TWI443373B - 電濕潤顯示面板及其製造方法 - Google Patents

Description

電濕潤顯示面板及其製造方法

本發明是有關於一種電濕潤顯示面板(Electrowetting Display,EWD)及其製造方法，且特別是有關於一種畫素電極具有缺口的電濕潤顯示面板及其製造方法。

電濕潤顯示器是一種新興的顯示器技術。電濕潤顯示器之每個顯示單元裡包含有極性(如水)或非極性且具顏色之油墨溶液(如葵烷)。由於顯示單元之底部含有親油性介電層(hydrophobic-dielectrics)，當不施加電壓時，油墨會均勻覆蓋在親油性介電層的表層，因此，環境光線會被油墨吸收而使該顯示單元從外觀上顯示出黑色。反之，當施加電壓時，親油性介電層與水溶液之間的介面產生極化，增加有效表面能量，因此降低親油性介電層的親油程度(less-hydrophobic)，藉以將油墨排擠至顯示單元之邊緣而使顯示單元露出底部基板，此時，環境光線會被底部基板反射而使顯示單元從外觀上顯示出白色。

然而，在電場驅動下，油墨的流動控制不易，導致畫素區內的油墨無法完全地聚集於顯示單元的邊緣部位，部分油墨殘留在畫素區的其它部位，嚴重影響顯示品質。

本發明係有關於一種電濕潤顯示面板及其製造方法，當電壓驅動電濕潤顯示面板時，電濕潤顯示面板內的非極性溶液快速地往畫素區之一角落聚集，可減少非極性溶液殘留在畫素區中該角落以外之部位的機會，大幅提升顯示品質。

根據本發明之一方面，提出一種電濕潤顯示面板。電濕潤顯示面板包括一上基板、一下基板組件及一顯示媒介層。下基板組件與上基板係對組並包括一下基板及數個畫素結構。下基板定義有數個畫素區。畫素結構形成於畫素區中，每個畫素結構至少包括一電容電極及一畫素電極。畫素電極具有一第一部分及一第二部分，第一部分的位置對應於電容電極，且第一部分相距下基板的距離大於第二部分相距下基板的距離，第二部分具有一缺口，缺口鄰近於對應之畫素區之一角。顯示媒介層形成於上基板與下基板組件之間。

根據本發明之另一方面，提出一種電濕潤顯示面板之製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一下基板，下基板定義有數個畫素區；形成數個畫素結構於下基板以形成下基板組件，畫素結構形成於畫素區中，每個畫素結構至少包括一電容電極及一畫素電極，畫素電極具有一第一部分及一第二部分，第一部分的位置對應於電容電極且第一部分相距下基板的距離大於第二部分相距下基板的距離，第二部分具有一缺口，缺口鄰近於對應之畫素區之一角。形成一顯示媒介層於上基板與下基板組件之間；以及，對組上基板與下基板組件。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第一實施例

請參照第1圖及第2圖，第1圖(未繪示彩色濾光結構及有機薄膜)繪示依照本發明第一實施例之電濕潤顯示面板之下基板組件的示意圖，第2圖繪示第1圖中方向2-2’的剖視圖。為不使第1圖過於複雜，電濕潤顯示面板之彩色濾光結構及有機薄膜未繪示於第1圖，而是繪示於第2圖。

如第1圖所示，下基板組件104包括下基板120(下基板組件104及下基板120繪示於第2圖)及數個畫素結構126。下基板120包括數條掃描線122及數條資料線124，該些掃描線122與該些資料線124彼此交叉並定義出呈陣列的數個畫素區128。每個畫素區128具有呈對角之第一角(corner)130與第二角132。

如第2圖所示，該些畫素結構126對應地形成於該些畫素區128中。每個畫素結構126包括一例如是由二個串聯之主動元件136及136’所組成之開關元件、第一絕緣層150、反射結構144、第二絕緣層166、有機薄膜146、彩色濾光結構148、電容電極134及畫素電極138。其中主動元件136及136’例如是薄膜電晶體，而畫素電極138係透明電極，其材質例如是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)。

以主動元件136為例說明，其形成於下基板120並包括源極136s、汲極136d、閘極136g及通道層136c。其中，主動元件136之源極136s與主動元件136’之汲極136d’係同一電極。另外，汲極136d可延伸至與電容電極134的位置重疊，使汲極136d與電容電極134之間形成儲存電容。由於汲極136d與電容電極134間僅隔單層絕緣層，故汲極136d與電容電極134間的距離短，電容效應較佳，儲存電容值較大。

請繼續參照第2圖，有機薄膜146形成於彩色濾光結構148上並具有第二導通孔152及凹陷部154。

畫素電極138具有第一部分140及第二部分142。第一部分140的位置對應於電容電極134。畫素電極138之第二部分142的一部分142a形成於凹陷部154內並具有缺口156，缺口156係鄰近於第一角130，如第1圖所示。

畫素電極138形成於有機薄膜146上，且畫素電極138的表面輪廓對應凹陷部154的表面輪廓。如此，畫素電極138中沿畫素區128之第一角130往第二角132的方向對應地形成數個段差結構。進一步地說，畫素電極138之第一部分140相距下基板120的距離d1大於第二部分142之一部分142a相距下基板120的距離d2。當未施加電壓於畫素電極138時，非極性溶液114(繪示於第3圖)係均布於整個畫素區128；當施加電壓於畫素電極138，非極性溶液114藉由該些段差結構可更快速地往畫素區128之第一角130聚集，因此可避免非極性溶液114殘留於畫素區128的其它部位的不良狀況發生。

此外，如第2圖所示，第一絕緣層150覆蓋主動元件，並形成於主動元件136之汲極136d與反射結構144之間，以隔離主動元件136與反射結構144。第二絕緣層166形成於反射結構144與彩色濾光結構148之間，以隔離反射結構144與彩色濾光結構148。此外，第一絕緣層150具有第一導通孔158，而第二絕緣層166具有第三導通孔168，畫素電極138可透過第一導通孔158、第二導通孔152及第三導通孔168電性連接於第2圖中的主動元件136之汲極136d。

第一導通孔158與第二導通孔152的位置係重疊且第一導通孔158與第二導通孔152可位於缺口156與主動元件136之間，然此非用以限制本發明。

此外，電容電極134具有數個第一穿透部160、反射結構144具有數個第二穿透部162且汲極136d具有數個第三穿透部164，其中，第一穿透部160、第二穿透部162及第三穿透部164的位置相對應。第一穿透部160、第二穿透部162及第三穿透部164形成一透光結構。一背光模組(未繪示)所發射的光線可穿透該穿透結構並射出下基板組件104。如此一來，電濕潤顯示面板100成為半穿反液晶顯示面板(tranflective liquid display panel)，然此非用以限制本發明。在另一實施態樣中，亦可省略第一穿透部160、第二穿透部162及第三穿透部164。

請參照第3圖，其繪示依照本發明第一實施例之電濕潤顯示面板的示意圖。電濕潤顯示面板100包括上基板102、下基板組件104及顯示媒介層106。下基板組件104與上基板102係對組，顯示媒介層106形成於下基板組件104與上基板102之間並包括擋牆110、極性溶液112、非極性溶液114、絕緣層116及疏水層118。其中，極性溶液112例如是水溶液，非極性溶液114例如是油墨，疏水層118例如是鐵氟龍(聚四氟乙烯)層。

絕緣層116及疏水層118的表面輪廓對應於有機薄膜146之凹陷部154的表面輪廓且對應於畫素電極138之缺口156的段差結構而形成，使絕緣層116及疏水層118亦對應地形成數個段差結構。當施加電壓於畫素電極138，電場強弱大致上係從畫素區128之第二角132往畫素區128之第一角130的方向分布，由於此一驅動特性再加上本實施例之段差結構，使非極性溶液114沿著段差方向由高往低更快速地往畫素區128之第一角130聚集，可避免非極性溶液114殘留於畫素區128的其它部位。

以下係以第3圖之電濕潤顯示面板100為例說明本發明之電濕潤顯示面板的製造方法。請參照第4圖，其繪示依照本發明第一實施例之電濕潤顯示面板的製造方法流程圖。

於步驟S102中，提供如第2圖所示之下基板120。

然後，於步驟S104中，形成上述之掃描線122、資料線124及畫素結構126於下基板120以形成下基板組件104。於形成每個畫素結構126的步驟中，包括形成電容電極134、主動元件136及136’、第一絕緣層150、反射結構144、第二絕緣層166、彩色濾光結構148、有機薄膜146及畫素電極138之步驟。

然後，於步驟S106中，形成顯示媒介層106於下基板組件104。

於本步驟S106中更包括下列步驟：形成絕緣層116於下基板組件104上。然後，形成疏水層118於絕緣層116上。然後，形成數個擋牆110於疏水層118上，擋牆110環繞對應之畫素區128。然後，形成非極性溶液114於擋牆110所包圍的區域內。

然後，於步驟S108中，將上基板102及下基板組件104浸入極性溶液112的溶液槽中並對組上基板102與下基板組件104，使上基板102與下基板組件104之間充滿極性溶液112。至此，形成電濕潤顯示面板100。

此外，雖然本實施例之電濕潤顯示面板100係以半穿反液晶顯示面板為例作說明，然於其它實施態樣中，電濕潤顯示面板100亦可省略反射結構144而成為穿透式(transmission)液晶顯示面板。

第二實施例

請參照第5圖及第6圖，第5圖繪示依照本發明第二實施例之電濕潤顯示面板之下基板組件的示意圖，第6圖繪示第5圖中方向6-6’的剖視圖。第二實施例中與第一實施例的相同之處延用相同標號，在此不再贅述。本實施例之電濕潤顯示面板的下基板組件204與第一實施例之下基板組件104不同之處在於，下基板組件204省略第一實施例的彩色濾光結構148、反射結構144、第二絕緣層166及有機薄膜146。

下基板組件204之畫素結構226對應地形成於畫素區128中。每個畫素結構226包括一例如是由二個串聯之主動元件236及236’所組成之開關元件、第一絕緣層250、電容電極234及畫素電極238。

以主動元件236為例說明，其形成於下基板120上並包括源極236s、汲極236d、閘極236g及通道層236c。其中，主動元件236之源極236s與主動元件236’之汲極236d’係同一電極。

本實施例之畫素電極238為不透光之反射結構，其材質例如是金屬。畫素電極238與主動元件236之汲極236d電性連接，並與電容電極234之間形成儲存電容。畫素電極238包括第一部分240及第二部分242。第二部分242具有缺口256，其鄰近於第一角130，如第5圖所示。第一部分240的位置對應於電容電極234。由於電容電極234突出於下基板120之上表面，使形成於其上方的結構(如第一絕緣層250及畫素電極238)對應形成一第一突出結構P1。詳細地說，第一部分240相距下基板120的距離d1’大於第二部分242相距下基板120的距離d2’，如此，畫素電極238中沿第二角132往第一角130的方向形成數個段差結構，此外，再加上主動元件136的範圍係一第二突出結構(突出於下基板120且高於鄰近結構)P2，故，畫素結構226從第一突出結構P1及第二突出結構P2的位置往缺口256的方向愈來愈低。

請參照第7圖，其繪示依照本發明第二實施例之電濕潤顯示面板的示意圖。電濕潤顯示面板200包括上基板102、上述下基板組件204及顯示媒介層206。下基板組件204與上基板102對組，而顯示媒介層206形成於下基板組件204與上基板102之間。由於顯示媒介層206結構相似於第一實施例的顯示媒介層106，於此不再贅述。

由於畫素電極238為反射金屬，可反射環境光線，使電濕潤顯示面板200成為全反射式(reflective)液晶顯示面板。

由於畫素電極238從第二角132至第一角130形成數個段差結構且形成在畫素電極238上的絕緣層216及疏水層218亦形成對應的段差結構。在電場的驅動下，非極性溶液114經由該些段差結構更快速地往畫素區128之第一角130(第一角130繪示於第5圖)聚集，因此可避免非極性溶液114殘留於畫素區128的其它部位。

以第4圖之流程圖來說明本實施例之電濕潤顯示面板200的製造方法。於步驟S104中，形成掃描線122、資料線124及畫素結構226於下基板120以形成下基板組件204。於形成畫素結構226的步驟中，包括形成電容電極234、主動元件236及236’、第一絕緣層250及畫素電極238於下基板120之步驟。其餘步驟相似於第一實施例之電濕潤顯示面板100的製造方法，在此不再贅述。

綜上所述，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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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、200．．．電濕潤顯示面板

102．．．上基板

104、204．．．下基板組件

106、206．．．顯示媒介層

110．．．擋牆

112．．．極性溶液

114．．．非極性溶液

116、216．．．絕緣層

118、218．．．疏水層

120．．．下基板

122．．．掃描線

124．．．資料線

126、226．．．畫素結構

128．．．畫素區

130．．．第一角

132．．．第二角

134、234．．．電容電極

136、136’、236、236’．．．主動元件

136c、236c．．．通道層

136d、136d’、236d、236d’．．．汲極

136g、236g．．．閘極

136s、236s．．．源極

138、238．．．畫素電極

140、240．．．第一部分

142、242．．．第二部分

142a．．．一部分

144．．．反射結構

146．．．有機薄膜

148．．．彩色濾光結構

150、250．．．第一絕緣層

152．．．第二導通孔

154．．．凹陷部

156、256．．．缺口

158．．．第一導通孔

160．．．第一穿透部

162．．．第二穿透部

164．．．第三穿透部

166．．．第二絕緣層

168．．．第三導通孔

d1、d2、d1’、d2’．．．距離

P1．．．第一突出結構

P2．．．第二突出結構

第1圖(未繪示彩色濾光結構及有機薄膜)繪示依照本發明第一實施例之電濕潤顯示面板之下基板組件的示意圖。

第2圖繪示第1圖中方向2-2’的剖視圖。

第3圖繪示依照本發明第一實施例之電濕潤顯示面板的示意圖。

第4圖繪示依照本發明第一實施例之電濕潤顯示面板的製造方法流程圖。

第5圖繪示依照本發明第二實施例之電濕潤顯示面板之下基板組件的示意圖。

第6圖繪示第5圖中方向6-6’的剖視圖。

第7圖繪示依照本發明第二實施例之電濕潤顯示面板的示意圖。

122．．．掃描線

124．．．資料線

126．．．畫素結構

128．．．畫素區

130．．．第一角

132．．．第二角

134．．．電容電極

136’．．．主動元件

136c．．．通道層

136d’、136d．．．汲極

136g．．．閘極

136s．．．源極

138．．．畫素電極

152．．．第二導通孔

156．．．缺口

162．．．第二穿透部

Claims (11)

1. 一種電濕潤顯示面板(Electrowetting Display,EWD)，包括：一上基板；一下基板組件，與該上基板係對組並包括：一下基板，定義有複數個畫素區；及複數個畫素結構，形成於該些畫素區中，各該畫素結構至少包括一電容電極及一畫素電極，該畫素電極具有一第一部分及一第二部分，該第一部分的位置對應於該電容電極，且該第一部分相距該下基板的距離大於該第二部分相距該下基板的距離，該第二部分具有一缺口，該缺口位於對應之該畫素區之一角，且該電容電極位於該對應之畫素區的相對另一角；以及一顯示媒介層，形成於該上基板與該下基板組件之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中各該畫素結構更包括一主動元件，各該畫素電極為一反射結構，係電性連接於該主動元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中各該畫素結構更包括一主動元件，該主動元件之一汲極係延伸至與該電容電極重疊，使該汲極與該電容電極之間形成儲存電容；其中，該電容電極具有至少一第一穿透部，該汲極具有至少一第三穿透部，該至少一第一穿透部的位置對應於該至少一第三穿透部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中各該畫素結構更包括：一主動元件，形成於該下基板；一反射結構，用以反射環境光線；一第一絕緣層，形成於該主動元件與該反射結構之間並具有一第一導通孔；一彩色濾光結構； 一第二絕緣層，形成於該反射結構與該彩色濾光結構之間，該第二絕緣層並具有一第三導通孔；以及一有機薄膜，形成於該彩色濾光結構上並具有一第二導通孔及一凹陷部；其中，該些畫素電極形成於該有機薄膜上並透過該第一導通孔、該第二導通孔及該第三導通孔電性連接該主動元件，該凹陷部的位置對應於該缺口。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電濕潤顯示面板，其中該電容電極具有至少一第一穿透部，該反射結構具有至少一第二穿透部，該至少一第一穿透部的位置對應於該至少一第二穿透部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中各該畫素結構更包括：一主動元件，形成於該下基板；一第一絕緣層，形成於該主動元件上並具有一第一導通孔；一彩色濾光結構，形成於該第一絕緣層上；以及一有機薄膜，形成於該彩色濾光結構上並具有一第二導通孔及一凹陷部；其中，各該畫素電極為透明電極且形成於該有機薄膜上並透過該第一導通孔及該第二導通孔電性連接該主動元件，該凹陷部的位置對應於該缺口。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該缺口的外形為一扇形，該扇形的圓心鄰近於對應之該畫素電極之該角，該扇形之二邊對應於對應之該畫素區中相交之二邊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電濕潤顯示面板，其中該電容電極的外形為一三角形，該三角形之二邊對應於對應之該畫素區中相交之二邊，該三角形之一斜邊通過對應之該畫素區；其中，該第一部分與該第二部分的連接處的位置實質上對應於該斜邊。
9. 一種電濕潤顯示面板之製造方法，包括：提供一上基板及一下基板，該下基板定義有複數個畫素區；形成複數個畫素結構於該下基板以形成一下基板組件，該些畫素結構形成於該些畫素區中，各該畫素結構至少包括一電容電極及一畫素電極，該畫素電極具有一第一部分及一第二部分，該第一部分的位置對應於該電容電極且該第一部分相距該下基板的距離大於該第二部分相距該下基板的距離，該第二部分具有一缺口，該缺口鄰近於對應之該畫素區之一角；形成一顯示媒介層於該上基板與該下基板組件之間；以及對組該上基板與該下基板組件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中於形成各該畫素結構於該下基板之該步驟中更包括：形成該電容電極於該下基板上；形成一主動元件於該下基板上；形成一第一絕緣層於該主動元件上，該第一絕緣層具有一第一導通孔；形成一反射結構於該第一絕緣層上；形成一第二絕緣層於該反射結構上，該第二絕緣層具有一第三導通孔；形成一彩色濾光結構於該第二絕緣層上；形成一有機薄膜於該彩色濾光結構上，其中該有機薄膜具有一第二導通孔及一凹陷部；以及形成該畫素電極於該有機薄膜上，該畫素電極透過該第一導通孔、該第二導通孔及該第三導通孔電性連接該主動元件，該凹陷部的位置對應於該缺口。
11. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中於形成各該畫素結構於該下基板之該步驟中更包括：形成該電容電極於該下基板上；形成一主動元件於該下基板上；形成一第一絕緣層於該主動元件上，該第一絕緣層具有一第一導通孔；形成一彩色濾光結構於該第一絕緣層上；形成一有機薄膜於該彩色濾光結構上，其中該有機薄膜具有一第二導通孔及一凹陷部；以及形成該畫素電極於該有機薄膜上，該畫素電極透過該第一導通孔及該第二導通孔電性連接該主動元件，該凹陷部的位置對應於該缺口。