一種硅基oled圖像收發(fā)裝置及其制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及0LED顯示技術，尤其涉及一種硅基0LED圖像收發(fā)裝置及其制作方法?！尽颈尘凹夹g】】
[0002]有機發(fā)光器件(0LED)具有發(fā)光亮度高、驅動電壓低、響應速度快、無視角限制、低功耗、超輕超薄、可具備任何形狀，顏色輸出為紅綠藍單色或白色，壽命長等優(yōu)點，在顯示器等領域具有巨大的應用前景。結合硅基CMOS驅動電路的0LED圖像收發(fā)裝置，可以整合圖像顯示、圖像攝取、信號處理與控制等功能。
[0003]具有圖像收發(fā)功能的0LED圖像收發(fā)裝置，在0LED發(fā)光源旁邊放置光電二極管并且彼此隔開，可以同時集成0LED顯示功能和圖像傳感器的功能?，F(xiàn)有的0LED圖像收發(fā)裝置存在靈敏度不高的問題。且另一方面，典型的0LED圖像收發(fā)裝置的最大面積由曝光場決定，一般來說遠小于硅片面積，因此一個硅片上可以制作出上百個0LED圖像收發(fā)裝置。高分辨率、大面積顯示與成像可以應用在不同的領域，目前主流曝光方式是步進式或掃描式曝光，隨著0LED圖像收發(fā)裝置尺寸的逐漸增大，步進式曝光機的有效曝光面積是有限的，掩膜板的有效區(qū)域無法覆蓋整個有效區(qū)域，因此如何實現(xiàn)1.2英寸以上的0LED圖像收發(fā)裝置的曝光，是需要解決的技術問題。
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【發(fā)明內容】
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[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是:彌補上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種硅基0LED圖像收發(fā)裝置及其制作方法，得到的0LED圖像收發(fā)裝置的靈敏度較高。
[0005]本發(fā)明的技術問題通過以下的技術方案予以解決:
[0006]一種硅基0LED圖像收發(fā)裝置，包括基板、多個用于感光的光電二極管和多個用于發(fā)光的0LED ;所述0LED包括金屬互連線陽極、空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和透明陰極層，所述金屬互連線陽極上按順序依次形成所述空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和透明陰極層，所述有機發(fā)光層僅位于所述金屬互連線陽極所對應的區(qū)域之上，不延伸至所述光電二極管所對應的區(qū)域之上；多個光電二極管和多個0LED的有機發(fā)光層排列形成圖像收發(fā)裝置的像素矩陣。
[0007]—種硅基0LED圖像收發(fā)裝置的制造方法，包括在基板上形成光電二極管和0LED的步驟，在形成0LED的步驟中，在金屬互連線陽極上按順序依次形成空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和透明陰極層，所述有機發(fā)光層僅位于所述金屬互連線所對應的區(qū)域之上，不延伸至所述光電二極管所對應的區(qū)域之上；多個光電二極管和多個0LED的有機發(fā)光層排列形成圖像收發(fā)裝置的像素矩陣。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術對比的有益效果是:
[0009]本發(fā)明的硅基0LED圖像收發(fā)裝置及其制作方法，由于有機發(fā)光層僅僅位于0LED的金屬互連線陽極區(qū)域之上，在光電二極管對應的區(qū)域上沒有發(fā)光層，因此可減少0LED對入射光的衰減，從而提高光電二極管的靈敏度。優(yōu)選方案中，0LED包括紅光0LED、綠光0LED和藍光OLED，因此不需要后續(xù)的濾色片以及玻璃蓋封裝，直接采用薄膜封裝覆蓋在0LED之上形成保護，提高了 0LED的發(fā)光效率，進一步提高光電二極管的靈敏度，簡化了工藝，提高了可靠性。
【【附圖說明】】
[0010]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】一的0LED圖像收發(fā)裝置的一個發(fā)光子像素和感光單元的剖面示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】一的0LED圖像收發(fā)裝置曝光時劃分的有效區(qū)的示意圖；
[0012]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】一的0LED圖像收發(fā)裝置中有效區(qū)的像素布局示意圖；
[0013]圖4是本發(fā)明【具體實施方式】二的0LED圖像收發(fā)裝置曝光時劃分的有效區(qū)的示意圖；
[0014]圖5是本發(fā)明【具體實施方式】二的0LED圖像收發(fā)單元中有效區(qū)的像素布局示意圖。【【具體實施方式】】
[0015]下面結合【具體實施方式】并對照附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0016]【具體實施方式】一
[0017]本【具體實施方式】提供一種集成光電二極管作為感光單元的0LED圖像收發(fā)裝置，該裝置包括硅基板，多個用于感光的光電二極管，多個用于發(fā)光的0LED。
[0018]如圖1所示，為本【具體實施方式】中的0LED圖像收發(fā)裝置的像素中一個發(fā)光子像素和感光單元的剖面示意圖。在p-Si基板1上形成η講5，p-Si基板1與η講5形成光電二極管。繼續(xù)形成層間絕緣層6，在層間絕緣層中形成插拴3，η阱5與接觸件2相連，并通過插拴3連接到金屬互連線4，金屬互連線4形成在層間絕緣層6上。金屬間絕緣層7形成在層間絕緣層6和金屬互連線4上面，金屬互連線陽極8形成在金屬間絕緣層7上，金屬互連線陽極8通過插拴連接到場效應管的漏電極(圖中未示出)。金屬互連線陽極8作為0LED的反射陽極。
[0019]0LED包括金屬互連線陽極8、空穴傳輸層12、有機發(fā)光層9、電子傳輸層13和透明陰極10構成。金屬互連線陽極8的材料可以是銀、金、鉻、鋁、銅、鉬、鉭、鎢等或由這些材料形成的各類合金。在金屬互連線陽極8上順序形成各層結構，有機發(fā)光層9位于金屬互連線陽極8所在區(qū)域上，在電子傳輸層13上形成透明導電層作為透明陰極10，透明導電層可以是如ΙΤΟ、ΙΖ0 一樣的透明導電膜，也可以是由薄金屬膜形成的透明導電層。
[0020]當在0LED的陽極和陰極兩端加上電壓后，光從有機發(fā)光層9中發(fā)出，一部分成為外輸出光21，入射的光24不受阻擋，可以被光電二極管探測到。由于該發(fā)光層僅僅位于0LED陽極區(qū)域，在光電二極管處沒有發(fā)光層，減少了對入射光24的衰減，可以提高光電二極管的靈敏度。
[0021 ] 為了實現(xiàn)彩色化，該有機發(fā)光層9可以是紅光發(fā)光層、也可以是藍光發(fā)光層或綠光發(fā)光層。當多個0LED分別有紅光0LED，綠光0LED和藍光0LED時，在透明陰極10上形成透明的薄膜封裝層11，而非形成玻璃蓋封裝，以保護下面的0LED。由于0LED直接發(fā)射紅、綠、藍色光，所以不需要后續(xù)的濾色片以及玻璃蓋封裝，直接采用薄膜封裝11覆蓋在OLED之上形成保護，進一步提高了 OLED的發(fā)光效率和光電二極管的靈敏度，簡化了工藝，提高了可靠性。
[0022]上述描述了單個發(fā)光子像素(有機發(fā)光層)和感光單元(光電二極管)的剖面結構示意圖。當多個發(fā)光子像素和感光單元排列收，形成圖像收發(fā)裝置的像素矩陣。
[0023]基板上多個0LED中的多個有機發(fā)光層的圖形化采用掩膜或激光轉移，優(yōu)化的采用PDMS彈性體形成蔭罩掩膜，其開口尺寸由光刻膠圖形來定義。在一個典型方案中，PDMS與基板形成緊密結合，所形成的有機發(fā)光層圖形尺寸小至5 μπι。
[0024]本實施方式中的基于CMOS驅動的0LED圖像收發(fā)裝置，通過曝光拼接的方式形成0LED的有機發(fā)光層。定義圖像收發(fā)裝置的有效區(qū)，包含0LED有機發(fā)光層所在的顯示區(qū)域和光電二極管所在的用于圖像傳感的感光區(qū)域。該有效區(qū)域也即對應像素矩陣所在的區(qū)域。優(yōu)選地，像素矩陣區(qū)域的寬長比為4:3，對角線尺寸大于1.2英寸。
[0025]具體地，可通過合理的像素矩陣版圖設計和曝光場拼接，通過多次曝光實現(xiàn)硅基大尺寸，例如上述大尺寸(大于1.2英寸)的像素矩陣的0LED圖像收發(fā)裝置。在曝光時，將基板的有效區(qū)分解成若干個有效區(qū)分別進行曝光。每個分解后的有效區(qū)在步進式曝光系統(tǒng)的一個光場范圍內，在具體實施過程中，分別采用一套掩模板曝光分割后的單元，再步進移動至下一個位置處進行第二次曝光。如此對應不同的曝光區(qū)域，采用不同的掩膜版，利用曝光系統(tǒng)的對位系統(tǒng)實現(xiàn)拼接，最后完成整個圖像收發(fā)裝置的有效區(qū)范圍內的曝光。劃分成若干個有效區(qū)分別進行曝光的方法有助于形成對角線尺寸在1.2英寸以上，例如1.2英寸至2英寸有效區(qū)的圖像收發(fā)裝置。
[0026]在本【具體實施方式】中，如圖2所示，圖像收發(fā)裝置的有效區(qū)按照豎直方向縱向分為兩個部分，分別是第一有效區(qū)81和第二有效區(qū)82。采用曝光拼接的方法形成一個拼接完整的有效區(qū)。
[0027]曝光后，接著在整個基板的有效區(qū)上形成空穴傳輸層。如圖3所示，本【具體實施方式】的有效區(qū)的像素矩陣布局示意圖。像素矩陣包括多個像素子單元，各個像素子單元44均設計成正方形，包括紅色子像素40、綠色子像素43、藍色子像素41和感光單元42。紅、綠、藍色子像素分別與對應的CMOS驅動單元陽極相連。利用PDMS掩模板在有效區(qū)的區(qū)域內分別形成該紅色有機發(fā)光層、藍色有機發(fā)光層和綠色有機發(fā)光層，從而分別作為紅色子像素40、藍色子像素41和綠色子像素43。采用機械掩膜的辦法在基板相應區(qū)域上形成紅色、藍色和綠色有機發(fā)光層，進而形成完整的0LED圖像收發(fā)單元有效區(qū)的像素布局。這樣，形成的大尺寸的圖像收發(fā)裝置也具有彩色顯示的功能。
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