JP2010186997A - 光センサ、光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光センサ、光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】本発明は、光センサ、光センサ装置及びこれを含むディスプレイ装置に係り、基板と、基板上に備わって、酸化物を含む第1受光層と、第1受光層に接合され、有機物を含む第2受光層と、第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極とを含む光センサ、これを含む光センサ装置及びディスプレイ装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、光センサ、光センサ装置及びこれを含むディスプレイ装置に係り、基板と、基板上に備わって、酸化物を含む第1受光層と、第1受光層に接合され、有機物を含む第2受光層と、第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極とを含む光センサ、これを含む光センサ装置及びディスプレイ装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、光センサ、該光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置に関する。
光信号を電気信号に変換する光センサ(photo sensor)は、最近光産業と半導体産業との発展によって、非常に多様な機能を提供できるように開発されている。特に、表示部を具備する携帯電話、デジタルカメラ、PDA(personal digital assistants)のようなモバイル機器、及びLCD(liquid crystal display)やOLED(organic light emitting device)のような画像ディスプレイ装置に内蔵された光センサは、ディスプレイ装置にタッチパネル機能を付加する有力な手段として利用されている。
かようなディスプレイ装置に内蔵された光センサは、外装型タッチパネル方式に比べ、ディスプレイ装置の厚さ増大、工程の複雑化、及び開口率の低下のような問題を解決することができるという長所がある。しかし、内蔵型光センサの一般的構造である、非晶質シリコン(amorphous silicon)または結晶質シリコン(crystalline silicon)に基づいたP−I−N(p−intrinsic−n)接合型ダイオードの場合、選択波長対比の感度を高めることができず、非晶質シリコンまたは結晶質シリコンが有する固有吸収波長帯のみを利用せねばならないという限界が存在する。
本発明は、前記のような問題点及びそれ以外の問題点を解決するために、多様な波長帯の光を選択的に検出でき、製造工程を単純化させることができる光センサ、前記光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記のような課題を解決するために、基板と、前記基板上に備わって、酸化物を含む第1受光層と、前記第1受光層に接合され、有機物を含む第2受光層と、前記第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極とを含む光センサを提供する。
本発明の他の特徴によれば、前記酸化物は、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及びスズ(Sn)からなる群から選択された一つ以上の元素を含むことができる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン(phthalocyanines)化合物でありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60をそれぞれ含む二層(bi−layer)によって構成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60が混合された混合層(mixing layer)によって構成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1受光層及び第2受光層は、前記基板に垂直方向に積層されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第2受光層は、前記第1受光層の上部に積層されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1受光層は、前記第2受光層の上部に積層されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極または第2電極のうち、少なくとも一つ以上の電極は、透明電極でありうる。
また本発明は、基板上に形成された光センサと、前記光センサからセンサ信号を処理する少なくとも一つのセンサ信号処理TFT(Thin film transistor)とを含む光センサ装置において、前記光センサは、基板上に備わって酸化物を含む第1受光層と、前記第1受光層に接合されて有機物を含む第2受光層と、前記第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極とを含み、前記センサ信号処理TFTの活性層は、前記光センサの第1受光層と同一酸化物から形成されることを特徴とする光センサ装置を提供する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記光センサの第1受光層及びセンサ信号処理TFTの活性層は、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及びスズ(Sn)からなる群から選択された一つ以上の元素、及び酸素(O)を含むことができる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記光センサの第2受光層を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物でありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記光センサの第2受光層を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60をそれぞれ含む二層によって構成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記光センサの第2受光層を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60が混合された混合層によって構成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極及びドレイン電極の順に積層され、前記光センサは、前記基板上に、第1電極、第1受光層、第2受光層及び第2電極の順に積層され、前記第1電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成され、前記第1受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極及びドレイン電極の順に積層され、前記光センサは、前記基板上に、第1電極、第2受光層、第1受光層及び第2電極の順に積層され、前記第1電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成され、前記第2受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ソース電極及びドレイン電極、活性層、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順に積層され、前記光センサは、基板上に、第1電極、第1受光層、第2受光層及び第2電極の順に積層され、前記第1電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成され、前記第1受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ソース電極及びドレイン電極、活性層、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順に積層され、前記光センサは、基板上に、第1電極、第2受光層、第1受光層及び第2電極の順に積層され、前記第1電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成され、前記第2受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成されうる。
また本発明は、光信号を感知して処理するセンサ部と、前記センサ部の信号処理によって画像具現に影響を受ける画素部とを具備したディスプレイ装置において、前記センサ部は、基板上に備わって酸化物を含む第1受光層、前記第1受光層に接合されて有機物を含む第2受光層、及び前記第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極を含む光センサと、前記光センサからセンサ信号を処理し、前記光センサの第1受光層と同一物質から形成された活性層を具備したセンサ信号処理TFTとを含み、前記画素部は、前記センサ信号処理によって画素を駆動し、前記光センサの第1受光層と同一物質から形成された活性層を具備した画素部TFTと、前記画素部TFTに電気的に接続され、画像を具現する複数個の画素とを含むディスプレイ装置を提供する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記画素部は、第1電極と第2電極との間に少なくとも有機発光層を具備した有機発光素子でありうる。
本発明による光センサは、ユーザ所望の多様な帯域の波長帯域を利用した光検出を行える。
本発明による光センサ装置は、多様な帯域の波長を検出でき、製造工程を単純化させ、これによる製造コストを節減できる。
本発明によるディスプレイ装置は、多様な帯域の波長を検出できる光センサを利用したタッチパネル機能を提供でき、ディスプレイ装置の製造工程を単純化させ、これによる製造コストを節減できる。
以下、添付された図面に図示された本発明に係わる実施形態を参照しつつ、本発明について詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態による光センサの概略的な様態を図示した断面図である。
前記図面を参照すれば、本発明による光センサ10Aは、基板1上に、第1電極11、第1受光層13、第2受光層15及び第2電極17が順に積層されている。
基板1は、SiO2を主成分とする透明なガラス材質の絶縁基板、プラスチック基板、石英基板なども使われうる。一方、基板1の上面には、基板1の平滑性と不純元素浸透の遮断とのために、SiO2及び/またはSiNxから形成されたバッファ層(図示せず)を形成できる。
基板1上には、導電性物質から形成された第1電極11が形成される。第1電極11が、本実施形態のようなPN接合(junction)光ダイオードのN型酸化物である第1受光層13に接続される場合には、負極として作用しうる。このとき、第1電極としては、仕事関数が小さいAg、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、及びCaから選択された一つ以上の物質から形成されうる。一方、前記第1電極11の成分または厚さを変化させ、透明電極として形成することもできる。
第1電極11上には、酸化物を含む第1受光層13が形成される。前記第1受光層13は、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及びスズ(Sn)からなる群から選択された一つ以上の元素を含むことができる。例えば、前記第1受光層13は、ZnO、ZnGaO、ZnInO、GaInO、GaSnO、ZnSnO、InSnO、またはZnGaInOなどの物質を含むことができる。前記第1受光層13は、本実施形態のようなPN接合光ダイオードのN型として機能する。
第1受光層13上には、有機物を含む第2受光層15が形成される。第2受光層15は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン(phthalocyanines)化合物から構成されうる。このような第2受光層15は、本実施形態のようなPN接合光ダイオードのP型として機能する。
一方、前記第2受光層15を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60をそれぞれ含む二層(bi−layer)によって構成されたり、または前記フタロシアニン化合物及びC60が混合された1層の混合層(mixing layer)によって構成されたりもする。かような混合層は、バルクへテロPN接合であって、電子・正孔対分離を容易にし、素子具現時に、電極/P型(有機物)/PN混合(有機物混合層)/N型(酸化物)/電極によって構成され、電極/P型(有機物)/N型(酸化物)/電極より、センシング特性がさらに優秀である。
第2受光層15上には、導電性物質から形成された第2電極17が形成される。第2電極17は、本実施形態のようなPN接合光ダイオードのP型有機物である第2受光層15に接続される場合には、正極として作用しうる。このとき、第2電極17としては、仕事関数が大きいITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO及びIn2O3から選択された一つ以上の物質から形成され、透明電極として形成されうる。また、必ずしも透明電極ではなくとも、Au、Agのように、大きい仕事関数を有した金属電極も適用可能である。
以上のように、N型の酸化物とP型の有機物とにそれぞれ接続された第1電極11及び第2電極17によって構成された本実施形態のようなPN接合光ダイオードは、フタロシアニン化合物に含まれる金属成分の選択を制御することによって、光センサの光検出帯域を決定できる。例えば、銅(Cu)を含むフタロシアニン化合物の場合、ほぼ600〜800nm帯域の可視光線波長吸収し、スズ(Sn)を含むフタロシアニン化合物の場合、ほぼ800〜1000nm帯域の近赤外線波長を吸収する。従って、前記のフタロシアニン化合物に含まれる金属の選択を制御することによって、ユーザ所望の帯域の波長を検出できる光センサを具現できる。
図2は、本発明の第1実施形態の変形例による光センサの概略的な様態を図示した断面図である。
前記変形例による光センサ10Bは、基板1上に、第1電極11、第2受光層15、第1受光層13及び第2電極17が順に積層されている。
前述の実施形態と比較するとき、本変形例による光センサ10Bは、第1受光層13と第2受光層15との順序が変わって配されたために、第1電極11は、P型有機物を含む第2受光層15に接続され、第2電極17は、N型酸化物を含む第1受光層13に接続される。従って、第1電極11は、仕事関数が大きい導電性物質でもって、正極として構成され、第2電極17は、仕事関数が小さい物質でもって、負極として構成されることが望ましい。
一方、前記図面には、第1受光層13及び第2受光層15が、基板1上に垂直に配列されたPN接合ダイオードタイプの光センサが図示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、必要によって、前記第1受光層13及び第2受光層15は、基板1上に水平に配列されうるなど、多様な変形が可能である。
前述のように、本発明の第1実施形態による光センサ10A,10Bは、有機物及び無機物からなるPN接合光ダイオードを構成する有機物に含まれる金属成分の選択を制御することによって、ユーザ所望の多様な帯域の波長帯域を利用した光検出を行えるのである。
以下、図3を参照しつつ、本発明の第2実施形態による光センサを含む光センサ装置について詳細に説明する。
図3は、本発明の第2実施形態による光センサ装置の概略的な様態を図示した断面図である。
前記図面を参照すれば、本発明による光センサ装置110は、基板1上に形成された少なくとも一つ以上の光センサ10Aと、前記光センサ10Aからの信号を処理する少なくとも一つ以上のセンサ信号処理TFT(thin film transistor)20Aとを含む。
本実施形態による光センサ装置110は、前述の第1実施形態による光センサ10Aを含む。すなわち、基板1上に、光センサ10Aの第1電極11、第1受光層13、第2受光層15及び第2電極17が順に積層されている。
センサ信号処理TFT20Aは、基板1上に、ゲート電極21、ゲート絶縁膜22、活性層23、ソース電極及びドレイン電極24の順に積層される。
前記のような光センサ装置110の製造過程について簡略に説明すれば、次の通りである。
まず、SiO2を主成分とする透明なガラス材質、プラスチック材質、または石英などを含む基板1を準備する。一方、基板1の上面には、基板1の平滑性と不純元素浸透の遮断とのために、SiO2及び/またはSiNxから形成されたバッファ層(図示せず)を形成できる。
基板1上に、導電性材料(図示せず)を蒸着する。このとき、光センサ10Aの第1電極11が、本実施形態のようなPN接合光ダイオードのN型酸化物である第1受光層13に接続される場合には、前記導電性材料としては、仕事関数が小さいAg、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、及びCaから選択された一つ以上の物質によって蒸着しうる。蒸着された導電性材料を、それぞれ光センサ10Aの第1電極11と、センサ信号処理TFT20Aのゲート電極21とにそれぞれ同時にパターニングする。
次に、ゲート絶縁膜22を蒸着する。本実施形態のような逆スタッガ型(inverse staggered type)のボトムゲート(bottom gate)TFTの場合、ゲート電極21と、後述するセンサ信号処理TFT20Aの活性層23との間に絶縁層を蒸着するが、光センサ10A領域の絶縁膜は除去する。
次に、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及びスズ(Sn)からなる群から選択された一つ以上の元素を含む酸化物を蒸着し、光センサ10Aの第1受光層13と、センサ信号処理TFT20Aの活性層23とにそれぞれ同時にパターニングする。
TFTは、光センサ装置を始めとする多様な装置において、信号処理素子として広く使われている。このようなTFTの活性層として、非晶質シリコン(amorphous silicon)や結晶型シリコン(crystalline silicon)などが、現在最も多用されているが、素子形成時に、高温プロセッサが要求される問題がある。しかし、本実施形態のように、酸化物薄膜をチャンネル層として利用したTFTの場合には、高温プロセッサを介さずとも、常温で直ちにスパッタで薄膜を蒸着でき、製造工程を単純化させることができ、TFT素子に必要な電圧均一度や電子移動度のような特性も良好に導き出される。
また、前記酸化物は、光センサ10Aの第1受光層13にパターニングされ、PN接合光ダイオードのN型として機能する。
一方、前記光センサ10Aの第1受光層13と、センサ信号処理TFT20Aの活性層23は、同時に同一物質から形成されるために、製造工程を単純化させることができる。
次に、所定金属を含むフタロシアニン化合物から構成された有機物層を形成する。一方、前記フタロシアニン化合物とC60とを別途に層として蒸着したり、またはそれらを混合した1層の有機物層を形成することもできる。このとき、前記金属は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属でありうる。このような有機物層は、真空蒸着、スピンコーティング法、インクジェット法、スクリーンプリンティングなど、多様な方法を使用でき、形成された有機物層は、光センサ10Aの第2受光層15部分を除いて除去される。
次に、導電性材料(図示せず)を蒸着する。このとき、光センサ10Aの第2電極17が、本実施形態のようなPN接合光ダイオードのP型有機物である第2受光層15に接続される場合には、前記導電性材料としては、仕事関数が大きいITO、IZO、ZnO、及びIn2O3から選択された一つ以上の物質で蒸着できる。蒸着された導電性材料を、それぞれ光センサ10Aの第2電極17と、センサ信号処理TFT20Aのソース電極及びドレイン電極24とにそれぞれ同時にパターニングする。
次に、前記光センサ10A及びセンサ信号処理TFT20Aを十分に覆うように、絶縁保護膜2を形成する。
前述の光センサ装置によれば、フタロシアニン化合物に含まれる金属成分の選択を制御することによって、光センサの光検出帯域を決定できるだけではなく、光センサの信号を処理するTFT及び光センサを製造する工程の相当部分で、同一物質を使用して同時にパターニングするために、製造工程を単純化させ、これによるコスト節減が可能である。
図4は、本発明の第2実施形態の第1変形例による光センサ装置の概略的な様態を図示した断面図である。
前記第1変形例による光センサ装置120は、基板1上に形成された少なくとも一つ以上の光センサ10Bと、前記光センサ10Bからの信号を処理する少なくとも一つ以上のセンサ信号処理TFT20Aとを含む。
前述の第2実施形態の光センサ装置110と比較するとき、本変形例による光センサ10Bは、第1受光層13と第2受光層15との順序が変わって配されたために、光センサ10Bの第1電極11は、P型有機物を含む第2受光層15に接続され、第2電極17は、N型酸化物を含む第1受光層13に接続される。従って、第1電極11は、仕事関数が大きい導電性物質でもって、正極として構成され、第2電極17は、仕事関数が小さい物質でもって、負極として構成される。
一方、その製造過程の差を見れば、まず、光センサ10Bの第1電極11は、センサ信号処理TFT20Aのゲート電極21と同一物質で同時にパターニングされる。その上に絶縁層が蒸着されてゲート絶縁膜22にパターニングされ、光センサ10B領域の絶縁層は除去される。次に、有機物層が形成された後、光センサ10Bの第2受光層15にパターニングされる。次に、酸化物が蒸着された後、光センサ10Bの第1受光層13と、センサ信号処理TFT20Aの活性層23とに同時にパターニングされる。次に、センサ信号処理TFT20Aのソース電極及びドレイン電極24と、光センサ10Bの第2電極17とが同時にパターニングされた後、その上に絶縁保護膜が形成される。
図5は、本発明の第2実施形態の第2変形例による光センサ装置の概略的な様態を図示した断面図である。
前記第2変形例による光センサ装置130は、基板1上に形成された少なくとも一つ以上の光センサ10Aと、前記光センサ10Aからの信号を処理する少なくとも一つ以上のセンサ信号処理TFT20Bとを含む。
前述の第2実施形態と比較するとき、本変形例によるセンサ信号処理TFT20Bは、スタッガ型(staggered type)のトップゲート(top gate)TFTによって構成される。従って、センサ信号処理TFT20Bのソース電極及びドレイン電極24は、光センサ10Aの第1電極11と同一物質で同時にパターニングされる。次に、センサ信号処理TFT20Bの活性層23と、光センサ10Aの第1受光層13とが同時にパターニングされる。ゲート絶縁膜22は、光センサ10A領域を除いて蒸着される。次に、センサ信号処理TFT20Bのゲート電極21と、光センサ10Aの第2電極17とが同一物質で同時にパターニングされ、その上に絶縁保護膜2が形成される。
図6は、本発明の第2実施形態の第3変形例による光センサ装置の概略的な様態を図示した断面図である。
前記第3変形例による光センサ装置140は、基板1上に形成された少なくとも一つ以上の光センサ10Bと、前記光センサ10Bからの信号を処理する少なくとも一つ以上のセンサ信号処理TFT20Bとを含む。
前述の第2実施形態と比較するとき、本変形例による光センサ10Bは、第1受光層13と第2受光層15との順序が変わって配され、センサ信号処理TFT20Bは、スタッガ型のトップゲートTFTによって構成される。従って、光センサ10Bの第1電極11は、P型有機物を含む第2受光層15に接続され、第2電極17は、N型酸化物を含む第1受光層13に接続される。従って、第1電極11は、仕事関数が大きい導電性物質でもって正極として構成され、第2電極17は、仕事関数が小さい物質でもって負極として構成される。
一方、その製造過程の差を見れば、まず光センサ10Bの第1電極11は、センサ信号処理TFT20Bのソース電極及びドレイン電極24と同一物質で同時にパターニングされる。その上に、有機物層が形成された後、光センサ10Bの第2受光層15にパターニングされる。次に、酸化物が蒸着され、光センサ10Bの第1受光層13と、センサ信号処理TFT20Bの活性層23とに同時にパターニングされる。次に、絶縁層が蒸着され、ゲート絶縁膜22にパターニングされ、光センサ10B領域の絶縁層は除去される。その上に、センサ信号処理TFT20Aのソース電極及びドレイン電極24と、光センサ10Bの第2電極17とが同時にパターニングされた後、絶縁保護膜2が形成される。
前述の本実施形態による光センサ装置110,120,130,140は、PN接合光ダイオードを構成するフタロシアニン化合物に含まれる金属成分の選択を制御することによって、ユーザ所望の多様な帯域の波長帯域を利用した光検出を行える。そして、TFTのチャンネル層を酸化物から構成することによって、低温工程を適用でき、素子特性を向上させることができる。また、TFTのチャンネル層と光センサの受光層とを同一酸化物から形成することによって、製造工程を単純化させ、これによる製造コストを節減できる。
以下、図7を参照しつつ、本発明の第3実施形態によるディスプレイ装置について詳細に説明する。
図7は、本発明の第3実施形態によるディスプレイ装置の概略的な様態を図示した断面図である。
前記図面を参照すれば、本発明によるディスプレイ装置210は、光信号を感知して処理するセンサ部Sと、前記センサ部Sの信号処理によって画像具現に影響を受ける画素部Pとを含む。
センサ部Sは、前述の第2実施形態による光センサ装置110に含まれた光センサ10A及びセンサ信号処理TFT20Aと同じ構成を有する。
画素部Pは、少なくとも1つの画素部TFT 30Aを含む。前記図面では、便宜上、画素電極36に直接連結される1つの画素TFT 30Aを図示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外にも、スイッチング素子、キャパシタなど、必要によって多様な素子がさらに備わりうる。なお、符号番号31,32,34は、それぞれゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極を指す。
本実施形態によるディスプレイ装置210は、光センサ10Aの第1受光層13、信号処理TFT20Aの活性層23及び画素部TFT 30Aの活性層33は、いずれも同一酸化物から形成される。このような酸化物として、ZnO、ZnGaO、ZnInO、GaInO、GaSnO、ZnSnO、InSnOまたはZnGaInOを挙げることができる。
前記酸化物は、光センサ10Aの受光層として、PN接合光ダイオードのN型として機能する。また、前記酸化物によって形成されたセンサ部S及び画素部PのTFT 20A,30Aは、素子製作時に、低温工程が可能であり、良好な特性の素子を提供する。特に、酸化物によって形成されたTFTは、プラスチック基板やプラスチック・フィルム上で、常温で直ちにスパッタで薄膜を蒸着できるために、最近増加する柔軟であって軽いディスプレイ装置に対する要求に相応できる。
一方、所定の選択された金属を含むフタロシアニン化合物から構成された有機物層で、光センサ10Aの第2受光層15を形成することによって、所望の検出帯域を選択でき、センサ部S及び画素部PのTFT 20A,30Aと、光センサ10Aとの製造工程の相当部分で、同一材料を使用して同時にパターニングするために、製造工程を単純化させ、これによるコスト節減が可能である。
一方、前記図面には、画素電極36の上部に、いかなる表示素子が配されているか図示されていないが、前記画素部Pには、多様な表示素子が配されうる。例えば、前記画素電極36を第1電極として、その対向面に第2電極(図示せず)を具備し、前記第1電極と第2電極との間に有機発光層(図示せず)が含まれた有機発光素子が備わりうる。
このような有機発光素子は、最近要求される透明であって柔軟なディスプレイ装置を具現するのに適し、能動駆動型有機発光素子の場合、前述の酸化物TFTで回路を構成することによって、低温工程で、プラスチック基板などに素子を形成できる。
そして、本実施形態のように、ディスプレイ装置に内蔵された光センサは、タッチパネル機能を提供でき、外装型に比べてディスプレイ装置の厚さ増大、工程の複雑化、及び開口率の低下のような問題を減らすことができる。また、内蔵型光センサの一般的構造である、シリコン基盤のP−I−N(p−intrinsic−n)接合型ダイオードに比べ、PN接合ダイオードを構成する有機物に含まれた金属成分の選択を制御することによって、多様な波長帯の光を有機物が含む成分によって、多様な帯域の波長を検出できる。
一方、本発明は、前記図面に図示された光センサとTFTとを具備したディスプレイ装置のみに限定されるものではない。すなわち、本発明のディスプレイ装置には、前述のあらゆるタイプの光センサ、及びあらゆるタイプのTFTの構造を組み合わせて配置できることはいうまでもない。
そして、前記図面に図示された構成要素は、説明の便宜上、拡大または縮小されて表示されうるので、図面に図示された構成要素の大きさや形状に、本発明が拘束されるものではなく、本技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
1 基板
2 絶縁保護膜
10A,10B 光センサ
11 第1電極
13 第1受光層
15 第2受光層
17 第2電極
20A,20B センサ信号処理TFT
21,31 ゲート電極
22,32 ゲート絶縁膜
23,33 活性層
24,34 ソース電極及びドレイン電極
30A 画素部TFT
36 画素電極
110,120,130,140 光センサ装置
210 ディスプレイ装置
P 画素部
S センサ部
2 絶縁保護膜
10A,10B 光センサ
11 第1電極
13 第1受光層
15 第2受光層
17 第2電極
20A,20B センサ信号処理TFT
21,31 ゲート電極
22,32 ゲート絶縁膜
23,33 活性層
24,34 ソース電極及びドレイン電極
30A 画素部TFT
36 画素電極
110,120,130,140 光センサ装置
210 ディスプレイ装置
P 画素部
S センサ部
Claims (20)
- 基板と、
前記基板上に備わって、酸化物を含む第1受光層と、
前記第1受光層に接合され、有機物を含む第2受光層と、
前記第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極とを含む光センサ。 - 前記酸化物は、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及びスズ(Sn)からなる群から選択された一つ以上の元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60をそれぞれ含む二層によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60が混合された混合層によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記第1受光層及び第2受光層は、前記基板に垂直方向に積層されたことを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記第2受光層は、前記第1受光層の上部に積層されたことを特徴とする請求項6に記載の光センサ。
- 前記第1受光層は、前記第2受光層の上部に積層されたことを特徴とする請求項6に記載の光センサ。
- 前記第1電極または第2電極のうち、少なくとも一つ以上の電極は、透明電極であることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 基板上に形成された光センサと、前記光センサからセンサ信号を処理する少なくとも1つのセンサ信号処理TFTとを含む光センサ装置において、
前記光センサは、基板上に備わって酸化物を含む第1受光層と、前記第1受光層に接合されて有機物を含む第2受光層と、前記第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極とを含み、
前記センサ信号処理TFTの活性層は、前記光センサの第1受光層と同一酸化物から形成されることを特徴とする光センサ装置。 - 前記光センサの第1受光層及びセンサ信号処理TFTの活性層は、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及びスズ(Sn)からなる群から選択された一つ以上の元素を含むことを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。
- 前記光センサの第2受光層を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。
- 前記光センサの第2受光層を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60をそれぞれ含む二層によって構成されることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。
- 前記光センサの第2受光層を形成する有機物は、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、ルビジウム(Rb)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、テルビウム(Tb)、セリウム(Ce)、ランタン(La)及び亜鉛(Zn)からなる群から選択された一つ以上の金属を含むフタロシアニン化合物、及びC60が混合された混合層によって構成されることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。
- 前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極及びドレイン電極の順に積層され、前記光センサは、前記基板上に、第1電極、第1受光層、第2受光層及び第2電極の順に積層され、
前記第1電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成され、前記第1受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成されることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。 - 前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極及びドレイン電極の順に積層され、前記光センサは、前記基板上に、第1電極、第2受光層、第1受光層及び第2電極の順に積層され、
前記第1電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成され、前記第2受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成されることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。 - 前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ソース電極及びドレイン電極、活性層、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順に積層され、前記光センサは、基板上に、第1電極、第1受光層、第2受光層及び第2電極の順に積層され、
前記第1電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成され、前記第1受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成されることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。 - 前記センサ信号処理TFTは、基板上に、ソース電極及びドレイン電極、活性層、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順に積層され、前記光センサは、基板上に、第1電極、第2受光層、第1受光層及び第2電極の順に積層され、
前記第1電極は、前記ソース電極及びドレイン電極と同時に同一物質から形成され、前記第2受光層は、前記活性層と同時に形成され、前記第2電極は、前記ゲート電極と同時に同一物質から形成されることを特徴とする請求項10に記載の光センサ装置。 - 光信号を感知して処理するセンサ部と、前記センサ部の信号処理によって画像具現に影響を受ける画素部とを具備したディスプレイ装置において、
前記センサ部は、基板上に備わって酸化物を含む第1受光層、前記第1受光層に接合されて有機物を含む第2受光層、及び前記第1受光層及び第2受光層にそれぞれ接続する第1電極及び第2電極を含む光センサと、
前記光センサからセンサ信号を処理し、前記光センサの第1受光層と同一物質から形成された活性層を具備したセンサ信号処理TFTとを含み、
前記画素部は、
前記センサ信号処理によって画素を駆動し、前記光センサの第1受光層と同一物質から形成された活性層を具備した画素部TFTと、
前記画素部TFTに電気的に接続され、画像を具現する複数個の画素とを含むディスプレイ装置。 - 前記画素部は、第1電極と第2電極との間に少なくとも有機発光層を具備した有機発光素子であることを特徴とする請求項19に記載のディスプレイ装置。
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