CN103365020A - 显示装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种显示装置及其制作方法。显示装置包括一透明基板、一主动元件阵列、一太阳能电池结构以及一电泳显示薄膜。透明基板具有彼此相对的一上表面及一下表面。主动元件阵列具有多个像素结构，且像素结构配置于透明基板的上表面上。太阳能电池结构直接配置于透明基板的下表面上。电泳显示薄膜配置于透明基板的上方，且包括一透明保护膜、一电极层以及多个显示介质。电极层设置于透明保护膜与显示介质之间，且显示介质位于电极层与主动元件阵列之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置及其制作方法，且特别是涉及一种电泳显示装置及其制作方法。
背景技术
随着资讯产品的普及与科技的发展，具有轻、薄、及可挠曲的特性一直是显示器主要追求的目标，而电泳显示器为其中一种备受瞩目的显示器。
目前常见的电泳显示器是由一电泳显示薄膜（electrophoreticdisplay film）以及一主动元件阵列基板组装而成。电泳显示薄膜中具有一电泳显示材料，其包含显示溶液以及散布于显示溶液中的多个显示粒子。当主动元件阵列基板驱动显示粒子时，显示粒子便会向上（接近阅读者方向）或向下（远离阅读者方向）移动。当外界光源被显示粒子反射，阅读者可观察到显示粒子或是显示溶液的颜色以获得对应的显示画面。
电泳显示器可直接利用外界光源来进行显示，因而可省略光源的设置以减低能量的耗费。不过，电泳显示器仍需外在电力作为驱动电压来源，而造成了使用上的不方便。
有鉴于上述现有的显示器存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的显示装置及其制作方法，能够改进现有的显示器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的显示器存在的缺陷，而提供一种显示装置，可减少外在电力的需求而具有储存电能及节能省电的特点。
本发明提供一种显示装置的制作方法，用以制作上述的显示装置。
本发明的一实施例提出一种显示装置，其包括一透明基板、一主动元件阵列、一太阳能电池结构以及一电泳显示薄膜。透明基板具有彼此相对的一上表面及一下表面。主动元件阵列具有多个像素结构，且像素结构配置于透明基板的上表面上。太阳能电池结构直接配置于透明基板的下表面上。电泳显示薄膜配置于透明基板的上方，且包括一透明保护膜、一电极层以及多个显示介质。电极层设置于透明保护膜与显示介质之间，且显示介质位于电极层与主动元件阵列之间。
在本发明的一实施例中，上述的太阳能电池结构包括多个电池单元。每一电池单元包括一第一导电层、一第二导电层以及一光伏层。第一导电层配置于透明基板的下表面上，而光伏层位于第一导电层与第二导电层之间。
在本发明的一实施例中，上述的电池单元以串联的方式彼此电性连接。
在本发明的一实施例中，上述的第一导电层包含一第一透明导电层，光伏层包含依序设置于第一导电层上的P型参杂微晶硅、本质微晶硅吸收层、N型参杂微晶硅，第二导电层包含一第二透明导电层及一金属电极层。
在本发明的一实施例中，上述的太阳能电池结构包括一微晶硅薄膜太阳能电池、一有机太阳能电池、一多晶硅薄膜太阳能电池或一铜铟镓硒太阳能电池。
本发明的一实施例提出一种显示装置的制作方法，其包括以下步骤。提供一透明基板。透明基板具有彼此相对的一上表面及一下表面。形成一主动元件阵列于透明基板的上表面上。直接形成一太阳能电池结构于透明基板的下表面上。贴合一电泳显示薄膜于主动元件阵列上。电泳显示薄膜包括一透明保护膜、一电极层以及多个显示介质。电极层设置于透明保护膜与显示介质之间，且显示介质位于电极层与主动元件阵列之间。
在本发明的一实施例中，上述的太阳能电池结构是在形成主动元件阵列之前所形成，且太阳能电池结构包括一多晶硅薄膜太阳能电池或一铜铟镓硒太阳能电池。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置，更包括：在形成太阳能电池结构之后且在形成主动元件阵列之前，形成一保护层以覆盖太阳能电池结构；以及在形成主动元件阵列之后，移除保护层，以暴露出太阳能电池结构。
在本发明的一实施例中，上述的太阳能电池结构是在形成主动元件阵列之后所形成，且太阳能电池结构包括一微晶硅薄膜太阳能电池或一有机太阳能电池。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置，更包括：在形成主动元件阵列之后且在形成太阳能电池结构之前，形成一保护层以覆盖主动元件阵列；以及在形成太阳能电池结构之后，移除保护层，以暴露出主动元件阵列。
基于上述，由于本发明的显示装置中具有太阳能电池结构，因此当显示装置在使用的状态下时，太阳能电池结构可将环境光直接转换为电泳显示薄膜所需的电能，并且将此电能先储存或再使用。如此一来，本发明的显示装置可达到减少外在电力的需求而具有储存电能及节能省电的特点。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。
图1B为图1A的太阳能电池结构的剖面示意图。
图2A至图2F为本发明的一实施例的一种显示装置的制作方法的剖面示意图。
图3A至图3F为本发明的另一实施例的一种显示装置的制作方法的剖面示意图。
【主要元件符号说明】
100、100a、100b：显示装置 110：透明基板
112：上表面 114：下表面
120：主动元件阵列 120a：像素结构
130、130’、130”：太阳能电池结构
130a：电池单元 132：第一导电层
134：第二导电层 136：光伏层
140：电泳显示薄膜 142：透明保护膜
144：电极层 146：显示介质
146a：黑色带电粒子 146b：电泳液
146c：白色带电粒子 150a、150b：保护层
C：半导体通道层 D：漏极
G：栅极 GI：栅绝缘层
I：绝缘层 P：像素电极
S：源极 T：薄膜电晶体
O：开口
具体实施方式
为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段以及其功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的显示装置及其制作方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1A为本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。图1B为图1A的太阳能电池结构的剖面示意图。请同时参考图1A与图1B，在本实施例中，显示装置100包括一透明基板110、一主动元件阵列120、一太阳能电池结构130以及一电泳显示薄膜140。详细来说，透明基板110具有彼此相对的一上表面112及一下表面114，其中透明基板110的材质例如是玻璃或塑胶。
主动元件阵列120具有多个像素结构120a，且像素结构120a配置于透明基板110的上表面112上。每一像素结构120a是由一栅极G、一栅绝缘层GI、一半导体通道层C、一源极S、一漏极D、一绝缘层I以及一像素电极P所组成，其中栅极G、栅绝缘层GI、半导体通道层C、源极S以及漏极D构成一薄膜电晶体T。在此，栅极G配置于透明基板110的上表面112上，而栅绝缘层GI、半导体通道层C、源极S/漏极D、绝缘层I以及像素电极P依序堆叠于栅极G上，且绝缘层I具有暴露出部分漏极D的开口O，而像素电极P透过开口O与漏极D电性连接。简言之，薄膜电晶体T是一种顶栅极（top gate）式的薄膜电晶体。当然，在其他未绘示的实施例中，薄膜电晶体T亦可是一种底栅极（bottomgate）式的薄膜电晶体或共平面电晶体(Coplanar TFT)式的薄膜电晶体，在此并不加以限制。此外，像素电极P的材质例如为透明导电材料。
太阳能电池结构130直接配置于透明基板110的下表面114上。请参考图1B，在本实施例中，太阳能电池结构130包括多个电池单元130a，其中每一电池单元130a包括一第一导电层132、一第二导电层134以及一光伏层136，且电池单元130a例如是以串联的方式彼此电性连接，用以提升输出电压。第一导电层132直接设置于透明基板110的下表面114上，而光伏层136位于第一导电层132与第二导电层134之间。不过，在所属技术领域中，太阳能电池结构130还可包括有其他的膜层，本实施例中所述的膜层仅为举例说明之用，并非用以限定本发明。举例来说，第一导电层132包含一透明导电层；光伏层136包含依序设置于第一导电层132上的P型参杂微晶硅、本质微晶硅吸收层、N型参杂微晶硅；第二导电层134包含一透明导电层及一金属电极层。在此，太阳能电池结构130例如是一微晶硅薄膜太阳能电池、一有机太阳能电池、一多晶硅薄膜太阳能电池或一铜铟镓硒太阳能电池。
电泳显示薄膜140配置于透明基板110的上方，且包括一透明保护膜142、一电极层144以及多个显示介质146。电极层144设置于透明保护膜142与显示介质146之间，且显示介质146位于电极层144与主动元件阵列120之间。在本实施例中，每一显示介质146包括一电泳液146b以及分布于电泳液146b中的多个黑色带电粒子146a与多个白色带电粒子146c，其中可通过施加直流电压或交流电压的方式以驱动黑色带电粒子146a与白色带电粒子146c的移动，从而使得各像素结构120a分别显示黑色、白色或是不同阶调的灰色。当然，在其他未绘示的实施例中，每一显示介质亦可是包括一电泳液以及分布于电泳液中的多个白色带电粒子，其中电泳液例如是黑色电泳液；或者是，电泳液与带电粒子可以具有其他颜色，在此并不加以限制。
由于本实施例的显示装置100中具有太阳能电池结构130，因此当显示装置100在使用的状态下时，太阳能电池结构130可将环境光（未绘示）直接转换为电泳显示薄膜140所需的电能，并且可将此电能先暂时储存或直接再使用。如此一来，本实施例的显示装置100可达到减少外在电力的需求而具有储存电能及节能省电的特点。
以上仅介绍本发明的显示装置100的结构，并未介绍本发明的显示装置100的工艺。对此，以下将以二个不同的实施例来说明显示装置100a、100b的制作方法，并配合图2A至图2F以及图3A至3F对显示装置100a、100b的工艺进行详细的说明。以下实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2A至图2F为本发明的一实施例的一种显示装置的制作方法的示意图。请先参考图2A，依照本实施例的显示装置100a的工艺，首先，提供一透明基板110，其中透明基板110具有彼此相对的一上表面112及一下表面114。在此，透明基板110的材质例如是玻璃或塑胶。
接着，请参考图2B，形成一主动元件阵列120于透明基板110的上表面112上，其中主动元件阵列120具有多个像素结构120a，且每一像素结构120a是由一栅极G、一栅绝缘层GI、一半导体通道层C、一源极S、一漏极D、一绝缘层I以及一像素电极P所组成。在此，绝缘层I具有暴露出部分漏极D的开口O，而像素电极P通过开口O与漏极D电性连接。栅极G、栅绝缘层GI、半导体通道层C、源极S以及漏极D构成一薄膜电晶体T，且此薄膜电晶体T例如是一种顶栅极（top gate）式的薄膜电晶体，而像素电极P的材质例如为透明导电材料。
接着，请参考图2C，形成一保护层150a以覆盖主动元件阵列120，其中保护层150a的材质例如是氧化硅（silicon oxide）、氮化硅（siliconnitride）、氮氧化硅（silicon oxynitride）或高分子聚合物（polymer）。
接着，请参考图2D，直接形成一太阳能电池结构130’于透明基板110的下表面114上，其中太阳能电池结构130’的结构形态与图1B的太阳能电池结构130的结构型态相似，请参考前述实施例有关太阳能电池结构130的描述，在此不赘述。在此，太阳能电池结构130’例如是一微晶硅薄膜太阳能电池或一有机太阳能电池。由于本实施例的太阳能电池结构130’所需的工艺温度低于主动元件阵列120所需的工艺温度，因此太阳能电池结构130’必需在形成主动元件阵列120之后才制作，如使才能确保太阳能电池结构130’的可靠度。
之后，请参考图2E，移除保护层150a，以暴露出主动元件阵列120。
最后，请参考图2F，贴合一电泳显示薄膜140于主动元件阵列120上。电泳显示薄膜140包括一透明保护膜142、一电极层144以及多个显示介质146。电极层144设置于透明保护膜142与显示介质146之间，且显示介质146位于电极层144与主动元件阵列120之间。在此，每一显示介质146包括一电泳液146b以及分布于电泳液146b中的多个黑色带电粒子146a与多个白色带电粒子146c，其中可通过施加直流电压或交流电压的方式以驱动黑色带电粒子146a与白色带电粒子146c的移动，从而使得各像素结构120a分别显示黑色、白色或是不同阶调的灰色，但并不此为限。至此，已完成显示装置100a的制作。
由于本实施例的主动元件阵列120与太阳能电池结构130’共用同一透明基板110，即主动元件阵列120与太阳能电池结构130’分别位于透明基板110的上表面112与下表面114上。因此，本实施例的显示装置100a不需大幅增加其厚度就可兼具电泳显示与太阳能电池储能及节能省电的功能。
图3A至图3F为本发明的另一实施例的一种显示装置的制作方法的剖面示意图。请参考图3A，依照本实施例的显示装置100b的工艺，首先，提供一透明基板110，其中透明基板110具有彼此相对的一上表面112及一下表面114。在此，透明基板110的材质例如是玻璃或塑胶。
接着，请参考图3B，直接形成一太阳能电池结构130”于透明基板110的下表面114上，其中太阳能电池结构130”的结构形态与图1B的太阳能电池结构130的结构型态相似，请参考前述实施例有关太阳能电池结构130的描述，在此不赘述。在此，太阳能电池结构130”例如是一多晶硅薄膜太阳能电池或一铜铟镓硒太阳能电池。
接着，请参考图3C，形成一保护层150b以覆盖太阳能电池结构130”，其中保护层150a的材质例如是氧化硅（silicon oxide）、氮化硅（siliconnitride）、氮氧化硅（silicon oxynitride）或高分子聚合物（polymer）。
接着，请参考图3D，形成一主动元件阵列120于透明基板110的上表面112上，其中主动元件阵列120具有多个像素结构120a，且每一像素结构120a是由一栅极G、一栅绝缘层GI、一半导体通道层C、一源极S、一漏极D、一绝缘层I以及一像素电极P所组成。在此，绝缘层I具有暴露出部分漏极D的开口O，而像素电极P透过开口O与漏极D电性连接。栅极G、栅绝缘层GI、半导体通道层C、源极S以及漏极D构成一薄膜电晶体T，且此薄膜电晶体T例如是一种顶栅极（top gate）式的薄膜电晶体，而像素电极P的材质例如为透明导电材料。
由于本实施例的太阳能电池结构130”所需的工艺温度高于主动元件阵列120所需的工艺温度，因此太阳能电池结构130”必需在形成主动元件阵列120之前先形制作，如使才能确保后续主动元件阵列120的工艺可靠度。
之后，请参考图3E，移除保护层150b，以暴露出太阳能电池结构130”。
最后，请参考图3F，贴合一电泳显示薄膜140于主动元件阵列120上。电泳显示薄膜140包括一透明保护膜142、一电极层144以及多个显示介质146。电极层144设置于透明保护膜142与显示介质146之间，且显示介质146位于电极层144与主动元件阵列120之间。在此，每一显示介质146包括一电泳液146b以及分布于电泳液146b中的多个黑色带电粒子146a与多个白色带电粒子146c，其中可通过施加直流电压或交流电压的方式以驱动黑色带电粒子146a与白色带电粒子146c的移动，从而使得各像素结构120a分别显示黑色、白色或是不同阶调的灰色，但并不此为限。至此，已完成显示装置100b的制作。
综上所述，由于本发明的显示装置中具有太阳能电池结构，因此当显示装置在使用的状态下时，太阳能电池结构可将环境光直接转换为电泳显示薄膜所需的电能，并且将此电能先储存或再使用。如此一来，本发明的显示装置可达到减少外在电力的需求而具有储存电能及节能省电的特点。再者，由于本发明的主动元件阵列与太阳能电池结构共用同一透明基板，因此本发明的显示装置不需大幅增加其厚度就可兼具电泳显示与太阳能电池储能及节能省电的功能。此外，制作太阳能电池结构与主动元件阵列前，可先行评估所需的对应工艺温度后，决定制成做顺序，进而确保太阳能电池结构与主动元件阵列的工艺可靠度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种显示装置，其特征在于包括：
一透明基板，具有彼此相对的一上表面及一下表面；
一主动元件阵列，具有多个像素结构，且上述像素结构配置于该透明基板的该上表面上；
一太阳能电池结构，直接配置于该透明基板的该下表面上；以及
一电泳显示薄膜，配置于该透明基板的上方，且包括一透明保护膜、一电极层以及多个显示介质，其中该电极层设置于该透明保护膜与上述显示介质之间，且上述显示介质位于该电极层与该主动元件阵列之间。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于其中该太阳能电池结构包括多个电池单元，各该电池单元包括一第一导电层、一第二导电层以及一光伏层，该第一导电层直接配置于该透明基板的该下表面上，该光伏层位于该第一导电层与该第二导电层之间。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于其中上述电池单元以串联的方式彼此电性连接。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于其中该第一导电层包含一第一透明导电层，该光伏层包含依序设置于该第一导电层上的P型参杂微晶硅、本质微晶硅吸收层、N型参杂微晶硅，该第二导电层包含一第二透明导电层及一金属电极层。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于其中该太阳能电池结构包括一微晶硅薄膜太阳能电池、一有机太阳能电池、一多晶硅薄膜太阳能电池或一铜铟镓硒太阳能电池。
6.一种显示装置的制作方法，其特征在于包括：
提供一透明基板，该透明基板具有彼此相对的一上表面及一下表面；
形成一主动元件阵列于该透明基板的该上表面上；
直接形成一太阳能电池结构于该透明基板的该下表面上；以及
贴合一电泳显示薄膜于该主动元件阵列上，其中该电泳显示薄膜包括一透明保护膜、一电极层以及多个显示介质，该电极层设置于该透明保护膜与上述显示介质之间，且上述显示介质位于该电极层与该主动元件阵列之间。
7.如权利要求6所述的显示装置的制作方法，其特征在于其中该太阳能电池结构是在形成该主动元件阵列之前所形成，且该太阳能电池结构包括一多晶硅薄膜太阳能电池或一铜铟镓硒太阳能电池。
8.如权利要求7所述的显示装置的制作方法，其特征在于更包括：
在形成该太阳能电池结构之后且在形成该主动元件阵列之前，形成一保护层以覆盖该太阳能电池结构；以及
在形成该主动元件阵列之后，移除该保护层，以暴露出该太阳能电池结构。
9.如权利要求6所述的显示装置的制作方法，其特征在于其中该太阳能电池结构是在形成该主动元件阵列之后所形成，且该太阳能电池结构包括一微晶硅薄膜太阳能电池或一有机太阳能电池。
10.如权利要求9所述的显示装置的制作方法，其特征在于更包括：
在形成该主动元件阵列之后且在形成该太阳能电池结构之前，形成一保护层以覆盖该主动元件阵列；以及
在形成该太阳能电池结构之后，移除该保护层，以暴露出该主动元件阵列。
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