电切换调光单元的制作方法

文档序号:9303979阅读:368来源:国知局
电切换调光单元的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明是一件分案申请,原申请的申请日为2012年08月30日,申请号为 201210315039. 3,发明名称为:电切换调光单元与其形成方法、调光元件与其形成方法、立 体显示装置、图像显示系统。
技术领域
[0002] 本发明涉及立体图像显示装置,特别涉及裸视立体图像显示装置,与其包含的图 像显示装置及电切换调光单元。
【背景技术】
[0003] RobertA.HayesandB.J.Feenstra于自然(Nature) 425, 383 (2003)中,揭不应用 电湿润(electrowetting)技术来控制有颜色的油滴,当作一个开关装置;这种应用具有高 色彩饱和度、高图像反应速度、及低耗能等特性,因此可以进一步应用于显示器。在这之后, 显示技术领域很快的采用电湿润技术。
[0004] 美国专利申请案公开号2009/0257111揭示一种可调式光学阵列元件,其包含基 板,基板上配置薄膜晶体管(TFT)电路控制系统(tuningcircuitry),此电路系统可分别 控制上层的光学阵列元件(cellarray),如图1所示。在这必需说明的是,关于图1的 标号说明请见上述美国申请案说明书,在此不对标号另行说明。前述光学阵列元件内含 两种极性不同的流体,此流体接口形状可通过下层TFT电路控制系统来控制,以达到光 的相位调制(phasemodulation)与方向调整(beamdeflection)。此专利申请另揭示 关于TFT驱动的方式;一般而言,显示器本身会因为TFT的存在而有开口率的问题,因此 过多的TFT会使开口率大幅下降。前述专利申请案另揭示连线层的功能,但是多层的连 线层会导致显示器的亮度降低。上述具有多重光学元件的电湿润显示装置可运用于全 息的图像重建系统,利用电湿润原理使得入射光产生干涉条纹图形。此电湿润显示装置 作为光线折射元件(deflectionelement),使光偏折到眼睛的位置,此种装置提供光转 向的功能,但无分时多工(time-sharing)概念。此外,前述装置可应用于回复反射面板 (retro-reflectivepanels)、图像投影装置(imageprojectiondevice)、以及全息投影 重建系统(holographicprojectionreconstructingequipment) 〇
[0005] 如图 2 所不,美国专利第 7474470 号(Devicesandmethodsforredirecting light)揭示一种光方向可调装置,其包含显示元件(displayelement),该显示元件上配置 多个光方向可调的装置(redirectingdevices)。由于内表面(interiorsurfaces) 106a_c 无设置特殊结构或亲水层,流体L1与流体L2容易产生错位的情形;错位是指流体排列顺序 发生变化的现象。前述光方向可调装置内含两种不互溶的流体L1及L2,此两种流体所形成 的接口形状可通过顶电极110来控制。通过电极的开关配置,形成多种不同的流体接口形 状,可达到调整光方向(redirectinglight)及立体显示的效果。此外,当施加电压时,接 触角会产生误差,因此无法精确地的控制光偏折的方向。
[0006] 美国专利第7817343号(Electrowettinglens)揭不一种电湿润透镜,包含两种 不同极性的流体;当施加电压于第一与第二电极时,该第一与第二多个电极可分别接收相 同电压而达到液面控制。为了节省能量损失,只需在液面附近的电极受电压的驱动即可,亦 即第一或第二多个电极的某些电极接收同一电压,不需要所有的电极都接收到电压。为了 达到此一需求,需要有一些分别控制的电路设计,使得电路设计的复杂度增加。
[0007] 根据公知技术,液态透镜可以是一种微尺度毛细管阵列装置,其使用微机电 (MEMS)制作技术来达成,而毛细表面可能为汽/液或液/液接口,此接口形状可以利用表 面张力来决定。Hirsa等人在应用物理论文集(AppliedPhysicsLetters)87, 134102页 (2005)发表论文一"Electrochemicallyactivatedadaptiveliquidlens(电化学活化 适应性液态透镜)",揭示一种毛细开关设计,其为一种可逆现象,耗能相当低,可以在单 一晶片上完成。
[0008] 美国专利申请案公开号 20090316003( "PINNED-CONTACTOSCILLATINGLIQUID LENSANDIMAGESYSEM")揭示一种震荡型液态镜头,其利用液滴与液态透镜的通道所产生 的毛细力来支撑液滴。通过改变腔室内的压力来驱动液态镜头的运作,使第一部分液滴或 第二部分液滴的形状改变,使得入射光形成聚焦或发散效果。
[0009] 可以显示立体图像与动画的装置称为立体(3D)显示器。近年来,显示器研发社群 在3D立体显示领域上,致力于开发两大类技术,分别为眼镜型与裸视型立体显示技术。此 外,应用全息术(holography)理论可达到3D显示的效果,但其技术障碍在于需要很小的像 素以及很大的存储器容量与计算速度。裸视型3D技术应用光线控制装置(beamcontrol element)直接摆置于显示器前,其为一种比较容易达到3D立体显示的方法。光线控制装置 一般为阻障层(barrierlayer)或柱状透镜(lenticularlens),这些装置可控制或改变光 线折射的角度,将左右眼图像画面分别传送至对应的左右眼。
[0010] 美国专利第6, 369, 954号("LENSWITHVARIABLEFOCUS")揭示一种可以调整聚 焦长度(focallength)的透镜。此种可变焦透镜包含腔室,并于腔室中填满第一流体与第 二流体,其中第二流体与接触表面接触,并且呈现水滴状。第一流体与第二流体皆为透明流 体且互不相溶,且两流体具有不同的折射系数。在腔室的外表面上会镀上电极,其中电极环 绕接触表面。第一流体与第二流体的流体性质不同,通过外加电压差可以改变第一流体与 第二流体之接口曲率。改变接口曲率可以调整入射光的聚焦长度。
[0011] 美国专利第 7, 688, 509 号("AUT0STERE0SC0PICDISPLAY")揭示一种应用 液态透镜搭配分区屏幕(splittingscreen)来达到3D显示的技术。此种电湿润透镜 (electrowettinglens)包括侧边与底部电极,其实施方式为:对侧电极与底部电极施加电 压,可改变装置内两互不相溶流体接口的曲率或倾斜状态,以调整入射光线离开装置时的 行进方向。
[0012] 根据现有技术,利用电湿润原理制作光线控制单元时,由于极性流体与非极性流 体密度相近,当第一流体注入显示单元时,常因管壁的附着力太小而使第一流体与第二流 体有错位的情形发生。此外,当施加电压时,第一流体会因静电力(electrostaticforce) 而产生液面形变,同样会因管壁的附着力太小而使第一流体与第二流体发生错位。在停止 施加电压后,极性流体与周边物体的张力太小致使极性流体的归位回复力差,而有不易归 位的情形发生。

【发明内容】

[0013] 针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种电切换调光单元。
[0014] 本发明一实施例提供一种电切换调光单元,包括:第一基板;第一与第二电极位 于第一基板上;介电层形成于第一基板上,以覆盖第一与第二电极;隔墙;第二基板位于隔 墙上,且第二基板包括第三电极;以及第一与第二调光介质填入密闭空间中,密闭空间由介 电层、第二基板、与隔墙定义,其中第一与第二调光介质实质上不互溶且具有不同折射率, 其中第一调光介质与第二调光介质中至少一者,湿润第二基板与隔墙中至少一者。
[0015] 本发明一实施例提供一种电切换调光单元,包括:第一基板;第一与第二电极位 于第一基板上;介电层形成于第一基板上,以覆盖第一与第二电极;隔墙;第二基板位于隔 墙上,且第二基板包括第三电极;第一与第二调光介质填入密闭空间中,密闭空间由介电 层、第二基板、与隔墙定义,其中第一与第二调光介质实质上不互溶且具有不同折射率;以 及层状物位于第二基板与隔墙中至少一者上,其中第一调光介质与第二调光介质中至少一 者湿润层状物。
[0016] 本发明一实施例提供一种电切换调光单元,包括:第一基板;第一与第二电极位 于第一基板上;介电层形成于第一基板上,以覆盖第一与第二电极;隔墙;第二基板位于隔 墙上,且第二基板包括第三电极;第一与第二调光介质填入密闭空间中,密闭空间由介电 层、第二基板、与隔墙定义,其中第一与第二调光介质实质上不互溶且具有不同折射率;其 中密闭空间的形状利于毛细现象。
[0017] 本发明一实施例提供一种调光元件,包括多个上述的电切换调光单元。
[0018] 本发明一实施例提供一种立体显示装置,包括调光元件,且调光元件包括多个上 述的电切换调光单元。
[0019] 本发明一实施例提供一种图像显示系统,包括调光元件,且调光元件包括多个上 述的电切换调光单元。
[0020] 本发明一实施例提供一种调光元件的形成方法,包括:提供基板;形成透明导电 层于基板上;图案化透明导电层;形成介电层于图案化的透明导电层上;形成高接触角材 料层于介电层上;形成隔墙层于高接触角材料层上,以定义多个单元;将调光介质填入单 元中;以及贴合第二基板至隔墙层上以封装所述多个单元。
[0021] 本发明一实施例提供一种调光元件的形成方法,包括:提供第一透明基板;形成 隔墙层于第一透明基板上;图案化隔墙层,露出部分第一基板以定义多个单元;形成透明 导电层于图案化的隔墙层上;形成介电层覆盖透明导电层与部分露出的第一透明基板;将 调光介质填入所述多个单元中;以及贴合第二透明基板至介电层上以封装所述多个单元。
[0022] 本发明一实施例提供一种电切换调光单元,包括:第一基板;隔墙位于第一基板 上,其中隔墙包括第一与第二电极;介电层位于第一基板及第一与第二电极上;第二基板, 位于隔墙上并邻接介电层与第一与第二电极,其中第二基板与介电层定义密闭空间;以及 第一与第二调光介质填入密闭空间中,其中第一与第二调光介质实质上不互溶且具有不同 折射率。
[0023] 本发明一实施例提供一种电切换调光单元,包括:第一基板;隔墙位于第一基板 上;第一电极位于部分的隔墙上与部分的第一基板上,且第一电极包括两个部分彼此交错; 第二电极位于另一部分的隔墙上与另一部分的第一基板上,且第二电极包括两个部分彼此 交错;介电层顺应性地形成于第一与第二电极上;第二基板,其中第二基板与介电层定义 密闭空间;以及第一与第二调光介质填入密闭空间中,其中第一与第二调光介质实质上不 互溶且具有不同折射率。
[0024] 本发明一实施例提供一种电切换调光单元的形成方法,包括:提供第一透明基板; 形成第一与第二电极于第一透明基板上;形成介电层于第一基板上以覆盖第一与第二电 极;形成隔墙于介电层上;形成高接触角材料层于隔墙上,其中高接触角材料层位于至少 部分隔墙上;形成第二基板于隔墙上,其中第二基板包括第三电极;第一与第二调光介质 填入密闭空间中,密闭空间由介电层、第二基板、与高接触角材料层定义,其中第一与第二 调光介质实质上不互溶且具有不同折射率。
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