TWI477874B - 顯示裝置及其製作方法 - Google Patents

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Description

顯示裝置及其製作方法
本發明是有關於一種顯示裝置及其製作方法，且特別是有關於一種電泳顯示裝置及其製作方法。
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儲存電能及節能省電的特點。
本發明提供一種顯示裝置的製作方法，用以製作上述之顯示裝置。
本發明之一實施例提出一種顯示裝置，其包括一透明基板、一主動元件陣列、一太陽能電池結構以及一電泳顯示薄膜。透明基板具有彼此相對之一上表面及一下表面。主動元件陣列具有多個畫素結構，且畫素結構配置於透明基板之上表面上。太陽能電池結構直接配置於透明基板的下表面上。電泳顯示薄膜配置於透明基板的上方，且包括一透明保護膜、一電極層以及多個顯示介質。電極層設置於透明保護膜與顯示介質之間，且顯示介質位於電極層與主動元件陣列之間。
在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池結構包括多個電池單元。每一電池單元包括一第一導電層、一第二導電層以及一光伏層。第一導電層配置於透明基板的下表面上，而光伏層位於第一導電層與第二導電層之間。
在本發明之一實施例中，上述之電池單元以串聯的方式彼此電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之第一導電層包含一第一透明導電層，光伏層包含依序設置於第一導電層上之P型參雜微晶矽、本質微晶矽吸收層、N型參雜微晶矽，第二導電層包含一第二透明導電層及一金屬電極層。
在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池結構包括一微晶矽薄膜太陽能電池、一有機太陽能電池、一多晶矽薄膜太陽能電池或一銅銦鎵硒太陽能電池。
本發明之一實施例提出一種顯示裝置的製作方法，其包括以下步驟。提供一透明基板。透明基板具有彼此相對之一上表面及一下表面。形成一主動元件陣列於於透明基板的上表面上。直接形成一太陽能電池結構於透明基板的下表面上。貼合一電泳顯示薄膜於主動元件陣列上。電泳顯示薄膜包括一透明保護膜、一電極層以及多個顯示介質。電極層設置於透明保護膜與顯示介質之間，且顯示介質位於電極層與主動元件陣列之間。
在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池結構是在形成主動元件陣列之前所形成，且太陽能電池結構包括一多晶矽薄膜太陽能電池或一銅銦鎵硒太陽能電池。
在本發明之一實施例中，上述之顯示裝置，更包括：於形成太陽能電池結構之後且於形成主動元件陣列之前，形成一保護層以覆蓋太陽能電池結構；以及於形成主動元件陣列之後，移除保護層，以暴露出太陽能電池結構。
在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池結構是在形成主動元件陣列之後所形成，且太陽能電池結構包括一微晶矽薄膜太陽能電池或一有機太陽能電池。
在本發明之一實施例中，上述之顯示裝置，更包括：於形成主動元件陣列之後且於形成太陽能電池結構之前，形成一保護層以覆蓋主動元件陣列；以及於形成太陽能電池結構之後，移除保護層，以暴露出主動元件陣列。
基於上述，由於本發明之顯示裝置中具有太陽能電池結構，因此當顯示裝置在使用的狀態下時，太陽能電池結構可將環境光直接轉換為電泳顯示薄膜所需的電能，並且將此電能先儲存或再使用。如此一來，本發明之顯示裝置可達到減少外在電力的需求而具有儲存電能及節能省電的特點。
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1A為本發明之一實施例之一種顯示裝置的剖面示意圖。圖1B為圖1A之太陽能電池結構的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，顯示裝置100包括一透明基板110、一主動元件陣列120、一太陽能電池結構130以及一電泳顯示薄膜140。詳細來說，透明基板110具有彼此相對之一上表面112及一下表面114，其中透明基板110的材質例如是玻璃或塑膠。
主動元件陣列120具有多個畫素結構120a，且畫素結構120a配置於透明基板110之上表面112上。每一畫素結構120a是由一閘極G、一閘絕緣層GI、一半導體通道層C、一源極S、一汲極D、一絕緣層I以及一畫素電極P所組成，其中閘極G、閘絕緣層GI、半導體通道層C、源極S以及汲極D構成一薄膜電晶體T。於此，閘極G配置於透明基板110的上表面112上，而閘絕緣層GI、半導體通道層C、源極S/汲極D、絕緣層I以及畫素電極P依序堆疊於閘極G上，且絕緣層I具有暴露出部分汲極D的開口O，而畫素電極P透過開口O與汲極D電性連接。簡言之，薄膜電晶體T是一種頂閘極(top gate)式的薄膜電晶體。當然，於其他未繪示的實施例中，薄膜電晶體T亦可是一種底閘極(bottom gate)式的薄膜電晶體或共平面電晶體(Coplanar TFF)式的薄膜電晶體，於此並不加以限制。此外，畫素電極P的材質例如為透明導電材料。
太陽能電池結構130直接配置於透明基板110的下表面114上。請參考圖1B，在本實施例中，太陽能電池結構130包括多個電池單元130a，其中每一電池單元130a包括一第一導電層132、一第二導電層134以及一光伏層136，且電池單元130a例如是以串聯的方式彼此電性連接，用以提升輸出電壓。第一導電層132直接設置於透明基板110的下表面114上，而光伏層136位於第一導電層132與第二導電層134之間。不過，在所屬技術領域中，太陽能電池結構130還可包括有其他的膜層，本實施例中所述的膜層僅為舉例說明之用，並非用以限定本發明。舉例來說，第一導電層132包含一透明導電層；光伏層136包含依序設置於第一導電層132上之P型參雜微晶矽、本質微晶矽吸收層、N型參雜微晶矽；第二導電層134包含一透明導電層及一金屬電極層。於此，太陽能電池結構130例如是一微晶矽薄膜太陽能電池、一有機太陽能電池、一多晶矽薄膜太陽能電池或一銅銦鎵硒太陽能電池。
電泳顯示薄膜140配置於透明基板110的上方，且包括一透明保護膜142、一電極層144以及多個顯示介質146。電極層144設置於透明保護膜142與顯示介質146之間，且顯示介質146位於電極層144與主動元件陣列120之間。在本實施例中，每一顯示介質146包括一電泳液146b以及分佈於電泳液146b中之多個黑色帶電粒子146a與多個白色帶電粒子146c，其中可透過施加直流電壓或交流電壓的方式以驅動黑色帶電粒子146a與白色帶電粒子146c的移動，從而使得各畫素結構120a分別顯示黑色、白色或是不同階調的灰色。當然，於其他未繪示的實施例中，每一顯示介質亦可是包括一電泳液以及分佈於電泳液中之多個白色帶電粒子，其中電泳液例如是黑色電泳液；或者是，電泳液與帶電粒子可以具有其他顏色，於此並不加以限制。
由於本實施例之顯示裝置100中具有太陽能電池結構130，因此當顯示裝置100在使用的狀態下時，太陽能電池結構130可將環境光(未繪示)直接轉換為電泳顯示薄膜140所需的電能，並且可將此電能先暫時儲存或直接再使用。如此一來，本實施例之顯示裝置100可達到減少外在電力的需求而具有儲存電能及節能省電的特點。
以上僅介紹本發明之顯示裝置100的結構，並未介紹本發明之顯示裝置100的製程。對此，以下將以二個不同之實施例來說明顯示裝置100a、100b的製作方法，並配合圖2A至圖2F以及圖3A至3F對顯示裝置100a、100b的製程進行詳細的說明。以下實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A至圖2F為本發明之一實施例之一種顯示裝置的製作方法的示意圖。請先參考圖2A，依照本實施例的顯示裝置100a的製程，首先，提供一透明基板110，其中透明基板110具有彼此相對之一上表面112及一下表面114。於此，透明基板110的材質例如是玻璃或塑膠。
接著，請參考圖2B，形成一主動元件陣列120於於透明基板110的上表面112上，其中主動元件陣列120具有多個畫素結構120a，且每一畫素結構120a是由一閘極G、一閘絕緣層GI、一半導體通道層C、一源極S、一汲極D、一絕緣層I以及一畫素電極P所組成。於此，絕緣層I具有暴露出部分汲極D的開口O，而畫素電極P透過開口O與汲極D電性連接。閘極G、閘絕緣層GI、半導體通道層C、源極S以及汲極D構成一薄膜電晶體T，且此薄膜電晶體T例如是一種頂閘極(top gate)式的薄膜電晶體，而畫素電極P的材質例如為透明導電材料。
接著，請參考圖2C，形成一保護層150a以覆蓋主動元件陣列120，其中保護層150a的材質例如是氧化矽(silicon oxide)、氮化矽(silicon nitride)、氮氧化矽(silicon oxynitride)或高分子聚合物(polymer)。
接著，請參考圖2D，直接形成一太陽能電池結構130’於透明基板110的下表面114上，其中太陽能電池結構130’的結構形態與圖1B之太陽能電池結構130的結構型態相似，請參考前述實施例有關太陽能電池結構130的描述，於此不贅述。於此，太陽能電池結構130’例如是一微晶矽薄膜太陽能電池或一有機太陽能電池。由於本實施例之太陽能電池結構130’所需的製程溫度低於主動元件陣列120所需的製程溫度，因此太陽能電池結構130’必需在形成主動元件陣列120之後才製作，如使才能確保太陽能電池結構130’的可靠度。
之後，請參考圖2E，移除保護層150a，以暴露出主動元件陣列120。
最後，請參考圖2F，貼合一電泳顯示薄膜140於主動元件陣列120上。電泳顯示薄膜140包括一透明保護膜142、一電極層144以及多個顯示介質146。電極層144設置於透明保護膜142與顯示介質146之間，且顯示介質146位於電極層144與主動元件陣列120之間。於此，每一顯示介質146包括一電泳液146b以及分佈於電泳液146b中之多個黑色帶電粒子146a與多個白色帶電粒子146c，其中可透過施加直流電壓或交流電壓的方式以驅動黑色帶電粒子146a與白色帶電粒子146c的移動，從而使得各畫素結構120a分別顯示黑色、白色或是不同階調的灰色，但並不此為限。至此，已完成顯示裝置100a的製作。
由於本實施例之主動元件陣列120與太陽能電池結構130’共用同一透明基板110，即主動元件陣列120與太陽能電池結構130’分別位於透明基板110的上表面112與下表面114上。因此，本實施例之顯示裝置100a不需大幅增加其厚度就可兼具電泳顯示與太陽能電池儲能及節能省電的功能。
圖3A至圖3F為本發明之另一實施例之一種顯示裝置的製作方法的剖面示意圖。請參考圖3A，依照本實施例的顯示裝置100b的製程，首先，提供一透明基板110，其中透明基板110具有彼此相對之一上表面112及一下表面114。於此，透明基板110的材質例如是玻璃或塑膠。
接著，請參考圖3B，直接形成一太陽能電池結構130”於透明基板110的下表面114上，其中太陽能電池結構130”的結構形態與圖1B之太陽能電池結構130的結構型態相似，請參考前述實施例有關太陽能電池結構130的描述，於此不贅述。於此，太陽能電池結構130”例如是一多晶矽薄膜太陽能電池或一銅銦鎵硒太陽能電池。
接著，請參考圖3C，形成一保護層150b以覆蓋太陽能電池結構130”，其中保護層150a的材質例如是氧化矽(silicon oxide)、氮化矽(silicon nitride)、氮氧化矽(silicon oxynitride)或高分子聚合物(polymer)。
接著，請參考圖3D，形成一主動元件陣列120於於透明基板110的上表面112上，其中主動元件陣列120具有多個畫素結構120a，且每一畫素結構120a是由一閘極G、一閘絕緣層GI、一半導體通道層C、一源極S、一汲極D、一絕緣層I以及一畫素電極P所組成。於此，絕緣層I具有暴露出部分汲極D的開口O，而畫素電極P透過開口O與汲極D電性連接。閘極G、閘絕緣層GI、半導體通道層C、源極S以及汲極D構成一薄膜電晶體T，且此薄膜電晶體T例如是一種頂閘極(top gate)式的薄膜電晶體，而畫素電極P的材質例如為透明導電材料。
由於本實施例之太陽能電池結構130”所需的製程溫度高於主動元件陣列120所需的製程溫度，因此太陽能電池結構130”必需在形成主動元件陣列120之前先形製作，如使才能確保後續主動元件陣列120的製程可靠度。
之後，請參考圖3E，移除保護層150b，以暴露出太陽能電池結構130”。
最後，請參考圖3F，貼合一電泳顯示薄膜140於主動元件陣列120上。電泳顯示薄膜140包括一透明保護膜142、一電極層144以及多個顯示介質146。電極層144設置於透明保護膜142與顯示介質146之間，且顯示介質146位於電極層144與主動元件陣列120之間。於此，每一顯示介質146包括一電泳液146b以及分佈於電泳液146b中之多個黑色帶電粒子146a與多個白色帶電粒子146c，其中可透過施加直流電壓或交流電壓的方式以驅動黑色帶電粒子146a與白色帶電粒子146c的移動，從而使得各畫素結構120a分別顯示黑色、白色或是不同階調的灰色，但並不此為限。至此，已完成顯示裝置100b的製作。
綜上所述，由於本發明之顯示裝置中具有太陽能電池結構，因此當顯示裝置在使用的狀態下時，太陽能電池結構可將環境光直接轉換為電泳顯示薄膜所需的電能，並且將此電能先儲存或再使用。如此一來，本發明之顯示裝置可達到減少外在電力的需求而具有儲存電能及節能省電的特點。再者，由於本發明之主動元件陣列與太陽能電池結構共用同一透明基板，因此本發明之顯示裝置不需大幅增加其厚度就可兼具電泳顯示與太陽能電池儲能及節能省電的功能。此外，製作太陽能電池結構與主動元件陣列前，可先行評估所需的對應製程溫度後，決定製成做順序，進而確保太陽能電池結構與主動元件陣列的製程可靠度。
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、100a、100b．．．顯示裝置
110．．．透明基板
112．．．上表面
114．．．下表面
120．．．主動元件陣列
120a．．．畫素結構
130、130’、130”．．．太陽能電池結構
130a．．．太陽能電池結構單元
132．．．第一導電層
134．．．第二導電層
136．．．光伏層
140．．．電泳顯示薄膜
142．．．透明保護膜
144．．．電極層
146．．．顯示介質
146a．．．黑色帶電粒子
146b．．．電泳液
146c．．．白色帶電粒子
150a、150b．．．保護層
C．．．半導體通道層
D．．．汲極
G．．．閘極
GI．．．閘絕緣層
I．．．絕緣層
P．．．畫素電極
S．．．源極
T．．．薄膜電晶體
O．．．開口
圖1A為本發明之一實施例之一種顯示裝置的剖面示意圖。
圖1B為圖1A之太陽能電池結構的剖面示意圖。
圖2A至圖2F為本發明之一實施例之一種顯示裝置的製作方法的剖面示意圖。
圖3A至圖3F為本發明之另一實施例之一種顯示裝置的製作方法的剖面示意圖。
100．．．顯示裝置
110．．．透明基板
112．．．上表面
114．．．下表面
120．．．主動元件陣列
120a．．．畫素結構
130．．．太陽能電池結構
140．．．電泳顯示薄膜
142．．．透明保護膜
144．．．電極層
146．．．顯示介質
146a．．．黑色帶電粒子
146b．．．電泳液
146c．．．白色帶電粒子
C．．．半導體通道層
D．．．汲極
G．．．閘極
GI．．．閘絕緣層
I．．．絕緣層
P．．．畫素電極
S．．．源極
T．．．薄膜電晶體
O．．．開口

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置，包括：一透明基板，具有彼此相對之一上表面及一下表面；一主動元件陣列，具有多個畫素結構，且該些畫素結構配置於該透明基板之該上表面上；一太陽能電池結構，直接配置於該透明基板的該下表面上；以及一電泳顯示薄膜，配置於該透明基板的上方，且包括一透明保護膜、一電極層以及多個顯示介質，其中該電極層設置於該透明保護膜與該些顯示介質之間，且該些顯示介質位於該電極層與該主動元件陣列之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該太陽能電池結構包括多個電池單元，各該電池單元包括一第一導電層、一第二導電層以及一光伏層，該第一導電層直接配置於該透明基板的該下表面上，該光伏層位於該第一導電層與該第二導電層之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該些電池單元以串聯的方式彼此電性連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該第一導電層包含一第一透明導電層，該光伏層包含依序設置於該第一導電層上之P型參雜微晶矽、本質微晶矽吸收層、N型參雜微晶矽，該第二導電層包含一第二透明導電層及一金屬電極層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該太陽能電池結構包括一微晶矽薄膜太陽能電池、一有機太陽能電池、一多晶矽薄膜太陽能電池或一銅銦鎵硒太陽能電池。
  6. 一種顯示裝置的製作方法，包括：提供一透明基板，該透明基板具有彼此相對之一上表面及一下表面；形成一主動元件陣列於該透明基板的該上表面上；直接形成一太陽能電池結構於該透明基板的該下表面上；以及貼合一電泳顯示薄膜於該主動元件陣列上，其中該電泳顯示薄膜包括一透明保護膜、一電極層以及多個顯示介質，該電極層設置於該透明保護膜與該些顯示介質之間，且該些顯示介質位於該電極層與該主動元件陣列之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置的製作方法，其中該太陽能電池結構是在形成該主動元件陣列之前所形成，且該太陽能電池結構包括一多晶矽薄膜太陽能電池或一銅銦鎵硒太陽能電池。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置的製作方法，更包括：於形成該太陽能電池結構之後且於形成該主動元件陣列之前，形成一保護層以覆蓋該太陽能電池結構；以及於形成該主動元件陣列之後，移除該保護層，以暴露出該太陽能電池結構。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置的製作方法，其中該太陽能電池結構是在形成該主動元件陣列之後所形成，且該太陽能電池結構包括一微晶矽薄膜太陽能電池或一有機太陽能電池。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示裝置的製作方法，更包括：於形成該主動元件陣列之後且於形成該太陽能電池結構之前，形成一保護層以覆蓋該主動元件陣列；以及於形成該太陽能電池結構之後，移除該保護層，以暴露出該主動元件陣列。
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