TWI624686B - 光學顯示裝置的可電定址顯示元件以及對應製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種光學顯示裝置的可電定址顯示元件(1)，其包括具有複數個像素的一結構化的層(2)並且包括直接或間接在該結構化的層(2)之結構化的面(2.1)上的至少一電極層(6)並且包括包含薄膜電晶體的一主動式矩陣(7)，該主動式矩陣包括可選擇性定址的控制電極，用以選擇性交融單獨或數個特定像素與一電場，其特徵在於，該至少一電極層(6)完整地延伸跨越該結構化的層(2)的結構化的面(2.1)以及該結構化的面(2.1)被排列成面向該主動式矩陣(7)。
Description
本發明關於一種光學顯示裝置的可電定址顯示元件，其包括一具有複數個像素的結構化的層並且包括直接或間接在一結構化的層之結構化的面上的至少一電極層並且包括一包含多個薄膜電晶體的主動式矩陣，該主動式矩陣包括多個可選擇性定址的控制電極，用以選擇性交融(interfuse)單獨或數個特定像素與一電場。本發明進一步關於一種對應製造方法。舉例來說，該類型的顯示裝置可從US 2006/0285067 A1、WO 2009/036272 A1、以及DE 10 2010 013 153 A1中知悉。
在前面提及的文件中還敘述到，常見的慣例係借助於包括多個薄膜電晶體的主動式矩陣來定址基於電潤濕(electrowetting)的顯示裝置，如同在LCD製造中已知。
因為從先前技術中已知的顯示裝置的主動式矩陣係被排列在該元件的顯示區的觀看方向中，位於該結構化的層下方，所以，該主動式矩陣中每一個單獨胞體的互連必須經由該結構化的層來進行，這會有光學上的缺點，且明確地說，會導致整個裝置的孔徑縮小。除了光學性缺點之外，從先前技術中已知的顯示元件的構造還會導致提高製造費用。
本發明的目的係開發一種具有上面類型的光學顯示裝置的電流體顯示元件，俾使得其包括一高孔徑，以及可以簡單的方式並且因此可以節省成本的方式來同步製造。
根據本發明，藉由根據申請專利範圍第1項的電流體顯示元件可以達成此目的。獨立申請專利範圍第10項關於一種對應製造方法。子申請專利範圍第2項至第9項以及第11項至第14項則分別說明本發明有利的實施例。
本發明的基本目的可根據本發明以下面方式來達成：該至少一電極層完整地延伸跨越該結構化的層的結構化的面；以及該結構化的面被排列成面向該主動式矩陣。
因為該結構化的面被排列成面向該主動式矩陣，所以，根據本發明，不再需要用於定址該主動式矩陣之經由該結構化的層的直通連接。據此，優點係，在該結構化的層中不存在有損該顯示元件的外觀與孔徑的接合點。根據本發明的一種簡化且因而更節省成本的顯示元件製造直接與其有關。根據本發明，甚至可以將排列在該主動式矩陣下方的所有層：該結構化的層、該電極層、一選配的介電質層、以及一選配地提供的厭水處理或其它功能層，形成為均勻連續且無結構化的多層，並且舉例來說，因而可以一般的沉積製程來製造，而不必強制使用複雜的後端處理，尤其是結構化步驟。
根據本發明的顯示元件的結構進一步容許在製造過程中讓該顯示元件的明確配置可以被影響到最後為止。舉例來說，其上沉積著功
能層的結構化的層雖然可被製造成一標準器件；但是，舉例來說，在製造的最後步驟中所套用之主動式矩陣的選擇則容許影響該裝置的解析度並且因而影響該裝置的孔徑。藉由選擇主動式矩陣可以直到最後為止決定可藉由該主動式矩陣的其中一個胞體定址多少個相鄰像素。
於該較佳的實施例中，該顯示元件係一電流體顯示元件，明確地說，一基於電潤濕的顯示元件，其中，該等像素中至少一者包括一以流體性連接至少一貯存囊的像素體積，一導電性及/或有極性的流體可在該像素體積與該相關的貯存囊之間來回移動，而且該主動式矩陣被排列成與該結構化的層的結構化的面隔開。其可能的前提係，該主動式矩陣包括能夠個別被施加一電壓的複數個控制電極，每一個控制電極皆被指派給一特定像素，而且控制電極的數量大於或等於電極層的數量。
於本發明的一實施例中，該主動式矩陣係被形成在一透明覆蓋基板的底面，該透明覆蓋基板會限制其頂端側的顯示元件，該底面面向該電極層。依此方式，舉例來說，其可能提供在其上形成功能層的結構化的層作為一第一器件，而被排列在該覆蓋基板上的主動式矩陣則形成一第二器件。該第一器件雖然可能係一標準化元件；但是，該顯示元件的實質特徵卻可能藉由相應選擇該第二器件(舉例來說，針對該主動式矩陣的胞體尺寸)而在該製造過程中受到影響直到最後。
較佳的係，每一個像素皆包括一像素區，而且若該有關的像素在其波長範圍中處於透光狀態中的話，每一個顯示元件(1)在至少一個像素的該像素區中至少在該波長範圍為透光性。
其可能的前提係，具有一特定顏色(包含白色與黑色在內)的
至少一個顏色層係被排列在該等像素體積之上或底下，該導電性及/或有極性的流體在該光學區中為不透明、有反射性或者會吸收，而且當該導電有極性的流體處在該貯存囊中時一透明的流體或是一吸收特定光波長的流體會在該像素體積裡面。
本發明的該較佳實施例的前提係，一專屬的顏色層會被排列在每一個像素體積之上或底下，該等顏色層被排列在一矩陣中，其中，於該矩陣的至少一個維度中，相鄰的顏色層包括不同的顏色而且該等顏色層的顏色係選自一特定顏色空間的基本顏色。
這可以特別簡單的方式來達成，因為該至少一個顏色層係被形成在一透光支撐基板的底面，其中，該顯示元件係經由該結構化的層(2)之該結構化的面(2.1)相反的一面直接或間接被放置在該透光支撐基板(10)的相反於該底面的一頂面。
該主動式矩陣的電互連線係以特佳的方式製作穿過該覆蓋基板的底面並且穿過與該底面相反的該覆蓋基板的頂面。此實施例容許和該主動式矩陣之電互連線有關的所有措施皆限制於被指派給該主動式矩陣的器件(參見上面)。包括該結構化的層、該電極層、以及非必要的進一步功能層的器件不包括用以支援該主動式矩陣之互連線的任何構件。基於此理由，此器件可以特別簡單的方式並且以節省成本的方式來製造。
根據本發明的製造方法包括下面步驟：a)提供一結構化的層，其包括複數個像素；b)於該結構化的層的一結構化的面上直接或間接塗敷至少一導電透明的電極層；以及
c)排列一包括薄膜電晶體的主動式矩陣，其在和該電極層相隔一特定距離處具有可選擇性定址的控制電極，其特徵為在步驟b)中，該至少一電極層會被完整地塗敷在該結構化的面中；而且在步驟c)中，該結構化的面被排列成面向該主動式矩陣。
於該較佳的實施例中，該等像素中至少一者包括一以流體性連接至少一貯存囊的像素體積，一導電性及/或有極性的流體可在該像素體積與該相關的貯存囊之間來回移動。
再者，該製造方法的該較佳實施例的前提可能係，在步驟b)後面，一無結構化的完整介電質層會被塗敷在該電極層上，視情況，接著會進行完全的厭水處理或是具有用於形成膠黏接合點之中斷的厭水處理。雖然該介電層適合以盡可能均勻的方式達成散佈該導電性及有極性的流體於該像素體積內的目的；但是，當其被一電場交融時，厭水處理在該電場關閉時便具有達到完全且均勻地將該導電性及有極性的流體從該像素體積處移至該貯存囊之中的功能。
於該較佳的實施例中，再者，其前提係，步驟a)的結構化的層係被提供在一透光基板上，該方法進一步包括塗敷一特定顏色(包含白色與黑色在內)的顏色層於該基板背向該結構化的層的表面上。
根據本發明之顯示元件的特別簡單的製造目的係藉由將該結構化的層、該電極層、以及，若有的話，該介電質層及/或該厭水處理及/或該顏色層及/或該等顏色層提供在一第一基板上而該主動式矩陣被提供在一第二基板上而達成，該方法進一步包括排列該等第一基板與第二基板俾使得該主動式矩陣包括一和該結構化的層相隔且和該電極層相隔的特定距
離。據此，具有分層構造的第一基板以及具有該主動式矩陣的第二基板可以被分開製造，並且僅在最後的工作步驟中結合，以便以前面所述的方式來形成根據本發明的顯示元件。
1‧‧‧顯示元件
2‧‧‧結構化的層
2.1‧‧‧結構化的層之結構化的面
3‧‧‧像素體積
4‧‧‧貯存囊
5‧‧‧導電性有極性的流體
6‧‧‧電極層
7‧‧‧主動式矩陣
8‧‧‧第二基板(覆蓋基板)
9‧‧‧顏色層
10‧‧‧支撐基板
11‧‧‧主動式矩陣的互連線
b‧‧‧觀看方向
x‧‧‧矩陣維度
現在將借助於下面的圖式來圖解本發明的進一步細節。圖中顯示：圖1所示的係根據本發明較佳實施例的電流體顯示元件的透視圖，其中，為達到較佳的視覺效果，該顯示元件的第一器件與第二器件並未結合；圖2所示的係該等第一器件與第二器件結合之後的圖1的實施例，為達到較佳的視覺效果，其具有分離的顏色層；以及圖3所示的係圖1與2之實施例的詳細剖視圖。
在根據本發明之較佳實施例基於電潤濕的顯示元件1中，如圖1中所示，第一器件係由第一基板(支撐基板10)所組成，於該第一基板上塗敷著具有一結構化的面2.1的結構化的層2。舉例來說，層2可能係一結構化的聚合物層，其中，該聚合物層的結構甚至可在塗敷於該支撐基板10上之後才製作。塗敷結構化的層2於支撐基板10上之後，會塗佈一透明導體材料(舉例來說，TCO)，以便製造電極層6。電極層6可借助於一習知的沉積製程分別被沉積在該第一基板或是該結構化的層的整個區域上，成為一連續無結構化的層。然而，亦可以理解的係，該電極層以及該等非必要進一步的功能層係被形成不同的分離層。於本文所述的實施例中不需要對電極層進行任何後端處理。塗敷電極層6之後，一同樣無結構化的介電層(後
面會接著進行一連續的厭水處理)可能會被塗敷於其上。以支撐基板10為基礎的第一器件因而僅擁有一結構化的層，換言之，僅擁有層2，且除此之外，僅會有均勻無結構化的層，因此，製造會非常的簡化。
在圖中所示的實施例中，像素體積3為矩形形狀，在每一個矩形形狀像素體積的個別長邊末端處會形成一貯存囊4，於該貯存囊中提供一導電性及/或有極性的流體。
用於製造電流體顯示元件所需要之可個別定址的電極係由一第二器件來提供，除了該覆蓋基板8之外，該第二器件還包括一主動式矩陣7。可以確認的係，主動式矩陣7中的該等個別電極包括的維度實質上對應於像素體積3之開放頂端側的維度。可以輕易瞭解的係，如此處所述的實施例的孔徑以及解析率可以在主動式矩陣7之該等個別電極的區域中輕易地改變。舉例來說，可以理解的係，在圖1的主動式矩陣7中，多對兩個相鄰的單一電極被形成為一個電極或者總是由顯示元件1的控制電子來共同定址，因此，根據圖1的顯示元件的解析率會下降，孔徑因而會提高。
由支撐基板10所提供的器件可能因而係一實質上標準化的元件，而顯示元件1的基本特徵則可藉由選擇該主動式矩陣來提供，並且因而由覆蓋基板8所形成的器件來提供。
顏色層9可被確認為在圖2之代表圖中的支撐基板10的底面，其中，在該矩陣的維度x中，具有三個不同顏色的顏色層9會依照週期性順序逐個排列。舉例來說，此等顏色可能係RGB顏色空間中的紅色、綠色、藍色。在垂直於維度x的維度中，相同顏色的顏色層會重複排列。
可以確認的係，一專屬的下方顏色層9會被指派給每一個像素體積3。端視是否為透明，導電性及/或有極性的流體5係在貯存囊4或是像素體積3(參見圖3)裡面，該下方顏色層9可能為可看見或者不可看見。可以確認的係，圖1至3的實施例適合製造透射式與反射式兩種顯示元件。
從圖1中可以確認本發明優於先前技術的特定優點。根據本發明的構造容許主動式矩陣7的互連線11垂直貫穿覆蓋基板8的頂面與底面。不需要用到貫穿其它層的進一步直通接點。明確地說，根據本發明，不用提供結構化的層2的直通接觸。
前面說明中、申請專利範圍中、及/或隨附圖式中所述的特點的分開或組合兩者皆可能係用於實現本發明各式各樣形式的重要素材。
Claims (14)
- 一種光學顯示裝置的可電定址顯示元件(1)，其包括具有複數個像素的一結構化的層(2)並且包括直接或間接在該結構化的層(2)之一結構化的面(2.1)上的至少一電極層(6)並且包括包含薄膜電晶體的一主動式矩陣(7)，該主動式矩陣包括可選擇性定址的控制電極，用以選擇性交融單獨或數個特定像素與一電場，其特徵在於，該至少一電極層(6)完整地延伸跨越該結構化的層(2)的結構化的面(2.1)以及該結構化的面(2.1)被排列成面向該主動式矩陣(7)。
- 根據申請專利範圍第1項的顯示元件(1)，其中，該顯示元件(1)係一電流體顯示元件或一基於電潤濕的顯示元件，其中，該像素中至少一者包括以流體性連接至少一貯存囊(4)的一像素體積，一導電性及/或有極性的流體(5)可在該像素體積(3)與該貯存囊(4)之間來回移動，而且該主動式矩陣(7)被排列成與該結構化的層(2)的結構化的面(2.1)隔開。
- 根據申請專利範圍第1或2項的顯示元件(1)，其中，該主動式矩陣包括能夠個別被施加一電壓的複數個控制電極，每一個控制電極皆被指派給一特定像素，而且控制電極的數量大於或等於電極層(6)的數量。
- 根據申請專利範圍第1或2項的顯示元件(1)，其中，該主動式矩陣(7)係被形成在一透明覆蓋基板(8)的一底面上，該透明覆蓋基板會限制其頂端側的顯示元件(1)，該底面面向該電極層。
- 根據申請專利範圍第2項的顯示元件(1)，其中，具有一特定顏色的至少一個顏色層(9)係被排列在該像素體積(3)之上或底下，該導電性及/或有極性的流體(5)在該光學區中為不透明、有反射性或者會吸收，而且當該導 電有極性的流體(5)處在該貯存囊(4)中時一透明的流體或是吸收特定光波長的一流體會在該像素體積(3)裡面。
- 根據申請專利範圍第5項的顯示元件(1)，其中，一專屬的顏色層(9)會被排列在每一個像素體積(3)之上或底下，該顏色層(9)被排列在一矩陣中，其中，於該矩陣的至少一個維度(x)中，相鄰的顏色層(9)包括不同的顏色而且該顏色層(9)的顏色係選自一特定顏色空間的基本顏色。
- 根據申請專利範圍第5或6項的顯示元件(1)，其中，該至少一個顏色層(9)係被形成在一透光支撐基板(10)的一底面，其中，該顯示元件(1)係經由該結構化的層(2)之該結構化的面(2.1)相反的一面直接或間接被放置在該透光支撐基板(10)的相反於該底面的一頂面。
- 根據申請專利範圍第1或2項的顯示元件(1)，其中，每一個像素具有一像素區，而且若該像素在其波長範圍中處於透光狀態中的話，每一個顯示元件(1)在至少一個像素的該像素區中至少在該波長範圍為透光性。
- 根據申請專利範圍第4項的顯示元件(1)，其中，該主動式矩陣(7)係經由該覆蓋基板(8)的底面以及和該底面相反的該覆蓋基板(8)的頂面而被電接觸。
- 一種用於製造光學顯示裝置的可電定址顯示元件(1)的方法，其包括下面步驟：a)提供一結構化的層(2)，其包括複數個像素；b)於該結構化的層(2)的一結構化的面上直接或間接塗敷至少一導電透明的電極層；以及c)排列包括薄膜電晶體的一主動式矩陣(7)，其在和該電極層(6)相隔一特 定距離處具有可選擇性定址的控制電極，其特徵在於，在步驟b)中，該至少一電極層(6)會被完整地塗敷在該結構化的面中；而且在步驟c)中，該結構化的面(2.1)被排列成面向該主動式矩陣(7)。
- 根據申請專利範圍第10項的製造方法，其中，該像素中至少一者包括以流體性連接至少一貯存囊(4)的一像素體積，一導電性有極性的流體(5)可在該像素體積(3)與該貯存囊(4)之間來回移動。
- 根據申請專利範圍第10或11項的製造方法，其中，在步驟b)後面，無結構化的完整的一介電質層會被塗敷在該電極層(6)上，接著會進行完全的厭水處理或是具有用於形成膠黏接合點之中斷的厭水處理。
- 根據申請專利範圍第10或11項的製造方法，其中，步驟a)的結構化的層(2)係被提供在一透光支撐基板(10)上，該方法進一步包括塗敷一特定顏色的一顏色層(9)於該透光支撐基板(10)背向該結構化的層的表面上。
- 根據申請專利範圍第10項的製造方法，其中，介電質層、厭水處理及顏色層(9)中至少一者以及該結構化的層(2)與該電極層(6)係被提供在一第一基板上而該主動式矩陣(7)被提供在一第二基板上(8)，該方法進一步包括排列該第一基板與第二基板(8)俾使得該主動式矩陣(7)與該結構化的層(2)相隔且與該電極層(6)相隔一特定距離。
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