专利名称：电湿润显示器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种电湿润显示器，尤其有关一种具有光学色转换机制的电湿润显示
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背景技术：
图IA及图IB为显示一已知电湿润显示器的一显示单元100的剖面示意图。如 图IA及图IB所示，显示单元100包括一具极性的水溶液102、黑色油墨104及一亲油性介 电层(hydrophobic dielectric layer) 106。如图IA所示，于未施加电压时，黑色油墨104 会均勻覆盖在亲油性介电层106的上表面，因此环境光会被吸收并显示黑色而形成一暗状 态。反之如图IB所示，当利用一电压源116施加电压于透明电极108时，亲油性介电层106 与水溶液102之间的界面产生极化增加有效表面能量，如此亲油性介电层106即变得比较 不具亲油性(less-gydrophobic)而使黑色油墨104被推挤到隔墙112边。此时环境光可 被底部基板114(例如是白色材质的基板)反射并显示白色而形成一亮状态。此一已知设 计可利用环境光源显示黑白画面而较省电，但缺点为仅能提供单一颜色或黑白灰阶显示， 且在环境光源不足时无法显示画面。图2A及2B为显示另一已知电湿润显示器的一显示单元200的剖面示意图。如图 2A所示，显示单元200同样具有具极性的水溶液202、亲油性介电层206、透明电极208、隔 墙212、及透明基板214，且电湿润显示器利用一白光光源216作为背光。此一已知设计以 红色油墨204R、绿色油墨204G、蓝色油墨204B取代原本的黑色油墨，再利用一电压源216 施加电压于透明电极208，藉以调整各个着色油墨的分布而达到彩色化的目的。然而，所述 已知设计具有色饱和度不佳及无法显示黑色的缺点。详言之，当调变各个色光的强度时，有 色油墨覆盖介电层206的面积会改变，导致部分区域透过白光光源216所发出的白光，使整 体色饱和度降低。如图2A所示，纯蓝色显示单元的饱和度不佳，因为有邻近的白光的混光， 甚至周遭的显示单元的少量红光及绿光也会一并混光。再者，如图2B所示，调变蓝光与红 光的灰阶时，会有邻近的白光与少量绿光的混光。所以，所述已知设计容易产生色偏及色饱 和度下降的问题。再者，所述已知设计无法显示黑色，即使另外加上一个由黑色油墨所构成 的显示单元，一样会有邻近白光的混光干扰情形而导致不佳的黑色饱和度。
发明内容
本发明提供一种具有光学色转换机制以提供良好色饱和度的全彩化电湿润显示
ο依本发明的一实施例的设计，一种电湿润显示器包括彼此相向设置的一第一透明 基板及一第二透明基板、多个隔墙、一第一液体、一第二液体及一光学色转换层。多个隔墙 形成于第一及第二透明基板间以将电湿润显示器区隔为多个像素单元。第一液体具有极性 且设置于各个像素单元，第二液体不具极性且不透光，且与所述第一液体不互溶并设置于 各个像素单元。光学色转换层形成于第一或第二透明基板上，用以将入射至电湿润显示器的一短波长光转换为绿光及红光。于一实施例中，第一液体为水溶液且所述第二液体为黑色油墨。于一实施例中，短波长光为蓝光，且光学色转换层至少包括将蓝光转换为红光的 一第一区域、将蓝光转换为绿光的一第二区域、及容许蓝光通过的一第三区域，且第一区 域、第二区域、及第三区域分别对应一像素单元。于一实施例中，短波长光为紫外光，且光学色转换层至少包括将紫外光转换为红 光的一第一区域、将紫外光转换为绿光的一第二区域、及将紫外光转换为蓝光的一第三区 域，且第一区域、第二区域、及第三区域分别对应一像素单元。通过前述各个实施例的设计，利用具较高能量的短波长光(蓝光或紫外光)为激 发光源，通过光激发原理激发光转换材料(例如萤光粉)使其能态跃迁，随后再以具较低能 量的可见光(例如红光或绿光)释放回到基态，可获得所需的不同可见光波长。因此，搭配 例如紫外光或蓝光的背光源，当背光直接穿透或经由萤光材料转换后，可将紫外光或蓝光 转换为三原色的不同色光，再以电湿润结构中的黑色油墨作为光闸开关控制其光穿透量， 即可获得全彩显示的效果。和已知设计相较，上述各个实施例的设计可简化彩色电湿润显示器的元件工艺， 并可避免白光或其他色光的混光干扰问题而明显提升色彩饱和度，且利用不透光的黑色油 墨作为光闸开关可提供全黑显示效果。
图IA及IB为显示一已知电湿润显示器的示意图。图2A及2B为显示另一已知电湿润显示器的示意图。图3为依本发明一实施例的电湿润显示器的示意图。图4为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。图5为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。图6为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。图7为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。图8为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。图9为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。图10为依本发明另一实施例的电湿润显示器示意图。
具体实施例方式本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附附 图，作详细说明如下。有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的实施例 的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如上、下、左、右、前 或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发 明。图3为依本发明一实施例的电湿润显示器IOa的示意图。如图3所示，电湿润显示器IOa具有彼此相向设置的一透明上基板12及一透明下基板14，且两基板间具有水溶 液(具有极性)16、一不具极性的不透光油性液体(例如与水溶液不互溶的黑色油墨18)、 及亲油性介电层(hydrophobic dielectric layer) 22。多个隔墙28形成于上基板12及下 基板14间以分隔出多个子区域，每个子区域设有一黑色油墨18并包括水溶液16，且每个子 区域范围对应一个定址显示单元。换言之，隔墙28可将电湿润显示器IOa区隔为多个像素 单元P，所述这些像素单元P例如包括红色像素、绿色像素及蓝色像素且可排列成一阵列形 态。亲油性介电层22形成于隔墙28与下基板14之间且接触黑色油墨18。当未施加电压 时，油墨18会均勻覆盖在介电层22的表面而不透光，当利用一电压源24连接上透明电极 26a及下透明电极26b以施加电压时，介电层22与水溶液16之间的界面产生极化而增加 有效表面能量，此时介电层22变得比较不具亲油性而将黑色油墨18推挤到隔墙28边，使 光线得以透过。于本实施例中，电湿润显示器IOa以蓝光LED 32为背光源并利用一导光板 34勻光，且一光学色转换层36设置于上基板12其面向下基板14的内侧，所述光学色转换 层36可包括例如萤光粉的类的光转换材料。再者，因为驱动黑色油墨18的水溶液16被封 装于两基板12、14间，故光学色转换层36上可设置例如SiNx防水材料构成的一保护层38 以保护光学色转换层36。于本实施例中，光学色转换层36至少包括将蓝光IB转换为红光 IR的一第一区域、将蓝光IB转换为绿光IG的一第二区域、及容许蓝光IB通过的一第三区 域，且第一区域、第二区域、及第三区域位置分别对应一红色像素、一绿色像素、及一蓝色像 素。构成光学色转换层36第一区域的材料例如可包括CaS = Eu3+或Y2O2S = Eu3+萤光材料，构 成光学色转换层36第二区域的材料例如可包括YBO3 Ce3+、YBO3 Tb3+或SrGa2O4 Eu2+萤光材 料。当蓝光LED32发出的蓝光IB进入电湿润显示器IOa后，因对应红色像素位置的光学色 转换层36第一区域，包括可将蓝光IB转换为红光IR的萤光材料36R，使蓝光IB被萤光材 料36R吸收而转换成红光IR。同样地，对应绿色像素位置的光学色转换层36第二区域，包 括可将蓝光IB转换为绿光IG的萤光材料36G，使蓝光IB被萤光材料36G吸收而转换成绿 光IG。再者，对应蓝色像素位置的光学色转换层36第三区域为容许蓝光IB通过的透明区 域，故蓝光IB可直接穿透光学色转换层36而显示光源原本的蓝色。因此，可得到红、绿、蓝 三原色的不同色光形成全彩显示。再者，因蓝光IB來自蓝光LED32本身发出的光线而未被 萤光材料转换，故可获得最佳的色饱和度。图4为依本发明另一实施例的电湿润显示器IOb的示意图，电湿润显示器IOb与 电湿润显示器IOa的光转换机制相同，差别在于光学色转换层36设置于上基板12其背向 下基板14的外侧，且电压源24可直接电连接水溶液16以省略上透明电极26a。图5为依本发明另一实施例的电湿润显示器IOc的示意图，电湿润显示器IOc与 电湿润显示器IOa的光转换机制相同，差别在于电湿润显示器IOc中，光学色转换层36设 置于下基板14其面向上基板12的内侧，再依序设置介电层22及水溶液16等结构。图6为依本发明另一实施例的电湿润显示器IOd的示意图，于电湿润显示器IOd 中，光学色转换层36设置于下基板14其背向上基板12的外侧，且光学色转换层36上形成 一层保护层38。图7为依本发明另一实施例的电湿润显示器IOe的示意图。于本实施例中，电压 源24连接一上透明电极26a及一下透明电极26b，且与图3的电湿润显示器IOa的差别在 于保护层38设置于光学色转换层36与上透明电极26a之间。当然，所述这些结构的迭层顺序并不限定，例如将光学色转换层36与上透明电极26a的位置调换亦可。图8为依本发明另一实施例的电湿润显示器IOf的示意图，电湿润显示器IOf以 紫外光LED 42为背光源，并将光学色转换层36设置于上基板12其面向下基板14的内侧， 且例如SiNx防水材料构成的一保护层38形成于光学色转换层36上。光学色转换层36中 对应红色像素位置的区域包括可将紫外光UV转换为红光IR的萤光材料36R、对应绿色像 素位置的区域包括可将紫外光UV转换为绿光IG的萤光材料36G、对应蓝色像素位置的区 域包括可将紫外光UV转换为蓝光IB的萤光材料36B。萤光材料36R例如可为Y3Al5O12 = Eu3+ 或Y2O3:Eu3+，萤光材料36G例如可为Y3Al5O12 = Tb3+或ZnSiO4:Mn，且萤光材料36B例如可为 CaTO4 = Pb或Y2SiO5:Ce。因此，当紫外光UV穿透电湿润显示器IOf后，紫外光UV可被萤光 材料转换成红、绿、蓝三种原色的不同可见光而形成全彩显示。当然，于以紫外光LED 42为 背光源的情况下，光学色转换层36的形成位置并不限定，例如光学色转换层36同样可设置 于上基板12其背向下基板14的外侧(图4)、下基板14其面向上基板12的内侧(图5)、 或下基板14其背向上基板12的外侧(图6)均可。再者，于以紫外光LED 42为背光源的 情况下，电压源24可同时电连接一上透明电极26a及一下透明电极26b，或同时连接水溶液 及一下透明电极26b均可。另外，电湿润结构例如光学色转换层36、保护层38及上透明电 极26a的迭层顺序同样不限定。图9为依本发明另一实施例的电湿润显示器50的示意图。于本实施例中，电湿润 显示器50为一主动式液晶驱动结构，且图9以一个红色像素为例绘示。如图9所示，光学 色转换层36形成于上基板12，当蓝光IB或紫外光UV通过光学色转换层36可转换为红光 IR。多个隔墙28形成于下基板14上以将电湿润显示器50区隔为多个像素单元。一 薄膜晶体管52设置于红色像素中，薄膜晶体管52上覆盖有一平坦化层54，透明电极56设 置于平坦化层54上并以一接触孔58导通薄膜晶体管52与透明电极56，且一亲油性介电层 22覆盖透明电极56与平坦化层54。所述利用萤光材料提供全彩化显示的机制如前述各个 实施例所示，于此不再赘述。图10为依本发明另一实施例的电湿润显示器60的示意图。于本实施例中，电湿 润显示器60为一反射式液晶驱动结构，光学色转换层36及反射片62分别设置于下基板14 的两对侧，当前光源(front light source ；例如图示的蓝光LED32)发出的蓝光IB经由导 光板34及上基板12进入电湿润显示器60后再通过光学色转换层36可产生不同色光，再 经由反射片62反射以提供全彩化显示。所述利用萤光材料提供全彩化显示的机制如前述 各个实施例所示，于此不再赘述。由前述各个实施例可知，利用具较高能量的短波长光(蓝光或紫外光)为激发光 源，通过光激发原理激发光转换材料(例如萤光粉)使其能态跃迁，随后再以具较低能量的 可见光(例如红光或绿光)释放回到基态，可获得所需的不同可见光波长。因此，搭配例如 紫外光LED或蓝光LED的背光源，当背光直接穿透或经由萤光材料转换后，可将紫外光或 蓝光转换为三原色的不同色光，再以电湿润结构中的黑色油墨作为光闸开关控制其光穿透 量，即可获得全彩显示的效果。和已知设计相较，前述各个实施例的设计可简化彩色电湿润 显示器的元件工艺，并可避免白光或其他色光的混光干扰问题而明显提升色彩饱和度，且 利用不透光的黑色油墨作为光闸开关可提供全黑显示效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护 范围当以权利要求所界定范围为准。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发 明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之 用，并非用来限制本发明的权利范围。
权利要求
一种电湿润显示器，其特征在于，所述电湿润显示器包括彼此相向设置的一第一透明基板及一第二透明基板；多个隔墙，形成于所述第一及所述第二透明基板间以将所述电湿润显示器区隔为多个像素单元；一第一液体，其具有极性且设置于各所述像素单元；一第二液体，设置于各所述像素单元，所述第二液体不具极性且不透光，且与所述第一液体不互溶；及一光学色转换层，形成于所述第一透明基板及所述第二透明基板其中之一上，所述光学色转换层至少包括将入射至所述电湿润显示器的一短波长光转换为红光的一第一区域、将所述短波长光转换为绿光的一第二区域、及容许所述短波长光直接通过或将所述短波长光转换为蓝光的一第三区域，且所述第一区域、所述第二区域、及所述第三区域分别对应一像素单元。
2.如权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，所述短波长光为蓝光且所述第三 区域容许所述蓝光直接通过。
3.如权利要求2所述的电湿润显示器，其特征在于，所述第一区域包括CaS= Eu3+或 Y2O2S Eu3+萤光材料，且第二区域包括YBO3 Ce3+、YBO3 Tb3+或SrGa2O4 Eu2+萤光材料。
4.如权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，所述短波长光为紫外光，且所述第 三区域将所述紫外光转换为蓝光。
5.如权利要求4所述的电湿润显示器，其特征在于，所述第一区域包括Y3Al5O12= Eu3+ 或Y2O3 = Eu3+萤光材料，第二区域包括Y3Al5O12 = Tb3+或ZnSiO4 = Mn萤光材料，且第三区域包括 CaWO4 Pb 或 Y2SiO5 = Ce 萤光材料。
6.如权利要求1所述的电湿润显示器，更包括一亲油性介电层形成于所述隔墙与所述 第二透明基板之间并接触所述第二液体，且其中所述第一液体为水溶液且所述第二液体为 黑色油墨。
7.如权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，所述光学色转换层形成于所述第 一透明基板其面向所述第二透明基板的内侧、所述第二透明基板其面向所述第一透明基板 的内侧、所述第一透明基板其背向所述第二透明基板的外侧、或所述第二透明基板其背向 所述第一透明基板的外侧。
8.如权利要求1所述的电湿润显示器，其特征在于，所述电湿润显示器更包括 一第一透明电极，形成于所述第一透明基板；一第二透明电极，形成于所述第二透明基板； 一电压源，电连接所述第一及所述第二透明电极；及 一保护层，形成于所述光学色转换层上。
9.一种电湿润显示器，其特征在于，所述电湿润显示器包括 彼此相向设置的一第一透明基板及一第二透明基板；一光学色转换层，形成于所述第一透明基板上，用以将入射至所述电湿润显示器的一 短波长光转换为绿光及红光；多个隔墙，形成于所述第二透明基板上以将所述电湿润显示器区隔为多个像素单元； 多个薄膜晶体管，形成于所述第二透明基板上且各所述像素单元包括至少一薄膜晶体管；一第一液体，其具有极性且设置于各所述像素单元；及一第二液体，设置于各所述像素单元，所述第二液体不具极性且不透光，且与所述第一 液体不互溶。
10.如权利要求9所述的电湿润显示器，其特征在于，所述电湿润显示器更包括 一平坦化层，形成于所述第二透明基板上且覆盖所述这些薄膜晶体管；及一亲油性介电层，形成于所述平坦化层上。
11.一种电湿润显示器，其特征在于，所述电湿润显示器包括 彼此相向设置的一第一透明基板及一第二透明基板；多个隔墙，形成于所述第一及所述第二透明基板间以将所述电湿润显示器区隔为多个 像素单元；一第一液体，其具有极性且设置于各所述像素单元；一第二液体，设置于各所述像素单元，所述第二液体不具极性且不透光，且与所述第一 液体不互溶；一光学色转换层，形成于所述第二透明基板上，用以将经由所述第一透明基板入射至 所述电湿润显示器的一短波长光转换为红光及绿光；及一反射片，设置于所述第二透明基板其背向所述光学色转换层的外侧。
全文摘要
本发明提供一种电湿润显示器，所述电湿润显示器包括彼此相向设置的一第一透明基板及一第二透明基板、多个隔墙、一第一液体、一第二液体及一光学色转换层。多个隔墙用以将电湿润显示器区隔为多个像素单元。第一液体具有极性且设置于各个像素单元，第二液体不具极性且不透光并设置于各个像素单元。光学色转换层形成于第一或第二透明基板上，用以将入射至电湿润显示器的一短波长光转换为绿光及红光。
文档编号G02B26/02GK101968566SQ20091016101
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者王文俊, 苏国彰, 陈承义 申请人:胜华科技股份有限公司