CN1591095A - 光干涉式显示面板以及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光干涉式显示面板以及其制造方法，该方法包括：先在一基板上依序形成第一电极及牺牲层，再于第一电极及牺牲层中形成第一开口以适用于在其内形成支撑物。在第一开口内形成支撑物，然后于牺牲层及支撑物之上形成第二电极，以形成一微机电结构。接着，利用黏合结构黏合一保护结构与基板形成一腔体，将微机电结构包覆于其中，且在此腔体的侧壁至少预留一第二开口。再进行一结构释放蚀刻制程，经由第二开口以一蚀刻剂移除牺牲层而形成一腔室。最后将此第二开口封闭，使光干涉式反射结构被密封于基板以及保护结构之间。

Description

光干涉式显示面板以及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种平面显示器及其制造方法，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，在可携式显示设备以及小空间应用的显示器市场中极具优势。现有的平面显示器除液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)、有机电激发光二极管显示器(Organic Electro-Luminescent Display，OLED)和电浆显示器(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。

此种由光干涉式可变色画素单元数组所形成的显示器的特色在本质上具有低电力耗能、快速应答(Response Time)及双稳态(Bi-Stable)特性，将可应用在显示器的面板，特别是可应用在可携式(Portable)产品，例如行动电话(Mobile Phone)、个人数字助理(PDA)、可携式计算机(Portable Computer)等等。

请参阅美国专利第5,835,255号，该专利揭露了一种可见光的调整组件(Array ofModulation)，即为一可变色画素单元，用来作为平面显示器之用。请参见图1A，其为现有可变色画素单元的剖面示意图。每一个可变色画素单元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画素单元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室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，对可变色画素单元100而言处于”开”的状态，即为一亮态状态。

图1B绘示图1A中的可变色画素单元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，且此d可以等于零。

也就是说，公式1.1中的D可用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)可以在腔体108中产生建设性干涉，经由墙104的反射穿透墙102而输出。在此可变色画素单元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，此时对可变色画素单元100而言处于”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，使得此可变色画素单元100由″开″的状态切换为″关″的状态。而当可变色画素单元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会恢复成如第1图之原始的状态，使此可变色画素单元100呈现一″开″的状态。

然而，上述光反射电极(墙104)为一薄膜层(Membrane)，其材料一般为金属材料，且通常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，而影响其致动的能力。再者，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，实际上却经常会因为外在环境的影响而损害此可变色画素单元100的显示品质。尤其是在其制造过程中，外在环境对可变色画素单元100所造成的破坏特别严重。

举例来说，在制造过程中，例如上述的牺牲层被蚀刻移除之后，空气中的水分子非常容易就吸附在腔室108之中。腔室108之长度D一般会小于1μm，此时吸附的水分子会在两电极之间产生不必要的静电吸引力，当此可变色画素单元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，使得此可变色画素单元100反而呈现一″关″的状态。

或者在制造过程中，例如上述牺牲层被蚀刻移出除后，或是加工切割基板时，空气中的灰尘也可能吸附于腔室108之中，妨碍光反射电极之正常开关操作。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

本发明提供一保护结构与基板黏合，使得可变色画素单元被密封包覆于其中，以试图来解决上述问题。然而，若是在制程中先移除牺牲层，然后再黏合保护结构与基板，则依照此步骤顺序所生产的可变色画素单元，虽可略为降低上述问题对可变色画素单元的影响，仍然无法完全避免上述问题。因为在移除牺牲层之后，进行保护层的制程之前，可变色画素单元仍会暴露于大气之中，此时大气中的水分子与氧气还是会影响可变色画素单元，而造成可变色画素单元功效的下降。

因此本发明的目的就是提供一种光干涉式显示面板以及其制造方法，用来防止空气中的水分子、灰尘或氧气在制造过程中破坏光干涉式反射结构。

本发明的另一目的就是提供一种光干涉式显示面板以及其制造方法，用来保护其中的光干涉式反射结构。

本发明又一目的就是提供一种光干涉式显示面板以及其制造方法，用来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。

本发明再一目的就是提供一种光干涉式显示面板以及其制造方法，将结构释放蚀刻制程置于保护结构与基板黏合步骤之后，以防止现有光干涉式反射结构之牺牲层被蚀刻后，因暴露于大气中而被水分子与氧气破坏的问题。

本发明更一目的就是提供一种光干涉式显示面板以及其制造方法，利用保护结构、基板以及黏合结构形成一具有开口的腔体，经由该开口进行一结构释放制程以移除光干涉式反射结构的牺牲层，以降低水分子与氧气破坏光干涉式反射结构的机会。

根据本发明的上述目的，提出一种光干涉式显示面板以及其制造方法。先在一基板上依序形成第一电极及牺牲层，再于第一电极及牺牲层中形成第一开口以适用于在其内形成支撑物。在第一开口内形成支撑物，然后在牺牲层及支撑物之上形成第二电极，以形成一微机电结构。接着，利用黏合结构黏合一保护结构与基板，以形成一腔体将微机电结构包覆于其中，且此腔体的侧壁上至少预留一第二开口。进行一结构释放蚀刻制程(Release Etch Process)，经由第二开口以一蚀刻剂移除牺牲层而形成腔室。最后将此第二开口封闭，使光干涉式反射结构被密封在基板以及保护结构之间。

依照本发明一较佳实施例，光干涉式反射结构包含若干个可变色画素单元。黏合结构将保护结构与基板的黏合面的四周密封。保护结构的外型为一平板结构，例如一玻璃基板，黏合结构为紫外线胶、热固胶或其它黏着剂。再者，黏合结构中添加间隙物(spacer)。在另一较佳实施例中，保护结构外型也可为一ㄇ字型结构或一侧壁具有上述的第二开口的ㄇ字型结构。

在本发明中，第二开口在腔体上的位置、形状以及数量并不限定，当第二开口越大或数目越多时，则结构释放蚀刻制程的蚀刻效率越好。第二开口的位置若能均匀分散于腔体之上，则可提升整体蚀刻制程的均匀性。

第二开口的形成方式可先利用黏合结构将基板与保护结构之间完全封闭，然后再利用切割或其它方法形成此第二开口。或是在一开始利用黏合结构封闭时，即先预留第二开口亦可。

在此实施例中，结构释放蚀刻制程为一远程蚀刻电浆蚀刻制程。远程蚀刻电浆蚀刻制程以含有氟基或是氯基的蚀刻剂，例如二氟化氙、四氟化碳、三氯化硼、三氟化氮或六氟化硫等蚀刻剂等为前驱物以产生一远程电浆蚀刻牺牲层。

本发明在进行结构释放蚀刻制程以移除牺牲层之前，利用一接合结构先黏合保护结构与基板，以形成一腔体将微机电结构包覆于其中，且此腔体的侧壁上预留至少一开口，以供进行后续的结构释放蚀刻制程。如此可避免在制造过程中，产品为了进行不同制程而暴露于大气之中，使得空气中的水分子、灰尘或氧气有机会影响光干涉式反射结构，并伤害到光干涉式反射结构。

再者，保护结构与基板黏合，将微机电结构包覆于其中，如此可以避免因外力直接碰触而破坏光干涉式反射结构。再者，最后并利用黏合结构将光干涉式反射结构密封于基板以及保护结构之中，可有效地避免外在环境，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品质，减少缺陷的发生率，并延长其使用的寿命。

附图说明

图1A为现有可变色画素单元的剖面示意图；

图1B为图1A中的可变色画素单元100在加上电压后的剖面示意图；

图2A为本发明一较佳实施例的剖面示意图；

图2B为本发明另一较佳实施例的剖面示意图；

图3A为本发明另一较佳实施例制造方法中可变画素单元的示意图；

图3B为本发明另一较佳实施例制造方法中黏合结构至少预留一开口的示意图；

图3C本发明另一较佳实施例制造方法中黏合结构将开口封闭起来的示意图；

图4A为本发明另一较佳实施例的侧面示意图；

图4B为本发明另一较佳实施例的侧面示意图；

图4C为本发明另一较佳实施例的侧面示意图；

图5A为本发明另一较佳实施例的侧面示意图；

图5B为本发明另一较佳实施例的侧面示意图；以及

图5C为本发明另一较佳实施例的侧面示意图。

具体实施方式

为了避免空气中的水分子、灰尘或氧气在制造过程中破坏光干涉式反射结构，本发明提出一种光干涉式显示面板以及其制造方法。

本发明的制造方法是先在一基板上依序形成第一电极及牺牲层，再于第一电极及牺牲层中形成第一开口以适用于在其内形成支撑物。在第一开口内形成支撑物，然后形成第二电极于牺牲层及支撑物之上，以形成一微机电结构。接着，利用黏合结构黏合一保护结构与基板，以形成一腔体将微机电结构包覆于其中，且此腔体之侧壁上至少预留一第二开口。进行一结构释放蚀刻制程(Release Etch Process)，经由第二开口以一蚀刻剂移除牺牲层而形成腔室，最后将此第二开口封闭，使光干涉式反射结构被密封于基板以及保护结构之间。

图2A为本发明一较佳实施例的剖面示意图。光干涉式反射结构由若干个可变色画素单元组成，为了表示方便，在解说以及图中仅以一个可变画素单元100，来代表本发明之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利用黏合结构202与基板110黏合，其中此基板110例如为一玻璃基板或一对可见光透明的基板。如此平板保护结构200a就可减少外力碰触到可变色画素单元100的机会。

再者，在此实施例中，黏合结构202将平板保护结构200a与基板110的黏合面的四周密封，使得可变色画素单元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画素单元100。

如上所述，空气中的水分子若进入可变色画素单元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，造成可变色画素单元100的开关无法顺利切换的问题。若氧气接触到可变色画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，而破坏可变色画素单元100的光学以及电性特性。

本发明中的黏合结构在黏合保护结构以及基板时，可一并将可变色画素单元与外界隔绝，隔绝的程度越高，则防止可变色画素单元受到外界破坏的效果越好。依照本发明一较佳实施例，当黏合结构以密封的方式黏合保护结构以及基板，将可变色画素单元完全密封于其中时，此时可变色画素单元的可靠度以及使用寿命均可被大幅地提升。

在此实施例中，平板保护结构200a为一玻璃基板。黏合结构202的材料使用紫外线胶或热固胶。然而，其它适用于黏合平板保护结构200a与基板110的黏合结构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黏合时，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更紧密地黏合在一起。为了避免在压合时，平板保护结构200a压坏可变色画素单元100之墙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，本发明更可在黏合结构202中加入间隙物(spacer)。

具有间隙物的黏合结构202除了可以防止平板保护结构200a在压合时压坏可变色画素单元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，而可变色画素单元100之尺寸则通常小于1μm，因此平板保护结构200a与墙104相距相当大的距离，不会产生上述压坏的问题。

图2B为本发明另一较佳实施例的示意图。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。同样地，ㄇ字型保护结构200b利用黏合结构202与基板110黏合，如此不但可减少外力碰触到可变色画素单元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画素单元100。

图3A至图3C绘示本发明的制造方法的示意图。如前所述，为了表示方便，在解说以及图中仅以一个可变画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，此牺牲层的材料为介电材料、金属材料或硅材料。再于电极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，以形成一微机电结构。

请参照图3B，利用黏合结构308将平板保护结构304与基板309黏合起来，将微机电结构包覆于其中，且在此黏合结构308中至少预留一开口320。而且，在黏合时，可施以一压合过程使平板保护结构304与基板309黏合更为紧密。此外，若利用热固胶作为黏合结构308，则可加上一加热过程，使热固胶能够受热而固定。

接着，进行一结构释放蚀刻制程(Release Etch Process)，例如一远程电浆蚀刻制程，经由开口320以一蚀刻剂移除牺牲层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。远程蚀刻电浆蚀刻制程以含有氟基或是氯基的蚀刻剂，例如二氟化氙、四氟化碳、三氯化硼、三氟化氮或六氟化硫等蚀刻剂等为前驱物以产生一远程电浆蚀刻牺牲层311。

如图3C所示，当上述结构释放蚀刻制程完成之后，即包含利用抽气或其它方法将上述蚀刻剂清除干净之后，利用一黏合结构328将开口320封闭起来，使得微机电结构被密封于保护结构304与基板309之间。黏合结构328材料可为紫外线胶或热固胶。依照本发明另一实施例，也可用其它物体来封闭开口320，例如塑料、金属片或聚合物薄片等，并不限定于本实施例中黏合结构328所使用的紫外线胶或热固胶。

值得注意的是，此处用来封闭开口320的黏合结构328中并不需要加入间隙物。也就是说，黏合结构308与黏合结构328不一定为相同的材料。黏合结构308有时为了要使基板309与平板保护结构304之间保持一固定的距离，因此会在其中加入间隙物。而另一方面，黏合结构328只是为了封闭开口320之用，因此其中不必加入间隙物。

以上的说明为解释具有平板保护结构的光干涉式显示面板之制造方法，而图2B中具有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，在一基板上形成一微机电结构，包含第一电极、第二电极以及位于两电极之间的牺牲层。接着，利用黏着材料黏合ㄇ字型保护结构与基板以形成一腔体，将微机电结构包覆于其中。最后，经由腔体的侧壁上的开口，利用结构释放蚀刻制程蚀刻微机电结构中的牺牲层，再将此开口封闭起来。同样地，当黏合时，可施以压合过程使ㄇ字型保护结构与基板的黏合更为紧密。如此，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。

图4A至图4C为本发明若干个实施例的侧面示意图，用来说明图3B中的开口320的配置与形状。如图4A所示，本发明中的开口412位于黏合结构406之上，其位置并不限定，且可为任何形状，当开口412越大时，则结构释放蚀刻制程的蚀刻效率越好。

再者，本发明中开口的数目可不止为一个，如图4B的实施例所示，黏合结构406具有两个开口414，开口数越多，则结构释放蚀刻制程之蚀刻效率也越好。而且，开口的位置若能均匀分散于黏合结构406之上，则可提升整体蚀刻制程的均匀性。

此外，依照本发明的另一实施例，此开口甚至可为基板402与平板保护结构404的一边，如图4C中所示的开口416。在利用黏合结构406黏合基板402与平板保护结构404时，预留其中一边作为开口416，以供后来的结构释放蚀刻制程通入蚀刻剂之用。

此开口的形成方式可先利用黏合结构将基板与保护结构之间完全封闭，然后再利用切割或其它方法形成此开口。或是在一开始利用黏合结构封闭时，即先预留开口也可。

本发明中用于进行结构释放蚀刻制程的开口，除了如上述实施例中所示位于接合结构之外，依照本发明的另一较佳实施例，当保护结构为ㄇ字型保护结构时，此开口也可位于此ㄇ字型保护结构的侧壁之上。

图5A至图5C为本发明若干个实施例的侧面示意图，用来说明当开口位于ㄇ字型保护结构时的情形。如图5A所示，本发明中的开口512位于ㄇ字型保护结构504a的侧壁之上，ㄇ字型保护结构504a利用黏合结构506与基板502黏合，并形成一腔体以容纳光干涉式反射结构(图中未表示)于其中。本发明的开口的位置并不限定，而且，当开口越大时，则结构释放蚀刻制程的蚀刻效率越好。

此开口512可为任何形状，例如在图5A中，开口512的侧边未封闭，会与黏合结构502接触。而在图5B中，开口514位于ㄇ字型保护结构504b的侧壁，且其侧边封闭，因此并不与黏合结构502接触。

再者，本发明的开口的数目可不止为一个。如图5C所示，ㄇ字型保护结构504c的侧边具有两个开口514。开口的数目越多，则结构释放蚀刻制程的蚀刻效率也越好。而且，开口的位置若能均匀分散于ㄇ字型保护结构之上，则可提升整体蚀刻制程的均匀性。

本发明在进行结构释放蚀刻制程以移除牺牲层之前，利用一接合结构先黏合保护结构与基板，以形成一腔体将微机电结构包覆于其中，且此腔体的侧壁上预留至少一开口，以供进行后续的结构释放蚀刻制程。如此可避免在制造过程中，产品为了进行不同制程而暴露于大气之中，使得空气中的水分子、灰尘或氧气有机会影响光干涉式反射结构，并伤害到光干涉式反射结构。

再者，保护结构与基板黏合，将微机电结构包覆于其中，如此可以避免因外力直接碰触而破坏光干涉式反射结构。再者，最后并利用黏合结构将光干涉式反射结构密封于基板以及保护结构之中，可有效地避免外在环境，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品质，减少缺陷的发生率，并延长其使用的寿命。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (14)

1、一种光干涉式显示面板的制造方法，其特征在于：该制造方法至少包含以下步骤：

提供一基板，该基板上具有一微机电结构，该微机电结构至少包含：

一位于该基板之上的第一电极；

一位于该第一电极之上的牺牲层；

一位于该牺牲层之上的第二电极；以及

若干个支撑于该第一电极及该第二电极之间的支撑物；

利用一第一黏合结构黏合一保护结构与该基板，以形成一腔体供容纳该微机电结构，其中该腔体的侧壁具有至少一开口；以及

进行一结构释放蚀刻制程，利用一蚀刻剂经由该第二开口蚀刻移除该微机电结构的该牺牲层，以形成一光干涉式反射结构。

2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该第一黏合结构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到该光干涉反射结构。

3、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该第一黏合结构的材料包含一紫外线胶或一热固胶。

4、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该制造方法更包含：在完成该结构释放蚀刻制程之后，封闭该开口。

5、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：该封闭开口的步骤利用一第二黏合结构填充封闭该开口。

6、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：该第二黏合结构的材料包含一紫外线胶或一热固胶。

7、根据权利要求1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。

8、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该保护结构为一ㄇ字型结构，且该开口位于该ㄇ字型结构的侧壁。

9、一种光干涉式显示面板，至少包含：

一基板；

一保护结构，与该基板成平行排列；

一微机电结构，包括一位于该微机电结构的第一电极及第二电极之间的牺牲层；以及

一用于黏合该保护结构与该基板的黏合结构，以形成一腔体供容纳该微机电结构，其中该腔体的侧壁具有至少一开口，通过该开口流通一蚀刻剂以蚀刻移除该牺牲层，以形成一光干涉式反射结构。

10、根据权利要求9所述的光干涉式显示面板，其特征在于：该微机电结构进一步包含：若干个位于该牺牲层中用来支撑该第一电极与该第二电极的支撑物。

11、根据权利要求9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。

12、根据权利要求9所述的光干涉式显示面板，其特征在于：该保护结构为一ㄇ字型结构，且该第二开口位于该ㄇ字型结构的侧壁。

13、根据权利要求9所述的光干涉式显示面板，其特征在于：该黏合结构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到该光干涉反射结构。

14、根据权利要求9所述的光干涉式显示面板，其特征在于：该黏合结构的材料包含一紫外线胶或一热固胶。

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