CN115623831A - 有机光电探测器及包括有机光电探测器的电子设备 - Google Patents

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CN115623831A CN202210804721.2A CN202210804721A CN115623831A CN 115623831 A CN115623831 A CN 115623831A CN 202210804721 A CN202210804721 A CN 202210804721A CN 115623831 A CN115623831 A CN 115623831A
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Abstract

公开了有机光电探测器及包括有机光电探测器的电子设备，有机光电探测器包括：衬底；第一电极，布置在衬底上；第二电极，布置在衬底上并且在与垂直于衬底的方向交叉的第一方向上与第一电极隔开；以及有源层，覆盖第一电极和第二电极。

Description

有机光电探测器及包括有机光电探测器的电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年7月13日提交至韩国知识产权局的第10-2021-0091685号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
一个或更多个实施方式涉及有机光电探测器和包括该有机光电探测器的电子设备。
背景技术
作为用于转换光和电信号的设备的光电子设备可以包括光电二极管、光电晶体管等，并且可以应用于图像传感器、太阳能电池、有机发光元件等。
在主要用于光电二极管的硅的情况下，随着像素尺寸减小，吸收面积也减小，并且因此灵敏度可能降低。因此，已经研究了能够代替硅的有机材料。
由于有机材料具有大的光吸收系数并且可以根据分子结构可选择地吸收特定波长范围内的光，因此有机材料可以同时代替光电二极管和滤色器，这对于灵敏度提高和高度集成是非常有利的。
包含这种有机材料的有机光电探测器(OPD)可以应用于例如显示设备和图像传感器。
发明内容
一个或更多个实施方式包括具有提高的光电探测效率的有机光电探测器以及包括有机光电探测器的电子设备。
另外的方面将部分地在随后的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本公开的所呈现的实施方式的实践来获知。
根据本公开的一方面，有机光电探测器包括：衬底；第一电极，布置在衬底上；第二电极，布置在衬底上并且在与垂直于衬底的方向交叉的第一方向上与第一电极隔开；以及有源层，覆盖第一电极和第二电极。
在实施方式中，第一电极和第二电极可以布置在相同的层上。
在实施方式中，有源层可以包括包括p型有机半导体的p型半导体层以及包括n型有机半导体的n型半导体层。
在实施方式中，有源层可以是p型有机半导体和n型有机半导体的混合层。
在实施方式中，p型有机半导体可以包括SubPc、CuPc、DBP或其任何组合，并且n型有机半导体可以包括C60富勒烯、C70富勒烯或其任何组合。
在实施方式中，有机光电探测器还可以包括布置在衬底上的第三电极以及覆盖第三电极的绝缘层。
在实施方式中，绝缘层可以覆盖第三电极的上表面和侧表面。
在实施方式中，有源层可以覆盖绝缘层。
在实施方式中，第三电极可以布置在与第一电极和第二电极相同的层上。
根据本公开的另一方面，电子设备包括：衬底；有机光电探测器，包括布置在衬底上的第一电极、布置在衬底上并且在与垂直于衬底的方向交叉的第一方向上与第一电极隔开的第二电极以及覆盖第一电极和第二电极的有源层；以及发光元件，包括布置在衬底上的像素电极、布置在像素电极上的对向电极以及布置在像素电极和对向电极之间的发光层。
在实施方式中，第一电极和第二电极可以布置在相同的层上。
在实施方式中，有源层可以包括包括p型有机半导体的p型半导体层以及包括n型有机半导体的n型半导体层。
在实施方式中，有源层可以是p型有机半导体和n型有机半导体的混合层。
在实施方式中，有机光电探测器还可以包括布置在衬底上的第三电极以及覆盖第三电极的绝缘层。
在实施方式中，第三电极可以布置在与第一电极和第二电极相同的层上。
在实施方式中，像素电极可以布置在与第一电极相同的层上。
在实施方式中，发光元件还可以包括布置在像素电极和发光层之间的第一公共层以及布置在发光层和对向电极之间的第二公共层。
在实施方式中，衬底可以包括发光区域和感测区域，发光元件可以布置成对应于发光区域，并且有机光电探测器可以布置成对应于感测区域。
在实施方式中，像素电极和发光层可以布置成对应于发光区域。
在实施方式中，第一公共层和第二公共层可以完全地布置在发光区域和感测区域中。
除了上述那些之外的其它方面、特征和优点将从权利要求书、以下附图和本公开的详细描述中变得显而易见。
附图说明
根据以下结合附图的描述，本公开的某些实施方式的上述及其它方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1是根据实施方式的有机光电探测器的示意性平面图；
图2是根据实施方式的有机光电探测器的示意性剖视图；
图3是根据实施方式的有机光电探测器的示意性剖视图；
图4是根据实施方式的有机光电探测器的示意性剖视图；
图5是根据实施方式的有机光电探测器的示意性剖视图；
图6是根据实施方式的电子设备的示意性剖视图；
图7是根据实施方式的电子设备的示意性剖视图；
图8是根据实施方式的电子设备的示意性剖视图；
图9是根据实施方式的电子设备的示意性剖视图；
图10和图11是根据实施方式的电子设备的示意性剖视图；以及
图12和图13是根据实施方式的电子设备的示意性剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。在这一点上，所呈现的实施方式可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于本文中所阐述的描述。因此，以下仅通过参考附图来描述实施方式，以解释本说明书的各方面。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或更多个的任何组合和所有组合。在整个公开内容中，表述“a、b和c中的至少一个”表示仅a、仅b、仅c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、a、b和c中的全部或者其变型。
可以将各种修改应用于所呈现的实施方式，并且特定实施方式将在附图中示出和在详细描述部分中描述。参考以下结合附图进行的详细描述，所呈现的实施方式的效果和特征以及实现该效果和特征的方法将更清楚。然而，所呈现的实施方式可以以各种形式来实现，而不限于以下呈现的实施方式。
应当理解，尽管本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应受到这些术语的限制。这些组件仅用于将一个组件与另一组件区分开。
如本文中所使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。
还应理解的是，本文中使用的术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定所陈述的特征或组件的存在，但不排除一个或更多个其它特征或组件的存在或添加。
应当理解，当层、区域或组件被称为“形成在另一层、区域或组件上”时，其可以直接或间接地形成在另一层、区域或组件上。也就是说，例如，可以存在居间的层、区域或组件。
为了便于解释，可以夸大附图中的组件的尺寸。例如，由于附图中的组件的尺寸和厚度是为了便于解释而任意地示出的，因此以下实施方式不限于此。
在说明书中，诸如“A和/或B”的表述可以包括A、B或者A和B。此外，诸如“A和B中的至少一个”的表述可以包括A、B或者A和B。
在以下实施方式中，布线“在第一方向或第二方向上延伸”的含义不仅包括以线性形状延伸，而且还包括沿第一方向或第二方向以锯齿形或曲线延伸。
在以下实施方式中，当被称为“在平面上”时，这意味着从上方观察对象部分时，以及当被称为“在剖面中”时，这意味着从侧部观察对象部分被竖直切割的剖面时。在以下实施方式中，当被称为“重叠”时，其包括“在平面上”和“在剖面中”重叠。
在下文中，将参考附图详细描述示例性实施方式，并且在参考附图的描述中，相同或相应的组成部分由相同的附图标记表示，并且省略其冗余描述。
图1是根据实施方式的有机光电探测器10的示意性平面图。图2是图1的有机光电探测器10的示意性剖视图。图2是沿图1的线I-I'截取的有机光电探测器10的剖视图。
参考图1和图2，根据本实施方式的有机光电探测器10可以包括衬底100、第一电极210、第二电极220和有源层300。在实施方式中，第一电极210和第二电极220可以布置在衬底100上，并且第一电极210和第二电极220可以在与垂直于衬底100的方向DR3交叉的第一方向DR1上彼此隔开。
在实施方式中，衬底100可以包括玻璃或聚合物树脂。例如，当衬底100包括聚合物树脂时，衬底100可以包括聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺和聚醚砜中的任何一种。
在实施方式中，第一电极210和第二电极220可以布置在衬底100上。例如，第一电极210和第二电极220可以设置在相同的层上，并且可以包括相同的材料。第一电极210和第二电极220可以各自包括导电氧化物，诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铟镓(IGO)或氧化铝锌(AZO)。在实施方式中，第一电极210和第二电极220可以各自包括反射膜，该反射膜包括银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)或其化合物。在实施方式中，第一电极210和第二电极220还可以各自包括在上述反射膜上方/下方的包括ITO、IZO、ZnO或In2O3的膜。例如，第一电极210和第二电极220可以各自具有ITO/Ag/ITO的多层结构。
在实施方式中，第一电极210和第二电极220可以在与垂直于衬底100的方向DR3交叉的第一方向DR1上彼此隔开，并且第二方向DR2可以与第一方向DR1和垂直于衬底100的方向DR3交叉。在实施方式中，第一电极210和第二电极220可以在第一方向DR1上以第一距离d1彼此隔开。例如，第一距离d1可以是1μm至10μm。当第一电极210和第二电极220之间在第一方向DR1上的间隔距离(例如，第一距离d1)小于1μm时，第一电极210和第二电极220之间的距离太近，使得有机光电探测器10的噪声可能增加。相反地，当第一电极210和第二电极220之间在第一方向DR1上的间隔距离(例如，第一距离d1)超过10μm时，第一电极210和第二电极220之间的距离太远，使得光电探测效率可能劣化。因此，当第一电极210和第二电极220之间在第一方向DR1上的间隔距离(例如，第一距离d1)为1μm至10μm时，有机光电探测器10的信噪比(SNR)可以增加，并且同时可以提高光电探测效率。
在实施方式中，第一电极210和第二电极220中的一个可以是阳极，且另一个可以是阴极。例如，第一电极210可以是阳极，且第二电极220可以是阴极。可替代地，第一电极210可以是阴极，且第二电极220可以是阳极。
在实施方式中，有源层300可以覆盖第一电极210和第二电极220。例如，有源层300可以直接覆盖第一电极210和第二电极220的上表面和侧表面。
在实施方式中，有源层300可以从外部接收光以产生激子，并且然后将所产生的激子分离成空穴和电子。有源层300可以包括p型有机半导体和n型有机半导体。在这种状态下，p型有机半导体可以用作电子供体，并且n型有机半导体可以用作电子受体。
在实施方式中，有源层300可以是p型有机半导体和n型有机半导体在其中混合的混合层。在这种情况下，可以通过共沉积p型有机半导体和n型有机半导体来形成有源层300。当有源层300是混合层时，由于可以在扩散长度内从施主-受主界面产生激子，所以可以提高有机光电探测器10的外部量子效率。
在实施方式中，p型有机半导体可以是用作用于提供电子的电子供体的化合物。例如，p型有机半导体可以包括氯化硼亚酞菁(SubPc)、酞菁铜(II)(CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(DBP)或其任何组合，但本公开不限于此。
在实施方式中，n型有机半导体可以是用作用于接受电子的电子受体的化合物。例如，n型有机半导体可以包括C60富勒烯、C70富勒烯或其任何组合，但本公开不限于此。
在实施方式中，当(+)电势施加到第一电极210并且(-)电势施加到第二电极220时，有源层300中分离的空穴可以朝向第二电极220移动，并且有源层300中分离的电子可以朝向第一电极210移动。因此，可以在从第一电极210到第二电极220的第一方向DR1上形成光电流。
此外，在实施方式中，当(-)电势施加到第一电极210并且(+)电势施加到第二电极220时，有源层300中分离的空穴可以朝向第一电极210移动，并且有源层300中分离的电子可以朝向第二电极220移动。因此，可以在从第二电极220到第一电极210的方向DR1'上形成光电流。
当在第一电极210和第二电极220之间施加偏压时，暗电流可以在有机光电探测器10中流动。此外，当光入射在有机光电探测器10上时，光电流可以在有机光电探测器10中流动。在实施方式中，有机光电探测器10可以从光电流和暗电流的比率探测光的量。
图3是根据实施方式的有机光电探测器20的示意性剖视图。图3的实施方式与图2的实施方式的不同之处在于：有机光电探测器20还包括在衬底100和有源层300之间的薄膜晶体管TFT和连接电极206。在图3中，与图2中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其冗余描述。
参考图3，有机光电探测器20可以包括衬底100、薄膜晶体管TFT、连接电极206、第一电极210、第二电极220和有源层300。
在实施方式中，缓冲层201可以布置在衬底100上。缓冲层201可以减少或防止外来材料、湿气或外部空气从下方的衬底100渗入。缓冲层201可以包括无机材料，诸如氧化硅、氮氧化硅或氮化硅，并且可以是包括上述材料的单层或多层。
薄膜晶体管TFT可以布置在缓冲层201上。参考图3中的区域PC，薄膜晶体管TFT可以包括半导体层Act、栅电极GE、源电极SE和漏电极DE。尽管图3示出了其中栅电极GE布置在半导体层Act上且栅极绝缘层203在栅电极GE和半导体层Act之间的顶栅型，但是本公开不限于此。例如，薄膜晶体管TFT可以是底栅型。
半导体层Act可以位于缓冲层201上。半导体层Act可以包括沟道区域以及掺杂有杂质并布置在沟道区域的两侧处的源极区域和漏极区域。在这种状态下，杂质可以包括N型杂质或P型杂质。半导体层Act可以包括非晶硅或多晶硅。在实施方式中，半导体层Act可以包括选自由铟(In)、镓(Ga)、锡(Sn)、锆(Zr)、钒(V)、铪(Hf)、镉(Cd)、锗(Ge)、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)、铯(Cs)、铈(Ce)和锌(Zn)组成的组中的一种或更多种材料的氧化物。此外，半导体层Act可以包括Zn氧化物、In-Zn氧化物、Ga-In-Zn氧化物等作为基于Zn氧化物的材料。此外，半导体层Act可以是In-Ga-Zn-O(IGZO)、In-Sn-Zn-O(ITZO)或In-Ga-Sn-Zn-O(IGTZO)半导体，即包含诸如铟(In)、镓(Ga)或锡(Sn)的金属的ZnO。
栅电极GE可以布置在半导体层Act上，以至少部分地与半导体层Act重叠。具体地，栅电极GE可以与半导体层Act的沟道区域重叠。栅电极GE可以包括各种导电材料并且可以具有各种层结构，该导电材料包括钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)等。例如，栅电极GE可以包括Mo层和Al层，或者具有Mo层/Al层/Mo层的多层结构。此外，栅电极GE可以具有包括覆盖金属材料的ITO层的多层结构。
半导体层Act和栅电极GE之间的栅极绝缘层203可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铪等。栅极绝缘层203可以是包括上述材料的单层或多层。
源电极SE和漏电极DE可以通过接触孔分别连接到半导体层Act的源极区域和漏极区域。源电极SE和漏电极DE可以包括各种导电材料并且具有各种层结构，该导电材料包括Mo、Al、Cu、Ti等。例如，源电极SE和漏电极DE可以各自包括Ti层和Al层，并且具有Ti层/Al层/Ti层的多层结构。此外，源电极SE和漏电极DE可以各自具有包括覆盖金属材料的ITO层的多层结构。
层间绝缘层205可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铪等。此外，层间绝缘层205可以是包括上述材料的单层或多层。
这样，可以通过诸如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等方法形成各自包括无机材料的栅极绝缘层203和层间绝缘层205，但本公开不限于此。
薄膜晶体管TFT可以被有机绝缘层207覆盖。例如，有机绝缘层207可以覆盖源电极SE和漏电极DE。作为平坦化绝缘层的有机绝缘层207可以具有近似平坦的上表面。有机绝缘层207可以包括有机绝缘材料，诸如通用聚合物(诸如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS))、具有酚基基团的聚合物衍生物、丙烯酸类聚合物、基于酰亚胺的聚合物、基于芳醚的聚合物、基于酰胺的聚合物、基于氟的聚合物、基于对二甲苯的聚合物、基于乙烯醇的聚合物、它们的共混物等。在实施方式中，有机绝缘层207可以包括聚酰亚胺。
在实施方式中，第一电极210和第二电极220可以布置在有机绝缘层207上。此外，有源层300可以布置在有机绝缘层207上。有源层300可以覆盖第一电极210和第二电极220，并且可以布置在有机绝缘层207上。
在实施方式中，第一电极210可以通过限定在有机绝缘层207中的第一接触孔CNT1电连接到漏电极DE。然而，本公开不限于此。第一电极210可以电连接到源电极SE。
此外，在实施方式中，连接电极206可以布置在层间绝缘层205上。第二电极220可以通过限定在有机绝缘层207中的第二接触孔CNT2电连接到连接电极206。第二电极220可以通过连接电极206接收电压。连接电极206可以包括与源电极SE和漏电极DE相同的材料。
尽管图3示出了第一电极210电连接到薄膜晶体管TFT并且第二电极220电连接到连接电极206，但是这仅仅是示例性的，并且本公开不限于此。例如，第一电极210可以电连接到连接电极206，并且第二电极220可以电连接到薄膜晶体管TFT。可替代地，第一电极210和第二电极220可以电连接到彼此不同的薄膜晶体管TFT。
此外，连接电极206可以布置在缓冲层201上而不是层间绝缘层205上，或者可以布置在栅极绝缘层203上。
图4是根据实施方式的有机光电探测器30的示意性剖视图。图4的实施方式与图2的实施方式的不同之处在于：有机光电探测器30还包括布置在第一电极210和第二电极220之间的第三电极230。在图4中，与图2中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其冗余描述。
参考图4，有机光电探测器30可以包括衬底100、第一电极210、第二电极220、第三电极230、绝缘层240和有源层300。
在实施方式中，第一电极210、第二电极220和第三电极230可以布置在衬底100上。第一电极210、第二电极220和第三电极230可以在与垂直于衬底100的方向DR3交叉的第一方向DR1上彼此隔开。
在实施方式中，第一电极210、第二电极220和第三电极230可以设置在相同的层上，并且可以包括相同的材料。然而，本公开不限于此。例如，第一电极210、第二电极220和第三电极230中的一个可以布置在不同的层上，并且可以包括不同的材料。
在实施方式中，第一电极210、第二电极220和第三电极230可以在与垂直于衬底100的方向DR3交叉的第一方向DR1上彼此隔开。
在实施方式中，绝缘层240可以布置在第三电极230上。绝缘层240可以直接覆盖第三电极230。在实施方式中，绝缘层240可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铪等。
在实施方式中，有源层300可以布置在第一电极210、第二电极220和第三电极230上。例如，有源层300可以直接覆盖第一电极210、第二电极220和绝缘层240。
在实施方式中，有源层300可以从外部接收光以产生激子，并且然后将所产生的激子分离成空穴和电子。有源层300可以包括p型有机半导体和n型有机半导体。在这种状态下，p型有机半导体可以用作电子供体，并且n型有机半导体可以用作电子受体。
在实施方式中，在向第三电极230施加(+)电势的状态下，当通过接收光来形成光电荷时，在绝缘层240周围形成负电荷通道，使得光电流可以流过负电荷通道。在这种状态下，如上所述，当(+)电势施加到第一电极210并且(-)电势施加到第二电极220时，有源层300中分离的空穴可以朝向第二电极220移动，并且有源层300中分离的电子可以朝向第一电极210移动。因此，可以在从第一电极210到第二电极220的第一方向DR1上形成光电流。此外，当(-)电势施加到第一电极210并且(+)电势施加到第二电极220时，有源层300中分离的空穴可以朝向第一电极210移动，并且有源层300中分离的电子可以朝向第二电极220移动。因此，可以在从第二电极220到第一电极210的方向DR1'上形成光电流。‘
在实施方式中，在向第三电极230施加(-)电势的状态下，当通过接收光形成光电荷时，在绝缘层240周围形成正电荷通道，使得光电流可以流入正电荷通道中。在这种状态下，如上所述，当(+)电势施加到第一电极210并且(-)电势施加到第二电极220时，有源层300中分离的空穴可以朝向第二电极220移动，并且有源层300中分离的电子可以朝向第一电极210移动。因此，可以在从第一电极210到第二电极220的第一方向DR1上形成光电流。此外，当(-)电势施加到第一电极210并且(+)电势施加到第二电极220时，有源层300中分离的空穴可以朝向第一电极210移动，并且有源层300中分离的电子可以朝向第二电极220移动。因此，可以在从第二电极220到第一电极210的方向DR1'上形成光电流。
图5是根据实施方式的有机光电探测器40的示意性剖视图。图5的实施方式与图4的实施方式的不同之处在于：有机光电探测器40还包括设置在衬底100和有源层300之间的薄膜晶体管TFT和连接电极206。在图5中，与图4中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其冗余描述。
参考图5，有机光电探测器40可以包括衬底100、薄膜晶体管TFT、连接电极206、第一电极210、第二电极220、第三电极230、绝缘层240和有源层300。
在实施方式中，缓冲层201可以布置在衬底100上，并且薄膜晶体管TFT可以布置在缓冲层201上。薄膜晶体管TFT可以包括半导体层Act、栅电极GE、源电极SE和漏电极DE。在实施方式中，连接电极206可以布置在层间绝缘层205上。
有机绝缘层207可以设置成覆盖源电极SE、漏电极DE和连接电极206。第一电极210、第二电极220和第三电极230可以布置在有机绝缘层207上。在实施方式中，绝缘层240可以布置在有机绝缘层207上。绝缘层240可以覆盖第三电极230。
在实施方式中，有源层300可以布置在有机绝缘层207上。有源层300可以覆盖第一电极210、第二电极220和第三电极230。例如，有源层300可以通过覆盖绝缘层240(绝缘层240覆盖第三电极230)来覆盖第三电极230而不是直接覆盖第三电极230。
在实施方式中，第一电极210可以通过限定在有机绝缘层207中的第一接触孔CNT1电连接到漏电极DE。然而，本公开不限于此。第一电极210可以电连接到源电极SE。
此外，在实施方式中，连接电极206可以布置在层间绝缘层205上。第二电极220可以通过限定在有机绝缘层207中的第二接触孔CNT2电连接到连接电极206。第二电极220可以通过连接电极206接收电压。连接电极206可以包括与源电极SE和漏电极DE相同的材料。
尽管图5示出第一电极210电连接到薄膜晶体管TFT，并且第二电极220电连接到连接电极206，但是这仅仅是示例性的，并且本公开不限于此。例如，第一电极210可以电连接到连接电极206，并且第二电极220可以电连接到薄膜晶体管TFT。可替代地，第一电极210和第二电极220可以电连接到彼此不同的薄膜晶体管TFT。
此外，导电层可以布置在层间绝缘层205上以对应于第三电极230。第三电极230可以通过限定在有机绝缘层207中的接触孔电连接到导电层，并且可以接收电压。
图6是根据实施方式的电子设备1000的示意性剖视图。
参考图6，根据本实施方式的电子设备1000可以包括发光元件ED和有机光电探测器PD。在实施方式中，发光元件ED可以包括像素电极221、发光层222b和对向电极223，并且有机光电探测器PD可以包括第一电极210、第二电极220和有源层300。
在实施方式中，像素电极221、第一电极210和第二电极220可以布置在衬底100上。在实施方式中，像素电极221、第一电极210和第二电极220可以设置在相同的层上，并且可以包括相同的材料。
像素限定层209可以覆盖像素电极221的边缘，并且可以布置在有机绝缘层207上。像素限定层209可以包括暴露像素电极221的上表面的至少一部分的开口。随着像素限定层209增加像素电极221的边缘和对向电极223之间的距离，可以防止在像素电极221的边缘处产生电弧等。
像素限定层209可以包括有机绝缘材料，诸如聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯、六甲基二硅氧烷(HMDSO)、苯酚树脂等，并且可以通过诸如旋涂等方法形成。
发光层222b可以布置在像素限定层209的开口中。发光层222b可以包括有机材料，该有机材料包括发射红光、绿光、蓝光或白光的荧光材料或磷光材料。发光层222b可以包括有机发光层，该有机发光层包括低分子量有机材料或聚合物有机材料。例如，作为有机发光层的发光层222b可以包括铜酞菁、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)、基于聚亚苯基亚乙烯基(PPV)的材料或基于聚芴的材料。
在实施方式中，发光层222b可以包括宿主材料和掺杂剂材料。作为发射特定颜色的光的材料的掺杂剂材料可以包括发光材料。发光材料可以包括磷光掺杂剂、荧光掺杂剂和量子点中的至少一种。作为发光层222b的主要材料的宿主材料可以帮助掺杂剂材料发射光。
在实施方式中，对向电极223可以布置在发光层222b上。对向电极223可以是透射电极或反射电极。在实施方式中，对向电极223可以是透明或半透明电极，并且可以包括具有低功函数的金属薄膜，该低功函数的金属薄膜包括Li、Ca、Al、Ag、Mg、它们的化合物以及LiF/Ca、LiF/Al。此外，除了金属薄膜之外，对向电极223还可以包括透明导电氧化物(TCO)膜，透明导电氧化物(TCO)膜包括ITO、IZO、ZnO、In2O3等。
在实施方式中，第一公共层222a可以布置在像素电极221和发光层222b之间，并且第二公共层222c可以布置在发光层222b和对向电极223之间。
在实施方式中，像素电极221和发光层222b之间可以限定有空穴传输区域，并且发光层222b和对向电极223之间可以限定有电子传输区域。
空穴传输区域可以具有单层结构或多层结构。例如，第一公共层222a可以布置在空穴传输区域中。在实施方式中，第一公共层222a可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)和电子阻挡层(EBL)中的至少一个。
例如，第一公共层222a可以具有单层结构或多层结构。当第一公共层222a具有多层结构时，第一公共层222a可以包括：依次堆叠在像素电极221上的空穴注入层(HIL)和空穴传输层(HTL)；依次堆叠在像素电极221上的空穴注入层(HIL)和电子阻挡层(EBL)；依次堆叠在像素电极221上的空穴传输层(HTL)和电子阻挡层(EBL)；或者依次堆叠在像素电极221上的空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)和电子阻挡层(EBL)。然而，本公开不限于此。
第一公共层222a可以包括选自由4,4',4″-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺(m-MTDATA)、1-N,1-N-双[4-(二苯基氨基)苯基]-4-N,4-N-二苯基苯-1,4-二胺(TDATA)、4,4',4″--三[2-萘基(苯基)氨基]三苯胺(2-TNATA)、N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺(NPB或NPD)、N4,N4'-二(萘-2-基)-N4,N4'-二苯基-[1,1'-联苯基]-4,4'-二胺(β-NPB)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基联苯胺(TPD)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-9,9-螺二芴-2,7-二胺(螺-TPD)、N2,N7-二-1-萘基-N2,N7-二苯基-9,9'-螺二[9H-芴]-2,7-二胺(螺-NPB)、N,N'-二(1-萘基)-N,N-二苯基-2,2'-二甲基-(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺(甲基化-NPB)、4,4'-亚环己基双[N,N-双(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)、N,N,N',N'-四(3-甲基苯基)-3,3'-二甲基联苯胺(HMTPD)、4,4',4”-三(N-咔唑基)三苯胺(TCTA)、聚苯胺/十二烷基苯磺酸(Pani/DBSA)、聚苯胺/樟脑磺酸(Pani/CSA)、聚(3、4-亚乙基二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT/PSS)和聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PANI/PSS)组成的组中的至少一种材料。
电子传输区域可以具有单层结构或多层结构。例如，第二公共层222c可以布置在电子传输区域中。在实施方式中，第二公共层222c可以包括电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)和空穴阻挡层(HBL)中的至少一个。
例如，第二公共层222c可以具有单层结构或多层结构。当第二公共层222c具有多层结构时，第二公共层222c可以包括：依次堆叠在发光层222b上的电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)；依次堆叠在发光层222b上的空穴阻挡层(HBL)和电子注入层(EIL)；依次堆叠在发光层222b上的空穴阻挡层(HBL)和电子传输层(ETL)；或者依次堆叠在发光层222b上的空穴阻挡层(HBL)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)。然而，本公开不限于此。
第二公共层222c可以包括选自2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Bphen)、Alq3、双(2-甲基-8-喹啉根合--N1,O8)-(1,1'-联苯-4-根合)铝(BAlq)、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑(TAZ)和4-(萘-1-基)-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三唑(NTAZ)中的至少一种化合物。
在实施方式中，衬底100可以包括发光区域EA和感测区域SA。例如，可以理解，电子设备1000包括发光区域EA和感测区域SA。在实施方式中，发光元件ED可以布置成对应于发光区域EA，并且有机光电探测器PD可以布置成对应于感测区域SA。
在实施方式中，发光元件ED的像素电极221和发光层222b可以布置成对应于发光区域EA。在实施方式中，有机光电探测器PD的第一电极210、第二电极220和有源层300可以布置成对应于感测区域SA。然而，发光元件ED的第一公共层222a、第二公共层222c和对向电极223可以完全地布置在发光区域EA和感测区域SA中。例如，第一公共层222a、第二公共层222c和对向电极223可以布置在有机光电探测器PD的有源层300上。
图7是根据实施方式的电子设备2000的示意性剖视图。图7的实施方式与图6的实施方式的不同之处在于：电子设备2000还包括布置在衬底100和发光元件ED之间的薄膜晶体管TFT以及布置在衬底100和有机光电探测器PD之间的薄膜晶体管TFT。在图7中，与图6中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其冗余描述。
参考图7，根据本实施方式的电子设备2000可以包括衬底100、薄膜晶体管TFT、连接电极206、发光元件ED和有机光电探测器PD。发光元件ED可以包括依次堆叠的像素电极221、第一公共层222a、发光层222b、第二公共层222c和对向电极223。有机光电探测器PD可以包括第一电极210、第二电极220和有源层300。例如，有机光电探测器PD可以设置成水平布置的结构。
在实施方式中，薄膜晶体管TFT可以布置在衬底100和发光元件ED之间。薄膜晶体管TFT可以包括半导体层Act、栅电极GE、源电极SE和漏电极DE。薄膜晶体管TFT可以电连接到发光元件ED以驱动发光元件ED。例如，薄膜晶体管TFT的源电极SE和漏电极DE中的一个可以电连接到发光元件ED的像素电极221。
在实施方式中，薄膜晶体管TFT和连接电极206可以布置在衬底100和有机光电探测器PD之间。有机光电探测器PD的第一电极210可以电连接到薄膜晶体管TFT的源电极SE和漏电极DE中的一个，并且有机光电探测器PD的第二电极220可以电连接到连接电极206。然而，本公开不限于此。有机光电探测器PD的第一电极210可以电连接到连接电极206，并且有机光电探测器PD的第二电极220可以电连接到薄膜晶体管TFT。可替代地，有机光电探测器PD的第一电极210和第二电极220中的全部可以电连接到彼此不同的薄膜晶体管TFT。
图8是根据实施方式的电子设备3000的示意性剖视图。
图8的实施方式与图6的实施方式的不同之处在于：电子设备3000还包括第三电极230和绝缘层240。在图8中，与图6中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其冗余描述。
参考图8，根据本实施方式的电子设备3000可以包括发光元件ED和有机光电探测器PD。在实施方式中，发光元件ED可以包括像素电极221、发光层222b和对向电极223，并且有机光电探测器PD可以包括第一电极210、第二电极220、第三电极230、绝缘层240和有源层300。图8的有机光电探测器PD也可以设置成水平布置的结构。
在实施方式中，有机光电探测器PD还可以包括在第一电极210和第二电极220之间的第三电极230以及覆盖第三电极230的绝缘层240。第三电极230可以布置在与像素电极221相同的层上，并且可以包括相同的材料。
在实施方式中，第一电极210、第二电极220和第三电极230可以在与垂直于衬底100的方向DR3交叉的第一方向DR1上彼此隔开。在实施方式中，有源层300可以布置在第一电极210、第二电极220和第三电极230上。例如，有源层300可以直接覆盖第一电极210、第二电极220和绝缘层240。
图9是根据实施方式的电子设备4000的示意性剖视图。图9的实施方式与图8的实施方式的不同之处在于：电子设备4000还包括布置在衬底100和发光元件ED之间的薄膜晶体管TFT以及布置在衬底100和有机光电探测器PD之间的薄膜晶体管TFT。在图9中，与图8中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其冗余描述。
参考图9，根据本实施方式的电子设备4000可以包括衬底100、薄膜晶体管TFT、连接电极206、发光元件ED和有机光电探测器PD。发光元件ED可以包括依次堆叠的像素电极221、第一公共层222a、发光层222b、第二公共层222c和对向电极223。有机光电探测器PD可以包括第一电极210、第二电极220、第三电极230、绝缘层240和有源层300。例如，有机光电探测器PD可以设置成水平布置的结构。
在实施方式中，薄膜晶体管TFT可以布置在衬底100和发光元件ED之间。薄膜晶体管TFT可以电连接到发光元件ED以驱动发光元件ED。
在实施方式中，薄膜晶体管TFT和连接电极206可以布置在衬底100和有机光电探测器PD之间。有机光电探测器PD的第一电极210可以电连接到薄膜晶体管TFT的源电极SE和漏电极DE中的一个，并且有机光电探测器PD的第二电极220可以电连接到连接电极206。然而，本公开不限于此。
图10和图11是根据实施方式的电子设备5000和6000的示意性剖视图。
图10和图11的实施方式与图7和图9的实施方式不同之处在于：电子设备5000和6000各自包括多个发光元件ED1、ED2和ED3。在图10和图11中，与图7和图9中的附图标记相同的附图标记表示相同的组成元件，并且省略了其多余的描述。
参考图10和图11，根据本实施方式的电子设备5000和6000可以各自包括第一发光元件ED1、第二发光元件ED2、第三发光元件ED3和有机光电探测器PD。
在实施方式中，第一发光元件ED1、第二发光元件ED2和第三发光元件ED3可以布置成分别对应于第一发光区域EA1、第二发光区域EA2和第三发光区域EA3。在实施方式中，第一发光元件ED1、第二发光元件ED2和第三发光元件ED3可以各自包括依次堆叠的像素电极221、第一公共层222a、发光层222b、第二公共层222c和对向电极223。
在实施方式中，第一公共层222a、第二公共层222c和对向电极223可以一体地设置，以对应于第一发光区域EA1、第二发光区域EA2和第三发光区域EA3，并且像素电极221和发光层222b可以被图案化，以对应于发光区域EA1、EA2和EA3中的每个。
在实施方式中，第一发光元件ED1可以布置成与第一发光区域EA1对应以发射第一颜色的光，第二发光元件ED2可以布置成与第二发光区域EA2对应以发射第二颜色的光，并且第三发光元件ED3可以布置成与第三发光区域EA3对应以发射第三颜色的光。在这种状态下，第一颜色的光、第二颜色的光和第三颜色的光可以分别是红光、绿光和蓝光。然而，本公开不限于此。例如，电子设备5000和6000可以发射全色光。当第一颜色的光、第二颜色的光和第三颜色的光被组合使得它们的混合光是白光时，第一颜色的光、第二颜色的光和第三颜色的光分别不限于红光、绿光和蓝光。
在电子设备5000和6000中，第一发光元件ED1、第二发光元件ED2、第三发光元件ED3和有机光电探测器PD可以是形成一个像素的子像素。在实施方式中，一个像素可以包括一个或更多个有机光电探测器PD。
在实施方式中，电子设备5000和6000可以是显示设备。电子设备5000和6000可以是全色显示设备，其包括第一发光元件ED1、第二发光元件ED2和第三发光元件ED3中的全部以及有机光电探测器PD，从而具有光电探测功能。
图12和图13是根据实施方式的电子设备7000和8000的示意性剖视图。
参考图12和图13，根据本实施方式的电子设备7000和8000可以各自包括衬底100和盖窗400。盖窗400可以用于通过覆盖电子设备7000和8000的其它组件来保护电子设备7000和8000。盖窗400可以包括透明材料。例如，盖窗400可以包括玻璃或塑料。然而，本公开不限于此。例如，可以省略盖窗400。
在实施方式中，电子设备7000和8000可以各自包括设置在衬底100和盖窗400之间的第一发光元件ED1、第二发光元件ED2、第三发光元件ED3和有机光电探测器PD。尽管图12和图13示出了一个第一发光元件ED1、一个第二发光元件ED2、一个第三发光元件ED3和一个有机光电探测器PD布置在衬底100和盖窗400之间，但是本公开不限于此。例如，多个第一发光元件ED1、多个第二发光元件ED2、多个第三发光元件ED3和多个有机光电探测器PD可以布置在衬底100和盖窗400之间。
在实施方式中，发光元件ED1、ED2和ED3可以发射彼此不同波长的光。例如，第一发光元件ED1可以发射红色波段的光，第二发光元件ED2可以发射绿色波段的光，并且第三发光元件ED3可以发射蓝色波段的光。
如图12中所示，根据本实施方式的电子设备7000可以具有感测与电子设备7000接触的对象(例如，手指F的指纹)的功能。当从发光元件ED1、ED2和ED3发射并且从用户的指纹反射的反射光的至少一部分再次入射到有机光电探测器PD上时，有机光电探测器PD可以探测反射光。当手指F的手指图案的脊线与盖窗400的上表面密切接触时，有机光电探测器PD可以获得关于用户的指纹图案(例如，脊线)的图像信息。
如图13中所示，根据本实施方式的电子设备8000可以探测不与电子设备8000接触的对象。
当有机光电探测器10-40和PD具有布置在垂直于衬底100的方向DR3上的结构时(下文中称为竖直布置的结构)，有机光电探测器10-40和PD可以包括布置在与像素电极221相同的层上的第一电极210和布置在与对向电极223相同的层上的第二电极220。此外，具有竖直布置结构的有机光电探测器10-40和PD还可以包括依次布置在第一电极210和第二电极220之间的第一公共层222a、有源层300、第二公共层222c。在这种状态下，第一公共层222a可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)和电子阻挡层(EBL)中的至少一层，并且第二公共层222c可以包括电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)和空穴阻挡层(HBL)中的至少一层。换句话说，具有竖直布置结构的有机光电探测器10-40和PD可以包括在垂直于衬底100的方向DR3上依次堆叠的第一电极210、第一公共层222a、有源层300、第二公共层222c和第二电极220。
由于在驱动具有竖直布置结构的有机光电探测器10-40和PD期间在有源层300中形成的电荷必然穿过第一公共层222a和/或第二公共层222c，有机光电探测器10-40和PD的性质可能受到第一公共层222a和/或第二公共层222c的影响。例如，当在有源层300和第一公共层222a之间、在第一公共层222a中包括的层之间、在有源层300和第二公共层222c之间和/或在第二公共层222c中包括的层之间存在能级差时，在传输空穴和/或电子时产生问题，使得光电探测效率可能劣化。此外，当有源层300中分离的空穴和电子穿过不同的层时，响应速度可能变差并且消耗的功率可能增加。此外，由于电势差，在有源层300中分离的空穴和电子可能被湮灭。
根据实施方式，有机光电探测器10-40和PD可以设置成水平布置的结构。例如，有机光电探测器10-40和PD可以各自包括第一电极210、第二电极220和有源层300，并且有机光电探测器10-40和PD的第一电极210和第二电极220可以在与垂直于衬底100的方向DR3交叉的第一方向DR1上彼此隔开。此外，有机光电探测器10-40和PD的有源层300可以直接覆盖在第一方向DR1上水平布置的第一电极210和第二电极220。
在实施方式中，由于有机光电探测器10-40和PD设置成水平布置的结构而不是竖直布置的结构，所以在有源层300中分离的电荷可以直接传输或移动到第一电极210和第二电极220而不穿过公共层222a和222c。因此，由于在有源层300中分离的电荷直接传输或移动到第一电极210和第二电极220而不穿过公共层222a和222c，所以可以提高光电探测效率。具体地，由于在有源层300中分离的电荷直接传输或移动到第一电极210和第二电极220而不穿过公共层222a和222c，所以可以防止由于能级而导致的电荷传输问题，并且可以提高响应速度，使得可以降低消耗的电力。此外，由于可以防止或减少由于电势差而在有源层300中分离的电荷的湮灭，有机光电探测器10-40和PD的光电探测效率可以增加或提高。
在实施方式中，有机光电探测器10-40和PD可以各自包括第一电极210、第二电极220、第三电极230、绝缘层240和有源层300。即使在这种情况下，有机光电探测器10-40和PD也可以设置成水平布置的结构。
根据如上那样配置的一个或更多个实施方式，可以实现具有提高的光电探测效率的有机光电探测器以及包括有机光电探测器的电子设备。本公开的范围不受以上效果的限制。
应该理解，本文中描述的实施方式应该被认为仅仅是描述性的，而不是为了限制的目的。在每个实施方式内的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。虽然已经参考附图描述了一个或更多个实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，在不背离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.有机光电探测器，包括：
衬底；
第一电极，布置在所述衬底上；
第二电极，布置在所述衬底上并且在与垂直于所述衬底的方向交叉的第一方向上与所述第一电极隔开；以及
有源层，覆盖所述第一电极和所述第二电极。
2.根据权利要求1所述的有机光电探测器，其中，所述第一电极和所述第二电极布置在相同的层上。
3.根据权利要求1所述的有机光电探测器，其中，所述有源层包括包括p型有机半导体的p型半导体层以及包括n型有机半导体的n型半导体层。
4.根据权利要求3所述的有机光电探测器，其中，所述有源层是所述p型有机半导体和所述n型有机半导体的混合层。
5.根据权利要求3所述的有机光电探测器，其中，所述p型有机半导体包括SubPc、CuPc、DBP或其任何组合，以及
所述n型有机半导体包括C60富勒烯、C70富勒烯或其任何组合。
6.根据权利要求1所述的有机光电探测器，还包括：
第三电极，布置在所述衬底上；以及
绝缘层，覆盖所述第三电极。
7.根据权利要求6所述的有机光电探测器，其中，所述绝缘层覆盖所述第三电极的上表面和侧表面。
8.根据权利要求6所述的有机光电探测器，其中，所述有源层覆盖所述绝缘层。
9.根据权利要求6所述的有机光电探测器，其中，所述第三电极布置在与所述第一电极和所述第二电极相同的层上。
10.电子设备，包括：
衬底；
有机光电探测器，包括布置在所述衬底上的第一电极、布置在所述衬底上并且在与垂直于所述衬底的方向交叉的第一方向上与所述第一电极隔开的第二电极以及覆盖所述第一电极和所述第二电极的有源层；以及
发光元件，包括布置在所述衬底上的像素电极、布置在所述像素电极上的对向电极以及布置在所述像素电极和所述对向电极之间的发光层。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述第一电极和所述第二电极布置在相同的层上。
12.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述有源层包括包括p型有机半导体的p型半导体层以及包括n型有机半导体的n型半导体层。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述有源层是所述p型有机半导体和所述n型有机半导体的混合层。
14.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述有机光电探测器还包括：
第三电极，布置在所述衬底上；以及
绝缘层，覆盖所述第三电极。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述第三电极布置在与所述第一电极和所述第二电极相同的层上。
16.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述像素电极布置在与所述第一电极相同的层上。
17.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述发光元件还包括布置在所述像素电极与所述发光层之间的第一公共层以及布置在所述发光层与所述对向电极之间的第二公共层。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述衬底包括发光区域和感测区域，
所述发光元件布置成对应于所述发光区域，并且所述有机光电探测器布置成对应于所述感测区域。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述像素电极和所述发光层布置成对应于所述发光区域。
20.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述第一公共层和所述第二公共层完全地布置在所述发光区域和所述感测区域中。
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