板和一第二基板；一第一導電層形成於該第一基板之上；一介電層形成於該第一導電層之上；一疏水性層形成於該介電層之上；一第二導電層形成於第二基板之上，該第二導電層與該第一導電層面向且相互隔離；以及複數個顯示胞，各顯示胞形成於該疏水性層與該第二導電層之間，各兩個相鄰的顯示胞之間以一隔離件分開，至少兩顯示胞包括一第一材料與一第二材料於該第一材料上，該至少兩顯示胞具有兩不同的顏色，該第一材料的形狀可隨著一電場改變而改變，該電場施加於該第一導電電層與該第二導電層之間。