专利名称：平面显示面板及其黑色矩阵结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面显示面板及其黑色矩阵(black matrix)结构，尤其涉及一种设置有遮光层与半导体层的黑色矩阵结构的有机发光二极管显示面板。
背景技术：
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器，为电致发光(Electroluminescene，EL)显示器的一种，其由于具有高亮度、反应速度快、轻薄短小、低耗电量与广视角等优点，而可望取代液晶显示器与等离子体显示器成为新一代平面显示器的主流。
一般而言，由于有机发光二极管显示器内部由金属材料构成的导线图案或电极等会反射环境光源，造成对比不佳的问题，因此有机发光二极管显示器内会设置有黑色矩阵或是偏光片等，以改善对比不佳的缺点。
请参考图1。图1为现有的一设置于有机发光二极管显示器的黑色矩阵结构的示意图。如图1所示，现有黑色矩阵结构10设置于有机发光二极管显示器的一基板20上，且黑色矩阵结构10包括一设于基板20表面的氧化铬层12、一设于氧化铬层12表面的氮化铬层14，以及一设于氮化铬层14表面的铬层16。基板20的另一表面为有机发光二极管显示器的显示面，当环境光源射入基板20时(如图中实线箭头所示)，黑色矩阵结构10会吸收部分的环境光，藉以降低环境光源所造成的反射(如图中虚线箭头所示)，进而提升有机发光二极管显示器的对比。
然而，现有黑色矩阵结构由于是由铬、氧化铬与氮化铬等材料构成的，导致在蚀刻工艺后会产生有毒物质，例如6价铬(Cr6+)而造成环境污染问题，因此目前许多先进国家已研议限制上述材料的应用范围。再者，现有黑色矩阵结构的抗静电能力不佳，容易造成有机发光二极管显示器受静电影响而受损。另外，利用偏光膜贴附于基板的表面虽可有效减低环境光源所造成的反射，但有机发光二极管本身所发射的光线亦仅有约43％的透射率，因此造成有机发光二极管显示器的亮度降低与耗电量提升，同时设置偏光片的作法也会造成面板厚度增加与贴附工艺成品率等问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种平面显示面板及其黑色矩阵结构。
上述黑色矩阵结构包括一半导体层，其包括一第一表面与一第二表面；以及一遮光层，设于半导体层的第一表面；其中半导体层的第二表面为环境光入射面。
上述平面显示面板包括一基板，其上定义有多个像素区；以及一黑色矩阵结构，包括一半导体层；以及一遮光层，与半导体层相互堆叠。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施方式，并配合附图，作详细说明如下。然而如下的优选实施方式与附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为现有的设置于有机发光二极管显示器的黑色矩阵结构的示意图。
图2为本发明一优选实施例的黑色矩阵结构的示意图。
图3为本发明另一优选实施例的黑色矩阵结构的示意图。
图4为本发明一优选实施例的有机发光二极管显示面板的示意图。
图5为本发明另一优选实施例的有机发光二极管显示面板的示意图。
图6为本发明黑色矩阵结构的一抗反射能力功效比较图。
图7为本发明黑色矩阵结构的另一抗反射能力功效比较图。
主要元件符号说明10 黑色矩阵结构12 氧化铬层14 氮化铬层16 铬层20 基板30 黑色矩阵结构32 半导体层34 遮光层
40 基板50 黑色矩阵结构52 透光层 54 半导体层56 遮光层 60 基板70 有机发光二极管显示面 72 基板板74 像素区 76 显示区78 开关元件区 80 黑色矩阵结构82 透光层 84 半导体层86 遮光层 88 内介电层90 开关元件92 像素电极94 有机发光层 96 阴极具体实施方式
请参考图2。图2为本发明一优选实施例的黑色矩阵结构的示意图。如图2所示，黑色矩阵结构30设置于一有机发光二极管显示器的基板40上，且黑色矩阵结构30包括一半导体层32与一遮光层34，其中半导体层32的第二表面(下表面)为环境光入射面，且与基板40的表面接触，而遮光层34则设于半导体层32的第一表面(上表面)。在本实施例中，半导体层32的厚度介于100至300埃，但不限于此范围内，而半导体层32的材料可包括硅或锗，同时硅或锗的晶格型态也可为单晶、非晶或多晶排列。另外，遮光层34的材料则包括钛金属、镍金属、铟金属、铜金属、银金属、铝金属、钼金属或其合金，或与上述合金的氧化物的堆叠组合，且遮光层34中也可加入半导体掺杂剂。由于半导体层32本身具有部分吸光的特性，再配合使用遮光层34，使本发明的黑色矩阵结构30具有良好的抗反射效果。
请参考图3。图3为本发明另一优选实施例的黑色矩阵结构的示意图。如图3所示，黑色矩阵结构50设置于一有机发光二极管显示器的基板60上，且黑色矩阵结构50包括一设于基板60表面的透光层52、一设于透光层52表面的半导体层54，以及一设于半导体层54表面的遮光层56，其中在本实施例中，透光层52的折射率须大于基板60的折射率，且透光层52的厚度介于400至700埃，但不限于此范围内。透光层52的材料则可为钛金属氧化物、镍金属氧化物、钽金属氧化物、铟金属氧化物、铜金属氧化物、银金属氧化物、铝金属氧化物、钼金属氧化物、锡金属氧化物、钨金属氧化物、半导体材料氧化物、钛合金氧化物、镍合金氧化物、钽合金氧化物、铟合金氧化物、铜合金氧化物、银合金氧化物、铝合金氧化物、钼合金氧化物、锡合金氧化物或钨合金氧化物等。此外，半导体层54的厚度介于100至300埃，且半导体层54材料则同于本发明前一优选实施例所述，可包括硅或锗，同时硅或锗的晶格型态也可为单晶、非晶或多晶排列。再者，遮光层56的材料也同前述优选实施例，可包括钛金属、镍金属、铟金属、铜金属、银金属、铝金属、钼金属或其合金，或与上述合金的氧化物的堆叠组合，且遮光层56中也可加入半导体掺杂剂。在本实施例中，除了前述半导体层54配合使用遮光层56而具有良好的抗反射性之外，透光层52的材料若选用导电材料，还可增加黑色矩阵结构50的抗静电能力而避免有机发光二极管显示面板受静电的影响而受损。
请参考图4。图4为本发明一优选实施例的有机发光二极管显示面板的示意图，其中为彰显本发明的特征所在，在图4中仅绘示出单一基板与单一像素区。如图4所示，有机发光二极管显示面板70包括一基板(下基板)72，其材料可为玻璃、塑料或石英等透光材料，而基板72上则定义有多个像素区74，且各像素区74区分为一显示区76与一开关元件区78。此外，基板72的表面设置有一黑色矩阵结构80，其包括一设于基板70表面的透光层82、一设于透光层82表面的半导体层84，以及一设于半导体层84表面的遮光层86。其中在本实施例中，黑色矩阵结构80所包含的透光层82、半导体层84与遮光层86的材料与厚度等如前述实施例所述，在此不另加赘述。值得另加以说明的是遮光层86具有不透光特性，因此必须设置于开关元件区78内与显示区76外，半导体层84与透光层82的位置则不限，而在本实施例中半导体层84与透光层82仅设置于开关元件区78内。另外，显示区76的基板72与开关元件区78的遮光层86上则依次堆叠有一作为平坦层的内介电层88，以及一位于开关元件区78内的开关元件90(例如一薄膜晶体管元件)。此外，内介电层88与开关元件90之上则依次包括一与开关元件90电连接的像素电极92、一有机发光层94以及一阴极96。
请参考图5。图5为本发明另一优选实施例的有机发光二极管显示面板的示意图，其中为清楚比较本实施例与前一实施例的不同，在图5与图4中相同元件使用相同的标号表示。如图5所示，有机发光二极管显示面板70包括一基板72，基板72上则定义有多个像素区74，且各像素区74区分为一显示区76与一开关元件区78。此外，基板72的表面设置有一黑色矩阵结构80，其包括一设于基板70表面的透光层82、一设于透光层82表面的半导体层84，以及一设于半导体层84表面的遮光层86。其中遮光层86具有不透光特性，因此必须设置于开关元件区78内与显示区76外，而半导体层84与透光层82则同时设置于开关元件区78内以及显示区76内，藉以简化工艺。显示区76的半导体层84与开关元件区78的遮光层86上则依次堆叠有一作为平坦层的内介电层88，以及一位于开关元件区78内的开关元件90(例如一薄膜晶体管元件)。此外，内介电层88与开关元件90之上则依次包括一与开关元件90电连接的像素电极92、一有机发光层94以及一阴极96。
上述二实施例差异之处在于黑色矩阵结构80所包括的透光层82、半导体层84与遮光层86的设置位置不同，其中在一实施例中透光层82、半导体层84与遮光层86均设置于有机发光二极管显示面板70的开关元件区78内，而在另一实施例中遮光层86设置于开关元件区76内，而透光层82与半导体层84则同时设置于显示区76与开关元件区78内。另外值得说明的是，由于本发明的主要特征所在为黑色矩阵结构80的组成与位置等，因此并未绘示出有机发光二极管显示面板70的另一基板，且有机发光二极管显示面板70的其它元件，例如发光二极管的电极与组成等，并不限于上述实施例所揭示的作法，而可包含各种现行的发光二极管设计。
请参考图6。图6为本发明黑色矩阵结构的一抗反射能力功效比较图。如图6所示，曲线#1代表在黑色矩阵结构仅包括由钼金属所组成的遮光层的状况，在此状况下黑色矩阵结构的反射率在可见光波长范围(380至780纳米)内约介于50％至60％间，因此仅由钼金属所组成的黑色矩阵结构的抗反射能力欠佳。曲线#2、#3与#4代表黑色矩阵结构包括由钼金属组成的遮光层与ITO组成的透光层的情况，其中ITO的厚度分别为350埃、500埃与650埃，在此状况下，黑色矩阵结构的反射率均约略介于25％至50％之间。另外，曲线#5代表黑色矩阵结构包括半导体层的状况，在此状况下反射率大幅下降而使抗反射能力有效提升。如曲线#5所示，在黑色矩阵结构包括钼金属(遮光层)、非晶硅(半导体层)与ITO(透光层)的情况下，反射率在大部分可见光范围内可达到介于5％至20％的程度，而产生极佳的抗反射能力，因此可见本发明黑色矩阵结构中所设置的半导体层具有显著的抗反射功效。
请参考图7。图7为本发明黑色矩阵结构的另一抗反射能力功效比较图。如图7所示，曲线#1至#9以及#A分别代表ITO(透光层)与非晶硅(半导体层)在不同厚度组合下，在大部分可见光波长范围(400至700纳米)间黑色矩阵结构的反射率的变化，而曲线#B则代表由铬、氮化铬与氧化铬组成的现有黑色矩阵结构的反射率。由图7可知，当ITO的厚度为600埃且非晶硅的厚度为200埃时，本发明的黑色矩阵结构具有较好的抗反射能力，在此组成下其反射率与现有黑色矩阵结构的反射率相近，甚至在部分波长范围内具有比现有黑色矩阵结构更低的反射率，而具有较好的抗反射能力。
综上所述，本发明的有机发光二极管显示面板利用一包括遮光层、半导体层与透光层的黑色矩阵结构，不仅可解决现有黑色矩阵结构的高污染并提高防静电能力，同时还可提供极佳的抗反射能力。值得注意的是上述实施例以背面发光(rear emission type)有机发光二极管显示面板为例说明本发明的特征，但本发明的平面显示面板并不限于此而可为正面发光有机发光二极管显示面板、液晶显示面板或其它平面显示面板，另外开关元件也不限于有源式开关元件，而可为无源式开关元件。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种黑色矩阵结构，包括一半导体层，包括一第一表面与一第二表面；以及一遮光层，设于该半导体层的该第一表面；其中该半导体层的该第二表面为环境光入射面。
2.如权利要求1所述的黑色矩阵结构，其中该遮光层的材料包括钛金属、镍金属、铟金属、铜金属、银金属、铝金属、钼金属或其合金，或与上述合金的氧化物的堆叠组合。
3.如权利要求1所述的黑色矩阵结构，其中该遮光层包含一半导体掺杂剂。
4.如权利要求1所述的黑色矩阵结构，其中该半导体层的材料包括硅或锗。
5.如权利要求1所述的黑色矩阵结构，还包括一设于该半导体层的该第二表面的透光层，且该透光层的材料包括钛金属、镍金属、钽金属、铟金属、铜金属、银金属、铝金属、钼金属、锡金属、钨金属或半导体材料的氧化物或氮化物。
6.一种平面显示面板，包括一基板，其上定义有多个像素区；以及一黑色矩阵结构，设于该基板上，该黑色矩阵结构包括一半导体层；以及与该半导体层相互堆叠的一遮光层。
7.如权利要求6所述的平面显示面板，其中该遮光层的材料包括钛金属、镍金属、铟金属、铜金属、银金属、铝金属、钼金属或其合金，或与上述合金的氧化物的堆叠组合。
8.如权利要求6所述的平面显示面板，其中该遮光层包含一半导体掺杂剂。
9.如权利要求6所述的平面显示面板，其中该半导体层的材料包括硅或锗。
10.如权利要求6所述的平面显示面板，其中每一所述像素区区分为一显示区与一开关元件区。
11.如权利要求10所述的平面显示面板，其中该半导体层仅设置于每一所述开关元件区内。
12.如权利要求10所述的平面显示面板，其中该半导体层设置于每一所述开关元件区内与每一所述显示区内。
13.如权利要求10所述的平面显示面板，其中该遮光层设置于每一所述开关元件区内与每一所述显示区外。
14.如权利要求6所述的平面显示面板，还包括一设于该半导体层与该基板之间的透光层。
15.如权利要求14所述的平面显示面板，其中该透光层的材料包括钛、镍、钽、铟、铜、银、铝、钼、锡或钨的金属氧化物或氮化物。
16.如权利要求14所述的平面显示面板，其中该透光层的折射率大于该基板的折射率。
17.如权利要求6所述的平面显示面板，其中该基板的材料包括玻璃、塑料或石英。
18.如权利要求6所述的平面显示面板，其中该平面显示面板为一有机发光二极管显示面板。
全文摘要
一种黑色矩阵结构，包括一半导体层与一遮光层。半导体包括一第一表面与一第二表面，且遮光层设于半导体层的第一表面，其中半导体层的第二表面为环境光入射面。
文档编号H05B33/12GK1794481SQ200510120288
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者李世昊, 石明昌 申请人:友达光电股份有限公司