电泳显示器件及其制造方法 技术领域 本发明涉及一种电泳显示 (EPD) 器件及其制造方法， 更具体地， 本发明涉及一种 能增强亮度和对比度， 降低制造成本和缩短制造时间的 EPD 器件及其制造方法。
背景技术 电泳显示 (EPD) 器件是利用如下现象的图像显示器件 ： 当将施加了电压的一对电 极浸入胶体溶液中时， 胶体粒子朝着任一极性移动。与液晶显示 (LCD) 器件相比， 这种 EPD 器件具有宽视角、 高反射率和低功耗等优点， 而且无需使用背光。因此， 电泳显示器件被期 望广泛用作诸如电子纸之类的柔性显示器。
EPD 器件具有在两个基板之间夹有电泳层的结构。两个基板中的一个由透明基板 形成， 另一个基板设置有驱动元件阵列， 用以在其中来自器件外部的光被反射的反射模式 下显示图像。
图 1 是显示根据现有技术的 EPD 器件 1 的视图。如图 1 所示， EPD 器件 1 可包括 第一基板 20 和第二基板 40、 形成在第一基板 20 上的薄膜晶体管和像素电极 18、 形成在第 二基板 40 上的公共电极 42、 形成在第一基板 20 和第二基板 40 之间的电泳层 60 以及形成 在电泳层 60 和像素电极 18 之间的粘接层 56。
薄膜晶体管可包括形成在第一基板 20 上的栅极 11、 形成在具有栅极 11 的第一基 板 20 上的栅绝缘层 22、 形成在栅极绝缘层 22 上的半导体层 13 以及形成在半导体层 13 上 的源极 15 和漏极 16。钝化层 24 形成在薄膜晶体管的源极 15 和漏极 16 上。
像素电极 18 形成在钝化层 24 上， 以将信号施加到电泳层 60。接触孔 28 形成在钝 化层 24 上， 并且像素电极 18 通过接触孔 28 连接至薄膜晶体管的漏极 16。
滤色层 44 和公共电极 42 形成在第二基板 40 上。电泳层 60 形成在滤色层 44 上， 粘接层 56 形成在电泳层 60 上。电泳层 60 可包括其中填充有白色颗粒 74 和黑色颗粒 76 的胶囊 70。在向像素电极 18 施加信号时， 在公共电极 42 和像素电极 18 之间产生电场， 胶 囊 70 内的白色颗粒 74 和黑色颗粒 76 在电场的作用下朝公共电极 42 或像素电极 18 的方 向移动， 从而显示图像。
例如， 当负 (-) 电压施加到第一基板 20 上的像素电极 18 并且正 (+) 电压施加到 第二基板 40 上的公共电极 42 时， 带正 (+) 电的白色颗粒 74 向第一基板 20 这侧移动， 带负 (-) 电的黑色颗粒 76 向第二基板 40 这侧移动。在这种状态下， 如果从外部， 即第二基板 40 的上部入射光， 则入射光被黑色颗粒 76 反射， 由此在 EPD 器件上实现黑色。
相反， 当正 (+) 电压施加到第一基板 20 上的像素电极 18 并且负 (-) 电压施加到 第二基板 40 上的公共电极 42 时， 带正 (+) 电的白色颗粒 74 向第二基板 40 这侧移动， 带负 (-) 电的黑色颗粒 76 向第一基板 20 这侧移动。在这种状态下， 如果从外部， 即第二基板 40 的上部入射光， 则入射光被白色颗粒 74 反射， 由此在 EPD 器件上实现白色。
然而， 根据现有技术具有前述结构的 EPD 器件可能具有以下问题。
首先， 根据现有技术制造 EPD 器件的方法难于将第一基板和第二基板彼此接合。
在根据现有技术的 EPD 器件中， 分开地制造第一基板 20 和第二基板 40， 然后利用 粘接层 56 将第一基板 20 和第二基板 40 彼此接合以完成制造工艺。更具体地， 用于驱动单 位像素 (unit pixel) 的薄膜晶体管和用于施加电场到电泳层的像素电极 18 形成在第一基 板 20 上， 公共电极 42、 滤色层 44、 电泳层 60 和粘接层 56 形成在第二基板 40 上。然后， 第 一基板和第二基板彼此接合以完成制造工艺。
但是， EPD 器件的单位像素通常在高度和宽度上都形成有小于 150 微米的小尺寸。 因而， 很难精确地将电泳层与单位像素对准。如果电泳层不能与形成有薄膜晶体管的第一 基板精确地对准， 则电场不能精确地传递到电泳颗粒， 由此导致驱动错误。
第二， 根据现有技术制造 EPD 器件的方法具有复杂的制造工艺。
第一基板 20 和第二基板 40 用不同的工艺分开制造， 然后通过传输装置输送以在 接合工艺中彼此接合， 因而可能难以利用流线 (in-line) 制造工艺。
第三， 在第一基板和第二基板的接合工艺期间产生的静电放电可能引起电泳颗粒 的初始对准失败。
如上所述， 公共电极 42、 滤色层 44 和电泳层 60 形成在第二基板 40 上， 粘接层 56 被涂覆在电泳层 60 上。此外， 为防止粘接层 56 的粘附力降低， 阻止杂质粘接至粘接层 56， 通常将保护膜接合到粘接层 56 上。然而， 保护膜应当在接合至第一基板 20 之前从第二基 板 40 剥离。在这种情况下， 剥离保护膜的过程中产生的静电放电可能在电泳颗粒的初始对 准中导致误对准。电泳颗粒的误对准可能在 EPD 器件工作期间产生具有梳齿状图案的波纹 缺陷 (moiredefect)。
第四， 根据现有技术的 EPD 器件具有降低的亮度和对比度。
在根据现有技术的 EPD 器件中， 滤色层 44 通常形成在第二基板 40 上， 以实现色 彩。从白色颗粒 74 反射的光通过滤色层 44， 由此实现色彩。
以使用滤色层 44 为例， 光通过滤色层 44 两次 ： 一次是光从外部入射至白色颗粒 74 上， 另一次是从白色颗粒 74 反射后， 光射至外部。因此， EPD 器件的亮度由于滤色层 44 对光的吸收而降低。
例如， 当光通过滤色层 44 时， 大约 46％的光被吸收。结果， 通过滤色层 44 和电泳 层 60 之后， 从外部入射的光的大约 7.7％被射至外部， 这极大地降低了 EPD 器件的亮度。 发明内容
因而， 本发明旨在提供一种电泳显示 (EPD) 器件及其制造方法， 其基本避免了由 现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个优点是提供一种不需要滤色层即能以高亮度和高对比度实现色彩 的电泳显示器件及其制造方法。
本发明的另一个优点是提供一种能通过以更高的清晰度显示黑色来增强对比度 的电泳显示器件及其制造方法。
本发明的再一个优点是提供一种能通过在形成有薄膜晶体管 (TFT) 的基板上直 接形成电泳层来降低制造成本和简化制造工艺的电泳显示器件及其制造方法。
在下面的描述中将列出本发明的其它的特点和优点， 这些特点和优点的一部分从 所述描述将是显而易见的， 或者可从本发明的实践中领会到。 通过书面说明书、 权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点， 根据本发明的目的， 如在此具体实施和广泛描述 的， 一种电泳显示 (EPD) 器件可包括 ： 具有多个单位像素的第一基板和第二基板， 每个单位 像素包括三个子像素 ； 在该第一基板上的每个子像素中的薄膜晶体管 ； 连接至该薄膜晶体 管的漏极的像素电极 ； 在该像素电极上的电泳层， 该电泳层包括白色带电颗粒、 黑色带电颗 粒和彩色带电颗粒 ； 以及在该第二基板上的公共电极。
根据本发明的另一方面， 还提供一种制造电泳显示 (EPD) 器件的方法， 该电泳显 示器件具有多个单位像素， 每个单位像素包括三个子像素， 该方法可包括 ： 在第一基板上 的每个子像素中形成薄膜晶体管 ； 在该薄膜晶体管上形成钝化层 ； 在该钝化层中形成接触 孔； 在该钝化层上形成像素电极， 该像素电极经由该接触孔连接至该薄膜晶体管的漏极 ； 在所述子像素之间形成隔离壁， 该隔离壁基本上围绕每个子像素中的像素电极 ； 在该像素 电极上形成电泳层， 该电泳层包括白色带电颗粒、 黑色带电颗粒和彩色带电颗粒 ； 以及将该 第一基板接合至第二基板。
根据本发明的又一方面， 还提供一种电泳显示 (EPD) 器件， 包括 ： 具有多个单位像 素的第一基板和第二基板， 每个单位像素包括四个子像素 ； 在该第一基板上的每个子像素 中的薄膜晶体管 ； 连接至该薄膜晶体管的漏极的像素电极 ； 在所述子像素之间的基本上围 绕每个子像素中的像素电极的隔离壁 ； 在该像素电极上的电泳层， 其中在三个子像素中的 每个电泳层包括白色带电颗粒和彩色带电颗粒， 并且其中在剩余子像素中的电泳层包括白 色带电颗粒或黑色带电颗粒 ； 以及在该第二基板上的公共电极。 应当理解， 本发明前面的大致描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的， 意 在对要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明 所包括的附图用来提供对本发明的进一步理解， 其并入到本申请中构成本申请的 一部分。附图示出了本发明的多个实施方式， 并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中 ：
图 1 是显示根据现有技术的电泳显示器件的截面图 ；
图 2 是显示根据本发明第一实施方式的电泳显示器件结构的截面图 ；
图 3A 和 3B 是显示用于在根据本发明第一实施方式的电泳显示器件上实现黑色和 白色的方法的视图 ；
图 4A 至 4C 是显示用于在根据本发明第一实施方式的电泳显示器件上实现彩色的 方法的视图 ；
图 5A 至 5G 是显示用于制造根据本发明第一实施方式的电泳显示器件的方法的视 图；
图 6A 和 6B 是显示用于形成根据本发明第一实施方式的电泳显示器件的电泳层的 方法的视图 ； 以及
图 7A 和 7B 是显示用于在根据本发明第二实施方式的电泳显示器件上实现彩色的 方法的视图。
具体实施方式
现在将具体地参考本发明的实施方式进行描述， 在附图中示出了一些例子。为便 于简要描述， 在整个附图中可用相同的参考标记表示相同或相似的部件， 且可省略其描述。
下面将参照附图更详细地描述根据本发明的电泳显示 (EPD) 器件。
首先将对本发明的一些术语进行解释。 在本发明中， 单位像素包括三个子像素。 子 像素由隔离壁限定， 并且每个子像素包含由隔离壁限定的空间。第一基板是在上面形成有 诸如薄膜晶体管 (TFT) 的开关器件的基板， 也被称为阵列基板。
在本发明中， 电泳层形成在上面形成有 TFT 的第一基板上。也就是说， 制造 TFT 之 后形成电泳层。同根据现有技术的制造方法相比， 本发明的这种连续制造方法可简化制造 工艺。
在根据现有技术的制造方法中， 电泳层必须由另一厂房或另一公司提供， 然后必 须输送到制造 TFT 的厂房处。然后， 电泳层必须接合至第一基板。这将导致制造工艺延迟 且复杂化。此外， 当通过诸如车辆之类的输送装置输送第二基板时， 可能会损坏第二基板。
另一方面， 在本发明中， 在制造 TFT 之后在第一基板上形成电泳层。这可使得更快 速地制造 EPD 器件。 在本发明中， 通过在每个子像素中填充带电的彩色颗粒来实现色彩， 而无需形成 滤色层。这可防止亮度的降低。更特别地， 根据现有技术的彩色 EPD 器件在第二基板上设 置有滤色层。因此， 当外部光通过滤色层时， 由 EPD 器件发出的光的量减少， 由此降低了亮 度。但是， 在本发明中， 没有设置滤色层， 因而防止了由于滤色层导致的亮度降低。这里， 彩 色颗粒例如为蓝绿色、 红紫色和黄色颗粒之一， 或者红色、 绿色和蓝色 (RGB) 颗粒之一。通 过彼此组合由这些彩色颗粒反射的色彩， 可实现黑色、 白色和其它颜色。在本发明中， 每个 子像素还设置有彩色颗粒和黑色颗粒。 这可允许以更高的清晰度显示黑色， 由此增强了 EPD 器件的对比度。此处， 彩色颗粒和黑色颗粒被充有相同类型的电荷。
图 2 是显示根据本发明第一实施方式的 EPD 器件结构的截面图。 在该 EPD 器件中， 重复地布置蓝绿色、 红紫色和黄色的多个子像素或红色、 绿色和蓝色 (RGB) 的多个子像素。 然而， 为了简便下文仅对一个子像素进行说明。蓝绿色、 红紫色和黄色的子像素或 RGB 的子 像素构成一个单位像素。
如图 2 所示， 该 EPD 器件包括 ： 具有布置有多个子像素的显示区和形成在显示区 外围上的非显示区的第一基板 120 ； 与第一基板 120 对应的第二基板 140 ； 形成在第一基板 120 上的每个子像素上的薄膜晶体管 (TFT) ； 形成在已经形成有 TFT 的第一基板 120 上的 钝化层 124 ； 形成在钝化层 124 上的每个子像素上的像素电极 118 ； 形成在钝化层 124 上的 子像素之间的隔离壁 180 ； 填充在由隔离壁 180 限定的每个子像素中的电泳层 160 ； 以及形 成在第二基板 140 上的公共电极 142。其中， 隔离壁基本上围绕每个子像素中的像素电极。 这里， 电泳层 160 包括白色颗粒、 彩色颗粒和黑色颗粒。该 EPD 器件还可包括形成在电泳层 160 上的密封层 168， 其构造为密封电泳层 160 的电泳材料， 并且阻止湿气进入电泳层 160。
薄膜晶体管 (TFT) 包括 ： 形成在第一基板 120 上的栅极 111 ； 形成在栅极 111 上的 栅极绝缘层 122 ； 设置在栅极绝缘层 122 上且由诸如非晶硅 (a-Si) 之类的半导体材料形成 的半导体层 113 ； 以及形成在半导体层 113 上的源极 115 和漏极 116。
钝化层 124 可由诸如 BCB( 苯并环丁烯 ) 或光敏丙烯酸树脂 (photo acryl) 之类
的有机绝缘材料形成， 在 TFT 的漏极 116 上方的钝化层 124 设置有接触孔。形成在钝化层 124 上的像素电极 118 经接触孔电连接至 TFT 的漏极 116。
隔离壁 180 可由光敏有机绝缘材料形成。由隔离壁 180 限定的子像素中填充有电 泳层 160。在本发明中， 彩色颗粒和黑色颗粒可具有相同的极性， 并且白色颗粒可具有与黑 色颗粒和彩色颗粒的极性不同的极性。作为一个例子， 电泳层 160 包括带正电的白色颗粒 164、 带负电的彩色颗粒 165 和带负电的黑色颗粒 166。 彩色颗粒 165 可由蓝绿色、 红紫色和 黄色的彩色颗粒实现或由 RGB 彩色颗粒实现。
白色颗粒 164 实现白色。 更具体地， 当向像素电极 118 和公共电极 142 之间的空间 施加电压时， 带电的白色颗粒 164 朝向第二基板 140 移动。在这种情况下， 从第二基板 140 的外部入射的光由白色颗粒 164 反射， 由此在 EPD 器件的屏幕上实现白色。
蓝绿色、 红紫色和黄色的彩色颗粒或 RGB 彩色颗粒 165 实现色彩。更具体地， 当向 像素电极 118 和公共电极 142 之间的空间施加电压时， 带负电的彩色颗粒 165 朝向第二基 板 140 移动。在这种情况下， 从第二基板 140 的外部入射的光由彩色颗粒 165 反射， 由此实 现彩色。在 EPD 器件中， 蓝绿色子像素、 红紫色子像素和黄色子像素依序布置， 或者红色子 像素、 绿色子像素和蓝色子像素依序布置， 由此在子像素上实现各自的色彩。此外， 可通过 颜色的组合实现期望的色彩。 蓝绿色、 红紫色和黄色的彩色颗粒 165 可通过彼此组合实现黑色。也就是说， 当 向像素电极 118 和公共电极 142 之间的空间施加电压时， 蓝绿色、 红紫色和黄色的彩色颗 粒 165 朝向第二基板 140 移动。在这种情况下， 蓝绿、 红紫和黄这三种颜色彼此组合， 由此 实现黑色。在本发明中， 与彩色颗粒 165 一起向蓝绿色子像素、 红紫色子像素和黄色子像素 提供黑色颗粒 166， 由此以较高的清晰度显示黑色。包含在蓝绿色子像素、 红紫色子像素和 黄色子像素的每个中的黑色颗粒 166 相对于各蓝绿色、 红紫色和黄色颗粒具有约 0.01 ～ 50Vol· ％ ( 体积百分比 ) 的体积比， 优选为 0.03 ～ 30Vol· ％。 如果黑色颗粒 166 相对于彩 色颗粒 165 的体积比小于 0.01Vol·％， 则可见光的吸收率降低， 使得以较高的清晰度显示 黑色变得困难。 另一方面， 如果黑色颗粒 166 相对于彩色颗粒 165 的体积比大于 50Vol· ％， 则蓝绿色、 红紫色或黄色颗粒的反射率降低， 使得所显示的色彩的可见度降低。
电泳层包括诸如液体聚合物之类的色散介质。 该色散介质包括分散在其中的白色 颗粒 164、 彩色颗粒 165 和黑色颗粒 166。白色颗粒 164、 彩色颗粒 165 和黑色颗粒 166 通过 施加的电压在色散介质中移动。该色散介质可包括空气。更具体地， 空气可代替诸如液体 聚合物之类的色散介质用作通过施加的电压使白色颗粒 164、 彩色颗粒 165 和黑色颗粒 166 在其中移动的介质。电泳层 160 可以不包括色散介质。在这种情况下， 白色颗粒 164、 彩色 颗粒 165 和黑色颗粒 166 通过施加的电压在电场中移动， 由此实现图像。
在使用液体聚合物作为色散介质的情况下， 可使用透明液体聚合物。密封层 168 被构造为完全地密封每个子像素。密封层 168 可防止包含在电泳层 160 中的由染料形成且 具有低黏性的电泳颗粒在第一和第二基板彼此接合时流向邻近的子像素。 此外， 密封层 168 可防止湿气进入电泳层 160。
可在电泳层 160 的上表面和隔离壁 180 的上表面上都形成密封层 168。在这种情 况下， 一些带电电泳颗粒可电性附着至密封层 168， 导致电泳颗粒初始排列错误。 因此， 密封 层 168 不可以仅形成在电泳层 160 的上表面上， 而可以仅形成在隔离壁 180 的上表面上。
为了防止电泳颗粒电性附着至密封层 168， 可用电泳材料填充每个子像素， 然后可 在电泳层上形成中间层 169。 这可防止电泳颗粒直接地接触密封层。 在这种情况下， 防止了 电泳颗粒附着至密封层， 由此减少失效像素的出现。
中间层 169 可由与隔离壁 180 的材料类似的光敏有机材料形成， 或可由甲基乙基 酮 (Methyl Ethyl Ketone) 形成。中间层 169 以几纳米的厚度涂覆在电泳层 160 的上表面 和隔离壁 180 的上表面上。中间层 169 通过临时密封电泳层而有助于密封层的形成， 并且 可防止电泳颗粒附着至密封层。
在图 2 中， 第一基板 120 和第二基板 140 通过密封层 168 彼此接合。 但是为了增强 第一基板 120 和第二基板 140 之间的粘附力， 可形成粘接层。粘接层可仅形成在 EPD 器件 的外围， 即隔离壁 180 上的密封层 168 上。可替换地， 粘接层可形成在整个密封层 168 上。
公共电极 142 由诸如 ITO 和 IZO 之类的透明导电材料形成。
在根据本发明的 EPD 器件中， 隔离壁 180 直接形成在第一基板 120 上。当电泳材 料填充在第一基板 120 的隔离壁 180 之间时， 电泳层 160 也直接形成在像素电极 118 上， 由 此直接地接触像素电极 118。因此， 与现有技术不同， 本发明中不需要用于将电泳层 160 接 合至像素电极 118 和钝化层 124 的额外粘接层。这可简化制造工艺并降低制造成本。
根据本发明第一实施方式的 EPD 器件通过由彩色颗粒 165 反射的光实现色彩， 下 文将对此进行更详细的说明。
图 3A 和 3B 是显示通过 EPD 器件中的蓝绿色子像素、 红紫色子像素和黄色子像 素这三个子像素实现白色和黑色的工艺的视图， 其中电泳层 160a-160c 包括白色颗粒 164a-164c、 彩色颗粒 165a-165c 和黑色颗粒 166a-166c。
参照图 3A 和 3B， 彩色颗粒 165a 表示实现高饱和度的蓝绿色的蓝绿色颗粒， 彩色颗 粒 165b 表示实现红紫色的红紫色颗粒， 彩色颗粒 165c 表示实现黄色的黄色颗粒。白色颗 粒 164a-164c 带正电， 而彩色颗粒 165a-165c 和黑色颗粒 166a-166c 带负电。可替换地， 白 色颗粒 164a-164c 可带负电， 而彩色颗粒 165a-165c 和黑色颗粒 166a-166c 可带正电。
代替蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c， 可使用红色颗粒、 绿色 颗粒和蓝色颗粒。下文， 为了方便将仅对蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c 进行说明。
如图 3A 所示， 当向蓝绿色子像素、 红紫色子像素和黄色子像素这三个子像素中的 所有像素电极 118a、 118b 和 118c 施加正 (+) 电压时， 在第二基板 140 的公共电极 142 上形 成负 (-) 电势。在这种情况下， 蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 中的带正 (+) 电的白色颗粒 164 朝向第二基板 140 移动。同时， 蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和 黄色子像素 Y 中的彩色颗粒 165a、 165b 和 165c， 以及黑色颗粒 166a、 166b 和 166c 朝向第一 基板 120 移动。因此， 当光从第二基板 140 的上侧入射时， 大部分的入射光由白色颗粒 164 反射。这可使得在 EPD 器件上实现白色。
如图 3B 所示， 当向蓝绿色子像素、 红紫色子像素和黄色子像素这三个子像素中的 所有像素电极 118a、 118b 和 118c 施加负 (-) 电压时， 在第二基板 140 的公共电极 142 上形 成正 (+) 电势。在这种情况下， 蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 中的带正 (+) 电的白色颗粒 164 朝向第一基板 120 移动。同时， 蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和 黄色子像素 Y 中的彩色颗粒 165a、 165b 和 165c， 以及黑色颗粒 166a、 166b 和 166c 朝向第二基板 140 移动。因此， 当光从外部入射时， 分别从蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄 色颗粒 165c 输出蓝绿色、 红紫色和黄色的光。蓝绿色、 红紫色和黄色的组合通常产生黑色。 因此， 通过向像素电极 118a、 118b 和 118c 施加负 (-) 电压， 向第二基板 140 的公共电极 142 施加正 (+) 电压来实现黑色。 这里， 黑色颗粒 166a、 166b 和 166c 也朝向第二基板 140 移动。 因此， 从第二基板 140 的外部入射的可见光和从蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄色 颗粒 165c 反射的光部分地由黑色颗粒 166a、 166b 和 166c 吸收， 由此增强了所显示黑色的 清晰度 ( 例如可见度 )。
图 4A 至 4C 是显示通过分别填充在蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 中的蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c 实现彩色的工艺的视图。
如图 4A 所示， 向蓝绿色和黄色子像素的像素电极 118a 和 118c 施加负 (-) 电压， 向红紫色子像素的像素电极 118b 施加正 (+) 电压。在这种情况下， 蓝绿色子像素和黄色子 像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164a 和 164c 朝向第一基板 120 移动， 带负 (-) 电的蓝绿 色颗粒 165a、 黄色颗粒 165c 以及黑色颗粒 166a 和 166c 朝向第二基板 140 移动。同时， 红 紫色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164b 朝向第二基板 140 移动， 带负 (-) 电的红紫色 颗粒 165b 和黑色颗粒 166b 朝向第一基板 120 移动。 通过这种构造， 当光从外部入射时， 由蓝绿色颗粒 165a 和黄色颗粒 165c 反射蓝绿 色和黄色的光。这可使得由蓝绿色和黄色的混合物产生的绿色显示在 EPD 器件的屏幕上。
如图 4B 所示， 向红紫色和黄色子像素的像素电极 118b 和 118c 施加负 (-) 电压， 向蓝绿色子像素的像素电极 118a 施加正 (+) 电压。在这种情况下， 红紫色子像素和黄色子 像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164b 和 164c 朝向第一基板 120 移动， 带负 (-) 电的红紫 色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c 朝向第二基板 140 移动。同时， 蓝绿色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164a 朝向第二基板 140 移动， 带负 (-) 电的蓝绿色颗粒 165a 朝向第一基板 120 移动。
通过这种构造， 当光从外部入射时， 由红紫色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c 反射红紫 色和黄色的光。这可使得由红紫色和黄色的混合物产生的红色显示在 EPD 器件的屏幕上。
如图 4C 所示， 向蓝绿色子像素和红紫色子像素的像素电极 118a 和 118b 施加负 (-) 电压， 向黄色子像素的像素电极 118c 施加正 (+) 电压。 在这种情况下， 蓝绿色子像素和 红紫色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164a 和 164b 朝向第一基板 120 移动， 带负 (-) 电的蓝绿色颗粒 165a 和红紫色颗粒 165b 朝向第二基板 140 移动。同时， 黄色子像素中的 带正 (+) 电的白色颗粒 164c 朝向第二基板 140 移动， 带负 (-) 电的黄色颗粒 165c 和黑色 颗粒 166c 朝向第一基板 120 移动。
通过这种构造， 当光从外部入射时， 由蓝绿色颗粒 165a 和红紫色颗粒 165b 反射蓝 绿色和红紫色的光。这可使得由蓝绿色和红紫色的混合物产生的蓝色显示在 EPD 器件的屏 幕上。
如上所述， 在本发明中， 通过利用包含白色颗粒 164、 黑色颗粒 166 和彩色颗粒 165 的电泳材料形成电泳层 160， 并且通过将由彩色颗粒 165 反射的光彼此组合， 来显示色彩。 这使得在无需滤色层的条件下即可在屏幕上显示各种色彩。因此， 不会发生由包含在根据 现有技术的 EPD 器件中的滤色层产生的光吸收， 因而本发明的 EPD 器件能以高亮度显示彩 色图像。
在本发明中， 每个子像素包括黑色颗粒 166。因此， 可通过吸收由蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c 反射的光的一部分， 以较高的清晰度 ( 例如可见 度 ) 显示黑色。
在前述实施方式中， 通过蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b 和黄色颗粒 165c 来实 现色彩。然而也可通过 RGB 彩色颗粒来实现色彩。
如上所述， 在本发明中， 通过驱动黑色颗粒、 白色颗粒或彩色颗粒实现黑色和白 色， 并且通过驱动彩色颗粒可实现期望的色彩。
下文将说明制造根据本发明的 EPD 器件的方法。
图 5A 至 5G 是显示制造根据本发明第一实施方式的 EPD 器件的方法的视图。
如图 5A 所示， 通过溅射工艺在由诸如玻璃和塑料之类的透明材料形成的第一基 板 120 上沉积诸如 Cr、 Mo、 Ta、 Cu、 Ti、 Al 和 Al 合金之类的具有极好导电率的不透明金属材 料。 然后， 通过光刻工艺蚀刻不透明金属材料， 由此形成栅极 111。 接着， 通过化学气相沉积 (CVD) 工艺在已经形成有栅极 111 的第一基板 120 的整个表面上沉积诸如 SiO2 或 SiNx 之 类的无机绝缘材料， 由此形成栅极绝缘层 122。
如图 5B 所示， 通过 CVD 工艺在第一基板 120 的整个表面上沉积诸如非晶硅 (a-Si) 之类的半导体材料， 然后对其蚀刻， 从而形成半导体层 113。尽管未示出， 但在半导体层 113 上部分地掺杂了杂质， 或在半导体层 113 上沉积包含杂质的非晶硅， 以形成欧姆接触层， 用 于使稍后形成的源极和漏极与半导体层 113 进行欧姆接触。 如图 5C 所示， 通过溅射方法在第一基板 120 上沉积诸如 Cr、 Mo、 Ta、 Cu、 Ti、 Al 和 Al 合金之类的具有极好导电率的不透明金属材料， 然后对其蚀刻， 从而利用其间的欧姆接 触层在半导体层 113 上形成源极 115 和漏极 116。然后， 在已经形成有源极 115 和漏极 116 的第一基板 120 的整个表面上沉积诸如 BCB( 苯并环丁烯 ) 或光敏丙烯酸树脂之类的有机 绝缘材料， 由此形成钝化层 124。
尽管未示出， 但是钝化层 124 可以实现为多个层。例如， 钝化层 124 可实现为双 层， 其包括由诸如 BCB 或光敏丙烯酸树脂之类的有机绝缘材料形成的有机绝缘层以及由诸 如 SiO2 或 SiNx 之类的无机绝缘材料形成的无机绝缘层。可替代地， 钝化层 124 可以实现为 包括无机绝缘层、 有机绝缘层和无机绝缘层的多个层。 有机绝缘层的形成可使得钝化层 124 具有平坦的表面， 并且无机绝缘层的形成可使得钝化层 124 具有改善的界面特性。
在钝化层 124 中形成接触孔 117， 从而使薄膜晶体管的漏极 116 暴露至外部。
如图 5D 所示， 在钝化层 124 上沉积诸如 ITO( 铟锡氧化物 ) 或 IZO( 铟锌氧化物 ) 之 类的透明导电材料， 由此形成经由接触孔 117 电连接至 TFT 的漏极 116 的透明导电层 118a。
如图 5E 所示， 图案化透明导电层 118a， 由此形成每个子像素中的像素电极 118。 然 后， 在钝化层 124 上的子像素之间形成隔离壁 180。 隔离壁 180 可通过沉积由树脂等构成的 绝缘层， 然后通过光刻工艺使用光致抗蚀剂蚀刻该绝缘层而形成。可替换地， 隔离壁 180 可 通过沉积光敏树脂， 然后通过光刻工艺蚀刻该光敏树脂而形成。
可替代地， 可通过使用印刷辊的印刷方法形成具有图案的隔离壁 180。隔离壁 180 可通过制造具有对应的凹槽的模具 (mold)， 然后将该模具的绝缘材料转移至第一基板 120 上而形成。隔离壁 180 也可通过使用压印 (imprint) 方法形成。上述方法仅为示例性， 本 发明不限于这些方法， 本发明可通过印刷方法、 光刻方法或模制图案化方法以及其它任何
适当的方法实施。也就是说， 隔离壁 180 可通过本领域中公知的各种方法形成。
在图 5A-5G 中， 在钝化层 124 上形成了像素电极 118 之后， 将隔离壁 180 形成于钝 化层 124 上。但是， 也可以在钝化层 124 上形成了限定子像素的隔离壁 180 之后， 在每个子 像素中形成像素电极 118。这里， 钝化层 124 和隔离壁 180 可同时地用相同的材料形成。例 如， 钝化层 124 可形成为具有较大的厚度， 然后可使用衍射掩模或半色调掩模将其图案化， 由此同时形成隔离壁 180 和接触孔 117。 可替代地， 可通过使用模具等部分地去除钝化层形 成多个凹凸部从而形成隔离壁 180。
如图 5F 所示， 在隔离壁 180 内的每个子像素中填充电泳材料。电泳材料包括带正 电和带负电的颗粒， 并且与色散介质一起填充在子像素中。 在优选实施方式中， 以预定的体 积与色散介质一起填充在子像素中的电泳材料被定义为电泳层。这里， 颗粒包括白色颗粒 164、 黑色颗粒 166 和彩色颗粒 165。 彩色颗粒 165 可实现为蓝绿色、 红紫色和黄色的彩色颗 粒或者红色、 绿色和蓝色 (RGB) 的彩色颗粒。
色散介质可为黑色液体聚合物。作为另一例子， 电泳层可由空气、 白色颗粒、 黑色 颗粒和彩色颗粒构成， 而不使用液体聚合物。这里， 白色颗粒、 黑色颗粒和彩色颗粒分布在 空气中的电泳层 160 上， 并且通过施加的电压在电泳层 160 中移动。 白色颗粒 164 可包含金属氧化物， 是具有极好反射率的颗粒诸如 TiO2。黑色颗粒 166 可包含碳， 是具有黑色特性的颗粒诸如碳黑。彩色颗粒可由颜料或染料制成。
白色颗粒 164 可带负电， 而彩色颗粒 165 和黑色颗粒 166 可带正电。可替代地， 白 色颗粒 164 可带正电， 彩色颗粒 165 和黑色颗粒 166 可带负电和正电。
可以用各种方式在由隔离壁 180 限定的子像素中填充电泳材料。下文将说明用于 填充电泳材料的方法。
图 6A 和 6B 是显示根据本发明通过在形成于第一基板 120 上的每个子像素中填充 电泳材料而形成电泳层 160 的方法的视图。
图 6A 是显示用喷墨方式或喷嘴方式形成电泳层 160 的方法的视图。如图 6A 所 示， 与色散介质一起在注射器 ( 或喷嘴 )185 中填充电泳材料 160a。然后， 将注射器 185 安 置在要形成电泳层的第一基板 120 上方。接着， 通过从外部空气供给装置 ( 未示出 ) 向注 射器 185 施加压力， 在子像素中填充电泳材料 160a， 从而形成电泳层 160。
尽管未示出， 为了在每个子像素中填充电泳材料 160a， 电泳材料 160a 包括与每个 子像素对应的彩色颗粒、 白色颗粒和黑色颗粒。
图 6B 是显示用压挤方式形成电泳层 160 的方法的视图。 参照图 6B， 与色散介质一 起， 将电泳材料 160a 沉积在第一基板 120( 在第一基板 120 上形成有多个隔离壁 180) 上。 然后通过压挤棒 187 使电泳材料 160a 在第一基板 120 上移动。这里， 通过压挤棒 187 的压 力在隔离壁 180 中填充电泳材料 160a， 由此形成电泳层 160。
尽管未示出， 当填充包括确定彩色颗粒的电泳材料 160a 时， 将其中待填充其它彩 色颗粒的子像素用光致抗蚀剂等挡住。然后， 用挤压方式在对应的像素中填充电泳材料 160a。
上述的方法仅为根据本发明用于形成电泳层 160 的示例性方法。本发明不限于上 述方法。 例如， 本发明可以应用各种方法， 例如分散方法、 以及诸如浇铸印刷法、 棒式涂覆印 刷法、 丝网印刷法以及模制印刷法之类的印刷方法。
如图 5G 所示， 在第一基板 120 上， 尤其在显示区上沉积密封剂， 从而形成密封层 168。然后， 将第一基板 120 接合至第二基板 140， 由此完成 EPD 器件。
密封层 168 可防止填充在一个子像素中的电泳材料和色散介质流到相邻的子像 素。此外， 密封层 168 可防止湿气进入电泳层 160， 由此防止电泳层 160 损坏。
密封层 168 不可以仅形成在电泳层 160 的上表面上， 但是可以仅形成在隔离壁 180 的上部区域上。 由于形成在隔离壁 180 的上表面上的密封层， 第一基板 120 和第二基板 140 以密封状态彼此接合。也就是说， 由第二基板和密封层密封子像素。
在附图中， 第一基板 120 和第二基板 140 通过密封层 168 彼此接合。但是， 为了增 强第一基板 120 和第二基板 140 之间的粘附力， 还可以形成粘接层。该粘接层可仅形成在 设置在隔离壁 180 上表面上的密封层上。可替代地， 可在电泳层 160 和密封层 168 上都形 成粘接层。
在每个子像素中填充电泳层之后， 还可在电泳层的上表面上形成用于防止电泳层 直接地接触密封层的中间层 169。中间层 169 可由甲基乙基酮形成。在电泳层上涂覆几纳 米厚的中间层 169。 中间层 169 可阻止电泳层和密封层直接接触， 由此防止电泳颗粒附着至 密封层。这可防止由于电泳颗粒附着至密封层而产生的失效像素的出现。
公共电极 142 形成于由诸如玻璃和塑料之类的透明材料形成的第二基板 140 上。 公共电极 142 通过沉积诸如 ITO 和 IZO 之类的透明导电材料而形成。
如上所述， 在制造根据本发明的 EPD 器件的方法中， 隔离壁 180 直接地形成在第 一基板 120 上， 在第一基板 120 的隔离壁 180 之间填充电泳层 160。通过这种构造， 电泳层 160 直接地形成在像素电极 118 上， 由此直接与像素电极 118 接触。因此， 与根据现有技术 的 EPD 器件不同， 不需要用于将电泳层 160 接合至像素电极 118 和钝化层 124 的额外粘接 层。这可以简化制造工艺并降低制造成本。
此外， 在本发明中， 通过使用彩色颗粒直接反射入射光可实现期望的色彩。 这可最 小化由于滤色层造成的光损失， 由此增强所显示色彩的亮度。除此以外， 在本发明中， 通过 彩色颗粒和黑色颗粒实现黑色。黑色颗粒吸收光。这使得以较高的清晰度显示黑色。
图 7A 和 7B 是显示用于在根据本发明第二实施方式的电泳显示器件上实现色彩的 方法的视图。
在本实施方式中， 像素包括具有蓝绿色子像素、 红紫色子像素、 黄色子像素和白色 子像素的四个子像素或具有蓝绿色子像素、 红紫色子像素、 黄色子像素和黑色子像素的四 个子像素。白色子像素改善 EPD 器件的亮度， 黑色子像素改善 EPD 器件的对比度。
如图 7A 所示， EPD 器件包括蓝绿色子像素、 红紫色子像素、 黄色子像素和白色子像 素。在蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 中， 分别地填充蓝绿色颗粒 165a、 红紫色颗粒 165b、 黄色颗粒 165c、 黑色颗粒 166a、 166b、 166c 和白色颗粒 164a、 164b、 164c。 在白色子像素中， 仅填充白色颗粒 164d。 优选地， 在蓝绿色子像素、 红紫色子像素、 黄色子像 素的其中之一中的黑色带电颗粒相对于彩色带电颗粒的体积比是在 0.03 ～ 30 体积百分比 的范围内。
彩色颗粒 165a、 165b、 165c 和黑色颗粒 166a、 166b、 166c 带负电， 而白色颗粒 164a、 164b、 164c、 164d 带正电。 可替代地， 白色颗粒 164a、 164b、 164c、 164d 可带负电， 而彩色颗粒 165a、 165b、 165c 和黑色颗粒 166a、 166b、 166c 可带正电。在本实施方式中， 当向公共电极 242 和像素电极 218a、 218b、 218c 施加负 (-) 电压 和正 (+) 电压时， 彩色颗粒 165a、 165b、 165c、 黑色颗粒 166a、 166b、 166c 和白色颗粒 164a、 164b、 164c、 164d 朝向公共电极 242 或像素电极 218a、 218b、 218c 移动， 以显示色彩。
如图 7B 所示， EPD 器件包括蓝绿色子像素、 红紫色子像素、 黄色子像素和黑色子像 素。在蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 中， 分别填充蓝绿色颗粒 165a、 红 紫色颗粒 165b、 黄色颗粒 165c 和白色颗粒 164a、 164b、 164c。在黑色子像素中， 仅填充黑色 颗粒 166。也就是说， 在本结构中， 黑色颗粒不进入到蓝绿色子像素、 红紫色子像素、 黄色子 像素。这时， 图 7B 所示的黑色像素的黑色颗粒 166 的量可与图 7A 所示的蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 的黑色颗粒 166a、 166b、 166c 的总量相同。此外， 优选地， 在图 7B 中， 在黑色子像素中的黑色颗粒相对于其它三种子像素中的彩色颗粒的总量的体 积比可以在 0.03 ～ 30 体积百分比的范围内。
彩色颗粒 165a、 165b、 165c 和黑色颗粒 166 带负电， 而白色颗粒 164a、 164b、 164c 带正电。可替代地， 白色颗粒 164a、 164b、 164c 可带负电， 而彩色颗粒 165a、 165b、 165c 和黑 色颗粒 166 可带正电。
通过混合来自蓝绿色子像素 C、 红紫色子像素 M 和黄色子像素 Y 的光， EPD 器件显 示红色、 绿色和蓝色。 在本实施方式中， 为了方便， 仅公开了显示一种颜色例如绿色的方法。
如图 7A 所示， 向蓝绿色和黄色子像素的像素电极 218a 和 218c 施加负 (-) 电压， 向红紫色和白色子像素的像素电极 218b 和 218d 施加正 (+) 电压。在这种情况下， 蓝绿色 子像素和黄色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164a 和 164c 朝向第一基板 120 移动， 带 负 (-) 电的蓝绿色颗粒 165a、 黄色颗粒 165c 和黑色颗粒 166a、 166c 朝向第二基板 140 移 动。同时， 红紫色子像素和白色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164b 和 166d 朝向第二 基板 140 移动， 带负 (-) 电的红紫色颗粒 165b 和黑色颗粒 166b 朝向第一基板 120 移动。
通过这种构造， 当光从外部入射时， 由蓝绿色颗粒 165a 和黄色颗粒 165c 反射蓝绿 色和黄色的光。这可使得通过蓝绿色和黄色的混合物产生的绿色显示在 EPD 器件的屏幕 上。此外， 从外部入射至白色子像素和红紫色子像素的光由白色颗粒 164b 和 164d 反射。
在如图 4A 所示的三个子像素的 EPD 器件中， 白色光仅由红紫色子像素反射。然而 在本实施方式中， 由于从红紫色子像素和白色子像素反射白光， 所以同图 4A 所示的三个子 像素的 EPD 器件相比亮度得到了改善。
如图 7B 所示， 向蓝绿色子像素、 黄色子像素和黑色子像素的像素电极 218a、 218c 和 218d 施加负 (-) 电压， 向红紫色子像素的像素电极 218b 施加正 (+) 电压。在这种情况 下， 蓝绿色子像素和黄色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164a 和 164c 朝向第一基板 120 移动， 带负 (-) 电的蓝绿色颗粒 165a、 黄色颗粒 165c 和黑色颗粒 166 朝向第二基板 140 移 动。同时， 红紫色子像素和白色子像素中的带正 (+) 电的白色颗粒 164b 和 164d 朝向第二 基板 140 移动， 带负 (-) 电的红紫色颗粒 165b 朝向第一基板 120 移动。
通过这种构造， 当光从外部入射时， 由蓝绿色颗粒 165a 和黄色颗粒 165c 反射蓝绿 色和黄色的光。这可使得通过蓝绿色和黄色的混合物产生的绿色显示在 EPD 器件的屏幕 上。此外， 从外部入射至红紫色子像素的光由白色颗粒 164b 反射， 从外部入射至黑色子像 素的光由黑色颗粒 166 吸收。
在本发明的 EPD 器件中， 由于从外部入射至黑色像素的光由黑色颗粒 166 吸收， 因此 EPD 器件的对比度可得到改善。此时， 可改变黑色子像素中的黑色颗粒 166 的量， 以控制 EPD 器件的对比度。
在前述实施方式中， 说明了 EPD 器件的具体结构。然而， 根据本发明的 EPD 器件不 限于这些具体结构。例如， 可以将各种类型的电泳层应用于电泳层。也就是说， 可形成在第 一基板上的所有类型的电泳层都可应用于电泳层。
在不偏离本发明的精神或范围的情况下， 可对本发明进行各种修改和变形， 这对 于所属领域技术人员来说是显而易见的。因而， 本发明旨在涵盖落入所附权利要求书的范 围及其等效范围内的对本发明的所有修改和变形。