TWI584038B - 顯示層結構、顯示模組及其製作方法 - Google Patents

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Description

顯示層結構、顯示模組及其製作方法
本發明是有關於一種顯示層結構及其製作方法，且特別關於一種適用於可撓性顯示裝置的顯示層結構及其製作方法。
圖1為習知之一種顯示模組的剖面示意圖。圖2為習知之一種顯示模組製作方法之利用捲對捲製程製作的製程示意圖。如圖1所示，習知的顯示模組100，於基板110之一側依序形成透明導電層120、顯示介質層130、密封層140與顯示電極層150，顯示介質層130為電泳顯示層。舉例而言，顯示介質層130的製作方式可以如圖2所示，以捲對捲(roll-to-roll)之方式製作，以例如塗佈方式在基板110具有透明導電層120之一側塗佈上微杯材料160，然後以壓紋(embossing)加工方式利用滾軸170及貼附在滾軸170上的壓紋層171在微杯材料160表面軋印出呈陣列排列之微杯結構161，在微杯結構161中個別填入微粒及懸浮液等電泳材料162，再將微杯結構161密封，於微杯結構161開口處表面形成密封層140。
由於習知的捲對捲之方式製作，壓紋層171是一層貼附在滾軸(roller)170上具有微杯突起172的結構，而且壓紋層171在接合處173不連續(有間隙)，因此在接合處173無法軋印出微杯結構161，形成了間隙174。習知的捲對捲製程(roll to roll)，無法達成連續的捲對捲製程，因其無法形成連續排列的微杯結構161，此造成了微杯材料160的浪費。此外，滾軸170及壓紋層171的設備費用昂貴且易耗損，不利於成本及製作微杯結構161，當壓紋層171耗損時，所製作出的微杯結構161的形狀也會不完整，且壓紋層171在滾軸170上之接合處173無法完全密合，無法達成真正連續的捲對捲製程。再者，習知技術需要於微杯結構161開口處表面額外形成密封層(sealing layer)140，多一道製程，增加製作的難度且增加了顯示模組100的厚度。
本發明之一技術態樣為一種顯示層結構。
根據本發明一實施方式，一種顯示層結構包括軟性基板、多個具有色微粒之微膠囊、顯示電極層以及透明導電層。軟性基板具有多條平行之溝槽。這些具有色微粒之微膠囊固定在這些溝槽內。顯示電極層設置於軟性基板的第一側。透明導電層設置於軟性基板的第二側。
本發明之一技術態樣為一種顯示模組。
根據本發明一實施方式，一種顯示模組，包括：上述之顯示層結構以及具有畫素電極之基板，顯示層結構設置於基板上。
本發明之另一技術態樣為一種顯示層結構的製作方法。
根據本發明一實施方式，一種顯示層結構的製作方法，包括：提供一顯示介質層；在該顯示介質層上以一壓紋滾軸形成多條平行之溝槽；以及在該些溝槽內注入具有色微粒之微膠囊以及固化膠。
本發明之另一技術態樣為一種顯示模組的製作方法。
根據本發明一實施方式，一種顯示模組的製作方法，包括：提供一基板，該基板上包括一畫素電極；提供一顯示層；在該顯示層上形成多條條型的溝槽；以及在該些溝槽內注入具有色微粒之微膠囊以及固化膠。
在本發明上述實施方式中，在每一條狀的溝槽中個別填入多個具有色微粒之微膠囊與固化膠的混合流體，再加以固化。本發明的實施方式無須額外形成密封層，簡化了製程，容易製造且減少了顯示層結構的厚度，使顯示層結構更輕薄。此外，本發明的實施例實現了連續的捲對捲製程，減少了耗材及費用。
100‧‧‧顯示模組
110‧‧‧基板
120‧‧‧透明導電層
130‧‧‧顯示介質層
140‧‧‧密封層
150‧‧‧顯示電極層
160‧‧‧微杯材料
161‧‧‧微杯結構
162‧‧‧電泳材料
170‧‧‧滾軸
171‧‧‧壓紋層
172‧‧‧微杯突起
173‧‧‧接合處
174‧‧‧間隙
200‧‧‧顯示層結構
210、310‧‧‧軟性基板
211‧‧‧第一側
212‧‧‧第二側
220、320‧‧‧顯示電極層
230、330‧‧‧透明導電層
240、340‧‧‧顯示介質層
241、341‧‧‧溝槽
2411‧‧‧底面
2412‧‧‧開口
242、342‧‧‧微膠囊
2421、3421‧‧‧微粒
243、343‧‧‧固化膠
251、351‧‧‧平行條狀突起
252、352‧‧‧壓紋滾軸
501~504、601~604‧‧‧步驟
圖1繪示習知之一種顯示模組的剖面示意圖。
圖2繪示習知之一種顯示模組製作方法之利用捲對捲製程製作的製程示意圖。
圖3繪示根據本發明一實施方式之顯示層結構製作示意圖。
圖4繪示根據本發明另一實施方式之顯示層結構製作示意圖。
圖5繪示根據本發明另一實施方式之顯示層結構製作方法之流程圖。
圖6繪示根據本發明另一實施方式之顯示模組製作方法之流程圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
圖3繪示根據本發明一實施方式之顯示層結構製作示意圖。如圖所示，顯示層結構200包括軟性基板210、顯示電極層220以及透明導電層230。軟性基板210具有多條平行之溝槽241。多個具有色微粒之微膠囊(microcapsule)242固定在這些溝槽241內，色微粒可以是單色、雙色或多色。顯示 電極層220設置於軟性基板210的第一側211。透明導電層230設置於軟性基板210的第二側212。其中，軟性基板210的第一側211相對於第二側212。溝槽241與微膠囊242形成顯示介質層240。軟性基板210為透光基板，且軟性基板210的材質例如可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethacrylate，PMMA)，但不以此為限。
在本發明的實施方式中，多條平行之溝槽241的製作方式可以以壓紋(embossing)加工方式利用具有平行條狀突起251的壓紋滾軸252在軟性基板210的表面軋印出呈平行條狀排列之溝槽241，在每一條狀的溝槽241中個別填入多個具有色微粒之微膠囊242與固化膠243的混合流體，再加以固化。於本實施例中，顯示介質層240更包括固化膠243。與圖1的習知顯示模組相較，由於習知技術需要於微杯結構161開口處表面額外形成密封層140，多一道製程，增加製作的難度且增加了顯示模組100的厚度。本發明的實施方式固化後無須額外形成密封層，簡化了製程，容易製造且減少了顯示層結構200的厚度，使顯示層結構200更輕薄。此外，本發明的實施例將圖1的習知的滾軸170上的微杯突起172改為平行條狀突起251，以形成真的連續的捲對捲製程，減少了耗材及費用。
在本發明的實施例中，以溝槽241之底面2411之外表面為視面時，壓紋滾軸252上之平行條狀突起251的末端為一個曲面，在與軟性基板210壓合，在軟性基板210上形成 溝槽241後，使溝槽241之底面2411的兩邊高於中間，每一條溝槽241之底面2411的曲面可以用來增強光學效果。以溝槽241的開口2412之表面為視面時，平行條狀突起251的剖面可以為平面，也可以為梯形，使溝槽241的開口2412之寬度大於溝槽214的底面2411之寬度，以降低相鄰兩溝槽241的開口2412間之距離。溝槽241的開口2412之寬度約大於等於顯示電極層220上之次畫素電極的寬度，開口2412之寬度約等於一個畫素電極邊長的1/3。可以以玻璃或塑膠上之薄膜電晶體的主動矩陣或被動矩陣作為驅動電路，但當應用於大尺寸時，也可以其他形式的驅動電路控制，例如印刷電路。
在本發明的實施例中，固化膠243可以使用體積變化率較低的透明材料，如聚醯亞胺(polyimide,PI)或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)，利用填充物之內聚力，當固化後，在溝槽241的開口2412內產生外凸曲面。或者使用體積變化率較高的材料，如樹脂(resin)之溶液，利用固化時所產生之體積變化及溶液對側壁之附著力以產生內凹曲面。內凹或外凸的曲面可以用以增強可視面的光學效果。之後可以進一步再填入不同折射率或不同體積變化率之透明材料，以形成平坦的表面，利於後續製程。
換句話說，每一條狀的溝槽241中可包括兩種不同折射率之透明材料，或者每一條狀的溝槽241中可包括兩種不同體積變化率之透明材料，以形成平坦的表面，利於後續製程。具體而言，若固化膠243使用體積變化率較低的透明材料，如聚醯亞胺(polyimide,PI)或聚對苯二甲酸乙二酯 (polyethylene terephthalate,PET)，之後可以進一步再填入折射率不同或體積變化率較高之透明材料，如樹脂以形成平坦的表面。若固化膠243使用體積變化率較高的材料，如樹脂(resin)之溶液，之後可以進一步再填入折射率不同或體積變化率較低之透明材料，如聚醯亞胺(polyimide,PI)或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)以形成平坦的表面。
微膠囊242內包括多個微粒2421以及絕緣溶劑(dielectric solvent)。這些微粒2421散佈(disperse)於絕緣溶劑內。詳細來說，在本發明的實施例中，微膠囊242內的這些微粒2421可包括多個彩色帶電粒子。彩色帶電粒子可以是紅色、綠色或藍色帶電粒子。或者彩色帶電粒子可以是青色(cyan)、黃色(yellow)或洋紅色(magenta)帶電粒子。除了這些彩色帶電粒子之外，各微膠囊242內的這些微粒2421更可包括多個黑色帶電粒子或多個白色帶電粒子。在本發明的一實施例中，填入相鄰溝槽241之具有雙色微粒之微膠囊242，其雙色微粒可以是白色與紅色帶電粒子、白色與綠色帶電粒子或白色與藍色帶電粒子的組合，或者是白色與青色帶電粒子、白色與黃色帶電粒子或白色與洋紅色帶電粒子的組合，或者是黑色與紅色帶電粒子、黑色與綠色帶電粒子或黑色與藍色帶電粒子的組合，或者是黑色與青色帶電粒子、黑色與黃色帶電粒子、黑色與洋紅色帶電粒子或其他色彩帶電粒子的組合，以形成彩色。雙色微膠囊242中之微粒2421之表面具有電性，其中第一色之微粒之表面具有第一電性，而第二色之微粒之表面具有第 二電性。第一電性與第二電性不同。若所需解析度較高，可以一次只填一種具有雙色微粒之微膠囊，如此則可以降低噴嘴的密度，減少對位的困難，增加良率。
在本發明的另一實施例中，可以在溝槽241之底面2411(底面為視面)或溝槽241的開口2412(開口為視面)分別印上紅色、綠色及藍色(RGB)或黃色、青色及洋紅色(YCM)平行色帶，再利用控制色帶下層之黑白雙色微粒之微膠囊242以達成彩色顯示。在本實施例中，黑色微粒之表面與白色微粒之表面的電性不同。
在本發明的其他實施例中，在微粒2421外包覆一層螢光或磷光等夜光材料，夜光材料會在吸收可見光或紫外光後發散特定波長的可見光，以體現前光應用。也可以在夜光材料外更包覆一層透明保護層，以防止夜光材料與微膠囊242內之流體產生反應。在另一實施例中，也可以在軟性基板210中混入磷光、螢光等夜光材料，以體現前光應用。
本發明的一實施例還提供一種顯示模組，包括上述之顯示層結構200以及一具有一畫素電極之基板，顯示層結構200設置於具有畫素電極之基板上。在一實施例中，顯示層結構200可以直接形成於此具有畫素電極之基板上，或是藉由貼合方式將顯示層結構200貼合於此具有畫素電極之基板上。
圖4繪示根據本發明另一實施方式之顯示層結構示意圖。如圖所示，本發明的實施例於顯示介質層340之兩側分別形成透明導電層330與顯示電極層320，使透明導電層330、顯示介質層340以及顯示電極層320，形成顯示面板。顯 示面板舉例為電泳顯示器，其中顯示介質層340為電泳顯示層，透明導電層330係當作顯示面板的共通電極，而顯示電極層320可包括複數個開關元件或畫素電極，以用來控制顯示面板的灰階或色彩表現。
舉例而言，顯示介質層340的製作方式可以將習知壓紋滾軸(embossing roller)上的微杯凸起改成平行條狀突起351，以形成真正連續性的roll-to-roll製程，並減少耗材費用。請參考圖4，以例如塗佈方式在軟性基板310具有透明導電層330之一側塗佈上軟性基板材料，然後以加工方式利用具有平行條狀突起351的壓紋滾軸352在軟性基板材料表面軋印出呈平行排列之溝槽341，接著在溝槽341中灌進具有色微粒的微膠囊342與固化膠343的混和流體，再加以固化。與習知結構相較，固化後不需要密封層(Sealing Layer)。亦可利用捲對捲方式在軟性基板310的一表面形成包含開關元件或畫素電極之顯示電極層320，以製作顯示面板。最後，可利用切割等方式將軟性基板310切割成需要的尺寸，便完成顯示層結構的製作。
溝槽341的開口寬度視應用所需之解析度而定，例如：20um到200um之間或更大。微膠囊342的直徑小於溝槽341寬度，例如10um或更大。填入溝槽341內之微膠囊342不需要為單一直徑，例如：可在10um到100um間挑選多種直徑的微膠囊342。溝槽341的深度約為1至5個微膠囊342直徑的大小，例如是2個微膠囊342的直徑以下。
當微膠囊342中之微粒3421除了表面帶有特定電性外，其材質本身亦可具有鐵磁性，可以在顯示之外，另搭配磁性書寫工具，提供書寫功能。
圖5繪示根據本發明另一實施方式之顯示層結構製作方法之流程圖。由圖5可知，其製作方法包括：步驟501：提供顯示介質層；步驟502：在顯示介質層上以壓紋滾軸形成多數條平行溝槽；步驟503：在這些溝槽內注入具有色微粒之微膠囊以及固化膠。這些溝槽個別是連續延伸的。
圖6繪示根據本發明另一實施方式之顯示模組製作方法之流程圖。除了捲對捲(roll-to-roll)連續製程外，亦可以以單片製程完成本發明的實施例。由圖6可知，其單片製程的製作方法包括：步驟601：提供基板，其中，此基板上至少已形成畫素電極，基板例如為薄膜電晶體基板(TFT基板)；步驟602：提供顯示層，此顯示層例如為軟性塑膠或剛性材料，剛性材料例如為氧化矽或壓克力；步驟603：在顯示層上形成多數條條型的溝槽，例如以壓製或者蝕刻的方式在顯示層上形成多數條條型的溝槽；步驟604：在這些溝槽內注入具有色微粒之微膠囊以及固化膠，其中色微粒之微膠囊可以是單色、雙色或多色微粒之微膠囊。在一實施例中，更包括於基板上形成顯示層。在另一實施例中，更包括將基板以及顯示層貼合。換言之，基板與顯示層有兩種組合方式，可以分開做完再貼合，或直接形成在基板上。於步驟604後，還可以再加上平坦層、上電極層、以及/或者保護層。單片製程可以減少顯示層與畫素電極層貼合時的對準困難度，但可能會增加成本。綜上所 述，在本發明上述實施方式中，在每一條狀的溝槽中個別填入多個具有色微粒之微膠囊與固化膠的混合流體，再加以固化。與圖1的習知顯示模組相較，固化後不需要密封層，由於習知技術需要於微杯結構161開口處表面額外形成密封層140，多一道製程，增加製作的難度且增加了顯示模組100的厚度。本發明的實施方式無須額外形成密封層，簡化了製程，容易製造且減少了顯示層結構的厚度，使顯示層結構更輕薄。此外，本發明的實施例將圖1的習知的滾軸170上的微杯突起172改為平行條狀突起，以形成真的連續的捲對捲製程，減少了耗材及費用。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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，當可作各種之更動與潤飾，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。
200‧‧‧顯示層結構
210‧‧‧軟性基板
211‧‧‧第一側
212‧‧‧第二側
220‧‧‧顯示電極層
230‧‧‧透明導電層
240‧‧‧顯示介質層
241‧‧‧溝槽
2411‧‧‧底面
2412‧‧‧開口
242‧‧‧微膠囊
2421‧‧‧微粒
243‧‧‧固化膠
251‧‧‧平行條狀突起
252‧‧‧壓紋滾軸

Claims (23)

  1. 一種顯示層結構，包括：一軟性基板，具有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；多條平行之溝槽，設置於該第二表面；多個具有色微粒之微膠囊，該些微膠囊與一固化膠混合並固定在該些溝槽內；一顯示電極層，設置於該第一表面；以及一透明導電層，設置於該第二表面。
  2. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該固化膠在該溝槽的一開口內形成一曲面。
  3. 如請求項2所述之顯示層結構，其中該溝槽中更包括一透明材料，該透明材料設置於該固化膠上且形成一大致平坦的表面。
  4. 如請求項3所述之顯示層結構，其中該透明材料與該固化膠具有不同的折射率或體積變化率。
  5. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該溝槽中更包括兩種具有不同的折射率或體積變化率的透明材料。
  6. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該溝槽之一底面為一曲面。
  7. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該溝槽之一開口的寬度大於該溝槽之一底面的寬度。
  8. 如請求項7所述之顯示層結構，其中該溝槽之該開口的寬度大於等於該顯示電極層上之一次畫素電極的寬度，該溝槽之該開口的寬度大致等於該顯示電極層上之一畫素電極的一邊長的1/3。
  9. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該具有色微粒之微膠囊的直徑小於該溝槽的寬度。
  10. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該溝槽的深度大致等於1至5個該具有色微粒之微膠囊的直徑。
  11. 如請求項1所述之顯示層結構，其中相鄰之該些溝槽的該些具有色微粒之微膠囊包括白色、紅色、綠色、藍色、青色、黃色、洋紅色與黑色帶電粒子的任二種以上帶電粒子的組合。
  12. 如請求項1所述之顯示層結構，更包括於該溝槽之一底面上或該溝槽的一開口上設置一紅色、綠色及藍色色帶或一黃色、青色及洋紅色色帶，且該些具有色微粒之微膠囊包括黑色與白色帶電粒子。
  13. 如請求項1所述之顯示層結構，更包括於該些具有色微粒之微膠囊的該些色微粒上，包覆一層包括螢光或磷光之夜光材料。
  14. 如請求項13所述之顯示層結構，更包括於該夜光材料上包覆一層透明保護層。
  15. 如請求項1所述之顯示層結構，更包括於該軟性基板中混入包括磷光或螢光之夜光材料。
  16. 如請求項1所述之顯示層結構，其中該些具有色微粒之微膠囊的該些色微粒具有電性及磁性。
  17. 一種顯示模組，包括：如請求項1所述之顯示層結構以及一具有一畫素電極之基板，該顯示層結構設置於該基板上。
  18. 一種顯示層結構的製作方法，包括：提供一顯示介質層；在該顯示介質層上以一壓紋滾軸形成多條平行之溝槽；以及在該些溝槽內注入具有色微粒之微膠囊以及一固化膠。
  19. 如請求項18所述之顯示層結構的製作方法，更包括形成一透明材料於該固化膠上以形成一大致平坦的表面。
  20. 一種顯示模組的製作方法，包括：提供一基板，該基板上包括一畫素電極；提供一顯示層；在該顯示層上形成多條條型的溝槽；以及在該些溝槽內注入具有色微粒之微膠囊以及固化膠。
  21. 如請求項20所述之顯示模組的製作方法，更包括直接於該基板上形成該顯示層。
  22. 如請求項20所述之顯示模組的製作方法，更包括將該顯示層貼合於該基板。
  23. 如請求項20所述之顯示模組的製作方法，其中形成該多條條型的溝槽方式可為壓製或蝕刻方式。
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