CN104459993B - 像素、以及包括该像素的电润湿显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了像素、以及包括该像素的电润湿显示装置，该像素结构包括：提供一基板，在像素区域内，依次形成第一像素电极、公共电极、以及第二像素电极，所述第一像素电极与所述公共电极之间形成第一存储电容，所述公共电极与所述第二像素电极之间形成第二存储电容。本发明通过提供包括该像素的电润湿显示装置，不仅可以实现像素开口率最大化，还可以增强存储电容，实现电润湿显示的稳定性。

Description

像素、以及包括该像素的电润湿显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置领域，尤其涉及一种像素、以及包括该像素的电润湿显示装置。

背景技术

电润湿(Electro wetting)是微流体现象之一，采用电润湿原理实现显示的技术就是电润湿显示(Electro wetting Display，EWD)技术。电润湿显示技术利用油与水界面固有的自然力以及为利用这些力量而开发出的显示技术。具体是通过施加电压来调整染色油滴等疏水颜料疏水性表面的水合性，使染色油滴在不加电压时均匀扩散在像素内，在施加电压后被迅速推送到像素边缘，从而实现彩色灰阶显示。

EWD装置的具体工作原理如图1A、B所示。如图1A所示，在不加电压的关态，染色油滴20平铺在厌水亲油绝缘层的表面，整个像素的反射光通过染色油滴后使反射光表现为染色油滴的颜色。如果染色油滴为黑色，则像素显示暗态。如图1B所示，在上基板10和下基板30之间施加电压的开态，厌水亲油绝缘层从疏水性转变为亲水性，油滴20收缩，脱离厌水亲油绝缘层的表面，反射光大部分直接通过水后反射出去，只有小部分通过油滴而不能反射出去，像素整体显示为亮态。通过改变染色油滴脱离厌水亲油绝缘层的量，即暴露在水中的反射面积的大小，可以调制出各种灰阶亮度。其中，每个像素中的油滴20都通过挡水墙38互相隔离开来。

图2为现有技术中一像素结构的平面示意图。在所述阵列基板上，从衬底开始，依次有第一金属层M1，栅极绝缘层层GI，半导体层，第二金属层M2，钝化层PAS，接触孔，像素电极ITO以及亲水性隔离墙等。第一金属层M1形成的图案有扫描线31和公共电极线32，第二金属层M2形成的图案有数据线34和金属像素电极35，还包括所述数据线34沿所述扫描线31方向的数据线延长线，所述数据线延长线、所述扫描线31、像素电极35连接线与所述半导体层图案构成薄膜晶体管33，在像素电极上方设计有大尺寸的接触孔36，覆盖接触孔36并且扩展到整个像素区的是ITO像素电极37，分布在像素四周的起挡水作用的是亲水性隔离墙38。

图3为图2中像素结构沿A-A’方向的剖面示意图。如图3所示，在玻璃衬底30上面，依次分布着公共电极32，栅极绝缘层GI，金属像素电极35，钝化层PAS，接触孔36，ITO像素电极37。传统电润湿显示器的存储电容Cst是以金属像素电极35与公共电极32作为上下电极，以栅极绝缘层作为介质的平行板电容。

目前电润湿显示器采用的是低频驱动，像素需要保持的电压时间较长，并且电润湿显示没有液晶，在像素中也不存在液晶电容。所以电润湿显示在同液晶显示相比，其显示的稳定性会比较差。特别是在使用与液晶显示相同的TFT工艺的时候。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明主要目的在于提供一种像素、以及包括该像素的电润湿显示装置，其像素结构能够增加像素的存储电容，使得电润湿显示器的显示稳定性得到了很大的提升。

为实现上述的目的，本发明一实施例提出了一种像素，包括：

一基板，其上依次形成有：第一金属层，具有扫描线，公共电极连接线段，第一像素电极的图案；绝缘层，具有穿过所述绝缘层的第一接触孔、第二接触孔图案；

半导体层，形成沟道图案；第二金属层，具有数据线，公共电极，像素电极连接线的图案；钝化层，具有第三接触孔图案；透明电极层，具有第二像素电极的图案；

其中，所述扫描线与所述数据线交叉围成像素区域，所述第一像素电极图案、所述公共电极与所述第二像素电极在所述像素区域内两两交叉重叠，且所述公共电极通过所述第一接触孔与所述公共电极线段电连接；所述像素电极连接线通过所述第二接触孔与所述第一像素电极连接，所述第二像素电极通过所述第三接触孔与所述第像素电极连接线电连接。

进一步地，所述第二像素电极与所述公共电极之间形成第一存储电容；所述公共电极与所述第一像素电极之间形成第二存储电容。

进一步地，还包括所述数据线沿所述扫描线方向的数据线延长线，所述数据线延长线、所述扫描线、像素电极连接线与所述沟道图案构成薄膜晶体管。

进一步地，在所述第二像素电极上还设有一亲水隔离墙，与所述像素区域的边界重叠。

为实现上述的目的，本发明另一实施例提出了一种像素，包括：一基板，其上依次形成有：第一金属层，具有扫描线，公共电极连接线段，第一像素电极的图案；

绝缘层，具有有穿过所述绝缘层的第四接触孔；半导体层，形成半导体图案；第二金属层，具有数据线，公共电极，像素电极连接线的图案；钝化层，具有第五接触孔图案；透明电极层，具有第二像素电极的图案；

其中，所述扫描线与所述数据线交叉围成像素区域，所述第一像素电极图案、所述公共电极与所述第二像素电极在所述像素区域内两两交叉重叠，且所述公共电极通过所述第四接触孔与所述公共电极线段电连接；所述第二像素电极通过所述第五接触孔与所述第一像素电极电连接。

进一步地，所述第二像素电极与所述公共电极之间形成第一存储电容；所述公共电极与所述第一像素电极之间形成第二存储电容。

进一步地，还包括所述数据线沿所述扫描线方向的数据线延长线，所述数据线延长线、所述扫描线、像素电极连接线与所述半导体层图案构成薄膜晶体管。

进一步地，在所述第二像素电极上还设有一亲水隔离墙，与所述像素区域的边界重叠。

进一步地，所述公共电极覆盖所述像素区域，且所述第二像素电极的面积大于所述第一像素电极或公共电极的面积。

为实现上述的目的，本发明还提出了一种电湿润显示装置，包括：第一基板，其上布置有呈阵列排布的上述实施例中的像素；第二基板，与所述第一基板对置；显示介质，夹设于所述第一基板与所述第二基板之间，具有彼此不相容的第一液体和第二液体以及疏水层。

本发明与现有技术相比，其优点在于可有效的增大像素的存储电容，对电润湿显示装置的显示稳定性有很大的提升。

附图说明

图1A为现有技术中电润湿显示装置第一工作状态剖面结构示意图；

图1B为现有技术中电润湿显示装置第一工作状态剖面结构示意图；

图2为现有技术中一像素结构的平面示意图；

图3为图2中像素结构沿A-A’方向的剖面示意图；

图4为本发明实施例1的像素结构平面示意图；

图5为图4中像素结构沿B-B’方向的剖面示意图；

图6为本发明实施例2的像素结构平面示意图；

图7图6中像素结构沿C-C’方向的剖面示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

在以下描述中，为了解释说明，提出许多具体的细节以提供对本发明的全面理解。但是显然，本发明能够实现为不具有这些具体细节。在其他情况中，已知结构和设备以框图形式示出，以避免不必要的对本发明的误解。

实施例一

图4为本发明实施例1的像素结构平面示意图。如图4所示，在所述像素结构中，存储电容是由第一金属层M1，栅极绝缘层GI，第二金属层M2，钝化层PAS，ITO透明电极层形成。通过上下两层的双存储电容结构来增加存储电容的大小，提高显示的稳定性。

如图4所示：实施例一所述的阵列基板，在衬底上依次分布为由第一金属层M1构成的扫描线31，公共电极连接线段32a，金属像素电极35；由第二金属层M2构成的数据线34，公共电极32b，像素电极连接线39。还包括所述数据线34沿所述扫描线31方向的数据线延长线，所述数据线延长线、所述扫描线31、像素电极35连接线与所述半导体层图案构成薄膜晶体管33。

由第二金属层构成的公共电极32b通过第一接触孔36a与由第一金属层构成的公共电极连接线段32a形成等电位连接；由第一金属层构成的金属像素电极35通过第二接触孔36c与由第二金属层构成的像素电极连接线39形成等电位连接。第一、二接触孔36a、36c为在第一金属层上刻穿栅极绝缘层GI后的接触孔。

在像素电极连接线39的上方，通过第三接触孔36b，把像素电极的电压传输给ITO像素电极37。接触孔36b为在第二金属层上刻穿钝化层PAS后的接触孔。

采用本实施例提供的像素结构，电润湿显示装置可以在像素的开口区形成两个存储电容：第一存储电容Cst1和第二存储电Cst2。

形成第一存储电容Cst1的结构如下：以ITO像素电极37与公共电极32b作为上下电极，以栅极绝缘层GI作为介质的平行板电容。

形成第二存储电容Cst2的结构如下：以金属像素电极35与公共电极32b作为上下电极，以钝化层PAS作为介质的平行板电容。

与现有的电润湿显示装置的像素结构相比，实施例一的像素结构需要增加一道光刻工艺，即在第一金属层上形成第一、二接触孔36a、36c。

与现有的电润湿显示装置的像素结构一样，实施例一的像素结构在ITO像素电极上还设有一亲水隔离墙38。

所述公共电极覆盖所述像素区域，且所述ITO像素电极的面积大于所述金属像素电极或公共电极的面积。

在图4中，对应BB’的断面图是传统电润湿显示器的存储电容Cst的断面图。如图5所示，在玻璃衬底30上面，依次分布着由第一金属层构成的金属像素电极35，栅极绝缘层GI，第一金属层上刻穿栅极绝缘层的接触孔36a，由第二金属层构成的像素电极连接线39和公共电极32b，钝化层PAS，第二金属层上刻穿钝化层的接触孔36b，ITO像素电极37。如图5所示，以金属像素电极35与公共电极32b作为上下电极，以栅极绝缘层GI作为介质形成存储电容Cst1。以ITO像素电极37与公共电极32b作为上下电极，以钝化层PAS作为介质形成存储电容Cst2。

实施例二

图6为本发明实施例2的像素结构平面示意图。如图6所示，在所述像素结构中，存储电容是由金属层M1，栅极绝缘层GI，金属层M2，钝化层PAS，ITO透明电极层形成。通过上下两层的双存储电容结构来增加存储电容的大小，提高显示的稳定性。

如图6所示：实施例二所述的阵列基板，在衬底上依次分布为由第一金属层M1构成的扫描线31，公共电极连接线段32a，金属像素电极35；由第二金属层M2构成的数据线34，公共电极32b，像素电极连接线39。扫描线31与半导体层、数据线34、像素电极连接线39形成现有的薄膜晶体管33。

由第二金属层构成的公共电极32b通过第四接触孔36a与由第一金属层构成的公共电极连接线段32a形成等电位连接；由第一金属层构成的金属像素电极35通过接触孔36a与由第二金属层构成的像素电极连接线39形成等电位连接。接触孔36a为在第一金属层上刻穿栅极绝缘层GI后的接触孔。

同时在像素电极连接线39和金属像素电极35的上方，通过第五接触孔36b，把像素电极的电压传输给ITO像素电极37。第五接触孔36b为同时在第一金属层和第二金属层上依次刻穿钝化层PAS和栅极绝缘层GI后的接触孔。

采用本实施例提供的像素结构，电润湿显示装置可以在像素的开口区形成两个存储电容：存储电容Cst1和存储电Cst2。

形成存储电容Cst1的结构如下：以ITO像素电极37与公共电极32b作为上下电极，以栅极绝缘层GI作为介质的平行板电容。

形成存储电容Cst2的结构如下：以金属像素电极35与公共电极32b作为上下电极，以钝化层PAS作为介质的平行板电容。

所述公共电极覆盖所述像素区域，且所述ITO像素电极的面积大于所述金属像素电极或公共电极的面积。

与现有的电润湿显示装置的像素结构相比，实施例二的像素结构需要增加一道光刻工艺，即在第一金属层上形成接触孔36a。

与现有的电润湿显示装置的像素结构一样，实施例一的像素结构在ITO像素电极上还设有一亲水隔离墙38。

在图7中，对应CC’的断面图是传统电润湿显示器的存储电容Cst的断面图。如图7所示，在玻璃衬底30上面，依次分布着由第一金属层构成的金属像素电极35，栅极绝缘层GI，第一金属层上刻穿栅极绝缘层的接触孔36a，由第二金属层构成的像素电极连接线39和公共电极32b，钝化层PAS，第二金属层上刻穿钝化层的接触孔36b，ITO像素电极37。如图5所示，以金属像素电极35与公共电极32b作为上下电极，以栅极绝缘层GI作为介质形成存储电容Cst1。以ITO像素电极37与公共电极32b作为上下电极，以钝化层PAS作为介质形成存储电容Cst2。

本发明还提出了一种电湿润显示装置，包括：第一基板，其上布置有呈阵列排布的如上述实施例所述的像素；第二基板，与所述第一基板对置；显示介质，夹设于所述第一基板与所述第二基板之间，具有第一、二彼此不相容的液体以及疏水层。

本发明的所使用的材料和工艺没有进行详细的说明，因为这些没有被本发明所改变，并且这些实现的过程被本领域技术人员所熟知，本发明所公开的像素结构除了包括于本发明的电润湿显示装置以外，还可以包括于其他需要增加开口率和存储电容的其他显示装置中。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种像素，包括：

一基板，其上依次形成有：

第一金属层，具有扫描线，公共电极连接线段，第一像素电极的图案；

绝缘层，具有穿过所述绝缘层的第一接触孔、第二接触孔图案；

半导体层，形成沟道图案；

第二金属层，具有数据线，公共电极，像素电极连接线的图案；

钝化层，具有第三接触孔图案；

透明电极层，具有第二像素电极的图案；

其中，所述扫描线与所述数据线交叉围成像素区域，所述第一像素电极图案、所述公共电极与所述第二像素电极在所述像素区域内两两交叉重叠，所述第二像素电极与所述公共电极之间形成第一存储电容；所述公共电极与所述第一像素电极之间形成第二存储电容；

且所述公共电极通过所述第一接触孔与所述公共电极线段电连接；所述像素电极连接线通过所述第二接触孔与所述第一像素电极连接，所述第二像素电极通过所述第三接触孔与所述第一像素电极连接线电连接。

2.根据权利要求1所述的像素，其特征在于：还包括所述数据线沿所述扫描线方向的数据线延长线，所述数据线延长线、所述扫描线、像素电极连接线与所述沟道图案构成薄膜晶体管。

3.根据权利要求1或2所述的像素，其特征在于：在所述第二像素电极上还设有一亲水隔离墙，与所述像素区域的边界重叠。

4.一种像素，包括：

一基板，其上依次形成有：

第一金属层，具有扫描线，公共电极连接线段，第一像素电极的图案；

绝缘层，具有有穿过所述绝缘层的第四接触孔；

半导体层，形成半导体图案；

第二金属层，具有数据线，公共电极，像素电极连接线的图案；

钝化层，具有第五接触孔图案；

透明电极层，具有第二像素电极的图案；

其中，所述扫描线与所述数据线交叉围成像素区域，所述第一像素电极图案、所述公共电极与所述第二像素电极在所述像素区域内两两交叉重叠，所述第二像素电极与所述公共电极之间形成第一存储电容；所述公共电极与所述第一像素电极之间形成第二存储电容；

且所述公共电极通过所述第四接触孔与所述公共电极线段电连接；所述第二像素电极通过所述第五接触孔与所述第一像素电极电连接。

5.根据权利要求4所述的像素，其特征在于：还包括所述数据线沿所述扫描线方向的数据线延长线，所述数据线延长线、所述扫描线、像素电极连接线与所述半导体层图案构成薄膜晶体管。

6.根据权利要求4或5所述的像素，其特征在于：在所述第二像素电极上还设有一亲水隔离墙，与所述像素区域的边界重叠。

7.根据权利要求1或4所述的像素，其特征在于：所述公共电极覆盖所述像素区域，

且所述第二像素电极的面积大于所述第一像素电极或公共电极的面积。

8.一种电湿润显示装置，包括：

第一基板，其上布置有呈阵列排布的如权利要求1-7任一项所述的像素；

第二基板，与所述第一基板对置；

显示介质，夹设于所述第一基板与所述第二基板之间，具有彼此不相容的第一液体和第二液体以及疏水层。