TWI424192B - 電濕潤顯示面板 - Google Patents

Description

電濕潤顯示面板

本發明是有關於一種反射式平面顯示器(reflective flat panel display)，且特別是有關於一種電濕潤顯示面板(electro-wetting display panel)。

近年來，電子紙(E-paper)與電子書(E-book)正蓬勃發展，具有更輕、更薄以及可撓曲特性的顯示器將成為未來主要發展的趨勢。目前的電子紙大多採用電泳式技術進行。絕大部分的電子紙與電子書都為反射式的，換言之，透過反射外界光源，電子紙與電子書即可達成影像的顯示，省去內建光源的設置使得所需的電力大幅減少。

以電濕潤顯示面板為例，為了反射外界光源以讓使用者能夠順利觀看到影像，反射層在電濕潤顯示面板中是不可或缺的構件之一，如美國專利公開號US 2007/0127108中揭露者。在該篇專利公開案中，反射層的反射面為一平面反射面，然而，具有平面反射面的反射層之反射效率在一般使用時相當低。因此，如何提昇電濕潤顯示面板的反射效率儼然已成為製造電濕潤顯示面板的關鍵技術之一。

除此之外，由於電濕潤顯示面板的反應速度與電濕潤顯示面板中液體的移動速度有關，因此，如何加快電濕潤顯示面板中液體的移動速度亦是製造電濕潤顯示面板的關鍵技術之一。

本發明提供一種電濕潤顯示面板，其畫素電極的設計能夠快速地驅動含有染料之第一液體的移動或增加開口面積。

本發明提供一種電濕潤顯示面板，其包括一主動元件陣列基板、一介電層、一擋牆、一含有染料之第一液體、一第二液體以及一對向基板。主動元件陣列基板包括一基板、多條掃描線、多條資料線以及多個畫素，其中各個畫素分別與其中一條掃描線以及其中一條資料線電性連接，其中各個畫素包括一主動元件、一透明畫素電極以及一反射層，透明畫素電極與主動元件電性連接並位於反射層上方，而反射層具有一凹凸表面(bumpy surface)。介電層配置於主動元件陣列基板上，擋牆配置於介電層上，而含有染料之第一液體配置於介電層上。此外，對向基板配置於主動元件陣列基板上方，且第二液體位於對向基板與主動元件陣列基板之間。

本發明另提供一種電濕潤顯示面板，其包括一主動元件陣列基板、一介電層、一擋牆、一含有染料之第一液體、一第二液體以及一對向基板。主動元件陣列基板包括一基板、多條掃描線、多條資料線以及多個畫素，其中各個畫素分別與其中一條掃描線以及其中一條資料線電性連接，其中各個畫素包括一主動元件、一透明畫素電極以及一反射層，透明畫素電極與主動元件電性連接並位於反射層上方，而反射層具有一凹凸表面，且至少部分的凹凸表面未被透明畫素電極所遮蔽。介電層配置於主動元件陣列基板 上，擋牆配置於介電層上，而含有染料之第一液體配置於介電層上。此外，對向基板配置於主動元件陣列基板上方，且第二液體位於對向基板與主動元件陣列基板之間。

在本發明之一實施例中，前述之主動元件陣列基板例如為一薄膜電晶體陣列基板。此外，前述之主動元件例如為非晶矽薄膜電晶體或多晶矽薄膜電晶體。

在本發明之一實施例中，前述之主動元件陣列基板可進一步包括一界層介電層(inter-dielectric layer)、多個凸塊以及一平坦層，其中界層介電層覆蓋主動元件，凸塊配置於界層介電層上，且反射層配置於界層介電層上以覆蓋凸塊。平坦層則配置於界層介電層上以覆蓋反射層，其中透明畫素電極配置於平坦層上，而介電層配置於平坦層上以覆蓋透明畫素電極。

在本發明之一實施例中，前述之各個透明畫素電極具有至少一開口，以暴露出至少部分的凹凸表面。此外，前述之開口例如為一條狀開口或一圓形開口。

在本發明之一實施例中，前述之對向基板具有一共通電極以及一黑矩陣層。

在本發明之一實施例中，前述之畫素包括反射式畫素或半穿透半反射式畫素。

在本發明之一實施例中，前述之介電層具有一疏水性表面，其中擋牆為親水性，而含有染料之第一液體為非極性液體，且極性第二液體為極性導電液體。

在本發明之一實施例中，前述之介電層具有一親水性表面，其中擋牆為疏水性，而含有染料之第一液體為極性 導電液體，且第二液體為非極性液體。

基於上述，由於本發明之電濕潤顯示面板中的反射層具有凹凸表面，因此本發明可以增進電濕潤顯示面板的反射率，以獲得良好的顯示品質。此外，本發明的部分實施例可以透過畫素電極的設計，加快電濕潤顯示面板的反應速度(response)。

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與圖1’分別為本發明一實施例中電濕潤顯示面板中單一畫素的上視示意圖與剖面示意圖，其中圖1’是沿著圖1中的X-X’剖面線所繪示出的剖面示意圖。

請同時參照圖1與圖1’，本實施例之電濕潤顯示面板100包括一主動元件陣列基板110、一介電層120、一擋牆130、一含有染料之第一液體140、一第二液體150以及一對向基板160。主動元件陣列基板110包括一基板112、多條掃描線114、多條資料線116以及多個畫素118，其中各個畫素118分別與其中一條掃描線114以及其中一條資料線116電性連接，且各個畫素118包括一主動元件TFT、一透明畫素電極P以及一反射層R，透明畫素電極P與主動元件TFT電性連接並位於反射層R上方，而反射層R具有一凹凸表面B。介電層120配置於主動元件陣列基板110上，擋牆130配置於介電層120上，而含有染料之第一液體140配置於介電層120上。此外，對向基板160配 置於主動元件陣列基板110上方，且第二液體150位於對向基板160與主動元件陣列基板110之間，第二液體150位於含有染料之第一液體140上。在本發明之一實施例中，至少部分的凹凸表面B是未被透明畫素電極P所遮蔽的。

前述之主動元件陣列基板110例如為一薄膜電晶體陣列基板，而薄膜電晶體陣列基板上的主動元件TFT例如為非晶矽薄膜電晶體或多晶矽薄膜電晶體，意即，主動元件陣列基板110可為一多晶矽薄膜電晶體陣列基板(如本實施例所述)，或是一非晶矽薄膜電晶體陣列基板(未繪示)。

以本實施例之多晶矽薄膜電晶體陣列基板為例，除了基板112、掃描線114、資料線116以及畫素118之外，主動元件陣列基板110還可進一步包括一界層介電層(inter-dielectric layer)111、多個凸塊113以及一平坦層115，其中界層介電層111覆蓋主動元件TFT，凸塊113配置於界層介電層111上，且反射層R配置於界層介電層111上以覆蓋凸塊113。平坦層115則配置於界層介電層111上以覆蓋反射層R，其中透明畫素電極P配置於平坦層115上，而介電層120配置於平坦層115上以覆蓋透明畫素電極P。

在本實施例中，前述之各個透明畫素電極P具有至少一開口AP，以暴露出至少部分的凹凸表面B。此外，依據不同的產品設計需求，開口AP例如為一條狀開口、一圓形開口或是其他適當形狀之開口。值得注意的是，在本實施例中，透明畫素電極P之開口AP泛指下方分佈有反射 層R，但未被透明畫素電極P所遮蔽的區域。

在本實施例中，前述之對向基板160具有一共通電極162以及一黑矩陣層164。舉例而言，對向基板160上的共通電極162以及黑矩陣層164例如是配置於一基板166上，其中共通電極162舉例係將黑矩陣層164覆蓋。

在本實施例之電濕潤顯示面板100中，介電層120的表面可以處理成疏水性或是親水性之表面120a。介電層120與擋牆130的親疏水特性係為彼此相反。當介電層120的表面為疏水性表面時，擋牆130需設計為親水性，而含有染料之第一液體140需為非極性液體(例如：decane、silicon oil等油墨)，且第二液體150例如為水或其他極性液體。反之，當介電層120的表面為親水性表面時，擋牆130需設計為疏水性，而含有染料之第一液體140需為極性之導電液體，且第二液體150需為非極性之液體。

圖2A至圖2F以及圖1為電濕潤顯示面板的製造流程上視示意圖，而圖2A’至圖2F’以及圖1’為電濕潤顯示面板的製造流程剖面示意圖。

首先，請參照圖2A與圖2A’，於一基板112上形成一圖案化多晶矽層PL，此圖案化多晶矽層PL例如是透過低溫多晶矽製程(LTPS process)、離子摻雜製程(ion doping process)以及圖案化製程(patterning process)製作而得，其中低溫多晶矽製程例如是準分子雷射熱退火製程(excimer laser annealing process)。詳言之，此圖案化多晶矽層PL被區分為通道區CH、源極摻雜區S、汲極摻雜區D以及儲存電容區C。在形成圖案化多晶矽層PL之後，接著於基 板112上形成一閘絕緣層GI，以覆蓋住圖案化多晶矽層PL。

請參照圖2B與圖2B’，在形成閘絕緣層GI之後，接著於閘絕緣層GI上形成多條掃描線114以及多條共通線Com，其中與通道區CH重疊的掃描線114可被視為閘極。從圖2B與圖2B’可知，前述之閘極、通道區CH、源極摻雜區S以及汲極摻雜區D即可構成一具有三端子之主動元件TFT，而儲存電容區C、共通線Com以及位於儲存電容區C與共通線Com之間的閘絕緣層GI則構成儲存電容器Cst。在形成共通線Com與掃描線114之後，接著於閘絕緣層GI上形成界層介電層111，以覆蓋住共通線Com與掃描線114。

請參照圖2C與圖2C’，於界層介電層111以及閘絕緣層GI中形成多個接觸窗W1’以暴露出源極摻雜區S以及汲極摻雜區D。

請參照圖2D與圖2D’，在形成接觸窗W1之後，接著於界層介電層111上形成多條資料線116、多條汲極連接線D_CT、多個凸塊113以及反射層R，其中資料線116以及汲極連接線D_CT分別透過接觸窗W1與源極摻雜區S以及汲極摻雜區D電性連接。舉例而言，資料線116與汲極連接線D_CT可透過一道的圖案化製程進行製作，而反射層R則透過另一道圖案化製程進行製作。當然，反射層R、資料線116與汲極連接線D_CT亦可透過同一道圖案化製程進行製作。值得注意的是，在製作反射層R之前，需先於 界層介電層111上製作出具有預定高度與分佈密度之凸塊113，此舉可以使得後續共形(conformally)形成於凸塊113上的反射層R具有較高的反射效率。

請參照圖2E與圖2E’，在完成資料線116、汲極連接線D_CT、凸塊113以及反射層R的製作之後，接著形成一平坦層115，以覆蓋住前述之資料線116、汲極連接線D_CT、凸塊113以及反射層R。由圖2E與2E’可知，平坦層115具有接觸窗W2，以將汲極連接線D_CT的部分區域暴露。接著，於平坦層115上形成透明畫素電極P，此透明畫素電極P透過接觸窗W2與汲極連接線D_CT電性連接。值得注意的是，在完成透明畫素電極P之製作後，即完成了主動元件陣列基板110的製作。

在完成透明畫素電極P的製作之後，接著於平坦層115上形成一介電層120，以覆蓋住透明畫素電極P。值得注意的是，此介電層120的表面可為疏水性表面或是親水性表面。

請參照圖2F與圖2F’，在形成介電層120之後，接著於介電層120的表面上形成一擋牆130，此擋牆130是用以定義出畫素118的位置。當介電層120的表面為疏水性表面時，擋牆130需設計為親水性。反之，當介電層120的表面為親水性表面時，擋牆130則需設計為疏水性。

在完成上述之圖2A至圖2F以及圖2A’至圖2F’中的製程步驟之後，接著，將表面設置有介電層120以及擋牆130的主動元件陣列基板110與對向基板160對組，並將 含有染料之第一液體140以及第二液體150形成於主動元件陣列基板110與對向基板160之間，如此即完成了電濕潤顯示面板100的製作。

圖3與圖3’分別為本發明另一實施例中電濕潤顯示面板中單一畫素的上視示意圖與剖面示意圖，其中圖3’是沿著圖3中的Y-Y’剖面線所繪示出的剖面示意圖。本實施例之電濕潤顯示面板100’與圖1中的電濕潤顯示面板100類似，惟二者主要差異之處在於：電濕潤顯示面板100’中的凸塊113以及反射層R的不會分佈於所有的顯示區域上，僅分佈於部分的顯示區域上。換言之，電濕潤顯示面板100’屬於一種半穿透半反射式電濕潤顯示面板，而圖1中的電濕潤顯示面板100則屬於反射式電濕潤顯示面板。

承上述，由於本發明之電濕潤顯示面板中的反射層具有凹凸表面，因此本發明可以增進電濕潤顯示面板的反射率，以獲得良好的顯示品質。此外，本發明的部分實施例可以透過畫素電極的適當設計，以加快電濕潤顯示面板的反應速度(response)。

100‧‧‧電濕潤顯示面板

110‧‧‧主動元件陣列基板

111‧‧‧界層介電層

112‧‧‧基板

113‧‧‧凸塊

114‧‧‧掃描線

115‧‧‧平坦層

116‧‧‧資料線

118‧‧‧畫素

120‧‧‧介電層

120a‧‧‧親水性或疏水性表面

130‧‧‧擋牆

140‧‧‧含有染料之第一液體

150‧‧‧第二液體

160‧‧‧對向基板

162‧‧‧共通電極

164‧‧‧黑矩陣層

166‧‧‧基板

TFT‧‧‧主動元件

P‧‧‧透明畫素電極

R‧‧‧反射層

B‧‧‧凹凸表面

AP‧‧‧開口

PL‧‧‧圖案化多晶矽層

GI‧‧‧閘絕緣層

CH‧‧‧通道區

S‧‧‧源極摻雜區

D‧‧‧汲極摻雜區

C‧‧‧儲存電容區

Cst‧‧‧儲存電容器

Com‧‧‧共通線

W1‧‧‧接觸窗

D_CT‧‧‧汲極接觸導體

圖1與圖1’分別為本發明一實施例中電濕潤顯示面板中單一畫素的上視示意圖與剖面示意圖。

圖2A至圖2F以及圖1為電濕潤顯示面板的製造流程上視示意圖。

圖2A’至圖2F’以及圖1’為電濕潤顯示面板的製造流 程剖面示意圖。

圖3與圖3’分別為本發明另一實施例中電濕潤顯示面板中單一畫素的上視示意圖與剖面示意圖。

100‧‧‧電濕潤顯示面板

110‧‧‧主動元件陣列基板

111‧‧‧界層介電層

112‧‧‧基板

113‧‧‧凸塊

115‧‧‧平坦層

118‧‧‧畫素

TFT‧‧‧主動元件

P‧‧‧透明畫素電極

R‧‧‧反射層

B‧‧‧凹凸表面

AP‧‧‧開口

PL‧‧‧多晶矽層

120‧‧‧介電層

120a‧‧‧親水性或疏水性表面

130‧‧‧擋牆

140‧‧‧含有染料之第一液體

150‧‧‧第二液體

160‧‧‧對向基板

162‧‧‧共通電極

164‧‧‧黑矩陣層

166‧‧‧基板

Claims (14)

1. 一種電濕潤顯示面板，包括：一主動元件陣列基板，包括：一基板；多條掃描線；多條資料線；以及多個畫素，各該畫素分別與其中一條掃描線以及其中一條資料線電性連接，其中各該畫素包括一主動元件、一透明畫素電極以及一反射層，該透明畫素電極與該主動元件電性連接並位於該反射層上方，而該反射層具有一凹凸表面；一介電層，配置於該主動元件陣列基板上；一擋牆，配置於該介電層或該主動陣列基板上；一含有染料之第一液體，配置於該介電層上；一第二液體；以及一對向基板，配置於該主動元件陣列基板上方，其中該第二液體位於該對向基板與該主動元件陣列基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該主動元件陣列基板包括一薄膜電晶體陣列基板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電濕潤顯示面板，其中該些主動元件包括非晶矽薄膜電晶體或多晶矽薄膜電晶體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該主動元件陣列基板更包括：一界層介電層，覆蓋該些主動元件； 多個凸塊，配置於該界層介電層上，其中該反射層配置於該界層介電層上以覆蓋該些凸塊；以及一平坦層，配置於該界層介電層上以覆蓋該些反射層，其中該些透明畫素電極配置於該平坦層上，而該介電層配置於該平坦層上以覆蓋該些透明畫素電極。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中各該透明畫素電極具有至少一開口，以暴露出至少部分的凹凸表面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該對向基板具有一共通電極以及一黑矩陣層。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該些畫素包括反射式畫素或半穿透半反射式畫素。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該介電層具有一疏水性表面，該擋牆為親水性，該含有染料之第一液體為非極性液體，該第二液體為極性導電液體。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該介電層具有一親水性表面，該擋牆為疏水性，該含有染料之第一液體為極性導電液體，該第二液體為非極性液體。
10. 一種電濕潤顯示面板，包括：一主動元件陣列基板，包括：一基板；多條掃描線；多條資料線；以及 多個畫素，各該畫素分別與其中一條掃描線以及其中一條資料線電性連接，其中各該畫素包括一主動元件、一透明畫素電極以及一反射層，該透明畫素電極與該主動元件電性連接並位於該反射層上方，其中該反射層具有一凹凸表面，且至少部分的凹凸表面未被該透明畫素電極所遮蔽；一介電層，配置於該主動元件陣列基板上；一擋牆，配置於該介電層上；一含有染料之第一液體，配置於該介電層上；一第二液體；以及一對向基板，配置於該主動元件陣列基板上方，其中該第二液體位於該對向基板與該主動元件陣列基板之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電濕潤顯示面板，其中該介電層具有一疏水性表面，該擋牆為親水性，該含有染料之第一液體為非極性液體，該第二液體為極性導電液體。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電濕潤顯示面板，其中該介電層具有一親水性表面，該擋牆為疏水性，該含有染料之第一液體為極性導電液體，該第二液體為非極性液體。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電濕潤顯示面板，其中各該透明畫素電極具有至少一開口，以暴露出至少部分的凹凸表面。
14. 如申請專利範圍第10項所述之電濕潤顯示面板，其中該些畫素包括反射式畫素或半穿透半反射式畫素。