JP2011119773A - 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

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 Download PDF

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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

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。
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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
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

Claims (11)

  1. 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。
  2. 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１に記載の光センサ装置。
  3. 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１に記載の光センサ装置。
  4. 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１に記載の光センサ装置。
  5. 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１に記載の光センサ装置。
  6. 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１に記載の光センサ装置。
  7. 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１に記載の光センサ装置。
  8. 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１に記載の光センサ装置。
  9. 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１に記載の光センサ装置。
  10. 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。
  11. 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１０に記載のディスプレイ装置。
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