专利名称：有机发光显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机发光显示装置，该有机发光显示装置具有用于接收从外部源入射到非像素区的蓝波长光的光电二极管。
背景技术：
通常，有机发光显示装置包括具有阳极和阴极的一对电极以及发光层。它还可包括空穴注入层、空穴传输层、电子注入层和电子传输层。这样的有机发光显示装置根据下面的发光原理来发光。空穴从阳极注入到空穴注入层中，注入的空穴通过空穴传输层被传输到发光层。此外，电子从阴极注入到电子注入层中，注入的电子通过电子传输层被传输到发光层。传输的空穴和传输的电子在发光层中彼此结合，从而形成激子。当激子降至较低的能级时，发光层发光。
在下文中，将参照图1更加详细地描述传统的有机发光显示装置。
图1是传统的有机发光显示装置的剖视图。
参照图1，有机发光显示装置10包括形成在基底100上的缓冲层110和设置在缓冲层110上的薄膜晶体管(TFT)120。TFT 120包括半导体层121、栅电极122、源电极和漏电极123。平坦化层130设置在TFT 120上。第一电极层140设置在平坦化层130上，并与源电极或漏电极123电连接。像素限定层150设置在第一电极层140和平坦化层130上。像素限定层150包括至少部分地暴露第一电极层140的开口。发光层160设置在像素限定层150的开口中的第一电极层140上。有机发光显示装置10还可包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和/或电子注入层。第二电极层170设置在发光层160上方。
随着时间推移，形成有机发光显示装置10的发光层160的有机材料会劣化，从而改变像素的亮度，导致显示器的图像品质或亮度的值与期望值不同。因此，有机发光显示装置不会具有长的寿命。
为了解决以上问题，已经提出了在有机发光显示装置中形成光电二极管的方法。这种方法通过利用光电二极管将光电二极管接收的(或入射在光电二极管上的)光能转化为电信号，从而对于输入信号能够显示出均匀的亮度，而与有机发光显示装置的劣化无关。
然而，上述光电二极管根据光的波长具有小于50％的相对低的光接收率。因此，利用光电二极管使有机发光显示装置的亮度可被控制的程度受到限制。
发明内容
本发明的一方面提供了一种有机发光显示装置，该有机发光显示装置具有用于接收从外部源入射到非像素区的蓝波长光的光电二极管。通过控制在光电二极管下方的缓冲层的厚度和光电二极管的本征区的宽度，可以提高光电二极管的量子效率。
根据本发明的一个实施例，一种有机发光显示装置包括基底，具有像素区和非像素区；第一缓冲层和第二缓冲层，设置在所述基底上方；薄膜晶体管，设置在所述第二缓冲层上方；有机发光二极管，设置在所述像素区中并设置在所述薄膜晶体管上方，并与所述薄膜晶体管电连接；光电二极管，设置在所述非像素区中的所述第二缓冲层上，并适于从外部源接收蓝波长的入射光。所述第一缓冲层的厚度在大约700至大约900的范围内，所述第二缓冲层的厚度在大约500至大约700的范围内。所述光电二极管包括N型掺杂区、P型掺杂区和宽度在大约1μm至大约10μm的范围内的本征区。
所述第一缓冲层可由氧化硅(SiO2)制成，所述第二缓冲层可由氮化硅(SiNx)制成。所述P型掺杂区可以与所述N型掺杂区间隔大于大约1μm的距离。本征区可以设置在N型掺杂区和P型掺杂区之间。N型掺杂区、P型掺杂区和本征区可全部形成在单个平面上。
从结合附图的对示例性实施例的以下描述中，本发明的这些和/或其它方面及特征将变得清楚且更易于理解，在附图中图1是传统的有机发光显示装置的剖视图；图2是根据本发明实施例的光电二极管的剖视图；图3是根据本发明实施例的具有光电二极管的有机发光显示装置的剖视图；图4是示出根据本发明实施例的从外部源接收蓝波长光的光电二极管的量子效率的曲线图。
具体实施例方式
将参照附图以更加详细的方式来描述本发明的示例性实施例。
图2是根据本发明实施例的光电二极管的剖视图。
参照图2，光电二极管240包括N型掺杂区241；P型掺杂区243，与N型掺杂区241间隔开1μm至10μm的距离；本征区242，设置在N型掺杂区241和P型掺杂区243之间。N型掺杂区241、P型掺杂区243和本征区242可以全部形成在单个平面(single plane)上。
可由多晶硅构成光电二极管240，可采用热处理(可以是预定的热处理)使非晶硅结晶来获得所述多晶硅。可通过将高浓度的N型杂质的离子注入到多晶硅的第一区域中来形成N型掺杂区241。以基本相同的方式，可通过将高浓度的P型杂质的离子注入到多晶硅的第二区域中来形成P型掺杂区243。
本征区242作为本征层形成在N型掺杂区241和P型掺杂区243之间，所述本征层是多晶硅的没有注入N型杂质和P型杂质的区域。本征区242根据入射在其表面上的光产生电荷，并将所述电荷转化为电能。在一个实施例中，本征区242形成为1μm至10μm的宽度W。通过将本征区242形成为1μm至10μm的宽度W，光电二极管240对蓝波长范围的量子效率可为50％至95％。在一个实施例中，由于可通过减小N型掺杂区241和P型掺杂区243之间的结区域(junction area)的尺寸来提高像素的开口率，且在1μm的宽度下对蓝波长范围的量子效率大于50％，因此本征区242形成为1μm的宽度W。当本征区242形成为小于1μm的宽度W时，对蓝波长范围的量子效率会小于50％，从而不会适当地控制使用光电二极管240的有机发光显示装置的亮度。此外，当本征区242形成为大于10μm的宽度W时，光电二极管240占据的区域会变得太大，从而会降低开口率。
在操作中，将阳极电压ANODE施加到N型掺杂区241，将阴极电压CATHODE施加到P型掺杂区243。本征区变得完全耗尽(即，它进入完全耗尽状态)。因此，本征区通过吸收外部施加的蓝波长(即，450nm至480nm范围内的波长)的光能来产生并积累电荷，并将它们转化为电信号。
图3是根据本发明一个实施例的具有光电二极管的有机发光显示装置的剖视图。
参照图3，有机发光显示装置20包括基底200，具有像素区A和非像素区B；第一缓冲层210和第二缓冲层220，形成在基底200上；薄膜晶体管(TFT)230，形成在第二缓冲层220上；有机发光二极管260，形成在TFT 230上，并与TFT 230电连接；光电二极管240，形成在非像素区B中的第二缓冲层220上，用于从外部源接收蓝波长的入射光，其中，第一缓冲层210的厚度为大约700(0.07μm)至900(0.09μm)，第二缓冲层220的厚度为大约500(0.05μm)至700(0.07μm)，并且其中，光电二极管240包括N型掺杂区241、P型掺杂区243和宽度在大约1μm至10μm的范围内的本征区242。
可由绝缘材料(例如玻璃、塑料、硅或合成树脂)来制成基底200。在一个实施例中，基底200是透明基底，例如玻璃基底。在一个实施例中，像素区A指基本上用于显示图像的区域，非像素区B指基底200的除像素区A之外的所有区域。
第一缓冲层210形成在基底200上。可以由氧化硅膜SiO2来制成第一缓冲层210。在一个实施例中，第一缓冲层210的厚度在大约700(0.07μm)至900(0.09μm)的范围内。在一个实施例中，第一缓冲层210的厚度为大约800(0.08μm)。可以由氮化硅膜SiNx来制成第二缓冲层220。在一个实施例中，第二缓冲层220的厚度在大约500(0.05μm)至700(0.07μm)的范围内。在一个实施例中，第二缓冲层220的厚度为大约600(0.06μm)。因为上述厚度允许光电二极管240接收蓝波长的入射光，所以第一缓冲层210和第二缓冲层220形成为具有上述的厚度。厚度小于700(0.07μm)的第一缓冲层210和厚度小于500(0.05μm)的第二缓冲层220不能有效地防止杂质扩散到TFT 230中以及光电二极管240中。相反，考虑到近来开发超轻和超薄的显示装置的趋势，厚度大于900(0.09μm)的第一缓冲层210和厚度大于700(0.07μm)的第二缓冲层220不会是有益的。根据本发明上述实施例的第一缓冲层210和第二缓冲层220更有效地防止在TFT 230和光电二极管240被形成从而被后处理时的杂质扩散。
TFT 230形成在像素区A中的第二缓冲层220上。TFT 230具有半导体层231、栅电极232以及源电极和漏电极233。可以利用低温多晶硅(LTPS)来形成TFT 230，其中，利用照射激光等使形成在第二缓冲层220上的非晶硅层结晶来获得所述低温多晶硅。栅极绝缘层可设置在半导体层231上。栅电极232可以以特定的图案(可以是预定的)设置在栅极绝缘层上。层间绝缘层可设置在栅电极232上。
TFT 230的源电极和漏电极233可以设置在层间绝缘层上或设置在层间绝缘层上方，并可通过穿过栅极绝缘层和层间绝缘层形成的接触孔分别与半导体层231的两侧电连接。
光电二极管240可形成在非像素区B中的第二缓冲层220上。具有P-i(本征)-N结构的光电二极管240包括N型掺杂区241，正电压被施加到N型掺杂区241；P型掺杂区243，负电压被施加到P型掺杂区243；本征区242，形成为大约1μm至大约10μm的宽度。
通常，光电二极管是形成为在二极管的结部分具有光探测功能的半导体器件，其中，所述光电二极管是用于通过将光能转化为电能来从光信号获得电信号(电流或电压)的光学传感器。这里，这种光电二极管利用这样的原理，即，因为通过光子的吸收来产生电子或空穴，所以根据光信号来调节二极管的导电率。即，光电二极管的电流根据载荷子的光学产生速率本征地改变，这种性质将随着时间推移的光信号转化为电信号。
可以通过以下工艺来获得光电二极管240。首先，将非晶硅层沉积在非像素区B中，采用热处理(可以是预定的热处理)使非晶硅层结晶，从而形成多晶硅。随后，通过将高浓度的N型杂质的离子注入到多晶硅的第一区域中来形成N型掺杂区241。以基本相同的方式，通过将高浓度的P型杂质的离子注入到多晶硅的与第一区域水平地间隔开的第二区域中来形成P型掺杂区243。
此外，将本征区242作为本征层设置在N型掺杂区241和P型掺杂区243之间，所述本征层是多晶硅的没有掺杂N型杂质和P型杂质的区域。本征区242根据入射在本征区242的表面上的光产生电荷，并将它们转化成电能。在一个实施例中，本征区242形成为1μm至10μm的宽度。宽度在大约1μm至10μm的范围内的本征区242对蓝波长范围具有大约50％至95％之间的量子效率。在一个实施例中，本征区242的宽度为大约2μm至大约10μm。
在操作中，将阳极电压ANODE施加到N型掺杂区241，将阴极电压CATHODE施加到P型掺杂区243。因此，本征区242变得完全耗尽，通过吸收蓝波长范围(即，450nm至480nm范围内的波长)的入射光的光能来产生并积累电荷，从而输出电信号。
光电二极管240可吸收从发光二极管260发射的光并将它转化成电信号。具体地讲，可将光电二极管240吸收的光(即，有机发光二极管260的实际亮度值)与预定的亮度基准值相比。光电二极管240可通过电信号来控制实际亮度值偏离预定的亮度基准值的任意偏差，从而有利于从有机发光二极管260输出恒定的亮度，即，发光层262产生的光。例如，光电二极管240产生的电信号可以被输入到比较器中，该比较器用于将实际亮度值与预定的亮度基准值相比。
更具体地讲，当从光电二极管240输出的电信号(即，表示实际亮度值的信号)低于预定的亮度基准值时，比较器可产生控制信号，以增大有机发光二极管260的发光层262发射的光的亮度。相似地，当从光电二极管240输出的电信号高于预定的亮度基准值时，比较器可产生控制信号，以减小有机发光二极管260的发光层262发射的光的亮度。
可选择地，与从有机发光二极管260吸收的光的量有关的光电二极管240产生的电信号(即，电流或电压)可被提供到控制器，使得控制器相对于从发光层262产生的光可输出用于控制发光层262的亮度的各控制信号。因此，光电二极管240可维持有机发光二极管260的发光层262中产生的恒定亮度的光。
平坦化层250形成在TFT 230上方，由氧化硅膜SiO2或氮化硅膜SiNx来制成平坦化层250。
有机发光二极管260形成在平坦化层250上方，有机发光二极管260与TFT 230电连接。有机发光二极管260包括第一电极层261、发光层262和第二电极层263。
有机发光二极管260的发光层262和第二电极层263形成在第一电极层261上方。有机发光二极管260形成在平坦化层250上方，且通过通孔与源电极或漏电极233电连接，其中，以这样的方式来形成通孔，即，通过蚀刻平坦化层250的区域来暴露源电极或漏电极233。
形成在平坦化层250上方的像素限定层(或像素限定膜)270包括至少部分地暴露第一电极层261的开口。由一种或多种适合的有机绝缘材料(例如丙烯酸酯(acrylic)有机化合物、聚酰胺、聚酰亚胺等)来制成像素限定层270。然而，像素限定层270的实施例不局限于此。
有机发光二极管260的发光层262形成在像素限定层270的部分地暴露第一电极层261的开口中。有机发光二极管260还可至少部分地包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层。这里，因为分别从第一电极层261和第二电极层263注入的空穴和注入的电子彼此结合，所以发光层262产生光。
有机发光二极管260的第二电极层263形成在发光层262和像素限定层270上。此外，在用于具有底部发射型结构的有机发光显示装置的本发明的实施例中，由反射金属膜制成至少一层的第二电极层263。
图4是示出根据本发明实施例的接收外部施加的蓝波长光的光电二极管的量子效率的曲线图。
参照图4，曲线图的X轴表示波长范围，Y轴表示光电二极管的量子效率。更详细地讲，该曲线图表明，用于接收外部施加的蓝波长光的光电二极管的量子效率取决于光电二极管的本征区的宽度，其中，第一缓冲层厚度为800(0.08μm)，第二缓冲层厚度为600(0.06μm)，第一缓冲层和第二缓冲层形成在光电二极管下方。
例如，当本征区的宽度为1μm时，在蓝波段C中，即在450nm至480nm范围的波段中，量子效率为大致85％。此外，当本征区形成为2μm至10μm的宽度时，量子效率在85％至95％的范围内。
因此，当本征区形成为1μm至10μm的宽度W时，量子效率在85％至95％的范围内。当本征区的宽度小于1μm时，量子效率会在20％至40％的范围内，不会产生足够的电荷，从而不会适当地控制利用光电二极管的有机发光器件的亮度。
如上所述，本发明的实施例提供了一种有机发光显示装置，该有机发光显示装置具有接收入射在非像素区上的蓝波长光的光电二极管。根据本发明的实施例，通过控制形成在光电二极管下方的一层或多层缓冲层的厚度和光电二极管的本征区的宽度，可将光电二极管的量子效率提高至50％至95％。通过利用从光电二极管输出的电信号，可将有机发光显示装置的亮度控制得基本上均匀。因此，可使由有机发光器件的劣化引起的亮度改变最小化，或者可减小所述亮度改变，从而延长了装置的使用寿命。
此外，通过控制流到设置在各像素中的有机发光器件的期望的电流，可提供与高清晰度的显示器一致的高品质图像。
虽然已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，在这些实施例中可作出改变，以权利要求及其等同物来限定本发明的范围。
权利要求
1.一种有机发光显示装置，包括基底，具有像素区和非像素区；第一缓冲层和第二缓冲层，设置在所述基底上方；薄膜晶体管，设置在所述第二缓冲层上方；有机发光二极管，设置在所述像素区中，并设置在所述薄膜晶体管上方，并且与所述薄膜晶体管电连接；光电二极管，设置在所述非像素区中的所述第二缓冲层上，并适于从外部源接收蓝波长的入射光，其中，所述第一缓冲层的厚度在大约700至大约900的范围内，所述第二缓冲层的厚度在大约500至大约700的范围内，其中，所述光电二极管包括N型掺杂区、P型掺杂区和宽度在大约1μm至大约10μm的范围内的本征区。
2.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述光电二极管与所述薄膜晶体管间隔开。
3.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述第一缓冲层由氧化硅制成。
4.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述第二缓冲层由氮化硅制成。
5.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中所述N型掺杂区形成在所述非像素区中的所述第二缓冲层上，所述P型掺杂区形成在所述非像素区中的所述第二缓冲层上，并与所述N型掺杂区间隔从大约1μm至大约10μm范围内的距离，所述本征区形成在所述N型掺杂区和所述P型掺杂区之间，所述N型掺杂区、所述P型掺杂区和所述本征区全部形成在单个平面上。
6.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述光电二极管适于输出对应于所述蓝波长的入射光的电信号。
7.如权利要求6所述的有机发光显示装置，其中，所述电信号适于控制从所述有机发光二极管发射的光的亮度。
8.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述蓝波长包括在大约450nm至大约480nm的范围内的波段。
9.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述光电二极管形成为非晶硅层。
10.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述有机发光显示装置具有底部发射型结构。
11.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述本征区的宽度在大约2μm至大约10μm的范围内。
12.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述基底包括玻璃、塑料、硅或合成树脂。
13.如权利要求12所述的有机发光显示装置，其中，所述基底是玻璃基底。
14.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述第一缓冲层的厚度为大约800。
15.如权利要求1所述的有机发光显示装置，其中，所述第二缓冲层的厚度为大约600。
16.一种有机发光显示装置，包括基底，具有像素区和非像素区；第一缓冲层和第二缓冲层，设置在所述基底上；薄膜晶体管，设置在所述第二缓冲层上；平坦化层，设置在所述薄膜晶体管上；有机发光二极管，设置在所述像素区中的所述平坦化层上，并与所述薄膜晶体管电连接；光电二极管，设置在所述非像素区中的所述第二缓冲层上，被构造为从外部源接收蓝波长的入射光，其中，所述第一缓冲层的厚度在大约700至大约900的范围内，所述第二缓冲层的厚度在大约500至大约700的范围内，其中，所述光电二极管包括N型掺杂区、P型掺杂区和宽度在大约1μm至大约10μm的范围内的本征区。
全文摘要
本发明公开了一种具有用于接收蓝波长光的光电二极管的有机发光显示装置。在一个实施例中，有机发光显示装置包括基底，具有像素区和非像素区；第一缓冲层和第二缓冲层，设置在基底上方；薄膜晶体管(TFT)，设置在第二缓冲层上方；有机发光二极管，设置在像素区中并设置在TFT上方，并与TFT电连接；光电二极管，设置在非像素区中的第二缓冲层上，并适于从外部源接收蓝波长的入射光。第一缓冲层的厚度在700至900的范围内，第二缓冲层的厚度在500至700的范围内。光电二极管包括N型掺杂区、P型掺杂区和宽度在1μm至10μm的范围内的本征区。
文档编号H05B33/12GK101047204SQ20071009220
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月30日
发明者崔大撤, 崔炳德, 金庆保 申请人:三星Sdi株式会社