CN101378611B - 主动式电润湿显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种主动式电润湿显示器，其包括一第一基板、一第二基板、呈格状设置在该第二基板上的多个隔绝墙、非导电的第一流体以及导电的第二流体。由相邻的隔绝墙所界定的最小区域定义一像素区域，每一像素区域包括两相对短边以及与该两短边相交的两长边。该第一流体填充在相邻隔绝墙间的像素区域内。该第二流体填充在该第一流体与该第一基板之间，且与该第一流体互不相溶。每一像素区域对应的第二基板上包括一开关元件与一像素电极，该开关元件控制外加电压是否传送至该像素电极，且该开关元件设置于该两短边之间，在该开关元件与构成该像素区域的两短边之间均设有该像素电极。该主动式电润湿显示器各像素区域的开关响应时间较短。

Description

主动式电润湿显示器
技术领域
本发明涉及一种主动式电润湿显示器(Active Driving TypeElectro-wetting Display)。
背景技术
电润湿显示器为近年来应用在显示器的新技术，其因具有低耗电、广视角及高响应速度的特点而倍受研究与重视。近年来，研究出便于驱动控制的主动式电润湿显示器。
请参阅图1，是一种现有技术主动式电润湿显示器的局部截面示意图。该主动式电润湿显示器10包括相对设置的一第一基板11、一第二基板18，设置在该第一基板11与该第二基板18间的一矩阵电路层12、一疏水性绝缘层13、多个隔绝墙14、第一流体15及第二流体16。
该矩阵电路层12设置在该第二基板18表面。该疏水性绝缘层13设置在该矩阵电路层12表面。该多个隔绝墙14呈格状设置在该疏水性绝缘层13上，且通过相邻的隔绝墙14所界定的最小单元定义为一像素区域R。该第一流体15对应该像素区域R填充在该疏水性绝缘层13表面上。该第二流体16设置在该第一流体15与该第一基板11之间。
请一并参阅图2与图3，图2是该主动式电润湿显示器10的矩阵电路层12的俯视结构图，图3是该矩阵电路层12对应一像素区域R的结构分布示意图。该矩阵电路层12包括多条平行排列的扫描线121、多条与该扫描线121垂直绝缘相交的数据线122、多条公共线123、多个位于该扫描线121与数据线122相交处的薄膜晶体管124以及多个像素电极125。单一公共线123设置在相邻两扫描线122之间且靠近任意一扫描线121处，其沿该薄膜晶体管124所在一侧延伸出一公共电极垫(图未示)。该多个扫描线121与该多条数据线122与该隔绝墙14对应设置，由该扫描线121与该数据线122共同界定的最小矩形区域包括一薄膜晶体管区R1与一电极区R2，该薄膜晶体管区R 1对应设置一薄膜晶体管124。该电极区R2设置在该最小矩形区域的其它位置，其对应设置一像素电极125，该像素电极125与该公共电极垫重迭设置且二者与夹在其间的绝缘层(图未示)构成一存储电容(未标示)。
请一并参阅图4，是该矩阵电路层12一最小矩形区域沿IV-IV方向的剖视图。该矩阵电路层12的一最小矩形区域的薄膜晶体管124包括一栅极126、一栅极绝缘层130、一半导体层140、一源极127、一漏极128及一钝化层150。该栅极126对应该薄膜晶体管区R1设置在该第二基板18表面，其与该扫描线121相连。该栅极绝缘层130覆盖该栅极125并延伸覆盖该第二基板18。该半导体层140对应该栅极126设置在该栅极绝缘层130表面。该源极127与该漏极128相对设置，且分别与该半导体层140部分交叠，该源极127与该数据线122连接。该钝化层150覆盖该源极127、该漏极128、该半导体层140，并延伸覆盖该电极区R2处的栅极绝缘层130。该像素电极125设置在部分漏极128对应处与该像素区域R2对应的钝化层150上。
该最小矩阵区域进一步包括一连接孔160与一绝缘层170。该连接孔160贯穿该钝化层150设置在该漏极128处，从而使该像素电极通过该连接孔160与该漏极128相连。该绝缘层170覆盖该钝化层150与该像素电极125，并使该矩阵电路层12表面平整化。
当加载开启电压经由该扫描线121使该薄膜晶体管124的栅极126开启，从而使数据电压依次经由该数据线122及该源极127、该漏极128传送至该像素电极125，同时，持续传送一公共电压经由该公共线123至该第二流体16。当该像素电极125与该第二流体16所加载的电压小于某一临界电压时，该第一流体15均匀覆盖在该像素区域R内的疏水性绝缘层13上，该第二流体16与该第一流体15层叠设置，从而阻隔入射光通过，即使该像素区域R处于关闭状态。反之，当该像素电极125与该第二流体16产生电压差大于该临界电压时，该第一流体15被该第二流体16挤压至该薄膜晶体管124对应的角落处，从而使该第二流体16与该疏水性绝缘层13接触，以便入射光通过，即使该像素区域R处于开启状态。
从上可见，该主动式电润湿显示器10的像素区域R从开启到关闭的响应时间取决于该第一流体15被挤压到角落所需的时间。然而，为了实现全彩式显示，业界通常在该第二流体16与该第一基板11之间添加一彩色滤光片。在通常情况下，彩色滤光片的各子像素单元(如红、绿、蓝子像素单元)均呈长条状，且子像素单元与该像素区域R需对应设置，因此，构成一像素区域R的隔绝墙14也必须具备两相对长边与两相对短边，且由于薄膜晶体管124设置在一长边与一短边相交处，则当像素区域R开启时，原本均匀分布在像素区域R内的第一流体15仅能够自构成该像素区域R的两边移动至该薄膜晶体管124对应的像素区域R处，导致该主动式电润湿显示器10的像素区域R开关响应时间较长。
发明内容
为了解决现有技术主动式电润湿显示器的像素区域开关响应时间较长的问题，有必要提供一种像素区域开关响应时间较短的主动式电润湿显示器。
一种主动式电润湿显示器，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、多个隔绝墙、非导电的第一流体以及导电的第二流体。该多个隔绝墙呈格状设置在该第二基板上，且由相邻的隔绝墙所界定的最小区域定义一像素区域，每一像素区域包括长度较短的两短边以及与该两短边相交的两长边。该第一流体填充在相邻隔绝墙间的像素区域内。该第二流体与该第一流体互不相溶，其填充在该第一流体与该第一基板之间。每一像素区域对应的第二基板上进一步包括一开关元件与一像素电极，该开关元件控制外加电压是否传送至该像素电极，且在该开关元件与构成该像素区域的两短边之间均设有该像素电极，且该开关元件设置于该两短边之间。
一种主动式电润湿显示器，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、多个隔绝墙、非导电的第一流体以及导电的第二流体。该多个隔绝墙呈格状设置在该第二基板上，且由相邻的隔绝墙所界定的最小区域定义一像素区域，每一像素区域包括长度较短的两相对短边以及与该两短边相交的两长边。该第一流体填充在相邻隔绝墙间的像素区域内。该第二流体与该第一流体互不相溶，其填充在该第一流体与该第一基板之间。该主动式电润湿显示器进一步包括一设置于该第二基板上的矩阵电路层，该矩阵电路层包括相互平行设置的公共线，多条与该公共线垂直绝缘相交的数据线及多条扫描线。与每一像素区域对应的矩阵电路层的矩形区域进一步包括一薄膜晶体管区及一电极区，该薄膜晶体管区用于设置一开关元件，该电极区对应设置一像素电极，且该电极区设置于除该薄膜晶体管区之外的该像素区域内，每一像素区域的两短边与二相邻的公共线对应设置，两长边与二相邻的数据线对应设置，每一扫描线设置于相邻二公共线之间，且贯穿对应的薄膜晶体管区，该薄膜晶体管区分别到构成相应像素区域的两短边的距离比介于2/3～3/2之间。
与现有技术相比，上述主动式电润湿显示器的开关元件与构成该像素区域的两短边之间均设有该像素电极，使原本仅能自像素区域两侧边移动至开关元件所在处的第一流体，能够自至少三侧边移动至该开关元件所在处，从而缩短上述主动式电润湿显示器的像素区域开启与关闭的响应时间。
附图说明
图1是一种现有技术主动式电润湿显示器的局部截面示意图。
图2是图1所示主动式电润湿显示器的矩阵电路层的俯视结构图。
图3是图2所示矩阵电路层对应一像素区域的结构分布示意图。
图4是图2所示矩阵电路层一最小矩形区域沿IV-IV方向的剖视图。
图5是本发明主动式电润湿显示器一较佳实施方式的处于关闭状态时的局部截面示意图。
图6是图5所示主动式电润湿显示器的矩阵电路层的俯视结构示意图。
图7是图6所示矩阵电路层对应一像素区域的分布结构示意图。
图8是图6所示矩阵电路层对应一像素区域沿VIII-VIII方向的剖视图。
图9是图5所示主动式电润湿显示器的一像素区域处于开启状态时的结构示意图。
图10是应用在图5所示主动式电润湿显示器的省略彩色光刻胶结构的第一基板对应一像素区域的平面结构示意图。
具体实施方式
请参阅图5，是本发明主动式电润湿显示器一较佳实施方式的处于关闭状态时的局部截面示意图。该主动式电润湿显示器30包括相对设置的一第一基板31、一第二基板38以及设置在该第一基板31与该第二基板38间的一矩阵电路层32、一疏水性绝缘层33、多个隔绝墙34、第一流体35及第二流体36。
该矩阵电路层32具有一定厚度，其设置在该第二基板38表面，其上等间距设置有多个凹孔371，该凹孔371是沿该矩阵电路层38的厚度方向凹陷而成。该疏水性绝缘层33利用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，C VD)均匀沉积在该凹孔371内壁以及该矩阵电路层32的平整表面上，其材料可为透明非晶态含氟聚合物，如AF1600。该多个隔绝墙34呈格状设置在该疏水性绝缘层33上，且由两长度较短的相对隔绝墙34与两长度较长的相对隔绝墙34共同界定的最小区域定义为一像素区域P，且每一像素区域P对应设置一凹孔371。该第一流体35填充在各像素区域P的该疏水性绝缘层33上，并充满设置有该疏水性绝缘层33的凹孔371，其材料可为不透明彩油或类似十六烷的烷烃。该第二流体36填充在该第一流体35与该第一基板31之间，其是与该第一流体35互不相溶的透明导电液体，可为水或者盐溶液，如水与乙醇混合物中的氯化钾溶液。
请一并参阅图6与图7，图6是该主动式电润湿显示器30的矩阵电路层32的俯视结构示意图，图7是该矩阵电路层32对应一像素区域P的分布结构示意图。该矩阵电路层32包括多条平行排列的公共线321、多条与该公共线321垂直绝缘相交的数据线322以及多条相互平行的扫描线323、多个薄膜晶体管324以及多个像素电极325。每条扫描线323设置在由该隔绝墙34界定的像素区域P的中央位置，即距构成该像素区域P的两长度较短隔绝墙34距离大致相同处。该矩阵电路层32与该像素区域P对应的矩形区域包括一薄膜晶体管区M1与一电极区M2，该薄膜晶体管区M1为一近似L形块状区域，其对应该扫描线323且邻近该数据线322设置，用来设置该薄膜晶体管324。该电极区M2设置在该矩形区域的其余部分，其对应设置该像素电极325。
请一并参阅图8，是该矩阵电路层32对应一像素区域P沿VIII-VIII方向的剖视图。该矩阵电路层32对应一像素区域P的薄膜晶体管324包括一栅极326、一栅极绝缘层330、一半导体层340、一源极327、一漏极328及一钝化层350。该栅极326设置在该第二基板38表面，其与该扫描线323直接相连。该栅极绝缘层330覆盖该栅极326并延伸覆盖该电极区M2对应的第二基板38。该半导体层340对应该栅极326设置在该栅极绝缘层330表面。该源极327与该漏极328相对设置，且分别与该半导体层340部分交叠，该源极327则与该数据线322连接。该钝化层350覆盖该源极327、该漏极328、该半导体层340，并延伸覆盖该电极区M2处的栅极绝缘层330，其可为透明高分子材料。
该矩形区域进一步包括一连接孔360与一平坦化层370。该连接孔360贯穿部分漏极328上方的钝化层350。该平坦化层370为具有一定的厚度的彩色光刻胶，其可通过颜料分散法对应形成在栅极326两侧的钝化层350上，使该栅极326对应处曝露出该钝化层350，从而形成该凹孔371，则该孔371位于该薄膜晶体管324上方，且与该薄膜晶体管324共同设置在该像素区域P的中央位置。该像素电极325可利用溅镀法形成在该平坦化层370表面，并通过该连接孔360与该漏极328电连接。
请一并参阅图9，是该主动式电润湿显示器30的一像素区域P处于开启状态时的结构示意图。当加载开启电压经由该扫描线323使该薄膜晶体管324的栅极326开启，从而使数据电压依次经由该数据线322、源极327及漏极328传送至该像素电极325，同时，持续传送一公共电压经由该公共线321至该第二流体36。当该像素电极325与该第二流体36上的电压差小于一临界电压值时，该第一流体35与该第二流体36层叠设置，阻隔入射光通过，此时该像素区域P处于关闭状态。反之，当该像素电极325与该第二流体36产生电压差大于该临界电压值时，原本平坦分布的第一流体35受到该第二流体36挤压，汇集至薄膜晶体管324所在处，即该像素区域P的中央位置处，使该像素区域P处于开启状态。同时，由于该薄膜晶体管324对应处也设置有该凹孔371，则该第一流体35稳定地汇集在地势较低的凹孔371处。
由于该主动式电润湿显示器30将其薄膜晶体管324与控制该薄膜晶体管324开启的扫描线323共同对应设置在该像素区域P的中央位置处，则该第一流体35能够自构成该像素区域P的两相对短边与一长边向该薄膜晶体管324所在处流动，而不仅仅自与该薄膜晶体管324相对的短边与一长边向该薄膜晶体管324所在处流动，不仅缩短了第一流体35流动距离，也增加了其移动方向，从而缩短了该主动式电润湿显示器30在开启与关闭像素区域P时的响应时间。另外，由于该薄膜晶体管324上方对应的平坦化层370上具有该凹孔371，使该矩阵电路层32表面形成地势差，从而进一步保证当像素区域P开启时，该第一流体35稳定汇集在该薄膜晶体管324所在处。
另外，由于该主动式电润湿显示器30的平坦层370为彩色光刻胶材料，则仅需在该第一基板31表面对应制作黑矩阵(Black Matrix)即可，从而省略原本为实现全彩显示而在第一基板31与该第二流体36之间增加彩色滤光层的彩色光刻胶制造工艺，简化该主动式电润湿显示器30的制造过程，即仅需在该第一基板31表面上，形成如图10所示的黑矩阵310即可，该黑矩阵310对应该公共线321、数据线322、扫描线323及薄膜晶体管324设置。
对于上述主动式电润湿显示器30而言，若该薄膜晶体管324到长度较短的两相对隔绝墙34之间具有像素电极325或者该薄膜晶体管324设置在除了该隔绝墙34相交处与邻近两相对较短隔绝墙34所对应的像素区域P内时，均可起到缩短该主动式电润湿显示器30的像素区域P开启与关闭的响应时间。且当设置在该薄膜晶体管324与该两相对较短的隔绝墙34的像素区域P的面积比介于2/3～3/2之间或该薄膜晶体管区M1分别到构成该像素区域P的两长度较短隔绝墙34的水平距离比介于2/3～3/2之间时，均能够有效缩短该主动式电润湿显示器30的响应时间。而在本实施方式中，该主动式电润湿显示器30的薄膜晶体管324处于该像素区域P的中央位置时，即该薄膜晶体管324与该两相对较短的隔绝墙34的像素区域P的面积大致相同时，对在原本均匀分布在像素区域P内的第一流体35而言，其所移动的距离最短，该主动式电润湿显示器30能够获得最佳的响应时间。
另外，上述主动式电润湿显示器30可为穿透式主动式电润湿显示器，也可为反射式主动式电润湿显示器。当为穿透式主动式电润湿显示器时，该主动式电润湿显示器30的像素电极325为一透明导电材料，如氧化铟锡(Indium Tin Oxide)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide)。当为反射式主动式电润湿显示器时，该像素电极325为一反射电极，如具高反射率的金属电极，或者在该平坦化层370与该钝化层350之间设置一反射层。

Claims (14)

1.一种主动式电润湿显示器，其包括一第一基板、一第二基板、多个隔绝墙、非导电的第一流体以及导电的第二流体，该第二基板与该第一基板相对设置，该多个隔绝墙呈格状设置在该第二基板上，且由相邻的隔绝墙所界定的最小区域定义一像素区域，每一像素区域包括长度较短的两相对短边以及与该两短边相交的两长边，该第一流体填充在相邻隔绝墙间的像素区域内，该导电的第二流体填充在该第一流体与该第一基板之间，其与该第一流体互不相溶，每一像素区域对应的第二基板上进一步包括一开关元件与一像素电极，该开关元件控制外加电压是否传送至该像素电极，其特征在于：在该开关元件与构成该像素区域的两短边之间均设有该像素电极，且该开关元件设置于该两短边之间。
2.如权利要求1所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：设置在该开关元件与两短边间的像素电极的面积比介于2/3～3/2之间。
3.如权利要求2所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：设置在该开关元件与该两短边间的像素电极的面积相同。
4.如权利要求1所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：设置在每一像素区域的像素电极连续分布。
5.如权利要求1所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：每一像素区域对应的第二基板上进一步包括一扫描线，该扫描线平行设置在两短边之间。
6.如权利要求5所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：该扫描线邻近该开关元件设置。
7.如权利要求1所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：该主动式电润湿显示器进一步包括一平坦化层，该平坦化层设置在该像素电极与该第二基板之间。
8.如权利要求7所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：未设置该平坦化层的开关元件处具有一凹孔，该凹孔沿垂直于该第二基板的方向凹陷形成。
9.如权利要求7所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：该平坦化层的材料为彩色光刻胶。
10.如权利要求1所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：该像素电极为一透明电极或一反射电极。
11.如权利要求1所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：该主动式电润湿显示器进一步包括一黑矩阵，该黑矩阵设置在该第一基板表面，并与该开关元件与该多个隔绝墙对应设置。
12.一种主动式电润湿显示器，其包括一第一基板、一第二基板、多个隔绝墙、非导电的第一流体以及导电的第二流体，该第二基板与该第一基板相对设置，该多个隔绝墙呈格状设置在该第二基板上，从而界定多个像素区域，每一像素区域包括长度较短的两相对短边以及与该两短边相交的两长边，该第一流体填充在相邻隔绝墙间的像素区域内，该导电的第二流体填充在该第一流体与该第一基板之间，其与该第一流体互不相溶，该主动式电润湿显示器进一步包括一设置于该第二基板上的矩阵电路层，该矩阵电路层包括相互平行设置的公共线，多条与该公共线垂直绝缘相交的数据线及多条扫描线，其特征在于：与每一像素区域对应的矩阵电路层的矩形区域进一步包括一薄膜晶体管区及一电极区，该薄膜晶体管区用于设置一开关元件，该电极区对应设置一像素电极，且该电极区设置于除该薄膜晶体管区之外的该像素区域内，每一像素区域的两短边与二相邻的公共线对应设置，两长边与二相邻的数据线对应设置，每一扫描线设置于相邻二公共线之间，且贯穿对应的薄膜晶体管区，该薄膜晶体管区分别到构成相应像素区域的两短边的距离比介于2/3～3/2之间。
13.如权利要求12所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：该薄膜晶体管区到构成相应像素区域的两短边的距离相等。
14.如权利要求12所述的主动式电润湿显示器，其特征在于：每一扫描线设置在相应的像素区域的中央位置。
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