TWI400492B - 撓性顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI400492B TW095143639A TW95143639A TWI400492B TW I400492 B TWI400492 B TW I400492B TW 095143639 A TW095143639 A TW 095143639A TW 95143639 A TW95143639 A TW 95143639A TW I400492 B TWI400492 B TW I400492B
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Lieshout Pieter Johannes Gerardus Van
Hualmar Edzer Ayco Huitema
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Description

撓性顯示裝置及其製造方法
本發明係關於撓性顯示器，且更特定而言係關於用於在此等顯示器上形成彩色濾光器之裝置及方法。
平板顯示器包含彩色濾光器以自來自該顯示器之子像素之光照明移除特定色彩分量。於習用裝置中，彩色濾光器係形成於或施加於顯示器之內部部分上。該頂部基板往往相對厚。該較大之厚度產生對於平板顯示器係常見之視差及孔徑問題。另外，顯示器愈厚撓性愈小。
此外，非內建(non－intrinsic)彩色顯示器包含一反射或發射具有寬譜之光(白光)之顯示效應層，及一將該白光改變成彩色光之彩色濾光器。需恰當地對準該顯示效應層與該彩色濾光器以阻止視差或孔徑問題。當以此方式製造一保形、撓性或乃至捲繞顯示器時，於彎曲或捲繞期間此等層之不同半徑使得可產生該顯示效應層與該彩色濾光器層之間的對準問題。分開製造之像素矩陣與彩色濾光器矩陣之尺寸準確度及不穩定性亦可導致產生對準問題。此外，該反射或發射層與該彩色濾光器之間之距離可產生顯著之視差問題。此等對準及視差問題可降低亮度或乃至導致色彩誤差及波紋(moir)效應。
參照圖1，顯示一圖例性捲繞顯示器10以圖解闡釋主動矩陣層12中之像素結構22與彩色濾光器層20中之彩色濾光器14、16及18之間的對準。像素結構22反射或發射穿過顯示效應層15且然後穿過對應於每一子像素22的適當對準之彩色濾光器14、16或18之白光。三個子像素22形成一包含分別藉由彩色濾光器14、16及18提供之紅色、綠色及藍色分量之像素影像。顯示線24以圖解闡釋子像素22與色彩濾光器14、16及18之間之對準。
參照圖2，顯示捲繞至輥輪或卷軸30上之顯示器10。卷軸30之半徑導致於彩色濾光器14、16及18與子像素22之間發生欠對準。層20中之彩色濾光器14、16及18與子像素22之間之欠對準藉由線24來圖解闡釋。該欠對準可導致視差問題，降低亮度及導致顯示影像中之色彩誤差及波紋效應。
實施例或本發明闡述形成或施加至可捲繞或撓性顯示器之外側(外部表面)之彩色濾光器。藉由使用以特定方式確定尺寸之濾光器基板，可捲繞顯示器可使用不僅適當地對準且亦允許撓性地摺疊或捲繞該顯示器之彩色濾光器。此外，藉由使用本發明原理可減輕或消除視差及孔徑問題。
由根據此等原理施加之彩色濾光器而達成之一優點包含可達成使用替代之沈積方法來形成該彩色濾光器之可能性。另一優點包含該彩色濾光器可形成於該製造製程中之最後步驟或幾乎最後步驟。此達成於彩色濾光器沈積期間與顯示器中之子像素之最佳對準並允許於彩色濾光器處理期間對尺寸改變施加校正。
撓性顯示器包含一形成於一經組態及確定尺寸以成為撓性之背板基板上之顯示效應層。一前板基板係經組態及確定尺寸以成為撓性且安裝於該顯示效應層上。該前板基板包含一形成於其上之彩色濾光器以便由於該顯示效應層與該彩色濾光器之間之接近來控制孔徑及視差效應。亦揭示用於製造撓性顯示器之方法。
本發明之此等及其他目標、特徵及優點將自待結合附圖加以理解的本發明例示性實施例之以下詳細闡述而顯而易見。
本發明提供撓性或捲繞顯示器之實施例，該顯示器包含子像素與彩色濾光器之間之經改良之對準以提高顯示器觀看品質。另外，將彩色濾光器設置於顯示器外部以允許於製造製程後期完成彩色濾光器之形成以相對於像素定製彩色濾光器佈置。
應理解可採用各種組態來建構該等圖中顯示之元件。出於例示性目的，本文中將根據包含允許形成撓性或捲繞顯示器之聚合物基板之液晶顯示器類型來闡述實施例。其他類型之顯示器亦可自本文之教義獲益。舉例而言，電泳顯示媒體(例如來自製造商E Ink公司之基於封裝性電泳墨水粒子之彼等)顯示器、電致發光顯示器等等可使用本文之教義。
現參照該等附圖，其中相同編號表示相同或類似之元件，首先參照圖3，圖中繪示根據一實施例之原理的撓性顯示器100之剖面圖。顯示效應層78包含光透射及分散材料。於圖3之實施例中，顯示效應層78可包含液晶、電子墨水膠囊或任一其他發光或反射材料，用於將光導引至觀察者。背板基板64可包含於其上形成像素66及其他電子組件之撓性聚合物材料。此等電子組件可包含電晶體(薄膜電晶體TFT)、電容器、導線等等。為簡便起見，僅繪示像素66。對於背光實施例，光80係穿過基板64或其他後端裝置以經由像素66提供光。其他實施例可包含其中光自像素66之觀看側自像素66反射之反射顯示器。單元間隙68填充有液晶、電子墨水膠囊或其他顯示效應材料(其響應於像素66)。舉例而言，當啟動時，像素66導致該液晶之定向或電子墨水膠囊中之改變，如此項技術中所已知。基板71可包含形成於其上之共同電極70。共同電極70配合像素66以定向毗鄰之液晶材料或將該電子墨水調整至適宜狀態。
黑色矩陣72可形成於基板71上或形成於基板71與共同電極70之間。黑色矩陣72封阻住雜散光以自所視顯示影像消除模糊。黑色矩陣72亦形成孔徑以使像素光穿過。該等孔徑(黑色矩陣72各部分之間的空間)係對準至像素66且可使用微影蝕刻製程/圖案化來形成。
有益地，彩色濾光器層74係形成於基板71上(並可形成於黑色矩陣72上)。藉由將該彩色濾光器沈積於極接近藉由顯示效應層78形成之該反射或發光層，可阻止對準及視差問題。於保形、撓性或捲繞顯示器中，使用於背板及前板兩者中之基板64及71薄至能使該顯示器摺疊或捲繞。彩色濾光器74較佳地形成於前板表面上且由於該薄基板而無視差問題。可藉由比較像素大小與單元間隙68(像素與共同電極間之差)來確定該基板之薄度。該像素大小係較佳地大於單元空隙68，以達成高品質之顯示器。於例示性實施例中，基板64及71係約200微米或以下且較佳地約25微米或以下(例如，該單元空隙係約200微米或以下)像素大小可係(例如)約300微米乘約300微米。
如圖3中顯示，彩色濾光器層74可於複數個步驟中形成。彩色濾光器層74較佳地包含可濾掉除既定波長以外之光之所有分量之材料。該彩色濾光器包含紅色(R)部分84及綠色(G)部分86及藍色(B)部分88。RGB部分84、86及88分開形成於同一層74中。像素66射照白光，該白光係由彩色濾光器層74予以過濾，以允許合適之色彩(紅色、綠色或藍色)自其輻照。三個像素66(子像素)對於觀察者形成單一像素影像。彩色濾光器層74可與劃痕保護層、濕度障壁或其他薄膜或層組合。
參照圖4，根據較佳實施例顯示撓性顯示器200之橫截面圖。顯示效應層128包含光透射及分散材料。顯示效應層128包含將光發射或反射至觀察者以產生影像之電子墨水膠囊129。背板基板114可包含於其上形成像素116及其他電子組件之撓性聚合物材料。此等電子組件可包含電晶體(薄膜電晶體TFT)、電容器、導線等等。為簡便起見僅顯示像素116。單元間隙118包含響應於像素電壓之電子墨水膠囊129。例如，當啟動時像素116導致定向該等電子墨水膠囊以調整至如此項技術中習知的合意狀態。基板121可包含形成於其上之共同電極120以配合像素116以便使用顯示效應層128。
可使用孔徑以篩除雜散光(例如，圖3之黑色矩陣72)；然而，有益地，因為本實施例薄且彩色濾光器係與像素係緊密地對準，故該黑色矩陣可自設計省略。彩色濾光器層124係形成於基板121上。藉由將彩色濾光器層124沈積於極接近藉由顯示效應層128形成之該反射或發射層，可避免對準及視差問題。於捲繞顯示器中，使用於背板及前板兩者中之基板114及121足夠薄以使得該顯示器可摺疊或捲繞。彩色濾光器層124係較佳地形成於該前板表面上，且由於該等薄基板，可減低或消除視差問題。於例示性實施例中，基板114及121係約200微米或以下且較佳地約25微米或以下(例如，該單元間隙係約200微米或以下)。像素大小可係(例如)300微米乘300微米。
彩色濾光器層124可於複數個步驟中形成，如根據圖3所闡述。彩色濾光器包含紅色(R)部分134及綠色(G)部分136及藍色(B)部分138。RGB部分134、136及138係藉由沈積及使用微影蝕刻之圖案化或其他形成方法而分開形成於同一層124中。彩色濾光器可包含厚度約100奈米至約10微米之間之材料且形成自聚合物材料。
可藉由旋轉塗佈、噴霧塗佈、蒸發、刮塗或類似沈積方法來實施彩色濾光器134、136及138之沈積。於該沈積後係微影蝕刻，以將彩色濾光器圖案化成條帶或貼片(patch)，隨後係下一彩色濾光器沈積及圖案化直至形成所有彩色濾光器。可使用網版印刷或噴墨印刷以直接沈積圖案化彩色濾光器。
參照圖5，前板基板320可包含彩色濾光器334，彩色濾光器334係在與該顯示器之剩餘部分組裝之前予以形成或可形成於顯示器之頂部上。於一實施例中，一第一組彩色濾光器334係形成於基板320上，隨後係蓋層、劃痕保護層、濕度障壁322或其組合。劃痕保護層322可包含較佳地具有較該彩色濾光器大的硬度之聚合物材料且較佳地包含小於約25微米之厚度。於一替代實施例中，彩色濾光器324可形成於前板基板320之底側上且面向顯示效應層128(如圖6中顯示)。
參照圖7，例示性地呈現闡述用於製造具有位於該顯示裝置之外部之彩色濾光器之撓性/捲繞/保形顯示器之方法之流程圖。於方塊402中，提供具有顯示效應層及薄背板基板之顯示裝置。一薄前板基板安裝於該顯示器上。另一選擇係，該薄前板可保持獨立並於在方塊410中於其上形成彩色濾光器後添加，如以下闡述。
於方塊408中形成該彩色濾光器。可使用許多製程以便形成該彩色濾光器。有利地於處理之後期階段形成該彩色濾光器層之事實給出此等沈積技術選項。舉例而言，除了許多其他技術外，可使用旋轉塗佈、噴霧塗佈、蒸發、刮塗、噴墨、絲網印刷或類似沈積方法來形成彩色濾光器。彩色濾光器之形成可包含微影蝕刻，以將彩色濾光器圖案化成條帶或貼片，隨後係下一彩色濾光器沈積及圖案化，直至形成所有彩色濾光器。亦可使用網版印刷或噴墨印刷，以直接沈積經圖案化之彩色濾光器。
於方塊410中，相對於該顯示裝置之像素結構中之像素實施彩色濾光器之對準。端視形成彩色濾光器之方法，可與濾光器之形成同時實施該對準步驟。例如，於噴墨印刷中，實施對準同時印刷彩色濾光器。當噴墨印刷彩色濾光器時，可使用高解析度列印頭以確保正確對準。藉由檢測該顯示器像素結構之準確位置，可於該顯示器上之正確位置處印刷該彩色濾光器。
當使用微影蝕刻以圖案化該等彩色濾光器時，可使用投影透鏡以將光罩投影至意欲圖案化之表面上(例如，顯示器之前板)，其可用於將該投影影像定標及對準至顯示器之像素結構。
當使用網版印刷或蔽蔭遮罩(shadow mask)蒸發時，可以較該顯示器之像素結構略小之間距使用絲網或蔽蔭遮罩。於是可拉伸該絲網或蔽蔭遮罩以使該彩色濾光器結構對準至該顯示器之像素結構。
於方塊412中，若具有彩色濾光器之前板基板係分開製造，則其上形成有彩色濾光器之前板係佈置於該顯示效應層上。此係可選。於方塊414中，使用定標或其他對準方法以確保像素與濾光器之間之正確對準。可將該彩色濾光器安裝成該彩色濾光器位於該前板基板之頂部或底部上。
於方塊416中，可將保護層例如劃痕保護層或濕度障壁沈積於該彩色濾光器上以於運作期間保護該彩色濾光器。
已闡述具有彩色濾光器之捲繞顯示器之較佳實施例及用於製造該顯示器之方法(其係意欲具有例示性而非限制性)，應注意熟習此項技術者可根據以上教義作出修改及變更。因此應理解可於所揭示之本發明之特定實施例中作出改變，該等改變係屬於如由隨附申請專利範圍所概述的本文所揭示實施例之範圍及精神以內。已如此闡述專利法所要求之細節及特性，由專利證書(Letters Patent)保護之所主張及期望之內容係於隨附申請專利範圍中提出。
於闡釋隨附申請專利範圍時，應理解：a)措詞「包括(comprising)」並不排除除給定請求項中所列元件或作法外的其他元件或作法之存在；b)在一元件之前的措詞「一(a或an)」並不排除複數個此等元件之存在；c)該申請專利範圍中之任何參考符號並不限制其範圍；d)可由同一物項或硬體或以軟體構建之結構或功能來代表若干「構件」；及e)除非特別指出，否則並不欲特意要求作法之具體順序。
10．．．捲繞顯示器
12．．．主動矩陣層
14．．．彩色濾光器
15．．．顯示效應層
16．．．彩色濾光器
18．．．彩色濾光器
20．．．彩色濾光器層
22．．．像素結構/子像素
24．．．線
30．．．輥輪/卷軸
64．．．背板基板
66．．．像素
68．．．單元間隙
70．．．共同電極
71．．．基板
72．．．黑色矩陣
74．．．彩色濾光器
78．．．顯示效應層
80．．．光
84．．．紅色(R)部分
86．．．綠色(G)部分
88．．．藍色(B)部分
100．．．撓性顯示器
114．．．背板基板
116．．．像素
118．．．單元間隙
120．．．共同電極
121．．．前板基板
124．．．彩色濾光器層
128．．．顯示效應層
129．．．電子墨水膠囊
134．．．紅色(R)部分
136．．．綠色(G)部分
138．．．藍色(B)部分
200．．．撓性顯示器
320．．．前板基板
322．．．蓋層/劃痕保護層/濕度障壁
334．．．彩色濾光器
本發明已參照以下附圖詳細呈現較佳實施例之以上闡述，其中：圖1係根據該先前技術之撓性顯示器之剖面圖；圖2係顯示子像素與彩色濾光器間之欠對準之圖1撓性顯示器之剖面圖；圖3係根據一例示性實施例之撓性顯示器之剖面圖；圖4係根據另一例示性實施例於顯示效應層中使用電子墨水之撓性顯示器之剖面圖；圖5係具有根據另一例示性實施形成之彩色濾光器之前板之剖面圖；圖6係具有根據再一例示性實施例形成於該前板基板之底側上之彩色濾光器之前板之剖面圖；及圖7係顯示製造根據本發明之實施例彩色濾光器之例示性方法之流程圖。
114．．．背板基板
116．．．像素
118．．．單元間隙
120．．．共同電極
121．．．前板基板
124．．．彩色濾光器層
128．．．顯示效應層
129．．．電子墨水膠囊
134．．．紅色(R)部分
136．．．綠色(G)部分
138．．．藍色(B)部分
200．．．撓性顯示器

Claims (21)

  1. 一種撓性顯示器(200)，其包括：一形成於一經組態及確定尺寸以成為撓性之背板基板(114)上之顯示效應層(128)；及一經組態及確定尺寸以成為撓性且安裝於該顯示效應層上之前板基板(121)，該前板基板具有一形成於其上之彩色濾光器(124)，以便由於該顯示效應層與該彩色濾光器之間之接近來控制孔徑及視差效應，其中該前板基板、該背板基板和該顯示效應層之各自厚度範圍係200微米或以下。
  2. 如請求項1之顯示器，其中該彩色濾光器(124)係設置於該前板之對置於該顯示效應層之一側上。
  3. 如請求項2之顯示器，其進一步包括一形成於該彩色濾光器層上之劃痕保護層(322)。
  4. 如請求項1之顯示器，其中該彩色濾光器(124)係與該顯示效應層設置於之該前板之同一側上。
  5. 如請求項2之顯示器，其中該彩色濾光器包含厚度約100奈米至約10微米之間之聚合物材料。
  6. 如請求項1之顯示器，其中該彩色濾光器(124)係形成於該前板之外部表面上，其中該前板基板及該彩色濾光器提供一厚度，以使可於該顯示效應層與該彩色濾光器之間控制孔徑及視差效應。
  7. 一種用於製造撓性顯示裝置之方法，其包括：提供(402)一具有一形成於一經組態及確定尺寸以成為 撓性之背板基板上之顯示效應層之顯示器；及於一撓性之前板基板上，形成(408)一彩色濾光器，以便由於該顯示效應層與該彩色濾光器之間之接近來控制孔徑及視差效應，其中於組裝該顯示器之後實施該彩色濾光器之形成，從而允許該彩色濾光器與該顯示器之像素結構之對準(410)，其中該前板基板、該背板基板和該顯示效應層之各自厚度範圍係200微米或以下。
  8. 如請求項7之方法，其中該形成(402)包含：沈積及使用微影蝕刻來圖案化該彩色濾光器。
  9. 如請求項8之方法，其中允許該彩色濾光器與該顯示器之像素結構之對準(410)包含：使用投影透鏡以將該彩色濾光器對準至該像素結構。
  10. 如請求項7之方法，其中該形成(408)包含噴墨印刷該彩色濾光器。
  11. 如請求項10之方法，其中允許該彩色濾光器與該顯示器之像素結構之對準(410)包含：以與該像素結構對準來印刷該彩色濾光器。
  12. 如請求項7之方法，其中該形成(408)包含絲網印刷/蔽蔭遮罩印刷以形成該彩色濾光器。
  13. 如請求項12之方法，其中允許該彩色濾光器與該顯示器之像素結構之對準(410)包含：拉伸一絲網/蔽蔭遮罩，以將該彩色濾光器對準至該像素結構。
  14. 如請求項7之方法，其進一步包括將一保護塗層施加(416)至該彩色濾光器。
  15. 如請求項7之方法，其進一步包括安裝(414)該前板基板，以使該彩色濾光器面對該顯示效應層。
  16. 一種製作撓性顯示裝置之方法，其包括：提供(402)一具有一背板基板及一前板基板以及一設置於該等基板間之顯示效應層之顯示器，每一基板係經組態及確定尺寸以成為撓性；及於該前板基板上形成(408)一與一形成於該背板基板上之像素結構直接對準之彩色濾光器，以便由於該顯示效應層與該彩色濾光器之間之接近，及由於緣於該顯示器頂部上之該彩色濾光器之形成之經改良對準，來控制孔徑及視差效應，其中該前板基板、該背板基板和該顯示效應層之各自厚度範圍係200微米或以下。
  17. 如請求項16之方法，其中該形成(402)包含沈積及使用微影蝕刻來圖案化該彩色濾光器。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包括使用(410)投影透鏡以將該彩色濾光器對準至該像素結構。
  19. 如請求項16之方法，其中該形成(408)包含藉由以與該像素結構對準來印刷該彩色濾光器來噴墨印刷該彩色濾光器。
  20. 如請求項16之方法，其中該形成(408)包含絲網印刷/蔽蔭遮罩印刷，以藉由拉伸一絲網/蔽蔭遮罩以將該彩色濾光器對準至該像素結構來形成該彩色濾光器。
  21. 如請求項16之方法，其進一步包括將一保護塗層施加(416)至該彩色濾光器。
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