TWI427321B - 電濕潤顯示器及其驅動方法 - Google Patents

Description

電濕潤顯示器及其驅動方法

本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於一種電濕潤顯示器。

近年來，電子紙(E-paper)與電子書(E-book)正蓬勃發展，具有更輕、更薄以及可撓曲特性的顯示器將成為未來主要發展的趨勢。而電濕潤顯示器是一種可應用在電子書以及電子紙的顯示面板。

一般電潤濕顯示面板包括上電極、下電極以及夾於兩電極之間的水層以及油墨層。當未施加電壓時，油墨層佈滿畫素單元。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，由於反射式之電濕潤顯示面板之反射效率相當低，使得電濕潤顯示面板之顯示品質仍有待改進。

此外，為了使電潤濕顯示面板顯示出彩色影像，一般會在電潤濕顯示面板之油墨層中混入彩色染料。但是，因彩色染料之材料選擇受限於其於油墨層中之溶解度，因而使得彩色電潤濕顯示面板之發展仍有許多可改善之處。

本發明提供一種電濕潤顯示器，其可以解決傳統反射式電濕潤顯示面板之反射效率低之問題，且同時可以避免傳統電濕潤顯示器之彩色染料之材料選擇受限於其於油墨層中之溶解度的問題。

本發明提出一種電濕潤顯示器，其包括導光板、光源、透明電極層、介電層、透明非極性溶液層、對向基板、發光材料層、對向電極以及透明極性溶液層。導光板具有入光面以及出光面。光源鄰近於導光板之入光面。透明電極層位於導光板之出光面上。介電層覆蓋透明電極層，且介電層之折射率為n1。透明非極性溶液層位於介電層上，其中透明非極性溶液層之折射率為n2，且n2≧n1。對向基板位於透明非極性溶液層上。發光材料層位於對向基板上。對向電極位於對向基板上。透明極性溶液層位於導光板與對向基板之間。

基於上述，本發明之電濕潤顯示器是採用穿透式技術，因此可以解決傳統反射式之電濕潤顯示面板之反射效率低之問題。另外，本發明之電濕潤顯示器是將發光材料層設置在對向基板上。換言之，本發明之電濕潤顯示器之發光材料並非溶解於溶液層之中，因而不會有傳統電濕潤顯示面板所存在的染料材料受限於其於油墨層中之溶解度的問題。

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是根據本發明一實施例之電濕潤顯示器的局部剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之電濕潤顯示器包括導光板100、光源102、透明電極層104、介電層106、透明非極性溶液層110、對向基板114、發光材料層118、對向電極116以及透明極性溶液層112。另外，本實施例之電濕潤顯示器可進一步包括親水隔牆結構108以及遮光圖案120。值得一提的是，圖1所繪示之結構為電濕潤顯示器之其中一個畫素單元結構。一般來說，電濕潤顯示器是由多個陣列排列的畫素單元所構成。因此，此領域技術人員根據圖1以及以下之說明，應當可以瞭解本實施例之電濕潤顯示器之整體架構。

導光板100具有入光面100a以及出光面100b。導光板100可為硬性導光板或是軟性導光板。根據本實施例，導光板100例如是透明塑膠基板，其包括聚甲基丙烯酸酯(PMMA)或聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)。倘若導光板100使採用軟性導光板，那麼本實施例之電濕潤顯示器可採用滾輪對滾輪製程(roll to roll process)來製造。另外，導光板100之底表面100c可設置光學微結構或是光學膜片，以使光源之光線可以被導向出光面100b。此外，本實施例之導光板100除了作為導光板之用途之外，也同時作為承載顯示器之元件之用。

光源102鄰近於導光板100之入光面100a。根據本實施例，光源102可發出紫外線波長之光線。光源102可為燈管、發光二極體或是其他種形式之光源。此外，光源102可以直接與導光板100之入光面100a接觸，或者是與導光板100之入光面100a之間相距一段特定距離。

透明電極層104位於導光板100之出光面100b上。根據一實施例，若電濕潤顯示器為被動式顯示器，那麼透明電極層104可為單純的被動電極圖案。根據另一實施例，若電濕潤顯示器為主動式顯示器，那麼透明電極層104除了電極圖案之外，還包括與電極圖案電性連接的主動元件。此外，上述之透明電極層104之材料包括金屬氧化物，其例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

介電層106覆蓋透明電極層104，且介電層106之折射率為n1。介電層104之材質可包括氮化矽、氮氧化矽、氧化矽或是其他適用的材料。根據本實施例，介電層106之表面106a為疏水表面(hydrophobic surface)。使介電層106具有疏水表面106a之方法為對介電層106之表面進行疏水表面處理，以將介電層106之表面進行疏水改質程序。除此之外，要使介電層106具有疏水表面106a之方法還可直接在介電層106上進行塗佈程序、鍍膜程序或是沈積程序，以在介電層106上另外形成一層疏水層。

另外，在本實施例中，於介電層106上更包括設置有親水隔牆結構(hydrophilic wall)108。更詳細來說，親水隔牆結構108是位於介電層106上，並於介電層106上定義出多個單元區域。所述單元區域是電濕潤顯示器的一個畫素單元。因此，倘若本實施例之電濕潤顯示器為主動式顯示器，那麼在親水隔牆結構108所定義出的單元區域內之透明電極層104則是包括至少一主動元件以及至少一電極圖案。

除此之外，在本實施例中，於介電層106上還包括設置有遮光圖案層120。遮光圖案層120是設置在親水隔牆結構108的邊緣。較佳的是，遮光圖案層120與透明電極層104不重疊，但本發明不限於此。換言之，根據其他實施例，遮光圖案層120也可以與透明電極層104重疊。遮光圖案層120可以設置在親水隔牆結構108所定義出的單元區域之一側、兩側、或是四周等等。另外，遮光圖案層120之材質可採用黑色樹脂或是其他可遮光或是吸光之材料。

透明非極性溶液層110位於介電層106上。更詳細來說，透明非極性溶液層110位於介電層106上且位於親水隔牆結構108所圍出的空間內。換言之，親水隔牆結構108主要的功能即是避免透明非極性溶液層110流到其他的單元區域(畫素單元)中。另外，透明非極性溶液層110之折射率為n2，且透明非極性溶液層110之折射率為n2大於或等於介電層106之折射率n1。換言之，透明非極性溶液層110之折射率為n2與介電層106之折射率n1兩者不相差太大，例如介電層106之折射率n1與透明非極性溶液層110之折射率n2相差0.1~1。

根據本實施例，由於介電層106之材料包括氮化矽、氮氧化矽、氧化矽或是其他適用的材料，因而本實施例之透明非極性溶液層110可選用矽油(Silicon Oil)、烷烴油(Alkane Oil)、含有溶劑之矽油混合物、含有溶劑之烷烴油混合物或是其他適用的透明非極性溶液。然，本發明不限於此。根據其他實施例，介電層106以及透明非極性溶液層110也可以選擇其他的材料，只要能夠使透明非極性溶液層110之折射率為n2大於或等於介電層106之折射率n1即可，例如使介電層106之折射率n1與透明非極性溶液層110之折射率n2相差0.1~1即可。

對向基板114是設置在導光板100之對向側並且位於透明非極性溶液層110之上方。對向基板114可為硬性基板或是軟性基板，之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是其它可適用的材料根據本實施例。對向基板114主要是用來承載膜層或是線路之用。

發光材料層118以及對向電極116都是位於對向基板114上。根據本實施例，對向電極116是設置於對向基板114上，且發光材料層118是設置於對向電極116上。然，本發明不限於此。換言之，在其他的實施例中，發光材料層118例如是位於對向基板114上，且對向電極116是位於發光材料層118上。

承上所述，發光材料層118包括螢光材料或是磷光材料。更詳細來說，發光材料層118可為彩色螢光材料或是彩色磷光材料，其例如是紅色螢光材料、藍色螢光材料、綠色螢光材料、紅色磷光材料、藍色磷光材料或是綠色磷光材料。換言之，發光材料層118為當受到特定波長之光線(例如是紫外光)照射時，所述光線可激發發光材料層118而使其放射出特定波段之可見光(例如是紅光、藍光或是綠光)。此外，對向電極116之材料包括金屬氧化物，其例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

另外，透明極性溶液層112位於導光板100與對向基板114之間。更詳細來說，透明極性溶液層112是填充在介電層106與發光材料層118(或對向電極116)之間。透明極性溶液層112可於顯示器各個畫素單元之間流通。透明極性溶液層112可為水或其他極性液體。根據本實施例，透明極性溶液層112之折射率為n3，且透明極性溶液層112之折射率為n3小於介電層106之折射率n1，舉例而言，透明極性溶液層112之折射率n3與介電層106之折射率n1相差0.5~1.5。

以下針對上述圖1之電濕潤顯示器的驅動方法作詳細說明。圖2以及圖3是根據本發明一實施例之電濕潤顯示器的驅動示意圖。請先參照圖2，當欲使電濕潤顯示器之畫素單元呈現亮態以發光色光時，對透明電極層104施予第一電壓(V1)，以使透明非極性溶液層110覆蓋介電層106。舉例來說，若對向基板114上之對向電極116是被施予共通電壓(V)，此時第一電壓(V1)之電壓值與共通電壓(V)相同。如此，透明電極層104與對向電極116之間不會有電場產生，因而非透明非極性溶液層110整個覆蓋親水隔牆結構118內的介電層106之疏水表面106a。

此時，光源102所產生的光線L1(例如是紫外光)自導光板100之入光面100a射入導光板100之後，因導光板100中之光學微結構或是光學膜之設置，可使得光線L2(例如是紫外光)從導光板100之出光面100b射出。接著，光線L2穿過透明電極層104、介電層106、透明非極性溶液層110以及透明極性溶液層112，並射向發光材料層118。之後，光線L2(例如是紫外光)可激發發光材料層118以放射出特定波長之可見光L3(例如是紅光、藍光或綠光)。而使用者的眼睛便可從對向基板114之上方接收到所述色光L3。

值得一提的是，當透明電極層104與對向電極116之間沒有電場產生，而使非透明非極性溶液層110整個覆蓋介電層106之疏水表面106a時，因透明非極性溶液層110之折射率為n2與介電層106之折射率n1兩者不相差太大，因而光線L2於通過介電層106與透明非極性溶液層110之間的界面時，是以直接穿透或是折射的形式射向發光材料層118。因此，光線L2可以到達發光材料層118以激發發光材料層118放射出特定波長之可見光L3(例如是紅光、藍光或綠光)。

請參照圖3，當欲使電濕潤顯示器之畫素單元呈現暗態時，對透明電極層104施予第二電壓(V2)，以使透明非極性溶液層110暴露出介電層106。類似地，倘若對向基板114上之對向電極116是被施予共通電壓(V)，此時第二電壓(V2)之電壓值不等於共通電壓(V)，以使得透明電極層104與對向電極116之間產生電場。更詳細而言，當透明電極層104與對向電極116之間產生電場時，透明非極性溶液層110會往親水隔牆結構108(單元區域的邊緣)收縮，以使得介電層106裸露出。

此時，光源102所產生的光線L1自導光板100之入光面100a射入導光板100之後，因導光板100之光學微結構或是光學膜片之設置，可使得光線L2(例如是紫外光)從導光板100之出光面100b射出。接著，光線L2經過透明導電層104而到達介電層106與透明極性溶液層112之間的界面時產生全反射，而使得光線L3’不會射向發光材料層118。因此，使用者之眼睛便無法從對向基板114之上方接受到光線L3，因而畫素單元此時是呈現暗態。

值得一提的是，由於本實施例之透明極性溶液層112之折射率為n3小於介電層106之折射率n1，因而可使得光線L2於通過介電層106與透明極性溶液層112之間的界面時盡可能的產生全反射，以使光線L3’不會到達發光材料層118而使畫素單元呈現暗態。

綜上所述，本發明之電濕潤顯示器是採用穿透式技術，並且透明非極性溶液層與介電層之折射率的差異及透明極性溶液層以及介電層之折射率差異，以使電濕潤顯示器呈現暗態或是亮態。因此，本發明之電濕潤顯示器不會有傳統反射式電濕潤顯示面板之反射效率低之問題。

另外，本發明之電濕潤顯示器是將發光材料層設置在對向基板上，並利用光源之光線激發發光材料層以產生彩色光線。換言之，本發明之電濕潤顯示器之發光材料並非溶解於溶液層之中，因而不會有傳統電濕潤顯示面板所存在的染料材料受限於其於油墨層中之溶解度的問題。

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．．．導光板

100a．．．入光面

100b．．．出光面

100c．．．底表面

102．．．光源

104．．．透明導電層

106．．．介電層

106a．．．表面

108．．．親水隔牆結構

110．．．透明非極性溶液層

112．．．透明極性溶液層

114．．．對向基板

116．．．對向電極

118．．．發光材料層

120．．．遮光層

L1、L2、L3、L3’．．．光線

圖1是根據本發明一實施例之電濕潤顯示器的局部剖面示意圖。

圖2以及圖3是根據本發明一實施例之電濕潤顯示器的驅動示意圖。

100．．．導光板

100a．．．入光面

100b．．．出光面

100c．．．底表面

102．．．光源

104．．．透明導電層

106．．．介電層

106a．．．表面

108．．．親水隔牆結構

110．．．透明非極性溶液層

112．．．透明極性溶液層

114．．．對向基板

116．．．對向電極

118．．．發光材料層

120．．．遮光層

Claims (14)

1. 一種電濕潤顯示器，包括：一導光板，其具有一入光面以及一出光面；一光源，鄰近於該導光板之該入光面；一透明電極層，位於該導光板之該出光面上；一介電層，覆蓋該透明電極層，其中該介電層之折射率為n1；一透明非極性溶液層，位於該介電層上，其中該透明非極性溶液層之折射率為n2，且n2≧n1；一對向基板，位於該透明非極性溶液層上；一發光材料層，位於該對向基板上；一對向電極，位於該對向基板上；一透明極性溶液層，位於該導光板與該對向基板之間；以及一遮光圖案層，位於該介電層上，其中，該光源所發出的光束依序通過該透明非極性溶液層、該透明極性溶液層、該發光材料層以及對向基板而向電濕潤顯示器外傳遞出光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該介電層之折射率n1與該透明非極性溶液層之折射率n2相差0.1~1。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該透明極性溶液層之折射率為n3，且n3<n1。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電濕潤顯示器，其中該透明極性溶液層之折射率n3與該介電層之折射率n1相 差0.5~1.5。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該透明非極性溶液層包括矽油(Silicon Oil)、烷烴油(Alkane Oil)、含有溶劑之矽油混合物或是含有溶劑之烷烴油混合物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該介電層包括氮化矽、氮氧化矽或是氧化矽。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該介電層之表面為一疏水表面(hydrophobic surface)。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該發光材料層包括一螢光材料或是一磷光材料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該光源為一紫外光光源。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示器，其中該遮光圖案層與該透明電極層不重疊。
11. 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)，位於該介電層上，且該透明非極性溶液層位於該親水隔牆結構所圍出的空間內。
12. 一種電濕潤顯示器的驅動方法，包括：提供一電濕潤顯示器，其如申請專利範圍第1項所述；該光源所產生的光線自該導光板之該入光面射入，並從該導光板之該出光面射出；對該透明電極層施予一第一電壓，以使該透明非極性 溶液層覆蓋該介電層，其中從該導光板之該出光面射出的光線經由該透明電極層、該透明非極性溶液層以及該透明極性溶液層而射向該發光材料層，以激發該發光材料層放射出一色光；以及對該透明電極層施予一第二電壓，以使該透明非極性溶液層暴露出該介電層，其中從該導光板之該出光面射出的光線在該介電層之表面產生全反射。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電濕潤顯示器的驅動方法，其中該對向電極被施予一電壓，且該第一電壓與該電壓相同。
14. 如申請專利範圍第12項所述之電濕潤顯示器的驅動方法，其中該對向電極被施予一電壓，且該第二電壓與該電壓不相同。