CN103022076B - 一种集成的微显示oled图像收发装置的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种集成的微显示OLED图像收发装置，包括基板、所述基板上的用于感光的光电二极管和所述基板上的用于发光的OLED，所述OLED发光光谱和所述光电二极管敏感的光谱不重合，还包括阻光层，所述OLED的金属互连线阳极和所述阻光层形成在金属间绝缘层上，所述阻光层确定所述OLED的发光区域的边界，所述光电二极管设置于所述OLED的金属互连线阳极旁边，且位于所述阻光层的下方，所述阻光层仅可透过预先设定的由所述光电二极管感应的波段的光。在此还提供一种集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法。通过设置阻光层，发射图像及外界光可通过阻光层的阻挡作用来避免影响图像接收。
Description
技术领域
本发明涉及OLED显示技术，尤其涉及一种集成的微显示OLED图像收发装置及其制作方法。
背景技术
有机发光器件（OLED）具有发光亮度高、驱动电压低、响应速度快、无视角限制、低功耗、超轻超薄、可具备任何形状，颜色输出为单色、白色或近红外线、寿命长等优点，在平板显示器、平面光源等领域具有巨大的应用前景。结合硅基CMOS驱动电路，可以整合信号撷取、信号处理、控制等功能。
参照图1所示的例子，光电二极管嵌入在微显示OLED阵列中的图像收发装置。其中，硅基光电二极管7对近红外光敏感，光电二极管阵列进一步形成近红外图像传感器。OLED由光反射阳极8、有机发光层5和透明阴极9组成，OLED阵列形成图像显示装置。OLED发光光谱分布和光电二极管敏感的光谱不重合。图像显示装置通过OLED发射可见光图像，图像传感器通过光电二极管探测近红外图像。在光电二极管旁边设计OLED发光源并交叉隔开，而发光与感光可以并行操作。若OLED发射近红外光，而光电二极管对可见光敏感，情况类似。
图1所示的OLED图像收发装置相比于传统的微显示OLED，最大的优势在于：在同一个CMOS芯片上集成显示和成像功能；外部电光器件减少，HMD尺寸减小；系统更加轻便、便宜；功能更强、性能更高、而功耗更低。可以应用于微型显示器，如HMD头戴显示器、行动装置或微投影装置、HUD抬头显示器、电子观景窗等；也可以用于具备穿透显示与摄录影的双向微显示器如互动式HMD、光学检查等；也可以用于感测器如光学感测器，作为萤光、颜色，流量测定等。
但是，如图1所示的图像收发装置中，发光光源20发出的可见光，一部分成为外输出光10，另一部通过器件内部的反射、散射返回向硅基板方向，其中部分光12被光电二极管探测，硅基光电二极管对可见光也敏感，因此会影响到光电二极管的红外性能。另外，外界环境可见光11也会影响红外光电二极管的性能，从而导致红外图像性能劣化。
若OLED发射红外光，则光电二极管只对可见光波段的光敏感，情况与上述类似。
发明内容
本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种集成的微显示OLED图像收发装置及其制作方法，优化图像传感器图像感测的性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种集成的微显示OLED图像收发装置，包括基板、所述基板上的用于感光的光电二极管和所述基板上的用于发光的OLED，所述OLED发光光谱和所述光电二极管敏感的光谱不重合，还包括阻光层，所述OLED的金属互连线阳极和所述阻光层形成在金属间绝缘层上，所述阻光层确定所述OLED的发光区域的边界，所述光电二极管设置于所述OLED的金属互连线阳极旁边，且位于所述阻光层的下方，所述阻光层仅可透过预先设定的由所述光电二极管感应的波段的光。
优选的实施方案如下：
所述阻光层和所述OLED的金属互连线阳极有交叠，所述阻光层边缘覆盖在所述OLED的金属互连线阳极上。
所述OLED用于发射可见光，所述光电二极管用于感应近红外波段的红外光，或者，所述OLED用于发射近红外光，所述光电二极管用于感应可见光波段的光。
所述阻光层是光吸收层或滤光膜或光吸收层与滤光膜的结合，所述滤光膜是长波（红外波段通过）/短波通（可见光波段通）干涉滤光膜或带通型干涉滤光膜，所述干涉滤光膜采用真空镀膜制备，所述光吸收层采用高分子材料膜。阻光层可以采用光刻的方式成形。
所述带通型干涉滤光层是多层介质膜，所述多层介质膜具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。
一种集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法，包括在基板上形成光电二极管和OLED的步骤，还包括在所述光电二极管之上形成阻光层的步骤，所述阻光层仅可透过预先设定的由所述光电二极管感应的波段的光，所述OLED的金属互连线阳极和所述阻光层形成在金属间绝缘层上，所述阻光层确定所述OLED的发光区域的边界。
优选的实施方案如下：
所述阻光层和所述OLED的金属互连线阳极有交叠，所述阻光层边缘覆盖在所述OLED的金属互连线阳极上。
形成所述阻光层的步骤在所述OLED的金属互连线阳极刻蚀成形之后进行。
形成所述光电二极管、所述OLED和所述阻光层的步骤包括：
在p-Si基板上形成所述n阱；
在所述n阱形成所述光电二极管；
在所述光电二极管和所述基板上形成层间绝缘层；
在所述层间绝缘层中形成所述插拴，在所述层间绝缘层上形成金属互连线，所述n阱通过接触件和所述插拴连接到所述金属互连线；
在所述层间绝缘层和所述金属互连线上面形成金属间绝缘层；
在所述金属间绝缘层上形成所述OLED的金属互连线阳极；
在所述金属间绝缘层上形成所述阻光层。
所述金属间绝缘层经化学机械抛光或采用平整材料。
本发明有益的技术效果：
根据本发明，由于设置了阻光层，若OLED发射可见光而光电二极管感应红外光，则光电二极管只透过阻光层接收近红外波段的红外光，若OLED发射红外光而光电二极管感应可见光，则光电二极管只透过阻光层接收可见光波段的可见光。对于第一种情况，OLED发射可见光在器件内部反射或散射后，射向光电二极管的光被阻光层吸收或反射，不能被光电二极管探测到，而外界环境光中的可见光被阻光层吸收或反射，也不能被光电二极管探测到，而入射到装置的红外光则不受阻挡，可以被光电二极管探测到，对于第二种情况，OLED发射红外光在器件内部反射或散射后，射向光电二极管的光被阻光层吸收或反射，不能被光电二极管探测到，而外界环境光中的红外光被阻光层吸收或反射，也不能被光电二极管探测到，而入射到装置的可见光则不受阻挡，可以被光电二极管探测到。通过阻光层的阻挡作用，使得图像收发装置接收图像避免受到发射图像以及外界环境光的不利影响，提高图像探测准确性和可靠性，优化图像探测性能。
附图说明
图1是已有的微显示OLED图像收发装置的剖面示意图；
图2是本发明实施例的集成OLED的图像收发装置的剖面示意图；
图3是本发明实施例中的光阻层的透过率曲线图；
图4是本发明实施例中的另一光阻层的透过率曲线图；
图5是本发明实施例中的光阻层的透过率曲线图。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
如图2所示，一种集成的微显示OLED图像收发装置，该装置包括硅基板1，硅基板1上的光电二极管5、硅基板1上的OLED和阻光层20。所述OLED的金属互连线阳极8和所述阻光层20形成在金属间绝缘层7上，所述阻光层20确定所述OLED的发光区域的边界，所述光电二极管5设置于所述OLED的金属互连线阳极8旁边，且位于所述阻光层20的下方。
一个实施例中，OLED发射可见光，而光电二极管用于感应近红外波段的红外光，即该装置发射可见光图像，接受近红外图像。由于图像收发装置中针对光电二极管设有阻光层20，发射图像与接收图像通过图像收发装置中阻光层20的阻挡作用来避免对光电二极管5产生不利的可见光照影响。阻光层20可具有红外光透过率大于90%、截止可见光的特性，可见光透过率小于0.1%。
另一实施例中，OLED发射红外光，光电二极管只对可见光波段的光敏感，该装置发射近红外光图像，接受可见光图像。发射图像与接收图像同样通过阻光层的阻挡作用来避免相互影响。阻光层可具有可见光透过率大于90%、截止近红外光的特性，红外光透过率小于0.1%。
阻光层可以是光吸收层，也可以是滤光膜，也可以是这两者的结合。阻光层可以采用光刻的方式成形。
如图2所示，在一个实施例中，所述阻光层20和所述OLED的金属互连线阳极8有交叠，所述阻光层20的边缘覆盖在所述OLED的金属互连线阳极8上。
优选地，阻光层在完成CMOS标准制造工艺之后，制作在图像收发装置内的金属间绝缘层上，也就是在金属互连线阳极8刻蚀成形之后形成阻光层20。阻光层20同时确定OLED发光区域的边界。这种方式与标准CMOS工艺兼容。金属间绝缘层可进行化学机械抛光或采用平整材料（如有机材料）进行平整处理，以确保之后制作的OLED和阻光层的性能。OLED阳极通过金属间绝缘层上的插拴连接到场效应管的漏电极。
图2是一个实施例的集成OLED的图像收发装置的剖面示意图，其中的OLED发射可见光，通过阻光层的阻挡作用使光电二极管只感应近红外波段的红外光。在具体的实施例里，该图像收发装置的结构及其制造方法如下。
先在p-Si基板1上形成n阱5，p-Si基板1与n阱5形成光电二极管。继续形成层间绝缘层6，在层间绝缘层中形成插拴3，n阱5与接触2相连，并通过插拴3连接到金属互连线4，金属互连线4形成在层间绝缘层上。金属间绝缘层7形成在层间绝缘层6和金属互连线4上面，互连线8形成在金属间绝缘层7上，金属互连线8通过插拴连接到场效应管的漏电极（图中没有标出）。金属互连线8作为OLED的反射阳极。
OLED包括金属互连线8、有机层9、透明阴极10。其中金属互连线8的材料可以是金属膜如银、金、铬、铝、铜、钼、钽、钨等或由这些材料形成的各类合金。各有机层9顺序形成在金属互连线8上，并在有机层9上形成透明导电层10。透明导电层可以是如ITO、IZO一样的透明导电膜，也可以是由薄金属膜形成的透明导电层。在透明阴极10上形成透明的薄膜封装层11，以保护下面的OLED。
本实施例中的OLED发出可见光，波长位于380-780nm之间。
阻光层20优选在完成CMOS标准制造工艺之后即金属互连线阳极8刻蚀成形之后制作，位于金属间绝缘层7上。
阻光层20可以是长波通干涉滤光膜，该干涉滤光膜具有红外通过的特性。在应用中相对应的光源主要是红外发光二极管和红外激光，所以主要波长有808nm,850nm,905nm,940nm等。如采用905nm的红外发射，阻光层20具有如图3所示的光透过率曲线，波长大于900nm时，透过率大于90%，波长小于800nm时，透过率小于0.1%。
阻光层20也可以是带通型窄带干涉滤光片，其是一种带宽较窄,可让特定波段的光通过而让其余短波长波段截止或反射的光学器件。这种阻光层优选为多层介质膜，具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。在应用中相对应的光源是红外发光二极管和红外激光，主要波长如上述有808nm,850nm,905nm,940nm等。如采用805nm的红外发射，阻光层20具有如图4所示的透过率曲线，波长在800-900nm之间时，透过率大于90%，其余波长范围透过率小于0.1%。
干涉滤光膜可由真空镀膜制备，可采用高的透明度和小的消光系数且折射率相差比较大的单层或多层膜系。
阻光层20也可以采用高分子材料成膜形成，典型地，由PC、PMMA材料制红外透过滤光膜，其可有效的截止可见光并透射红外光，比如在800nm-1500nm间的波段透过率大于90%。
参见图2，当在OLED的阳极和阴极两端加上电压后，光从有机层9中发出，一部分成为外输出光21，另一部分在器件内部反射或散射后形成射向光电二极管的可见光线23，光线23被阻光层20吸收或反射，不能被光电二极管探测到。外界环境的可见光22被阻光层20吸收或反射，也不能被光电二极管探测到。入射的红外光24则不受阻挡，可以被光电二极管探测到。
在另一些实施例中，与前述实施例具有同样的结构，不同之处在于，其中的OLED发射近红外光，而光电二极管用于感应可见光。仍然参考图2，通过阻光层20的阻挡作用，可使光电二极管只感应380-780nm波段的可见光。
阻光层20可以是短波通干涉滤光膜，该干涉滤光膜具有可见光通过的特性。典型的阻光层20具有如图5所示的透过率曲线，波长在780-1100nm间的透过率小于0.1%，波长在380-780nm间的透过率大于90%。
干涉滤光膜也可由真空镀膜制备，可采用高的透明度和小的消光系数且折射率相差比较大的单层或多层膜系。
阻光层也可以采用高分子材料成膜形成，典型地，由PC、PMMA材料制成的可见光透过滤光膜，其可有效的截止红外光并透射可见光，比如在780nm-1100nm间的波段透过率小于0.1%。
参见图2，当在OLED的阳极和阴极两端加上电压后，红外光从有机层9中发出，一部分成为外输出光21，另一部分在器件内部反射或散射后形成射向光电二极管的红外光线23，红外光线23被阻光层20吸收或反射，不能被光电二极管探测到。外界环境光中的红外光22被阻光层20吸收或反射，也不能被光电二极管探测到。入射的可见光24则不受阻挡，可以被光电二极管探测到。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法，包括在基板上形成光电二极管和OLED的步骤，其特征在于,还包括在所述光电二极管之上形成阻光层的步骤，所述阻光层仅可透过预先设定的由所述光电二极管感应的波段的光，所述OLED的金属互连线阳极和所述阻光层形成在金属间绝缘层上，所述阻光层确定所述OLED的发光区域的边界；
形成所述光电二极管、所述OLED和所述阻光层的步骤包括：
在p-Si基板上形成n阱；
在所述n阱形成所述光电二极管；
在所述光电二极管和所述基板上形成层间绝缘层；
在所述层间绝缘层中形成插栓，在所述层间绝缘层上形成金属互连线，所述n阱通过接触件和所述插栓连接到所述金属互连线；
在所述层间绝缘层和所述金属互连线上面形成金属间绝缘层；
在所述金属间绝缘层上形成所述OLED的金属互连线阳极；
在所述金属间绝缘层上形成所述阻光层；
其中所述阻光层在完成CMOS标准制造工艺之后即所述金属互连线阳极刻蚀成形之后制作形成于所述金属间绝缘层上，所述阻光层边缘覆盖在所述金属互连线阳极上。
2.如权利要求1所述的集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法，其特征在于,所述金属间绝缘层经化学机械抛光或采用平整材料处理。
3.如权利要求1或2所述的集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法，其特征在于,所述OLED用于发射可见光，所述光电二极管用于感应近红外波段的红外光，或者，所述OLED用于发射近红外光，所述光电二极管用于感应可见光波段的光。
4.如权利要求1或2所述的集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法，其特征在于,所述阻光层是光吸收层或滤光膜或光吸收层与滤光膜的结合，所述滤光膜是长波/短波通干涉滤光膜或带通型干涉滤光膜，所述干涉滤光膜采用真空镀膜制备，所述光吸收层采用高分子材料膜,阻光层采用光刻的方式成形。
5.如权利要求4所述的集成的微显示OLED图像收发装置的制作方法，其特征在于,所述带通型干涉滤光层是多层介质膜，所述多层介质膜具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。
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