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TW202427033A - 電子紙顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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TW202427033A TW112147717A TW112147717A TW202427033A TW 202427033 A TW202427033 A TW 202427033A TW 112147717 A TW112147717 A TW 112147717A TW 112147717 A TW112147717 A TW 112147717A TW 202427033 A TW202427033 A TW 202427033A
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黃彥澤
黃振勛
黃信道
呂博凱
楊明桓
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元太科技工業股份有限公司
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Abstract

一種電子紙顯示裝置包括薄膜陣列基板、透光基板、上電極層、顯示介質層與阻障層。薄膜陣列基板的頂面具有一下電極層。透光基板位於薄膜陣列基板上方。上電極層位於透光基板的底面。顯示介質層位於上電極層與下電極層之間。阻障層直接形成於透光基板的頂面與底面的至少其中一者上。阻障層與透光基板直接接觸，且阻障層配置以阻擋水氣。

Description

電子紙顯示裝置及其製造方法
本揭露是有關一種電子紙顯示裝置及一種電子紙顯示裝置的製造方法。
在現今各式消費性電子產品的市場中，電子紙顯示裝置已廣泛作為顯示螢幕。電子紙顯示裝置的顯示介質層主要是由具有白色、黑色粒子的微膠囊構成。透過施加電壓於顯示介質層，可以驅動白色、黑色粒子移動，以顯示黑色、白色或灰階。由於電子紙顯示裝置是利用入射光線照射顯示介質層，來達成顯示之目的，因此不需背光源，可節省電力消耗。
一般而言，電子紙顯示裝置是由多層結構堆疊而成，且為了防止水氣進入，會在前面板(Front panel laminate，FPL)上設置具有阻水氣層的保護片，並利用透明光學膠(Optical clear adhesive，OCA)將具有阻水氣層的保護片貼合於前面板上。由於傳統的電子紙顯示裝置其疊構層數多，因此難以降低電子紙顯示裝置的整體厚度與材料成本，且多層結構的堆疊也會造成光學穿透率難以提升，影響使用者體驗，不利產品競爭力。
本揭露之一技術態樣為一種電子紙顯示裝置。
根據本揭露之一些實施方式，一種電子紙顯示裝置包括薄膜陣列基板、透光基板、上電極層、顯示介質層與阻障層。薄膜陣列基板的頂面具有下電極層。透光基板位於薄膜陣列基板上方。上電極層位於透光基板的底面。顯示介質層位於上電極層與下電極層之間。阻障層直接形成於透光基板的頂面與底面的至少其中一者上。阻障層與透光基板直接接觸，且阻障層配置以阻擋水氣。
在一些實施方式中，上述阻障層直接形成於透光基板的頂面，上電極層直接形成於透光基板的底面。
在一些實施方式中，上述透光基板的底面具有從顯示介質層往外延伸的功能區，且上電極層延伸至功能區。
在一些實施方式中，上述阻障層的頂面是裸露的。
在一些實施方式中，上述阻障層直接形成於透光基板的底面，上電極層直接形成於阻障層的底面，使上電極層與阻障層直接接觸。
在一些實施方式中，上述透光基板的底面具有從顯示介質層往外延伸的功能區，且阻障層與上電極層延伸至功能區。
在一些實施方式中，上述透光基板的頂面是裸露的。
在一些實施方式中，上述透光基板的側壁、阻障層的邊緣與上電極層的邊緣在垂直方向上對齊。
在一些實施方式中，上述顯示介質層的邊緣內縮於透光基板的側壁而使透光基板具有凸出部。電子紙顯示裝置更包括密封膠，其位於透光基板的凸出部與薄膜陣列基板之間，且圍繞顯示介質層。
在一些實施方式中，上述密封膠接觸上電極層的底面。
在一些實施方式中，上述密封膠延伸至透光基板的側壁的下部，使透光基板的側壁的上部裸露。
在一些實施方式中，上述顯示介質層包括複數個微膠囊，且這些微膠囊的每一者其內具有不同顏色的帶電粒子。
根據本揭露之一些實施方式，一種電子紙顯示裝置包括薄膜陣列基板、透光基板、上電極層、顯示介質層與密封膠。薄膜陣列基板的頂面具有下電極層。透光基板位於薄膜陣列基板上方。上電極層位於透光基板的底面。顯示介質層位於上電極層與下電極層之間。顯示介質層的邊緣內縮於透光基板的側壁而使透光基板具有凸出部。密封膠位於透光基板的凸出部與薄膜陣列基板之間，且圍繞顯示介質層，密封膠延伸至透光基板的側壁的下部。
在一些實施方式中，上述電子紙顯示裝置更包括阻障層。阻障層直接形成於透光基板的頂面。
在一些實施方式中，上述電子紙顯示裝置更包括阻障層。阻障層直接形成於透光基板的底面，上電極層直接形成於阻障層的底面，使上電極層與阻障層直接接觸。
本揭露之另一技術態樣為一種電子紙顯示裝置的製造方法。
根據本揭露之一些實施方式，一種電子紙顯示裝置的製造方法包括直接形成阻障層於透光基板的頂面與底面的至少其中一者上，其中阻障層與透光基板直接接觸，阻障層配置以阻擋水氣；形成上電極層於透光基板的底面；形成顯示介質層於透光基板的上電極層上；以及將透光基板與顯示介質層設置於薄膜陣列基板上，使顯示介質層位於上電極層與薄膜陣列基板的下電極層之間。
在一些實施方式中，上述上電極層直接形成於透光基板的底面。
在一些實施方式中，上述阻障層直接形成於透光基板的底面，且上電極層直接形成於阻障層的底面，使上電極層與阻障層直接接觸。
在本揭露上述實施方式中，由於電子紙顯示裝置的上電極層位於透光基板的底面，且阻障層直接形成於透光基板的頂面與底面的至少其中一者上，因此設有上電極層與阻障層的透光基板同時具有導電與阻水氣的功能，能取代傳統電子紙顯示裝置的前面板的上基板與設置於其上的阻水氣保護片，還可省略用來貼合上基板與保護片的透明光學膠。如此一來，本揭露的電子紙顯示裝置能有效減少疊構層數，與傳統電子紙顯示裝置相較，可將薄膜陣列基板的頂面至阻障層之間的阻水區高度減少約20%，進而使預期水氣入侵的量減少20%，可提升電子紙顯示裝置的可靠度。此外，經由以上配置，還能降低電子紙顯示裝置的整體厚度與材料成本，並提升光學穿透率，有利使用者體驗與產品競爭力。
以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。
諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。
第1圖繪示根據本揭露一實施方式之電子紙顯示裝置100的剖面圖。如圖所示，電子紙顯示裝置100包括薄膜陣列基板110、透光基板120、上電極層130、顯示介質層140與阻障層150。薄膜陣列基板110的頂面111具有下電極層112。上電極層130為共用電極(Common electrode)，下電極層112為畫素電極(Pixel electrode)。透光基板120位於薄膜陣列基板110上方。上電極層130位於透光基板120的底面123。顯示介質層140位於上電極層130與下電極層112之間。阻障層150直接形成於透光基板120的頂面121與底面123的至少其中一者上。在本文中，「直接形成」是指沿著一層的表面形成另一層，使得這兩層彼此接觸之意。透光基板120可進行特殊處理(例如電漿轟擊)以使其與上電極層130之間有足夠的接著強度，使得整合阻障層150與上電極層130可整合於同一張膜材上。阻障層150與上電極層130可採化學氣相沉積法(CVD)與物理氣相沉積法(PVD)形成，但並不用以限制本揭露。在本實施方式中，阻障層150直接形成於透光基板120的頂面121。此外，阻障層150與透光基板120直接接觸，且阻障層150可用來阻擋水氣。
在一些實施方式中，阻障層150的材料可為二氧化矽(SiO 2)，但並不以此為限。上電極層130與下電極層112為透明電極，材料例如銦錫氧化物(ITO)，但並不以此為限。薄膜陣列基板110與透光基板120皆具有撓性，為可彎折的柔性基板，材料可為聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)，但並不以此為限。舉例來說，聚醯亞胺(Polyimide，PI)亦可作為透柔性基板的材料。電子紙顯示裝置100的前面板(Front panel laminate，FPL)可包括透光基板120、上電極層130與顯示介質層140。薄膜陣列基板110的頂面111具有電性連接的下電極層112的薄膜電晶體陣列(TFT array)。此外，顯示介質層140可為電子墨水層，其包括複數個微膠囊142，且微膠囊142的每一者其內具有不同顏色的帶電粒子144、146，例如帶電粒子144為黑色粒子，帶電粒子146為白色粒子，但並不以此為限。上電極層130與下電極層112可對顯示介質層140施加電壓而使顯示介質層140產生亮暗變化，例如驅動帶電粒子146在上而呈白色，或驅動帶電粒子144在上而呈黑色。在另一實施例中，帶電粒子144、146可為其他顏色。
具體而言，由於電子紙顯示裝置100的上電極層130位於透光基板120的底面123，且阻障層150直接形成於透光基板的頂面121，因此設有上電極層130與阻障層150的透光基板120同時具有導電與阻水氣的功能，能取代傳統電子紙顯示裝置的前面板的上基板與設置於其上的阻水氣保護片(設有阻水氣層的基板)，還可省略用來貼合上基板與保護片的透明光學膠。
第2圖繪示第1圖之電子紙顯示裝置100使用時的示意圖。電子紙顯示裝置100能有效減少疊構層數，僅具有三層主結構，也就是薄膜陣列基板110、顯示介質層140與單一透光基板120。這樣的設計，可讓薄膜陣列基板110的頂面111至阻障層150之間的阻水區高度t與傳統電子紙顯示裝置相較減少約20%。依照水氣穿透的理論，可讓電子紙顯示裝置100的預期水氣入侵的量減少20%，可提升電子紙顯示裝置100的可靠度。
此外，電子紙顯示裝置100能降低整體厚度與材料成本，有利產品競爭力。由於移除了傳統電子紙顯示裝置的阻水氣層的基板及透明光學膠，當電子紙顯示裝置100接收入射光(例如陽光)L1時，入射光L1僅依序通過阻障層150、透光基板120與上電極層130便可由顯示介質層140反射，而反射光L2也僅依序通過上電極層130、透光基板120與阻障層150便可供人眼觀看，能有效提升光學穿透率，有利使用者體驗。
在本實施方式中，阻障層150直接形成於透光基板120的頂面121，上電極層130直接形成於透光基板120的底面123。透光基板120位於阻障層150與上電極層130之間。阻障層150的頂面是裸露的。透光基板120具有鄰接頂面121與底面123的側壁125，且透光基板120的側壁125、阻障層150的邊緣與上電極層130的邊緣在垂直方向D上對齊。
此外，顯示介質層140的邊緣內縮於透光基板120的側壁125而使透光基板120具有凸出部124。也就是說，顯示介質層140沿水平方向的尺寸(例如長度或寬度)小於透光基板120沿水平方向的尺寸(例如長度或寬度)。如此一來，透光基板120的底面123可具有從顯示介質層140往外延伸的功能區(Functional area)126，且上電極層130可延伸至功能區126。因透光基板120與顯示介質層140尺寸差異所形成的功能區126可以做為阻水區或導電區。舉例來說，功能區126可用來填充防水膠以具有阻水功能，或填充導電膠以具有導電功能。
在本實施方式中，電子紙顯示裝置100還可包括密封膠160。密封膠160位於透光基板120的凸出部124與薄膜陣列基板110之間，且密封膠160圍繞顯示介質層140。密封膠160可為一種具有阻水氣功能的膠材，例如為阻水氣膠。密封膠160可接觸並覆蓋上電極層130的底面與邊緣，提供保護。密封膠160可延伸至透光基板120的側壁125的下部，使透光基板120的側壁125的上部裸露。在其他實施方式中，密封膠160可覆蓋透光基板120的整個側壁125，依設計需求而定。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係、材料與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明其他形式的電子紙顯示裝置。
第3圖繪示根據本揭露另一實施方式之電子紙顯示裝置100a的剖面圖。電子紙顯示裝置100a包括薄膜陣列基板110、透光基板120、上電極層130、顯示介質層140、阻障層150a與密封膠160。本實施方式與第1圖實施方式不同的地方在於阻障層150a直接形成於透光基板120的底面123，且透光基板120的頂面121是裸露的。此外，電子紙顯示裝置100a的上電極層130直接形成於阻障層150a的底面，使上電極層130與阻障層150a直接接觸。上電極層130位於阻障層150a與顯示介質層140之間。
在本實施方式中，透光基板120的底面123具有從顯示介質層140往外延伸的功能區126，且阻障層150a與上電極層130延伸至功能區126。在一些實施方式中，功能區126可填充防水膠以形成具有阻水功能之區域，或填充導電膠以形成具有導電功能之區域。此外，密封膠160可接觸並覆蓋上電極層130的底面與邊緣及阻障層150a的邊緣，提供保護。
第4圖繪示根據本揭露又一實施方式之電子紙顯示裝置100b的剖面圖。電子紙顯示裝置100b包括薄膜陣列基板110、透光基板120、上電極層130、顯示介質層140、阻障層150、150a與密封膠160。本實施方式與第1圖、第3圖實施方式不同的地方在於電子紙顯示裝置100b具有分別直接形成於透光基板120的頂面121與底面123的阻障層150、150a。阻障層150a直接形成於透光基板120的底面123，上電極層130直接形成於阻障層150a的底面，使上電極層130與阻障層150a直接接觸。位在透光基板120的頂面121與底面123的阻障層150、150a可讓電子紙顯示裝置100b具有更佳的阻水氣能力。由於電子紙顯示裝置100b具有兩阻障層150、150a，因此可使用成本較低的阻障層材料便可達到與電子紙顯示裝置100、100a近似的阻水氣效果。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係、材料與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明前述電子紙顯示裝置的製造方法。
第5圖繪示根據本揭露一實施方式之電子紙顯示裝置的製造方法的流程圖。在步驟S1中，如同第1圖、第3圖與第4圖所示，可直接形成阻障層150、150a於透光基板120的頂面121與底面123的至少其中一者上，例如第1圖的阻障層150形成於透光基板120的頂面121；第3圖的阻障層150a形成於透光基板120的底面123；第4圖的阻障層150、150a分別形成於透光基板120的頂面121與底面123。接著，在步驟S2中，可形成上電極層130於透光基板120的底面123。在第3圖、第4圖的實施方式中，阻障層150a先形成於透光基板120的底面123，上電極層130才形成於阻障層150a上，使阻障層150a位於上電極層130與透光基板120的底面123之間。
在步驟S3中，可形成顯示介質層140於透光基板120上，例如以塗佈方式形成。如此一來，透光基板120與顯示介質層140可視為同一張膜材。步驟S1至步驟S3可採用卷對卷(Roll-to-roll)製程。接著，在步驟S4中，可將透光基板120與顯示介質層140設置於薄膜陣列基板110上，使顯示介質層140位於透光基板120與薄膜陣列基板110之間，且位於上電極層130與薄膜陣列基板110的下電極層112之間。
第6圖繪示根據本揭露再一實施方式之電子紙顯示裝置100c的剖面圖。電子紙顯示裝置100c包括薄膜陣列基板110、具有阻水氣功能的透光基板120、上電極層130、顯示介質層140與密封膠160。顯示介質層140的邊緣內縮於透光基板120的側壁125而使透光基板120具有凸出部124。密封膠160位於透光基板120的凸出部124與薄膜陣列基板110之間，且圍繞顯示介質層140。密封膠160延伸至透光基板120的側壁125的下部。本實施方式與第1圖實施方式不同的地方在於，電子紙顯示裝置100c無第1圖的阻障層150。由於電子紙顯示裝置100c的透光基板120本身之材料就有阻水氣的能力，不需要額外設置前述的阻障層150、150a。也就是說，第3圖的電子紙顯示裝置100a亦可省略阻障層150a，而第4圖的電子紙顯示裝置100b亦可省略阻障層150、150a至少其中一者。
在第1圖、第3圖與第4圖的實施方式中，顯示介質層140皆為微膠囊型式(Microcapsule type)，而第7圖繪示根據本揭露另一實施方式之顯示介質層140a。顯示介質層140a為微杯型式(Microcup type)。顯示介質層140a包括複數個微杯142a，每個微杯142a中可包括多種顏色(例如黃、綠、白、紅)的帶電粒子148。在一些實施方式中，第7圖之具有微杯142a的顯示介質層140a可替換第1圖、第3圖與第4圖之具有微膠囊142的顯示介質層140。
前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。
100,100a,100b,100c:電子紙顯示裝置 110:薄膜陣列基板 111:頂面 112:下電極層 120:透光基板 121:頂面 123:底面 124:凸出部 125:側壁 126:功能區 130:上電極層 140,140a:顯示介質層 142:微膠囊 142a:微杯 144:帶電粒子 146:帶電粒子 148:帶電粒子 150,150a:阻障層 160:密封膠 D:垂直方向 L1:入射光 L2:反射光 S1,S2,S3,S4:步驟 t:阻水區高度
當與隨附圖示一起閱讀時，可由後文實施方式最佳地理解本揭露內容的態樣。注意到根據此行業中之標準實務，各種特徵並未按比例繪製。實際上，為論述的清楚性，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。 第1圖繪示根據本揭露一實施方式之電子紙顯示裝置的剖面圖。 第2圖繪示第1圖之電子紙顯示裝置使用時的示意圖。 第3圖繪示根據本揭露另一實施方式之電子紙顯示裝置的剖面圖。 第4圖繪示根據本揭露又一實施方式之電子紙顯示裝置的剖面圖。 第5圖繪示根據本揭露一實施方式之電子紙顯示裝置的製造方法的流程圖。 第6圖繪示根據本揭露再一實施方式之電子紙顯示裝置的剖面圖。 第7圖繪示根據本揭露另一實施方式之顯示介質層。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:電子紙顯示裝置
110:薄膜陣列基板
111:頂面
112:下電極層
120:透光基板
121:頂面
123:底面
124:凸出部
125:側壁
126:功能區
130:上電極層
140:顯示介質層
142:微膠囊
144:帶電粒子
146:帶電粒子
150:阻障層
160:密封膠
D:垂直方向

Claims (18)

  1. 一種電子紙顯示裝置，包括： 一薄膜陣列基板，其頂面具有一下電極層； 一透光基板，位於該薄膜陣列基板上方； 一上電極層，位於該透光基板的一底面； 一顯示介質層，位於該上電極層與該下電極層之間；以及 一阻障層，直接形成於該透光基板的一頂面與該底面的至少其中一者上，該阻障層與該透光基板直接接觸，且該阻障層配置以阻擋水氣。
  2. 如請求項1所述之電子紙顯示裝置，其中該阻障層直接形成於該透光基板的該頂面，該上電極層直接形成於該透光基板的該底面。
  3. 如請求項2所述之電子紙顯示裝置，其中該透光基板的該底面具有從該顯示介質層往外延伸的一功能區，且該上電極層延伸至該功能區。
  4. 如請求項2所述之電子紙顯示裝置，其中該阻障層的頂面是裸露的。
  5. 如請求項1所述之電子紙顯示裝置，其中該阻障層直接形成於該透光基板的該底面，該上電極層直接形成於該阻障層的底面，使該上電極層與該阻障層直接接觸。
  6. 如請求項5所述之電子紙顯示裝置，其中該透光基板的該底面具有從該顯示介質層往外延伸的一功能區，且該阻障層與該上電極層延伸至該功能區。
  7. 如請求項5所述之電子紙顯示裝置，其中該透光基板的該頂面是裸露的。
  8. 如請求項1所述之電子紙顯示裝置，其中該透光基板的側壁、該阻障層的邊緣與該上電極層的邊緣在垂直方向上對齊。
  9. 如請求項1所述之電子紙顯示裝置，其中該顯示介質層的邊緣內縮於該透光基板的一側壁而使該透光基板具有一凸出部，以及該電子紙顯示裝置更包括一密封膠，其位於該透光基板的該凸出部與該薄膜陣列基板之間，且圍繞該顯示介質層。
  10. 如請求項9所述之電子紙顯示裝置，其中該密封膠接觸該上電極層的底面。
  11. 如請求項10所述之電子紙顯示裝置，其中該密封膠延伸至該透光基板的該側壁的下部，使該透光基板的該側壁的上部裸露。
  12. 如請求項1所述之電子紙顯示裝置，其中該顯示介質層包括複數個微膠囊或複數個微杯，且該些微膠囊的每一者或該些微杯的每一者其內具有不同顏色的帶電粒子。
  13. 一種電子紙顯示裝置，包括： 一薄膜陣列基板，其頂面具有一下電極層； 一透光基板，位於該薄膜陣列基板上方； 一上電極層，位於該透光基板的一底面； 一顯示介質層，位於該上電極層與該下電極層之間，該顯示介質層的邊緣內縮於該透光基板的一側壁而使該透光基板具有一凸出部；以及 一密封膠，位於該透光基板的該凸出部與該薄膜陣列基板之間，且圍繞該顯示介質層，該密封膠延伸至該透光基板的該側壁的下部。
  14. 如請求項13所述之電子紙顯示裝置，更包括: 一阻障層，直接形成於該透光基板的一頂面。
  15. 如請求項13所述之電子紙顯示裝置，更包括: 一阻障層，直接形成於該透光基板的該底面，該上電極層直接形成於該阻障層的底面，使該上電極層與該阻障層直接接觸。
  16. 一種電子紙顯示裝置的製造方法，包括： 直接形成一阻障層於一透光基板的一頂面與一底面的至少其中一者上，其中該阻障層與該透光基板直接接觸，該阻障層配置以阻擋水氣； 形成一上電極層於該透光基板的該底面； 形成一顯示介質層於該透光基板的該上電極層上；以及 將該透光基板與該顯示介質層設置於一薄膜陣列基板上，使該顯示介質層位於該上電極層與該薄膜陣列基板的一下電極層之間。
  17. 如請求項16所述之電子紙顯示裝置的製造方法，其中該上電極層直接形成於該透光基板的該底面。
  18. 如請求項16所述之電子紙顯示裝置的製造方法，其中該阻障層直接形成於該透光基板的該底面，且該上電極層直接形成於該阻障層的底面，使該上電極層與該阻障層直接接觸。
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