TWI468832B - 電泳顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

電泳顯示裝置及其製造方法
本發明涉及一種電泳顯示(electrophoretic display，EPD)裝置及其製造方法，尤其涉及一種具有增強亮度和對比度、降低的生產成本及縮短的生產時間的電泳顯示裝置及其製造方法。
電泳顯示裝置(EPD)為一種影像顯示裝置，該裝置利用當施加電壓的一對電極被浸入膠體溶液中時，膠體顆粒移至任一極性的現象。與液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)裝置相比，電泳顯示裝置具有如寬視角、高反射率、低功率消耗等優勢，且無需使用背光。因此，電泳顯示裝置被予以期望可廣泛用作如電子紙的可撓性顯示器。
電泳顯示裝置具有將電泳層設置於兩基板之間的結構。兩個基板的其中一個基板由透明基板製成而另一基板提供有驅動元件陣列以在反射從裝置外部進入的光的反射模式中顯示影像。
第1圖為說明依據現有技術的電泳顯示裝置1的圖式。如第1圖所說明，電泳顯示裝置1包括第一基板20以及第二基板40、形成在第一基板20上的薄膜電晶體和像素電極18、形成在第二基板40上的公共電極42、形成在第一基板20和第二基板40之間的電泳層60、以及形成在電泳層60和像素電極18之間的黏合層56。
薄膜電晶體包括形成在第一基板20上的閘極電極11、形成在具有閘極電極11的第一基板20上的閘極絕緣層22、形成在閘極絕緣層22上的半導體層13、以及形成在半導體層13上的源極電極15和汲極電極16。鈍化層24形成在薄膜電晶體的源極電極15和汲極電極16上。
像素電極18形成在鈍化層24上用以載入信號至電泳層60。接觸孔28形成在鈍化層24上，並且像素電極18通過接觸孔28連接至薄膜電晶體的汲極電極16。
彩色濾光片層44和公共電極42形成在第二基板40上。電泳層60形成在彩色濾光片層44上，而黏合層56形成在電泳層60上。電泳層60可包括膠囊70，該膠囊填充有白色顆粒74和黑色顆粒76。當一信號被載入至像素電極18時，接著在公共電極42和像素電極18之間產生電場，以及膠囊70內的白色顆粒74和黑色顆粒76藉由電場在公共電極42或像素電極18的方向上移動，從而顯示一影像。
例如，當將負(-)電壓施加至第一基板20上的像素電極18且將正(+)電壓施加至第二基板40上的公共電極42時，具有正(+)電荷的白色顆粒74移動至第一基板20側，而具有負(-)電荷的黑色顆粒76移動至第二基板40側。在這種情況下，如果光自外部進入，如第二基板40的上部，接著，該入射光被黑色顆粒76反射，從而在電泳顯示裝置上實現黑色。
相反地，當將正(+)電壓施加至第一基板20上的像素電極18且將負(-)電壓施加至第二基板40上的公共電極42時，具有正(+)電荷的白色顆粒74移動至第二基板40側並且具有負(-)電荷的黑色顆粒76移動至第一基板20側。在這種情況下，如果光自外部進入，如第二基板40的上部，接著，該入射光被白色顆粒74反射，從而在電泳顯示裝置上實現白色。
然而，具有根據現有技術的上述結構的電泳顯示裝置1可能具有以下問題。
首先，根據現有技術的製造電泳顯示裝置的方法在將第一基板和第二基板彼此黏合具有困難度。
在根據現有技術的電泳顯示裝置中，單獨製造第一基板20和第二基板40，並且利用黏合層56將第一基板20和第二基板40相互黏合以完成該過程。換句話說，用於驅動單元像素的薄膜電晶體和用於施加電場至電泳層的像素電極18形成在第一基板20上，而公共電極42、彩色濾光片層44、電泳層60和黏合層56形成在第二基板40上。然後，第一基板20和第二基板40相互黏合以完成該製造過程。
然而，電泳顯示裝置的單元像素一般形成具有高度和寬度小於150微米的小尺寸，且因此很難準確地對準電泳層及單元像素。如果該電泳層未與形成有薄膜電晶體的第一基板準確地對準，電場將未被準確地傳送至電泳顆粒，從而引起驅動錯誤。
第二，根據現有技術製造電泳顯示裝置的方法具有複雜的製造過程。
透過不同過程分開製造第一基板20和第二基板40，且藉由傳送裝置來傳送，並在附接過程中將彼此黏合，並因此很難利用單線製造過程。
第三，在黏合第一基板和第二基板的過程期間所產生的靜電放電可能造成電泳顆粒的初始對準失敗。
如上所述，公共電極42、彩色濾光片層44和電泳層60形成在第二基板40上，以及黏合層56塗佈在電泳層60上。為了防止黏合層56的黏合力的減小並阻止外來材料黏附至黏合層56，一般將保護薄膜黏附至黏合層56。然而，在將第二基板40黏合至第一基板20之前，該保護薄膜應從第二基板40剝落。在這種情況下，在剝落保護薄膜的過程期間產生靜電放電可能造成電泳顆粒的初始對準的失準。在電泳顯示裝置的操作期間，電泳顆粒的失準可產生具有齒梳型的莫爾缺陷(moirdefect)。
第四，根據現有技術的電泳顯示裝置具有較差的明亮度及對比度。
在根據現有技術的電泳顯示裝置中，彩色濾光片層44一般形成在第二基板40上以實施顏色。隨著自白色顆粒74反射的光通過彩色濾光片層44而實施顏色。
在使用彩色濾光片層44的情況中，光線通過彩色濾光片層44兩次：一次為自外部入射至白色顆粒74上時，以及另一次為在自白色顆粒74反射後發射出外部時。因此，由於通過彩色濾光片層44的被光吸收而導致電泳顯示裝置的亮度降低。
例如，當光通過彩色濾光片層44時，吸收大約46%的光。結果，在光線通過彩色濾光片層44和電泳層60之後，自外部入射的大約7.7%的光被發射至外部，這大大地降低了電泳顯示裝置的亮度。
因此，本發明旨在提供一種電泳顯示(EPD)裝置及製造該裝置的方法，本發明基本上消除了由於現有技術的限制和缺點而導致的一個或多個問題。
本發明的一優勢為提供了一種電泳顯示裝置及其製造方法，該電泳顯示裝置無需彩色濾光片層並能實現具有高亮度和對比度的顏色。
本發明的另一優勢為提供了一種電泳顯示裝置及其製造方法，該電泳顯示裝置藉由顯示更高清晰度的黑色而能夠增強對比度。
本發明的又一優勢為提供了一種電泳顯示裝置及其製造方法，該電泳顯示裝置藉由在形成薄膜電晶體的基板上直接形成一電泳層而能夠降低生產成本並簡化製造過程。
對於本發明額外的優點，目的和特點將在隨後的描述中闡明，部分內容將對於此領域具有技術者將在審視隨後的描述，或者可以藉由實施本發明瞭解到而顯而易見。本發明的目的和其他優點將藉由特別在描述中指出的結構和在此的申請專利範圍以及所附附圖說明實現和獲得。
為了實現上述目標和其他優點並依據本發明的目的，此處具體並大體描述，一種電泳顯示(EPD)裝置可包括第一基板和第二基板，該等基板具有複數個單元像素，每個單元像素包括三個子像素；一薄膜電晶體，該薄膜電晶體在該第一基板上每個子像素內；一像素電極，該像素電極連接至該薄膜電晶體的一汲極電極；一電泳層，該電泳層在該像素電極上，該電泳層包括白色帶電顆粒、黑色帶電顆粒和彩色帶電顆粒；以及一公共電極，該公共電極在該第二基板上。
在本發明的另一方面中，一種製造電泳顯示(EPD)裝置的方法，該電泳顯示裝置具有複數個單元像素，每個單元像素包括三個子像素，該方法包括在第一基板上每個子像素內形成一薄膜電晶體；在該薄膜電晶體上形成一鈍化層；在該鈍化層中形成一接觸孔；在該鈍化層上形成一像素電極，該像素電極經由該接觸孔連接至薄膜電晶體的汲極電極；在該等子像素之間形成一分隔牆，該分隔牆基本上圍繞在每個子像素中的像素電極；在該像素電極上形成一電泳層，該電泳層包括白色帶電顆粒、黑色帶電顆粒和彩色帶電顆粒；以及將該第一基板黏合至該第二基板。
在本發明的另一方面中，一種電泳顯示(EPD)裝置包括第一基板和第二基板，該等基板具有複數個單元像素，每個單元像素包括四個子像素；一薄膜電晶體，該薄膜電晶體在該第一基板上每個子像素內；一像素電極，該像素電極連接至該薄膜電晶體的一汲極電極；一分隔牆，該分隔牆在子像素之間基本上圍繞每個子像素內的像素電極；一電泳層，該電泳層在像素電極上，其中三個子像素內的每個電泳層包括白色帶電顆粒和彩色帶電顆粒，以及其中剩餘子像素內的電泳層包括白色帶電顆粒或黑色帶電顆粒；以及一公共電極，該公共電極在該第二基板上。
可以理解的是，上文的概括說明和下文的詳細說明都具有示例性和解釋性，並意圖在於為本發明所提出的申請專利範圍作進一步的解釋說明。
參考所附圖式描述實施例，將描述本發明的具體實施例。為了簡化描述，貫穿附圖使用相同的附圖標記代表相同或相似的部分，並省略其描述。
以下，參見所附圖式將詳細說明根據本發明的電泳顯示(EPD)裝置。
將解釋本發明的一些術語。在本發明中，單元像素包括三個子像素。該等子像素由分隔牆所界定，並且每個包括由分隔牆界定的空間。第一基板為將如薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)的切換裝置形成在其上的基板，其也稱為陣列基板。
在本發明中，電泳層形成在第一基板上，而TFT形成在第一基板上。即在製造TFT之後形成電泳層。與根據現有技術的製造過程相比，本發明的連續製造方法能簡化製造過程。
在根據現有技術的製造方法中，電泳層需要自另一個工廠或另一個公司提供，並且該電泳層要被傳送至製造TFT的工廠。接著，該電泳層被黏附至第一基板。這可引起製造過程延遲且使其複雜化。此外，當藉由轉移工具如車輛傳送第二基板時，可能破壞第二基板。
另一方面，在本發明中，在製造TFT之後，一電泳層形成在第一基板上。這允許電泳顯示裝置能更為迅速的製造。
在本發明中，藉由在每個子像素中填充帶電彩色顆粒而實現彩色，而無需形成彩色濾光片層。這可防止亮度的降低。更具體地，根據現有技術的彩色電泳顯示裝置在第二基板上提供有一彩色濾光片層。因此，當外部光通過彩色濾光片層時，自電泳顯示裝置發出的光量減少，從而降低了亮度。然而，在本發明中，未提供彩色濾光片層，從而可防止由於彩色濾光片層而導致的亮度降低。這裏，該等彩色顆粒實施為如青色顆粒、洋紅色顆粒和黃色顆粒，或紅色顆粒、綠色顆粒和藍色顆粒(RGB)彩色顆粒。藉由結合自該等彩色顆粒反射的顏色，可實現黑色、白色和其他顏色。在本發明中，每個子像素還提供有彩色顆粒和黑色顆粒。這可允許即將顯示的黑色具有更高的清晰度，從而增強了電泳顯示裝置的對比度。此處，該等彩色顆粒和黑色顆粒帶有相同類型的電荷。
第2圖為說明根據本發明第一實施例之電泳顯示裝置結構的剖視圖。在該電泳顯示裝置中，複數個青色子像素、洋紅色子像素和黃色子像素，或者複數個紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素(RGB)重複排列。然而，為了方便起見這裏僅解釋一種子像素。以青色子像素、洋紅色子像素和黃色子像素或者RGB子像素組成一單元像素。
如第2圖中所說明，電泳顯示裝置包括第一基板120、第二基板140、薄膜電晶體(TFT)、鈍化層124、像素電極118、分隔牆180、電泳層160以及公共電極142。該第一基板120具有複數個子像素排列的一顯示區域以及形成在該顯示區域的外部邊緣上的一非顯示區域；第二基板140對應於第一基板120；薄膜電晶體形成在第一基板120上的每個子像素上；鈍化層124形成在已形成有TFT的第一基板120上；像素電極118形成在鈍化層124上的每個子像素上；分隔牆180形成在鈍化層124上該等子像素之間；電泳層160填充在由分隔牆180界定的每個子像素中；以及公共電極142形成在第二基板140上。這裏，電泳層160包括白色顆粒、彩色顆粒和黑色顆粒。該電泳顯示裝置可進一步包括一密封層168，該密封層168形成在電泳層160上並配置以密封電泳層160的電泳材料且阻止濕氣進入電泳層160內。
該薄膜電晶體(TFT)包括形成在第一基板120上的閘極電極111、形成在閘極電極111上的閘極絕緣層122、設置在閘極絕緣層122並由如非晶矽(a-Si)的半導體材料形成的半導體層113、以及形成在半導體層113上的源極電極115和汲極電極116。
該鈍化層124可由如苯並環丁烯(Benzo Cyclo Butene，BCB)或光致壓克力(photo acryl)的有機絕緣材料形成，並且在TFT的汲極電極116之上的鈍化層124提供有接觸孔117。通過該接觸孔117，形成在鈍化層124上的像素電極118電連接至TFT的汲極電極116。
分隔牆180可由感光有機絕緣材料形成。由分隔牆180界定的子像素中填充有電泳層160。該電泳層160包括帶正電荷的白色顆粒164、帶負電荷的彩色顆粒165、以及帶負電荷的黑色顆粒166。該彩色顆粒165可實施為青色、洋紅色和黃色的彩色顆粒或RGB的彩色顆粒。
白色顆粒164實施白色。更具體地，當一電壓施加至像素電極118和公共電極142之間的空間時，帶電白色顆粒164移向第二基板140。在這種情況下，自第二基板140外部入射的光被白色顆粒164反射，從而在電泳顯示裝置的螢幕上實施白色。
青色、洋紅色和黃色的彩色顆粒或RGB的彩色顆粒165實現彩色。更具體地，當一電壓施加至像素電極118和公共電極142之間的空間時，帶負電的彩色顆粒165移向第二基板140。在這種情況下，自第二基板140外部入射的光被彩色顆粒165反射，從而實現彩色。在該電泳顯示裝置中，順序排列青色子像素、洋紅色子像素和黃色子像素，或者順序排列紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，從而在子像素上實施各自顏色。又，可通過該等顏色的結合而實施所需顏色。
青色、洋紅色和黃色的彩色顆粒165可藉由相互結合而實施黑色。即，當一電壓施加至像素電極118和公共電極142之間的空間時，青色、洋紅色和黃色的彩色顆粒165可移向第二基板140。在這種情況下，青色、洋紅色和黃色的三色可相互結合，從而實施黑色。在本發明中，青色子像素、洋紅色子像素和黃色子像素提供有黑色顆粒166以及彩色顆粒165，從而顯示了具有更高清晰度的黑色。每個青色子像素、洋紅色子像素和黃色子像素內包括的黑色顆粒166關於每個青色、洋紅色和黃色顆粒具有大約0.01-50Vol.%的體積比，較佳地為0.03-30Vol.%。如果黑色顆粒166與彩色顆粒165的體積比小於0.01 Vol.%，可見光線的吸收率降低，從而顯示具有更高清晰度的黑色變困難。另一方面，如果黑色顆粒166和彩色顆粒165的體積比大於50 Vol.%，青色、洋紅色或黃色的彩色顆粒的反射率降低，從而降低了顯示顏色的可見度。
電泳層包括一色散介質如液體聚合物。該色散介質包括分散其中的白色顆粒164、彩色顆粒165和黑色顆粒166。白色顆粒164、彩色顆粒165和黑色顆粒166藉由施加的電壓在色散介質中移動。該色散介質可包括空氣。更具體地，空氣而不是如液體聚合物的色散介質可用作一介質，在該介質中白色顆粒164、彩色顆粒165和黑色顆粒166藉由施加的電壓而移動。電泳層160也可以不包括色散介質。在這種情況下，白色顆粒164、彩色顆粒165和黑色顆粒166藉由施加的電壓在電場中移動，從而實施影像。
在利用液體聚合物作為色散介質的情況中，可使用透明液體聚合物。密封層168配置以完全密封每個子像素。該密封層168可以在第一基板和第二基板相互黏合時，防止由染料形成並具有低黏度之包括在電泳層160內的電泳顆粒流至相鄰子像素。又，該密封層168可防止濕氣進入電泳層160。
密封層168可形成在電泳層160的上表面和分隔牆180的上表面上。在這種情況下，一些帶電的電泳顆粒可電黏附至密封層168，導致電泳顆粒的初始排列錯誤。因此，該密封層168不能形成在電泳層160的上表面，僅可形成在分隔牆180的上表面。
為了防止電泳顆粒電黏附至密封層168，每個子像素可填充有電泳材料，並接著在該電泳層上形成一夾層169。這可防止電泳顆粒直接接觸密封層。在這種情況下，可防止該電泳顆粒黏附至密封層，從而減小惡化像素的發生。
夾層169可由與分隔牆180材料類似的感光有機材料形成，或可由甲乙酮形成。該夾層169以幾奈米的厚度塗佈在電泳層160以及分隔牆180的上表面。藉由暫時密封電泳層該夾層169用於促進密封層的形成，並可防止電泳顆粒黏附至密封層。
在第2圖中，第一基板120和第二基板140藉由密封層168而相互黏合。然而，可形成一黏合層以增強第一基板120和第二基板140之間的黏合強度。該黏合層可僅形成在電泳顯示裝置的外部區域，如分隔牆180上的密封層168。或者該黏合層可形成在整個密封層168上。
公共電極142由如ITO和IZO的透明導電材料形成。
在根據本發明的電泳顯示裝置中，分隔牆180直接形成在第一基板120上。當電泳材料填充在第一基板120的分隔牆180之間時，電泳層160也可直接形成在像素電極118上，從而直接接觸像素電極118。因此，不同於現有技術，在本發明中不需要用於將電泳層160黏附至像素電極118和鈍化層124的額外黏合層。這可簡化製造過程並降低生產成本。
根據本發明第一實施例的電泳顯示裝置藉由自彩色顆粒165反射的光實現顏色，以下將詳細解釋。
第3A圖和第3B圖為說明藉由電泳顯示裝置中青色子像素、洋紅色子像素和黃色子像素三個子像素來實現白色和黑色過程的圖式，在該電泳顯示裝置中電泳層160a-160c包括白色顆粒164a-164c、彩色顆粒165a-165c以及黑色顆粒166a-166c。
參見第3A圖和第3B圖，彩色顆粒165a表示青色顆粒，其實施高飽和度的藍綠色，彩色顆粒165b表示洋紅色顆粒，其實施暗紫紅色，以及彩色顆粒165c表示黃色顆粒，其實施黃色。白色顆粒164a-164c帶正電荷，但彩色顆粒165a-165c和黑色顆粒166a-166c帶負電荷。或者，白色顆粒164a-164c帶負電荷，但彩色顆粒165a-165c和黑色顆粒166a-166c帶正電荷。
代替青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c，可使用紅色顆粒、綠色顆粒和藍色顆粒。以下，為了方便起見將僅說明青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c。
如第3A圖中所說明，當一正電壓(+)施加至青色、洋紅色和黃色三個子像素中的像素電極118a、118b和118c時，在第二基板140的公共電極142上形成一負電位(-)。在這種情況下，青色子像素(C)、洋紅色子像素(M)和黃色子像素(Y)中帶正電(+)的白色顆粒164移至第二基板140。同時，青色子像素(C)、洋紅色子像素(M)和黃色子像素(Y)中彩色顆粒165a、165b和165c以及黑色顆粒166a、166b和166c移至第一基板120。因此，當光自第二基板140的上側入射時，大多數入射光自白色顆粒164反射。這可允許在電泳顯示裝置上實施白色。
如第3B圖中所說明，當一負電壓(-)施加至青色、洋紅色和黃色三個子像素中的所有像素電極118a、118b和118c時，在第二基板140的公共電極142上形成一正電位(+)。在這種情況下，青色子像素(C)、洋紅色子像素(M)和黃色子像素(Y)中帶正電(+)的白色顆粒164移至第一基板120。同時，青色子像素(C)、洋紅色子像素(M)和黃色子像素(Y)中彩色顆粒165a、165b和165c以及黑色顆粒166a、166b和166c移至第二基板140。因此，當光自外部入射時，自青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c輸出分別藍綠色光、暗紫紅色光以及黃色光。藍綠色、暗紫紅色和黃色的結合一般產生黑色。因此，藉由施加一負電壓(-)至像素電極118a、118b和118c並施加一正電壓(+)至第二基板140的公共電極142來實施黑色。這裏，黑色顆粒166a、166b和166c也移至第二基板140。因此，自第二基板140外部入射的可見光線以及自青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c反射的光被黑色顆粒166a、166b和166c部分吸收，從而增強了顯示的黑色的清晰度(例如，能見度)。
第4A圖至第4C圖為說明藉由分別填充在青色子像素(C)、洋紅色子像素(M)和黃色子像素(Y)中的青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c而實現顏色的過程的圖式。
如第4A圖中所說明，將一負電壓(-)施加至青色和黃色子像素的像素電極118a和118c，並將一正電壓(+)施加至洋紅色子像素的像素電極118b。在這種情況下，青色子像素和黃色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164a和164c移至第一基板120，並且帶負電(-)的青色顆粒165a、黃色顆粒165c以及黑色顆粒166a和166c移至第二基板140。同時，洋紅色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164b移至第二基板140，並且帶負電(-)的洋紅色顆粒165b以及黑色顆粒166b移至第一基板120。
在該結構中，當光自外部入射時，藍綠色光和黃色光自青色顆粒165a和黃色顆粒165c反射。這允許由於藍綠色和黃色之間混合而產生的綠色光顯示在電泳顯示裝置的螢幕上。
如第4B圖中所說明，將一負電壓(-)施加至洋紅色子像素和黃色子像素的像素電極118b和118c，並將一正電壓(+)施加至青色子像素的像素電極118a。在這種情況下，洋紅色子像素和黃色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164b和164c移至第一基板120，並且帶負電(-)的洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c移至第二基板140。同時，青色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164a移至第二基板140，並且帶負電(-)的青色顆粒165a移至第一基板120。
在該結構中，當光自外部入射時，暗紫紅色光和黃色光自洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c反射。這允許由於暗紫紅色和黃色之間混合而產生的紅色光顯示在電泳顯示裝置的螢幕上。
如第4C圖中所說明，將一負電壓(-)施加至青色和洋紅色子像素的像素電極118a和118b，並將一正電壓(+)施加至黃色子像素的像素電極118c。在這種情況下，青色子像素和洋紅色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164a和164b移至第一基板120，並且帶負電(-)的青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b移至第二基板140。同時，黃色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164c移至第二基板140，並且帶負電(-)的黃色顆粒165c移至第一基板120。
在該結構中，當光自外部入射時，藍綠色光和暗紫紅色光自青色顆粒165a和洋紅色顆粒165b反射。這允許由於藍綠色和暗紫紅色之間混合而產生的藍色光顯示在電泳顯示裝置的螢幕上。
如上所述，在本發明中，藉由形成具有電泳材料包括白色顆粒164、黑色顆粒166和彩色顆粒165的電泳層160，並藉由相互結合自彩色顆粒165反射的光而顯示顏色。這允許各種顏色顯示在螢幕上而無需一彩色濾光片層。因此，根據現有技術的電泳顯示裝置中所包括的彩色濾光片層將光吸收不可能發生，並因此本發明的電泳顯示裝置能顯示具有高亮度的彩色影像。
在本發明中，每個子像素包括黑色顆粒166。因此，藉由吸收自青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c反射的一部分光，黑色可顯示有更高的清晰度(例如，能見度)。
在上述實施例中，顏色藉由青色顆粒165a、洋紅色顆粒165b和黃色顆粒165c而實施。然而，顏色也可藉由RGB顆粒而實施。
如上所述，在本發明中，黑色和白色可藉由驅動黑色顆粒、白色顆粒或彩色顆粒而實施，並且期望的顏色可藉由驅動彩色顆粒而實施。
以下，將製造解釋根據本發明的電泳顯示裝置的方法。
第5A圖至第5G圖為說明製造根據本發明第一實施例的電泳顯示裝置方法的圖式。
如第5A圖所說明，藉由濺鍍過程將具有良好導電性的非透明金屬，如Cr、Mo、Ta、Cu、Ti、Al或Al合金沉積在第一基板120上，該第一基板120由玻璃、塑膠等透明材料形成。然後藉由微影製程蝕刻該非透明材料，從而形成閘極電極111。接著利用化學氣相沉積方法(chemical vapor deposition，CVD)將如SiO2 、SiNx 的無機絕緣材料沉積在已形成有閘極電極111的第一基板120的整個表面上，從而形成閘極絕緣層122。
如第5B圖中所說明，利用CVD方法，將如非晶矽(a-Si)的半導體材料沉積在第一基板120的整個表面上並接著被蝕刻，從而形成半導體層113。儘管未顯示，在半導體層113上部分摻雜雜質，或添加有雜質的非晶矽沉積在半導體層113上，從而形成歐姆接觸層，用於歐姆接觸即將在半導體層113形成的源極電極和汲極電極。
如第5C圖所說明，藉由濺鍍過程，將具有良好導電性的非透明金屬，如Cr、Mo、Ta、Cu、Ti、Al或Al合金沉積在第一基板120上，並接著被蝕刻，從而在半導體層113上形成與半導體層113間具有歐姆接觸的源極電極115和汲極電極116。然後，有機絕緣材料如苯並環丁烯(BCB)或光致壓克力(photo acryl)沉積在形成源極電極115和汲極電極116的第一基板120的整個表面上，從而形成鈍化層124。
儘管未顯示，鈍化層124可實施為複數層。例如，鈍化層124可實施為雙層，該雙層具有由如BCB或光致壓克力(photo acryl)的有機絕緣材料形成的有機絕緣層以及由如SiO2 、SiNx 的無機絕緣材料形成的無機絕緣層。或者，該鈍化層還可實施為包括無機絕緣層、有機絕緣層以及無機絕緣層的複數層。當由有機絕緣層形成時鈍化層124可具有一平坦表面，並且當由無機絕緣層形成時鈍化層124可具有一增強介面特性。
一接觸孔117形成在鈍化層124中，從而將薄膜電晶體的汲極電極116暴露至外部。
如第5D圖中所說明，一透明導電材料如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)沉積在鈍化層124上，從而形成通過接觸孔117電連接至汲極電極116的一透明導電層118a。
如第5E圖中所說明，圖案化該透明導電層118a，從而在每個子像素中形成像素電極118。然後，一分隔牆180形成在鈍化層124上子像素之間。分隔牆180可以藉由沉積由樹脂等所形成的絕緣層來形成再接著利用光阻劑藉由微影製程蝕刻該絕緣層而形成。或者，藉由沉積感光樹脂並接著藉由微影製程蝕刻該感光樹脂而形成分隔牆180。
或者，可以藉由使用印刷滾軸以印刷方法形成分隔牆180而具有一圖案。分隔牆180也可以藉由製造具有對應槽的模具並接著將模具的絕緣材料轉印至第一基板120上而形成。還可利用壓印方法形成分隔牆180。上述方法僅為示例性的，並且本發明並不限於該等方法。即分隔牆180可通過工業中已知的各種方法而形成。
在第5E圖中，在像素電極118已形成在鈍化層124上之後，分隔牆180再形成在鈍化層124上。然而，該像素電極118可以在用以界定子像素的分隔牆180形成在鈍化層124上之後再形成在每個子像素中。這裏，鈍化層124和分隔牆180可使用相同材料同時形成。例如，鈍化層124可形成有更厚的厚度，並接著利用繞射性光罩或半色調性光罩而圖案化，從而同時形成分隔牆180和接觸孔117。或者，利用模具等藉由部分移除鈍化層而形成凹凸部分，從而形成分隔牆180。
如第5F圖中所說明，電泳材料被填充在分隔牆180內側每個子像素中。電泳顆粒包括帶正電和帶負電的顆粒，並連同色散介質一起被填充在子像素中。在較佳實施例中，被填充在子像素中的電泳材料以及一起填入之具有預定體積的連同色散介質被定義為一電泳層。這裏，該等顆粒包括白色顆粒164、黑色顆粒166和彩色顆粒165。該等彩色顆粒165可實施為青色、洋紅色和黃色的彩色顆粒或紅色、綠色和藍色(RGB)的彩色顆粒。
色散介質可為黑色液體聚合物。作為另一個例子，該電泳層可由空氣、白色顆粒、黑色顆粒和彩色顆粒形成，無需利用液體聚合物。這裏，該等白色顆粒、黑色顆粒和彩色顆粒分佈在電泳層160上空氣中，並藉由施加的電壓而在電泳層160中移動。
白色顆粒164為具有良好反射性如TIO2 的顆粒。黑色顆粒165為具有黑色特性如炭黑的顆粒。彩色顆粒可由色素或染料製成。
白色顆粒164可帶負電，反之彩色顆粒165和黑色顆粒166可帶正電。或者，白色顆粒164可帶正電，以及彩色顆粒165和黑色顆粒166可帶負和正電。
電泳材料可以各種方式填充至由分隔牆180界定的子像素中。以下將解釋填充該電泳材料的方法。
第6A圖和第6B圖為根據本發明說明藉由填充電泳材料至形成在第一基板120上的每個子像素中以形成電泳層160的方法的圖式。
第6A圖為說明以噴墨方式或噴嘴方式形成電泳層160的方法的圖式。如第6A圖中所說明，將電泳材料160a連同色散介質一起填充至注射器(或噴嘴)185中。接著，將注射器185定位在第一基板120上欲形成該電泳層的位置。接著，藉由自外部空氣供給裝置(未顯示)施加壓力至注射器185，電泳材料160a被填充在該等子像素中，從而形成電泳層160。
儘管未顯示，為了在每個子像素中填充該電泳材料160a，該電泳材料160a包括彩色顆粒、白色顆粒和黑色顆粒，與每個子像素相對應。
第6B圖為說明以擠壓方式形成電泳層160的方法的圖式。參見第6B圖，將電泳材料160a連同色散介質一起沉積在形成有複數個分隔牆180的第一基板120上。接著，藉由擠壓條187將電泳材料160a在第一基板120上移動。這裏，通過擠壓條187的壓力，電泳材料160a被填充在分隔牆180中，從而形成電泳層160。
儘管未顯示，當填充包括特定彩色顆粒的電泳材料160a時，即將填充其他彩色顆粒的子像素被光阻劑等所阻擋。接著，該電泳材料160a以擠壓方式被填充在對應像素中。
上述方法僅為用於形成根據本發明的電泳層160的示例性方法。本發明將不限於上述方法。例如，本發明可使用其他方法如鑄造印刷方法、棒式塗佈印刷方法、絲網印刷方法以及模具印刷方法。
如第5G圖中所說明，一密封劑沉積在第一基板120上，尤其沉積在顯示區域上，從而形成密封層168。接著，將第一基板120黏合至第二基板140，從而完成電泳顯示裝置。
密封層168可阻止一子像素內填充的電泳材料和色散介質流至鄰近像素。又，密封層168可阻止濕氣滲入電泳層160，從而防止電泳層160劣化。
密封層168可以不形成在電泳層160的上表面上，而可以僅形成分隔牆180的上部上。由於密封層168形成在分隔牆180的上表面上，第一基板120和第二基板140其間具有密封狀態而相互黏合。即該等子像素通過第二基板和密封層而被密封。
在圖式中，第一基板120和第二基板140藉由密封層168而相互黏附。然而，可進一步形成一黏合層以增強第一基板120和第二基板140之間的黏附力。該黏合層僅可形成在分隔牆180上表面上沉積的密封層168上。或者，該黏合層可形成在電泳層160和密封層168上。
在每個子像素內填充電泳層之後，用於阻止電泳層直接接觸密封層的夾層169可進一步形成在電泳層的上表面上。夾層169可由甲乙酮形成。夾層169以幾奈米厚度塗佈在電泳層上。該夾層169可阻止電泳層和密封層之間直接接觸，從而阻止電泳顆粒黏附至密封層。這可防止由於電泳顆粒至密封層的黏附而引起的劣化像素的產生。
公共電極142形成在由如玻璃或塑膠的透明材料製成的第二基板140上。公共電極142可藉由沉積透明導電材料如ITO或IZO而形成。
如上所述，在製造根據本發明的EPD的方法中，分隔牆180直接形成在第一基板120上，並且電泳層160被填充在第一基板120的分隔牆180之間。在該結構中，該電泳層160直接形成在像素電極118上以直接接觸像素電極118。因此，與根據現有技術的電泳顯示裝置不同，不需要用於黏合電泳層160至像素電極118和鈍化層124的額外黏合層。
此外，在本發明中，利用彩色顆粒藉由直接反射入射光可實施所需顏色。這可最小化由於彩色濾光片層而導致的廣損耗，從而增強了顯示顏色的亮度。除此之外，在本發明中，黑色可藉由彩色顆粒和黑色顆粒而實施。該等黑色顆粒吸收光。這可允許即將顯示的黑色具有更高的清晰度。
第7A圖和第7B圖為根據本發明第二實施例說明用於在電泳顯示裝置上實施顏色的方法的圖式。
在該實施例中，像素包括具有青色子像素、洋紅色子像素、黃色子像素和白色子像素的四個子像素或者具有青色子像素、洋紅色子像素、黃色子像素和黑色子像素的四個子像素。該白色子像素提高了電泳顯示裝置的亮度以及該黑色子像素提高了電泳顯示裝置的對比度。
如第7A圖所示，電泳顯示裝置包括具有青色子像素、洋紅色子像素、黃色子像素和白色子像素的四個子像素。在青色子像素C、洋紅色子像素M和黃色子像素Y中，分別填充青色顆粒165a，洋紅色顆粒165b，黃色顆粒165c，黑色顆粒166a、166b、166c以及白色顆粒164a、164b、164c。在白色子像素中，僅填充白色顆粒164d。
彩色顆粒165a、165b、165c和黑色顆粒166a、166b、166c帶負電荷，但白色顆粒164a、164b、164c、164d帶正電荷。或者，白色顆粒164a、164b、164c、164d帶負電荷，但彩色顆粒165a、165b、165c和黑色顆粒166a、166b、166c帶正電荷。
在該實施例中，當負電壓(-)和正電壓(+)被施加至公共電極242和像素電極218a、218b、218c時，彩色顆粒165a、165b、165c，黑色顆粒166a、166b、166c和白色顆粒164a、164b、164c、164d移至公共電極242或像素電極218a、218b、218c以顯示顏色。
如第7B圖所示，電泳顯示裝置包括具有青色子像素、洋紅色子像素、黃色子像素和黑色子像素的四個子像素。在青色子像素C、洋紅色子像素M和黃色子像素Y中，分別填充青色顆粒165a，洋紅色顆粒165b，黃色顆粒165c，以及白色顆粒164a、164b、164c。在黑色子像素中，僅填充黑色顆粒166。也就是，在該結構中，該等黑色顆粒未被引入青色子像素、洋紅色子像素、黃色子像素中。這時，第7B圖中所示的黑色像素的黑色顆粒166的量與第7B圖中所示的青色子像素C、洋紅色子像素M和黃色子像素Y的黑色顆粒166a、166b、166c的總量相同。
彩色顆粒165a、165b、165c和黑色顆粒166帶負電荷，但白色顆粒164a、164b、164c帶正電荷。或者，白色顆粒164a、164b、164c帶負電荷，但彩色顆粒165a、165b、165c和黑色顆粒166帶正電荷。
藉由混合來自青色子像素C、洋紅色子像素M和黃色子像素Y的光，該EPD顯示器顯示紅色、綠色和藍色。在該實施例中，為了方便公開了僅顯示一種顏色如綠色的方法。
如第7A圖所示，將一負電壓(-)施加至青色和黃色子像素的像素電極218a和218c，並將一正電壓(+)施加至洋紅色子像素和白色子像素的像素電極218b和218d。在這種情況下，青色子像素和黃色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164a和164c移至第一基板120，並且帶負電(-)的青色顆粒165a、黃色顆粒165c以及黑色顆粒166a和166c移至第二基板140。同時，洋紅色子像素和白色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164b和164d移至第二基板140，並且帶負電(-)的洋紅色顆粒165b以及黑色顆粒166b移至第一基板120。
在該結構中，當光自外部入射時，藍綠色光和黃色光自青色顆粒165a和黃色顆粒165c反射。這允許由於藍綠色和黃色之間混合而產生的綠色光顯示在電泳顯示裝置的螢幕上。此外，從外部入射至白色子像素和洋紅色子像素的光自白色顆粒164b和164d反射。
在第4A圖所示的三子像素電泳顯示裝置中，僅有白色光僅自洋紅色子像素反射。在該實施例中，然而，由於白色光自洋紅色子像素和白色子像素反射，與在第4A圖所示的三子像素電泳顯示裝置相比，可提高亮度。
如第7B圖所示，將一負電壓(-)施加至青色子像素、黃色子像素和黑色子像素的像素電極218a、218c和218d，並將一正電壓(+)施加至洋紅色子像素的像素電極218b。在這種情況下，青色子像素和黃色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164a和164c移至第一基板120，並且帶負電(-)的青色顆粒165a、黃色顆粒165c和黑色顆粒166移至第二基板140。同時，洋紅色子像素和白色子像素中的帶正電(+)的白色顆粒164b和164d移至第二基板140，並且帶負電(-)的洋紅色顆粒165b移至第一基板120。
在該結構中，當光自外部入射時，藍綠色光和黃色光自青色顆粒165a和黃色顆粒165c反射。這允許由於藍綠色和黃色之間混合而產生的綠色光顯示在電泳顯示裝置的螢幕上。此外，從外部入射至洋紅色子像素的光自白色顆粒164b反射並且從外部入射至黑色子像素的光由黑色顆粒166所吸收。
在該電泳顯示裝置中，由於從外部入射至黑色像素的光通過黑色顆粒166所吸收，所以可提高電泳顯示裝置的對比度。這時，可改變黑色子像素中黑色顆粒166的量以控制電泳顯示裝置的對比度。
在上述實施例中，解釋了該電泳顯示裝置的特定結構。然而，本公開的電泳顯示裝置不限於該等特定結構。例如，各種類型的電泳層可適用於該電泳層。即各種類型的之形成在第一基板上的電泳層可用於該電泳層。
對於本領域具有技術者顯而易見的是能夠在不脫離本領域的精神及範疇而做出各種修飾及變更。因此，這表示本發明意圖涵蓋了落入本發明申請專利範圍及其等效之發明的各種修飾及變更。
1．．．電泳顯示裝置
11．．．閘極電極
13．．．半導體層
15．．．源極電極
16．．．汲極電極
18．．．像素電極
20．．．第一基板
22．．．閘極絕緣層
24．．．鈍化層
28．．．接觸孔
40．．．第二基板
42．．．公共電極
44．．．彩色濾光片層
56．．．黏合層
60．．．電泳層
70．．．膠囊
74．．．白色顆粒
76．．．黑色顆粒
111．．．閘極電極
113．．．半導體層
115．．．源極電極
116．．．汲極電極
117．．．接觸孔
118、118a、118b、118c．．．像素電極
120．．．第一基板
122．．．閘極絕緣層
124．．．鈍化層
140．．．第二基板
142．．．公共電極
160、160a、160b、160c．．．電泳層
164、164a、164b、164c、164d．．．白色顆粒
165、165a、165b、165c．．．彩色顆粒
166、166a、166b、166c．．．黑色顆粒
168．．．密封層
169．．．夾層
180．．．分隔牆
185．．．注射器
187．．．擠壓條
218a、218b、218c、218d．．．像素電極
242．．．公共電極
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且與描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。圖式中：
第1圖為說明依據現有技術之電泳顯示裝置的剖視圖；
第2圖為說明根據本發明第一實施例之電泳顯示裝置結構的剖視圖；
第3A圖和第3B圖為根據本發明第一實施例說明用於在電泳顯示裝置上實施黑色和白色的方法的圖式；
第4A圖至第4C圖為根據本發明第一實施例說明用於在電泳顯示裝置上實施顏色的方法的圖式；
第5A圖至第5G圖為說明製造根據本發明第一實施例之電泳顯示裝置方法的圖式；
第6A圖和第6B圖為根據本發明第一實施例說明用於形成電泳顯示裝置的電泳層的方法的圖式；以及
第7A圖和第7B圖為根據本發明第二實施例說明用於在電泳顯示裝置上實施顏色的方法的圖式。
111．．．閘極電極
113．．．半導體層
115．．．源極電極
116．．．汲極電極
118．．．像素電極
120．．．第一基板
122．．．閘極絕緣層
124．．．鈍化層
140．．．第二基板
142．．．公共電極
160．．．電泳層
164．．．白色顆粒
165．．．彩色顆粒
166．．．黑色顆粒
168．．．密封層
169．．．夾層
180．．．分隔牆

Claims (27)

  1. 一種電泳顯示裝置，包括：一第一基板和一第二基板，該第一基板和該第二基板具有複數個單元像素，每個單元像素包括三個子像素；一薄膜電晶體，該薄膜電晶體在該第一基板上每個子像素內；一像素電極，該像素電極連接至該薄膜電晶體的一汲極電極；一電泳層，該電泳層在該像素電極上，該電泳層包括複數個白色帶電顆粒、複數個黑色帶電顆粒和複數個彩色帶電顆粒；以及一公共電極，該公共電極在該第二基板上，其中該等彩色帶電顆粒和該等黑色帶電顆粒具有相同的極性，並且其中該等白色帶電顆粒具有與該等黑色帶電顆粒和該等彩色帶電顆粒極性不同的極性。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的電泳顯示裝置，其中該等彩色帶電顆粒為青色顆粒、洋紅色顆粒和黃色顆粒的其中之一，或者為紅色顆粒、綠色顆粒和藍色顆粒的其中之一。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的電泳顯示裝置，進一步包括該等子像素間的一分隔牆，該分隔牆基本上圍繞在每個子像素中的該像素電極。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述的電泳顯示裝置，其中該分隔牆包括一感光有機材料。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述的電泳顯示裝置，其中在每個子像素中該等黑色帶電顆粒相對於該等彩色帶電顆粒的體積比在0.01-50Vol.%的範圍內。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述的電泳顯示裝置，其中在每個子像素中該等黑色帶電顆粒相對於該等彩色帶電顆粒的體積比在0.03-30Vol.%的範圍內。
  7. 依據申請專利範圍第3項所述的電泳顯示裝置，進一步包括一夾層和一密封層，該夾層在該電泳層上而該密封層在該夾層上。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述的電泳顯示裝置，其中該夾層包括甲乙酮。
  9. 依據申請專利範圍第3項所述的電泳顯示裝置，進一步包括一在該分隔牆上的密封層，其中該密封層未形成在該電泳層上。
  10. 一種製造電泳顯示裝置的方法，該電泳顯示裝置具有複數個單元像素，每個單元像素包括三個子像素，該方法包括：在一第一基板上的每個子像素內形成一薄膜電晶體；在該薄膜電晶體上形成一鈍化層；在該鈍化層中形成一接觸孔；在該鈍化層上形成一像素電極，該像素電極經由該接觸孔連接至該薄膜電晶體的一汲極電極；在該等子像素之間形成一分隔牆，該分隔牆基本上圍繞在每個子像素中的該像素電極；在該像素電極上形成一電泳層，該電泳層包括複數個白色帶電顆粒、複數個黑色帶電顆粒和複數個彩色帶電顆粒；以及將該第一基板黏合至一第二基板，其中該等彩色帶電顆粒和該等黑色帶電顆粒具有相同的極性，並且其中該等白色帶電顆粒具有與該等黑色帶電顆粒和該等彩色帶電顆粒極性不同的極性。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中藉由利用一半色調性光罩或一繞射性光罩圖案化該鈍化層，同時形成該接觸孔和該分隔牆。
  12. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該鈍化 層包括一有機絕緣材料。
  13. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該分隔牆包括一感光有機材料。
  14. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該分隔牆藉由一印刷方法、一微影或一模製圖案化方法而形成。
  15. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該等白色帶電顆粒包括一金屬氧化物而該等黑色帶電顆粒包括碳。
  16. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該電泳層藉由一滴塗方法、一噴墨方法、一擠壓方法或一印刷方法而形成。
  17. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該第一基板和該第二基板透藉由該分隔牆上的一密封層而相互黏合。
  18. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，進一步包括在該電泳層上形成一夾層。
  19. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該等彩色帶電顆粒為青色顆粒、洋紅色顆粒和黃色顆粒的其中之一，或者為紅色顆粒、綠色顆粒和藍色顆粒的其中之一。
  20. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中在每個子像素中該等黑色帶電顆粒相對於該等彩色帶電顆粒的體積比在0.01-50Vol.%的範圍內。
  21. 依據申請專利範圍第10項所述之製造電泳顯示裝置的方法，其中在每個子像素中該等黑色帶電顆粒相對於該等彩色帶電顆粒的體積比在 0.03-30Vol.%的範圍內。
  22. 依據申請專利範圍第18述之製造電泳顯示裝置的方法，其中該夾層包括甲乙酮。
  23. 一種電泳顯示裝置，包括：一第一基板和一第二基板，該第一基板及該第二基板具有複數個單元像素，每個單元像素包括四個子像素；一薄膜電晶體，該薄膜電晶體在該第一基板上每個子像素內；一像素電極，該像素電極連接至該薄膜電晶體的一汲極電極；一分隔牆，該分隔牆在該等子像素之間基本上圍繞每個子像素內的該像素電極；一電泳層，該電泳層在該像素電極上，其中三個子像素內的每個電泳層包括複數個白色帶電顆粒和複數個彩色帶電顆粒，而其中剩餘子像素內的電泳層包括複數個白色帶電顆粒或複數個黑色帶電顆粒；以及一公共電極，該公共電極在該第二基板上，其中該等彩色帶電顆粒和該等黑色帶電顆粒具有相同的極性，並且其中該等白色帶電顆粒具有與該等黑色帶電顆粒和該等彩色帶電顆粒極性不同的極性。
  24. 依據申請專利範圍第23項所述的電泳顯示裝置，其中該三個子像素內的每個電泳層還包括複數個黑色帶電顆粒。
  25. 依據申請專利範圍第23項所述的電泳顯示裝置，其中該剩餘子像素內該等黑色帶電顆粒相對於該三個子像素內的該等彩色帶電顆粒總和的體積比在0.03-30Vol.%的範圍內。
  26. 依據申請專利範圍第23項所述的電泳顯示裝置，其中該等彩色帶電顆粒為青色顆粒、洋紅色顆粒和黃色顆粒的其中之一，或者為紅色顆粒、綠色顆粒和藍色顆粒的其中之一。
  27. 依據申請專利範圍第24項所述的電泳顯示裝置，其中在該三個子像素的其中之一內的該等黑色帶電顆粒相對於該等彩色帶電顆粒的體積比在0.03-30Vol.%的範圍內。
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