电泳式显示元件的制作方法

专利名称：电泳式显示元件的制作方法
技术领域：
本发明大体 上涉及一种电泳式显示器(Electrophoretic Display ;EPD)，且特 别涉及一种快门模式(shutter mode)的太阳能电泳式显示元件，其利用多个水平开关 (in-plane switching ；IPS)电极来选择性控制包含在其电泳单元结构(cell)中的带电粒 子的水平移动，由此改善其中的太阳能电池的效能。
背景技术：
电泳式显示器(Electrophoretic Display ;EPD)透过利用施加电场来重新排 列带电颜料粒子的方式，来产生可见影像。电泳式显示器的制作是将大量的「微杯状 (micro-cup) J或「微包囊(micro-capsule)」电泳显示单元结构结合于平板中。每个「微杯 状(micro-cup)」或「微包囊(micro-capsule)」电泳显示单元结构含有带电粒子散布在碳 氢油(hydrocarbon oil)中。这些带电粒子可以为直径约1微米的二氧化钛(TiOx)。暗色 染料连同界面活性剂和充电剂(charging agents)亦可添加至油中，其中充电剂可使粒子 具有电荷。此混合物置于两个平行的导电板之间。当电压施加在这两个板子上时，粒子将 会电泳迁移至具有与粒子上电荷相反的电荷的板子。当粒子位于显示器的上侧时，显示器 显示出白色的，因为光由高折射率的二氧化钛粒子散射回观看者处。当粒子位于显示器的 下侧时，显示器显示为暗的，因为入射光为有颜色的染料所吸收。若后电极分成一些小画像 元素(像素)，通过施加适当电压予显示器的每个区，以产生反射与吸收区的图案的方式， 可形成影像。电泳式显示元件广泛地应用来作为例如电子书或电子报纸出版品的电子纸。电泳 式显示元件具有相当低耗能的优势。一般而言，当显示的影像没有改变时，并不会消耗电 力，而当显示的影像改变时，也仅消耗非常有限的电力。若与太阳能电池构件结合来供应电 力，电泳式显示器可自足。请参照图9的相关技术，当电泳式显示器与太阳能电池结合时，显示区与太阳能 电池通常位于分开的区域，如此占用了显示区的额外空间。因此，太阳能电池区不能做得非 常大。若太阳能电池嵌在显示区中，由于电泳式显示器的性质，带电粒子可能会阻挡光进入 太阳能电池的通道，而限制了太阳能电池的效能。因此，一个迄今未提出的需求存在此技术领域中，以应付上述的缺点与不足。

发明内容
本发明的一方面有关于一种电泳式显示元件。在实施例中，此电泳式显示元件包 含基板，具有上表面与相对的下表面；太阳能电池，形成在基板的上表面上；电泳显示面 板，具有在空间中以矩阵型式排列的多个电泳单元结构，其中每个电泳单元结构定义出中 间区与围绕前述的中间区的侧边区，且包含多个带电粒子可响应所施加的电场而在电泳单 元结构中移动。这些带电粒子包含具单一极性的单色带电粒子、或具一个或多个极性的多 色带电粒子。在实施例中，每个电泳单元结构还含有电泳媒介，其中此电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色电泳媒介。在实施例中，每个电泳单元结构由电泳微杯状结构或电泳微包囊 结构所构成。在实施例中，太阳能电池包含上电极、形成于基板上的下电极、以及形成在上电极 与下电极之间的光伏(photovoltaic)转换层，其中太阳能电池的上电极为透明的。电泳式显示元件亦包含上电极构件，形成在电泳显示面板上；下电极构件，形成 在太阳能电池与电泳显示面板之间，此下电极构件包含多个下电极与水平开关电极，其中 每个水平开关电极相对于对应的电泳单元结构设置，以控制其中的带电粒子沿着平行于电 泳显示面板的水平方向的移动，且每个下电极相对于此水平开关电极与对应的电泳单元结 构而形成，以控制其中的带电粒子沿着垂直于电泳显示面板的垂直方向的移动。在实施例 中，每个水平开关电极具有二或更多分支(branches)，每个下电极具有至少一分支，且每个 下电极的至少一分支与其对应的水平开关电极的二或更多分支交替设置，如此每个下电极 与其对应的水平开关电极彼此互补。在实施例中，下电极构件包含有源矩阵电极构件，此有源矩阵电极构件包含多个 薄膜晶体管(TFTs)，其中每一薄膜晶体管电性耦合至下电极与水平开关电极的其中之一。 在另一实施例中，下电极构件包含无源矩阵电极构件。在实施例中，上电极构件包含单一电极。在另一实施例中，上电极构件包含多个上 电极与水平开关电极，每一上电极与每一水平开关电极分别相对于下电极构件的对应下电 极与对应水平开关电极设置。上电极构件与下电极构件可透光。在实施例中，电泳式显示元件还可具有介面层，其形成在电泳显示面板与下电极 构件的下电极和水平开关电极之间，其中此介面层包含绝缘层或粘着层。电泳式显示元件 亦可具有触控功能膜、彩色滤光片及/或阻障膜层形成在上电极上。在另一方面中，本发明有关于一种电泳式显示元件。在实施例中，此电泳式显示元 件包含基板，具有上表面与相对的下表面；太阳能电池，形成在基板的上表面上；下电极 构件，形成在太阳能电池上；电泳显示面板，形成在下电极构件上；上电极构件，形成在电 泳显示面板上。电泳显示面板包含在空间中以矩阵型式排列的多个电泳单元结构，其中每个电泳 单元结构定义出中间区与围绕前述的中间区的侧边区，且包含多个带电粒子，其可响应所 施加的电场而在电泳单元结构中移动。在实施例中，每个电泳单元结构还含有电泳媒介，其 中此电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色电泳媒介。这些带电粒子包含具单一极性的单色带 电粒子、或具一个或多个极性的多色带电粒子。在实施例中，每个电泳单元结构由电泳微杯 状结构或电泳微包囊结构所构成。上电极构件包含多个上电极与水平开关电极，其中每个水平开关电极相对于对应 的电泳单元结构的侧边区设置，以控制其中的带电粒子沿着平行于电泳显示面板的水平方 向的移动，且每个上电极相对于此水平开关电极与对应的电泳单元结构而形成，以控制其 中的带电粒子沿着垂直于电泳显示面板的垂直方向的移动。在实施例中，每个水平开关电 极具有二或更多分支，每个上电极具有至少一分支，且每个上电极的至少一分支与其对应 的水平开关电极的二或更多分支交替设置，如此每个上电极与其对应的水平开关电极彼此 互补。在实施例中，上电极构件包含有源矩阵电极构件，此有源矩阵电极构件包含多个薄膜晶体管，其中每一薄膜晶体管电性耦合至上电极与水平开关电极之一者。在另一实施例中， 上电极构件包含无源矩阵电极构件。在实施例中，上电极构件与下电极构件可透光。在又一方面中，本发明有关于一种电泳式显示元件。在实施例中，此电泳式显示元 件包含太阳能电池，形成于基板上；下电极构件，形成在太阳能电池上；电泳显示面板，形 成在下电极构件上，且具有在空间中以矩阵型式排列的多个电泳单元结构，其中每个电泳 单元结构定义出中间区与围绕前述的中间区的侧边区，且含有多个带电粒子，其可响应所 施加的电场而在电泳单元结构中移动；以及上电极构件，形成在电泳显示面板上，其中下电 极构件与上电极构件中至少之一者包含多个水平开关电极，其中每个水平开关电极相对于 对应的电泳单元结构的侧边区设置，以控制其中的带电粒子沿着平行于电泳显示面板的水 平方向的移动。在实施例中，下电极构件与上电极构件中的上述至少之一者还包含多个电极，其 中每一电极相对于水平开关电极与对应的电泳单元结构而形成，以控制其中的带电粒子沿 着垂直于电泳显示面板的垂直方向的移动。在实施例中，每个水平开关电极具有二或更多分支，每个电极具有至少一分支，且 每个电极的至少一分支与其对应的水平开关电极的二或更多分支交替设置，如此每个电极 与其对应的水平开关电极彼此互补。在实施例中，下电极构件与上电极构件中的上述至少之一者包含有源矩阵电极构 件，此有源矩阵电极构件包含多个薄膜晶体管，每一薄膜晶体管电性耦合至电极与水平开 关电极中之一者。在另一实施例中，下电极构件与上电极构件中的前述至少之一者包含无 源矩阵电极构件。这些带电粒子包含具单一极性的单色带电粒子、或具一个或多个极性的多色带电 粒子。在实施例中，每个电泳单元结构还含有电泳媒介，其中此电泳媒介包含彩色电泳媒介 或无色电泳媒介。每个电泳单元结构由电泳微杯状结构或电泳微包囊结构所构成。于再一方面中，本发明有关于一种电泳式显示元件。在实施例中，此电泳式显示元 件包含下电极构件，包含下电极层，此下电极层具有多个下电极与水平开关电极和开关构 件，开关构件具有多个薄膜晶体管，其中每一薄膜晶体管电性耦合至下电极与水平开关电 极中的其中之一；太阳能电池，形成在下电极构件的下电极层与开关构件之间；电泳显示 面板，形成在下电极构件的下电极层上，电泳显示面板，具有多个电泳单元结构在空间中以 矩阵型式排列，其中每个电泳单元结构定义出中间区与侧边区围绕前述的中间区，且含有 多个带电粒子可响应所施加的电场而在电泳单元结构中移动；上电极构件，形成在电泳显 示面板上。每个电泳单元结构还含有电泳媒介，其中此电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色电 泳媒介。在实施例中，带电粒子包含具单一极性的单色带电粒子、或具一个或多个极性的多 色带电粒子。在实施例中，每个电泳单元结构由电泳微杯状结构或电泳微包囊结构所构成。形成下电极构件，由此使每个水平开关电极相对于对应的电泳单元结构设置，以 控制其中的带电粒子沿着平行于电泳显示面板的水平方向的移动，而每个下电极相对于此 水平开关电极与对应的电泳单元结构而形成，以控制其中的带电粒子沿着垂直于电泳显示 面板的垂直方向的移动。
在实施例中，每个水平开关电极具有二或更多分支，每个下电极具有至少一分支， 且每个下电极的至少一分支与其对应的水平开关电极的二或更多分支交替设置，如此每个 下电极与其对应的水平开关电极彼此互补。在实施例中，上电极构件包含单一电极。在另一实施例中，上电极构件包含多个上 电极与水平开关电极，每一上电极与每一水平开关电极分别相对于下电极构件的对应下电 极与对应水平开关电极设置。上电极构件与下电极构件均可透光。本发明的这些与其他方面从参照下列附图所做的优选实施例的描述中变得更明 显，虽然在不偏离本申请披露的新观念的精神与范围下，可变更其中的变化与变异。


附图绘示出本发明的一或多个实施例，连同所给出的描述，用以解释本发明的原 理。只要有可能，相同参考符号应用于整个附图中，以表示实施例的相同或相似元件，其 中图1绘示依照本发明的实施例的一种电泳式显示元件在状态中的剖面示意图；图2绘示图1的电泳式显示元件在另一状态中的剖面示意图；图3绘示依照本发明的另一实施例的一种电泳式显示元件的剖面示意图；图4绘示依照本发明的又一实施例的一种电泳式显示元件的剖面示意图；图5绘示依照本发明的替代实施例的一种电泳式显示元件的剖面示意图；图6绘示依照本发明的实施例的一种电泳式显示元件的电极布局的示意图；图7绘示依照本发明的另一实施例的一种电泳式显示元件的电极布局的示意图；图8绘示依照本发明的又一实施例的一种电泳式显示元件的电极布局的示意图； 以及图9绘示一种传统的电泳式显示元件。附图标记说明100:电泳式显示元件 110:基板112:下表面114:上表面120:太阳能电池122:下电极123:光伏转换层124:上电极130:下电极构件131 下电极131a:水平开关电极 131b 水平开关电极132:下电极132a:水平开关电极132b:水平开关电极 133:下电极133a:水平开关电极 133b 水平开关电极134:薄膜晶体管135:下电极层136 层137 层138:层139 介面层140:电泳显示面板 141:电泳 单元结构141a 单元壁141b 单元壁书
534 薄膜晶体管534b:源极/漏极电极536a:水平开关电极537 层539 层541:电泳微包囊结构545b 粒子547 侧边区550:上电极构件556a:水平开关电极590 光束bl 分支b2 分支Tl 薄膜晶体管
534a 栅极电极 536 下电极 536b 水平开关电极 538 介面层 540 电泳显示面板 545a 粒子 546 电泳媒介 548 中间区 556 上电极 556b 水平开关电极 Bl 分支 B2 分支 B3 分支 T2 薄膜晶体管
具体实施例方式本发明特别以下列例子加以描述，这些例子仅用以举例说明而已，因为对于本领 域一般技术人员而言，其中许多变异与改变为显而易见的。现在详细地描述本发明的各种 实施例。请参照附图，在整份附图中，相同的数字指示相同的构件。应用在此描述中与下 述的全部权利要求中时，除非内容清楚指定，否则「一」以及「该」的意义也包含复数指代 (plural reference) 0而且，应用在此描述中与全部权利要求中时，除非内容清楚指定，否 则「中」的意思包含「在其中」与「在其上」。使用在说明书的用词(terms)，通常具有每个用词使用在此领域中、在发明的内容 中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述发明的用词将于下或在说明书的别处讨论，以 提供从业人员(practitioner)在有关发明描述上额外的引导。在说明书的任何地方的例 子，包含在此所讨论的任何用词的例子的使用，仅用以举例说明，当然不限制发明与任何例 示用词的范围与意义。同样地，本发明并不限于本说明书中所提出的各实施例。如在此所使用的，用词「包括(comprising)」、「包含(including)」、「具 有(having)」、「含有(containing)」、「涉及(involving)」等等应理解为开放性的 (open-ended)，其含义为包含但不限于。关于本发明的实施例将结合图1至图8的附图进行描述。依照本发明的目的，如 同在此体现与概括描述的，本发明关于一种快门模式的太阳能电泳式显示元件，其利用多 个水平开关电极来选择性控制包含在其电泳单元结构中的带电粒子的水平移动，由此改善 其中的太阳能电池的效能。现请参见图1与图2，其绘示依照本发明的实施例的一种电泳式显示元件100的部 分剖面图。在此示范实施例中，电泳式显示元件100具有基板110，此基板110具有上表面 114和与之相对的下表面112 ；太阳能电池120，形成在基板110的上表面114上；下电极 构件130，形成在太阳能电池120上；介面层139，形成在下电极构件130上；电泳显示面板
11140，形成在介面层139上；上电极构件150，形成在电泳显示面板140上。
电泳显示面板140具有多个电泳单元结构，这些电泳单元结构在空间中以矩阵型 式排列。仅有三个电泳单元结构141、142与143绘示在图1中，但并非用以限制本发明的 范围。在此示范实施例中，每个电泳单元结构141、142或143以电泳微杯状结构型式形成， 电泳单元结构141、142或143由单元壁(cell wall) 141a与141b、单元壁142a与142b、或 单元壁143a与143b所定义出，每个电泳单元结构141、142或143定义出中间区147与围 绕中间区147的侧边区148。换句话说，每个微杯状电泳单元结构141、142或143的侧边区 148邻近于单元壁141a与141b、单元壁142a与142b、或单元壁143a与143b。如下所示， 每个电泳单元结构以可以其他型式形成，例如电泳微包囊结构。每个微杯状电泳单元结构141、142或143含有电泳媒介146、与多个带电粒子145 散布在电泳媒介146中，这些带电粒子145可响应所施加的电场而在微杯状电泳单元结构 141,142或143中移动。电泳媒介146可为彩色电泳媒介，例如彩色介电溶剂，或无色电泳 媒介。这些带电粒子145可为具单一极性的单色带电粒子、或具一个或多个极性的多色带 电粒子。为了举例说明本发明，每个微杯状电泳单元结构141、142或143充填有单色电泳 媒介146，且含有带正电荷的单色(白色)带电粒子。在实施例中，每个微杯状电泳单元结 构141、142或143可充填碳氢油。暗色染料连同界面活性剂和充电剂可添加至油中，其中 充电剂可使粒子具有电荷。二氧化钛粒子可作为电性带电粒子。这些粒子直径约1微米， 且散布在碳氢油中。可理解的一点是，填充有不同彩色电泳媒介等等的不同微杯状电泳单元结构亦落 在本发明的范围内。下电极构件130形成在太阳能电池120与介面层139之间，且包含多个下电极与 水平开关电极(或称为水平切换电极(in-plane switching electrode，IPS))。每个水平 开关电极具有二或更多分支，且每个下电极具有至少一分支。每个下电极的至少一分支与 其对应的水平开关电极的二或更多分支交替设置，如此每个下电极与其对应的水平开关电 极彼此互补，如图6至图8所示。仅有三个下电极131、132与133，以及三对分支的水平开 关电极131a与131b、132a与132b、和133a与133b绘示在图1中，但并非用以限制本发明 的范围。每一对分支的水平开关电极，例如水平开关电极131a与131b这对分支，相对于对 应的微杯状电泳单元结构141的侧边区148设置；且每个下电极，例如下电极131，形成在 此对水平开关电极131a与131b之间，且相对于对应的微杯状电泳单元结构141的中间区 147。下电极构件130可形成有源矩阵型式或被动型式。在图1所示的实施例中，显示 出有源矩阵型式的下电极构件130。以多层136、137与138构成下电极构件130，且下电极 构件130具有下电极层135，此下电极层135具有形成在层138上的数个下电极131、132与 133以及水平开关电极131a、131b、132a、132b、133a与133b ；以及形成在层137与138中的 多个开关元件，例如薄膜晶体管134。每个薄膜晶体管134电性耦合至下电极或一对水平开 关电极。上电极构件150包含单一电极。如以下图3所示，上电极构件亦可包含多个上电 极与多个水平开关电极，其中每个上电极与每个水平开关电极分别相对于下电极构件的对 应下电极与对应水平开关电极设置。
上电极构件150与下电极构件130均可透光。太阳能电池120具有上电极124、形成在基板110的上表面114上的下电极122、 以及形成在上电极124与下电极122之间的光伏转换层123。光伏(photovoltaic)转换层 123用以将穿过一或多个微杯状电泳单元结构141、142与143的光束190的光能转换成电 能。上电极124为透明的，因此光束190可穿过上电极124，且射入光伏转换层123。此外，可于电泳显示面板140与上电极构件150之间形成密封层149，来密封微杯 状电泳单元结构141、142与143。介面层139可包含绝缘层或粘着层。另外，可于上电极构件150的上电极上形成触控功能膜、彩色滤光片及/或阻障膜 层(未绘示)。对于这样的一个电泳式显示元件100，上电极构件150的上电极与对应的下电极 131,132或133之间的电压差，可控制每个微杯状电泳单元结构141、142或143中的带电 粒子145的垂直移动；而下电极131、132或133与对应的一对水平开关电极131a与131b、 132a与132b、或133a与133b之间的电压差，可控制每个微杯状电泳单元结构141、142或 143中的带电粒子145的水平移动。举例而言，若粒子145为白色并带有正电荷，且上电极构件150的上电极被施以负 电压(极性)，而下电极131被施以正电压(极性)，白色粒子145垂直迁移至微杯状电泳 单元结构141的上表面。因此，观看者199看见与微杯状电泳单元结构141有关的像素的 颜色为白色，因为光束190为粒子145散射回观看者199。对于相同型态的粒子145，若上电极构件150的上电极被施加正电压(极性)，而 下电极132被施以负电压(极性)，白色粒子145垂直迁移至微杯状电泳单元结构142的 下表面。因此，观看者199看见与微杯状电泳单元结构142有关的像素的颜色为电泳媒介 146 (彩色或透明)的颜色。对于相同型态的粒子145，若上电极构件150的上电极与下电极133均被施加正电 压(极性)，而一对水平开关电极133a与133b被施以负电压(极性)，白色粒子145朝单 元壁143a与143b水平移动，因此光束190穿过上电极构件150的上电极、微杯状电泳单元 结构143与下电极133，而抵达太阳能电池120，并在此被吸收，由此将光束190的光能转换 成电能。转换而成的电能可用以驱动下电极构件的一个或多个电极。为了增加对比率，基板110具有暗态(吸收)层，由此降低光的反射。请参照图2，其绘示电泳式显示元件100的不同操作状态。在此操作中，每对水平 开关电极131a与131b、132a与132b、或133a与133b被施以负电压(极性)，而上电极构 件150的上电极与下电极131、132与133被施加正电压(极性)。因此，每个微杯状电泳单 元结构141、142或143中的白色粒子145朝对应的单元壁水平移动。如此一来，光束190 穿过上电极构件150的上电极、每个微杯状电泳单元结构141、142或143、以及对应的下电 极131、132与133，而抵达太阳能电池120，并在此被吸收，由此将光束190的光能转换成电 能。图3绘示依照本发明的另一实施例的一种电泳式显示元件300的剖面示意图。类 似于图1与图2所示的电泳式显示元件100，电泳式显示元件300具有基板310 ；太阳能电 池320，形成在基板310上；介面层339，形成在太阳能电池320上；下电极构件330，形成在 介面层339上；电泳显示面板340，形成在下电极构件330上；上电极构件350，形成在电泳显示面板340上。 电泳显示面板340具有多个电泳单元结构，这些电泳单元结构在空间中以矩阵型 式排列。每个电泳单元结构341、342或343以电泳微杯状结构型式形成，电泳单元结构341、 342或343由单元壁341a与341b、单元壁342a与342b、或单元壁343a与343b所定义出， 每个电泳单元结构341、342或343定义出中间区347、与侧边区348围绕中间区347。每个 微杯状电泳单元结构341、342或343含有电泳媒介346、与多个带电粒子345散布在电泳 媒介346中，这些带电粒子345可响应所施加的电场而在微杯状电泳单元结构341、342或 343中移动。电泳媒介346可为彩色电泳媒介，例如彩色介电溶剂，或无色电泳媒介。这些 带电粒子345可为具单一极性的单色带电粒子、或具一个或多个极性的多色带电粒子。下电极构件330包含多个下电极331、332与333，以及水平开关电极331a与331b、 332a与332b、和333a与333b。每一对分支的水平开关电极，例如水平开关电极331a与 331b这对分支，相对于对应的微杯状电泳单元结构341的侧边区348设置；而每个下电极， 例如下电极331，形成在此对水平开关电极331a与331b之间，且相对于对应的微杯状电泳 单元结构341的中间区347。下电极构件330在此实施例中是以被动型式形成。上电极构 件350包含单一电极。因此，通过施加偏压电压在上电极构件350的上电极，下电极331、332与333，以及 水平开关电极331a与331b、332a与332b、和333a与333b之中，可个别控制每个电泳单元 结构341、342或343中的带电粒子345的移动。在此例子中，假设粒子345为白色并带有 正电荷。若上电极构件350的上电极被施以负电压(极性)，而下电极331被施以正电压 (极性)，白色粒子345垂直迁移至微杯状电泳单元结构341的上表面。因此，观看者399 看见与微杯状电泳单元结构341有关的像素的颜色为白色，因为光束390为粒子345散射 回观看者399。若上电极构件350的上电极被施加正电压(极性)，而下电极332被施以负电压 (极性)，白色粒子345垂直迁移至微杯状电泳单元结构342的下表面。因此，观看者399 看见与微杯状电泳单元结构342有关的像素的颜色为电泳媒介346 (彩色或透明)的颜色。若上电极构件350的上电极与下电极333均被施加正电压(极性)，而一对水平开 关电极333a与333b被施以负电压(极性)，白色粒子345朝单元壁343a与343b水平移 动，因此光束390穿过上电极构件350的上电极、微杯状电泳单元结构343与下电极333，而 抵达太阳能电池320，并在此被吸收，由此将光束390的光能转换成电能。现请参照图4，其绘示依照本发明的又一实施例的一种电泳式显示元件400的剖 面示意图。类似于图3所示的电泳式显示元件300，电泳式显示元件400具有基板410 ’太 阳能电池420，形成在基板410上；介面层439，形成在太阳能电池420上；下电极构件430， 形成在介面层439上；电泳显示面板440，形成在下电极构件430上；上电极构件450，形成 在电泳显示面板440上。电泳显示面板440具有多个电泳单元结构，这些电泳单元结构在空间中以矩阵型 式排列。每个电泳单元结构441、442或443以电泳微杯状结构型式形成，电泳单元结构441、 442或443由单元壁441a与441b、单元壁442a与442b、或单元壁443a与443b所定义出， 每个电泳单元结构441、442或443定义出中间区、与侧边区围绕中间区。每个微杯状电泳单元结构441、442或443含有电泳媒介446、与多个带电粒子445散布在电泳媒介446中， 这些带电粒子445可响应所施加的电场而在微杯状电泳单元结构441、442或443中移动。下电极构件430包含单一电极。上电极构件450包含有源矩阵电极板，此有源矩 阵电极板具有多个上电极451、452与453，以及水平开关电极451a与451b、452a与452b、 和453a与453b。每一对分支的水平开关电极，例如水平开关电极451a与451b这对分支， 相对于对应的微杯状电泳单元结构441的侧边区设置；而每个上电极，例如上电极451，形 成在此对水平开关电极451a与451b之间，且相对于对应的微杯状电泳单元结构441的中 间区。上电极构件450亦包含多个开关元件，例如薄膜晶体管454，其中每个薄膜晶体管454 电性耦合至下电极或对水平开关电极。因此，通过施加偏压电压在上电极451、452与453，水平开关电极451a与451b、 452a与452b、或453a与453b，以及下电极构件430的下电极之中，可个别控制每个电泳单 元结构441、442或443中的带电粒子445的移动。在此例子中，每对水平开关电极451a与 451b,452a与452b、或453a与453b被施以负电压(极性)，而下电极构件430的下电极、 及上电极451、452与453被施加正电压(极性)。因此，每个电泳单元结构441、442或443 中的白色粒子445朝对应的单元壁水平移动。如此一来，光束490穿过对应的上电极451、 452或453，每个微杯状电泳单元结构441、442或443，以及下电极构件430的下电极，而抵 达太阳能电池420，并在此被吸收，由此将光束490的光能转换成电能。请参照图5，其绘示依照本发明的替代实施例的一种电泳式显示元件500的剖面 示意图。电泳式显示元件500具有基板510、形成在基板510上的下电极构件530、嵌设在 下电极构件530中的太阳能电池520、上电极构件550、以及形成在下电极构件530与上电 极构件550之间的电泳显示面板540。电泳显示面板540具有多个电泳微包囊结构541，这些电泳微包囊结构541在空间 中以矩阵型式排列。每个电泳微包囊结构541定义出中间区548与侧边区547围绕中间区 548，且含有电泳媒介546、与多个带电粒子545a和545b散布在电泳媒介546中。这些带 电粒子545a和545b可响应所施加的电场而在电泳微包囊结构541中移动。在此例子中， 这些带电粒子545a和545b包含具有二相对极性的二色带电粒子，即带正极性的白色粒子 545a与带负极性的黑色粒子545b。下电极构件530形成有源矩阵型式，上电极构件550形成被动型式。如图5所示，下电极构件530包含多个下电极536、水平开关电极536a与536b、以 及具有多个薄膜晶体管534的开关构件，其中每个薄膜晶体管534电性耦合至下电极536 或对水平开关电极536a与536b。在此例子中，每个薄膜晶体管534的栅极电极534a与源 极/漏极电极534b分别形成在不同层539与537中。太阳能电池520形成在层537与介 面层538之间。下电极536、以及水平开关电极536a与536b形成在介面层538上。形成 下电极构件530，由此使每对水平开关电极536a与536b相对于对应的电泳微包囊结构541 的侧边区547设置；且使每个下电极536设置在此对对应的水平开关电极536a与536b之 间，且相对于对应的电泳微包囊结构541的中间区548。上电极构件550包含多个上电极556、以及水平开关电极556a与556b，其中每对 水平开关电极556a与556b相对于对应的电泳微包囊结构541的侧边区547设置；且每个 上电极556形成在此对对应的水平开关电极556a与556b之间，且相对于对应的电泳微包
15囊结构541的中间区548。 根据本发明，上电极构件550与下电极构件530的水平开关电极556a、556b、536a 与536b用以选择性地控制其中的带电粒子545a与545b沿着平行于电泳显示面板540的 水平方向的移动，而上电极556与下电极536用以控制其中的带电粒子545a与545b沿着 垂直于电泳显示面板540的垂直方向的移动。举例而言，如图5所示，若上电极556的电压程度实质上高于下电极536的电压程 度，黑色粒子545b朝上电极构件550垂直移动，而白色粒子545a朝下电极构件530垂直移 动。此外，若此对水平开关电极556a与556b的电压程度实质上高于上电极构件550的上电 极556的电压程度，黑色粒子545b朝电泳微包囊结构541的侧边区547水平移动。另外， 若此对水平开关电极536a与536b的电压程度实质上低于下电极构件530的下电极536的 电压程度，白色粒子545a朝电泳微包囊结构541的侧边区547水平移动。因此，光束590 穿过每个上电极556、每个对应的电泳微包囊结构541、以及每个对应的下电极536，而抵达 太阳能电池520，并在此被吸收，由此将光束590的光能转换成电能。在于其它实施例中，除 了上述二色粒子外，尚可使用其它颜色的粒子，例如红、绿、蓝、黄、或其它色彩座标上的颜 色。另外，微包囊结构541的液体，亦可使用无色或其它透明的彩色液体。图6至图8分别绘示依照本发明的不同实施例的一种电泳式显示元件的像素的电 极布局的示意图。特别是，这些附图对应于图1至图5所示的下/上电极构件的像素电极 布局。在这些示范实施例中，形成每个水平开关电极，以使其具有梳状结构，此梳状结构具 有二或更多分支，例如图6与图7所示的二分支Bl与B2，以及图8所示的三分支Bi、B2 与B3。形成每个下及/或上电极，以使其具有梳状结构，此梳状结构具有至少一分支，例如 图6所示的分支bl，以及图7与图8所示的二分支bl与b2。每个下及/或上电极的一或 多个分支与其对应的水平开关电极的二或更多分支交替设置，如此每个下及/或上电极与 其对应的水平开关电极彼此互补。此外，开关元件，例如薄膜晶体管T2或Tl，分别控制每个 上及/或下电极与其对应的水平开关电极，其中此开关元件与对应的栅极线和对应的信号 线耦合。因此，作用于对应的栅极线与信号线的信号，决定每个下及/或上电极和其对应的 水平开关电极的电压程度。简言之，除了别的以外，本发明记载了一种快门模式的太阳能电泳式显示元件，其 利用多个水平开关电极来选择性控制包含在其电泳单元结构中的带电粒子的水平移动，由 此改善其中的太阳能电池的效能。已提交本发明的示范实施例的上述描述，其仅作为举例说明与描述的用，并非彻 底也非用以将本发明限制在所揭示的刻板型式。根据上述教导，可有许多修饰与变化。实施例的选择与描述是为了解释本发明的原理及其实施上的应用，由此使其他本 领域一般技术人员来利用本发明、各实施例、与各种适用于预期的特定使用的修饰。与本发 明有关但未脱离其精神与范围的替代实施例，对于本领域一般技术人员将是明显的。因此， 本发明的范围由权利要求所界定，而非上述描述与在此所描述的示范实施例。
权利要求
一种电泳式显示元件，包含(a)基板，具有上表面与相对的下表面；(b)太阳能电池，形成在该基板的该上表面上；(c)电泳显示面板，具有在空间中以矩阵型式排列的多个电泳单元结构，其中每一该多个电泳单元结构定义出中间区与围绕该中间区的侧边区，且包含多个带电粒子，该多个带电粒子可响应所施加的多个电场而在该电泳单元结构中移动；(d)上电极构件，形成在该电泳显示面板上；以及(e)下电极构件，形成在该太阳能电池与该电泳显示面板之间，该下电极构件具有多个下电极与多个水平开关电极，其中每一该多个水平开关电极相对于对应的该电泳单元结构设置，以控制该电泳单元结构中的该多个带电粒子沿着平行于该电泳显示面板的水平方向的移动，且每一该多个下电极相对于该水平开关电极与对应的该电泳单元结构设置，以控制该电泳单元结构中的该多个带电粒子沿着垂直于该电泳显示面板的垂直方向的移动。
2.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中该多个带电粒子包含具有单一极性的多 个单色带电粒子、或具有一个或多个极性的多个多色带电粒子。
3.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构还含有电泳媒介。
4.如权利要求3所述的电泳式显示元件，其中该电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色电 泳媒介。
5.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构由电泳微杯状 结构或电泳微包囊结构所构成。
6.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件包含单一电极。
7.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件包含多个上电极与多个水 平开关电极，每一该多个上电极与每一该多个水平开关电极分别相对于该下电极构件的对 应的该下电极与对应的该水平开关电极设置。
8.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件与该下电极构件可透光。
9.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中每一该多个水平开关电极具有二或更多 分支，且每一该多个下电极具有至少一分支，其中每一该多个下电极的至少一分支与对应 的该水平开关电极的该二或更多分支交替设置，如此每一该多个下电极与对应的该水平开 关电极彼此互补。
10.如权利要求9所述的电泳式显示元件，其中该下电极构件包含有源矩阵电极构件， 该有源矩阵电极构件包含多个薄膜晶体管，每一该多个薄膜晶体管电性耦合至该多个下电 极与该多个水平开关电极中之一者。
11.如权利要求9所述的电泳式显示元件，其中该下电极构件包含无源矩阵电极构件。
12.如权利要求1所述的电泳式显示元件，还包含介面层，该介面层形成在该电泳显示 面板与该下电极构件的该多个下电极和该多个水平开关电极之间。
13.如权利要求12所述的电泳式显示元件，其中该介面层包含绝缘层或粘着层。
14.如权利要求7所述的电泳式显示元件，还包含形成在该多个上电极上的触控功能 膜、彩色滤光片及阻障膜层中的至少之一者。
15.如权利要求1所述的电泳式显示元件，其中该太阳能电池包含上电极、形成于该基板上的下电极、以及形成在该上电极与该下电极之间的光伏转换层，其中该上电极为透明 的。
16.一种电泳式显示元件，包含(a)基板，具有上表面与相对的下表面；(b)太阳能电池，形成在该基板的该上表面上；(c)下电极构件，形成在该太阳能电池上；(d)电泳显示面板，形成在该下电极构件上，且具有在空间中以矩阵型式排列的多个电 泳单元结构，其中每一该多个电泳单元结构定义出中间区与围绕该中间区的侧边区，且含 有多个带电粒子，该多个带电粒子可响应所施加的多个电场而在该电泳单元结构中移动； 以及(e)上电极构件，形成在该电泳显示面板上，且具有多个上电极与多个水平开关电极， 其中每一该多个水平开关电极相对于对应的该电泳单元结构设置，以控制该电泳单元结构 中的该多个带电粒子沿着平行于该电泳显示面板的水平方向的移动，其中每一该多个上电 极相对于该水平开关电极与对应的该电泳单元结构的该中间区设置，以控制该电泳单元结 构中的该多个带电粒子沿着垂直于该电泳显示面板的垂直方向的移动。
17.如权利要求16所述的电泳式显示元件，其中该多个带电粒子包含具有单一极性的 多个单色带电粒子、或具有一个或多个极性的多个多色带电粒子。
18.如权利要求16所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构还含有电泳 媒介。
19.如权利要求18所述的电泳式显示元件，其中该电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色 电泳媒介。
20.如权利要求16所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构由电泳微杯 状结构或电泳微包囊结构所构成。
21.如权利要求16所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件与该下电极构件可透光。
22.如权利要求16所述的电泳式显示元件，其中每一该多个水平开关电极具有二或更 多分支，且每一该多个上电极具有至少一分支，其中每一该多个上电极的至少一分支与对 应的该水平开关电极的该二或更多分支交替设置，如此每一该多个上电极与对应的该水平 开关电极彼此互补。
23.如权利要求22所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件包含有源矩阵电极构 件，该有源矩阵电极构件包含多个薄膜晶体管，每一该多个薄膜晶体管电性耦合至该多个 上电极与该多个水平开关电极中之一者。
24.如权利要求22所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件包含无源矩阵电极构件。
25.一种电泳式显示元件，包含(a)太阳能电池，形成在基板上；(b)下电极，构件形成在该太阳能电池上；(c)电泳显示面板，形成在该下电极构件上，且具有在空间中以矩阵型式排列的多个电 泳单元结构，其中每一该多个电泳单元结构定义出中间区与围绕该中间区的侧边区，且含有多个带电粒子，该多个带电粒子可响应所施加的多个电场而在该电泳单元结构中移动； 以及(d)上电极构件，形成在该电泳显示面板上，其中该下电极构件与该上电极构件中的至 少之一者包含多个水平开关电极，其中每一该多个水平开关电极相对于对应的该电泳单元 结构设置，以控制该电泳单元结构中的该多个带电粒子沿着平行于该电泳显示面板的水平 方向的移动。
26.如权利要求25所述的电泳式显示元件，其中该下电极构件与该上电极构件中的至 少之一者还包含多个电极，其中每一该多个电极相对于该水平开关电极与对应的该电泳单 元结构而形成，以控制该电泳单元结构中的该多个带电粒子沿着垂直于该电泳显示面板的 垂直方向的移动。
27.如权利要求26所述的电泳式显示元件，其中每一该多个水平开关电极具有二或更 多分支，每一该多个电极具有至少一分支，且每一该多个电极的至少一分支与对应的该水 平开关电极的该二或更多分支交替设置，如此每一该多个电极与对应的该水平开关电极彼 此互补。
28.如权利要求27所述的电泳式显示元件，其中该下电极构件与该上电极构件中的至 少之一者包含有源矩阵电极构件，该有源矩阵电极构件包含多个薄膜晶体管，每一该多个 薄膜晶体管电性耦合至该多个电极与该多个水平开关电极中之一者。
29.如权利要求27所述的电泳式显示元件，其中该下电极构件与该上电极构件中的至 少之一者包含无源矩阵电极构件。
30.如权利要求25所述的电泳式显示元件，其中该多个带电粒子包含具有单一极性的 多个单色带电粒子、或具有一个或多个极性的多个多色带电粒子。
31.如权利要求25所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构还含有电泳 媒介。
32.如权利要求31所述的电泳式显示元件，其中该电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色 电泳媒介。
33.如权利要求25所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构由电泳微杯 状结构或电泳微包囊结构所构成。
34.如权利要求25所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件与该下电极构件可透光。
35.如权利要求25所述的电泳式显示元件，其中该太阳能电池包含上电极、形成于该 基板上的下电极、以及形成在该上电极与该下电极之间的光伏转换层，其中该上电极为透 明的。
36.一种电泳式显示元件，包含(a)下电极构件，包含下电极层，该下电极层具有多个下电极与多个水平开关电极和开 关构件，该开关构件具有多个薄膜晶体管，其中每一该多个薄膜晶体管电性耦合至该多个 下电极与该多个水平开关电极中之一者；以及(b)太阳能电池，形成在该下电极构件的该下电极层与该开关构件之间；(c)电泳显示面板，形成在该下电极构件的该下电极层上，该电泳显示面板具有在空间 中以矩阵型式排列的多个电泳单元结构，其中每一该多个电泳单元结构定义出中间区与围绕该中间区的侧边区，且含有多个带电粒子，该多个带电粒子可响应所施加的多个电场而 在该电泳单元结构中移动；以及(d)上电极构件，形成在该电泳显示面板上，其中该下电极构件的形成使每一该多个水 平开关电极相对于对应的该电泳单元结构设置，以控制该电泳单元结构中的该多个带电粒 子沿着平行于该电泳显示面板的水平方向的移动，而每一该多个下电极相对于该水平开关 电极与对应的该电泳单元结构设置，以控制该电泳单元结构中的该多个带电粒子沿着垂直 于该电泳显示面板的垂直方向的移动。
37.如权利要求36所述的电泳式显示元件，其中每一该多个水平开关电极具有二或更 多分支，每一该多个下电极具有至少一分支，其中每一该多个下电极的至少一分支与对应 的该水平开关电极的该二或更多分支交替设置，如此每一该多个下电极与对应的该水平开 关电极彼此互补。
38.如权利要求36所述的电泳式显示元件，其中该多个带电粒子包含具有单一极性的 多个单色带电粒子、或具有一个或多个极性的多个多色带电粒子。
39.如权利要求38所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构还含有电泳 媒介。
40.如权利要求39所述的电泳式显示元件，其中该电泳媒介包含彩色电泳媒介或无色 电泳媒介。
41.如权利要求36所述的电泳式显示元件，其中每一该多个电泳单元结构由电泳微杯 状结构或电泳微包囊结构所构成。
42.如权利要求36所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件包含单一电极。
43.如权利要求36所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件包含多个上电极与多个 水平开关电极，每一该多个上电极与每一该多个水平开关电极分别相对于该下电极构件的 对应的该下电极与对应的该水平开关电极设置。
44.如权利要求36所述的电泳式显示元件，其中该上电极构件与该下电极构件可透光。
全文摘要
本发明公开了一种电泳式显示元件。在该电泳式显示元件中，太阳能电池形成于基板上；下电极构件形成在太阳能电池上；电泳显示面板形成在下电极构件上，且具有多个电泳单元结构在空间中以矩阵型式排列，每个电泳单元结构包含多个带电粒子可响应所施加的电场而在电泳单元结构中移动；上电极构件形成在电泳显示面板上。下电极构件与上电极构件其中至少之一者包含多个水平开关(IPS)电极。每个水平开关电极相对于对应的电泳单元结构设置，以控制其中的带电粒子沿着平行于电泳显示面板的水平方向的移动。
文档编号G02F1/167GK101963733SQ201010277150
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年5月19日
发明者林祥麟, 胡至仁, 黄伟明 申请人:友达光电股份有限公司