TWI420672B - 主動元件及具有此主動元件的電泳顯示器 - Google Patents

Description

主動元件及具有此主動元件的電泳顯示器

本發明是有關於一種主動元件，且特別是有關於一種具有富矽氧化物保護層之主動元件。

近年來，由於各種顯示技術不斷地蓬勃發展，在經過持續地研究開發之後，如電泳顯示器、液晶顯示器、電漿顯示器、有機發光二極體顯示器等產品，已逐漸地商業化並應用於各種尺寸以及各種面積的顯示裝置。隨著可攜式電子產品的日益普及，可撓性顯示器(如電子紙(e-paper)、電子書(e-book)等)已逐漸受到市場的關注。一般而言，電子紙(e-paper)以及電子書(e-book)係採用電泳顯示技術來達到顯示之目的。以僅能顯示黑白的電子書為例，其電泳顯示薄膜(EPD film)主要是由黑色電泳液以及摻雜於黑色電泳液中的白色帶電粒子所構成，透過施加電壓的方式可以驅動白色帶電粒子移動，以使電泳顯示薄膜顯示出黑色、白色或是不同階調的灰色。此外，在彩色的電子書中，為了顯示紅、綠、藍三原色，需於將摻雜有白色帶電粒子之紅色電泳液、綠色電泳液以及藍色電泳液形成於不同的微杯(micro-cups)中，習知的作法主要有兩種，其中一種是透過用噴墨印刷的方式將不同顏色的電泳液形成於微杯中，另一種則是透過多道曝光顯影製程將不同顏色的電泳液密封於微杯中。

由於電泳顯示器屬於反射式之顯示器，因此不論是黑白還是彩色的電子書，都需要環境光的照射才能顯示畫面。值得注意的是，由於電泳顯示器中所使用的電泳顯示薄膜無法完全遮蔽環境光，因此當電泳顯示器被環境光照射時，用以驅動電泳顯示薄膜的薄膜電晶體陣列會產生光漏電流(photo leakage current)，進而導致電泳顯示薄膜的顯示異常。

為了上述之改善光漏電流的問題，已有習知技術在薄膜電晶體上額外製作遮光金屬，此遮光金屬的製作會使製程所需使用的光罩數增加，進而造成本上的負擔以及產能的降低。此外，亦有習知技術直接採用金屬材質(例如鉬/鋁/鉬)來製作畫素電極，以使畫素電極具有遮光的效果，但此作法會面臨金屬腐蝕(corrosion)等問題。

本發明提供一種主動元件與具有此主動元件之電泳顯示器。

本發明提供一種主動元件，其包括一閘極、一通道層、一閘絕緣層、一源極、一汲極以及一富矽氧化物保護層。閘絕緣層配置於閘極與通道層之間，源極與汲極分別與通道層接觸，且通道層的部分區域未被源極與汲極所覆蓋。通道層位於富矽氧化物保護層與閘極之間，而富矽氧化物保護層至少遮蔽未被源極與汲極所覆蓋之通道層的部分區域，且富矽氧化物保護層之穿透率低於或等於70%。

本發明另提供一種電泳顯示器，其包括一主動元件陣列基板以及一電泳顯示薄膜。主動元件陣列基板具有多個前述之主動元件以及多個畫素電極，其中各個主動元件分別與其中一畫素電極電性連接，電泳顯示薄膜則配置於主動元件陣列基板上。

在本發明之一實施例中，前述之主動元件可進一步包括一無機保護層，此無機保護層配置於富矽氧化物保護層與通道層之間。

在本發明之一實施例中，前述之主動元件可進一步包括一無機保護層與一有機保護層，無機保護層配置於富矽氧化物保護層與通道層之間，且有機保護層配置於富矽氧化物保護層上。

在本發明之一實施例中，前述之主動元件可進一步包括一有機保護層，此有機保護層配置於富矽氧化物保護層上。

在本發明之一實施例中，前述之富矽氧化物保護層的厚度例如係介於1000埃至6000埃之間。

在本發明之一實施例中，前述之富矽氧化物保護層僅分佈於未被源極與汲極所覆蓋之通道層的部分區域上方。

由於本發明之主動元件具有穿透率低於或等於70%之富矽氧化物保護層，因此本發明之主動元件具有較佳的電氣特性。

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為本發明第一實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之電泳顯示器100包括一主動元件陣列基板110以及一電泳顯示薄膜120，其中電泳顯示薄膜120配置於主動元件陣列基板110上。詳言之，主動元件陣列基板110具有多個主動元件112以及多個畫素電極114，其中各個主動元件112分別與其中一畫素電極114電性連接。如圖1所示，主動元件112包括一閘極112G、一通道層112C、一閘絕緣層GI、一源極112S、一汲極112D以及一富矽氧化物保護層PV1，其中閘絕緣層GI配置於閘極112G與通道層112C之間，源極112S與汲極112D分別與通道層112C接觸，且通道層112C的部分區域X未被源極112S與汲極112D所覆蓋。通道層112C位於富矽氧化物保護層PV1與閘極112G之間，而富矽氧化物保護層PV1至少遮蔽未被源極112S與汲極112D所覆蓋之通道層112C的部分區域X，且富矽氧化物保護層PV1之穿透率低於或等於70%。

如圖1所示，主動元件112可選擇性地包括一有機保護層PV3，此有機保護層PV3配置於富矽氧化物保護層PV1上，且畫素電極114配置於有機保護層PV3上。為了使主動元件112的汲極112D與畫素電極114電性連接，有機保護層PV3與富矽氧化物保護層PV1中例如形成有接觸窗W1，而畫素電極114係透過接觸窗W1與主動元件112的汲極112D電性連接。在本實施例中，有機保護層PV3之材質例如為高分子聚合物、含感光材質之有機物、苯并環丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、全氟環丁烷(Perfluorocyclobutane；PFCB)、氟化之對二甲苯(fluorinated para-xylene)、丙烯酸酯樹脂(acrylic resin)及有色樹脂(color resin)等。

在本實施例中，富矽氧化物保護層PV1的厚度例如係介於1000埃至6000埃之間。富矽氧化物保護層PV1例如係採用化學氣相沈積的方式形成，而形成富矽氧化物保護層PV1的製程配方(recipe)例如是以矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)作為反應氣體，其中矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)之氣體流量比例如是大於或等於1.8。當矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)之氣體流量比大於或等於1.8時，富矽氧化物保護層PV1的穿透率可被控制在70%以下。舉例而言，矽甲烷(SiH₄ )之氣體流量為497 sccm，一氧化二氮(N₂ O)之氣體流量為276 sccm或以下。

值得注意的是，本實施例之富矽氧化物保護層PV1的穿透率可藉由製程配方調整(即矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)之流量比)。此外，富矽氧化物保護層PV1的穿透率亦可透過富矽氧化物保護層PV1的厚度進行調整。

在本實施例中，電泳顯示薄膜120包括一導電層122、一介電層124以及多個電泳顯示介質126。如圖1所示，介電層124配置於導電層122之一表面上，介電層124具有多個呈陣列排列且位於其下表面之微杯124a，而介電層124位於導電層122與主動元件陣列基板110之間。此外，電泳顯示介質126配置於微杯124a內。電泳顯示介質126包含電泳液126a與帶電荷粒子126b。本實施例之各個微杯124a可為一多邊形柱體空間(如六角柱體空間)、橢圓柱體空間，或是圓柱體空間。

圖2為本發明第二實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例之電泳顯示器100a與第一實施例之電泳顯示器100類似，二者差異之處在於：本實施例之主動元件112a進一步包括一無機保護層PV2，且無機保護層PV2配置於富矽氧化物保護層PV1與通道層112C之間。在本實施例中，無機保護層PV2之材質例如為氮化矽、氧化矽、氮氧化矽。

從圖2可知，為了使主動元件112a的汲極112D與畫素電極114電性連接，富矽氧化物保護層PV1、無機保護層PV2與有機保護層PV3中例如形成有接觸窗W2，而畫素電極114係透過接觸窗W2與主動元件112的汲極112D電性連接。

值得注意的是，在其他可行的實施例中，前述之主動元件112a亦可僅具有無機保護層PV2，但不具有配置於富矽氧化物保護層PV1上之有機保護層PV3。換言之，在形成前述之主動元件112a的製程中，可以省略有機保護層PV3的製作。

圖3為本發明第三實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例之電泳顯示器100b與第一實施例之電泳顯示器100類似，二者差異之處在於：本實施例之主動元件112b中之富矽氧化物保護層PV1’僅分佈於未被源極112S與汲極112D所覆蓋之通道層112C的部分區域X上方。此外，畫素電極114係透過形成於有機保護層PV3中的接觸窗W3與主動元件112b的汲極112D電性連接。

圖4為本發明第四實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例之電泳顯示器100c與第一實施例之電泳顯示器100a類似，二者差異之處在於：本實施例之主動元件112c中之富矽氧化物保護層PV1’與無機保護層PV2’僅分佈於未被源極112S與汲極112D所覆蓋之通道層112C的部分區域X上方。此外，畫素電極114係透過形成於有機保護層PV3中的接觸窗W4與主動元件112c的汲極112D電性連接。

由於本發明之主動元件112、112a、112b、112c具有穿透率低於或等於70%之富矽氧化物保護層PV1，因此本發明之主動元件112具有較佳的電氣特性(即較低的光漏電流)。

實驗例

圖5A為富矽氧化物保護層的波長-穿透率關係圖，而圖5B中的二關係曲線分別為具有富矽氧化物保護層之電泳顯示器與不具有富矽氧化物保護層之電泳顯示器的波長-穿透率關係曲線。首先請參照圖5A，富矽氧化物保護層在波長範圍介於300奈米至700奈米之間的光線穿透率皆低於70%，富矽氧化物保護層的厚度為1500埃，其製程配方為：以矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)作為反應氣體，其中矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)之氣體流量比例如是大於或等於1.8。當矽甲烷(SiH₄ )與一氧化二氮(N₂ O)之氣體流量比大於或等於1.8時，富矽氧化物保護層PV1的穿透率可被控制在70%以下。舉例而言，矽甲烷(SiH₄ )之氣體流量為497 sccm，一氧化二氮(N₂ O)之氣體流量為276 sccm或以下。

接著請參照圖5B，關係曲線A代表具有富矽氧化物保護層之電泳顯示器(如圖2所繪示)的波長-穿透率關係曲線，而關係曲線B代表不具有富矽氧化物保護層之電泳顯示器的波長-穿透率關係曲線。從關係曲線A、B可知，富矽氧化物保護層可以將主動元件陣列基板110的穿透率大幅降低。詳言之，主動元件陣列基板110的平均穿透率從4.4%左右降至1%左右。

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、100a、100b、100c．．．電泳顯示器

110．．．主動元件陣列基板

112、112a、112b、112c．．．主動元件

112G．．．閘極

112C．．．通道層

112S．．．源極

112D．．．汲極

114．．．畫素電極

120．．．電泳顯示薄膜

122．．．導電層

124．．．介電層

124a．．．微杯

126．．．電泳顯示介質

126a．．．電泳液

126b．．．帶電荷粒子

GI．．．閘絕緣層

PV1、PV1’．．．富矽氧化物保護層

PV2、PV2’．．．無機保護層

PV3．．．有機保護層

W1、W2、W3、W4．．．接觸窗

X．．．部分區域

圖1為本發明第一實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。

圖2為本發明第二實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。

圖3為本發明第三實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。

圖4為本發明第四實施例之電泳顯示器的剖面示意圖。

圖5A為富矽氧化物保護層的波長-穿透率關係圖。

圖5B中的二關係曲線分別為具有富矽氧化物保護層之電泳顯示器與不具有富矽氧化物保護層之電泳顯示器的波長-穿透率關係曲線。

100．．．電泳顯示器

110．．．主動元件陣列基板

112．．．主動元件

112G．．．閘極

112C．．．通道層

112S．．．源極

112D．．．汲極

114．．．畫素電極

120．．．電泳顯示薄膜

122．．．導電層

124．．．介電層

124a．．．微杯

126．．．電泳顯示介質

126a．．．電泳液

126b．．．帶電荷粒子

GI．．．閘絕緣層

PV1．．．富矽氧化物保護層

PV3．．．有機保護層

W1．．．接觸窗

X．．．部分區域

Claims (12)

1. 一種主動元件，包括：一閘極；一通道層；一閘絕緣層，配置於該閘極與該通道層之間；一源極；一汲極，該源極與該汲極分別與該通道層接觸，且該通道層的部分區域未被該源極與該汲極所覆蓋；以及一富矽氧化物保護層，其中該通道層位於該富矽氧化物保護層與該閘極之間，而該富矽氧化物保護層至少遮蔽未被該源極與該汲極所覆蓋之該通道層的部分區域，且該富矽氧化物保護層之穿透率低於或等於70%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件，更包括一無機保護層，配置於該富矽氧化物保護層與該通道層之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之主動元件，更包括一有機保護層，配置於該富矽氧化物保護層上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件，更包括一有機保護層，配置於該富矽氧化物保護層上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件，其中該富矽氧化物保護層的厚度介於1000埃至6000埃之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件，其中該富矽氧化物保護層僅分佈於未被該源極與該汲極所覆蓋之該通道層的部分區域上方。
7. 一種電泳顯示器，包括：一主動元件陣列基板，具有多個如申請專利範圍第1項所述之主動元件以及多個畫素電極，其中各該主動元件分別與該些畫素電極其中之一電性連接；以及一電泳顯示薄膜，配置於該主動元件陣列基板上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電泳顯示器，其中該主動元件更包括一無機保護層，配置於該富矽氧化物保護層與該通道層之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電泳顯示器，其中該主動元件更包括一有機保護層，配置於該富矽氧化物保護層上。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電泳顯示器，其中該主動元件更包括一有機保護層，配置於該富矽氧化物保護層上。
11. 如申請專利範圍第7項所述之電泳顯示器，其中該富矽氧化物保護層的厚度介於1000埃至6000之間。
12. 如申請專利範圍第7項所述之電泳顯示器，其中該富矽氧化物保護層僅分佈於未被該源極與該汲極所覆蓋之該通道層的部分區域上方。