CN101388402B - 有机发光显示器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机发光显示器及其制造方法。一种有机发光显示器包括：形成在基板上且连接到晶体管的有机发光二极管；形成在所述基板上并包括半导体层的光电二极管，所述半导体层包括高浓度P掺杂区、高浓度N掺杂区和具有缺陷的本征区；和控制器，该控制器通过根据从所述光电二极管输出的电压控制施加到第一电极和第二电极的电压，来均匀地控制所述有机发光二极管发出的光的亮度。
Description
技术领域
本发明的各方面涉及有机发光显示器及其制造方法。更具体地说，本发明的各方面涉及包括光电二极管的有机发光显示器及其制造方法，该光电二极管包括光接收器，其中通过使光接收器经历干蚀刻工艺形成缺陷点。
背景技术
有机发光显示器是一种具有自发光特征的下一代显示器。与液晶显示器(LCD)相比，有机发光显示器在视角、对比度、响应时间和功耗方面具有良好的物理特性。有机发光显示器包括有机发光二极管，该有机发光二极管包括阳极、有机薄膜层和阴极。有机发光显示器的类型包括：无源矩阵显示器，其中有机发光二极管以矩阵模式连接在扫描线和信号线之间，从而构成像素；和有源矩阵显示器，其中各个像素的操作由起开关作用的薄膜晶体管(TFT)来控制。
然而，有机发光显示器的问题在于，由于发出光的有机薄膜层是由有机材料制成的，而有机材料的特性会随着时间的推移而恶化，会导致发出的光的亮度较低。另外，有机发光显示器的对比度会由于从外部入射的光的反射而变差。
发明内容
因此，本发明的各方面提供一种包括光电二极管的有机发光显示器及其制造方法，该有机发光显示器根据从外部入射的光的强度来调节发出光的亮度。
本发明的各方面还提供一种能够增强光电二极管的光接收效率的有机发光显示器及其制造方法。
根据本发明的实施例，提供一种有机发光显示器，该有机发光显示器包括：形成在基板上并连接到包括栅极、源极和漏极的晶体管的有机发光二极管，该有机发光二极管包括第一电极、有机薄膜层和第二电极；形成在所述基板上并包括半导体层的光电二极管，该半导体层包括彼此连接的高浓度P掺杂区、高浓度N掺杂区和具有缺陷的本征区；和控制器，通过根据从所述光电二极管输出的电压控制施加到所述第一电极和所述第二电极的电压，来均匀地控制所述有机发光二极管发出的光的亮度。
根据本发明的实施例，提供一种有机发光显示器，该有机发光显示器包括：有机发光二极管；形成在基板上的光电二极管；控制器，通过根据从所述光电二极管输出的电压控制施加到所述有机发光二极管的电极的电压，来控制所述有机发光二极管发出的光的亮度；和位于所述基板的上表面与所述光电二极管的下表面之间的反射层。
根据本发明的另一实施例，提供一种制造有机发光显示器的方法，该方法包括：在形成于基板上的缓冲层上形成第一半导体层和第二半导体层；形成包括所述第一半导体层的光电二极管，所述第一半导体层包括高浓度P掺杂区、本征区和高浓度N掺杂区，并形成所述第二半导体层的源区/漏区和沟道区；在包括所述第一半导体层和所述第二半导体层的整个表面上形成栅极绝缘体，随后在设置于所述沟道区上的栅极绝缘体上形成栅极；在所述栅极绝缘体和所述栅极上形成层间绝缘体；和利用干蚀刻工艺对所述层间绝缘体和所述栅极绝缘体制成图样，以形成接触孔，从而露出所述源区/漏区、所述高浓度P掺杂区和所述高浓度N掺杂区并随后露出所述本征区。
根据本发明的另一实施例，提供一种制造有机发光显示器的方法，该方法包括：在基板上形成包括第一半导体层的光电二极管，该第一半导体层包括P掺杂区、本征区和N掺杂区；在所述基板上形成薄膜晶体管；在所述光电二极管上形成至少一个绝缘层；和利用干蚀刻对所述至少一个绝缘层制成图样，以露出所述第一半导体层的本征区，其中用于露出所述第一半导体层的本征区的干蚀刻在所述本征区中产生缺陷点。
本发明的附加方面和/或优势将在以下的描述中部分地列出，并且将从描述中部分地显而易见，或者可以通过对发明的实践来获悉。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面和优势将从以下结合附图对实施例的描述中变得明显并更加易于认知。在附图中：
图1是示出包括薄膜晶体管的常规有机发光显示器的示意性截面图；
图2是示出根据本发明实施例的包括光电二极管的有机发光显示器的截面图；
图3A是示出根据本发明实施例的光电二极管的半导体层及该半导体层上面的层的示意图；
图3B是示出根据本发明另一实施例的光电二极管的半导体层及该半导体层上面的层的示意图；
图3C是示出根据缺陷密度的光传导率的曲线图；以及
图4A-图4E是示出根据本发明实施例的制造有机发光显示器的方法的截面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的这些实施例，这些实施例的例子在附图中示出。在附图中，相同的附图标记始终指相同的元件。为了解释本发明，以下将通过参见附图来描述实施例。
现在将参见示出本发明示例性实施例的附图，在下文中更加充分地描述本发明的各方面。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于这里所提出的实施例。相反，所提供的这些实施例将使得该公开内容全面和完整，并且将充分地向本领域技术人员传达本发明的范围。
在附图中，为了清楚地示出起见，层和区域的尺寸可能被放大。还将理解，当层或元件被称为位于另一层、元件或基板“上”时，它可以直接位于另一层、元件或基板上，也可以存在中间层或元件。进一步，将理解到，当层或元件被称为位于另一层或元件“下面”时，它可以直接位于另一层或元件下面，也可以存在一个以上中间层或元件。另外，还将理解到，当层或元件被称为位于两层或元件“之间”时，它可以是这两层或元件之间仅有的层或元件，也可以存在一个以上中间层或元件。相同的附图标记始终指相同的元件。
图1是示出包括薄膜晶体管的有机发光显示器的示意性截面图。缓冲层11形成在基板10上，提供源区/漏区12a和12b和沟道区12c的半导体层12形成在缓冲层11上。通过栅极绝缘体13与半导体层12绝缘的栅极14形成在半导体层12上，并且层间绝缘体15沿包括栅极14的整个上表面而形成。层间绝缘体15中有接触孔形成，以露出源区/漏区12a和12b。
通过接触孔连接到源区/漏区12a和12b的源极/漏极16a和16b形成在层间绝缘体15上，保护层17形成在包括源极/漏极16a和16b的整个上表面中。保护层17中有通孔形成，以露出源极16a或漏极16b。阳极18和像素限定层19形成在保护层17上，阳极18通过通孔连接到源极16a或漏极16b，像素限定层19出于限定发光区域的目的而用于露出阳极18的预定区域。有机薄膜层20和阴极21形成在阳极18上。
在上述有机发光显示器的操作中，当在阳极18与阴极21之间施加预定电压时，通过阴极21注入的电子与通过阳极18注入的空穴在有机薄膜层20中复合，从而发光。
构成有机发光显示器发光层的有机材料的特性随着时间的推移而恶化，因此有机发光显示器中发出的光的亮度也降低。为了解决以上提出的问题，本发明人发现可通过利用光电二极管来检测从外部入射的光或内部发出的光，来均匀地控制发出的光的亮度。然而，随着显示装置变得更小和更薄，光电二极管的尺寸也减小，因此光电二极管的光接收区域和效率变差。
图2是示出根据本发明实施例的包括光电二极管的有机发光显示器的截面图。如图2所示，反射层110形成在基板100的预定区域中。反射层110形成在与发光区域邻近的非发光区域中，并由诸如Ag、Mo、Ti、Al或Ni之类的金属制成。当来自外部的光入射到光电二极管时，通过该光电二极管的光线和朝基板传播的光线被反射层110反射，并再次进入该光电二极管。因此，该光电二极管的光接收效率得到改进。
缓冲层120形成在基板100的包括反射层110的整个表面上。半导体层130a形成在缓冲层120上，半导体层130a包括高浓度P掺杂区131、高浓度N掺杂区132和本征区133，从而形成光电二极管。半导体层130b形成在缓冲层120上与半导体层130a邻近的区域中，半导体层130b包括源区/漏区134和135以及沟道区136。栅极绝缘体140形成在半导体层130a和130b上，利用栅极绝缘体140与半导体层130b绝缘的栅极150形成在半导体层130b上。层间绝缘体160形成在包括栅极150的整个上表面上。层间绝缘体160中有接触孔形成，以露出源区/漏区134和135。源极/漏极170a和170b形成在层间绝缘体160上，并通过接触孔连接到源区/漏区134和135。
该有机发光显示器的其它部件与图1中示出的常规有机发光显示器的相应部件相同，因此没有在图2中再次示出。具体来说，保护层(例如，图1中示出的保护层17)形成在图2中示出的结构的包括源极/漏极170a和170b的整个上表面上。保护层中有通孔形成，以露出源极或漏极。并且，阳极和像素限定层(例如，图1中示出的阳极18和像素限定层19)形成在保护层上，阳极通过通孔连接到源极170a或漏极170b，像素限定层用于露出阳极的预定区域，从而限定发光区域。有机薄膜层和阳极(例如，图1中示出的有机薄膜层20和阴极21)形成在阳极上。有机薄膜层可以以包括被顺序层压的空穴传输层、有机发光层和电子传输层的结构形成，并且可以进一步包括空穴注入层和电子注入层。
如上所述，包括阳极、有机薄膜层和阴极的有机发光二极管，由于空穴和电子的复合中所生成的能量的差异而发光。如果向阳极和阴极施加预定的电压，则通过阳极注入的空穴和通过阴极注入的电子在有机薄膜层中复合。当如上所述向外面发出光时，来自外部光源的光入射到有机发光显示器。由包括高浓度P掺杂区131、高浓度N掺杂区132和本征区133的半导体层130a制成的光电二极管，接收从外部入射的光并根据光的强度生成电信号。
光电二极管是将光信号转化为电信号的半导体器件。光电二极管处于反向偏压状态下，也就是说，负(-)电压施加到高浓度P掺杂区131，正(+)电压施加到高浓度N掺杂区132。当光入射到处于反向偏压状态下的光电二极管上时，那么由于电子和空穴沿本征区133上形成的耗尽区移动而使电流流动。结果，输出与光的强度成比例的电压。
在发光二极管的操作中，控制器接收从光电二极管输出的电压，并控制施加到该发光二极管的电压。这样，有机发光显示器发出的光的强度可以由从外部入射的光的强度来控制，因此可以均匀地控制有机发光显示器中发出的光的亮度。
如上所述，当来自外部的光入射到光电二极管时，通过该光电二极管朝基板发送的光被反射层110反射并再次进入该光电二极管。因此，该光电二极管的光接收效率得到改进。
通常，构成光电二极管的半导体层130a由多晶硅制成，但是由于半导体层130a所形成的厚度大约为500
因此可能难以获得足够的光接收效率。另外，随着显示装置变得更小和更薄，光电二极管的尺寸也减小，因此光电二极管的光接收效率变差。然而，根据本发明的各方面，由于反射层110所提供的光接收效率的提高，因此可以提供更小的光电二极管和显示装置。
图3A是示出根据本发明实施例的光电二极管的半导体层130a和上面的层的示意图。如图3A所示，光电二极管的半导体层130a形成在基板100、反射层110和缓冲层120上。半导体层130a由多晶硅制成。半导体层130a包括高浓度P掺杂区131、本征区133和高浓度N掺杂区132。在具有这种普通PIN结构的光电二极管中，电子-空穴对主要在作为该半导体层中心区的本征区133中生成。栅极绝缘体140和层间绝缘体160形成在半导体层上。在利用干蚀刻工艺形成接触孔之后，分别连接到高浓度P掺杂区131和高浓度N掺杂区132的电极180a和180b形成在所述半导体层上。
半导体层130a和130b可以由多晶硅制成。由于由多晶硅制成的光电二极管具有比由非晶硅制成的光电二极管低的光敏感度，因此这里可以提供如图3B所示的光电二极管，以给光电二极管提供增加的透光率。图3B是示出光电二极管的半导体层和上面的层的示意图。如图3B所示，光电二极管的半导体层130a形成在基板100、反射层110和缓冲层120上。半导体层130a由多晶硅制成。半导体层130a包括高浓度P掺杂区131、本征区133和高浓度N掺杂区132。栅极绝缘体140和层间绝缘体160形成在所述半导体层上。
通常，仅接触孔通过干蚀刻来形成，但是在该实施例中，本征区133上的光接收器190也被干蚀刻。具体来说，接触孔和光接收器190通过干蚀刻工艺来形成，并提供电极180a和180b，电极180a和180b分别连接到高浓度P掺杂区131和高浓度N掺杂区132。通过干蚀刻工艺而形成的光接收器190露出本征区133。
当进行干蚀刻时，半导体层130a的本征区133的多晶硅被等离子体损伤(等离子体损伤)，因此在本征区133中生成缺陷点。在这种情况下，如图3C，即示出根据缺陷密度的光传导率的图所示，由于缺陷点响应于光而增加电子-空穴对的生成，因此等离子体损伤是所期望的。如图3C所示，已经通过试验表明，如果每单位体积(1cm3)的缺陷密度增加，则光传导率增加。因此，有意进行干蚀刻工艺，以增加本征区133中的缺陷，从而利用光而增加电子-空穴对的生成。
在下文中，将参见图4A-图4E，详细描述制造包括薄膜晶体管和图3C所示的光电二极管的有机发光显示器的方法。
参见图4A，通过利用溅射工艺等将诸如Ag、Mo、Ti、Al或Ni之类的金属沉积到基板100上，接着使用预定的掩模通过曝光和显影工艺在基板100上制成图样，从而在预定区域形成反射层110。将用于形成反射层110的金属沉积合适的厚度，例如，100至5,000
的厚度，以反射光。反射层110可以以比半导体层130a宽的范围形成，以便有效地反射朝基板100传播的光线。
参见图4B，缓冲层120和半导体层130顺序地形成在基板100的包括反射层110的整个表面上，然后对半导体层130制成图样，使得光电二极管的半导体层130a位于反射层110上，薄膜晶体管的半导体层130b位于缓冲层120上的与反射层110邻近的区域。缓冲层120防止热量对基板100产生损伤，并且该缓冲层120由诸如二氧化硅(SiO2)薄膜或氮化硅(SiNx)薄膜之类的绝缘材料形成。半导体层130由非晶硅或多晶硅形成。如果半导体层130由非晶硅制成，则该非晶硅可以通过热处理来结晶。
参见图4C，形成光电二极管的半导体层130a具有通过P型掺杂离子注入工艺而形成的高浓度P掺杂区131、通过N型掺杂离子注入工艺而形成的高浓度N掺杂区132以及本征区133。源区/漏区134和135以及沟道区136形成在用于形成薄膜晶体管的半导体层130b中。因此，光电二极管的高浓度P掺杂区131、高浓度N掺杂区132和本征区133形成在一个半导体层130a中，晶体管的源区/漏区134和135以及位于源区/漏区134和135之间的沟道区136形成在另一半导体层130b中。
参见图4D，栅极绝缘体140形成在包括半导体层130a和130b的整个表面上。然后，栅极150形成在栅极绝缘体140的形成在沟道区136上的部分上。
参见图4E，层间绝缘体160形成在包括栅极150的整个表面上。层间绝缘体160和栅极绝缘体140的位于半导体层130b之上的部分利用干蚀刻工艺制成图样以形成接触孔，从而露出半导体层130b的源区/漏区134和135。源极/漏极170a和170b形成为通过接触孔连接到源区/漏区134和135。
此外，层间绝缘体160和栅极绝缘体140的位于半导体层130a之上的部分利用干蚀刻制成图样以形成接触孔，从而露出半导体层130a的高浓度P掺杂区131和高浓度N掺杂区132。电极180a和180b形成为通过接触孔来分别连接到高浓度P掺杂区131和高浓度N掺杂区132。
进一步，栅极绝缘体140和层间绝缘体160的在半导体层130a的本征区133之上的部分也被干蚀刻以形成光接收器190。在干蚀刻过程中，半导体层130a的本征区133的多晶硅被等离子体损伤(等离子体损伤)，因此在本征区133中生成缺陷点。结果，响应于光而增加电子-空穴对的生成。
之后，保护层(例如，图1中示出的保护层17)可以形成在图4E中示出的结构的包括光电二极管和薄膜晶体管的整个上表面上。保护层17中可以有通孔形成，以露出源极170a或漏极170b。阳极和像素限定层(例如，图1中示出的阳极18和像素限定层19)可以形成在保护层上，阳极通过通孔连接到源极170a或漏极170b，像素限定层用于露出阳极的预定区域，从而限定发光区域。有机薄膜层和阴极(例如，图1中示出的有机薄膜层20和阴极21)可以形成在阳极上。有机薄膜层可以以包括顺序层压的空穴传输层、有机发光层和电子传输层的结构形成，并且可以进一步包括空穴注入层和电子注入层。
应当理解，其它结构可以用于发光二极管和薄膜晶体管。
如上所述，本发明的各方面提供一种包括光电二极管的有机发光显示器及其制造方法，该有机发光显示器根据从外部入射的光的强度来调节发出的光的亮度。另外，本发明的各方面提供一种能够增强光电二极管的光接收效率的有机发光显示器及其制造方法。
尽管已经示出并描述了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员应当认知到，可以在不脱离本发明原理和精神的情况下对这些实施例进行改变，而本发明的范围在权利要求和其等同物中限定。
Claims (7)
1.一种有机发光显示器，包括：
有机发光二极管，被连接到晶体管，并且包括第一电极、有机薄膜层和第二电极；
光电二极管，被形成在基板上并且包括半导体层，该半导体层包括高浓度P掺杂区、高浓度N掺杂区和具有缺陷的本征区；
控制器，通过根据从所述光电二极管输出的电压控制施加到所述第一电极和所述第二电极的电压，来均匀地控制所述有机发光二极管发出的光的亮度；和
在所述基板的上表面与所述光电二极管的下表面之间形成的反射层，该反射层将从所述有机发光二极管的外部入射的光反射到所述光电二极管上。
2.根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中所述反射层包括从由Ag、Mo、Ti、A1和Ni组成的组中选择的金属。
3.根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中所述反射层具有100到5000
的厚度。
4.一种制造有机发光显示器的方法，该方法包括：
在形成于基板上的缓冲层上形成第一半导体层和第二半导体层；
形成包括所述第一半导体层的光电二极管，所述第一半导体层包括高浓度P掺杂区、本征区和高浓度N掺杂区，并形成所述第二半导体层的源区/漏区和沟道区；
形成栅极绝缘体以覆盖所述第一半导体层和所述第二半导体层；
在所述栅极绝缘体的设置于所述第二半导体层的沟道区上方的部分形成栅极；
在所述栅极绝缘体和所述栅极上形成层间绝缘体；和
利用干蚀刻对所述层间绝缘体和所述栅极绝缘体制成图样，以形成接触孔，从而露出所述第二半导体层的源区/漏区、所述第一半导体层的高浓度P掺杂区和高浓度N掺杂区以及所述第一半导体层的本征区，其中
所述方法进一步包括：
在所述基板的上表面与所述光电二极管的下表面之间形成反射层，其中
用于露出所述第一半导体层的本征区的干蚀刻在所述本征区中产生缺陷点。
5.根据权利要求4所述的制造有机发光显示器的方法，其中所述反射层由从由Ag、Mo、Ti、Al和Ni组成的组中选择的一种形成。
6.根据权利要求4所述的制造有机发光显示器的方法，其中所述反射层以100到5000
的厚度形成。
7.根据权利要求4所述的制造有机发光显示器的方法，进一步包括在所述层间绝缘体上形成发光二极管。
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