电湿润性显示器及其制造方法

专利名称：电湿润性显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电湿润性显示器及其制造方法。
背景技术：
反射式显示器普遍被视为目前及未来应用的主要显示技术之一。近年
来，已有许多采用不同技术的反射式显示器被提出。电湿润(Electrowetting) 技术因具有快速应答、无视角限制等诸多优点，故十分适合作为反射式显示 器，如高亮度反射式彩色显示器。
目前实现彩色化电湿润显示器的传统方法之一为4吏用RGB彩色滤光片 结合电湿润显示元件。相较于电泳式和反射式液晶，此方法具有许多优点， 例如材料成本低、低耗能及快速应答。然而，部分的入射光会因为被彩色滤 光片所吸收，使得该显示器的亮度或对比降低。单层彩色电湿润显示器的范 例附图如图1所示。
另一方法则利用三种单色调层堆叠在一起，此为已知的三层构造 (tri-later architecture),其范例如图2所示。相较于单层构造，此方法可提供 光学性能方面的改善，例如改善色彩转换因子、增加色彩饱和度。然而，基 于此方法的多种设计仍有许多缺点，如繁复的工艺步骤及高制造成本。更有 甚者，该显示器的挠曲性会因多层结构而降低。因此，若能提供另一种电湿 润显示器的结构而能兼具单层与三层结构的优点将会具有十足的产品潜力。

发明内容
根据本发明的实施例范例，电湿润性显示器的制造方法包括提供第一基 板，其具有多个第一导电电极于该第一基板上，提供第二基板，其具有第二 导电电极于该第二基板上，以及提供多个显示单元于该第一导电电极上。每 两个相邻的显示单元之间以隔离件分开。该方法还包括提供具第 一颜色的第 一材料于第一显示单元中，且提供具第二颜色的第一材料于第二显示单元 中。具第一颜色和第二颜色的该第一材料的形状能随着外加电场的改变而改
变，该电场施加于对应的第 一导电电极与该第二导电电极之间。
根据本发明另 一 实施例范例，电湿润性显示器包括第 一基板和第二基 板。多个第一导电电极形成于该第一基板之上。第二导电层形成于第二基板 之上，且与该多个第一导电电极隔离。多个显示单元形成于这些第一导电电 极上。各个显示单元形成于这些第一导电电极的其中之一与该第二导电层之 间。每两个相邻的显示单元之间以隔离件分开。至少两个显示单元包括第一 材料与第二材料于该第一材料上。该至少两个显示单元具有两种不同的颜
色。该第一材料的形状可随着电场改变而改变，该电场施加于该第一导电电 极与该第二导电层之间。
根据本发明另 一 实施例范例，电湿润性显示器包括第 一基板和第二基 板。第一导电层形成于该第一基板之上。介电层形成于该第一导电层之上。 第二导电层形成于第二基板之上，且与该第一导电层隔离。多个显示单元形 成于该介电层与该第二导电层之间。每两个相邻的显示单元之间以隔离件分 开。至少两个显示单元包括第一材料与第二材料于该第一材料上。该至少两 个显示单元具有两种不同的颜色。该第 一材料的形状可随着电场改变而改 变，该电场施加于该第一导电电极与该第二导电层之间。
根据本发明另 一实施例范例，电湿润性显示器包括第 一基板和第二基 板。第一导电层形成于该第一基板之上。介电层形成于该第一导电层之上。 疏水性层形成于该介电层之上。第二导电层形成于第二基板之上，且与该第 一导电层隔离。多个显示单元形成于该疏水性层与该第二导电层之间。每两 个相邻的显示单元之间以隔离件分开。至少两个显示单元包括第一材料与第 二材料于该第一材料上。该至少两个显示单元具有两种不同的颜色。该第一 材料的形状可随着电场改变而改变，该电场施加于该第 一 导电电极与该第二 导电层之间。


图1显示根据已知技术的单层电湿润性显示器的示意图2显示根据已知技术的三层电湿润性显示器的示意图3A-3B显示根据电湿润性显示器的操作示范例的示意图4显示根据本发明实施例的反射式电湿润性显示器的示意图5显示根据本发明实施例的电湿润性显示器的制造方法的示意图；以
图6显示根据本发明另一实施例的电湿润性显示器的制造方法的示意图。
附图标记说明
304 导电液体；
305 非极性溶液；
306 底层；
400~反射式电湿润性显示器； 405a、 505a 第一基板; 405b、 505b 第二基板； 410a、 510a 第一导电层； 410b、 510b 第二导电层;
415、 415a、 415b、 515a-515c、 615a-615c 显示单元; 420 隔离件；
425、 525a、 525b、 525c、 625a 第一材料;
430、 530、 630 第二材料;
435、 535~介电层；
440、 540 疏水性层；
S510-S560 工艺步骤；
S630-S660 工艺步骤。
具体实施例方式
以下将本发明的电湿润性显示器各实施例作详细的说明，并配合所附图 及标号，详细描述如下。于所有附图中，相同的标号或符号代表相同或类似 的构件。
电湿润性技术的一般原理为当无外加电场的作用下(如图3A所示)，彩 色非极性溶液305可自然地分散于底层306之上。以比较例而言，反射式电
加电场时，基于电湿润性效应，导电液体304会迫近该底层306，致使该彩 色非极性溶液305的形状改变，或者将该非极性溶液305推挤至一边，进而 导致入射光由该底层306所反射。凭借该非极性溶液305的彩色及该底层306
的颜色，该显示器的颜色可通过施加电场的改变而产生变化。图3A和3B 为显示电湿润原理的操作范例。
图4是根据本发明(于下文中讨论)所制造的反射式电湿润性显示器400。 该反射式显示器400包括第一基板405a和第二基板405b。这些基板405a和 405b具有多种不同的用途，例如反射基板、高分子或其他任何本发明所属技 术领域中普通技术人员所知的应用。第 一和第二导电层41 Oa和41 Ob分别形 成于这些基板405a和405b之上，该第一和第二导电层410a和410b彼此间 相对且相互隔离。该第一和该第二导电层410a和410b可由透明材料构成， 例如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。多个显示单元415可利用光刻工 艺或其他已知工艺所形成，该多个显示单元415于该第一和该第二导电层 410a和410b之间。每两个相邻的显示单元之间以隔离件420分开。例如， 该隔离件420设置于显示单元415a和415b之间，使其彼此分离。该隔离件 420可自该第二导电层410b延伸，或者可以不延伸，因此形成连续的空间于 该显示单元415和该第二导电层410b之间。显示单元间隙，亦即这些显示 单元的厚度，由于其决定该显示单元内的含量，因而扮演着关键的角色。该 显示单元间隙可于整个该显示器区域内皆为均一，导致均一性的电-光反应。 典型的显示单元间隙约为50微米(nm)并且可如同25nm—般小。基于各种不 同的设计及应用该显示单元间隙可进行调整变化。
为了能实现彩色显示器，各个显示单元415包括第一材料425。于不同 显示单元内的该第一材料425可具有至少两种不同颜色。例如，显示单元 415a和415b可分别显示红色及蓝色，此乃由于该第一材料425内所含的染 料或颜料所致。于相邻的显示单元中，可包括更多不同的颜色，因而使其能 够形成多个彩色像素且提供彩色显示器。该隔离件420可施予一些处理步骤， 使其表面形成亲水的特性。又该第一导电层410a可施予一些处理步骤，使 其表面形成疏水的特性。这些处理步骤可包括等离子体、大气等离子体或 UV臭氧或其他已知的处理步骤。该第一材料425可包括非极性液体或者为 含碳氢化合物的溶液(hydrocarbon solution),可视不同的应用而选择各种不同 的材料，例如癸烷(decane)、十二烷(dodecane)、十四》克(tetradecane)或(聚)硅氧烷油。
该反射式电湿润性显示器400亦可包括第二材料430，形成于该第一材 料425上。该第二材料430可包括导电液体，例如水、离子溶液及水性界面 活性剂溶液。该第二材料430可通过以下方法形成，例如喷墨印刷法(inkjet printing)、喷涂印刷法(spray printing)、浸置涂布法(dip coating)、喷浴涂布法 (shower coating)或其他本发明所属技术领域中普通技术人员已知的技术。该 第二材料430可于所有的显示单元之间流动而形成连续相。
于该反射式电湿润性显示器400的净喿作过程中，当无施加电压时，该显 示器的彩色显示如同该第一材料425的颜色。当提供适当的电压准位于该第 一和第二导电层410a和410b时，该第一材料425和第二材料430可因静电 力与表面张力间的作用所驱动。例如，该第二材料430的形状或接触角会因 施加的电场而改变，进而造成该第 一材料425被该第二材料430推挤到 一边。 该第二材料430的移动亦会根据电场的图案而起始。在移除电压时，该第二 材料430的形状或接触角可回复为其原始状态，而该第一材料425亦会再度 散布至其原始状态。因此该反射式电湿润性显示器400的彩色可再度显示如 同该第一材料425的颜色。
该反射式电湿润性显示器400亦可包括第二基板405b,其上形成该第二 导电层410b以封闭该显示器，且提供电性接触至该第二材料430,其中该第 二导电层410b在该第二基板405b和该第二材料430之间。
于实施范例中，该反射式电湿润性显示器400可包括介电层435形成于 该第一导电层410a之上。该介电层435可为高分子层、无机层或是无机有 机混合层，且可利用以下工艺形成，例如喷墨印刷法、网版印刷法(screen printing)、 i走專争〉'余布法(spin coating)、〉菱置'凃布法、蒸镀法(evaporation)、賊 镀-;兄积法(sputter deposition)或其^也已^口的4支术。
于另 一 实施范例中，该反射式电湿润性显示器400可包括额外的疏水性 层440形成于该第一导电层410a之上，以促进该第一材料425的移动。此 层的强疏水性特性可将该第一材料425自该第一导电层410a分离，且确使 该第一材料425于电场关闭后可重新散布回原始状态。当施加电场时，该疏 水性表面会因为静电力的作用而吸引该第二材料430 ，因此造成该第 一材料 425被该第二材料430所挤压而改变其形状。该疏水性层440可由以下方法 涂布于该第一导电层410a上，例如喷墨印刷法、网版印刷法、旋转涂布法、 或浸置涂布法。
图5是根据本发明的实施例的彩色电湿润性显示器的制作方法。如图5 所示，在步骤S510提供第一基板505a。如同先前所述，根据需求与用途可
使用许多不同的基板，如具有有源阵列式或节段式的玻璃基板，或软性高分
子基板。于优选实施例中，该基板505a可为反射性表面，在施加电场的状 态下可以反射抵达其基板表面的入射光。第一导电层510a形成于该基板505a 上。该第一导电层510a可为光穿透层或透明层，例如上述的铟锡氧化物 (ITO)。
于步骤S520中，将该第一导电层510a图案化，以形成多个电极。视该 第一材料525所用的材料而定，该第一导电层510a可使用许多不同的技术 形成，例如蚀刻法、喷墨印刷法、网版印刷法或压印法(imprinting)。
如图5所示的实施范例中，在步骤S524，可形成介电层535于该第一 导电层510a之上。于步骤S528,涂布额外的疏水性层540于该介电层535 上，或者于该第一导电层510a之上。该疏水性层540具有较低湿润性，在 比较例中可包括含氟高分子或含碳高分子的疏水性材料。该疏水性表面的湿 润性质可由外加电场》务饰。
于步骤S530，多个显示单元515，或者可为多个显示单元阵列，形成于 该第一导电层510a上或该疏水性层540上。为了获得多彩化电湿润性显示 器，彩色的第一材料525可形成于这些显示单元中。根据本发明不同的实施 例，该第一材料525可同时或依序形成，将于下文中详细描述。
于实施范例中，不同颜色的这些第一材料525可同时形成于这些显示单 元中。例如，该第一材料525a为含绿色染料或颜料的溶液，该第一材料525b 为含蓝色染料或颜料的溶液，和该第一材料525c为含红色染料或颜料的溶 液，且这些第一材料525a、 525b以及525c可同时涂布于显示单元515a、 515b 和515c中，如图5中的步骤S535所示。于下一步骤S540,接着涂布第二 材料530于三个显示单元中的第一材料525上。于最终步骤S560,将具有 第二导电层510b的第二基板505b设置在该第二材料530的暴露表面上，使 第二导电层510b与该第二材料530接触，以形成反射式电湿润性显示器。
如图6所示的另一实施范例，可依序地涂布不同颜色的第一材料625。 例如，在步骤S635,可先涂布绿色的第一材料625a于显示单元615a中，后 续涂布第二材料630于步骤S640中。以此方式，该沉积的第一材料(例如625a) 可受到保护，而避免遭受即将喷涂的第一材料(例如625b)所污染。后续的 S635和S640两个工艺步骤为表示以蓝色第一材料625b和红色第一材料 625c的喷涂工艺，通过重复的S635和S640两个工艺步骤喷涂这些第一材
料625a、 625b、 625c以及第二材料630，可形成多彩像素。于步骤S650中， 该第二材料630可分散在整体显示器的各显示单元615a中，形成连续相。 最终步骤S660,相似于上述步骤S560，将具有第二导电层的第二基板设置 在该第二材料630的暴露表面上且该第二导电层面向该第二材料630并提供 电性接触至该第二材料630。
使用本发明的各不同实施范例，通过相对简化的工艺，可获得低耗能、 软性、高色彩亮度的反射式电湿润性显示器。
本发明虽以实施例^坡露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本 发明所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当 可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为 准。
权利要求
1.一种电湿润性显示器的制造方法，该方法包括提供第一基板，其具有多个第一导电电极于该第一基板上；提供第二基板，其具有第二导电电极于该第二基板上；提供多个显示单元于该第一导电电极上，每两个相邻的显示单元之间以隔离件分开；以及提供具第一颜色的第一材料于第一显示单元中；提供具第二颜色的该第一材料于第二显示单元中；其中具第一颜色和第二颜色的该第一材料的形状能随着外加电场改变而改变，该电场施加于对应的第一导电电极与该第二导电电极之间。
2. 如权利要求1所述的电湿润性显示器的制造方法，还包括第二材料设 置于该第 一材料之上，其中该第二材料形成连续相于该多个显示单元的范围中。
3. 如权利要求2所述的电湿润性显示器的制造方法，其中该第二材料包括导电液体。
4. 如权利要求2所述的电湿润性显示器的制造方法，其中形成该第二材 料于该第一材料之上的步骤包括喷墨印刷法、喷涂印刷法、浸置涂布法及喷 浴涂布法。
5. 如权利要求1所述的电湿润性显示器的制造方法，还包括同时涂布该 第一材料至该第一和该第二显示单元中，并后续形成第二材料于该第一和该 第二显示单元中的该第一材料上。
6. 如权利要求1所述的电湿润性显示器的制造方法，其中该第一材料包 括非^l性液体。
7. 如权利要求1所述的电湿润性显示器的制造方法，其中形成该第一材 料的步骤包括以喷墨法印刷该第 一 材料。
8. 如权利要求1所述的电湿润性显示器的制造方法，还包括涂布介电层 于该第一导电电极之上。
9. 如权利要求8所述的电湿润性显示器的制造方法，其中形成该介电层 的步骤是使用下列方法之一，包括喷墨印刷法、网版印刷法、旋转涂布法、 浸置涂布法、蒸镀法及溅镀沉积法。
10. 如权利要求8所述的电湿润性显示器的制造方法，还包括涂布疏水 性层于该介电层之上。
11. 如权利要求IO所述的电湿润性显示器的制造方法，其中形成该疏水 性层的步骤是使用下列方法之一，包括喷墨印刷法、网版印刷法、浸置涂布法及;^走转涂布法。
12. —种电湿润性显示器，包括 第一基板和第二基板； 多个第一导电电极形成于该第一基板之上；第二导电层形成于第二基板之上，且与该多个第一导电电极隔离；以及 多个显示单元形成于这些第一导电电极之一与该第二导电层之间，每两 个相邻的显示单元之间以隔离件分开，至少两个显示单元包括第一材料与第 二材料于该第一材料上，该至少两个显示单元具有两种不同的颜色，该第一 材料的形状可随着电场改变而改变。
13. 如权利要求12所述的电湿润性显示器，其中该第一材料包括非极性 液体。
14. 如权利要求12所述的电湿润性显示器，其中该第一材料是以喷墨法 印刷法涂布在这些显示单元中。
15. 如权利要求12所述的电湿润性显示器，其中该第二材料形成连续相 于该多个显示单元的范围中。
16. 如权利要求12所述的电湿润性显示器，其中该第二材料包括导电液体。
17. 如权利要求12所述的电湿润性显示器，还包括介电层涂布于该第一 导电电才及之上。
18. 如权利要求17所述的电湿润性显示器，还包括疏水性层涂布于该介 电层之上。
19. 一种电湿润性显示器，包括 第一基板和第二基板；第 一导电层形成于该第 一基板之上； 介电层形成于该第一导电层之上；第二导电层形成于第二基板之上，且与该第一导电层隔离；以及 多个显示单元，各显示单元形成于该介电层与该第二导电层之间，每两个相邻的显示单元之间以隔离件分开，至少两个显示单元包括第一材料与第 二材料于该第一材料上，该至少两个显示单元具有两种不同的颜色，该第一 材料的形状可随着电场改变而改变，该电场施加于该第一导电电层与该第二 导电层之间。
20. —种电湿润性显示器，包括 第一基板和第二基板； 第一导电层形成于该第一基板之上； 介电层形成于该第一导电层之上； 疏水性层形成于该介电层之上；第二导电层形成于第二基板之上，该第二导电层与该第一导电层面向且 相互隔离；以及多个显示单元，各显示单元形成于该疏水性层与该第二导电层之间，每 两个相邻的显示单元之间以隔离件分开，至少两个显示单元包括第一材料与 第二材料于该第一材料上，该至少两个显示单元具有两种不同的颜色，该第 一材料的形状可随着电场改变而改变，该电场施加于该第一导电电层与该第 二导电层之间。
全文摘要
本发明提供一种电湿润性显示器及其制造方法。上述电湿润性显示器包括第一基板与第二基板。多个第一导电电极形成于第一基板之上。第二导电层形成于第二基板之上，且与该多个第一导电电极隔离不接触，使第二基板与第一基板间形成封闭空间。多个显示单元形成于这些第一导电电极上。各个显示单元形成于这些第一导电电极的其中之一与该第二导电层之间。每两个相邻的显示单元之间以隔离件分开。至少两个显示单元包括第一材料与第二材料于该第一材料上。该至少两个显示单元具有两种不同的颜色。该第一材料的形状可随着电场改变而改变，该电场于该第一导电电极与该第二导电层之间。
文档编号G02B26/02GK101363960SQ20081014607
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年8月9日
发明者王仲伟, 罗国隆, 邱琬雯, 郑兆凯, 郑惟元 申请人:财团法人工业技术研究院