TWI400510B - 顯示裝置及其微機電陣列基板 - Google Patents

Description

顯示裝置及其微機電陣列基板

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種具有微機電陣列基板的顯示裝置及其微機電陣列基板。

近年來，隨著科技的進步與社會的發展，顯示裝置於各種電子產品中之使用已越來越廣泛，例如用於電腦、電視、監視設備、行動電話與相機等。

以目前來說，多數的顯示裝置中均配置有薄膜電晶體(Thin Film Transistor Matrix，TFT)，用以作為控制顯示介質作動的驅動元件。由於無機半導體的載子遷移率(Mobility)較有機半導體的載子遷移率大，因此習知的薄膜電晶體的主要材質一般為無機半導體，例如非晶矽(a-Si)。並且，由於非晶矽薄膜電晶體還具有可以低溫製成等其他優點，使得其在目前市場中的應用已成為主流。

然而，隨著人們對顯示裝置之顯示性能的要求不斷提升，顯示裝置需具有更高之載子遷移率或開關電流比(On-off Current Ratio)，這使得非晶矽薄膜電晶體逐漸無法滿足新一代顯示裝置的使用要求。

有鑑於此，本發明提供一種微機電陣列基板，其可提升顯示裝置的顯示性能。

本發明還提供一種顯示裝置，其具有較佳的顯示性能。

本發明提出一種微機電陣列基板，其包括基板、多條彼此平行地配置於基板上的第一訊號線、多條彼此平行地配置於基板上的第二訊號線、多個微機電開關以及多個畫素電極。各第二訊號線係與第一訊號線相交錯而在基板上圍出多個畫素區域。這些微機電開關分別配置於這些第一訊號線與這些第二訊號線的交錯處。這些畫素電極分別配置於對應之這些畫素區域其中之一，並與對應之微機電開關的第二金屬層電性連接。

本發明提出一種顯示裝置，其包括上述微機電陣列基板，配置於上述微機電陣列基板上方的透光基板，以及配置於上述微機電陣列基板與透光基板之間的顯示介質層。

本發明之顯示裝置係藉由微機電陣列基板中的微機電開關來控制顯示介質作動，由於微機電開關所構成的材料為導體材料，且其係透過電場來控制不同層的金屬層是否電性接觸於彼此，因此沒有載子遷移率和開關電流比的問題。由此可知，本發明之顯示裝置係使用微機電開關來提升顯示裝置的顯示性能，從而滿足新一代顯示裝置的使用要求。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明之一實施例中顯示裝置的剖面示意圖。圖2繪示為圖1顯示裝置的微機電陣列基板的俯視圖。請參閱圖1，顯示裝置100包括微機電陣列基板10、顯示介質層12以及透光基板14，其中，透光基板14配置於微機電陣列基板10上方，顯示介質層12配置於微機電陣列基板10與透光基板14之間，且顯示介質層12例如為電泳層或液晶層。

承上述，請參閱圖1與圖2，透光基板14之材質可為玻璃，而微機電陣列基板10包括基板101、多條彼此平行地配置於基板101上的第一訊號線102、多條彼此平行地配置於基板101上的第二訊號線103、多個微機電開關105以及多個畫素電極106。其中，各第二訊號線103與第一訊號線102相交錯而在基板101上圍出多個畫素區域104，微機電開關105分別配置於第一訊號線102與第二訊號線103的交錯處，而畫素電極106則分別配置於對應之畫素區域104的其中之一，且與對應之微機電開關105電性連接。

詳細來說，本實施例之第一訊號線102可為數據線(Data line)，第二訊號線103可為掃描線(Scan line)，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，第一訊號線102也可以為數據線，而第二訊號線103則為掃描線。

圖3繪示為圖2沿III-III'線之剖視圖。請參閱圖2及圖3，微機電開關105包括第一金屬層1051、絕緣層1052、第二金屬層1053以及第三金屬層1054。其中，第一金屬層1051配置於基板101上，並電性連接至對應之第一訊號線102。絕緣層1052配置於第一金屬層1051上，第二金屬層1053配置於絕緣層1052上，並電性連接至對應之畫素電極106。第三金屬層1054則配置於第二金屬層1053上並電性連接至對應之第二訊號線103，且第三金屬層1054與第二金屬層1053之間形成有絕緣空腔1055。

進一步來說，形成微機電開關105的方法例如是依序在基板101上形成第一金屬層1051、絕緣層1052與第二金屬層1053，然後先於第二金屬層1052上形成犧牲層1056，再於犧牲層1056上形成第三金屬層1054，如圖4所示。之後，利用氣體蝕刻的方式移除犧牲層1056，以形成圖3所示之微機電開關105。其中，第一金屬層1051與第二金屬層1053之材質可包括銀、鉻、鉬鉻合金、鋁釹合金或硼化鎳，絕緣層1052之材質可包括二氧化矽或氮化矽。第三金屬層1054之材質則為磁性金屬材料，例如鎳/鋁釹合金或硼化鎳/鋁釹合金。

特別的是，為簡化微機電陣列基板10的製程，各微機電開關105的第一金屬層1051可與第一訊號線102同層，第二金屬層1053可與畫素電極106同層，第三金屬層1054可與第二訊號線103同層。當然，當第二金屬層1053與畫素電極同層時，第二金屬層1053即是由透明導電材料所構成，如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)或(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。

為使熟習此技藝者更加瞭解本發明，以下將以前述實施例之微機電開關為例，說明本發明之顯示裝置的作動方式。

圖5繪示為圖4之微機電開關的第三金屬層與第一金屬層之間具有電壓差時的示意圖。請參照圖1、圖2及圖5，當顯示裝置100的驅動電路(圖未示)分別施加電壓至第一訊號線102與第二訊號線103時，電性連接至第一訊號線102的第一金屬層1051與電性連接至第二訊號線103的第三金屬層1054之間會具有電壓差，且第三金屬層1054會因為電場吸引力大於其本身薄膜的拉應力而向下延展，並與其下方的第二金屬層1053相接觸，使得第二金屬層1053與第三金屬層1054之間發生短路而具有同樣的電位。如此一來，輸入至第二訊號線103的訊號即可透過第二金屬層1053而傳送至畫素電極106，而顯示介質層12的作動狀態即是依據傳輸至畫素電極106上的訊號而定。

另一方面，當第一金屬層1051與第三金屬層1054之間的電壓差為0V時，第一金屬層1051與第三金屬層1054之間的電場吸引力會消失，此時第三金屬層1054可恢復原狀而又與第二金屬層1053電性絕緣。此時，顯示裝置100的顯示狀態將回復至尚未施加電壓至第一訊號線102與第二訊號線103之前。

請再次參照圖1及圖2，顯示裝置100藉由微機電開關105來控制各畫素區域104所相對應之顯示介質層12的作動狀態，從而使顯示裝置100達成不同的顯示效果。由於微機電開關105沒有載子遷移率和開關電流比問題，因此可提升顯示裝置100的顯示性能，從而滿足新一代顯示裝置的使用要求。並且，相較於非晶矽薄膜電晶體，微機電開關105的製程較為簡單，因此可降低顯示裝置100的製程成本。

圖6繪示本發明之微機電開關在另一實施例中的剖面示意圖。請參照圖6，本實施例之微機電開關605還可以在第三金屬層1054與第二金屬層1053之間設置具有開口1057的支撐層1058，其中第三金屬層1054係填入開口1057內，而絕緣空腔1055係位於支撐層1058與第二金屬層1053之間，並對應至開口1057。

詳細來說，微機電開關605的形成方法例如是在基板101上依序形成第一金屬層1051、絕緣層1052、第二金屬層1053與犧牲層1056後，先在犧牲層1056上形成具有開口1057的支撐層1058，然後再於支撐層1058上形成第三金屬層1054，並令第三金屬層1054填入開口1057內，如圖7所示。之後，利用氣體蝕刻的方式移除犧牲層1056，以形成圖6所示之微機電開關605。

請再次參照圖1、圖2及圖6，當顯示裝置100的驅動電路(圖未示)分別施加電壓至第一訊號線102與第二訊號線103時，電性連接至第一訊號線102的第一金屬層1051與電性連接至第二訊號線103的第三金屬層1054之間會具有電壓差，且第三金屬層1054填於支撐層1058之開口1057內的部分會因為電場吸引力大於其本身薄膜的拉應力而向下延展，並與其下方的第二金屬層1053相接觸，使得第二金屬層1053與第三金屬層1054之間發生短路而具有同樣的電位。此時，輸入至第二訊號線103的訊號即可透過第二金屬層1053而傳送至畫素電極106，以驅動顯示介質層12，而顯示出所欲顯示的畫面。

值得一提的是，由於本實施例之第三金屬層1054與第二金屬層1053之間設置有支撐層1058，因此可避免在未施加電壓至第一金屬層1051時，第三金屬層1054向下彎折而與第二金屬層1053電性接觸而短路，進而使顯示裝置100發生異常作動的情況。

綜上所述，本發明之顯示裝置係藉由微機電陣列基板中的微機電開關來控制顯示介質作動，且微機電開關沒有載子遷移率和開關電流比問題，因此可提升顯示裝置的顯示性能，從而滿足新一代顯示裝置的使用要求。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．顯示裝置

10．．．微機電陣列基板

101．．．基板

102．．．第一訊號線

103．．．第二訊號線

104．．．畫素區域

105、605．．．微機電開關

106．．．畫素電極

1051．．．第一金屬層

1052．．．絕緣層

1053．．．第二金屬層

1054．．．第三金屬層

1055．．．絕緣空腔

1056．．．犧牲層

1057．．．開口

1058．．．支撐層

12．．．顯示介質層

14．．．透光基板

圖1繪示為本發明之一實施例中顯示裝置的剖面示意圖。

圖2繪示為圖1顯示裝置的微機電陣列基板的俯視圖。

圖3繪示為圖2之微機電陣列基板沿III-III'線的剖視圖。

圖4繪示為圖3之微機電開關在製程中的剖面示意圖。

圖5繪示為圖3中微機電開關施加電壓時的示意圖。

圖6繪示為本發明另一實施例中的微機電陣列基板的局部剖面示意圖。

圖7繪示為圖6之微機電開關在製程中的剖面示意圖。

10．．．微機電陣列基板

101．．．基板

102．．．第一訊號線

103．．．第二訊號線

104．．．畫素區域

105．．．微機電開關

106．．．畫素電極

Claims (19)

1. 一種微機電陣列基板，包括：一基板；多條第一訊號線，彼此平行地配置於該基板上；多條第二訊號線，彼此平行地配置於該基板上，且各該第二訊號線係與該些第一訊號線交錯而在該基板上圍出多個畫素區域；多個微機電開關，分別配置於該些第一訊號線與該些第二訊號線的交錯處，且各該微機電開關包括：一第一金屬層，配置於該基板上，並電性連接至對應之該第一訊號線；一絕緣層，配置於該第一金屬層上；一第二金屬層，配置於該絕緣層上，並電性連接至對應之該畫素電極；一第三金屬層，配置於該第二金屬層上方，而在其與該第二金屬層之間形成一絕緣空腔，且該第三金屬層係電性連接至對應之該第二訊號線；以及多個畫素電極，分別配置於對應之該些畫素區域其中之一，並與對應之該微機電開關的該第二金屬層電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中各該微機電開關更包括一支撐層，配置於該第二金屬層與該第三金屬層之間，並具有一開口，該第三金屬層係填於該開口內，而該絕緣空腔係位於該支撐層與該第二金屬層之間，並對應至該開口。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中各該第一金屬層係與該些第一訊號線同層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中各 該第二金屬層係與該些畫素電極同層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中各該第三金屬層係與該些第二訊號線同層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中該第一金屬層與該第二金屬層之材質包括銀、鉻、鉬鉻合金、鋁釹合金或硼化鎳。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中該絕緣層之材質包括二氧化矽或氮化矽。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微機電陣列基板，其中該第三金屬層的材質為磁性金屬材料。
9. 如申請專利範圍第8項所述之微機電陣列基板，其中該第三金屬層的材質包括鎳/鋁釹合金或硼化鎳/鋁釹合金。
10. 一種顯示裝置，包括：一微機電陣列基板，包括：一基板；多條第一訊號線，彼此平行地配置於該基板上；多條第二訊號線，彼此平行地配置於該基板上，且各該第二訊號線係與該些第一訊號線交錯而在該基板上圍出多個畫素區域；多個微機電開關，分別配置於該些第一訊號線與該些訊號線的交錯處，且各該微機電開關包括：一第一金屬層，配置於該基板上，並電性連接至對應之該第一訊號線；一絕緣層，配置於該第一金屬層上；一第二金屬層，配置於該絕緣層上，並電性連接至對應之該畫素電極； 一第三金屬層，配置於該第二金屬層上方，而在其與該第二金屬層之間形成一絕緣空腔，且該第三金屬層係電性連接至對應之該第二訊號線；以及多個畫素電極，分別配置於對應之該些畫素區域其中之一，並與對應之該微機電開關之該第二金屬層電性連接；一透光基板，配置於該微機電陣列基板上方；以及一顯示介質層，配置於該微機電陣列基板與該透光基板之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中各該微機電開關更包括一支撐層，配置於該第二金屬層與該第三金屬層之間，並具有一開口，該第三金屬層係填於該開口內，而該絕緣空腔係位於該支撐層與該第二金屬層之間，並對應至該開口。
12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中各該第一金屬層係與該些第一訊號線同層。
13. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中各該第二金屬層係與該些畫素電極同層。
14. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中各該第三金屬層係與該些第二訊號線同層。
15. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該第一金屬層與該第二金屬層之材質包括銀、鉻、鉬鉻合金、鋁釹合金或硼化鎳。
16. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該絕緣層之材質包括二氧化矽或氮化矽。
17. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該第三 金屬層之材質為磁性金屬材料。
18. 如申請專利範圍第17項所述之顯示裝置，其中該第三金屬層的材質包括鎳/鋁釹合金或硼化鎳/鋁釹合金。
19. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該顯示介質層為電泳層或液晶層。