CN102116986B - 电子纸显示装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。本发明具有结构简单、易于制造，成本较低、显示效果较佳的特点。

Description

电子纸显示装置及其制造方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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(E-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2一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。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，提供一种电子纸显示装置及其制造方法，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。

本发明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面。

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。

本发明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，通过化学气相沉积工艺形成。

可选的，所述在栅介质层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。所述栅极线与栅极金属层为同一金属层。

可选的，所述钝化层的材质与栅介质层相同。

所述电子纸薄膜层贴合于像素电极层表面，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。

本发明还提供了另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硅并刻蚀形成硅岛；在所述硅岛以及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，所述源极金属层以及漏极金属层位于硅岛两侧并通过硅岛连接；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、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交叠。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。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，通过化学气相沉积工艺形成。

可选的，所述在栅介质层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。所述栅极线与栅极金属层为同一金属层。所述钝化层的材质与栅介质层相同。

所述电子纸薄膜层贴合于像素电极层表面，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

本发明与现有技术相比，采用公共电极层遮挡数据线的方法使得数据线上的交变电压对像素电极层尤其氧化锡铟层上的显示电位没有影响，而无需制作有机膜层，简化了基板结构及其形成工艺，降低成本。进一步的，通过氧化锡铟层覆盖数据线的设计使得数据线上的电子纸薄膜内小球的运动也受像素电位的控制，不会因为数据线上的电压变化影响到薄膜内小球的运动。且氧化锡铟层、公共电极层、源极金属层形成三明治结构，最大效率的利用面积形成存储电容，能够稳定显示电位得到更好的显示效果。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其他目的、特征和优势将更加清晰。附图中与现有技术相同的部件使用了相同的附图标记。附图并未按比例绘制，重点在于示出本发明的主旨。在附图中为清楚起见，放大了层和区域的尺寸。

图1是电子纸技术的基本显示原理图；

图2是现有的电子纸显示装置的结构示意图；

图3是本发明所述电子纸显示装置形成方法流程图；

图4至图13是本发明电子纸显示装置第一实施例形成示意图；

图14是本发明电子纸显示装置第一实施例结构俯视图；

图15是本发明另一种电子纸显示装置形成方法流程图；

图16至图20是本发明电子纸显示装置第二实施例形成示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术的电子纸显示装置中，薄膜晶体管控制像素电极层(一般为氧化锡铟层)的电位，进一步控制电子纸薄膜层内带电颗粒的运动而显示不同灰阶形成图形的目的。数据线与像素电极层之间所存在的寄生电容会使得数据线上的交变电压影响显示电位，需要在两者之间增加有机膜层来减少寄生电容降低串扰对于显示的影响。本发明则通过在数据线和氧化锡铟层之间制作公共电极层并接地的方法，屏蔽上述数据线的交变电压对于显示电位的影响，从而节省了形成有机膜的工序，简化基板结构及其形成方法，可以提高良率降低成本。

下面结合说明书附图，对本发明具体实施例做进一步介绍。

图3是本发明所述的一种电子纸显示装置形成方法流程图，具体步骤包括：

步骤S10、提供玻璃基板。

步骤S11、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。

其中作为可选方案，所述数据线和漏极金属层可以为同一层金属而与源极金属层相隔离。

步骤S12、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；

其中，硅岛相当于在源极金属层以及漏极金属层之间提供形成薄膜晶体管所需的沟道。

步骤S13、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；

其中，栅介质层不但覆盖提供沟道的硅岛表面，同时也要覆盖源极金属层、漏极金属层以及数据线表面起到层间绝缘介质的作用。

步骤S14、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；

其中，由于硅岛覆盖于部分漏极金属层或数据线的表面，因此有助于减弱在垂直界面上，上述两层金属与栅极线之间的交叠部分所产生的串扰。

步骤S15、在所述栅极线以及数据线的表面形成钝化层；

其中，为简化工艺所述钝化层可以采用与栅介质层相同的材质以及形成工艺。

步骤S16、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并且不与公共电极层交叠；

步骤S17、在钝化层表面形成像素电极层，所述像素电极层通过通孔与源极金属层电连接；

步骤S18、在像素电极层的表面形成电子纸薄膜层。

其中，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。

下面结合具体实施例对上述形成方法做进一步介绍。

图4至图13是本发明所述电子纸显示装置第一实施例的形成示意图。

如图4所示，提供玻璃基板100，所述玻璃基板100作为整个显示基板的支撑底板；在所述玻璃基板100上形成第一金属层101。

所述第一金属层101可以通过化学气相沉积、溅射等方法形成，材质可以为铜、铝、钨、钽等金属或其合金、组合。本实施例中，第一金属层101优选采用溅射工艺形成。

如图5所示，刻蚀所述第一金属层101，形成数据线102、漏极金属层以及源极金属层103，所述漏极金属层与数据线102相连接。

作为可选方案，本实施例中将数据线102与漏极金属层制作为同一层金属，可以简化光刻模版，在后续步骤中，所述漏极金属层均使用数据线102代替。同时源极金属层103与数据线102之间相隔离开，两者之间的间距即薄膜晶体管中源、漏极之间的沟道宽度，因此可以根据需要进行选择并调整。

如图6所示，在所述源极金属层103、数据线102以及露出的玻璃基板表面沉积硅单质，并刻蚀部分形成硅岛104。使得所述硅岛104连接源极金属层103以及数据线102，并覆盖部分源极金属层103与数据线102的表面。

由于硅岛104将源极金属层103与数据线102连接，因此相当于在两者之间提供构成薄膜晶体管所需的沟道。而硅岛104覆盖部分源极金属层103以及数据线102的表面，因此硅岛104的表面高度略高于源极金属层103以及数据线102，由于过高的高度将影响源极金属层103与数据线102之间沟道的形成，因此应当根据需要进行选择调整。本实施例中，所述硅岛104的材质选用为无定形硅，一方面满足形成沟道的需要，另一方面具有隔离串扰的作用。

如图7所示，在所述硅岛104、源极金属层103、数据线102的表面形成栅介质层105。

所述栅介质层105在硅岛104表面的部分起到薄膜晶体管的栅介质作用，而位于源极金属层103以及数据线102的部分则起到层间绝缘介质的作用可以防止漏电流的产生。本实施例中，所述栅介质层105的材质可以选择为氮化硅、氧化硅等常用的绝缘介质材料，而位于硅岛104表面部分的厚度，同样将影响后续形成的栅极线控制底部硅岛104形成沟道，也应当根据需要进行选择调整。

如图8所示，在所述栅介质层105的表面沉积第二金属层106。所述第二金属层106也可以通过化学气相沉积、溅射等方法形成，材质可以为铜、铝、钨、钽等金属或其合金、组合。本实施例中，第二金属层106优选采用溅射工艺形成，且材质选择与第一金属层101相同。

如图9所示，刻蚀所述第二金属层106，形成栅极金属层、栅极线107以及公共电极层108，使得所述栅极金属层覆盖硅岛104，而公共电极层108覆盖数据线102、源极金属层103，所述栅极线107与栅极金属层相连接。

同样作为可选方案，本实施例中将栅极线107与栅极金属层制作为同一层金属，也可以简化光刻模版。栅极线107位于栅介质层105表面覆盖底部硅岛104的部分作为薄膜晶体管的栅电极。

在上述结构中，栅极线107、硅岛104、栅介质层105、源极金属层103、数据线102构成了薄膜晶体管。而硅岛104覆盖数据线102表面的部分，能够起到降低数据线102与栅极线107相交叠部分之间串扰的作用。

如图10所示，在所述栅极线107以及公共电极层108的表面沉积钝化层109。

作为优选方案，本实施例中，所述钝化层109可以采用与栅介质层105相同的材质以及形成方法，以便于简化形成工艺。

如图11所示，贯穿钝化层109以及栅介质层105形成通孔110，所述通孔110的底部露出源极金属层103。由于通孔110的作用是将后续形成的像素电极层(氧化锡铟层)与源极金属层103电连接，因此通孔110的位置既要避开公共电极层108，不与之交叠，同时还要处于后续形成的像素电极层覆盖范围内。

如图12所示，在所述钝化层109的表面形成像素电极层111。所述像素电极层111通过通孔110与源极金属层103电连接。

本实施例中，所述像素电极层111为氧化锡铟层，因此在钝化层109表面通过化学气相沉积等方法进行氧化锡铟成膜时，所述氧化锡铟材质将填充通孔110，从而使得像素电极层111与源极金属层103电连接。

如图13所示，在像素电极层111的表面贴合电子纸薄膜层112。所述电子纸薄膜层112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，图中并未示出电子纸薄膜层112的具体结构。

图14为上述电子纸显示装置的俯视示意图，下面结合图14以及图13进一步说明。由于电子纸技术中，像素显示区域即栅极线107以及数据线102所能影响控制的范围，因此在垂直界面上，像素电极层111同时覆盖栅极线107以及数据线102。由于电子纸成像技术的漏电特性以及较慢的响应速度，因此无需考虑开口率的问题，为了获得尽可能大的存储电容，上述像素电极层111中氧化锡铟应当最大化地覆盖于钝化层109表面。

从图示中可知，像素电极层111、公共电极层108以及源极金属层103三者在垂直界面上交叠构成了三明治结构，形成像素的存储电容，由于像素电极层111的覆盖面积较大，尽可能的利用了像素显示区域也即像素面积，因此上述存储电容也具有较大的电容量，有助于提高显示质量。另一方面，像素电极层111、公共电极层108以及数据线102在垂直界面上也相互交叠，如果将公共电极层108接地，便可以减小数据线102上的交变电压对像素电极层111上的显示电位的不良影响，起到相当于现有技术中有机膜层的屏蔽作用。

此外通过上述具体实施例，所形成本发明所述电子纸显示装置，在使用过程中，栅极线107也能够通过影响像素电极层111的显示电位控制电子纸薄膜层112内带电颗粒的运动以显示像素灰阶。而由于栅极线107上电压的交变频率就是像素的充电频率(即扫描选择频率)，栅极线107和像素电极层111之间所产生的寄生电容可能会使得像素电极层111上的显示电位受到电容分压影响，因此可以利用在数据线102上增加一个固定压差来补偿该寄生电容分压，避免影响显示效果。

在第一实施例中，电子纸显示装置的薄膜晶体管采用顶栅结构，且其中提供导电沟道的硅岛还覆盖了部分漏极金属层或数据线的表面，起到降低串扰的作用。除上述顶栅结构外，薄膜晶体管还可以采用传统的顶栅结构，使得提供导电沟道的硅岛仅位于漏极金属层以及源极金属层之间起到连接作用，能够进一步简化工艺步骤，从而降低生产成本，即先形成硅岛，再制作源极金属层以及漏极金属层。与上述实施例区别仅在于，硅岛不再具有降低栅极线对数据线交叠部分的串扰作用，适于面板尺寸较大，所述串扰可以接受或者忽略不计等使用条件。

因此本发明还提供了另一种电子纸显示装置制造方法，其流程图如图14所示，基本步骤包括：

步骤S20、提供玻璃基板。

步骤S21、在玻璃基板的表面沉积硅并刻蚀形成硅岛。

步骤S22、在所述硅岛以及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，源极金属层以及漏极金属层则通过硅岛连接；

其中，硅岛相当于在源极金属层以及漏极金属层之间提供形成薄膜晶体管所需的沟道。

步骤S23、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；

其中，栅介质层不但覆盖提供沟道的硅岛表面，同时也要覆盖源极金属层、漏极金属层以及数据线表面起到层间绝缘介质的作用。

步骤S24、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漏极金属层，所述栅极线与栅极金属层相连接；

步骤S25、在所述栅极线以及公共电极层的表面形成钝化层；

其中，为简化工艺所述钝化层可以采用与栅介质层相同的材质以及形成工艺。

步骤S26、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并且不与公共电极层交叠；

步骤S27、在钝化层表面形成像素电极层，所述像素电极层通过通孔与源极金属层电连接；

步骤S28、在像素电极层的表面形成电子纸薄膜层。

下面结合具体实施例对上述形成方法做进一步介绍。

图16至图20是本发明电子纸显示装置第二实施例的形成示意图。

如图16所示，提供玻璃基板200，所述玻璃基板200作为整个显示基板的支撑底板；在所述玻璃基板200上沉积硅单质并刻蚀形成硅岛201。

本实施例中，所述硅岛201的材质可选用无定形硅、多晶硅等，在后续形成的薄膜晶体管中起到提供沟道的作用，所述硅岛201的长度即源漏极之间的沟道宽度，因此可以根据具体需要进行选择。

如图17所示，在所述硅岛201以及其余曝露的玻璃基板200表面形成第一金属层202。

所述第一金属层202可以通过化学气相沉积、溅射等方法形成，材质可以为铜、铝、钨、钽等金属或其合金、组合。本实施例中，第一金属层202优选采用溅射工艺形成。

如图18所示，刻蚀所述第一金属层202，形成源极金属层204、漏极金属层以及数据线203，所述数据线203与漏极金属层相连接。

作为可选方案，本实施例中将数据线203与漏极金属层制作为同一层金属，可以简化光刻模版，在后续步骤中，所述漏极金属层均使用数据线203代替。同时源极金属层204与数据线203之间相隔离开，两者之间仅通过硅岛201相连接。由于光刻模版的限制，因此无法精确的控制所述刻蚀剩余的金属层与硅岛201的连接。本实施例所采用的方法是，仅利用掩膜在硅岛201的表面区域刻蚀第一金属层202形成开口，开口两边的金属分别作为源极金属层204以及数据线203，因此图16中，源极金属层204以及数据线203均残留有部分覆盖于硅岛201的表面。

如图19所示，在所述硅岛201、源极金属层204、数据线203的表面形成栅介质层205。

所述栅介质层205在硅岛201表面的部分起到薄膜晶体管的栅介质作用，而位于源极金属层204以及数据线203表面的部分则起到层间绝缘介质的作用，可以防止漏电流的产生。本实施例中，所述栅介质层205的材质可以选择为氮化硅、氧化硅等常用的绝缘介质材料，而位于硅岛201表面部分的厚度，将影响后续形成的栅极金属层控制底部硅岛201形成沟道，应当根据需要进行选择调整。

在形成栅介质层205后所进行的后续步骤，本发明第二实施例的形成工艺与第一实施例可以完全相同，因此本实施例中不再重复描述，最终应当形成如图20所示的电子纸显示装置结构。

上述两实施例所形成的电子纸显示装置，均能够实现本发明之发明目的，并且具有类似的工作机制，区别仅在于顶栅结构的薄膜晶体管的设计。除此之外，本发明中薄膜晶体管还可以采用底栅结构，即栅极金属层位于源极金属层、漏极金属层的下方，并且通过制作接触孔与栅极线等连接。作为常规结构，本发明领域技术人员应当容易推得，不再赘述。

本发明相比于现有技术均节省了一层有机膜层，同时通过像素电极层、公共电极层以及源极金属层构成了三明治结构的大容量像素存储电容，另一方面利用公共电极层屏蔽数据线上的交变电压对像素电极层的显示电位的干扰。因此，本发明具有结构简单、易于制造，成本较低、显示效果较佳的特点。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (44)

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，所述公共电极层接地。

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 属层为同一金属层。

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金属层。

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14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，所述公共电极层接地；

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，且通孔不与公共电极层相交叠。

21.如权利要求20所述的制造方法，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，且成膜时填充于所述通孔内，从而与源极金属层电连接。

22.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述在玻璃基板的表面沉积金属具体方法是溅射工艺。

23.如权利要求22所述的制造方法，其特征在于，所述在玻璃基板的表面沉积的所述金属为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。

24.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述数据线与漏极金属层为同一金属层。 

25.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述硅岛的材质为无定形硅。

26.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质层的材质为氮化硅或二氧化硅，通过化学气相沉积工艺形成。

27.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述在栅介质层表面沉积金属具体方法是溅射工艺。

28.如权利要求27所述的制造方法，其特征在于，所述在栅介质层表面沉积的所述金属为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。

29.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述栅极线与栅极金属层为同一金属层。

30.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述钝化层的材质与栅介质层相同。

31.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述电子纸薄膜层贴合于像素电极层表面，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。

32.一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硅并刻蚀形成硅岛；

在所述硅岛以及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，所述源极金属层以及漏极金属层位于硅岛两侧并通过硅岛连接；

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、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连接，所述公共电极层接地；

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。

33.如权利要求32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，且通孔不与公共电极层交叠。

34.如权利要求33所述的制造方法，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，且成膜时填充于所述通孔内，从而与源极金属层电连接。

35.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述在玻璃基板的表面沉积金属具体方法是溅射工艺。

36.如权利要求35所述的制造方法，其特征在于，所述在玻璃基板的表面沉积的所述金属为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。

37.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述数据线与漏极金属层为同一金属层。

38.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述硅岛的材质为无定形硅。

39.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质层的材质为氮化硅或二氧化硅，通过化学气相沉积工艺形成。

40.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述在栅介质层表面沉积金属具体方法是溅射工艺。

41.如权利要求40所述的制造方法，其特征在于，所述在栅介质层表面沉积的所述金属为铜、钨、铝、钽中的一种或组合。

42.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述栅极线与栅极金属层为同一金属层。

43.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述钝化层的材质与栅介质 层相同。

44.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述电子纸薄膜层贴合于像素电极层表面，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。 

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