TWI396919B - 電泳顯示裝置 - Google Patents

Description

電泳顯示裝置

本發明係有關於一種電泳顯示裝置，尤指一種能避免電荷流出至電泳介質中之電泳顯示裝置。

隨著科技之發展，各種類型之平面顯示裝置，例如液晶顯示器、有機發光二極體顯示器以及電漿顯示器等，已逐漸取代傳統的陰極射線管(cathode ray tube，CRT)顯示器。在近幾年中，顯示器業者另開發了電泳式顯示裝置(又稱電子紙，Electronic Paper)，以進一步提供更輕薄、柔軟與便於攜帶之顯示器。

一般而言，電泳顯示裝置包含有上電極、下電極以及設於上電極與下電極之間的液體狀電泳介質，其中電泳介質內具有帶正電荷之微粒子，懸浮於電泳介質中。在操作電泳顯示裝置時，藉由施加外部電場於上電極與下電極，可以改變帶電微粒子在電泳介質中的懸浮位置，使帶電微粒子上升或下沈，來展現出帶電粒子與電泳介質之間的顏色對比，進而產生灰階之差異，以顯示出影像。

主動式矩陣(active matrix)電泳顯示裝置通常另包括薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)矩陣設於下電極之下方，當一畫素中的TFT的閘極被導通開啟時，會使該畫素充電而使對應之上、下電極之間產生電場，以造成前述之帶電微粒子發生上升或下沈運動。請參考第1圖，第1圖為傳統主動式矩陣電泳顯示裝置之一畫素的等效電路圖。畫素10包括一TFT 12，其具有一閘極12a、一源極12b以及一汲極12c，且汲極12c電連接於一儲存電容14、一電泳電容16以及一電泳電阻18，其中畫素10中另包括一共電極20，作為電泳電容16與儲存電容14之上電極。然而，由於電泳顯示裝置需要長時間提供電場來使帶電微粒子移動，但電泳介質又並非為絕緣體，因此會造成TFT 12在充電時會有電荷經由電泳介質液體導通流出，而在充電完成之後，電荷仍會繼續流出至電泳介質。目前業界的改良方法包括製作尺寸較大之TFT 12來提供充電，然而此種設計會大幅降低畫素密度與解析度。此外，在TFT 12充電完成之後，電荷仍有可能繼續流出，造成原儲存電容14中的電壓下降，亦即電場無法長時間維持一定之強度，嚴重影響顯示效果。因此，顯示器業界仍須致力於研究如何有效避免電泳顯示裝置之漏電荷問題，以能維持各畫素中的電場強度，進而改善電泳顯示裝置之顯示效能。

本發明之主要目的之一，在於提供一種電泳顯示裝置，其包含至少一絕緣層設在電泳介質與其下方之電子元件之間，以避免電子元件因漏電荷而導致電場衰退之問題。

根據本發明之申請專利範圍，本發明提供一種電泳顯示裝置，其包含有：一基板；至少一電子開關元件，設於該基板表面；一絕緣層，覆蓋於該電子開關元件表面；一封液層(sealing layer)，設於該絕緣層之上；一電泳層，設於該封液層之上；一透明導電層設在該電泳層之上；以及一保護膜設於該透明導電層之上。其中該絕緣層係設於該電泳層與該電子開關元件之間，用來阻絕電子開關元件之電荷流出至電泳層。

由於本發明電泳顯示裝置包含一絕緣層設在電泳層與電子開關元件之間，因此可以有效避免電子開關元件之電荷流出至電泳層，能有效改善習知技術中電泳顯示裝置因漏電荷而導致之顯示效果不良之問題。

本說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含以及包括」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。

請參考第2圖，第2圖為本發明電泳顯示裝置的剖面示意圖。本發明電泳顯示裝置50係為一主動式矩陣電泳顯示裝置，因此其包含有複數個畫素98(示於第3圖)，呈矩陣排列，且各畫素中包含至少一電子開關元件54，並可藉由閘極線與資料線等導線來控制。電泳顯示裝置50包含有一基板52、一電子開關元件54設於基板52之表面上以及一絕緣層56設在電子開關元件54之上。絕緣層56較佳包含有氮化矽、氧化矽或上述材料之組合，或者亦可包含有光阻材料或有機材料。電子開關元件54較佳包含有一TFT 58，其包含有一閘極62、一閘極介電層64覆蓋於閘極62表面、一半導體通道層66設於閘極62上方之部分閘極介電層64表面以及一源極68與一汲極70，分別設在半導體通道層66上方之兩側，且汲極70係電連接於一畫素電極60。在較佳實施例中，源極68與汲極70之下方各包含一摻雜多晶矽層72。此外，TFT 58之上設置有一保護層74，覆蓋了源極68、部分汲極70、未被源極68與汲極70覆蓋之半導體通道層66以及閘極介電層64。保護層74具有一介層洞76，暴露出部分汲極70，而畫素電極60係設於部分保護層74之上方，並藉由介層洞76而電連接於汲極70。因此，絕緣層56係覆蓋並設置於部分保護層74與畫素電極60之表面。此外，基板52表面另設置有資料線與閘極線等導線，例如圖中所示之閘極線96，其可與閘極62由相同的圖案化金屬導電層所形成。藉由資料線與閘極線控制各畫素98中的TFT 58，可使TFT 58充電而提供該畫素98一外加電場，進而操作電泳顯示裝置50。

再者，在絕緣層56之上方，較佳設有一黏合膜(adhesive film)78覆蓋於絕緣層56之上，其具有一平坦之上表面。本發明電泳顯示裝置50另包含有一封液層(sealing layer)80設在黏合膜78之上表面、一電泳層82設在封液層80之上、一透明導電層84設在電泳層82之上、以及一保護層86設在透明導電層84之上。電泳層82較佳包含有一微杯(microcup)結構88，其具有複數個杯狀空間90，而杯狀空間90填入了電泳液92。電泳液92為液狀電泳介質，可為黑色、灰色或其他顏色，且電泳液92當中含有複數個帶電荷的微粒子94，例如帶正電荷，其中微粒子94之顏色不同於電泳介質，較佳為白色粒子，例如為氧化鈦粒子(TiO₂ )。封液層80之功用在於將電泳液92密封於各獨立之杯狀空間90中，能夠避免微粒子94因隨機移動至電泳顯示裝置50之任一部分而影響顯示效果。透明導電層84係用來當作電泳顯示裝置50的共電極，例如可包含氧化銦錫或氧化銦鋅等材料。此外，保護膜86可包含聚酯(polyester，PET)塑膠材料，例如為一透明之塑膠基板。在本發明電泳顯示裝置50中，畫素電極60與透明導電層84分別用來當作電泳層82兩側之下電極與上電極，當閘極62導通而開啟TFT 58時，會在畫素電極60區域提供一垂直電場，以控制微粒子94在電泳液92中的懸浮位置。根據本發明電泳顯示裝置50的結構設計，絕緣層56係設於電泳層82與電子開關元件54之間，因此可以用來有效阻絕電子開關元件54之電荷流出至電泳層82，在充電後也能維持各素素98一定的電場強度，以大幅改善顯示效果。

請參考第3圖，第3圖為本發明電泳顯示裝置50之等效電路圖，其中第3圖係顯示出單一畫素98的電路元件關係。電泳顯示裝置50之畫素98包含至少一TFT 58，其閘極62電連接於閘極線96，源極68電連接於資料線(圖未示)，汲極70電連接於一儲存電容100以及一耦合電容102，而耦合電容102則電連接於電泳電容104與電泳電阻106。其中，耦合電容102係由第2圖所示之畫素電極60、絕緣層56以及電泳層82所構成，亦即畫素電極60與電泳層82分別作為耦合電容102之下電極102a與上電極102b，而儲存電容100與電泳電容104的上電極則電連接至共電極Vcom，亦即透明導電層84。

值得注意的是，在其他實施例中，例如當本發明電泳顯示裝置並非為主動式矩陣電泳顯示裝置時，也可應用本發明之精神來避免電荷流出至電泳液中。舉例而言，若電泳層下方設置了其他非TFT之電子開關元件、其他電子元件或導線，也可利用前述本發明電泳顯示裝置之結構設計，在電泳層與電子元件或導線之間設置絕緣層，使絕緣層完整覆蓋在電子元件或導線之上，來有效隔絕電子元件與非絕緣之電泳層，避免漏電荷之情形發生，進而改善電泳顯示裝置的顯示效果。

相較於習知技術，由於本發明電泳顯示裝置包含一絕緣層設在電子開關元件之上方，因此能有效避免電子開關元件之電荷流出至電泳層，可以使各畫素維持穩定的電場，提高電子開關元件的效能，進而改善電泳顯示裝置的顯示效果，因此根據本發明電泳顯示裝置之結構設計，可以縮小電子開關元件的尺寸，進一步提高電泳顯示裝置的畫素密度與解析度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．畫素

12．．．TFT

12a．．．閘極

12b．．．源極

12c．．．汲極

14．．．儲存電容

16．．．電泳電容

18．．．電泳電阻

20．．．共電極

50．．．電泳顯示裝置

52．．．基板

54．．．電子開關元件

56．．．絕緣層

58．．．TFT

60．．．畫素電極

62．．．閘極

64．．．閘極介電層

66．．．半導體通道層

68．．．源極

70．．．汲極

72．．．摻雜多晶矽層

74．．．保護層

76．．．介層洞

78．．．黏合膜

80．．．封液層

82．．．電泳層

84．．．透明導電層

86．．．保護層

88．．．微杯結構

90．．．杯狀空間

92．．．電泳液

94．．．微粒子

96．．．閘極線

98．．．畫素

100．．．儲存電容

102．．．耦合電容

102a．．．下電極

102b．．．上電極

104．．．電泳電容

106．．．電泳電阻

Vcom．．．共電極

第1圖為習知主動式矩陣電泳顯示裝置之一畫素的等效電路圖。

第2圖為本發明電泳顯示裝置的剖面示意圖。

第3圖為本發明電泳顯示裝置之一畫素的等效電路圖。

50．．．電泳顯示裝置

52．．．基板

54．．．電子開關元件

56．．．絕緣層

58．．．薄膜電晶體

60．．．畫素電極

62．．．閘極

64．．．閘極介電層

66．．．半導體通道層

68．．．源極

70．．．汲極

72．．．摻雜多晶矽層

74．．．保護層

76．．．介層洞

78．．．黏合膜

80．．．封液層

82．．．電泳層

84．．．透明導電層

86．．．保護層

88．．．微杯結構

90．．．杯狀空間

92．．．電泳液

94．．．微粒子

96．．．閘極線

Claims (13)

1. 一種電泳顯示裝置，其包含有：一基板；至少一電子開關元件，設於該基板表面；一絕緣層，覆蓋於該電子開關元件表面；一封液層(sealing layer)設於該絕緣層之上；一電泳層設於該封液層之上；一透明導電層設在該電泳層之上；以及一保護膜設於該透明導電層之上；其中該絕緣層係設於該電泳層與該電子開關元件之間，用來阻絕該電子開關元件之電荷流出至該電泳層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該電泳層包含有：一微杯(microcup)結構，其具有複數個杯狀空間；以及一電泳液，填入該等杯狀空間中，且該電泳液中含有複數個帶電之微粒子。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其另包含有一黏合膜(adhesive film)設於該絕緣層之上表面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該電子開關元件包含一薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)，該薄膜電晶體之一汲極係電連接於一畫素電極。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電泳顯示裝置，其包含至少一畫素結構，該畫素結構包含有：該薄膜電晶體；一儲存電容，電連接於該薄膜電晶體之該汲極；一耦合電容，其包含一下電極與一上電極，該下電極係電連接於該汲極，且該耦合電容係由該畫素電極、該絕緣層以及該電泳層所構成；以及一電泳電容，電連接於該上電極與一共電極。
6. 如申請專利範圍第4項所述之電泳顯示裝置，其中該電子開關元件之結構包含有：一閘極，設於該基板表面；一閘極介電層，覆蓋該閘極表面；一半導體通道層，設於該閘極上方之部分該閘極介電層表面；以及一源極與該汲極，設於該半導體通道層上方之兩側。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電泳顯示裝置，其另包含有一保護層，覆蓋該源極、部分該汲極以及該閘極介電層，該保護層具有一介層洞，暴露出部分該汲極，而該畫素電極係設於部分該保護層之上，並藉由該介層洞而電連接於該汲極，且該絕緣層係覆蓋該保護層與該畫素電極之表面。
8. 如申請專利範圍第6項所述之電泳顯示裝置，其另包含有至少一導線，設於該閘極介電層與該基板之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該絕緣層之材料包含有氮化矽、氧化矽或上述材料之組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該絕緣層之材料包含有光阻材料或有機材料。
11. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該保護膜包含有聚酯(polyester，PET)塑膠材料。
12. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該透明導電層之材料包含有氧化銦錫或氧化銦鋅。
13. 如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示裝置，其中該電泳顯示裝置係為一主動式矩陣電泳顯示裝置。