TWI588582B - 顯示裝置及其畫素結構 - Google Patents

Description

顯示裝置及其畫素結構

本發明關於一種顯示裝置，且特別係關於一種顯示裝置及其畫素結構。

一般來說，平面顯示器包含驅動基板、顯示介質層與對向基板，顯示介質層係位於驅動基板與對向基板之間，而可受驅動基板驅動以顯示影像，並可受對向基板的保護。由於平面顯示器在運送與使用過程中，會遭遇到各種不同的外力衝擊，故如何提升平面顯示器對外力衝擊的耐受性為相關領域的重要課題之一。

本發明之實施方式可提升顯示裝置對於外力衝擊的耐受性。

依據本發明之一實施方式，一種畫素結構包含一主動元件、一絕緣層以及一畫素電極。絕緣層係設置於主動元件上。絕緣層具有一凹陷以及一貫穿孔。貫穿孔係開設於凹陷之一底面，圍繞凹陷的絕緣層之一部分與圍繞貫穿孔 的絕緣層之另一部分係一體成形的。畫素電極具有相連接的一第一電極部以及一第二電極部。第一電極部係位於凹陷中。第一電極部之一厚度小於凹陷之一深度。第二電極部係位於貫穿孔中並通過貫穿孔電性連接主動元件。

依據本發明之一實施方式，一種顯示裝置包含一驅動基板、一顯示介質層以及一保護蓋板。驅動基板包含至少一主動元件、一絕緣層以及至少一畫素電極。絕緣層係設置於主動元件上。絕緣層具有至少一凹陷以及至少一貫穿孔。貫穿孔係開設於凹陷之一底面。畫素電極具有相連接的一第一電極部以及一第二電極部。第一電極部係位於凹陷中。第一電極部之一厚度小於凹陷之一深度。第二電極部係位於貫穿孔中並通過貫穿孔電性連接主動元件。顯示介質層係設置於驅動基板上。保護蓋板係設置於顯示介質層上。顯示介質層之一部分係位於保護蓋板與驅動基板之絕緣層之間。

於上述實施方式中，由於畫素電極之第一電極部的厚度小於絕緣層之凹陷的深度，故第一電極部相對於絕緣層之頂面係下陷的，因此，當顯示裝置遭受外力撞擊時，絕緣層可降低外力對第一電極部的衝擊，從而防止第一電極部受損。換個方式來說，由於第一電極部的厚度小於頂絕緣部的厚度，故當顯示裝置遭受外力撞擊時，頂絕緣部可降低外力對第一電極的衝擊，從而防止第一電極部受損。如此一來，上述實施方式可提升顯示裝置對於外力衝擊的耐受性。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、 解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10、10a‧‧‧驅動基板

20‧‧‧顯示介質層

21‧‧‧微膠囊

22‧‧‧深色帶電粒子

23‧‧‧淺色帶電粒子

30‧‧‧保護蓋板

40‧‧‧共電極層

100‧‧‧主動元件

110‧‧‧源極

120‧‧‧通道層

130‧‧‧閘極

140‧‧‧汲極

200‧‧‧絕緣層

201‧‧‧凹陷

202‧‧‧底面

203‧‧‧貫穿孔

210‧‧‧底絕緣部

211‧‧‧底貫穿孔

212‧‧‧頂面

220‧‧‧頂絕緣部

221‧‧‧頂貫穿孔

222‧‧‧頂面

300‧‧‧畫素電極

310‧‧‧第一電極部

311‧‧‧開口

320‧‧‧第二電極部

400‧‧‧基材

410‧‧‧掃描線

420‧‧‧資料線

500‧‧‧突出部

510‧‧‧上表面

900‧‧‧灰階光罩

901‧‧‧第一區域

902‧‧‧第二區域

903‧‧‧第三區域

D‧‧‧深度

T1、T2、T3‧‧‧厚度

W‧‧‧寬度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之顯示裝置的剖面圖；第2圖繪示第1圖所示顯示裝置之局部放大圖；第3圖繪示第1圖所示驅動基板之上視圖；第4圖繪示依據本發明另一實施方式之顯示裝置之剖面圖；第5圖繪示第4圖所示驅動基板之上視圖；以及第6至8圖繪示依據本發明一實施方式之驅動基板的形成方法。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依據本發明一實施方式之顯示裝置 的剖面圖。如第1圖所示，於本實施方式中，顯示裝置可包含驅動基板10、顯示介質層20以及保護蓋板30。顯示介質層20係設置於驅動基板10上，且可受驅動基板10所產生的電場所驅動而顯示影像。保護蓋板30係設置於顯示介質層20上，而可保護顯示介質層20。驅動基板10包含複數主動元件100、絕緣層200以及複數畫素電極300。絕緣層200係設置於於此些主動元件100上，而可覆蓋此些主動元件100。此些畫素電極300分別電性此些主動元件100，而可分別根據各自之主動元件100的狀態產生適當的電場，以驅動顯示介質層20顯示影像。於部分實施方式中，每一主動元件100係獨立驅動的，而單一主動元件100、其所電性連接的單一畫素電極300與絕緣層200可共同稱為一畫素結構。

於部分實施方式中，絕緣層200具有凹陷201以及貫穿孔203。凹陷201具有最靠近主動元件100之底面202。貫穿孔203係開設於凹陷201之底面202。畫素電極300具有第一電極部310以及第二電極部320。第一電極部310與第二電極部320係相連接的。第一電極部310係位於凹陷201中，且第一電極部310可覆蓋凹陷201之底面202。也就是說，凹陷201之底面202可承托第一電極部310。第二電極部320係位於貫穿孔203中，且第二電極部320可通過貫穿孔203電性連接主動元件100。換句話說，主動元件100之一部分電極係被貫穿孔203所露出，而第二電極部320可覆蓋或接觸主動元件100之此露出的部分電極，以電 性連接主動元件100。

第一電極部310具有厚度T1。凹陷201具有深度D。第一電極部310的厚度T1小於凹陷201的深度D。因此，第一電極部310相對於絕緣層200係下陷的，故當顯示裝置遭受外力撞擊時，絕緣層200可降低外力對第一電極部310的衝擊，從而防止第一電極部310受損。以落球測試為例，由於落球的尺寸通常為毫米級以上，而畫素結構的尺寸通常為微米級，故落球的尺寸遠大於畫素結構的尺寸，因此，落球所造成的衝擊力不會僅集中在凹陷201中，而會分散到絕緣層200的頂部，從而可降低第一電極部310所受到的衝擊力。

於部分實施方式中，凹陷201的深度D可介於0.5~5微米，較佳地可以是1微米D1.5微米。第一電極部310的厚度T1為奈米級，可以是40奈米T150奈米。如此可更進一步地降低外力對畫素電極300的衝擊。於部分實施方式中，凹陷201具有寬度W，寬度W為微米級，可以是1微米W200微米，如此可使落球所造成的衝擊力分散到絕緣層200的頂部，而幫助顯示裝置通過落球測試。

於部分實施方式中，凹陷201的寬度W係大於貫穿孔203的寬度(未標注)。因此，位於凹陷201中的第一電極部310可具有比位於貫穿孔203中的第二電極部320更大的表面積。亦即，畫素電極300之相對少部分位於貫穿孔203中，以起到電性連接主動元件100的功能，而畫素電極300的相對多部分則係位於凹陷201的底面202上，以提供 足夠的電場給顯示介質層20。

於部分實施方式中，凹陷201的深度D係小於貫穿孔203的深度(未標注)。如此可使貫穿孔203足夠深，以允許第二電極部320電性連接主動元件100，並使得凹陷201不致於過深而影響凹陷201下方的主動元件100，甚至露出主動元件100的源極與汲極(未標注於本圖中)。

於部分實施方式中，顯示介質層20之一部分會位於絕緣層200的凹陷201中。例如，顯示介質層20可為電泳顯示介質層，其包含複數微膠囊21。微膠囊21可部分地位於凹陷201中且部分地位於絕緣層200的頂部上。如此一來，當顯示裝置受到外力撞擊時，微膠囊21所承受的力量不會完全施加於畫素電極300的第一電極部310上，而可至少部分地由絕緣層200所承受，從而防止畫素電極300受損。

第2圖繪示第1圖所示顯示裝置之局部放大圖。如第2圖所示，絕緣層200具有凹陷201，亦即，絕緣層200可包含底絕緣部210以及頂絕緣部220。底絕緣部210係設置於主動元件100上。底絕緣部210具有底貫穿孔211以及頂面212。頂絕緣部220係設置於底絕緣部210上。頂絕緣部220具有頂貫穿孔221於其中。頂貫穿孔221係位於底貫穿孔211上方，並連通底貫穿孔211，且頂貫穿孔221係寬於底貫穿孔211。第一電極部310係位於頂貫穿孔221中，且第一電極部310係位於底絕緣部210之頂面212上。也就是說，底絕緣部210之頂面212可承托或支撐第一電極部310。第二電極部320係位於底貫穿孔211中，且第二電 極部320通過底貫穿孔211電性連接主動元件100。

於部分實施方式中，頂絕緣部220具有厚度T2。第一電極部310的厚度T1小於頂絕緣部220的厚度T2。故當顯示裝置遭受外力撞擊時，頂絕緣部220之頂面222可降低外力對第一電極部310的衝擊，從而防止第一電極部310受損。

於部分實施方式中，底絕緣部210圍繞絕緣層200的貫穿孔203，頂絕緣部220圍繞絕緣層200的凹陷201。於部分實施方式中，底絕緣部210與頂絕緣部220係一體成形的亦即二者之間可不包含其他黏著材料。由於底絕緣部210與頂絕緣部220係一體成形的，故可提升這兩者所共同形成的絕緣層200之結構強度。

於部分實施方式中，底絕緣部210與頂絕緣部220可包含相同材料。例如，其材質可為正光阻材料，其可包含樹脂及感光劑(sensitizer)，但並不以此為限。如此一來，凹陷201與貫穿孔203可由曝光顯影所形成，其詳細形成方法將於下文中說明。

於部分實施方式中，保護蓋板30與圍繞凹陷201的頂絕緣部220可被顯示介質層20所隔開。也就是說，顯示介質層20之一部分係位於頂絕緣部220與保護蓋板30之間。

於部分實施方式中，第一電極部310與第二電極部320係一體成形的，以提升這兩者所共同形成之畫素電極300的結構強度。於部分實施方式中，第一電極部310與 第二電極部320可包含相同導電材料。例如，其材質可包含金屬例如鋁(aluminum)、鉑(platinum)、銀(silver)、鈦(titanium)、鉬(molybdenum)、鋅(zinc)、錫(tin)、鉻(chromium)或其它適合之金屬或合金，但本發明並不以此為限。於其他實施方式中，畫素電極300之材質亦可包含透明導電材料。

於部分實施方式中，顯示裝置還可包含共電極層40。共電極層40係位於保護蓋板30與顯示介質層20之間，而可受保護蓋板30所保護，並與驅動基板10共同提供顯示介質層20適當的電場。於部分實施方式中，共電極層40之材質為透明導電材料，例如其材質可包含金屬氧化物例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋁銦(AIO)、氧化銦(InO)、氧化鎵(GaO)；奈米碳管、奈米銀顆粒；有機透明導電材料、或其它適合的透明導電材料，但本發明並不以此為限。

於部分實施方式中，主動元件100可為薄膜電晶體。主動元件100可包含源極110、通道層120、閘極130以及汲極140。汲極140之一部分係被絕緣層200的貫穿孔203露出，畫素電極300之第二電極部320可通過貫穿孔203接觸汲極140的露出部分。如此，主動元件100可控制畫素電極300之第一電極部310所產生的電場，以控制顯示介質層20的顯示影像。

於部分實施方式中，每一微膠囊21包含複數深色帶電粒子22及與其電荷相異之複數淺色帶電粒子23。共電 極層40與畫素電極300所產生的電場可影響深色帶電粒子22與淺色帶電粒子23的位置。

第3圖繪示第1圖所示驅動基板10之上視圖。如第3圖所示，於部分實施方式中，絕緣層200之頂絕緣部220(圖中的網點區域)可圍繞畫素電極300。故高度較高的頂絕緣部220可幫助降低外力對畫素電極300的衝擊。

於部分實施方式中，如第3圖所示，驅動基板10還可包含掃描線410與資料線420。掃描線410與資料線420係位於絕緣層200之頂絕緣部220下方。換句話說，掃描線410與資料線420在基材400(可參閱第2圖)上表面的正投影，與凹陷201(可參閱第2圖)在基材400上表面的正投影係不重疊的。

第4圖繪示依據本發明另一實施方式之顯示裝置之剖面圖。如第4圖所示，於部分實施方式中，顯示裝置之驅動基板10a還可包含突出部500。突出部500係突出於凹陷201之底面202。第一電極部310具有開口311。突出部500貫穿第一電極部310之開口311，而相對第一電極部310所突出，以降低外力對第一電極部310的衝擊。較佳地，突出部500具有厚度T3，而第一電極部310的厚度T1小於突出部500的厚度T3。因此，當顯示裝置遭受外力撞擊時，突出部500的上表面510可降低外力對第一電極部310的衝擊，從而防止第一電極部310受損。因此，本實施方式可藉由絕緣層200及突出部500來緩衝外力對第一電極部310之衝擊，更進一步地保護畫素電極300免於因為外力而受損。

於部分實施方式中，突出部500與絕緣層200係一體成形的，故可提升這兩者的結構強度。絕緣層200與突出部500可包含相同材料，例如其可為正光阻材料，包含樹脂及感光劑，但並不以此為限。如此一來，凹陷201與突出於凹陷201之突出部500可由曝光顯影所形成。

於部分實施方式中，如此，突出部500與絕緣層200可共同分攤顯示裝置所遭受到的外力。突出部500係位於頂絕緣部220的頂貫穿孔221中，且突出部500係突出於底絕緣部210之頂面212，突出部500的厚度T3實質上可等於凹陷部201的深度D，以助於降低外力對底絕緣部210上的第一電極部310的衝擊。

第5圖繪示第4圖所示驅動基板10a之上視圖。如第5圖所示，第一電極部310可具有複數開口311，驅動基板10a可包含複數突出部500。此些突出部500係位於絕緣層200的凹陷201中，並分別貫穿第一電極部310的此些開口311，而相對第一電極部310所突出的。於部分實施方式中，突出部500之上表面510之輪廓可為圓形、橢圓形、矩形、三角形或其他多邊形，但本發明不以此為限。

第6至8圖繪示依據本發明一實施方式之驅動基板的形成方法。如第6圖所示，可先形成主動元件100於基材400上，再形成絕緣層200於主動元件100上，其中絕緣層200可由正光阻材料所形成，接著藉由曝光顯影來形成適當的凹陷與貫穿孔。於部分實施方式中，絕緣層200可利用旋塗(spin coating)的方式將正光阻材料塗佈於主動元件100上，再對此 被塗佈的正光阻材料加熱，以完成正光阻材料的軟烤。

接著，可提供灰階光罩900於絕緣層200上方。灰階光罩900包含透光率不同之第一區域901、第二區域902及第三區域903。然後，通過灰階光罩900對絕緣層200進行曝光。由於第一區域901、第二區域902與第三區域903之透光率不同，通過第一區域901、第二區域902與第三區域903的光量(如第6圖中長度不同的垂直箭頭所示)也會不同。

接著，於第7圖中，可對前述曝光後的絕緣層200進行顯影，而形成凹陷201、位於凹陷201之底面202之貫穿孔203、以及相對凹陷201突出的頂絕緣部220。貫穿孔203之位置係對應於灰階光罩900的第一區域901，凹陷201之位置係對應於灰階光罩900的第二區域902，而頂絕緣部220之位置係對應於灰階光罩900的第三區域903。由第6及7圖可知，凹陷201與貫穿孔203係藉由對絕緣層200進行曝光與顯影所形成的，而貫穿孔203之位置與凹陷201之位置分別對應於在曝光時所採用的光罩之透光率不同的區域。

接著，於第8圖中，可形成畫素電極300於絕緣層200上。進一步來說，可共形地(conformal)形成第一電極部310於凹陷201中，並共形地形成第二電極部320於貫穿孔203中。上述畫素電極300的形成方式可為物理氣相沉積、化學氣相沉積或電鍍，但本發明並不以此為限。在畫素電極300的形成過程中，頂絕緣部220可被遮罩(例如硬遮罩)所遮蔽，故畫素電極300不會形成於頂絕緣部220上。於部分實施方式中，畫素電極300的形成方式亦可為將導電材料整面性地形成於絕 緣層200上，接著再利用圖案化製程將位於凹陷201與貫穿孔203外的導電材料移除，而留下位於凹陷201與貫穿孔203中的導電材料，以形成畫素電極300。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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。

10‧‧‧驅動基板

20‧‧‧顯示介質層

21‧‧‧微膠囊

30‧‧‧保護蓋板

40‧‧‧共電極層

100‧‧‧主動元件

200‧‧‧絕緣層

201‧‧‧凹陷

202‧‧‧底面

203‧‧‧貫穿孔

300‧‧‧畫素電極

310‧‧‧第一電極部

320‧‧‧第二電極部

400‧‧‧基材

D‧‧‧深度

T1‧‧‧厚度

W‧‧‧寬度

Claims (12)

1. 一種畫素結構，包含：一主動元件；一絕緣層，設置於該主動元件上，該絕緣層具有一凹陷以及一貫穿孔，該貫穿孔係開設於該凹陷之一底面，圍繞該凹陷的該絕緣層之一部分與圍繞該貫穿孔的該絕緣層之另一部分係一體成形的，其中該凹陷之一深度小於該貫穿孔之一深度；以及一畫素電極，具有相連接的一第一電極部以及一第二電極部，該第一電極部係位於該凹陷中，該第一電極部之一厚度小於該凹陷之該深度，該第二電極部係位於該貫穿孔中並通過該貫穿孔電性連接該主動元件。
2. 如請求項1所述之畫素結構，其中該絕緣層之材質為正光阻材料。
3. 如請求項1所述之畫素結構，更包含：至少一突出部，突出於該凹陷之該底面，該第一電極部具有一開口，該突出部貫穿該開口。
4. 如請求項3所述之畫素結構，其中該突出部與該絕緣層係一體成形的。
5. 如請求項3所述之畫素結構，其中該突出部之一厚度實質上等於該凹陷之該深度。
6. 如請求項3所述之畫素結構，其中該突出部之材質為正光阻材料。
7. 如請求項1所述之畫素結構，其中該絕緣層之該凹陷與該貫穿孔係藉由對該絕緣層進行曝光與顯影所形成的，其中該貫穿孔之位置與該凹陷之位置分別對應於在該曝光時所採用的一光罩之透光率不同的複數區域。
8. 如請求項1所述之畫素結構，其中該絕緣層具有一底絕緣部，設置於該主動元件上，該底絕緣部具有一頂面以及一底貫穿孔，該底貫穿孔係開設於該頂面；其中該絕緣層還具有一頂絕緣部，設置於該底絕緣部上並與該底絕緣部包含相同材料，該頂絕緣部具有一頂貫穿孔於其中，該頂貫穿孔連通該底貫穿孔，且該頂貫穿孔寬於該底貫穿孔；其中該畫素電極之該第一電極部係位於該頂貫穿孔中並位於該底絕緣部之該頂面上，該第一電極部之一厚度小於該頂絕緣部之一厚度，該第二電極部係位於該底貫穿孔中並通過該底貫穿孔電性連接該主動元件。
9. 如請求項8所述之畫素結構，更包含：至少一突出部，位於該頂貫穿孔中並突出於該底絕緣部之該頂面，該第一電極部具有一開口，該突出部貫穿該開口。
10. 如請求項9所述之畫素結構，其中該突出部之一厚度實質上等於該頂絕緣部之該厚度。
11. 一種顯示裝置，包含：一驅動基板，包含；至少一主動元件；一絕緣層，設置於該主動元件上，該絕緣層具有至少一凹陷以及至少一貫穿孔，該貫穿孔係開設於該凹陷之一底面，其中該凹陷之一深度小於該貫穿孔之一深度；以及至少一畫素電極，具有相連接的一第一電極部以及一第二電極部，該第一電極部係位於該凹陷中，該第一電極部之一厚度小於該凹陷之該深度，該第二電極部係位於該貫穿孔中並通過該貫穿孔電性連接該主動元件；一顯示介質層，設置於該驅動基板上；以及一保護蓋板，設置於該顯示介質層上，且該絕緣層之一部分圍繞該凹陷。
12. 如請求項11所述之顯示裝置，更包含：至少一突出部，突出於該凹陷之該底面，該第一電極部具有一開口，該突出部貫穿該開口。