电子纸显示装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了电子纸显示装置及其制造方法，其中显示装置包括：玻璃基板；形成于玻璃基板上的数据线、栅极线以及薄膜晶体管；所述薄膜晶体管包括源极金属层、漏极金属层、连接源极金属层与漏极金属层提供导电沟道的硅岛、栅介质层以及栅极金属层；所述数据线与漏极金属层连接，栅极线与栅极金属层连接；位于薄膜晶体管上的像素电极层；位于像素电极层上的电子纸薄膜层；其中在垂直界面上，所述像素电极层与源极金属层之间还间隔有公共电极层，且像素电极层与源极金属层电连接。本发明专利技术具有结构简单、易于制造，成本较低、显示效果较佳的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电泳显示装置制造领域，尤其涉及一种用于电子纸(E-Paper)的电泳 显示装置及其制造方法。
技术介绍
电子纸技术是一种可以实现像纸一样阅读舒适、超薄轻便、可弯曲的显示技术。而 电子纸(Ε-Paper)即是一种类似纸张的电子显示器，其兼具传统纸张的优点，视觉感官几 乎完全与纸相同，又可以像传统的液晶显示器一样不断转换刷新显示内容，并且比传统的 液晶显示器更加省电。因此电子纸具有替代传统纸质书本的应用前景。图1为电子纸的基本显示原理图，其中电子纸薄膜层1包括上基板2和下基板4 以及填充于上基板2与下基板4之间的电泳液3，所述电泳液3中存在许多带电颗粒。通过 改变上基板2与下基板4之间的电压可以控制所述带电颗粒在电泳液3中移动，并达到固 定位置。靠近上基板2的带电颗粒能够反射入射的光线，而其余部分的入射光线尚未到达 远离上基板2的带电颗粒，就被电泳液3所吸收，因此在视觉上会呈现出不同的灰阶从而显 示图像。假设带电颗粒为正电荷，在驱动电子纸时，一般先在上基板2与下基板4之间施加 负向电压使得带电颗粒在电泳液3内的位置归零，即普遍附着于下基板4附近。此时入射 的光线将被电泳液3所吸收，从视觉上呈现一个初始的黑画面。之后，对于各个像素根据灰 阶的大小在上下基板之间施加不同脉宽的正电压，使得带电颗粒在电场驱动下向上基板2 移动。根据移动时间长短不同，使得带电颗粒在电泳液3中相对于上基板2的位置也各不 相同，入射光线透过不同深度的电泳液3照射至带电颗粒，反射出不同光强的光线，从而形 成不同灰阶的像素显示，形成图像画面。由于电泳液3较为稠密，粘滞系数大，带电颗粒在电泳液3中的移动需要较大的外 加电场，因此在画面图像保持阶段，电子纸薄膜层1的上基板2和下基板4之间的电势位趋 近于相等，即可使得带电颗粒在电泳液3内保持位置，从而能够进一步实现在低能耗的情 况下显示静态画面，在视觉上给人以柔和的纸质感。而在刷新变更电子纸的图像时，为了驱动粘稠的电泳液3中的带电颗粒，需要较 大的驱动电压(一般为15v)和较长的响应时间(一般为200ms 500ms)。图2为现有的 电子纸显示装置的结构示意图，结合图2以及图1所示，现有的有源驱动电子纸所采用的方 法是通过一定频率(一般为50Hz)的驱动电压施加于各像素的栅极线10对电子纸进行扫 描，根据每个像素不同灰阶所对应的电压脉宽，在各像素的数据线5上输入显示电压，从而 控制每个像素的加压时间以显示不同灰阶，进而产生图像。当完成图像显示后转入静态画 面保持阶段，只需向各像素的栅极线10以及数据线5输入较低的公共电压，既能够保持电 子书薄膜层1中带电颗粒的静止。上述各驱动电压都将通过显示基板施加于电子纸薄膜层 1的下基板4 一例，而上基板2 —侧始终维持恒定的低电势，例如可以直接接地等。由于上述数据线5或者栅极线10上的电压变化都可能造成带电粒子的移动使得6电子纸上像素的灰阶发生变化而改变显示图像，因此所述显示基板上靠近电子纸薄膜层1 的一侧需要形成氧化锡铟层(ITO)6，通过所述氧化锡铟层6控制电子纸上各像素的灰阶， 这意味着数据线5或者栅极线10与氧化锡铟层6在显示基板的垂直界面上存在交叠。由 于栅极线10仅对各像素起到驱动选择作用，而数据线5与氧化锡铟层6的交叠部分可能存 在耦合电容，因此数据线上的电压变化会引起显示电位的耦合从而影响显示效果，因此现 有技术中，还需要在数据线5与氧化锡铟层6之间加铺一层有机膜层7以降低所述耦合电 容的影响。同时由于电子纸薄膜层1的漏电特性以及较慢的响应速度，因此相对于传统的 液晶显示器而言，电子纸显示装置无需考虑开口率的影响，一般都采用最大的存储电容设 计以稳定电位。由于上述有机膜层7的存在，现有的电子纸显示装置的形成工艺较为复杂，有机 膜层7的涂布、曝光以及刻蚀都会造成良率的下降以及生产成本的上升。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是，提供一种，相比于现 有技术具有更为简单的基板结构，且制造简单、成本低廉。本专利技术所提供的一种电子纸显示装置，包括玻璃基板；形成于玻璃基板上的数据线、栅极线以及薄膜晶体管；所述薄膜晶体 管包括源极金属层、漏极金属层、连接源极金属层与漏极金属层提供导电沟道的硅岛、栅介 质层以及栅极金属层；所述数据线与漏极金属层连接，栅极线与栅极金属层连接；位于薄 膜晶体管上的像素电极层；位于像素电极层上的电子纸薄膜层；其中在垂直界面上，所述 像素电极层与数据线和源极金属层之间还间隔有公共电极层，且像素电极层与源极金属层 电连接。可选的，所述薄膜晶体管为顶栅结构。可选的，所述硅岛连接源极金属层以及漏极金属层，并覆盖部分漏极金属层或数 据线的表面，使得垂直界面上硅岛将漏极金属层与栅极相间隔。可选的，所述硅岛连接源极金属层以及漏极金属层，且位于两者之间。可选的，所述薄膜晶体管为底栅结构。可选的，所述硅岛的材质为无定形硅。可选的，所述源极金属层、漏极金属层以及数据线的材质为铜、钨、铝、钽中的一种 或组合。可选的，所述数据线与漏极金属层为同一金属层。所述栅极线与栅极金属层为同 一金属层。所述公共电极层与栅极线位于同一层金属上，并刻蚀形成。所述栅极线以及公 共电极层的材质为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。可选的，所述栅介质层延伸至公共电极层与源极金属层之间。所述栅介质层的材 质为氮化硅或二氧化硅。所述像素电极层与栅极线以及公共电极层之间还形成有钝化层所述钝化层的材 质与栅介质层相同。所述电子纸显示装置还包括贯穿钝化层、栅介质层，且不与公共电极层交叠的通 孔，像素电极层与源极金属层通过所述通孔电连接。 可选的，所述像素电极层为氧化锡铟层，所述氧化锡铟层最大化覆盖于钝化层表所述电子纸薄膜层包括下基板、上基板、填充于下基板与上基板之间的电泳层，所 述电泳层内具有带电颗粒。本专利技术提供了一种电子纸显示装置的形成方法，包括如下步骤提供玻璃基板；在玻璃基板的表面沉积金属并刻蚀形成源极金属层、漏极金属层 以及数据线，所述数据线与漏极金属层相连接；在所述源极金属层、漏极金属层以及数据线 的表面沉积硅并刻蚀形成硅岛，所述硅岛连接源极金属层以及漏极金属层并覆盖部分漏极 金属层或数据线的表面；在所述硅岛、源极金属层、漏极金属层以及数据线表面形成栅介质 层；在所述栅介质层表面沉积金属并刻蚀形成栅极金属层、栅极线以及公共电极层，所述栅 极金属层覆盖硅岛，所述公共电极层覆盖数据线和源极金属层，所述栅极线与栅极金属层 相连接；在所述栅极金属层、栅极线以及公共电极层的表面形成钝化层；在钝化层的表面 区域，形成像素电极层，所述像素电极层与源极金属层电连接；在像素电极层的表面形成电 子纸薄膜层。可选的，在形成所述钝化层后还包括贯穿钝化层、栅介质层形成通孔，所述通孔 的底部露出源极金属层，且通孔不与公共电极层相交叠。可选的，所述像素电极层为氧化锡铟层，所述氧化锡铟层最大化覆盖于钝化层表 面，且成膜时填充于所述通孔内，从而与源极金属层电连接。可选的，所述在玻璃基板的表面沉积金属具体方法是溅射工艺。所述金属为铜、 钨、铝、钽中的一种或组合。可选的，所述数据线与漏极金属层为同一金属层。可选的，所述硅岛的材质为无定 形硅。所述栅介质层的材质为氮化硅或二氧化硅，通过化学气相沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电子纸显示装置，其特征在于，包括：玻璃基板；形成于玻璃基板上的数据线、栅极线以及薄膜晶体管；所述薄膜晶体管包括源极金属层、漏极金属层、连接源极金属层与漏极金属层提供导电沟道的硅岛、栅介质层以及栅极金属层；所述数据线与漏极金属层连接，栅极线与栅极金属层连接；位于薄膜晶体管上的像素电极层；位于像素电极层上的电子纸薄膜层；其中在垂直界面上，所述像素电极层与数据线和源极金属层之间还间隔有公共电极层，且像素电极层与源极金属层电连接。

【技术特征摘要】
1.一种电子纸显示装置，其特征在于，包括玻璃基板；形成于玻璃基板上的数据线、栅极线以及薄膜晶体管；所述薄膜晶体管包括源极金属层、漏极金属层、连接源极金属层与漏极金属层提供导 电沟道的硅岛、栅介质层以及栅极金属层；所述数据线与漏极金属层连接，栅极线与栅极金 属层连接；位于薄膜晶体管上的像素电极层；位于像素电极层上的电子纸薄膜层；其中在垂直界面上，所述像素电极层与数据线和源极金属层之间还间隔有公共电极 层，且像素电极层与源极金属层电连接。2.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管为顶栅结构。3.如权利要求2所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述硅岛连接源极金属层以及 漏极金属层，并覆盖部分漏极金属层或数据线的表面，使得垂直界面上硅岛将漏极金属层 与栅极线相间隔。4.如权利要求2所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述硅岛连接源极金属层以及 漏极金属层，且位于两者之间。5.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管为底栅结构。6.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述硅岛的材质为无定形硅。7.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述源极金属层、漏极金属层以 及数据线的材质为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。8.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述数据线与漏极金属层为同 一层金属。9.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述栅极线与栅极金属层为同一层金属。10.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述公共电极层与栅极线位于 同一层金属上，并刻蚀形成。11.如权利要求10所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述栅极线以及公共电极层 的材质为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。12.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述栅介质层延伸至公共电极 层与源极金属层之间。13.如权利要求12所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述栅介质层的材质为氮化 硅或二氧化硅。14.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述像素电极层与栅极线以及 公共电极层之间还形成有钝化层。15.如权利要求14所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述钝化层的材质与栅介质 层相同。16.如权利要求14所述的电子纸显示装置，其特征在于，还包括贯穿钝化层、栅介质 层，且不与公共电极层交叠的通孔，像素电极层与源极金属层通过所述通孔电连接。17.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述像素电极层为氧化锡铟层，所述氧化锡铟层最大化覆盖于钝化层表面。18.如权利要求1所述的电子纸显示装置，其特征在于，所述电子纸薄膜层包括下基 板、上基板、填充于下基板与上基板之间的电泳层，所述电泳层内具有带电颗粒。19.一种电子纸显示装置的形成方法，其特征在于，包括如下步骤 提供玻璃基板；在玻璃基板的表面沉积金属并刻蚀形成源极金属层、漏极金属层以及数据线，所述数 据线与漏极金属层相连接；在所述源极金属层、漏极金属层以及数据线的表面沉积硅并刻蚀形成硅岛，所述硅岛 连接源极金属层以及漏极金属层并覆盖部分漏极金属层或数据线的表面； 在所述硅岛、源极金属层、漏极金属层以及数据线表面形成栅介质层； 在所述栅介质层表面沉积金属并刻蚀形成栅极金属层、栅极线以及公共电极层，所述 栅极金属层覆盖硅岛，所述公共电极层覆盖数据线和源极金属层，所述栅极线与栅极金属 层相连接；在所述栅极金属层、栅极线以及公共电极层的表面形成钝化层；在钝化层的表面区域，形成像素电极层，所述像素电极层与源极金属层电连接；在像素电极层的表面形成电子纸薄膜层。20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，在形成所述钝化层后还包括贯穿 钝化层、栅介质层形成通孔，所述通孔的底部露出源极金属层，且通孔不与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴勇，马骏，
申请(专利权)人：上海天马微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]