专利名称：电子墨水显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种电子墨水显示装置。
背景技术：
电子墨水显示装置最初发展于1970年代，其特色是包含带电荷的小球，其中球的一面是白色，另一面是黑色，当电场改变时，球会上下转动，而呈现不同颜色。第二代的电子墨水显示装置是发展于1990年代，其特色是以微胶囊代替传统的小球，并且在胶囊内填充彩色的油(oil)与带电荷的白色颗粒。通过外在电场的控制使白色颗粒往上或是往下移动，其中当白色颗粒往上(接近阅读者方向时)则显示出白色，当白色颗粒往下时(远离读者方向时)则显示出油的颜色。
一般而言，目前常见的电子墨水显示装置包括前面板(frontplanelaminate，FPL)以及薄膜晶体管阵列基板。前面板具有透明电极层与电子墨水材料层。电子墨水材料层中具有多个微胶囊(即电子墨水)，且各微胶囊包含黑色与白色两种颜料以及透明的流体。当薄膜晶体管阵列基板的各像素电极与透明电极层之间的电场改变时，颜料便会根据电场方向而向上或向下移动，进而使各像素呈现出黑色或白色。
图1是公知电子墨水显示装置的薄膜晶体管阵列基板的局部剖视图。请参照图1，公知电子墨水显示装置的薄膜晶体管阵列基板100的制造方法是先在基板110上形成铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)层120，之后于铟锡氧化物层120上形成多个源极/漏极132/134(图1中仅表示1个)，并于源极/漏极132/134上形成欧姆接触层140。接着，以蚀刻液清除基板110上的氧化物，并形成覆盖欧姆接触层140的通道层150以及覆盖通道层150的介电层160。然后，于介电层160上形成多个栅极170(图1中仅表示1个)，并形成保护层180覆盖栅极170。接着，形成树脂层190以覆盖基板110，且于树脂层190上形成电极层195，其中电极层195是通过树脂层190中的开口192而与铟锡氧化物层120电连接。
值得注意的是，由于薄膜晶体管阵列基板100的结构设计上的关系，使得薄膜晶体管阵列基板100的工艺较为复杂且费时，生产成本也因此而提高，如此将增加整个电子墨水显示装置的生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子墨水显示装置，以降低生产成本。
为达上述或是其它目的，本发明提出一种电子墨水显示装置，其包括薄膜晶体管阵列基板以及设置于此薄膜晶体管阵列基板的一侧的前面板。其中，薄膜晶体管阵列基板包括第一基板、第一金属层、介电层、第二金属层、通道层以及多个像素电极。第一金属层与介电层是设置于第一基板上，且介电层覆盖第一金属层，而第二金属层是设置于介电层上。第一金属层包括多条扫描配线以及与扫描配线电连接的多个栅极。第二金属层包括多条数据配线以及多个源极/漏极，其中数据配线与扫描配线于第一基板上划分出多个像素区域，而栅极与源极/漏极是设置于各像素区域内。源极是电连接至数据配线，且各像素区域内的源极/漏极与栅极有部分重叠。此外，通道层是设置于栅极与源极/漏极之间的介电层上，而像素电极是设置于像素区域内，且与漏极电连接。另外，前面板包括第二基板、设置于第二基板上的透明电极层，以及设置于透明电极层与薄膜晶体管阵列基板之间的电子墨水材料层。
在本发明的一实施例中，上述薄膜晶体管阵列基板还包括平坦层，覆盖第一基板且位于第二金属层与像素电极之间。
在本发明的一实施例中，上述平坦层具有多个第一开口，暴露出漏极的部分区域，以使像素电极通过第一开口而与漏极电连接。
在本发明的一实施例中，上述平坦层的材质包括树脂。
在本发明的一实施例中，上述薄膜晶体管阵列基板还包括保护层，设置于第二金属层与平坦层之间。
在本发明的一实施例中，上述保护层具有多个第二开口，暴露出漏极的部分区域，而平坦层具有多个第一开口，暴露出第二开口，且像素电极是通过第一开口及第二开口而与漏极电连接。
在本发明的一实施例中，上述薄膜晶体管阵列基板还包括欧姆接触层，设置于通道层与源极/漏极之间。
在本发明的一实施例中，上述第一金属层还包括多条共用配线，实质上平行于扫描配线，且相邻两扫描配线之间设置有共用配线。
在本发明的一实施例中，上述第二金属层还包括多个浮置图案，设置于各像素区域内的源极与漏极之间。各像素区域内设置有两个栅极，分别与源极及漏极中之一个有部分重叠，而各像素区域内的浮置图案与栅极有部分重叠。
在本发明的一实施例中，上述第一金属层还包括第一周边线路图案，而第二金属层还包括第二周边线路图案，与第一周边线路图案有部分重叠。介电层具有多个第三开口，以使第二周边线路图案通过第三开口而电连接至第一周边线路图案。
在本发明的一实施例中，上述第一金属层还包括第一周边线路图案，而第二金属层还包括第二周边线路图案，且薄膜晶体管阵列基板还包括电极层，电连接于第一周边线路图案与第二周边线路图案之间。
在本发明的一实施例中，上述电极层与像素电极是属于同一膜层。
在本发明的一实施例中，上述像素电极的材质为透明导电材质或金属材质。
与公知技术相比，在本发明的电子墨水显示装置中，因薄膜晶体管阵列基板的制造工艺较为简单，所以可节省薄膜晶体管阵列基板的生产成本，进而降低电子墨水显示装置的生产成本。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是公知电子墨水显示装置的薄膜晶体管阵列基板的局部剖视图。
图2是本发明一实施例的一种电子墨水显示装置的结构示意图。
图3是图2中薄膜晶体管阵列基板的单一像素的俯视图。
图4是沿图3中I-I’线的剖视图。
图5A是图3的薄膜晶体管阵列基板的一种周边线路的局部俯视图。
图5B是沿图5A中II-II’线的剖视图。
图6A是图3的薄膜晶体管阵列基板的另一种周边线路的局部俯视图。
图6B是沿图6A中III-III’线的剖视图。
图7是本发明另一实施例的薄膜晶体管阵列基板的局部剖视图。
图8是本发明又一实施例的薄膜晶体管阵列基板的单一像素的俯视图。
图9A与图9B是本发明再一实施例的两种薄膜晶体管阵列基板的单一像素的俯视图。
主要元件标记说明100、200、200a～200d薄膜晶体管阵列基板110基板120铟锡氧化物层132、244源极134、246漏极140、270欧姆接触层150、250通道层160、230介电层170、224栅极180、290保护层
190树脂层192开口195、262电极层210第一基板212像素区域220第一金属层222扫描配线226第一周边线路图案228共用配线232第三开口234第四开口240第二金属层242数据配线248第二周边线路图案249浮置图案252垫块260像素电极280平坦层282第一开口284第五开口286第六开口292第二开口300前面板310第二基板
320透明电极层330电子墨水材料层332微胶囊400电子墨水显示装置具体实施方式
图2是本发明一实施例的一种电子墨水显示装置的结构示意图，图3是图2中薄膜晶体管阵列基板的单一像素的俯视图，而图4是沿图3中I-I’线的剖视图。请参照图2至图4，本实施例的电子墨水显示装置400包括薄膜晶体管阵列基板200以及设置于此薄膜晶体管阵列基板200的一侧的前面板300。其中，薄膜晶体管阵列基板200包括第一基板210、第一金属层220、介电层230、第二金属层240、通道层250以及多个像素电极260。第一金属层220与介电层230是设置于第一基板210上，且介电层230覆盖第一金属层220，而第二金属层240是设置于介电层230上。第一金属层220包括多条扫描配线222以及与扫描配线222电连接的多个栅极224。第二金属层240包括多条数据配线242以及多个源极/漏极244/246，其中数据配线242与扫描配线222于第一基板210上划分出多个像素区域212，而栅极224与源极/漏极244/246是设置于各像素区域212内。源极244是电连接至数据配线242，且各像素区域212内的源极/漏极244/246与栅极224有部分重叠。此外，通道层250是设置于栅极224与源极/漏极244/246之间的介电层230上，而像素电极260是设置于像素区域212内，且与漏极246电连接。
承上所述，前面板300包括第二基板310、设置于第二基板310上的透明电极层320，以及设置于透明电极层320与薄膜晶体管阵列基板200之间的电子墨水材料层330。其中，透明电极层320的材质例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)或其它透明导电材质。电子墨水材料层330中具有多个微胶囊332，且各微胶囊332中例如包含有黑色与白色两种颜料以及透明的流体。此外，通过各像素电极260与透明电极层320之间的电场方向改变，可使颜料根据电场方向而向上或向下移动，进而使电子墨水显示装置的各像素呈现出黑色或白色。
上述薄膜晶体管阵列基板200还包括多个垫块252，设置于扫描配线222与数据配线242之间以及漏极246下方。这些垫块252与通道层250是属于同一膜层，其材质例如是非晶硅(amorphous silicon)。此外，通道层250与源极/漏极244/246之间例如设置有欧姆接触层270。此欧姆接触层270的材质例如是n型掺杂非晶硅。另外，像素电极260的材质例如是透明导电材质或金属材质，其中透明导电材质可为铟锡氧化物或铟锌氧化物。
薄膜晶体管阵列基板200还包括平坦层280，覆盖第一基板210且位于第二金属层240与像素电极260之间。平坦层280例如具有多个第一开口282，分别位于各像素区域212内，以暴露出各像素区域212内的漏极246的部分区域，而各像素电极260是通过这些第一开口282而与各漏极246电连接。另外，平坦层280的材质包括树脂。具体而言，平坦层280的材质可为AZ501。
本实施例的薄膜晶体管阵列基板200的制造方法例如是先在基板210上形成第一金属层220以及覆盖第一金属层220的介电层230，之后再于介电层230上形成通道层250以及欧姆接触材质层。接着，于第一基板210上形成第二金属层240，并图案化欧姆接触材质层以形成欧姆接触层270。然后，形成覆盖第一基板210的平坦层280，并于平坦层280上形成像素电极260。
与公知薄膜晶体管阵列基板100(如图1所示)的制造方法相比，本实施例的薄膜晶体管阵列基板200在制造时所需的工艺步骤较少，如此可减少生产时间并降低生产成本，进而减低整个电子墨水显示装置400的生产成本。因此，本实施例的电子墨水显示装置400在价格上较具竞争力。
图5A是图3的薄膜晶体管阵列基板的一种周边线路的局部俯视图，而图5B是沿图5A中II-II’线的剖视图。请参照图5A与图5B，在图5A中，第一金属层220还包括第一周边线路图案226，而第二金属层240还包括第二周边线路图案248，其与第一周边线路图案226有部分重叠。此第一周边线路图案226与第二周边线路图案248例如是静电放电防护线路或是用来与芯片连接的线路。此外，介电层230具有多个第三开口232，以使第二周边线路图案248通过第三开口232而电连接至第一周边线路图案226。
图6A是图3的薄膜晶体管阵列基板的另一种周边线路的局部俯视图，而图6B是沿图6A中III-III’线的剖视图。请参照图6A与图6B，在图6A中，第一金属层220的第一周边线路图案226与第二金属层240的第二周边线路图案248是通过电极层262而彼此电连接。更详细地说，介电层230具有多个第四开口234，暴露出部分第一周边线路图案226，而平坦层280具有暴露出第四开口234的多个第五开口284与暴露出部分第二周边线路图案248的多个第六开口286，且电极层262是通过第四开口234、第五开口284与第六开口286而连接于第一周边线路图案226与第二周边线路图案248之间。其中，电极层262与像素电极260例如是属于同一膜层。
图7是本发明另一实施例的薄膜晶体管阵列基板的局部剖视图。请参照图7，薄膜晶体管阵列基板200a的结构与图4的薄膜晶体管阵列基板相似，不同之处在于薄膜晶体管阵列基板200a还包括保护层290，其设置于第二金属层240与平坦层280之间。保护层290具有与第一开口282相通的多个第二开口292，而像素电极260是通过第一开口282及第二开口292而与漏极246电连接。
图8是本发明又一实施例的薄膜晶体管阵列基板的单一像素的俯视图。请参照图8，与图3的薄膜晶体管阵列基板200相比，本实施例的薄膜晶体管阵列基板200b的第一金属层220还包括多条共用配线228，这些共用配线228实质上平行于扫描配线222，且相邻两扫描配线222之间设置有共用配线228。
图9A与图9B是本发明再一实施例的两种薄膜晶体管阵列基板的单一像素的俯视图。请参照图9A与图9B，薄膜晶体管阵列基板200c与薄膜晶体管阵列基板200相似，而薄膜晶体管阵列基板200d与薄膜晶体管阵列基板200b相似，以下仅针对不同之处进行说明。在薄膜晶体管阵列基板200c、200d中，第二金属层240还包括多个浮置图案249，设置于各像素区域212内的源极244与漏极246之间。此外，各像素区域212内设置有两个栅极224，其中一个栅极224与源极244有部分重叠，而另一栅极224与漏极246有部分重叠，且各像素区域212内的浮置图案249与其所在的像素区域212内的两个栅极224有部分重叠。
上述薄膜晶体管阵列基板200c、200d中，各像素区域212内的浮置图案249与源极244之间会形成一组源极/漏极，而浮置图案249与漏极246之间会形成另一组源极/漏极。此双栅极224的设计可防止薄膜晶体管关闭时，会有漏电的情形发生，因此可提高电子墨水显示装置的显示质量。
综上所述，本发明的电子墨水显示装置至少具有下列优点1.与公知电子墨水显示装置所使用的薄膜晶体管阵列基板相比，本发明的电子墨水显示装置所使用的薄膜晶体管阵列基板在制造时所需的工艺步骤较少，所以可减少生产时间并降低生产成本，进而减低整个电子墨水显示装置的生产成本。
2.在本发明的电子墨水显示装置中，可将薄膜晶体管阵列基板的各像素区域内的薄膜晶体管设计成双栅极结构，以防止漏电的情形发生，进而提高电子墨水显示装置的显示质量。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种电子墨水显示装置，其特征是包括薄膜晶体管阵列基板，包括第一基板；第一金属层，设置于该第一基板上，该第一金属层包括多条扫描配线；多个栅极，与上述这些扫描配线电连接；介电层，设置于该第一基板上，且覆盖该第一金属层；第二金属层，设置于该介电层上，该第二金属层包括多条数据配线，与上述这些扫描配线于该第一基板上划分出多个像素区域，而上述这些栅极是位于上述这些像素区域内；多个源极/漏极，设置于各该像素区域内，且上述这些源极是电连接至上述这些数据配线，其中各该源极/漏极与上述这些栅极中之一个有部分重叠；通道层，设置于上述这些栅极与上述这些源极/漏极之间的该介电层上；多个像素电极，设置于上述这些像素区域内，且与上述这些漏极电连接；前面板，设置于该薄膜晶体管阵列基板的一侧，该前面板包括第二基板；透明电极层，设置于该第二基板上；以及电子墨水材料层，设置于该透明电极层与该薄膜晶体管阵列基板之间。
2.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是该薄膜晶体管阵列基板还包括平坦层，覆盖该第一基板，且位于该第二金属层与上述这些像素电极之间。
3.根据权利要求2所述的电子墨水显示装置，其特征是该平坦层具有多个第一开口，暴露出上述这些漏极的部分区域，以使上述这些像素电极通过上述这些第一开口而与上述这些漏极电连接。
4.根据权利要求2所述的电子墨水显示装置，其特征是该平坦层的材质包括树脂。
5.根据权利要求2所述的电子墨水显示装置，其特征是该薄膜晶体管阵列基板还包括保护层，设置于该第二金属层与该平坦层之间。
6.根据权利要求5所述的电子墨水显示装置，其特征是该保护层具有多个第二开口，暴露出上述这些漏极的部分区域，而该平坦层具有多个第一开口，暴露出上述这些第二开口，且上述这些像素电极是通过上述这些第一开口及上述这些第二开口而与上述这些漏极电连接。
7.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是该薄膜晶体管阵列基板还包括欧姆接触层，设置于该通道层与上述这些源极/漏极之间。
8.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是该第一金属层还包括多条共用配线，实质上平行于上述这些扫描配线，且相邻两扫描配线之间设置有共用配线。
9.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是该第二金属层还包括多个浮置图案，设置于各该像素区域内的该源极与该漏极之间，且各该像素区域内设置有两个栅极，分别与该源极及该漏极中之一个有部分重叠，而各该像素区域内的该浮置图案与上述这些栅极有部分重叠。
10.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是该第一金属层还包括第一周边线路图案，而该第二金属层还包括第二周边线路图案，与该第一周边线路图案有部分重叠，且该介电层具有多个第三开口，以使该第二周边线路图案通过上述这些第三开口而电连接至该第一周边线路图案。
11.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是该第一金属层还包括第一周边线路图案，而该第二金属层还包括第二周边线路图案，且该薄膜晶体管阵列基板还包括电极层，电连接于该第一周边线路图案与该第二周边线路图案之间。
12.根据权利要求11所述的电子墨水显示装置，其特征是该电极层与上述这些像素电极是属于同一膜层。
13.根据权利要求1所述的电子墨水显示装置，其特征是上述这些像素电极的材质包括透明导电材质或金属材质。
全文摘要
一种电子墨水显示装置，包括前面板及薄膜晶体管阵列基板。在薄膜晶体管阵列基板中，第一金属层与介电层设置于第一基板上，介电层覆盖第一金属层，第二金属层设置于介电层上。第一金属层包括多条扫描配线以及多个栅极，第二金属层包括多条数据配线及源极/漏极，其中数据配线与扫描配线于第一基板上划分出多个像素区域，而栅极与源极/漏极设置于各像素区域内。通道层设置于栅极与源极/漏极之间的介电层上，且多个像素电极设置于像素区域内并与漏极电连接。另外，前面板的电子墨水材料层是设置于透明电极层与薄膜晶体管阵列基板之间。此电子墨水显示装置的薄膜晶体管阵列基板在制造时所需的工艺步骤较少，所以可减少生产时间并降低生产成本。
文档编号H01L29/786GK1975547SQ20051012409
公开日2007年6月6日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者蓝纬洲, 黄俊铭, 江明盛 申请人:元太科技工业股份有限公司