TWI422858B - 電濕潤畫素結構 - Google Patents

Description

電濕潤畫素結構

本發明關於一種電濕潤畫素結構。

圖1A及圖1B為顯示一習知電濕潤顯示器的一顯示單元100的剖面示意圖。如圖1A及圖1B所示，顯示單元100包含一具極性的水溶液102、黑色油墨104及一親油性介電層(hydrophobic dielectric layer)106。如圖1A所示，於未施加電壓時，黑色油墨104會均勻覆蓋在親油性介電層106的上表面，因此環境光或背光會被吸收並顯示黑色而形成一暗狀態。反之如圖1B所示，當利用一電壓源116施加電壓於透明電極108時，親油性介電層106與水溶液102之間的界面產生極化增加有效表面能量，如此親油性介電層106即變得比較不具親油性(less-hydrophobic)而使黑色油墨104被推擠到隔牆112邊。此時環境光可被底部基板114反射、或者背光可穿透底部基板114而形成一亮狀態。此一習知設計因利用整面分佈的透明電極(如ITO)來驅動黑色油墨104，黑色油墨104收縮時容易產生遲滯現象，且容易如圖1C所示殘留於邊緣角落，如此會降低電濕潤顯示器的顯示品質與反應速度。

本發明提供一種電濕潤畫素結構，其能有效減少非極性液體的邊緣殘留及遲滯現象而具有良好的顯示品質與反應速度。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

依本發明一實施例之設計，一種電濕潤畫素結構包含一基板、一親油性介電層、一非極性液體、一極性液體、至少一電極及至少一導通孔。親油性介電層形成於基板上，非極性液體覆蓋親油性介電層的一表面，極性液體設置於親油性介電層上且極性液體與非極性液體不互溶。電極形成於基板上並將基板區分為一電極區及一無電極區，當電壓施加於該電濕潤畫素結構時，非極性液體收縮至親油性介電層上實質上疊合無電極區位置處。導通孔形成於基板上且位於電濕潤畫素結構的遠離無電極區位置處。

於一實施例中，無電極區形成於電濕潤畫素結構的一角部，且導通孔形成於電濕潤畫素結構除分佈有無電極區的角部外的其餘角部的至少其中之一。

於一實施例中，電濕潤畫素結構具有一第一、一第二、一第三、及一第四側邊，無電極區鄰近第一側邊及第二側邊，且導通孔形成於第三側邊或第四側邊上。

於一實施例中，導通孔的數目為複數個，且每一電濕潤畫素結構的導通孔具有兩種以上的不同深度或不同尺寸。

依本發明另一實施例之設計，一種電濕潤畫素結構包含一基板、一親油性介電層、一非極性液體、一極性液體及至少一導通孔。親油性介電層形成於基板上，且極性液體設置於親油性介電層上。非極性液體覆蓋於親油性介電層的一表面且與極性液體不互溶，當電壓施加於電濕潤畫素結構時，非極性液體由親油性介電層的至少一側收縮至親油性介電層的一預設局部區域上。導通孔形成於基板上且部分疊合親油性介電層的該側。

藉由上述各個實施例之設計，因導通孔的結構為電場最先感應的地方，藉由此一特性，因為非極性液體會從電場最先導通的位置開始 排開，故導通孔可形成於電濕潤畫素結構的遠離無電極區位置處，以提高非極性液體的收縮速度並避免非極性液體滯留於電濕潤畫素結構的邊緣或角落位置。另外，藉由配置不同深度或尺寸的導通孔可調整不同區域的非極性液體收縮速度，使非極性液體整體能均勻地收縮。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖2為依本發明一實施例的電濕潤結構的一剖面示意簡圖。如圖2所示，電濕潤結構10可包含一具極性的水溶液12、一非極性液體例如一油墨14、及一親油性介電層(hydrophobic dielectric layer)16，且油墨14與水溶液12不互溶。於未施加電壓時，油墨14會均勻覆蓋在親油性介電層16的上表面，因此環境光或背光會被吸收而形成一暗狀態；當利用一電壓源24施加電壓於透明電極18時，親油性介電層16與水溶液12之間的界面產生極化增加有效表面能量，如此親油性介電層16即變得比較不具親油性(less-hydrophobic)而使油墨14被推擠到隔牆22邊。此時環境光可被基板26反射、或背光可穿透基板26而形成一亮狀態。圖3為依本發明一實施例的電濕潤結構的一平面佈局圖，圖4為顯示圖3中具不同深度的導通孔的結構實施 例的剖面示意圖。如圖3所示，一電極層32(於本實施例例示為包含一反射電極RE及一透射電極TR)形成於基板26上的部分區域，而將基板26區分為一電極區(電極層32分佈區域)及一無電極區NE。當電壓施加於電濕潤畫素結構10時，油墨14會收縮至親油性介電層16上實質上疊合無電極區NE位置處。換言之，圖3右下角的無電極區NE可視為油墨14收縮後的存在區域，最理想的情況為油墨14可完全收縮至無電極區NE內而不會滯留於電濕潤畫素結構10的邊緣或其他角落位置。因導通孔(contact hole)34的結構為電場最先感應的地方，亦即當畫素電極(圖未示)被驅動時，於畫素電極上產生電場最先感應的地方為導通孔34的位置。藉由此一特性，因為油墨14會從電場最先導通的位置開始排開，故導通孔34可形成於電濕潤畫素結構10的遠離無電極區NE位置處，以提高油墨14的收縮速度並避免油墨14如圖1C所示滯留於電濕潤畫素結構10的邊緣或角落位置。舉例而言，如圖3所示，當無電極區NE形成於電濕潤畫素結構10的右下角時，導通孔34例如可形成於遠離無電極區NE的左上角(導通孔34a)及右上角(導通孔34c)位置，如此左上角及右上角位置處的油墨14因導通孔34的感應特性可加速往無電極區NE移動，且油墨不會滯留於角落處。或者，如圖3所示，例如當無電極區NE鄰近電濕潤畫素結構10的側邊P及側邊Q時，導通孔34可形成於遠離無電極區NE的側邊R(導通孔34a、34c)或側邊S(導通孔34a、34b)上。當然，導通孔34的數目完全不限定，僅需形成於遠離無電極區NE位置處即可。

另外，依本實施例的設計，利用黃光微影的薄膜電晶體製程可於基板26上形成多個導通孔34，且每一電濕潤畫素結構10的複數導通孔34可具有兩種以上的不同深度。例如圖4所示，導通孔34a的 深度可大於導通孔34b的深度，基板26上彼此間隔絕緣層依序形成一第一金屬層(first metal layer)M1、一第二金屬層(scond metal layer)M2、及一第三金屬層(third metal layer)M3，因為較深的導通孔34a是由第二金屬層M2電連接至透明畫素電極38，所以是畫素產生電場時第一個感應的地方，而較淺的導通孔34b是由第三金屬層M3透過透明畫素電極38連接至第二金屬層M2，所以是畫素產生電場時第二個感應的地方。因油墨14可隨著電場導通之先後時間呈現排開動作，故利用不同深度的導通孔34可調整不同區域的油墨收縮速度，使油墨14整體能均勻地收縮。舉例而言，離無電極區NE最遠的導通孔34a可先將電場導通，隨後再導通距離次遠的導通孔34b，所以離無電極區NE最遠的導通孔34a可為深度較深的結構，而離無電極區NE次遠的導通孔34b可為深度較淺的結構，使油墨14整體能均勻地收縮。另外，藉由深度不同的導通孔結構設計，可有效提高畫素開口率。再者，每一電濕潤畫素結構10的複數導通孔34亦可具有兩種以上的不同尺寸，因為較大的導通孔34能產生較強的電場效應使油墨更快地收縮，所以藉由配置不同尺寸的導通孔34同樣可調整不同區域的油墨收縮速度，使油墨14整體能均勻地收縮。

再者，於上述實施例中，反射電極RE及透射電極TR的分佈方式完全不限定，例如可如圖3所示，反射電極RE及透射電極TR分別形成為一區塊，或者如圖5所示，反射電極RE及透射電極TR形成為交錯分佈的梳狀電極，或如圖6所示的棋格狀電極分佈等等均可。

另外，上述的半透式畫素結構僅為例示之用，如圖7所示，本發明之各個實施例亦可運用於完全為透射電極TR構成的一穿透式畫素結構等、或完全為反射電極RE構成的一全反射式畫素結構等均可， 且每一導通孔的大小、形狀及分佈方式完全不限定，例如圖8所示，導通孔34亦可延伸同時分佈於兩個側邊上。再者，例如油墨14的非極性液體並不限定收縮於無電極區NE內，當電壓施加於電濕潤畫素結構10時，非極性液體可由親油性介電層16的側邊收縮至親油性介電層16的一預設局部區域上，僅需將導通孔34形成於基板上且部分疊合親油性介電層16的側邊位置處，即可有效加速非極性液體的收縮速度並減少非極性液體的遲滯現象，而提升顯示品質與反應速度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，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。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10‧‧‧電濕潤畫素結構

12‧‧‧水溶液

14‧‧‧油墨

16‧‧‧親油性介電層

18‧‧‧透明電極

22‧‧‧隔牆

24‧‧‧電壓源

26‧‧‧基板

32‧‧‧電極層

34、34a、34b、34c‧‧‧導通孔

38‧‧‧透明畫素電極

100‧‧‧顯示單元

102‧‧‧水溶液

104‧‧‧黑色油墨

106‧‧‧親油性介電層

108‧‧‧透明電極

112‧‧‧隔牆

114‧‧‧底部基板

116‧‧‧電壓源

NE‧‧‧無電極區

M1‧‧‧第一金屬層

M2‧‧‧第二金屬層

M3‧‧‧第三金屬層

P、Q、R、S‧‧‧側邊

RE‧‧‧反射電極

TR‧‧‧透射電極

圖1A及圖1B為示意圖，顯示一習知電濕潤畫素結構。

圖1C為說明油墨收縮遲滯現象的示意圖。

圖2為依本發明一實施例的電濕潤結構的一剖面示意簡圖。

圖3為依本發明一實施例的電濕潤結構的一平面佈局圖，圖4為顯示圖3中具不同深度的導通孔的結構實施例的剖面示意圖。。

圖5為依本發明另一實施例的電濕潤結構的一平面示意圖。

圖6為依本發明另一實施例的電濕潤結構的一平面示意圖。

圖7為依本發明另一實施例的電濕潤結構的一平面示意圖。

圖8為依本發明另一實施例的電濕潤結構的一平面示意圖。

10．．．電濕潤畫素結構

16．．．親油性介電層

26．．．基板

32．．．電極層

34、34a、34b、34c．．．導通孔

NE．．．無電極區

P、Q、R、S．．．側邊

RE．．．反射電極

TR．．．透射電極

Claims (13)

1. 一種電濕潤畫素結構，包含：基板；一親油性介電層，形成於該基板上；一非極性液體，覆蓋於該親油性介電層的一表面；一極性液體，設置於該親油性介電層上且該極性液體與該非極性液體不互溶；至少一電極，形成於該基板上並將該基板區分為一電極區及一無電極區，且當電壓施加於該電濕潤畫素結構時，該非極性液體收縮至該親油性介電層實質上疊合該無電極區位置處；及至少一導通孔，形成於該基板上且位於該電濕潤畫素結構的遠離該無電極區位置處。
2. 如請求項1所述之電濕潤畫素結構，其中該無電極區形成於該電濕潤畫素結構的一角部，且該導通孔形成於該電濕潤畫素結構除分佈有該無電極區的該角部外的其餘角部的至少其中之一。
3. 如請求項1所述之電濕潤畫素結構，其中該電濕潤畫素結構具有一第一、一第二、一第三、及一第四側邊，該無電極區鄰近該第一側邊及該第二側邊，且該導通孔形成於該第三側邊或該第四側邊上。
4. 如請求項1所述之電濕潤畫素結構，其中該電極區包含至少一反射電極及至少一透射電極。
5. 如請求項1所述之電濕潤畫素結構，其中該非極性液體為一油墨。
6. 如請求項1所述之電濕潤畫素結構，其中該導通孔的數目為複數個，且每一該電濕潤畫素結構的該些導通孔具有兩種以上的不同深度。
7. 如請求項1所述之電濕潤畫素結構，其中該導通孔的數目為複數個，且每一該電濕潤畫素結構的該些導通孔具有兩種以上的不同尺寸。
8. 一種電濕潤畫素結構，包含：一基板；一親油性介電層，形成於該基板上；一極性液體，設置於該親油性介電層上；一非極性液體，覆蓋於該親油性介電層的一表面且與該極性液體不互溶，當電壓施加於該電濕潤畫素結構時，該非極性液體由該親油性介電層的至少一側收縮至該親油性介電層的一預設局部區域上；及至少一導通孔，形成於該基板上且部分疊合該親油性介電層的該側。
9. 如請求項8所述之電濕潤畫素結構，更包含：至少一電極，實質上形成於該基板上未疊合該預設局部區域位置處。
10. 如請求項8所述之電濕潤畫素結構，更包含：至少一反射電極及至少一透射電極，實質上形成於該基板上未疊合該預設局部區域位置處。
11. 如請求項8所述的電濕潤畫素結構，其中該非極性液體為一油墨。
12. 如請求項8所述之電濕潤畫素結構，其中該導通孔的數目為複數個，且每一該電濕潤畫素結構的該些導通孔具有兩種以上的不同深度。
13. 如請求項8所述之電濕潤畫素結構，其中該導通孔的數目為複數個，且每一該電濕潤畫素結構的該些導通孔具有兩種以上的不同尺寸。