TWI431320B - 電切換調光單元與其形成方法、調光元件與其形成方法、立體顯示裝置、影像顯示系統 - Google Patents

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Description

電切換調光單元與其形成方法、調光元件與其形成方法、立體顯示裝置、影像顯示系統
本發明係關於立體影像顯示裝置，更特別關於裸視立體影像顯示裝置，與其包含的影像顯示裝置及電切換調光單元。
Robert A. Hayes and B. J. Feenstra於Nature 425, 383 (2003)中，揭露應用電濕潤(electrowetting)技術來控制有顏色的油滴，當作一個開關裝置；這種應用具有高色彩飽和度、高影像反應速度、及低耗能等特性，因此可以進一步應用於顯示器。在這之後，顯示技術領域很快的採用電濕潤技術。
美國專利申請案公開號2009/0257111揭露一種可調式光學陣列元件，其包含基板，基板上配置薄膜電晶體(TFT)電路控制系統(tuning circuitry)，此電路系統可分別控制上層的光學陣列元件(cell array)，如第1圖所示。在這必需說明的是，關於第1圖之標號說明請見此案說明書，在此不對標號另行說明。前述光學陣列元件內含兩種極性不同的流體，此流體介面形狀可藉由下層TFT電路控制系統來控制，以達到光的相位調變(phase modulation)與方向調整(beam deflection)。此專利申請另揭露關於TFT驅動的方式；一般而言，顯示器本身會因為TFT的存在而有開口率的問題，因此過多的TFT會使開口率大幅下降。前述專利申請案另揭露連線層的功能，但是多層的連線層會導致顯示器的亮度降低。上述具有多重光學元件之電濕潤顯示裝置可運用於全像的影像重建系統，利用電濕潤原理使得入射光產生干涉條紋圖形。此電濕潤顯示裝置作為光線折射元件(deflection element)，使光偏折到眼睛的位置，此種裝置提供光轉向的功能，但無分時多工(time-sharing)概念。此外，前述裝置可應用於回復反射面板(retro-reflective panels)、影像投影裝置(image projection device)、以及全像投影重建系統(holographic projection reconstructing equipment)。
如第2圖所示，美國專利第7474470號 (Devices and methods for redirecting light)揭露一種光方向可調裝置，其包含顯示元件(display element)，該顯示元件上配置多個光方向可調的裝置(redirecting devices)。由於內表面(interior surfaces)106a-c無設置特殊結構或親水層，流體L1與流體L2容易產生錯位的情形；錯位是指流體排列順序發生變化的現象。前述光方向可調裝置內含兩種不互溶的流體L1及L2，此兩種流體所形成的介面形狀可藉由頂電極110來控制。藉由電極的開關配置，形成數種不同的流體介面形狀，可達到調整光方向(redirecting light)及立體顯示的效果。此外，當施加電壓時，接觸角會產生誤差，因此無法精確地的控制光偏折的方向。
美國專利第7817343號 (Electrowetting lens)揭露一種電濕潤透鏡，包含兩種不同極性的流體；當施加電壓於第一與第二電極時，該第一與第二複數個電極可個別接收相同電壓而達到液面控制。為了節省能量損失，只需在液面附近的電極受電壓的驅動即可，亦即第一或第二複數個電極的某些電極接收同一電壓，不需要所有的電極都接收到電壓。為了達到此一需求，需要有一些個別控制的電路設計，使得電路設計的複雜度增加。
根據習知技術，液態透鏡可以是一種微尺度毛細管陣列裝置，其使用微機電(MEMS)製作技術來達成，而毛細表面可能為汽/液或液/液介面，此介面形狀可以利用表面張力來決定。Hirsa等人在Applied Physics Letters 87, pp. 134102(2005)發表論文—“Electrochemically activated adaptive liquid lens”，揭露一種毛細開關設計，其為一種可逆現象，耗能相當低，可以在單一晶片上完成。
美國專利申請案公開號 20090316003(“PINNED-CONTACT OSCILLATING LIQUID LENS AND IMAGE SYSEM”)揭露一種震盪型液態鏡頭，其利用液滴與液態透鏡的通道所產生的毛細力來支撐液滴。藉由改變腔室內的壓力來驅動液態鏡頭的運作，使第一部份液滴或第二部份液滴的形狀改變，使得入射光形成聚焦或發散效果。
可以顯示立體影像與動畫的裝置稱為立體(3D)顯示器。近年來，顯示器研發社群在3D立體顯示領域上，致力於發展兩大類技術，分別為眼鏡型與裸視型立體顯示技術。此外，應用全像術(holography)理論可達到3D顯示的效果，但其技術障礙在於需要很小的畫素以及很大的記憶體容量與計算速度。裸視型3D技術應用光線控制裝置(beam control element)直接擺置於顯示器前，其為一種比較容易達到3D立體顯示的方法。光線控制裝置一般為阻障層(barrier layer)或柱狀透鏡(lenticular lens)，這些裝置可控制或改變光線折射的角度，將左右眼影像畫面分別傳送至對應的左右眼。
美國專利第6,369,954號(“LENS WITH VARIABLE FOCUS”)揭露一種可以調整聚焦長度(focal length)的透鏡。此種可變焦透鏡包含腔室，並於腔室中填滿第一流體與第二流體，其中第二流體與接觸表面接觸，並且呈現水滴狀。第一流體與第二流體皆為透明流體且互不相溶，且兩流體具有不同的折射係數。在腔室的外表面上會鍍上電極，其中電極環繞接觸表面。第一流體與第二流體的流體性質不同，藉由外加電壓差可以改變第一流體與第二流體之介面曲率。改變介面曲率可以調整入射光的聚焦長度。
美國專利第7,688,509號(“AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY”)揭露一種應用液態透鏡搭配splitting screen來達到3D顯示的技術。此種電濕潤透鏡 (electrowetting lens)包括側邊與底部電極，其實施方式為：對側電極與底部電極施加電壓，可改變裝置內兩互不相溶流體介面的曲率或傾斜狀態，以調整入射光線離開裝置時的行進方向。
根據先前技術，利用電濕潤原理製作光線控制單元時，由於極性流體與非極性流體密度相近，當第一流體注入顯示單元時，常因管壁的附著力太小而使第一流體與第二流體有錯位的情形發生。此外，當施加電壓時，第一流體會因靜電力(electrostatic force)而產生液面形變，同樣會因管壁的附著力太小而使第一流體與第二流體發生錯位。在停止施加電壓後，極性流體與周邊物體的張力太小致使極性流體的歸位回復力差，而有不易歸位的情形發生。
本發明一實施例提供一種電切換調光單元，包括：第一基板；第一與第二電極位於第一基板上；介電層形成於第一基板上，以覆蓋第一與第二電極；隔牆；第二基板位於隔牆上，且第二基板包括第三電極；以及第一與第二調光介質填入密閉空間中，密閉空間係由介電層、第二基板、與隔牆定義，其中第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率，其中第一調光介質與第二調光介質中至少一者，濕潤第二基板與隔牆中至少一者。
本發明一實施例提供一種電切換調光單元，包括：第一基板；第一與第二電極位於第一基板上；介電層形成於第一基板上，以覆蓋第一與第二電極；隔牆；第二基板位於隔牆上，且第二基板包括第三電極；第一與第二調光介質填入密閉空間中，密閉空間係由介電層、第二基板、與隔牆定義，其中第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率；以及層狀物位於第二基板與隔牆中至少一者上，其中第一調光介質與第二調光介質中至少一者濕潤層狀物。
本發明一實施例提供一種電切換調光單元，包括：第一基板；第一與第二電極位於第一基板上；介電層形成於第一基板上，以覆蓋第一與第二電極；隔牆；第二基板位於隔牆上，且第二基板包括第三電極；第一與第二調光介質填入密閉空間中，密閉空間係由介電層、第二基板、與隔牆定義，其中第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率；其中密閉空間之形狀利於毛細現象。
本發明一實施例提供一種調光元件，包括多個上述之電切換調光單元。
本發明一實施例提供一種立體顯示裝置，包括調光元件，且調光元件包括多個上述之電切換調光單元。
本發明一實施例提供一種影像顯示系統，包括調光元件，且調光元件包括多個上述之電切換調光單元。
本發明一實施例提供一種調光元件的形成方法，包括：提供基板；形成透明導電層於基板上；圖案化透明導電層；形成介電層於圖案化之透明導電層上；形成高接觸角材料層於介電層上；形成隔牆層於高接觸角材料層上，以定義多個單元；將調光介質填入單元中；以及貼合第二基板至隔牆層上以封裝些單元。
本發明一實施例提供一種調光元件的形成方法，包括：提供第一透明基板；形成隔牆層於第一透明基板上；圖案化隔牆層，露出部份第一基板以定義多個單元；形成透明導電層於圖案化之隔牆層上；形成介電層覆蓋透明導電層與部份露出的第一透明基板；將調光介質填入該些單元中；以及貼合第二透明基板至介電層上以封裝該些單元。
本發明一實施例提供一種電切換調光單元，包括：第一基板；隔牆位於第一基板上，其中隔牆包括第一與第二電極；介電層位於第一基板及第一與第二電極上；第二基板，位於隔牆上並鄰接介電層與第一與第二電極，其中第二基板與介電層定義密閉空間；以及第一與第二調光介質填入密閉空間中，其中第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
本發明一實施例提供一種電切換調光單元，包括：第一基板；隔牆位於第一基板上；第一電極位於部份的隔牆上與部份的第一基板上，且第一電極包括兩個部份彼此交錯；第二電極位於另一部份的隔牆上與另一部份的第一基板上，且第二電極包括兩個部份彼此交錯；介電層順應性地形成於第一與第二電極上；第二基板，其中第二基板與介電層定義密閉空間；以及第一與第二調光介質填入密閉空間中，其中第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
本發明一實施例提供一種電切換調光單元的形成方法，包括：提供第一透明基板；形成第一與第二電極於第一透明基板上；形成介電層於第一基板上以覆蓋第一與第二電極；形成隔牆於介電層上；形成高接觸角材料層於隔牆上，其中高接觸角材料層位於至少部份隔牆上；形成第二基板於隔牆上，其中第二基板包括第三電極；第一與第二調光介質填入密閉空間中，密閉空間係由介電層、第二基板、與高接觸角材料層定義，其中第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
極性的調光介質在疏水性的材料表面上會形成高接觸角(>90°)的液滴。對極性的調光介質而言，疏水性的材料屬於高接觸角材料。此外，非極性調光介質在疏水性的材料表面上會形成低接觸角的液滴。對非極性的調光介質而言，疏水性的材料屬於低接觸角材料。
極性的調光介質在親水性的材料表面上會形成低接觸角(>90°)的液滴。對極性的調光介質而言，親水性的材料屬於低接觸角材料。此外，非極性調光介質在親水性的材料表面上會形成高接觸角的液滴。對非極性的調光介質而言，親水性的材料屬於高接觸角材料。
習知的柱狀透鏡(lenticular lens)為靜態被動元件，無法動態調整光束的行進方向，且柱狀透鏡有視區的限制。本發明的立體顯示裝置可取代習知的柱狀透鏡，藉由電濕潤原理使立體顯示裝置的流體介面受到控制，進而能夠動態調整光束的行進方向。利用顯示面板與立體顯示裝置的分時多工(time-sharing)機制以及顯示面板與立體顯示裝置之間的同步化處理(synchronization)，人眼可以觀看到立體(3D)數位影像內容。目前運用電濕潤原理的顯示器，在元件尺寸1mm時的驅動時間約為 3-10毫秒(ms)。若元件尺寸在100微米(μm)左右，則驅動頻率為1-3 kHz。一般而言，元件尺寸愈小，驅動速率愈快。顯示器的更新頻率達到120Hz以上時，即可提供分時多工功能。
在本發明一實施例中，立體調光元件具有多個特定形狀、尺寸、及高寬比的電切換調光單元。電切換調光單元以陣列方式排列，並包含至少一種調光介質。依據電濕潤原理，當電壓施加至電切換調光單元時，調光介質的介面將會轉變為非水平的形狀如凸起、凹陷、或斜面。上述現象將影響影像光束的方向及/或焦距。
在上述實施例中，當電切換調光單元包含兩種調光介質時，其中一者為極性(親水性)調光介質，包含但不限定於水、矽烷、或類似物。為了增加極性調光介質的導電度，也可採用低原子量的鹽類水溶液，例如氯化鋰或氯化鉀溶液等。另一調光介質為非極性(疏水性)調光介質，包含但不限定矽油、混入四溴化碳的矽油、礦物油、及十六烷等。在一實施例中，非極性調光介質的黏度低於1000X10-6 m2 ∙s-1 。在另一實施例中，甲苯可加到矽油裏以降低其黏度。在一實施例中，極性調光介質與非極性調光介質中至少一者包含表面張力降低劑，如氟素有機化合物(例如三氟乙醇或三氟醋酸鈉)。
本發明的調光元件之驅動方式可為主動矩陣或被動矩陣。被動矩陣可驅動多行列(multi-line addressing or row-by-row or column-by-column addressing)或多個區域(multi-domain addressing)，可簡單的達到立體顯示效果。調光元件之驅動方式較佳為簡易的被動矩陣而非電晶體，以增加立體影像顯示系統之開口率。被動矩陣驅動方式是以多行列或多個區域為基礎來進行驅動，因此導電線路(例如ITO)的連線設計簡單，僅需兩層連線而無需複雜的連線設計，影像顯示的亮度不會因過於複雜的導電層結構遮蔽而降低。
在本發明一實施例中，電切換調光單元的形狀、尺寸、及隔牆材質，會影響隔牆與極性調光介質之間的毛細力。上述毛細力越高，越能減少不同調光介質之間的錯位問題，進而改善調光介質的定位能力。
本發明之立體顯示裝置可進一步搭配電子紙、電子閱讀器、電致發光顯示器(ELD)、有機電致發光顯示器(OELD)、真空螢光顯示器(VFD)、發光二極體(LED)、陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、數位光學處理器(DLP)、矽基板上液晶顯示器(LCoS)、有機發光二極體(OLED)、表面傳導電子發射顯示器(SED)、場發射顯示器(FED)、量子點雷射電視、液晶雷射電視、鐵電液晶顯示器(FLD)、干涉測量調節顯示器(iMOD)、厚膜介電電致發光器(TDEL)、量子點發光二極體(QD-LED)、屈伸畫素顯示器(TPD)、有機發光電晶體(OLET)、光致變色顯示器、雷射螢光體顯示器(LPD)、或類似物。顯示元件101較佳為電致發光顯示器(ELD)、有機電致發光顯示器(OELD)、真空螢光顯示器(VFD)、發光二極體顯示器(LED)、陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、有機發光二極體(OLED)、表面傳導電子發射顯示器(SED)、場發射顯示器(FED)、有機發光電晶體(OLET)、或雷射螢光體顯示器(LPD)。
本發明的立體顯示裝置包含透明的頂基板與底基板，具有高透明度並容置兩者之間的元件。適當的基板材質可為高分子板、金屬板、與無機材料板。高分子板包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸、聚乙烯、聚碳酸酯、聚亞醯胺、或聚丙烯酸。金屬板可擇自可撓式材料。無機材料板包含玻璃、石英、或其他非可撓(剛性)材料。在一實施例中，基板厚度介於2μm至5000μm之間，較佳介於5μm至2000μm之間。若基板材質過薄，將無法具有足夠的強度與一致的厚度。若基板材質過厚，比如大於5000μm，將不利於薄型顯示器的顯示效果。
本發明之立體顯示裝置含有介電層，可電性絕緣工作電極因電荷漂移(比如極性調光介質中的離子遷移)所造成的漏電流。介電層可為無機材料、有機材料、或上述之組合。在一實施例中，介電層之厚度介於1nm至10000nm之間。依據不同的材料選擇，介電層的最佳厚度也不同。舉例來說，一般的無機介電層厚度介於10nm至500nm之間，而一般的有機介電層厚度介於1000nm至10000nm之間。過薄的介電層難以形成完全密實的結構，因此難以維持其絕緣性與電容。過厚的介電層會增加工作電壓並降低介電極化性，這會造成調光介質的接觸角過小。無機介電層可為氮化矽、與常見的氧化物(MOx )。氧化物(MOx )中的M可為金屬、過渡金屬、或半導體元素，x介於1至10之間且不需為整數。金屬M可為Sc、Nb、Gd、Ti、Y、Ta、Hf、Zr、La、Zn、Cu、Ag、或Au。半導體元素M可為矽。此外，介電層可為單層結構，或上述氧化物或其複合材料組成的多層結構。在其他實施例中，有機介電層可為聚氯化對二甲苯(Parylene C)、聚丙烯酸酯、環氧樹脂、環氧胺、矽氧烷、矽膠、碳氧化矽、上述之複合材料、或上述之多層結構。由於無機材料在沉積後具有高殘餘應力與易碎性質，這將使沉積的無機材料易於產生缺陷，且不利其電性絕緣。為避免上述缺陷，可搭配有機材料作為無機材料的應力緩衝層。不論介電層採用有機材料、無機材料、上述之複合材料、或上述之多層結構，其水/氣穿透度較佳介於102 至10-6 g/m2 之間。
介電層的形成方法可為濺鍍法、真空氣相沉積法、化學氣相沉積法(CVD)、電漿聚合法、或塗佈法如旋轉塗佈法、狹縫塗佈法、擠壓式塗佈法、浸潤式塗佈法、或噴墨塗佈法。形成介電層的方法亦可為片對片貼合法或卷對卷貼合法。
經由化學處理，可降低介電層的表面能，並使其形成具有蓮花效應的超疏水表面。化學處理包含直接塗佈疏水材料、將氟化官能基接枝於介電層表面、將氟化矽高分子的奈米膠化學接枝至介電層表面、將矽膠材料化學接枝至介電層表面、或者在蒸鍍介電層時選擇性地混合含氟材料與矽膠。藉由改變介電層表面結構，比如由平面改為鋸齒狀(其結構尺寸介於10nm至100nm之間)，可降低其表面能。粗糙化介電層表面(其粗糙度Ra介於10nm至1000nm之間)亦可降低其表面能。
對極性調光介質來說，疏水層具有低表面能。疏水層可為含氟高分子如購自Asahi的Cytop、購自Cytonix的Fluoropel、購自Dupont的Teflon AF、或含碳的疏水高分子。上述疏水層之厚度介於1nm至1000nm之間，較佳介於5nm至150nm之間。若疏水層過薄，則無法提供足夠的絕緣性及電容。若疏水層過厚，比如超過1000nm，則具有過小的電容，且需要過高電壓以驅動整個顯示裝置。
舉例來說，疏水層的性質如第1表所示：
第1表
*: 50nm SiO2 ; **: 200nm SiO2
疏水層之形成方法可為濺鍍法、真空氣相沉積法、CVD、或塗佈法如旋轉塗佈法、狹縫塗佈法、擠壓式塗佈法、浸潤式塗佈法、或噴墨塗佈法。形成疏水層的方法亦可為片對片貼合法或卷對卷貼合法。
電切換調光單元的電極為可具有高導電性與高透明度的材料，比如金屬、導電金屬氧化物、或導電高分子。金屬可為金、銀、銅、鋁、或鎳。導電金屬氧化物可為銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、掺雜鋁之氧化鋅(AZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、或氧化鋅。導電高分子可為聚苯胺、聚吡咯、或聚噻吩。在其他實施例中，電極的透明度可大於80%。電極的形成方法可為濺鍍、真空氣相沉積法、CVD、或塗佈法。
電極亦可為掺雜n型或p型的半導體元素。若矽的掺質為磷，掺雜後的矽為n型。若矽的掺質為硼或鋁，掺雜後的矽為p型。n型與p型電極可結合形成二極體。當施加偏壓至電極時，臨界電壓可避免電極之間的串音。當半導體材料具有高濃度的n型或p型掺質時(比如1012 /cm-3 至1021 /cm-3 之間)，將具有高導電度如金屬。
隔牆材料可為但不限定於光阻，可支撐並分隔每一電切換調光單元。光阻可為購自MicroChem之SU-8 2100、購自JSR之JSR-151N、KMPR光阻、或PerMX光阻。隔牆亦可為其他材料如聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚二甲基矽膠、乾膜、或類似物。在其他實施例中，隔牆高度介於約10μm至200μm之間，較佳介於50μm至150μm之間。隔牆結構需能承受大於400N/mm2 的壓力，在撓曲或受壓時不會變形。在玻璃基板上形成厚度約50μm的隔牆結構，並施加2000N/mm2 的壓力量測其強度。第3A-3O圖顯示本發明多個實施例中，隔牆結構的上視圖。每一封閉區域為一個電切換調光單元。在其他實施例中，電切換調光單元的上視截面形狀可為圓形如第3C及3D圖、卵形如第3M至3P圖、三角形如第3I至3K圖、菱形如第3H圖、方形如第3E至3G圖、矩形如第3L圖、或六角形如第3A及3B圖。電切換調光單元的排列方式可為格狀、蜂巢狀、網狀、或三角狀，比如第3A及3B圖所示之蜂巢狀、第3J圖所示之三角狀、第3I及3K圖所示之陣列狀的三角形、第3L圖所示之陣列狀的矩形、第3M-3P所示之陣列狀的卵形、第3C至3D圖所示之陣列狀的圓形、第3E至3G圖所示之陣列狀的方形、第3H圖所示之陣列狀的菱形、或第3H圖所示之陣列狀的溝槽。隔牆的形成方法可為形成光阻層、曝光光阻層、以及顯影光阻層。光阻層的形成方法亦可為壓印法、轉印法、網印法、或類似方法。形成隔牆的方法亦可為片對片貼合法或卷對卷貼合法。
根據電濕潤原理，當施加電壓至電切換調光單元時，極性調光介質會變形。若電切換調光單元的內表面與調光介質之間的附著力太弱，極性與非極性的調光介質極易產生錯位的問題。停止施加電壓後，極性與非極性調光介質將因其固有的表面張力，而難以歸位至未施加電壓前的狀態。在本發明的電切換調光單元中，特定的隔牆結構可有效避免或減少極性與非極性調光介質的錯位問題。當類似密度之極性與非極性調光介質注入電切換調光單元時，具有特定形狀的隔牆結構之內表面有利於毛細現象。如此一來，極性與非極性調光介質可彼此分開而不致產生錯位。如前所述，錯位係調光介質的位置顛倒。藉由毛細力，可讓調光介質更易歸位。
在本發明中，可調整隔牆結構的形狀、尺寸、及或高寬比，與極性調光介質的種類以降低或減少錯位現象，亦可在停止施加電壓後改善調光介質的歸位能力。
如第2表所示，當上視截面為方形的單元具有較長的高度時，除了增加驅動電壓外，亦增加隔牆與極性調光介質之間的毛細力。換言之，具有較短高度的單元可降低驅動電壓，亦降低隔牆與極性調光介質之間的毛細力。
第2表

註: 注入單元中的油與水溶液的體積比為1:1，其中油為矽油(購自Acros之17466)，而水溶液為溶有0.1wt%之KCl水溶液。
如第3表所示，不同側視之截面形狀的單元在不同高寬比下，具有不同的驅動電壓。
第3表


註: 注入單元中的油與水溶液的體積比為1:1，其中油為矽油(購自Acros之17466)，而水溶液為溶有0.1wt%之KCl水溶液。
由於極性調光介質容易形成球狀物，與方形單元的平面相較，與圓柱形的單元之曲面具有較大的接觸面積。如此一來，圓柱形單元之極性調光介質與隔牆之間的毛細力與驅動電壓，都會高於方形單元，如第3表所示。由於倒梯形單元具有較大的頂部與較小的底部，球狀的極性調光介質將難以附著至隔牆表面上。如此一來，倒梯形單元之極性調光介質與隔牆之間的毛細力與驅動電壓，都會低於方形單元與圓柱形單元。
第4表列出具有不同高寬比與截面形狀的電切換調光單元，在施加相同電壓的情況下，其極性調光介質的變形程度。隔牆高度越低，極性調光介質與電切換調光單元的內表面之間的毛細力越弱。施加至極性調光介質的電壓可使其變形，過高的電壓會使極性調光介質過度變形。
第4表


註: 注入單元中的油與水溶液的體積比為1:1，其中油為矽油(購自Acros之17466)，而水溶液為溶有0.1wt%之KCl水溶液。
第5表列出具有不同高寬比與截面形狀的電切換調光單元，在施加相同電壓的情況下，其極性調光介質的變形程度。第5表中極性調光介質的組成，不同於第4表中極性調光介質的組成。
第5表

註: 注入單元中的油與水溶液的體積比為1:1，其中油為矽油(購自Acros之17466)，而水溶液為80wt%的水、20wt%的甘油、與0.1wt%的KCl之混合物。
第6表列出對應不同極性調光介質的驅動電壓。當水溶液進一步混有甘油時，極性調光介質的內聚力(分子內作用力)會降低，進而降低隔牆表面與極性調光介質之間的毛細力。
第6表

註: 注入單元中的油與水溶液的體積比為1:1，其中油為矽油(購自Acros之17466)，而水溶液(極性調光介質)的組成如第6表所示。
第4A-4H圖顯示本發明一實施例中，形成立體影像顯示裝置的方法。
如第4A圖所示，將表面具有ITO膜41的玻璃基板40置入丙酮進行超音波震盪5分鐘，接著置入異丙醇進行超音波震盪5分鐘，再置入去離子水進行超音波震盪5分鐘。之後以氮氣吹乾基板，再以120 ℃預烘烤20分鐘。接著以旋轉塗佈法形成光阻層43於ITO膜41上，再以100 ℃之加熱板烘烤基板2至10分鐘。
如第4B圖所示，以光罩搭配21mW/cm2 之光源(EVG620)對光阻層43曝光35秒，接著以2.38%之氫氧化四乙銨鹽溶液對曝光後之光阻層43顯影120秒，以形成光阻圖案43’。之後以去離子水對光阻圖案43’沖洗5分鐘，再以氮氣吹乾光阻圖案43’。
如第4C圖所示，於55 ℃下以eSolv EG-418對ITO膜41進行濕蝕刻60秒，以形成ITO圖案41’。接著移除光阻圖案43’。之後以氮氣吹乾ITO圖案41’，再以顯微鏡檢查ITO圖案41’的缺陷。
如第4D圖所示，將具有ITO圖案41’之玻璃基板置入丙酮進行超音波震盪5分鐘，接著置入異丙醇進行超音波震盪5分鐘，再置入去離子水進行超音波震盪5分鐘。之後以氮氣吹乾基板。接著於350 ℃下，以PECVD沉積厚度介於5nm至1000nm之介電層45如SiO2 或Al2 O3 於玻璃基板40與ITO圖案41’上。
如第4E圖所示，以旋轉塗佈法形成疏水層47於介電層45上。疏水層47可為購自Dupont之Teflon AF 1601或購自Asahi之CYTOP-809M。疏水層47之厚度介於5nm至1000nm之間。購自Dupont之Teflon AF 1601作為疏水層47時，可置於加熱板上以200 ℃烘烤20分鐘。購自Asahi之CYTOP-809M作為疏水層47時，可置於加熱板上以180 ℃烘烤60分鐘。
如第4F圖所示，以旋轉塗佈法形成厚度介於10μm至500μm之間的隔牆層於疏水層上。以適當的光罩曝光並顯影隔牆層後，可定義隔牆48與密閉空間49。接著以氮氣吹乾隔牆48與密閉空間49。若隔牆48之組成為SU-8 2100，可將其置於加熱板上以95 ℃烘烤15分鐘。若隔牆48之組成為JSR-151N，可將其置於加熱板上以115 ℃烘烤30分鐘。
如第4G圖所示，以流體注入器(購自Fujitsu之DMP-2800)將極性調光介質1與非極性調光介質2注入密閉空間49。非極性調光介質2之黏度可小於50cP (centriPoises)。另一方面，非極性調光介質2可為氣體，此時調光介質可為極性調光介質1 (如水)與氣體的組合。
如第4H圖所示，以黏著層46將第4G圖所示之結構接合至另一玻璃基板40。黏著層46可為紫外線硬化或熱硬化的環氧樹脂黏著劑(LETBOND)。此接合步驟的對準誤差需小於10 μm。
ITO圖案41’的形成方法可為其他方法，比如網印法或噴墨印刷法。另一方面，可採用其他導電材料如厚度介於5nm至5000nm之銀膠、銅膠、或碳膠取代ITO圖案41’。網印法採用網板定義圖案，而噴墨印刷法的噴墨路徑可定義圖案。
當電壓施加至電切換調光單元的電極(ITO圖案41’)時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面將會變形為非水平狀，使穿過底玻璃基板40及頂玻璃基板40的光束折射至至使用者的左眼或右眼。如此一來，使用者可觀看立體影像。
第5A至5G圖顯示本發明一實施例中，形成立體影像顯示裝置的方法。
如第5A圖所示，以旋轉塗佈法或擠壓式塗佈法形成10μm至500μm厚的隔牆層於第一載板50上，接著以100 ℃之加熱板軟烘烤隔牆層。接著以壓印法(或以適當光罩曝光顯影)定義隔牆51後，以去離子水沖洗並以氮氣吹乾隔牆。若隔牆51的材料為SU-8 2100，之後以95 ℃之加熱板烘烤15分鐘。若隔牆51的材料為JSR-151N，之後以115 ℃之加熱板烘烤30分鐘。接著以物理氣相沉積法(PVD)順應性地沉積導電層於第一載板50與隔牆51上。導電層厚度可介於5nm至5000nm之間。導電層可為銅、ITO、AZO、或IGZO。接著以微影製程或類似方法圖案化導電層，以形成電極53。
如第5B圖所示，採用PVD將介電層55如5nm至9000nm厚的聚氯化對二甲苯或5nm至1000nm厚之氧化矽或氧化鋁，沉積至第5A圖所示之結構上。接著旋轉塗佈或浸潤塗佈疏水層57至介電層55上。疏水層57可為購自Dupont之Teflon AF 1601，或購自Asahi之CYTOP-809M。疏水層57之厚度介於5nm至1000nm之間。若疏水層57為Teflon AF 1601，之後可置於200 ℃之加熱板烘烤5至30分鐘。若疏水層57為CYTOP-809M，之後可置於180 ℃之加熱板烘烤60分鐘。
如第5C圖所示，接著將第5B圖之結構轉印至第二載板59以進行後續製程。
如第5D圖所示，接著施加黏著層(未圖示)以接合第5C圖所示之結構至玻璃基板40。此接合步驟之誤差需小於10μm。在完成接合製程後，需移除第二基板59。
如第5E圖所示，以流體注入器(購自Fujitsu之DMP-2800)將極性調光介質1與非極性調光介質2注入密閉空間59。非極性調光介質2之黏度可小於50cP (centriPoises)。另一方面，非極性調光介質2可為氣體，此時調光介質可為極性調光介質1 (如水)與氣體的組合。
如第5F圖所示，以黏著層56將第5E圖所示之結構接合至另一玻璃基板40。此接合步驟的對準誤差需小於10 μm。如此一來，即完成第5G圖所示之立體影像顯示裝置。
形成電極53的方法可為網印法或噴墨印刷法。舉例來說，電極53可為5nm至5000nm厚的薄膜，如銀膠、銅膠、或碳膠。
當電壓施加至電切換調光單元的電極53時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面將會變形為非水平狀，使穿過底玻璃基板40及頂玻璃基板40的光束折射至至使用者的左眼或右眼。如此一來，使用者可觀看立體影像。
第6A至6E圖顯示本發明一實施例中，形成立體影像顯示裝置的方法。
如第6A圖所示，以旋轉塗佈法或擠壓式塗佈法形成10μm至500μm厚的隔牆層於玻璃基板40上，再將其置於100 ℃的加熱板上軟烘烤5分鐘。接著以壓印法(或以適當光罩曝光顯影)定義隔牆51後，以去離子水沖洗並以氮氣吹乾隔牆。若隔牆51的材料為SU-8 2100，之後以95 ℃之加熱板烘烤15分鐘。若隔牆51的材料為JSR-151N，之後以115 ℃之加熱板烘烤30分鐘。接著以物理氣相沉積法(PVD)搭配蔭罩61，順應性地沉積電極53於第一載板50與隔牆51上。電極53之厚度可介於5nm至5000nm之間，其材質可為銅、ITO、AZO、或IGZO。
如第6B圖所示，採用PVD將介電層55如5nm至9000nm厚的聚氯化對二甲苯或5nm至1000nm厚之氧化矽或氧化鋁，沉積至第6A圖所示之結構上。接著旋轉塗佈或浸潤塗佈疏水層57至介電層55上。疏水層57可為購自Dupont之Teflon AF 1601，或購自Asahi之CYTOP-809M。疏水層57之厚度介於5nm至1000nm之間。若疏水層57為Teflon AF 1601，之後可置於200 ℃之加熱板烘烤5至30分鐘。若疏水層57為CYTOP-809M，之後可置於180 ℃之加熱板烘烤60分鐘。
如第6C圖所示，以流體注入器(購自Fujitsu之DMP-2800)將極性調光介質1與非極性調光介質2注入密閉空間63。非極性調光介質2之黏度可小於50cP (centriPoises)。另一方面，非極性調光介質2可為氣體，此時調光介質可為極性調光介質1 (如水)與氣體的組合。
如第6D圖所示，接著施加黏著層56以接合第6C圖所示之結構至玻璃基板40。此接合步驟之誤差需小於10μm。至此即形成第6E圖所示之立體影像顯示裝置。
形成電極53的方法可為網印法或噴墨印刷法。舉例來說，電極53可為5nm至5000nm厚的薄膜，如銀膠、銅膠、或碳膠。
當電壓施加至電切換調光單元的電極53時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面將會變形為非水平狀，使穿過底玻璃基板40及頂玻璃基板40的光束折射至至使用者的左眼或右眼。如此一來，使用者可觀看立體影像。
第7A至7E圖顯示本發明一實施例中，形成隔牆的方法。第7A圖所示之板狀模具或第71B圖所示之筒狀模具71B可作為第7C圖所示之壓印模具71。壓印模具71為可加工材料如銅、鋁、矽晶圓、或類似物。將隔牆材料層73旋轉塗佈至玻璃基板40上。玻璃基板40之厚度可為0.7mm，而隔牆材料層73之厚度可為10 μm至500 μm之間。
如第7D圖所示，施加平均壓力將壓印模具71壓至隔牆材料層73上。同時熱硬化或紫外線硬化被壓印的隔牆材料層73，以形成隔牆73’。當採用紫外線硬化時，紫外線係穿過玻璃基板40。
如第7E圖所示，在形成隔牆73’於玻璃基板40上後，移除壓印模具71。藉由控制移除模具步驟的速度、溫度、角度、及/或其他參數，可讓隔牆73’具有最佳形狀而不致殘留其他隔牆材料。
第8A至8E圖顯示本發明一實施例中，形成隔牆的方法。
如第8C圖所示，以刮板83將隔牆材料81填入模具80的凹槽中。模具80可為第8A圖所示之板狀，或第8B圖所示之筒狀。模具80為可加工材料如銅、鋁、矽晶圓、或類似物。
如第8D圖所示，將凹槽填有隔牆材料81之模具80，以平均的壓力浮壓至玻璃基板40上。玻璃基板40之厚度為0.7mm。同時熱硬化或紫外線硬化隔牆材料81，以形成隔牆81’。 當採用紫外線硬化時，紫外線係穿過玻璃基板40而非不透明的模具80。
如第8E圖所示，在形成隔牆81’於玻璃基板40上後，移除模具80。藉由控制移除模具步驟的速度、溫度、角度、及/或其他參數，可讓隔牆81’具有最佳形狀而不致殘留其他隔牆材料。
第9A至9E圖顯示本發明一實施例中，形成隔牆的方法。
如第9C圖所示，以刮板93將隔牆材料91順應性地形成於模具90的表面上。藉由刮板93與模具90之間的空隙，可將隔牆材料91之厚度控制於10 μm至500 μm之間。模具90可為第9A圖所示之板狀，或第9B圖所示之筒狀。模具90為可加工材料如銅、鋁、矽晶圓、或類似物。
如第9D圖所示，將凹槽填有隔牆材料91之模具90，以平均的壓力浮壓至玻璃基板40上。玻璃基板40之厚度為0.7mm。同時熱硬化或紫外線硬化隔牆材料91，以形成隔牆91’。 當採用紫外線硬化時，紫外線係穿過玻璃基板40。
如第9E圖所示，在形成隔牆91’於玻璃基板40上後，移除模具90。藉由控制移除模具步驟的速度、溫度、角度、及/或其他參數，可讓隔牆91’具有最佳形狀而不致殘留其他隔牆材料。
第10A至10F圖顯示本發明一實施例中，形成可撓的立體影像顯示裝置的方法。
如第10A圖所示，以狹縫塗佈法形成隔牆材料103於透明可撓基板101上。藉由滾輪105移動透明可撓基板101下方的載板100，即所謂的卷對卷貼合法(roll-to-roll)。接著可將厚度介於20μm至500μm之間的隔牆材料103置於加熱板上，以適當溫度軟烘烤5至10分鐘。
如第10B圖所示，施加平均壓力將模具107壓至隔牆材料103上。上述壓印製程可為平面壓印法或浮雕壓印法。模具107為可加工材料如銅、鋁、矽晶圓、或類似物。同時熱硬化或紫外線硬化隔牆材料103，以形成隔牆103’。 當採用紫外線硬化時，紫外線係穿過載板100與透明可撓基板101。
如第10C圖所示，在形成隔牆103’後移除模具107。接著沉積電極104於隔牆103’上，沉積方法可為物理氣相沉積(PVD)與蔭罩106。電極104的厚度可介於5nm至5000nm。電極104之組成可為Ag、ITO、AZO、或IGZO。
如第10D圖所示，採用PVD將介電層108如500nm至3000nm厚的聚氯化對二甲苯或5nm至1000nm厚之氧化矽或氧化鋁，沉積至第10C圖所示之結構上。接著旋轉塗佈或浸潤塗佈疏水層109至介電層108上。疏水層109可為購自Dupont之Teflon AF 1601，或購自Asahi之CYTOP-809M。疏水層109之厚度介於50nm至1000nm之間。
如第10E圖所示，以流體注入器(購自Fujitsu之DMP-2800)將極性調光介質1與非極性調光介質2注入隔牆103’之間的密閉空間。非極性調光介質2之黏度可小於50cP (centriPoises)。另一方面，非極性調光介質2可為氣體，此時調光介質可為極性調光介質1 (如水)與氣體的組合。
如第10F圖所示，施加層狀物102以接合第10E圖所示之結構至另一透明可撓基板101。此接合步驟的對準誤差需小於10 μm。在接合製程後，移除載板100。
形成電極104的方法可為網印法或噴墨印刷法。舉例來說，電極104可為5nm至5000nm厚的薄膜，如銀膠、銅膠、或碳膠。
當電壓施加至電切換調光單元的電極104時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面將會變形為非水平狀，使穿過底透明可撓基板101及頂透明可撓基板101的光束折射至至使用者的左眼或右眼。如此一來，使用者可觀看立體影像。
第11A圖係本發明一實施例之電切換調光單元10，具有底基板7B、頂基板7A、左電極5A、右電極5B、介電層4、隔牆8、頂電極6U、極性調光介質1、與非極性調光介質2。左電極5A與右電極5B位於底基板7B上，且介電層4位於底基板7B上以覆蓋左電極5A與右電極5B。隔牆8位於介電層4上，與底基板7B對向設置之頂基板7A位於隔牆8上，且頂電極6U位於頂基板7A上。介電層4、頂電極6U、及隔牆8定義密閉空間9，其形狀有利於毛細現象。填入密閉空間9之極性調光介質1與非極性調光介質2彼此不互溶且具有不同折射率。極性調光介質1與非極性調光介質2中的一者為氣態。當電壓施加至左電極5A、右電極5B、及頂電極6U時，極性調光介質1與非極性調光介質將變形，使穿過密閉空間9的光束折射至使用者之左眼或右眼，讓使用者觀賞到立體影像。發出第12A及12B圖所示之光束的光源，可為但不限定於冷陰極螢光(CCFL)背光模組或有機發光二極體(OLED)背光模組。在特定實施例中，隔牆8之尺寸與形狀有利於極性調光介質1與隔牆8之間產生毛細力。由於毛細力加強，極性調光介質1與非極性調光介質更難以混合及/或錯位。極性調光介質1與非極性調光介質2可濕潤底基板7B與隔牆8中至少一者。如第12A及12B圖所示，親水層(高接觸角材料層) 3A與3B可位於部份隔牆8上，以鄰接頂電極6U。親水層3A與3B的親水性可吸引極性調光介質1，以避免或減少極性調光介質1與非極性調光介質2的錯位現象。此外如第12A圖所示，頂電極6U為共同電極，且位於隔牆與親水層3A與3B上。與第12A圖不同，第12B圖之頂電極6U為分段電極，且頂基板7A位於隔牆8上並鄰接親水層3A與3B。
第11B至11D圖係第11A圖之電切換調光單元的光折射機制。無電壓施加至電切換調光單元10時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面為水平狀。此時穿過密閉空間9的光束不會被折射。當施加至左電極5A與頂電極6U的電壓不同時，極性調光介質1將朝左電極5A傾斜並排斥非極性調光介質2，如第11D圖所示。極性調光介質1與非極性調光介質2的介面產生非水平狀的形變。此時穿過密閉空間9的光束被折射向右。類似地，當施加至右電極5B與頂電極6U的電壓不同時，極性調光介質1將朝右電極5B傾斜並排斥非極性調光介質2，如第11C圖所示。極性調光介質1與非極性調光介質2的介面產生非水平狀的形變。此時穿過密閉空間9的光束被折射向左。
隔牆8的表面可為非流線形，以進一步調整極性調光介質1與非極性調光介質2的介面，可避免極性調光介質1與非極性調光介質2發生錯位。此設計在無電壓施加至電極時，可讓極性調光介質1與非極性調光介質3保持平衡而非錯位狀態(上下錯位或前後錯位)。
第13A圖所示之電切換調光單元10的密閉空間9具有分為上半部9A與下半部9B的階狀結構。第13A圖中的上半部9A的側視剖面形狀為矩形，下半部9B的側視剖面形狀亦為矩形，且上半部9A比下半部9B寬。變形的極性調光介質1可維持於上半部9A而不致移動到下半部9B，如第13B及13C圖所示。如此一來，可避免極性調光介質1與非極性調光介質2的錯位。
第14圖係本發明一實施例之電切換調光單元10，具有極性調光介質1、非極性調光介質2、親水層(高接觸角材料) 3A、介電層4、左電極5A、右電極5B、頂電極6U、底基板7B、頂基板7A、及隔牆8。左電極5A與右電極5B位於底基板7B上，且介電層4位於底基板7B上以覆蓋左電極5A與右電極5B。隔牆8位於介電層4上。與底基板7B對向設置之親水層3A位於隔牆8上，並包圍位於頂基板7A上之頂電極6U。介電層4、頂電極6U、親水層3A、與隔牆8定義密閉空間9。密閉空間9填有彼此不互溶的極性調光介質1與非極性調光介質2。極性調光介質1與非極性調光介質2的折射率不同，且密閉空間9之形狀有利於毛細現象。當電壓施加至左電極5A、右電極5B、及頂電極6U時，極性調光介質1與非極性調光介質將變形，使穿過密閉空間9的光束折射至使用者之左眼或右眼，讓使用者觀賞到立體影像。在此實施例中，親水層3A極易吸附極性調光介質1，即密閉空間9的頂部傾向於含有極性調光介質1，而密閉空間9的底部傾向於含有非極性調光介質2。上述設計可避免極性調光介質1與非極性調光介質錯位，且兩者中至少一者可濕潤隔牆。
第15A圖係本發明一實施例之電切換調光單元10，具有極性調光介質1、非極性調光介質2、介電層4、左電極5A1與5A2、右電極5B1與5B2、底基板7B、頂基板7A、及隔牆8。電切換調光單元10之側視剖面為倒梯形。左電極5A1與5A2及右電極5B1與5B2分別位於左右兩側的隔牆8上。介電層4覆蓋左電極5A1與5A2、右電極5B1與5B2、及底基板7B。此外，疏水層3可位於介電層4上，如第15A圖所示。由於頂基板7A係位於疏水層3上，頂基板7A與隔牆8之間隔有疏水層3與介電層4。頂基板7A係位於疏水層3上，且疏水層3鄰接隔牆8、介電層4、左電極5A1與5B2、及右電極5B1與5B2。如此一來，頂基板7A與疏水層3可定義密閉空間9，以容置極性調光介質1與非極性調光介質2。此外，極性調光介質1與非極性調光介質2實質上不互溶並具有不同折射率。隔牆8可由半導體製程形成，比如曝光、顯影、蝕刻、與蒸鍍，或前述之壓印製程。
如第15A圖所示，左電極5A1與5A2係彼此交錯的指狀部份，見第15B圖之側視圖與第15D圖之上視圖。同樣地，電性連接的右電極5B1與5B2亦為彼此交錯的指狀部份，見第15C圖之側視圖與第15E圖之上視圖。在另一實施例中，左電極5A與右電極5B係螺旋狀且彼此交纏的電極。上述設計可精準控制極性調光介質1與非極性調光介質2之間的介面位置。在特定實施例中，以交流電變壓器控制左電極5A1與5A2，並以另一交流電變壓器控制右電極5B1與5B2。換言之，可採用兩個獨立的交流電變壓器分別控制交錯的左電極5A1與5A2及右電極5B1與5B2。當施加偏壓至左電極5A1與5A2時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面將以接觸角θ1接觸疏水層3。當施加偏壓至右電極5B1與5B2時，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面將以接觸角θ2接觸疏水層3。由於右電極5A與左電極5B為交錯結構，極性調光介質1與非極性調光介質2之介面將不會位於不對應電極的位置。綜上所述，可將極性調光介質1與非極性調光介質2之間的介面控制於對應電極的位置，並精準的控制其接觸角。如此一來，電切換調光單元10可精準控制穿過其的光束之折射角度。在其他實施例中，為了簡化交錯電極的製程，隔牆8的角度需介於30°至90°之間。
此外，第15A圖之電切換調光單元10可進一步含有頂電極6U於頂基板7A上，如第16A圖所示。經由頂電極6U，可施加電壓至極性調光介質1。第16A圖之左電極分為彼此平行的5A1與5A2，見第16B圖之側視圖與第16D圖之上視圖。第16A圖之右電極分為彼此平行的5B1與5B2，見第16C圖之側視圖與第16D圖之上視圖。如第16D圖所示，右電極5A1係電性連接至左電極5B1，而右電極係電性連接至右電極5B2。相鄰的左電極5A1與5B2 (或右電極5B1與5B2)之間，相隔的距離可相等或不同。藉由上述設計，可將極性調光介質1與非極性調光介質2之間的介面控制於對應電極的位置，並精準的控制其接觸角。在特定實施例中，頂電極6U與左電極5A1及右電極5B2 (或左電極5A2及右電極5B2)之間的偏壓差，可讓極性調光介質1與非極性調光介質2之介面對稱地傾斜。在此實施例中，電切換調光單元10可調整穿過其之光束焦距，並讓極性調光介質1與非極性調光介質2之介面朝右側或左側傾斜。由於左電極5A1與5A2 (及右電極5B1與5B2)彼此交錯，極性調光介質1與非極性調光介質2的介面不會位於電極以外的位置。如此一來，可精準控制極性調光介質1與非極性調光介質2的介面之位置與角度。
第17圖係本發明一實施例之電切換調光單元10，具有極性調光介質1、非極性調光介質2、疏水層3、介電層4、左電極5A、右電極5B、底基板7B、頂基板7A、及隔牆8。電切換調光單元10之側視剖面為倒梯形。左電極5A與右電極5B分別位於左右兩側的隔牆8上，並各自延伸至底基板7B的左側與右側邊緣上。介電層4係順應性地位於左電極5A、右電極5B、及底基板7B上。疏水層3係位於電切換調光單元10之介電層4上。由於頂基板7A係位於介電層4上，頂基板7A與隔牆8、左電極5A、與右電極5B之間隔有介電層4。此外，疏水層3有利於極性介質1與非極性介質2之間的介面移動，進而降低電切換調光單元10之工作電壓。頂基板7A與疏水層3定義的密閉空間9，可用以容置極性調光介質1與非極性調光介質2。
此外，第17圖之電切換調光單元10可進一步含有頂電極6U於頂基板7A上。當施加偏壓至電極時，極性調光介質1與非極性調光介質2之間的介面將接觸疏水層3，且接觸角為θ2。由於電極5A與5B彼此交錯，極性調光介質1與非極性調光介質2之間的介面，將不會位於不對應電極的位置上。綜上所述，可將極性調光介質1與非極性調光介質2之間的介面控制於對應電極的位置，並精準的控制其接觸角。如此一來，電切換調光單元10可精準控制穿過其的光束之折射角度。在一實施例中，為了簡化交錯電極的製程，隔牆8的角度需介於30°至90°之間。
第18圖係本發明一實施例之電切換調光單元10，具有極性調光介質1、非極性調光介質2、疏水層3、介電層4、左電極5A、右電極5B、底電極6D、底基板7B、頂基板7A、及隔牆8。電切換調光單元10之側視剖面為倒梯形。左電極5A與右電極5B分別位於左右兩側的隔牆8上，並各自延伸至底基板7B的左側與右側邊緣上。底電極6D係位於底基板7B上。介電層4係位於左電極5A、右電極5B、部份的底基板7B、部份隔牆8、及部份的底電極6D上。由於頂基板7A係位於介電層4上，頂基板7A與隔牆8、左電極5A、與右電極5B之間隔有介電層4。頂基板7A、底電極6D、與介電層4定義的密閉空間9，可用以容置極性調光介質1與非極性調光介質2。此外，極性調光介質1與非極性調光介質2實質上不互溶並具有不同的折射率。採用物理方法對介電層4進行表面處理，可使其表面粗糙化以降低其表面能。採用化學方法對介電層4進行表面處理，可使其具有疏水表面。
雖然本發明已以數個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，當可作任意之更動與潤飾，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。
θ1、θ2‧‧‧接觸角
L1、L2‧‧‧流體
1‧‧‧極性調光介質
2‧‧‧非極性調光介質
3、47、57、109‧‧‧疏水層
3A、3B‧‧‧親水層
4、45、55、108‧‧‧介電層
5A、5A1、5A2‧‧‧左電極
5B、5B1、5B2‧‧‧右電極
6D‧‧‧底電極
6U、110‧‧‧頂電極
7A‧‧‧頂基板
7B‧‧‧底基板
8、48、51、73’、81’、91’、103’‧‧‧隔牆
9、49、59、63‧‧‧密閉空間
9A‧‧‧上半部
9B‧‧‧下半部
10‧‧‧電切換調光單元
40‧‧‧玻璃基板
41‧‧‧ITO膜
41’‧‧‧ITO圖案
43‧‧‧光阻層
43’‧‧‧光阻圖案
46、56‧‧‧黏著層
50‧‧‧第一載板
53、104‧‧‧電極
59‧‧‧第二載板
61、106‧‧‧蔭罩
71‧‧‧壓印模具
71A‧‧‧板狀模具
71B‧‧‧筒狀模具
73‧‧‧隔牆材料層
80、90、107‧‧‧模具
81、91、103‧‧‧隔牆材料
83、93‧‧‧刮板
100‧‧‧載板
101‧‧‧透明可撓基板
102‧‧‧層狀物
105‧‧‧滾輪
106a、106b、106c‧‧‧內表面
第1圖係習知技藝中，可調式光學陣列裝置的示意圖；
第2圖係習知技藝中，調光裝置的示意圖；
第3A至3P圖係本發明實施例中，隔牆結構的上視剖面圖；
第4A至4H圖係本發明一實施例中，形成立體影像顯示裝置的製程；
第5A至5G圖係本發明一實施例中，形成立體影像顯示裝置的製程；
第6A至6E圖係本發明一實施例中，形成立體影像顯示裝置的製程；
第7A至7E圖係本發明一實施例中，定義隔牆的製程；
第8A至8E圖係本發明一實施例中，定義隔牆的製程；
第9A至9E圖係本發明一實施例中，定義隔牆的製程；
第10A至10F圖係本發明一實施例中，形成可撓式立體影像顯示裝置的製程；以及
第11A至11D、12A至12B、13A至13C、14、15A至15E、16A至16D、17、及18圖係本發明實施例中，電切換調光單元的示意圖。
1‧‧‧極性調光介質
2‧‧‧非極性調光介質
4‧‧‧介電層
5A‧‧‧左電極
5B‧‧‧右電極
6U‧‧‧頂電極
7A‧‧‧頂基板
7B‧‧‧底基板
8‧‧‧隔牆
9‧‧‧密閉空間
9A‧‧‧上半部
9B‧‧‧下半部
10‧‧‧電切換調光單元

Claims (56)

  1.  一種電切換調光單元，包括：
    一第一基板；
    一第一與第二電極位於該第一基板上；
    一介電層形成於該第一基板上，以覆蓋該第一與第二電極；
    一隔牆；
    一第二基板位於該隔牆上，且該第二基板包括一第三電極；以及
    一第一與第二調光介質填入一密閉空間中，該密閉空間係由該介電層、該第二基板、與該隔牆定義，
    其中該第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率，
    其中該第一調光介質與該第二調光介質中至少一者，濕潤該第二基板與該隔牆中至少一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，更包括一光源，且該隔牆係位於該介電層上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該密閉空間之形狀利於毛細現象。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電切換調光單元，其中該光源包括冷陰極螢光燈(CCFL)背光模組或有機發光二極體(OLED)背光模組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該第一與第二電極的施加電位不同。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該第一與第二調光介質中的一者包括一氣態介質。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該第三電極包括一分段電極。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該第三電極包括一共同電極。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該隔牆的形成方法係擇自下列群組中的一者：微影法、轉印法、沖壓法、雷射剝除法、噴砂法、及直接或間接印刷法。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該隔牆的形成方法係射出成型法。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該第一、第二、與第三電極施加不同的電壓，以驅動該第一與第二調光介質。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該密閉空間包括一階梯狀結構。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之電切換調光單元，其中該密閉空間包括至少兩個不同截面形狀的部份。
  14. 一種電切換調光單元，包括：
    一第一基板；
    一第一與第二電極位於該第一基板上；
    一介電層形成於該第一基板上，以覆蓋該第一與第二電極；
    一隔牆；
    一第二基板位於該隔牆上，且該第二基板包括一第三電極；
    一第一與第二調光介質填入一密閉空間中，該密閉空間係由該介電層、該第二基板、與該隔牆定義，
    其中該第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率；以及
    一層狀物位於該第二基板與該隔牆中至少一者上，其中該第一調光介質與該第二調光介質中至少一者濕潤該層狀物。
  15. 一種電切換調光單元，包括：
    一第一基板；
    一第一與第二電極位於該第一基板上；
    一介電層形成於該第一基板上，以覆蓋該第一與第二電極；
    一隔牆；
    一第二基板位於該隔牆上，且該第二基板包括一第三電極；
    一第一與第二調光介質填入一密閉空間中，該密閉空間係由該介電層、該第二基板、與該隔牆定義，
    其中該第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率；
    其中該密閉空間之形狀利於毛細現象。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一調光介質與該第二調光介質中至少一者濕潤該隔牆。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該密閉空間包括一階梯狀結構。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該密閉空間包括至少兩個不同截面形狀的部份。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一與第二電極位於該第一基板的上表面上。
  20.  如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一與第二電極位於該第一基板上，且該第一與第二電極的水平位置等高。
  21. 一種調光元件，包括多個申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之調光元件，其中該些電切換調光單元的排列方式包括蜂巢狀、三角狀、陣列狀的三角形、陣列狀的矩形、陣列狀的卵形、陣列狀的圓形、陣列狀的方形、陣列狀的菱形、或陣列狀的溝槽。
  23. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一與該第二電極包括片狀導電材料。
  24. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一與第二電極中的一者被另一者環繞。
  25. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一與該第二電極係彼此交錯的螺旋狀。
  26. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該密閉空間之切面係圓形、橢圓形、三角形、菱形、方形、矩形、或六角形。
  27. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該隔牆係漏斗狀。
  28. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，更包括一高接觸角材料順應性地形成於至少部份的隔牆上。
  29. 一種立體顯示裝置，包括一調光元件，且該調光元件包括多個申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元。
  30. 一種影像顯示系統，包括一調光元件，且該調光元件包括多個申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元。
  31. 如申請專利範圍第15項所述之電切換調光單元，其中該第一調光介質形成一液滴，其中該第一、第二、及第三電極之間的電位差調整該液滴之焦距長度。
  32. 一種調光元件的形成方法，包括：
    提供一基板；
    形成一透明導電層於該基板上；
    圖案化該透明導電層；
    形成一介電層於圖案化之該透明導電層上；
    形成一高接觸角材料層於該介電層上；
    形成一隔牆層於該高接觸角材料層上，以定義多個單元；
    將一調光介質填入該些單元中；以及
    貼合一第二基板至該隔牆層上以封裝該些單元。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之調光元件的形成方法，在貼合該第二基板至該隔牆層上以封裝該些單元之步驟前，更包括將另一調光介質填入該些單元中，其中該調光介質與該另一調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之調光元件的形成方法，其中形成該隔牆層之步驟包括將一隔牆材料成型為多個凸塊。
  35. 如申請專利範圍第32項所述之調光元件的形成方法，其中形成該透明導電層於該基板上的步驟包括噴墨印刷法或網印法。
  36. 一種調光元件的形成方法，包括：
    提供一第一透明基板；
    形成一隔牆層於該第一透明基板上；
    圖案化該隔牆層，露出部份該第一基板以定義多個單元；
    形成一透明導電層於該圖案化之隔牆層上；
    形成一介電層覆蓋該透明導電層與部份露出的第一透明基板；
    將一調光介質填入該些單元中；以及
    貼合一第二透明基板至該介電層上以封裝該些單元。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之調光元件的形成方法，在貼合該第二基板至該介電層上以封裝該些單元之步驟前，更包括將另一調光介質填入該些單元中，其中該調光介質與該另一調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
  38. 如申請專利範圍第36項所述之調光元件的形成方法，其中形成該透明導電層於該圖案化之隔牆層上之步驟包括以蔭罩法塗佈該透明導電層。
  39. 如申請專利範圍第36項所述之調光元件的形成方法，其中該第一透明基板係可撓材質，並藉由一捲繞傳輸法傳輸。
  40. 一種電切換調光單元，包括：
    一第一基板；
    一隔牆位於該第一基板上，其中該隔牆包括一第一與第二電極；
    一介電層位於該第一基板及該第一與第二電極上；
    一第二基板，位於該隔牆上並鄰接該介電層與該第一與第二電極，其中該第二基板與該介電層定義一密閉空間；以及
    一第一與第二調光介質填入該密閉空間中，
    其中該第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之電切換調光單元，包括一第三電極位於該第二基板上。
  42.  如申請專利範圍第40項所述之電切換調光單元，更包括一高接觸角材料層形成於該介電層上。
  43. 如申請專利範圍第42項所述之電切換調光單元，其中每一該第一與第二電極包括至少兩個交錯的指狀部份，其中該些交錯的指狀部份係電性連接至一直流電源或交流電源。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之電切換調光單元，其中每一該些指狀交錯的部份包括多個指狀物，且任意兩個相鄰指狀物之間的距離不同於其他兩個相鄰指狀物之間的距離。
  45. 如申請專利範圍第43項所述之電切換調光單元，其中該第一電極包括一第一部份與一第二部份，且該第二電極包括一第三部份與一第四部份，其中該第一與第三部份具有一水平高度，而該第二與第四部份具有另一水平高度，其中該第一部份係電性連接至該第四部份，而該第二部份係電性連接至該第三部份。
  46. 如申請專利範圍第45項所述之電切換調光單元，其中每一該第一、第二、第三、及第四部份包括多個彼此分開的次部份，該第一部份的該些次部份與該第二部份的該些次部份互相交錯，且該第三部份的該些次部份與該第四部份的該些次部份互相交錯。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之電切換調光單元，其中兩個相鄰次部份之間的距離，不同於其他兩個相鄰次部份之間的距離。
  48. 一種電切換調光單元，包括：
    一第一基板；
    一隔牆位於該第一基板上；
    一第一電極位於部份的該隔牆上與部份的該第一基板上，且該第一電極包括兩個部份彼此交錯；
    一第二電極位於另一部份的該隔牆上與另一部份的該第一基板上，且該第二電極包括兩個部份彼此交錯；
    一介電層順應性地形成於該第一與第二電極上；
    一第二基板，其中該第二基板與該介電層定義一密閉空間；以及
    一第一與第二調光介質填入該密閉空間中，其中該第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
  49. 如申請專利範圍第48項所述之電切換調光單元，更包括一第三電極位於該第二基板上；
  50. 如申請專利範圍第48項所述之電切換調光單元，其中該第一與第二電極之間的電位差，將使該第一與第二調光介質調整自該第一基板穿至該第二基板的光束方向。
  51. 如申請專利範圍第50項所述之電切換調光單元，其中該光束交替折射入一使用者之左眼與右眼，讓該使用者觀賞到一立體影像。
  52. 如申請專利範圍第48項所述之電切換調光單元，更包括一高接觸角材料層形成於該介電層上。
  53. 一種電切換調光單元的形成方法，包括：
    提供一第一透明基板；
    形成一第一與第二電極於該第一透明基板上；
    形成一介電層於該第一基板上以覆蓋該第一與第二電極；
    形成一隔牆於該介電層上；
    形成一高接觸角材料層於該隔牆上，其中該高接觸角材料層位於至少部份該隔牆上；
    形成一第二基板於該隔牆上，其中該第二基板包括一第三電極；
    一第一與第二調光介質填入一密閉空間中，該密閉空間係由該介電層、該第二基板、與該高接觸角材料層定義，
    其中該第一與第二調光介質實質上不互溶且具有不同折射率。
  54. 如申請專利範圍第53項所述之電切換調光單元的形成方法，其中該第一與第二調光介質中的一者為氣相介質。
  55. 如申請專利範圍第53項所述之電切換調光單元的形成方法，其中該第三電極包括一共同電極。
  56. 如申請專利範圍第53項所述之電切換調光單元的形成方法，其中該第三電極包括一分段電極。
TW100139007A 2011-08-30 2011-10-27 電切換調光單元與其形成方法、調光元件與其形成方法、立體顯示裝置、影像顯示系統 TWI431320B (zh)

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