TWI751416B - 顯示裝置及薄膜電晶體陣列基板 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置包含薄膜電晶體陣列基板、絕緣結構與前面板結構。薄膜電晶體陣列基板具有複數個畫素電極。絕緣結構位於畫素電極之間，以形成第一電阻於相鄰的畫素電極之間。前面板結構位於絕緣結構與畫素電極上。前面板結構內具有顯示介質層。

Description

顯示裝置及薄膜電晶體陣列基板
本案是有關於一種顯示裝置及一種薄膜電晶體陣列基板，特別是一種具有絕緣結構的顯示裝置及一種具有絕緣結構的薄膜電晶體陣列基板。
在現今各式消費性電子產品的市場中，已廣泛地應用反射式顯示裝置作為電子產品的顯示螢幕，例如電子紙。反射式顯示裝置的顯示介質層主要是由電泳液以及摻於電泳液中的白色、黑色粒子所構成。透過施加電壓於顯示介質層，可以驅動白色、黑色粒子移動，以使各個畫素區分別顯示黑色、白色或灰階。由於反射式顯示裝置是利用入射光線照射顯示介質層來達到顯示之目的，而入射光線可以為太陽光或室內環境光，因此不需背光源，可節省電力消耗。
一般而言，電子紙顯示裝置是以光學透明膠將具有顯示介質層的前面板(Front panel laminate；FPL)貼附於薄膜電晶體(TFT)陣列基板上。由於光學透明膠接觸畫素電極，且光學透明膠在大於40℃的高溫環境下具有微導電性，因此在畫素區之間的平行電壓會藉由光學透明膠漏電，進而影 響顯示品質。
本發明之一技術態樣為一種顯示裝置。
根據本發明一實施方式，一種顯示裝置包含薄膜電晶體陣列基板、絕緣結構與前面板結構。薄膜電晶體陣列基板具有複數個畫素電極。絕緣結構位於畫素電極之間，以形成第一電阻於相鄰的畫素電極之間。前面板結構位於絕緣結構與畫素電極上。前面板結構內具有顯示介質層。
在本發明一實施方式中，上述前面板結構還包含黏膠層。黏膠層覆蓋畫素電極與絕緣結構，黏膠層具有第二電阻。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構延伸至畫素電極的複數個頂面上。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構具有底部與位在底部上的頂部，頂部的寬度大於底部的寬度。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構的底部接觸畫素電極的側壁。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構的頂部接觸畫素電極的頂面。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構的材質包含氮化矽或氧化矽。
在本發明一實施方式中，上述前面板結構更具有透光片與共用電極。共用電極位於透光片的底面上，顯示介質 層位於共用電極與黏膠層之間。
在本發明一實施方式中，上述薄膜電晶體陣列基板具有複數個畫素區，每一畫素區由絕緣結構圍繞。
在本發明一實施方式中，上述薄膜電晶體陣列基板具有複數個薄膜電晶體與平坦層。平坦層覆蓋薄膜電晶體，畫素電極與絕緣結構位於平坦層上。
在本發明一實施方式中，上述平坦層的介電常數(Dielectric constant)小於絕緣結構的介電常數。
本發明之一技術態樣為一種薄膜電晶體陣列基板。
根據本發明一實施方式，一種薄膜電晶體陣列基板包含基板、第一金屬層、第一絕緣層、第二金屬層、第二絕緣層、平坦層、複數個畫素電極與絕緣結構。第一金屬層配置於基板上。第一絕緣層覆蓋第一金屬層。第二金屬層配置於第一絕緣層上。第二絕緣層覆蓋第二金屬層。平坦層配置於基板上且覆蓋第二絕緣層。畫素電極配置於平坦層上。絕緣結構配置於平坦層上且位於畫素電極之間，以形成第一電阻於相鄰的畫素電極之間。
在本發明一實施方式中，上述平坦層的介電常數(Dielectric constant)小於絕緣結構的介電常數。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構具有底部與位在底部上的頂部，頂部的寬度大於底部的寬度。
在本發明一實施方式中，上述絕緣結構部分覆蓋畫素電極。
在本發明一實施方式中，上述薄膜電晶體陣列基板還包含黏膠層。黏膠層覆蓋畫素電極與絕緣結構，黏膠層具有第二電阻。
在本發明上述實施方式中，由於顯示裝置具有位在畫素電極之間的絕緣結構，且延伸至畫素電極的頂面上，因此對於畫素電極之側向電阻可視為絕緣結構之電阻與黏膠層之電阻的總和。如此一來，即使黏膠層在高溫環境下具有微導電性，絕緣結構的設置可避免畫素區之間的平行電壓從黏膠層漏電，進而提升顯示品質。
100‧‧‧顯示裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧第一金屬層
104‧‧‧第一絕緣層
106‧‧‧第二金屬層
108‧‧‧第二絕緣層
119‧‧‧周圍區
110‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
111‧‧‧顯示區
112‧‧‧畫素區
114‧‧‧畫素電極
115‧‧‧薄膜電晶體
116‧‧‧平坦層
117‧‧‧頂面
118‧‧‧側壁
120‧‧‧前面板
120’‧‧‧前面板結構
122‧‧‧透光片
123‧‧‧底面
124‧‧‧共用電極
126‧‧‧顯示介質層
127‧‧‧微膠囊
128‧‧‧帶電粒子
129‧‧‧帶電粒子
130‧‧‧黏膠層
140‧‧‧絕緣結構
142‧‧‧底部
144‧‧‧頂部
4-4、6-6‧‧‧線段
W1、W2‧‧‧寬度
H‧‧‧厚度
第1圖繪示根據本發明一實施方式之顯示裝置的立體圖。
第2圖繪示第1圖之薄膜電晶體陣列基板的立體圖。
第3圖繪示第2圖之顯示區的局部放大圖。
第4A圖繪示第3圖之顯示區沿線段4-4的剖面圖。
第4B圖繪示第4A圖之絕緣結構與畫素電極由黏膠層覆蓋後的局部放大圖。
第5圖繪示第4A圖之另一實施方式。
第6圖繪示第1圖之顯示裝置沿線段6-6的剖面圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然 而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。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圖繪示根據本發明一實施方式之顯示裝置100的立體圖。第2圖繪示第1圖之薄膜電晶體陣列基板110的立體圖。同時參閱第1圖與第2圖，顯示裝置100包含薄膜電晶體(Thin film transistor；TFT)陣列基板110與前面板結構120’。其中，本發明以電子紙為圖式，前面板結構120’包含前面板(Front panel laminate；FPL)120與黏膠層130。但本發明不限於此，前面板結構可為液晶顯示器的前面板，即液晶顯示層與液晶顯示層前面板的光學模組。黏膠層130位於薄膜電晶體陣列基板110上，且前面板120位於黏膠層130上。也就是說，黏膠層130位於薄膜電晶體陣列基板110與前面板120之間，以將薄膜電晶體陣列基板110與前面板120彼此貼合。在本實施方式中，黏膠層130可以為光學透明膠(Optical clear adhesive；OCA)，但並不以此為限。在組裝顯示裝置100時，黏膠層130可塗佈於薄膜電晶體陣列基板110的頂面及/或前面板120的底面上，並不用以限制本發明。於本發明圖式中，顯示裝置100為反射式的顯示裝置，但本發明並不限制於此。
此外，薄膜電晶體陣列基板110具有顯示區111與周圍區119(即非顯示區)，周圍區119位於顯示區111外。顯示區111具有複數個畫素區112。
第3圖繪示第2圖之顯示區111的局部放大圖。第 4A圖繪示第3圖之顯示區111沿線段4-4的剖面圖。同時參閱第3圖與第4A圖，顯示裝置100(見第1圖)包含絕緣結構140。薄膜電晶體陣列基板110具有複數個畫素電極(Pixel electrode)114。在本實施方式中，畫素電極114的材質可以包含銦錫氧化物(ITO)，但並不以此為限。絕緣結構140位於畫素電極114之間，以形成第一電阻於相鄰的畫素電極114之間。絕緣結構140延伸至畫素電極114的頂面117上，使得絕緣結構140部分覆蓋畫素電極114。本發明的另一實施例(如第5圖所示)，絕緣結構140僅位於畫素電極114之間，而不延伸至畫素電極114的頂面117。絕緣結構140可視為具有第一電阻的結構，如畫素電極114的側向電阻。在本實施方式中，絕緣結構140的材質可以包含氮化矽(SiNx)或氧化矽(SiOx)，但並不用以限制本發明。此外，在本實施方式中，如第3圖所示，每一畫素區112由絕緣結構140圍繞。
第4B圖繪示第4A圖之絕緣結構140與畫素電極114由黏膠層130覆蓋後的局部放大圖。當第1圖的前面板120以黏膠層130貼附於薄膜電晶體陣列基板110後，黏膠層130可覆蓋畫素電極114與絕緣結構140。在本實施方式中，絕緣結構140的剖面可以為T形，具有底部142與位在底部142上的頂部144。其中，頂部144的寬度W1大於底部142的寬度W2。絕緣結構140的底部142填入兩相鄰畫素電極114之間的間隙，絕緣結構140的頂部144則延伸至畫素電極114的頂面117上。此外，黏膠層130可視為具有第二電阻的結構，如畫素電極114的側向電阻。
由於顯示裝置100(見第1圖)具有位在畫素電極114之間的絕緣結構140，因此對於畫素電極114之側向電阻可視為絕緣結構140之第一電阻與黏膠層130之第二電阻的總和。如此一來，即使黏膠層130在高溫環境下具有微導電性，絕緣結構140的設置可避免畫素區112(見第4A圖)之間的平行電壓從黏膠層130漏電，進而提升顯示品質。
在本實施方式中，絕緣結構140的底部142接觸畫素電極114的側壁118。絕緣結構140的頂部144接觸畫素電極114的頂面117。如第4B圖所示，畫素電極114的頂面117同時接觸黏膠層130與絕緣結構140的頂部144。此外，絕緣結構140的頂部144具有1500Å至4500Å範圍中的厚度H。絕緣結構140的頂部144具有30μm至50μm範圍中的寬度W1。絕緣結構140的底部142具有5μm至15μm範圍中的寬度W2。經由上述絕緣結構140的設計，可有效增加畫素電極114的側向電阻，進而增加電流通過畫素區112(見第4A圖)的困難度，達到減少畫素區112漏電的目的。
請參閱第4A圖，薄膜電晶體陣列基板110具有基板101、複數個薄膜電晶體115與平坦層116。平坦層116覆蓋薄膜電晶體115，而畫素電極114與絕緣結構140位於平坦層116上。在本實施方式中，平坦層116的介電常數(Dielectric constant)小於絕緣結構140的介電常數，也就是說，絕緣結構140的絕緣性高於平坦層116，以對畫素電極114提供足夠的側向電阻。
在本實施方式中，薄膜電晶體115包含第一金屬 層102、第一絕緣層104、第二金屬層106與第二絕緣層108。其中，第一金屬層102配置於基板101上，做為薄膜電晶體115的閘極(Gate electrode)。第一絕緣層104覆蓋第一金屬層102與基板101，做為薄膜電晶體115的閘極絕緣體(Gate insulator)。第二金屬層106配置於第一絕緣層104上，做為薄膜電晶體115的源/汲極(Source/drain electrode)。第二絕緣層108覆蓋第二金屬層106，做為薄膜電晶體115的鈍化層(Passivation)。本實施例為底閘極薄膜電晶體結構為例，但並不以此為限。本發明並不限定薄膜電晶體結構型態，在其他實施例中，亦可為頂閘極薄膜電晶體，此仍屬於本發明所欲保護的範圍。
第6圖繪示第1圖之顯示裝置100沿線段6-6的剖面圖。當第1圖的前面板120以黏膠層130貼附於第4A圖的薄膜電晶體陣列基板110後，便可得到第6圖的結構。如第6圖與第1圖所示，薄膜電晶體陣列基板110具有複數個畫素電極114。絕緣結構140位於這些畫素電極114之間，以形成第一電阻於相鄰的畫素電極114之間。前面板結構120’位於絕緣結構140與畫素電極114上，且前面板結構120’內具有顯示介質層126。上述的顯示介質層126可為液晶顯示層、電泳顯示層或其他種的顯示層。在一實施例中，前面板結構120’為一電泳顯示面板，前面板結構120’還包含黏膠層130。黏膠層130覆蓋畫素電極114與絕緣結構140，且黏膠層130具有第二電阻。此外，上述的結構特徵也可採用另一方式描述，舉例來說，絕緣結構140與黏膠層130可由薄膜電晶體陣列基板110包含，也就 是絕緣結構140與黏膠層130可視為薄膜電晶體陣列基板110的一部分。
在本實施例中，前面板結構120’內具有顯示介質層126，如電子墨水層(E-ink)。顯示介質層126具有複數個微膠囊127，且每一微膠囊127其內具有複數個帶電粒子128、129。在本實施方式中，帶電粒子128可以為黑色，帶電粒子129可以為白色，在另一實施例中，帶電粒子128、129可以為其他顏色的組成，並不用以限制本發明。
此外，前面板結構120’還具有透光片122與共用電極(Common electrode)124。共用電極124位於透光片122的底面123上，且共用電極124位於顯示介質層126與透光片122之間。當前面板120以黏膠層130貼附於薄膜電晶體陣列基板110後，顯示介質層126會位於共用電極124與黏膠層130之間。在本實施方式中，共用電極124的材質可以包含銦錫氧化物(ITO)，但並不以此為限。
在使用時，顯示裝置100可透過畫素電極114與共用電極124施加電壓於顯示介質層126，以驅動帶電粒子128、129移動，使畫素區112可顯示黑色、白色或灰階。由於顯示裝置100是利用入射光線照射顯示介質層126來達到顯示之目的，而入射光線可以為太陽光或室內環境光，因此不需背光源，可節省電力消耗。此外，由於絕緣結構140與黏膠層130皆為畫素電極114之側向電阻，因此可有效避免畫素區112之間的平行電壓從黏膠層130漏電，進而提升顯示品質。
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。
100‧‧‧顯示裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧第一金屬層
104‧‧‧第一絕緣層
106‧‧‧第二金屬層
108‧‧‧第二絕緣層
110‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
112‧‧‧畫素區
114‧‧‧畫素電極
115‧‧‧薄膜電晶體
116‧‧‧平坦層
117‧‧‧頂面
120‧‧‧前面板
120’‧‧‧前面板結構
122‧‧‧透光片
123‧‧‧底面
124‧‧‧共用電極
126‧‧‧顯示介質層
127‧‧‧微膠囊
128‧‧‧帶電粒子
129‧‧‧帶電粒子
130‧‧‧黏膠層
140‧‧‧絕緣結構

Claims (16)

  1. 一種顯示裝置，包含：一薄膜電晶體陣列基板，具有複數個畫素電極；一絕緣結構，位於該些畫素電極之間，以形成第一電阻於相鄰的該些畫素電極之間；以及一前面板結構，位於該絕緣結構與該些畫素電極上，該前面板結構內具有一顯示介質層，該顯示介質層的整個下表面位於該絕緣結構的上方，且該顯示介質層與該絕緣結構分開。
  2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該前面板結構還包含一黏膠層，該黏膠層覆蓋該些畫素電極與該絕緣結構，該黏膠層具有第二電阻。
  3. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該絕緣結構延伸至該些畫素電極的複數個頂面上。
  4. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該絕緣結構具有一底部與位在該底部上的一頂部，該頂部的寬度大於該底部的寬度。
  5. 如請求項4所述的顯示裝置，其中該絕緣結構的該底部接觸該些畫素電極的側壁。
  6. 如請求項4所述的顯示裝置，其中該絕緣結 構的該頂部接觸該黏膠層與該些畫素電極的該些頂面。
  7. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該絕緣結構的材質包含氮化矽或氧化矽。
  8. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該前面板結構更具有一透光片與一共用電極，該共用電極位於該透光片的底面上，該顯示介質層位於該共用電極與該黏膠層之間。
  9. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該薄膜電晶體陣列基板具有複數個畫素區，每一該些畫素區由該絕緣結構圍繞。
  10. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該薄膜電晶體陣列基板具有複數個薄膜電晶體與一平坦層，該平坦層覆蓋該些薄膜電晶體，該些畫素電極與該絕緣結構位於該平坦層上。
  11. 如請求項10所述的顯示裝置，其中該平坦層的介電常數(Dielectric constant)小於該絕緣結構的介電常數。
  12. 一種薄膜電晶體陣列基板，包含：一基板；一第一金屬層，配置於該基板上； 一第一絕緣層，覆蓋該第一金屬層；一第二金屬層，配置於該第一絕緣層上；一第二絕緣層，覆蓋該第二金屬層；一平坦層，配置於該基板上且覆蓋該第二絕緣層；複數個畫素電極，配置於該平坦層上；一絕緣結構，配置於該平坦層上且位於該些畫素電極之間，以形成第一電阻於相鄰的該些畫素電極之間；以及一黏膠層，該黏膠層覆蓋該些畫素電極與該絕緣結構，其中該黏膠層的整個上表面位在該絕緣結構的上方，且該黏膠層完全覆蓋該絕緣結構。
  13. 如請求項12所述的薄膜電晶體陣列基板，其中該平坦層的介電常數(Dielectric constant)小於該絕緣結構的介電常數。
  14. 如請求項12所述的薄膜電晶體陣列基板，其中該絕緣結構具有一底部與位在該底部上的一頂部，該頂部的寬度大於該底部的寬度。
  15. 如請求項12所述的薄膜電晶體陣列基板，其中該絕緣結構部分覆蓋該畫素電極。
  16. 如請求項12所述的薄膜電晶體陣列基板，其中該黏膠層具有第二電阻。
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