TWI442087B - 電濕潤顯示裝置及其非極性彩色溶液 - Google Patents

Description

電濕潤顯示裝置及其非極性彩色溶液

本發明是有關於一種電濕潤顯示裝置及其非極性彩色溶液。

一般以電場控制流體的顯示裝置中，可藉由搭配彩色濾光片或是使用彩色溶液達到彩色化目的。但是，彩色濾光片會降低光通量，使得顯示面板的亮暗對比降低。而彩色溶液是將不同顏色的彩色介質(染料或顏料)溶解或分散在溶液中所得。因此若要達到較好的面板色彩表現，則需要增加彩色介質在溶液中的比例，或是增加光在彩色溶液中的行進長度。

而在目前的電溼潤顯示裝置中，大多是將彩色介質置於非極性液體層。但目前市面上屬於非極性可溶解的染料選擇並不多，而且為了讓彩色介質有較好的吸收係數，染料結構上必須含有特定官能基，也可能造成染料在非極性液體內的溶解度降低，影響元件色彩的表現。換言之，目前電濕潤顯示裝置的彩色飽和度不佳。而若是選擇增加光在彩色溶液中的行進長度來改善色彩表現，則需要增加顯示裝置中的油墨厚度，如此將可能影響顯示裝置的驅動表現。

本發明之一實施例提出一種電濕潤顯示裝置，包括第一基板、第二基板、極性溶液層以及非極性彩色溶液層。第一基板與第二基板彼此相對向設置。極性液體層位於第一基板與第二基板之間。非極性彩色溶液層位於第一基板與極性溶液層之間，其中非極性彩色溶液層包括至少一非極性溶劑、至少一染料以及至少一增益劑，其中所述增益劑與所述非極性溶劑互溶，且所述增益劑與所述極性液體層不互溶。

本發明之另一實施例提出一種非極性彩色溶液，包括至少一非極性溶劑、至少一染料以及至少一增益劑，其中所述增益劑與所述非極性溶劑互溶，且所述增益劑與極性液體不互溶。

為讓本發明能更明顯易懂，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裝置的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之電濕潤顯示裝置包括第一基板100、第二基板120、極性溶液層130以及非極性彩色溶液層140。

第一基板100與第二基板120彼此相對向設置。根據本實施例，第一基板100包括基板102、電極層104、介電層106、疏水層108以及親水隔牆結構110。

基板102主要是作為承載顯示裝置之用，基板102可 為透明基板，其材質例如是玻璃、石英或有機聚合物。基板102也可以是反射基板。另外，基板102可以是硬質基板也可以是軟質基板。

電極層104位於102基板之一側。根據一實施例，電極層104包括多個主動元件與主動元件電性連接的畫素電極以構成畫素陣列層。根據另一實施例，電極層104可為單純的被動電極圖案。此外，電極層104可包括具有高反射性質之金屬材料。倘若電極層104是使用透明導電材料，則電極層104之下方可進一步設置一層反射層。

介電層106位於電極層104上。介電層106之材質可為氧化矽、氮化矽或是其他介電材料。

疏水層108位於介電層106上。根據一實施例，形成疏水層108之方法可為對介電層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而形成疏水層108。根據另一實施例，形成疏水層108之方法可為直接在介電層106上進行塗佈程序、鍍膜程序或是沈積程序，以形成疏水層108。

親水隔牆結構110是位於疏水層108上，以於第一基板100上定義出多個單元區域112。所述單元區域112是對應一個顯示畫素單元。因此，倘若第一基板100之電極層104為畫素陣列層，則每一單元區域112內之電極層104是對應設置有至少一主動元件以及至少一畫素電極。

另外，第二基板120包括基板122以及電極層124。第二基板120也可稱為對向基板。第二基板120之基板122 可為玻璃、石英或是有機聚合物基板。基板122可以是硬質基板也可以是軟質基板。

電極層124位於基板122之一側。電極層124也可稱為對向電極。因此，電極層124與電極層104是用來操控位於第一基板100與第二基板120之間的液體層，藉以達到顯示的目的。一般來說，電極層124可為透明電極層，其材質包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物或銦鋅氧化物等等。

另外，在第一基板100與第二基板120之間更包括密封膠150，以將第一基板100與第二基板120黏著在一起，並於第一基板100與第二基板120之間構成一容納空間。

極性溶液層130位於第一基板100與第二基板120之間。更詳細來說，極性溶液層130是位於第一基板100與第二基板120之間的容納空間內。極性溶液層130可為水或其他極性液體。

非極性彩色溶液層140填於親水隔牆結構110所定義出的單元區域112內。根據本實施例，位於單元區域112內之非極性彩色溶液層140包括多種顏色之彩色溶液，且每一個單元區域112內是填入一種顏色之彩色溶液。舉例來說，非極性彩色溶液層140包括黑、紅、綠、藍色等彩色溶液，而單元區域112內是各自填入黑、紅、綠或藍色等彩色溶液。

特別是，上述非極性彩色溶液層140包括至少一非極性溶劑、至少一染料以及至少一增益劑。根據本實施例， 非極性彩色溶液層140之非極性溶劑的含量為20~90wt%，染料的含量為1~40wt%，且增益劑的含量為1~50wt%。

根據一實施例，非極性彩色溶液層140之非極性溶劑包括碳數8~16的烷類(alkanes)、環烷類(cyclic alkanes)、芳香族或是脂肪族。另外，非極性彩色溶液層140中之非極性溶劑可以是單一有機溶劑，或是由多種有機溶劑混合而成。根據本實施例，非極性彩色溶液層140之非極性溶劑的極性(化學極性)為0.1~2。

此外，非極性彩色溶液層140之染料包括至少一溶劑型染料或是至少一分散型染料。進一步來說，上述之染料可包括至少一蒽醌染料(anthraquinone dye)、至少一偶氮染料(azo dye)或是至少一分散型染料。舉例來說，上述之蒽醌染料(anthraquinone dye)可為C.I solvent類型的染料，其例如是包括C.I.solvent red 49、C.I.solvent blue 100、C.I.solvent blue 98、C.I.solvent blue 79、C.I.solvent black 29、C.I.solvent black 7、C.I.solvent orange 97或C.I.solvent green 5。上述之偶氮染料(azo dye)可為C.I solvent類型的染料，其例如是包括C.I.solvent black 49、C.I.solvent red 164、C.I.solvent red 110、C.I.solvent yellow 4或C.I.solvent yellow 126。上述之分散型染料可為Foron dye類型的染料。上述之染料可參考WO/2010/104606，其合併為本案之參考文獻(incorporated by reference)。另外，上述染料可購自Sun Chemical Corp.、Ciba或Evonik。

值得一提的是，對應填於各單元區域112中之非極性彩色溶液層140，其顏色之表現是根據所使用的染料而定。例如，在其中一個單元區域112中所填入的非極性彩色溶液層140是黑色，那麼在此單元區域112中的非極性彩色溶液層140之染料可以選擇使用C.I.solvent black 29、C.I.solvent black 7、C.I.solvent black 49或是其組合。倘若在其中一個單元區域112中所填入的非極性彩色溶液層140是紅色，那麼在此單元區域112中的非極性彩色溶液層140之染料可以選擇使用C.I.solvent red 49、C.I.solvent red 164、C.I.solvent red 110或是其組合。另外，本實施例不限制每一單元區域112中的非極性彩色溶液層140之染料的種類數目。換言之，在每一單元區域112中的非極性彩色溶液層140之染料可以是單一種染料或是由多種染料混合而成。

再者，非極性彩色溶液層140之增益劑與非極性溶劑互溶且與位於非極性彩色溶液層140上之極性液體層130不互溶。根據本實施例，非極性彩色溶液層140之增益劑是選自化學式(式1)至(式5)所組成之族群：

其中R1~R10以及R12~R16各自表示H、OH、碳數為1~3的烷基、碳數為3~6的環烷基、芳香環、雜環、烷基酯(alkyl ester)或烷基胺(alkyl amine)。另外，在上述式3之化合物中，R11代表碳數為3~6的環烷基、芳香環或雜環。

根據本實施例，上述化學式(式1)至(式5)之中，各取代基的選擇可使其化學結構具有對稱性，以使增益劑的極性小於3。

另外，在本實施例中，非極性彩色溶液層140之增益劑的黏度可小於3cps，且表面張力可小於35mN/m。此外，非極性彩色溶液層140之增益劑屬於非離子型增益劑。

承上所述，在本實施例之非極性彩色溶液層140之增 益劑具有可增加染料於非極性溶劑的溶解度的作用。

舉例來說，在當將紅色顏料(例如為C.I.solvent red 164)溶解於十二烷(dodecane)非極性溶劑中時，其溶解度約為4wt%。然而，當將上述紅色染料溶解於添加有1,3,5-三甲基苯(1,3,5-trimethylbenzene,TMB)增益劑之十二烷(dodecane)非極性溶劑中時，其溶解度可增加至10.5wt%。

再舉一例來說，在當將藍色顏料(例如為C.I.solvent blue 98)溶解於十二烷(dodecane)非極性溶劑中時，其溶解度約為8wt%。然而，當將上述藍色染料溶解於添加有1,3,5-三甲基苯(1,3,5-trimethylbenzene,TMB)增益劑之十二烷(dodecane)非極性溶劑中時，其溶解度可增加至21.5wt%。

在本實施例中，由於非極性彩色溶液層中含有增益劑，其可以增加染料於非極性溶劑的溶解度。因此，本實施例之非極性彩色溶液層中之染料不需特別選用具有特定官能基的染料來增加彩色溶液的吸收係數，因此在非極性彩色溶液層中使用增益劑可以增加染料的選擇性。

另外，由於本實施例之非極性彩色溶液層中含有增益劑，其可以增加染料於非極性溶劑的溶解度。由於本實施例之染料於非極性溶劑的溶解度可大幅增加，因此可以提高電濕潤顯示裝置的色彩飽和度，進而提昇高電濕潤顯示裝置的色彩表現。

此外，本實施例是在非極性彩色溶液層中加入增益劑來提高電濕潤顯示裝置的色彩飽和度，因此本實施例在不 需改變電濕潤顯示裝置內的組成結構之前提之下，就可以達到提高電濕潤顯示裝置的色彩表現之目的。

傳統電濕潤顯示裝置會藉由增加光線在彩色溶液層中的行進長度來提昇色彩表現，但此種方式因需要增加溶液層的厚度而會影響顯示裝置之驅動表現(驅動所需電源增加等等)。而本實施例是透過在非極性彩色溶液層中加入增益劑即可提高電濕潤顯示裝置的色彩飽和度。因此，本實施例不需要增加光線在電濕潤顯示裝置之彩色溶液層中的行進長度，因而可使得電濕潤顯示裝置維持較佳的驅動表現。

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‧‧‧第一基板

102‧‧‧基板

104‧‧‧電極層

106‧‧‧介電層

108‧‧‧疏水層

110‧‧‧親水隔牆結構

112‧‧‧單元區域

120‧‧‧第二基板

122‧‧‧基板

124‧‧‧電極層

130‧‧‧極性溶液層

140‧‧‧非極性彩色溶液層

150‧‧‧密封膠

圖1是根據本發明一實施例之電濕潤顯示裝置的剖面示意圖。

100‧‧‧第一基板

102‧‧‧基板

104‧‧‧電極層

106‧‧‧介電層

108‧‧‧疏水層

110‧‧‧親水隔牆結構

112‧‧‧單元區域

120‧‧‧第二基板

122‧‧‧基板

124‧‧‧電極層

130‧‧‧極性溶液層

140‧‧‧非極性彩色溶液層

150‧‧‧密封膠

Claims (16)

1. 一種電濕潤顯示裝置，包括：一第一基板；一第二基板，位於該第一基板的對向；一極性液體層，位於該第一基板與該第二基板之間；一非極性彩色溶液層，位於該第一基板與該極性溶液層之間，其中該非極性彩色溶液層包括：至少一非極性溶劑；至少一染料；以及至少一增益劑，其中該增益劑與該非極性溶劑互溶，且該增益劑與該極性液體層不互溶，該增益劑是選自化學式(式1)至(式5)所組成之族群： 其中R1~R10以及R12~R16各自表示H、OH、碳數為1~3的烷基、碳數為3~6的環烷基、芳香環、雜環、烷基酯(alkyl ester)或烷基胺(alkyl amine)，R11為碳數為3~6的環烷基、芳香環或雜環。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該非極性彩色溶液層之該非極性溶劑的含量為20~90wt%，該染料的含量為1~40wt%，且該增益劑的含量為1~50wt%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該增益劑的極性小於3。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該非極性溶劑的極性為0.1~2。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該增益劑的黏度小於3cps，且該增益劑的表面張力小於35mN/m。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該增益劑為一非離子型增益劑。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該非極性溶劑包括碳數8~16的烷類(alkanes)、環烷類 (cyclic alkanes)、芳香族或是脂肪族。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該至少一染料包括至少一溶劑型染料或是至少一分散型染料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該至少一染料包括至少一蒽醌染料(anthraquinone dye)或至少一偶氮染料(azo dye)。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電濕潤顯示裝置，其中該至少一蒽醌染料(anthraquinone dye)包括C.I.solvent red 49、C.I.solvent blue 100、C.I.solvent blue 98、C.I.solvent blue 79、C.I.solvent black 29、C.I.solvent black 7、C.I.solvent orange 97或C.I.solvent green 5。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電濕潤顯示裝置，其中該偶氮染料(azo dye)包括C.I.solvent black 49、C.I.solvent red 164、C.I.solvent red 110、C.I.solvent yellow 4或C.I.solvent yellow 126。
12. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該第一基板包括：一基板；一電極層，位於該基板上；一介電層，位於該電極層上；一疏水(hydorphobic)層，位於該介電層上；以及一親水(hydrophilic)隔牆結構，位於該疏水層上，以於該第一基板上定義出多個單元區域。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電濕潤顯示裝置，其中該非極性彩色溶液層是填於該親水隔牆結構所定義出的該些單元區域內。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電濕潤顯示裝置，其中位於該些單元區域內之該非極性彩色溶液層包括多種顏色之彩色溶液。
15. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示裝置，其中該第二基板包括：一基板；以及一電極層，位於該基板上。
16. 一種非極性彩色溶液，包括：至少一非極性溶劑；至少一染料；以及至少一增益劑，其中該增益劑與該非極性溶劑互溶，且該增益劑與極性液體不互溶，該增益劑是選自化學式(式1)至(式5)所組成之族群： 其中R1~R10以及R12~R16各自表示H、OH、碳數為1~3的烷基、碳數為3~6的環烷基、芳香環、雜環、烷基酯(alkyl ester)或烷基胺(alkyl amine)，R11為碳數為3~6的環烷基、芳香環或雜環。