TWI418912B

TWI418912B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI418912B
Application number: TW99130913A
Authority: TW
Inventors: Hen Ta Kang; Sheng Yuan Chen
Original assignee: Wintek China Technology Ltd; Wintek Corp
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2013-12-11
Also published as: TW201211665A

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種電泳顯示裝置。

隨著資訊產品的普及與科技的發展，具有輕、薄、及可撓曲的特性一直是顯示器主要追求的目標，而電泳顯示器為其中一種備受矚目的顯示器。

目前常見的電泳顯示器是由一電泳顯示薄膜(electrophoresis display film)以及一主動元件陣列基板組裝而成。電泳顯示薄膜中具有一電泳顯示材料，其包含顯示溶液以及散佈於顯示溶液中的多個顯示粒子。當主動元件陣列基板驅動顯示粒子時，顯示粒子便會向上(接近閱讀者方向)或向下(遠離閱讀者方向)移動。當外界光源被顯示粒子反射，閱讀者可觀察到顯示粒子或是顯示溶液的顏色以獲得對應的顯示畫面。

電泳顯示器可直接利用外界光源來進行顯示，因而可省略光源的設置以減低能量的耗費。不過，電泳顯示器仍需外在電力作為驅動電壓來源，而造成了使用上的不方便。

本發明提供一種顯示裝置，可減少外在電力的需求而具有節能省電的特點。

本發明提出一種顯示裝置，包括一顯示薄膜、一主動元件陣列基板以及一太陽能電池薄膜。顯示薄膜具有一透光顯示溶液以及散佈於透光顯示溶液中的多個顯示粒子。主動元件陣列基板配置於顯示薄膜之一側。主動元件陣列基板定義出至少一顯示區以及顯示區以外的至少一非顯示區。太陽能電池薄膜配置於顯示薄膜與主動元件陣列基板之間，其中顯示裝置處於一待機/關機狀態時，顯示粒子位於非顯示區中，而太陽能電池薄膜在顯示區被暴露出來。

基於上述，本發明之顯示裝置中，太陽能電池薄膜配置於主動元件陣列基板與顯示薄膜之間。顯示裝置在待機/關機狀態時，顯示薄膜中的顯示粒子位於非顯示區中，而太陽能電池薄膜可在顯示區中被暴露出來。所以，待機/關機狀態下，太陽能電池薄膜可進行充電以作為顯示用電源。另外，太陽能電池薄膜的顏色也可作為顯示裝置在待機/關機狀態下的背景色彩。因此，顯示裝置待機/關機時的背景色彩可由太陽能電池薄膜的顏色而有所不同。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1以及圖2分別繪示為本發明之一實施例的顯示裝置在顯示狀態以及待機/關機狀態下之示意圖。請參照圖1，顯示裝置100包括一顯示薄膜110、一主動元件陣列基板120以及一太陽能電池薄膜130。顯示薄膜110具有一透光顯示溶液112以及散佈於透光顯示溶液112中的多個顯示粒子114。主動元件陣列基板120配置於顯示薄膜110之一側。主動元件陣列基板120定義出一顯示區AA以及顯示區AA以外的一非顯示區NA。太陽能電池薄膜130則配置於顯示薄膜110與主動元件陣列基板120之間。

在本實施例中，太陽能電池薄膜130可以是一可見光區段之太陽能電池、一紫外光區段之太陽能電池、或上述之組合。一般而言，可見光區段之太陽能電池包括一結晶矽太陽能電池、一多晶矽太陽能電池、一多元化合物或有機/染料敏化太陽能電池或其組合。另外，紫外光區段之太陽能電池包括一透明氧化物太陽能電池或一有機/染料敏化太陽能電池。當然，本發明並不限定太陽能電池薄膜130的種類，在其他的實施方式中凡是可以進行光電轉換以光能轉換為可儲存之電能的薄膜都可以作為本實施例的太陽能電池薄膜130。

透光顯示溶液112可為無色的顯示溶液，或是有色的顯示溶液，而顯示粒子114具有光反射性，其中顯示粒子114可以包含有多個不同顏色的粒子。顯示粒子114在透光顯示溶液114的分布狀態可以決定光線是否被反射而顯示畫面。所以，在顯示狀態下，顯示裝置100中的主動元件陣列基板120可對顯示薄膜110施加一電壓以驅動顯示粒子114。顯示粒子114受到此電壓的作用而移動至特定分布狀態即可呈現畫面。

由於顯示粒子114具有雙穩態的特性，在電壓移除後，顯示粒子114仍可維持於此一分布狀態。所以，主動陣列元件基板120不需持續地輸入電壓以維持畫面。換言之，顯示粒子114移動至所需的分佈狀態後，主動陣列元件基板120即不需對顯示薄膜110施加電壓。因此，顯示裝置100是一種省電的顯示技術之應用。

在本實施例中，太陽能電池薄膜130可電性連接至主動元件列基板120以提供主動元件陣列基板120所需的電能。亦即，顯示裝置100在顯示狀態下所需的電能可由太陽能電池薄膜130提供。當太陽能電池薄膜130所提供的電能足夠時，顯示裝置100可不需額外的電源以節省能源的耗損以及簡化裝置的設計。換言之，顯示裝置100不需設置有其他的電源設備。

值得一提的是，太陽能電池薄膜130是利用光電轉換作用將所吸收的光能轉換為電能。為了提高太陽能電池薄膜130的光電轉換效率，本實施例的太陽能電池薄膜130在待機狀態或關機狀態下可被暴露出來以吸收光線。因此，由圖2可知，顯示裝置100進入待機狀態或關機狀態前，主動元件陣列基板120可使顯示粒子114移動至非顯示區NA中而後關閉。如此一來，在關機或待機狀態下，太陽能電池薄膜130可在顯示區AA被暴露出來。

在本實施例中，透光顯示溶液112具有光穿透性，所以光線可由外界穿過透光顯示溶液112而照射至太陽能電池薄膜130上。如此一來，被暴露出來的太陽能電池薄膜130便可進行光電轉換作用而產生電能。也就是說，顯示裝置100可使太陽能電池薄膜130在待機或關機狀態時有效率地進行充電以提供顯示所需的電源。

另外，太陽能電池薄膜130隨不同的元件設計以及組成成分而可具有不同的顏色，例如黑色、深紅色、深棕色、深藍色等。在待機狀態下，顯示裝置100的背景顏色可隨太陽能電池薄膜130的顏色而改變。因此，消費者可依照其喜好而選擇不同背景顏色的顯示裝置100。換言之，太陽能電池薄膜130的配置非但可以作為電源更可以使顯示裝置100的外型具有多樣性。

為了更清楚闡述本發明之精神，以下將以數個實施例說明顯示裝置100的主動元件陣列基板120在元件結構上的特徵。不過，以下實施例僅為舉例說明之用並非用以限定本發明。圖3繪示為本發明之一實施例的主動元件陣列基板的局部上視示意圖。請參照圖3，主動元件陣列基板200包括一基板210及配置於基板210上的多個畫素結構220(為使圖式清晰，圖3僅繪示一個畫素結構220)。以本實施例而言，基板210例如是一可撓性基板。各畫素結構220包括一掃描線222、一資料線224、一主動元件226、一畫素電極228A以及一輔助電極228B。掃描線222與資料線224相交並環繞畫素電極228A。主動元件226電性連接掃描線222與資料線224。畫素電極228A電性連接主動元件226。輔助電極228B亦環繞著畫素電極228A。

一般而言，主動元件226包括一閘極G、一通道層C、一源極S以及一汲極D。閘極G連接掃描線222。通道層C位於閘極G上方。源極S與汲極D皆配置於通道層C上。源極S還連接資料線224，並位於閘極G的一側。汲極D則位於閘極G的另一側以與源極S相對，並且汲極D連接畫素電極228A。上述的主動元件226僅為舉例說明之用，本發明並不限定主動元件的結構設計。在其他實施例中，主動元件226可以是頂閘極型、雙閘極型、有機半導體通道型、多晶矽半導體通道型等不同形式的主動元件。

以本實施例而言，顯示區AA係由畫素電極228A定義出來，非顯示區NA則為位於畫素電極228A之外的區域。另外，輔助電極228B位於非顯示區NA中。主動元件陣列基板200應用於前述的顯示面板100時，顯示粒子114的分布可由畫素電極228A以及輔助電極228B的電壓所控制。舉例而言，在顯示狀態時，畫素電極228A的電壓可驅動顯示粒子114使其在顯示區AA中(也就是畫素電極228A上方)移動。在進入待機/關機狀態前，輔助電極228B的電壓可驅動顯示粒子114使其移動至輔助電極228B上方，也就是位於非顯示區NA中。

值得一提的是，在顯示粒子114移動至非顯示區NA後，主動元件陣列基板200可停止對顯示薄膜110輸入電壓而進入待機/關機狀態。此時，顯示粒子114皆位於輔助電極228B上方，也就是位在非顯示區NA中，所以位在顯示區AA中的太陽能電池結構130可被暴露出來以接受外界光線來進行光電轉換。在畫素結構220中，太陽能電池結構130至少有44%至87%的面積可被暴露出來以接收外界光線而具有相當不錯的光電轉換效率。

上述的輔助電極228B係同時對應著掃描線222以及資料線224所在位置而設並以包圍畫素電極228A的方式配置於畫素結構220中。不過，輔助電極228B可以選擇性地配置於非顯示區NA的其他區域中。舉例而言，圖4與圖5繪示為本發明另二實施例的主動元件陣列基板的局部上視示意圖。請參照圖4，主動元件陣列基板300與前述的主動元件陣列基板200大致相同，因此以下僅就不同之處提出說明。換言之，圖4中所使用的元件符號相同於圖3者即表示為相同的元件，以下將不另贅述。

具體而言，主動元件陣列基板300的畫素結構320中，輔助電極328B實質上對應於資料線224配置。也就是說，輔助電極328B為長條狀的電極，其配置位置位在資料線224上方。所以，主動元件陣列基板300應用於顯示裝置100時，顯示粒子114在待機/關機狀態下將位於資料線224上方。

在另一實施例中，請參照圖5，在主動元件陣列基板400的畫素結構420中，輔助電極428B對應於掃描線222配置。如此一來，主動元件陣列基板300應用於顯示裝置100時，顯示粒子114在待機/關機狀態下將位於掃描線222上方。

此外，圖6繪示為本發明之又一實施例的主動元件陣列基板的局部上視示意圖。請參照圖6，主動元件陣列基板500的畫素結構520中，輔助電極528B對應於主動元件226配置。也就是說，輔助電極528B位於主動元件226上方。如此一來，主動元件陣列基板500應用於顯示裝置100時，顯示粒子114在待機/關機狀態下將位於主動元件226上方。由上述實施例可知，本發明並不限定輔助電極的配置位置。只要使輔助電極228B/328B/428B/528B配置於非顯示區NA中以在待機/關機狀態時使太陽能電池薄膜130於顯示區AA暴露出來即可應用於本發明的主動元件陣列基板120中。值得一提的是，非顯示區NA中的元件，如掃描線222、資料線224以及主動元件226，原本就具有不透光的特性。所以，輔助電極228B/328B/428B/528B對應於這些元件配置有助於將顯示粒子1144聚集於原本就不透光的位置上。如此一來，太陽能電池薄膜130被暴露出來的面積可儘可能地擴大以具有較高的光電轉換效率。

更進一步而言，圖7為圖6的主動元件陣列基板沿I-I’線所繪示的一種剖面結構示意圖。請參照圖7，除了上述的基板210以及畫素結構520外，主動元件陣列基板500實質上還包括一第一絕緣層502、一第二絕緣層504以及一第三絕緣層506。這些絕緣層502、504以及506的設置可使主動元件陣列基板500上的各元件具有獨立的電性特性。

具體來說，第一絕緣層502配置於基板210上，覆蓋掃描線222(請參照圖6)以及閘極G，且通道層C配置於第一絕緣層502上。源極S與汲極D(其中汲極D的一部分可是為資料線)配置於第一絕緣層502以及通道層C上，並分別位在閘極G的相對兩側。第二絕緣層504則覆蓋主動元件226。第二絕緣層504實質上配置於輔助電極528B與主動元件226之間以及畫素電極228A與主動元件226之間。第二絕緣層504具有一接觸開口504A以使畫素電極228A透過接觸開口504A電性連接主動元件226。第三絕緣層506亦覆蓋主動元件226。並且，畫素電極228A位於第三絕緣層506接近基板210之一側，而輔助電極528B位於第三絕緣層506遠離基板210之一側。

以本實施例而言，主動元件陣列基板500的製作順序可以是先於基板210上形成掃描線222(請參照圖6)以及閘極G；再形成第一絕緣層502以覆蓋掃描線222(請參照圖6)以及閘極G；接著於第一絕緣層502上形成於位在閘極G上方的通道層C；然後在通道層C上形成源極S與汲極D以構成主動元件226；再接著形成第二絕緣層504及其接觸開口504A以覆蓋住主動元件226；隨後形成畫素電極228A，使畫素電極透過接觸開口504A電性連接主動元件226的汲極D；緊接著形成第三絕緣層506；再於第三絕緣層506上形成輔助電極528B。不過，上述的形成順序僅是舉例說明之用，在其他的實施方式中可以隨畫素結構的設計而改變各元件的形成順序。

舉例而言，圖8為圖6的主動元件陣列基板沿I-I’線所繪示的另一種剖面結構示意圖。請參照圖8，除了畫素電極228A、輔助電極528B以及第三絕緣層506的配置順序外，在圖8所繪示的其餘元件皆與圖7所繪示的剖面結構實質上相同。因此，以下僅就畫素電極228A、輔助電極528B以及第三絕緣層506進行說明。

在本實施例中，形成第二絕緣層504後可以先在第二絕緣層504上形成輔助電極528B，再接著形成第三絕緣層506以及畫素電極228A。也就是說，輔助電極528B形成於第三絕緣層506接近基板210的一側，而畫素電極228A形成於第三絕緣層506遠離基板210的一側。值得一提的是，為了使畫素電極228A電性連接至主動元件226的汲極D，第三絕緣層506需設有一接觸開口506A。接觸開口506A與接觸開口504A共同暴露出汲極D的局部面積以使畫素電極228A透過接觸開口506A與接觸開口504A電性連接汲極D。

值得一提的是，前述的主動元件陣列基板200、300以及400在剖面上的結構設計可以參照圖7與圖8的剖面結構，其中僅輔助電極配置位置略有不同。也就是說，除了畫素結構與基板外，前述的主動元件陣列基板200、300以及400還可以包括有三層絕緣層以使各元件維持獨立的電性特性。不過，除了上述的結構設計外，在其他的實施例中，輔助電極與畫素電極可以選擇性地由同一透明電極層所構成。此時，輔助電極與畫素電極同時地配置於第二絕緣層遠離基板的一側，且主動元件陣列基板可不需配置有第三絕緣層。或是，輔助電極與畫素電極同時地配置於第二絕緣層與第三絕緣層之間。

綜上所述，本發明的顯示裝置中配置有太陽能電池薄膜，其位於顯示薄膜與主動元件陣列基板之間。當顯示裝置在待機/關機狀態時，顯示薄膜中的顯示粒子可位於非顯示區中以使太陽能電池薄膜在顯示區中被暴露出來。如此一來，太陽能電池薄膜可以接收外界光線以有效率地進行光電轉換作用來提供顯示裝置所需的顯示電源。因此，本發明的顯示裝置可以省略額外電源的設置而達到節能的作用並簡化整體裝置的設計。此外，顯示裝置在待機/關機狀態時的背景顏色可由太陽能電池薄膜的顏色所決定，因而使顯示裝置的外觀更具多樣性。換言之，使用者可隨其喜好選擇不同背景色彩的顯示裝置。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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

110．．．顯示薄膜

112．．．透光顯示溶液

114．．．顯示粒子

120、200、300、400、500．．．主動元件陣列基板

130．．．太陽能電池薄膜

210．．．基板

220、320、420、520．．．畫素結構

222．．．掃描線

224．．．資料線

226．．．主動元件

228A．．．畫素電極

228B、328B、428B、528B．．．輔助電極

502．．．第一絕緣層

504．．．第二絕緣層

504A、506A．．．接觸開口

506．．．第三絕緣層

AA．．．顯示區

C‧‧‧通道層

D‧‧‧汲極

G‧‧‧閘極

I-I’‧‧‧線

NA‧‧‧非顯示區

S‧‧‧源極

圖1以及圖2分別繪示為本發明之一實施例的顯示裝置在顯示狀態以及待機/關機狀態下之示意圖。

圖3繪示為本發明之一實施例的主動元件陣列基板的局部上視示意圖。

圖4與圖5繪示為本發明另二實施例的主動元件陣列基板的局部上視示意圖。

圖6繪示為本發明之又一實施例的主動元件陣列基板的局部上視示意圖

圖7為圖6的主動元件陣列基板沿I-I’線所繪示的一種剖面結構示意圖。

圖8為圖6的主動元件陣列基板沿I-I’線所繪示的另一種剖面結構示意圖。

100．．．顯示裝置

110．．．顯示薄膜

112．．．透光顯示溶液

114．．．顯示粒子

120．．．主動元件陣列基板

130．．．太陽能電池薄膜

AA．．．顯示區

NA．．．非顯示區

Claims

一種顯示裝置，包括：一顯示薄膜，具有一透光顯示溶液以及散佈於該透光顯示溶液中的多個顯示粒子；一主動元件陣列基板，配置於該顯示薄膜之一側，該主動元件陣列基板定義出至少一顯示區以及該顯示區以外的至少一非顯示區，其中該主動元件陣列基板包括一基板及配置於該基板上的多個畫素結構，且各該畫素結構包括：一掃描線；一資料線，與該掃描線相交；一主動元件，電性連接該掃描線與該資料線；一畫素電極，電性連接該主動元件，該掃描線與該資料線環繞該畫素電極，而該顯示區係由該畫素電極定義出來，該非顯示區位於該畫素電極之外；以及一輔助電極，位於該非顯示區中，其中該輔助電極位於該主動元件上方以使該顯示裝置處於該待機/關機狀態時，該些顯示粒子位於該主動元件上方；以及一太陽能電池薄膜，配置於該顯示薄膜與該主動元件陣列基板之間，其中該顯示裝置處於一待機/關機狀態時，該些顯示粒子位於該非顯示區中，而該太陽能電池薄膜在該顯示區被暴露出來。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該太陽能電池薄膜包括一可見光區段之太陽能電池、一紫外光區段之太陽能電池、或上述之組合。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該可見光區段之太陽能電池包括一結晶矽太陽能電池、一多晶矽太陽能電池、一多元化合物或有機/染料敏化太陽能電池或其組合。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該紫外光區段之太陽能電池包括一透明氧化物太陽能電池或一有機/染料敏化太陽能電池。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該主動元件包括：一閘極，連接掃描線；一通道層，位於該閘極上方；一源極，配置於該通道層上，連接該資料線，並位於該閘極的一側；以及一汲極，配置於該通道層上，位於該閘極的另一側以與該源極相對，並電性連接該畫素電極；一第一絕緣層，配置於該基板上，覆蓋該掃描線以及該閘極，且該通道層配置於該第一絕緣層上；一第二絕緣層，覆蓋該主動元件，配置於該輔助電極與該主動元件之間以及該畫素電極與該主動元件之間，其中該第二絕緣層具有一接觸開口以使該畫素電極透過該接觸開口電性連接該主動元件；以及一第三絕緣層，覆蓋該主動元件，且該輔助電極與該畫素電極之一者位於該第三絕緣層接近該基板之一側，另一者位於該第三絕緣層遠離該基板之一側。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該透光顯示溶液為一無色顯示溶液。