CN1591094A - 光干涉式显示面板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的光干涉式显示面板包含一基板，一光干涉式反射结构以及一保护结构。光干涉式反射结构包含数个可变色象素单元，形成于基板之上。保护结构利用一粘着材料与基板粘合，并将光干涉式反射结构包覆于两者之中。这样不但可利用粘着材料以阻隔空气中水分子、灰尘或氧气的入侵，并且还利用保护结构来减少光干涉式反射结构因受到外力碰触而被损伤的机会。

Description

光干涉式显示面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种平面显示器及其制造方法，并且特别涉及一种光干涉式显示面板及其制造方法。
背景技术
平面显示器由于具有体积小、重量轻的特性，在便携式显示设备，以及小空间应用的显示器市场中极具优势。现今的平面显示器除液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、有机电激发光二极管显示器(OrganicElectro-Luminescent Display，OLED)和等离子体显示器(Plasma Display Panel，PDP)等等之外，一种利用光干涉式的平面显示模式已被提出。
此一由光干涉式可变色象素单元阵列所形成的显示器在本质上具有低电力消耗、快速响应(Response Time)及双稳态(Bi-Stable)等特性，将可应用于显示器的面板，特别是在便携式(Portable)产品的应用，例如移动电话(MobilePhone)、个人数字助理(PDA)、便携式计算机(Portable Computer)等等。
请参见美国专利第5,835,255号，该专利揭露了一可见光的调整元件(Arrayof Modulation)，即一可变色象素单元，用来作为平面显示器。请参见图1A，图1A为现有可变色象素单元的剖面示意图。每一个可变色象素单元100形成于一基板110之上，包含两道墙(Wall)102及104，两道墙102、104间由支撑物106所支撑而形成一腔室(Cavity)108。两道墙102、104间的距离，也就是腔室108的长度为D。墙102为一光入射电极，具有光吸收率，可吸收部分可见光。墙104则为一光反射电极，利用电压驱动可以使其产生形变。
通常利用白光作为此可变色象素单元100的入射光源，白光由可见光频谱范围中各种不同波长(Wave Length，以λ表示)的光线所混成。当入射光穿过墙102而进入腔室108中时，仅有符合公式1.1中波长限制的入射光会在腔体108中产生建设性干涉而被反射输出，其中N为自然数。换句话说，
2D＝Nλ1                                 (1.1)
当腔室108的两倍长度2D满足入射光波长λ1的整数倍时，即可使此入射光波长λ1在此腔室108中产生建设性干涉，而输出该波长λ1的反射光。此时，观察者的眼睛顺着入射光入射墙102的方向观察，可以看到波长为λ1的反射光，因此，对可变色象素单元100而言，其处于“开”的状态，即为一亮态状态。
图1B绘示图1A中的可变色象素单元100在加上电压后的剖面示意图。请参照图1B，在电压的驱动下，墙104会因为静电吸引力而产生形变，向墙102的方向塌下。此时，两道墙102、104间的距离，也就是腔室108的长度并不为零，而是为d，而且此d可以等于零。
也就是说，公式1.1中的D将以d置换，入射光中所有光线的波长中，仅有符合公式1.1的波长(λ2)可以在腔室108中产生建设性干涉，经由墙104的反射穿透墙102而输出。在此可变色象素单元100中，墙102被设计成对波长为λ2的光具有较高的光吸收率，因此入射光中的所有光线均被滤除，对顺着入射光入射墙102的方向观察的观察者而言，将不会看到任何的光线被反射出来。因此，此时对可变色象素单元100而言，其处于“关”的状态，即为一暗态状态。
如上所述，在电压的驱动下，墙104会因为静电吸引力而产生形变，向墙102的方向塌下，使得此可变色象素单元100由“开”的状态切换为“关”的状态。而当可变色象素单元100要由“关”的状态切换为″开″的状态时，则必须先移除用以驱动墙104形变的电压，接着，依靠自己本身的形变恢复力，失去静电吸引力作用的墙104会恢复成如图1A的原始的状态，使此可变色象素单元100呈现一“开”的状态。
然而，上述的光反射电极(墙104)为一薄膜层(Membrane)，其材料一般为金属材料，而且通常是利用微机电结构系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)中的牺牲层技术来制造。此光反射电极的厚度非常薄，因此非常容易因外力的些许碰触就造成损伤，从而影响其致动的能力。而且，腔室108为一空气间隙(Air Gap)，用以间隔上述两电极(墙102与墙104)。然而，在实际应用上，却经常会因为外在环境的影响而损害此可变色象素单元100的显示品质。
举例来说，空气中的水分子非常容易吸附在腔室108中，由于腔室108的长度D一般会小于1μm，因此吸附的水分子会在两电极之间产生不必要的静电吸引力，当此可变色象素单元100要呈现一″开″的状态时，却会因为水分子的静电吸引力，让两电极相互吸附而靠在一起，使得此可变色象素单元100反而呈现一″关″的状态。或者，空气中的灰尘也可能吸附于腔室108之中，妨碍光反射电极的正常开关操作。此外，空气中的氧气接触到此两电极后，也会氧化此两电极，因而改变此两电极的光学或电性特性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种光干涉式显示面板，用以保护其中的光干涉式反射结构不受到外在环境的破坏。
本发明的另一目的就是提供一种光干涉式显示面板，用以减少其中的光干涉式反射结构受到空气中的水分子、灰尘或氧气破坏的机会。
本发明的又一目的就是提供一种光干涉式显示面板，用以提高光干涉式显示面板的显示品质，并增加其可靠度以及延长其使用寿命。
根据本发明的上述目的，提出一种光干涉式显示面板，包含一基板，一光干涉式反射结构以及一保护结构。光干涉式反射结构包含数个可变色象素单元，形成于基板之上。保护结构利用一粘着材料与基板粘合，并将光干涉式反射结构包覆于两者之中。这样不但可利用粘着材料以阻隔空气中水分子、灰尘或氧气的入侵，并且还利用保护结构来减少光干涉式反射结构因受到外力碰触而被损伤的机会。
依照本发明一较佳实施例，光干涉式反射结构包含数个可变色象素单元。粘着材料将保护结构与基板的粘合面的四周密封。保护结构的外型为一平板结构，例如一玻璃基板，或是其它材料为玻璃、塑料、有机或无机高分子材料的基板。粘着材料为紫外线胶、热固胶或其它粘着剂。而且，粘着材料中可添加间隙物(spacer)。在另一较佳实施例中，保护结构的外型也可为一ㄇ字型结构。
本发明提供一种光干涉式显示面板的制造方法，其特征在于，至少包含以下步骤：提供一基板；形成一光干涉式反射结构于该基板之上；以及利用一保护结构与该基板粘合，使该光干涉反射结构位于该保护结构以及该基板之间。
本发明的制造方式首先在一基板上依序形成第一电极及牺牲层，再在第一电极及牺牲层中形成开口以适用于在其内形成支撑物。在开口内形成支撑物，然后再形成第二电极于牺牲层及支撑物之上。再以一结构释放蚀刻制程(Release Etch Process)移除牺牲层而形成一腔室。接着，利用粘着材料粘合一保护结构与基板，并且在粘合时，可施以一压合过程使保护结构与基板的粘合更为紧密。此外，若利用热固胶作为粘着材料，则可加上一加热过程，使热固胶能够受热而固定。
本发明的光干涉式显示面板提供一保护结构与基板粘合，将光干涉式反射结构包覆于其中，这样可以避免因外力直接碰触而破坏光干涉式反射结构。而且，利用粘合时所使用的粘着材料将光干涉式反射结构密封起来，可有效的避免外在环境，例如空气中的水分子、灰尘或氧气，接触到光干涉式反射结构而产生静电吸引力或氧化其金属薄膜，而破坏其光学或电性特性。因此，本发明可提升光干涉式显示面板的显示质量，减少缺陷的发生率，并延长其使用的寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图中，
图1A为现有可变色象素单元的剖面示意图；
图1B为图1A中的可变色象素单元100在加上电压后的剖面示意图；
图2A为本发明的一较佳实施例的剖面示意图；
图2B为本发明的另一较佳实施例的剖面示意图；以及
图3A至图3B为依照本发明的一较佳实施例的制造方法。
具体实施方式
为了保护光干涉式显示面板中的光干涉式反射结构不受到外在环境的破坏，本发明提出一种光干涉式反射结构。
本发明的光干涉式显示面板包含一基板，一光干涉式反射结构以及一保护结构。光干涉式反射结构包含数个可变色象素单元，形成于基板之上。保护结构利用一粘着材料与基板粘合，并将光干涉式反射结构包覆于两者之中。这样不但可利用粘着材料以阻隔空气中水分子、灰尘或氧气的入侵，并且还利用保护结构来减少光干涉式反射结构因受到外力碰触而被损伤的机会。
图2A为本发明的一较佳实施例的剖面示意图。光干涉式反射结构由数个可变色象素单元组成，为了表示方便，在解说以及图中仅以一个可变象素单元100，来代表本发明的光干涉式显示面板中的光干涉式反射结构。如图2A所示，一平板保护结构200a利用粘着材料202与基板110黏合，其中此基板110可例如为一玻璃基板或一对可见光透明的基板。这样，平板保护结构200a就可减少外力碰触到可变色象素单元100的机会。
而且，在此实施例中，粘着材料202将平板保护结构200a与基板110的粘合面的四周密封，使得可变色象素单元100与外界环境隔绝，以避免空气中的水分子、灰尘或氧气侵入而损坏可变色象素单元100。
如上所述，空气中的水分子若进入可变色象素单元100的腔室108，由于腔室108的距离D相当小，因此水分子的静电吸引力会相对的变大，造成可变色象素单元100的开关无法顺利切换的问题。若氧气接触到可变色象素单元中的金属薄膜，例如光入射电极以及光反射电极，则因为金属薄膜十分容易氧化，因此氧气会氧化金属薄膜，而破坏可变色象素单元100的光学以及电性特性。
本发明中的粘着材料在粘合保护结构以及基板时，可一并将可变色象素单元与外界隔绝，隔绝的程度越高，则防止可变色象素单元受到外界破坏的效果越好。依照本发明的一较佳实施例，当粘着材料以密封的方式粘合保护结构以及基板，将可变色象素单元完全密封于其中时，此时可变色象素单元的可靠度以及使用寿命都可被大幅的提升。
在此实施例中，平板保护结构200a为一玻璃基板，或是其它材料为玻璃、塑料、有机或无机高分子材料的基板。粘着材料202使用紫外线胶或热固胶。然而，其它适用于粘合平板保护结构200a与基板110的粘着材料也可运用于本发明之中，并不受本实施例所限制。
此外，值得注意的是，平板保护结构200a在与基板110粘合时，通常会经过一压合过程，施以一力压合使平板保护结构200a在与基板110更紧密的粘合在一起。为了避免在压合时，平板保护结构200a压坏可变色象素单元100的墙104，或是避免之后保护结构时受到外力产生偏移或往基板处倾斜的情形，本发明还可在粘着材料202中加入间隙物(spacer)。
具有间隙物的粘着材料202除了可以防止平板保护结构200a在压合时压坏可变色象素单元100，并且可以使平板保护结构200a与基板110之间保持固定的距离。以本较佳实施例来说，间隙物的尺寸约在100μm，而可变色象素单元100的尺寸则通常小于1μm，因此平板保护结构200a与墙104相距相当大的距离，不会产生上述的压坏的问题。
图2B为本发明的另一较佳实施例的剖面示意图。在此实施例中，本发明所提供的保护结构为一ㄇ字型保护结构200b，此ㄇ字型保护结构200b为一具有延伸侧壁的平板结构。同样的，ㄇ字型保护结构200b利用粘着材料202与基板110粘合，这样不但可减少外力碰触到可变色象素单元100的机会，而且也可避免空气中的水分子、灰尘或氧气侵入而损坏可变色象素单元100。
图3A至图3B为图2A的较佳实施例的制造方法示意图。如前所述，为了表示方便，在解说以及图中仅以一个可变象素单元来代表光干涉式反射结构。请参照图3A，在一基板309上先依序形成电极310及牺牲层311，再在电极310及牺牲层311中形成开口312以适用于在其内形成支撑物306。接着，在开口312内形成支撑物306，然后形成电极314于牺牲层311及支撑物306之上。
请参照图3B，以一结构释放蚀刻制程(Release Etch Process)移除图3A所示的牺牲层311而形成腔室316(牺牲层311的位置)，腔室316的长度D即为牺牲层311的厚度。接着，平板保护结构304利用粘着材料308与基板309粘合，且在粘合时，可施以一压合过程使平板保护结构304与基板309的粘合更为紧密。此外，若利用热固胶作为粘着材料308，则可加上一加热过程，使热固胶能够受热而固定。
以上的说明解释具有平板保护结构的光干涉式显示面板的制造方法，而图2B中的具有ㄇ字型保护结构的光干涉式显示面板，其制造方法也与图3A与图3B中所示的制造方法相当类似，因此以下仅对其做简单地说明。
首先，在一基板上形成一光干涉式反射结构，包含第一电极、第二电极以及位于两电极之间的支撑物。接着，利用粘着材料粘合ㄇ字型保护结构与基板。同样的，当粘合时，可施以压合过程使ㄇ字型保护结构与基板的粘合更为紧密。这样，即可制造完成图2B中具有ㄇ字型保护结构的光干涉式显示面板。
本发明的光干涉式显示面板提供一保护结构与基板粘合，将光干涉式反射结构包覆于其中，这样可以避免因外力直接碰触而破坏光干涉式反射结构。而且，利用粘合时所使用的粘着材料将光干涉式反射结构密封起来，可有效的避免外在环境，例如空气中的水分子、灰尘或氧气，接触到光干涉式反射结构而产生静电吸引力或氧化其金属薄膜，而破坏其光学或电性特性。因此，本发明可提升光干涉式显示面板的显示质量，减少缺陷的发生率，并延长其使用的寿命。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1、一种光干涉式显示面板，其特征在于，至少包含：
一基板；
一保护结构，利用一粘着材料与该基板粘合；以及
一光干涉式反射结构，位于该基板以及该保护结构之间。
2、根据权利要求1所述的光干涉式显示面板，其特征在于，该光干涉式反射结构至少包含：
一第一电极；
一第二电极，与该第一电极成平行排列；以及
一支撑物，位于该第一电极以及该第二电极之间，形成一腔室。
3、根据权利要求1所述的光干涉式显示面板，其特征在于，该保护结构为一平板结构或一ㄇ字型结构。
4、根据权利要求1所述的光干涉式显示面板，其特征在于，该保护结构的材料为一玻璃基板。
5、根据权利要求1所述的光干涉式显示面板，其特征在于，该基板与该保护结构密封粘合，以防止该光干涉反射结构受到外界环境的破坏。
6、根据权利要求1所述的光干涉式显示面板，其特征在于，该粘着材料的材料包含一间隙物，利用该间隙物使该保护结构与该基板之间保持一预定距离，以避免该保护结构接触伤害该光干涉反射结构。
7、根据权利要求1所述的光干涉式显示面板，其特征在于，该粘着材料的材料包含一紫外线胶或一热固胶。
8、一种光干涉式显示面板的制造方法，其特征在于，至少包含以下步骤：
提供一基板；
在该基板之上形成一光干涉式反射结构；以及
利用一保护结构与该基板粘合，使该光干涉反射结构位于该保护结构以及该基板之间。
9、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该形成该光干涉式反射结构的步骤至少包含：
在该基板之上形成一第一电极；
在该第一电极之上形成一牺牲层；
在该牺牲层以及该第一电极之内形成数个第一开口；
在每一这些第一开口之中形成一支撑物；
在该牺牲层及这些支撑物之上形成一第二电极；以及
以一结构释放蚀刻制程蚀刻移除该牺牲层。
10、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该保护结构为一平板结构或一ㄇ字型结构。
11、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该保护结构的材料为玻璃、塑料、有机或无机高分子材料。
12、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该基板与该保护结构密封粘合，以防止该光干涉反射结构受到外界环境的破坏。
13、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该粘合的步骤包含利用一粘着材料粘合该保护结构以及该基板。
14、根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，该粘着材料的材料包含一间隙物，利用该间隙物使该保护结构与该基板之间保持一预定距离，以避免该保护结构接触伤害该光干涉反射结构。
15、根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，该粘着材料的材料包含一紫外线胶或一热固胶。
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