TWI417820B - 顯示裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種製造一光學元件的方法，該光學元件包括彼此互不融合的至少一第一流體以及一第二流體；該裝置至少具有一支撐板，其包括對該第二流體比較不會濕潤的表面區。
明確地說，本發明係關於一種用於製造含有複數個圖像元素(像素)之顯示裝置的方法，其在一第一透明支撐板及一第二透明支撐板間的空間內具有至少一第一流體及一第二流體，兩種流體彼此不會融合。於此等以電濕潤為主的顯示器之中，其中一種流體具導電性或極性，例如水；而另一種流體則係油。
光學開關可使用於遮光器應用、光圈之中，亦可使用於如顯示應用中的切換式彩色濾光片中。如果該流體為(經染色)的油類，而第二流體為水(因為介面張力的關係)的話，那麼便可提供一種雙層系統，其包括一層水層及一層油層。不過，如果於水及第一支撐板上的電極間施加電壓，那麼該油層便會因為靜電力的關係而向旁邊移動或是分離。因為部份的水會於此時滲入該油層，所以，該圖像元素便會變成部份透明。
於PCT申請案PCT/IB03/00196(PH-NL 02.0129)中已經說明過以此原理為主的顯示裝置。
於本申請案中所示的大部份具體實施例之中，一圖像元
素對應的係一界定的空間(舉例來說，一實質的封閉空間)，而且於第二狀態中，另一種流體會實質完全鄰接該第一支撐板。於本申請案中所示的其中一具體實施例之中所述的圖像元素之中，該等圖像元素護壁並不會延伸跨越整個圖像元素厚度。
該些顯示裝置的效能，尤其是一顯示裝置內的灰階控制，主要係相依於可再生供油給該顯示裝置中的數個圖像元素(像素)的情形。於大量製造中，其同樣係用來可再生製造大量顯示裝置的必要條件。
當以逐個像素為基礎精確地供油以均勻幾何及表面特性分離圖像元素時，便可獲得非常良好的灰階控制效果。雖然可藉由將油注入該水層之中而針對含有相應龐大油體積的大量圖像元素來達成此目的，不過，當該圖像元素尺寸縮小時，即使並非完全不可能，亦很難於每個小型圖像元素尺寸處來進行供料。除此之外，以逐個像素為基礎來進行供料亦非常耗時。
本發明的其中一項目的係克服至少部份上述問題。
為達此目的，根據本發明的方法包括下面步驟：- 界定該較不可濕潤的表面區；- 於至少該等較不可濕潤的表面區處提供一該第二流體層；- 從該第二流體層的上端處提供該第一流體；以及- 封閉另一透明支撐板與該支撐板之間的空間。
本發明深刻瞭解到，雖然該油可接觸該等圖像元素護壁，不過，於引入該油之後(例如於某根針注射該油之後)，該油較佳的係遷徙至該較不可濕潤表面處。由於該等圖像元素護壁(或是像素間表面)偏好保持水濕性，所以便可達到此目的。
本創新的方法可藉由不利用逐個像素的技術來注入該第二流體而引入該第一流體，舉例來說，可藉由將該第一流體散佈於該第二流體之上。
依此方式，便可將該第二流體同時引入數個顯示元素的該第一流體之中。
雖然並非絕對必要，不過，該較不可濕潤表面區較佳的係被護壁上的較可濕潤表面分離。
圖1為顯示裝置1其中一部份的剖面圖，圖中顯示的係根據本發明之顯示裝置所依據的原理。於兩塊透明基板或支撐板3、4之間會提供第一流體5及第二流體6，兩種流體彼此不會融合。舉例來說，第一流體5係一種烷烴類(例如十六烷)或是如本範例中的(聚矽氧)油類。第二流體6具導電性或極性，舉例來說，其為水或鹽類溶液(例如水與乙醇混合的KC1溶液)。
於第一狀態中，當未施加任何外部電壓(圖1a)時，流體5、6會鄰接該等由玻璃或塑膠製成的第一及第二透明支撐板3、4。於第一支撐板3之上，會提供一透明電極7(舉例來說，氧化銦(錫))，而且會有一中間較不可濕潤(厭水性)層8，於
此範例中其為一非晶的氟聚合物(AF1600)。
當透過互連線路20、21施加電壓時(電壓源9)，第一流體5之一層便會向旁邊移動或是分離成複數個小型滴狀體(圖1b)。當靜電能量增益大於因彎曲表面所造成的表面能量損失時，便會出現此現象。其中一項非常重要的觀點係，吾人發現，透過電切換構件(電壓源9)可於一覆蓋該支撐板3的第一流體5之連續膜及一鄰接護壁2的膜之間達成可逆切換。
圖2為根據本發明的一顯示裝置的一具體實施例，其中該等圖像元素護壁13並不會延伸跨越整個圖像元素厚度。利用本技術中熟知的膠版印刷或是其它印刷技術便可取得此等護壁。該第一流體5之膜似乎非常地穩定，當該圖像元素尺寸縮減時，其便會被進一步強化。所以於切換期間，該油會保持被侷限於每個區域之中。其它的元件符號則具有和圖1中相同的意義。
本範例中的層13的厚度約為20μm以下，並且係由一較可被第一流體濕潤(厭水性)的下方部13 b 以及一較不可濕潤(親水性)的上方部13 a 所組成(如圖3)。依此方式，利用該油來濕潤該圖像元素的該下方部便可確保均勻的光學關閉狀態。然後，當該圖像元素被啟動時，亦可維持因該較不可濕潤(親水性)的上方部所造成的油運動可逆性。
如引言中所述，此等電濕潤顯示圖像元素的效能，尤其是灰階控制，主要係相依於可再生供油給該顯示圖像元素的情形。舉例來說，用於供料給較多圖像元素的方法會運用微操縱器驅動的注射器15(於箭頭16的方向中插入穿過水層6)來添加必要的有色油料量給某個圖像元素(圖4a)。當下垂的油滴5'接觸到厭水性的氟聚合物層8時，其便會散佈形成一層膜，於本範例中其厚度等級為10微米(圖4b)。
最小的膜厚度係相依於圖像元素尺寸以及油/水介面張力。使用此方法，該注射器(或是供料針)15必須被插入每個圖像元素區之中，因此該針的大小便必須小於欲製造的圖像元素的大小。然而，對較小型的圖像元素而言，針的大小卻無法隨之縮減(圖5)，從而便會導致相鄰圖像的油滴5'互相混合的可能性。再者，於圖像元素層處進行填充亦非常耗時。
圖6為根據本發明用以供料給電濕潤顯示器中的圖像元素的方法，其中該等油滴5'的直徑大小可能大於該圖像元素面積。當穿過液體6(水)來連續供給液體5'時，該注射器(或是供料針)15便會於箭頭17所示的橫向移動中移動跨越該顯示基板。吾人所觀察到的係，雖然油5會接觸該等圖像元素護壁，不過，其較佳的係遷徙至該厭水性氟聚合物表面處。這可能係因為該等較可濕潤圖像元素護壁偏好保持水濕性的關係。所以，不必將該針插入該等圖像元素之中便可供料給該等圖像元素(圖6)。當該供料針不必再進入該圖像元素之中時，則可從一非常大的注射針供油給圖像元素。維持該供料針相對於該基板的固定高度亦相當有幫助，而自動化此程序則可改良供料均勻性。
本發明並不僅限於上述的範例。亦可利用用來噴灑油滴5'的針來取代，如圖6的右側所示。亦可利用此方法供給不同顏色的油給鄰近的圖像元素列。可藉由以化學方式來製備該基板以分離像素，取代實體護壁。
本發明存在於每個新穎特徵特點及特徵特點之每種組合當中。申請專利範圍中的參考數字並非限制其保護範圍。動詞「包括」及其詞性變化之使用並不排除除了在該申請專利範圍中所述的那些元件之外的其他元件。在一元件之前使用冠詞「一」並未排除可能存在有複數個此等元件。
1．．．顯示裝置
2．．．護壁
3．．．透明支撐板
4．．．透明支撐板
5．．．第一流體
5'．．．油滴
6．．．第二流體
7．．．透明電極
8．．．較不可濕潤(厭水性)層
9．．．電壓源
13．．．護壁
13a．．．上方部
13b．．．下方部
15．．．注射器
20．．．互連線路
21．．．互連線路
參考上述具體實施例之說明將可更瞭解本發明之這些及其它觀點。
圖式中：圖1為一顯示裝置其中一部份的剖面圖，用以顯示本發明所依據的顯示原理，圖2與3為根據本發明之顯示裝置其中一部份的另一剖面圖，圖4為一顯示裝置其中一部份的剖面圖，用以顯示本發明的製造方法，而圖5為一顯示裝置其中一部份的剖面圖，用以顯示本發明之製造方法的某些限制條件，以及圖6為根據本發明之製造方法的剖面圖。
該等圖式都僅為概略圖，並未依比例繪製。對應的元件一般會使用相同的參考數字來表示。
5'．．．油滴
6．．．第二流體
8．．．較不可濕潤(厭水性)層
13．．．護壁
15．．．注射器
Claims (18)
- 一種製造一光學元件的方法，該光學元件包括彼此互不融合的至少一第一流體(5)以及一第二流體(6)，該光學元件至少具有一支撐板(3)，其包括對該第二流體(6)比較不可潤濕的一表面區，該方法包括下面的步驟：- 界定該較不可潤濕的表面區；- 於至少該等較不可潤濕的表面區處提供一該第二流體(6)層；- 從該第二流體層的上端處提供該第一流體(5)；以及- 封閉另一透明支撐板(4)與該支撐板(3)之間的一空間。
- 如請求項1之方法，其中，具有一對該第二流體(6)較可潤濕表面區的區域會包圍該較不可潤濕表面區。
- 如請求項1之方法，其中該等對該第二流體(6)較可潤濕表面(13 a )係位於複數個護壁(13)之上。
- 如請求項1之方法，其中該第一流體(5)係藉由注射穿過該第二流體(6)而被引入。
- 如請求項1之方法，其中該第一流體(5)係藉由將其散佈於該第二流體(6)之上而被引入。
- 如請求項4或5之方法，其中該第一流體(5)會同時被引入數個顯示圖像元素的第二流體(6)之中。
- 如請求項1或4之方法，其中該注射係使用一供料針來實施。
- 如請求項7之方法，其中當該供料針移動跨越該支撐板 時，該第一流體係被連續注射。
- 如請求項7之方法，其中具有一較濕潤表面區的數個區域係包圍該較不可潤濕表面區，以及該第一流體較佳係遷移至該較不濕潤表面區。
- 如請求項7之方法，其中該第一流體係以液滴供給。
- 如請求項10之方法，其中該液滴係被噴灑。
- 如請求項1之方法，其中：界定該較不可潤濕的表面區包含：界定一較不濕潤表面區組，該較不濕潤表面區組之每一較不濕潤表面區係被一較濕潤表面所圍繞，且該較不濕潤表面區組之每一較不濕潤表面區對應一顯示裝置之一圖像元素組之一圖像元素；在至少該較不濕潤表面區上提供該第二流體(6)之一層包含：配置該第二流體以形成該等較不濕潤表面區上之一第二流體層；從該第二流體層的上端處提供該第一流體包含：當移動一供料裝置跨越該較不濕潤表面區組時，利用該供料裝置將該第一流體導入至該第二流體層，該第一流體接觸該等較濕潤表面區且較佳地遷移至該較不濕潤表面區組之每一較不濕潤表面區。
- 如請求項12之方法，其中該較濕潤表面區係提供於圖像元素護壁上。
- 如請求項12之方法，其包含當移動該供料裝置跨越該較不濕潤表面區組時，維持該供料裝置於相對該較不濕潤 區域組之一固定高度。
- 如請求項12之方法，其中該供料裝置係一供料針。
- 如請求項12之方法，其包含在將該第一流體導入該第二流體層之前，插入該供料裝置至該第二流體層。
- 如請求項1之方法，其中該較不濕潤表面區經組態為一疏水性含氟聚合物層。
- 如請求項1之方法，其中該第二流體係為以水為基礎之流體，該第一流體以油為基礎之流體。
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