專利名稱：平面顯示面板及其黑色矩陣結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種平面顯示面板及其黑色矩陣(black matrix)結構，尤其涉及一種設置有遮光層與半導體層的黑色矩陣結構的有機發光二極管顯示面板。
背景技術：
有機發光二極管(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示器，為電致發光(Electroluminescene，EL)顯示器的一種，其由于具有高亮度、反應速度快、輕薄短小、低耗電量與廣視角等優點，而可望取代液晶顯示器與等離子體顯示器成為新一代平面顯示器的主流。
一般而言，由于有機發光二極管顯示器內部由金屬材料構成的導線圖案或電極等會反射環境光源，造成對比不佳的問題，因此有機發光二極管顯示器內會設置有黑色矩陣或是偏光片等，以改善對比不佳的缺點。
請參考圖1。圖1為現有的一設置于有機發光二極管顯示器的黑色矩陣結構的示意圖。如圖1所示，現有黑色矩陣結構10設置于有機發光二極管顯示器的一基板20上，且黑色矩陣結構10包括一設于基板20表面的氧化鉻層12、一設于氧化鉻層12表面的氮化鉻層14，以及一設于氮化鉻層14表面的鉻層16。基板20的另一表面為有機發光二極管顯示器的顯示面，當環境光源射入基板20時(如圖中實線箭頭所示)，黑色矩陣結構10會吸收部分的環境光，藉以降低環境光源所造成的反射(如圖中虛線箭頭所示)，進而提升有機發光二極管顯示器的對比。
然而，現有黑色矩陣結構由于是由鉻、氧化鉻與氮化鉻等材料構成的，導致在蝕刻工藝后會產生有毒物質，例如6價鉻(Cr6+)而造成環境污染問題，因此目前許多先進國家已研議限制上述材料的應用范圍。再者，現有黑色矩陣結構的抗靜電能力不佳，容易造成有機發光二極管顯示器受靜電影響而受損。另外，利用偏光膜貼附于基板的表面雖可有效減低環境光源所造成的反射，但有機發光二極管本身所發射的光線亦僅有約43％的透射率，因此造成有機發光二極管顯示器的亮度降低與耗電量提升，同時設置偏光片的作法也會造成面板厚度增加與貼附工藝成品率等問題。
發明內容
本發明的目的之一在于提供一種平面顯示面板及其黑色矩陣結構。
上述黑色矩陣結構包括一半導體層，其包括一第一表面與一第二表面；以及一遮光層，設于半導體層的第一表面；其中半導體層的第二表面為環境光入射面。
上述平面顯示面板包括一基板，其上定義有多個像素區；以及一黑色矩陣結構，包括一半導體層；以及一遮光層，與半導體層相互堆疊。
為讓本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施方式，并配合附圖，作詳細說明如下。然而如下的優選實施方式與附圖僅供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
圖1為現有的設置于有機發光二極管顯示器的黑色矩陣結構的示意圖。
圖2為本發明一優選實施例的黑色矩陣結構的示意圖。
圖3為本發明另一優選實施例的黑色矩陣結構的示意圖。
圖4為本發明一優選實施例的有機發光二極管顯示面板的示意圖。
圖5為本發明另一優選實施例的有機發光二極管顯示面板的示意圖。
圖6為本發明黑色矩陣結構的一抗反射能力功效比較圖。
圖7為本發明黑色矩陣結構的另一抗反射能力功效比較圖。
主要元件符號說明10 黑色矩陣結構12 氧化鉻層14 氮化鉻層16 鉻層20 基板30 黑色矩陣結構32 半導體層34 遮光層
40 基板50 黑色矩陣結構52 透光層 54 半導體層56 遮光層 60 基板70 有機發光二極管顯示面 72 基板板74 像素區 76 顯示區78 開關元件區 80 黑色矩陣結構82 透光層 84 半導體層86 遮光層 88 內介電層90 開關元件92 像素電極94 有機發光層 96 陰極具體實施方式
請參考圖2。圖2為本發明一優選實施例的黑色矩陣結構的示意圖。如圖2所示，黑色矩陣結構30設置于一有機發光二極管顯示器的基板40上，且黑色矩陣結構30包括一半導體層32與一遮光層34，其中半導體層32的第二表面(下表面)為環境光入射面，且與基板40的表面接觸，而遮光層34則設于半導體層32的第一表面(上表面)。在本實施例中，半導體層32的厚度介于100至300埃，但不限于此范圍內，而半導體層32的材料可包括硅或鍺，同時硅或鍺的晶格型態也可為單晶、非晶或多晶排列。另外，遮光層34的材料則包括鈦金屬、鎳金屬、銦金屬、銅金屬、銀金屬、鋁金屬、鉬金屬或其合金，或與上述合金的氧化物的堆疊組合，且遮光層34中也可加入半導體摻雜劑。由于半導體層32本身具有部分吸光的特性，再配合使用遮光層34，使本發明的黑色矩陣結構30具有良好的抗反射效果。
請參考圖3。圖3為本發明另一優選實施例的黑色矩陣結構的示意圖。如圖3所示，黑色矩陣結構50設置于一有機發光二極管顯示器的基板60上，且黑色矩陣結構50包括一設于基板60表面的透光層52、一設于透光層52表面的半導體層54，以及一設于半導體層54表面的遮光層56，其中在本實施例中，透光層52的折射率須大于基板60的折射率，且透光層52的厚度介于400至700埃，但不限于此范圍內。透光層52的材料則可為鈦金屬氧化物、鎳金屬氧化物、鉭金屬氧化物、銦金屬氧化物、銅金屬氧化物、銀金屬氧化物、鋁金屬氧化物、鉬金屬氧化物、錫金屬氧化物、鎢金屬氧化物、半導體材料氧化物、鈦合金氧化物、鎳合金氧化物、鉭合金氧化物、銦合金氧化物、銅合金氧化物、銀合金氧化物、鋁合金氧化物、鉬合金氧化物、錫合金氧化物或鎢合金氧化物等。此外，半導體層54的厚度介于100至300埃，且半導體層54材料則同于本發明前一優選實施例所述，可包括硅或鍺，同時硅或鍺的晶格型態也可為單晶、非晶或多晶排列。再者，遮光層56的材料也同前述優選實施例，可包括鈦金屬、鎳金屬、銦金屬、銅金屬、銀金屬、鋁金屬、鉬金屬或其合金，或與上述合金的氧化物的堆疊組合，且遮光層56中也可加入半導體摻雜劑。在本實施例中，除了前述半導體層54配合使用遮光層56而具有良好的抗反射性之外，透光層52的材料若選用導電材料，還可增加黑色矩陣結構50的抗靜電能力而避免有機發光二極管顯示面板受靜電的影響而受損。
請參考圖4。圖4為本發明一優選實施例的有機發光二極管顯示面板的示意圖，其中為彰顯本發明的特征所在，在圖4中僅繪示出單一基板與單一像素區。如圖4所示，有機發光二極管顯示面板70包括一基板(下基板)72，其材料可為玻璃、塑料或石英等透光材料，而基板72上則定義有多個像素區74，且各像素區74區分為一顯示區76與一開關元件區78。此外，基板72的表面設置有一黑色矩陣結構80，其包括一設于基板70表面的透光層82、一設于透光層82表面的半導體層84，以及一設于半導體層84表面的遮光層86。其中在本實施例中，黑色矩陣結構80所包含的透光層82、半導體層84與遮光層86的材料與厚度等如前述實施例所述，在此不另加贅述。值得另加以說明的是遮光層86具有不透光特性，因此必須設置于開關元件區78內與顯示區76外，半導體層84與透光層82的位置則不限，而在本實施例中半導體層84與透光層82僅設置于開關元件區78內。另外，顯示區76的基板72與開關元件區78的遮光層86上則依次堆疊有一作為平坦層的內介電層88，以及一位于開關元件區78內的開關元件90(例如一薄膜晶體管元件)。此外，內介電層88與開關元件90之上則依次包括一與開關元件90電連接的像素電極92、一有機發光層94以及一陰極96。
請參考圖5。圖5為本發明另一優選實施例的有機發光二極管顯示面板的示意圖，其中為清楚比較本實施例與前一實施例的不同，在圖5與圖4中相同元件使用相同的標號表示。如圖5所示，有機發光二極管顯示面板70包括一基板72，基板72上則定義有多個像素區74，且各像素區74區分為一顯示區76與一開關元件區78。此外，基板72的表面設置有一黑色矩陣結構80，其包括一設于基板70表面的透光層82、一設于透光層82表面的半導體層84，以及一設于半導體層84表面的遮光層86。其中遮光層86具有不透光特性，因此必須設置于開關元件區78內與顯示區76外，而半導體層84與透光層82則同時設置于開關元件區78內以及顯示區76內，藉以簡化工藝。顯示區76的半導體層84與開關元件區78的遮光層86上則依次堆疊有一作為平坦層的內介電層88，以及一位于開關元件區78內的開關元件90(例如一薄膜晶體管元件)。此外，內介電層88與開關元件90之上則依次包括一與開關元件90電連接的像素電極92、一有機發光層94以及一陰極96。
上述二實施例差異之處在于黑色矩陣結構80所包括的透光層82、半導體層84與遮光層86的設置位置不同，其中在一實施例中透光層82、半導體層84與遮光層86均設置于有機發光二極管顯示面板70的開關元件區78內，而在另一實施例中遮光層86設置于開關元件區76內，而透光層82與半導體層84則同時設置于顯示區76與開關元件區78內。另外值得說明的是，由于本發明的主要特征所在為黑色矩陣結構80的組成與位置等，因此并未繪示出有機發光二極管顯示面板70的另一基板，且有機發光二極管顯示面板70的其它元件，例如發光二極管的電極與組成等，并不限于上述實施例所揭示的作法，而可包含各種現行的發光二極管設計。
請參考圖6。圖6為本發明黑色矩陣結構的一抗反射能力功效比較圖。如圖6所示，曲線#1代表在黑色矩陣結構僅包括由鉬金屬所組成的遮光層的狀況，在此狀況下黑色矩陣結構的反射率在可見光波長范圍(380至780納米)內約介于50％至60％間，因此僅由鉬金屬所組成的黑色矩陣結構的抗反射能力欠佳。曲線#2、#3與#4代表黑色矩陣結構包括由鉬金屬組成的遮光層與ITO組成的透光層的情況，其中ITO的厚度分別為350埃、500埃與650埃，在此狀況下，黑色矩陣結構的反射率均約略介于25％至50％之間。另外，曲線#5代表黑色矩陣結構包括半導體層的狀況，在此狀況下反射率大幅下降而使抗反射能力有效提升。如曲線#5所示，在黑色矩陣結構包括鉬金屬(遮光層)、非晶硅(半導體層)與ITO(透光層)的情況下，反射率在大部分可見光范圍內可達到介于5％至20％的程度，而產生極佳的抗反射能力，因此可見本發明黑色矩陣結構中所設置的半導體層具有顯著的抗反射功效。
請參考圖7。圖7為本發明黑色矩陣結構的另一抗反射能力功效比較圖。如圖7所示，曲線#1至#9以及#A分別代表ITO(透光層)與非晶硅(半導體層)在不同厚度組合下，在大部分可見光波長范圍(400至700納米)間黑色矩陣結構的反射率的變化，而曲線#B則代表由鉻、氮化鉻與氧化鉻組成的現有黑色矩陣結構的反射率。由圖7可知，當ITO的厚度為600埃且非晶硅的厚度為200埃時，本發明的黑色矩陣結構具有較好的抗反射能力，在此組成下其反射率與現有黑色矩陣結構的反射率相近，甚至在部分波長范圍內具有比現有黑色矩陣結構更低的反射率，而具有較好的抗反射能力。
綜上所述，本發明的有機發光二極管顯示面板利用一包括遮光層、半導體層與透光層的黑色矩陣結構，不僅可解決現有黑色矩陣結構的高污染并提高防靜電能力，同時還可提供極佳的抗反射能力。值得注意的是上述實施例以背面發光(rear emission type)有機發光二極管顯示面板為例說明本發明的特征，但本發明的平面顯示面板并不限于此而可為正面發光有機發光二極管顯示面板、液晶顯示面板或其它平面顯示面板，另外開關元件也不限于有源式開關元件，而可為無源式開關元件。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種黑色矩陣結構，包括一半導體層，包括一第一表面與一第二表面；以及一遮光層，設于該半導體層的該第一表面；其中該半導體層的該第二表面為環境光入射面。
2.如權利要求1所述的黑色矩陣結構，其中該遮光層的材料包括鈦金屬、鎳金屬、銦金屬、銅金屬、銀金屬、鋁金屬、鉬金屬或其合金，或與上述合金的氧化物的堆疊組合。
3.如權利要求1所述的黑色矩陣結構，其中該遮光層包含一半導體摻雜劑。
4.如權利要求1所述的黑色矩陣結構，其中該半導體層的材料包括硅或鍺。
5.如權利要求1所述的黑色矩陣結構，還包括一設于該半導體層的該第二表面的透光層，且該透光層的材料包括鈦金屬、鎳金屬、鉭金屬、銦金屬、銅金屬、銀金屬、鋁金屬、鉬金屬、錫金屬、鎢金屬或半導體材料的氧化物或氮化物。
6.一種平面顯示面板，包括一基板，其上定義有多個像素區；以及一黑色矩陣結構，設于該基板上，該黑色矩陣結構包括一半導體層；以及與該半導體層相互堆疊的一遮光層。
7.如權利要求6所述的平面顯示面板，其中該遮光層的材料包括鈦金屬、鎳金屬、銦金屬、銅金屬、銀金屬、鋁金屬、鉬金屬或其合金，或與上述合金的氧化物的堆疊組合。
8.如權利要求6所述的平面顯示面板，其中該遮光層包含一半導體摻雜劑。
9.如權利要求6所述的平面顯示面板，其中該半導體層的材料包括硅或鍺。
10.如權利要求6所述的平面顯示面板，其中每一所述像素區區分為一顯示區與一開關元件區。
11.如權利要求10所述的平面顯示面板，其中該半導體層僅設置于每一所述開關元件區內。
12.如權利要求10所述的平面顯示面板，其中該半導體層設置于每一所述開關元件區內與每一所述顯示區內。
13.如權利要求10所述的平面顯示面板，其中該遮光層設置于每一所述開關元件區內與每一所述顯示區外。
14.如權利要求6所述的平面顯示面板，還包括一設于該半導體層與該基板之間的透光層。
15.如權利要求14所述的平面顯示面板，其中該透光層的材料包括鈦、鎳、鉭、銦、銅、銀、鋁、鉬、錫或鎢的金屬氧化物或氮化物。
16.如權利要求14所述的平面顯示面板，其中該透光層的折射率大于該基板的折射率。
17.如權利要求6所述的平面顯示面板，其中該基板的材料包括玻璃、塑料或石英。
18.如權利要求6所述的平面顯示面板，其中該平面顯示面板為一有機發光二極管顯示面板。
全文摘要
一種黑色矩陣結構，包括一半導體層與一遮光層。半導體包括一第一表面與一第二表面，且遮光層設于半導體層的第一表面，其中半導體層的第二表面為環境光入射面。
文檔編號H05B33/12GK1794481SQ200510120288
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月9日 優先權日2005年11月9日
發明者李世昊, 石明昌 申請人:友達光電股份有限公司