專利名稱：有機發(fā)光顯示器及其制造方法
技術領域：
明的各方面涉及包括光電二極管的有機發(fā)光顯示器及其制造方法，該光電二 極管包括光接收器，其中通過使光接收器經歷干蝕刻工藝形成缺陷點。
背景技術：
有機發(fā)光顯示器是一種具有自發(fā)光特征的下一代顯示器。與液晶顯示器
(LCD)相比，有機發(fā)光顯示器在視角、對比度、響應時間和功耗方面具有 良好的物理特性。有機發(fā)光顯示器包括有機發(fā)光二極管，該有機發(fā)光二極管 包括陽極、有機薄膜層和陰極。有機發(fā)光顯示器的類型包括無源矩陣顯示 器，其中有機發(fā)光二極管以矩陣模式連接在掃描線和信號線之間，從而構成 像素；和有源矩陣顯示器，其中各個像素的操作由起開關作用的薄膜晶體管
(TFT)來控制。
然而，有機發(fā)光顯示器的問題在于，由于發(fā)出光的有機薄膜層是由有機 材料制成的，而有機材料的特性會隨著時間的推移而惡化，會導致發(fā)出的光 的亮度較低。另外，有機發(fā)光顯示器的對比度會由于從外部入射的光的反射 而變差。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的各方面提供一種包括光電二極管的有機發(fā)光顯示器及其 制造方法，該有機發(fā)光顯示器根據從外部入射的光的強度來調節(jié)發(fā)出光的亮度。
本發(fā)明的各方面還提供一種能夠增強光電二極管的光接收效率的有機 發(fā)光顯示器及其制造方法。 根據本發(fā)明的實施例，提供一種有機發(fā)光顯示器，該有機發(fā)光顯示器包
括形成在基板上并連接到包括柵極、源極和漏極的晶體管的有機發(fā)光二極 管，該有機發(fā)光二極管包括第一電極、有機薄膜層和第二電極；形成在所述 基板上并包括半導體層的光電二極管，該半導體層包括彼此連接的高濃度P 摻雜區(qū)、高濃度N摻雜區(qū)和具有缺陷的本征區(qū)；和控制器，通過根據從所 述光電二極管輸出的電壓控制施加到所述第一電極和所述第二電極的電壓， 來均勻地控制所述有機發(fā)光二極管發(fā)出的光的亮度。
根據本發(fā)明的實施例，提供一種有機發(fā)光顯示器，該有機發(fā)光顯示器包 括有機發(fā)光二極管；形成在基板上的光電二極管；控制器，通過根據從所 述光電二極管輸出的電壓控制施加到所述有機發(fā)光二極管的電極的電壓，來 控制所述有機發(fā)光二極管發(fā)出的光的亮度；和位于所述基板的上表面與所述 光電二極管的下表面之間的反射層。
根據本發(fā)明的另一實施例，提供一種制造有機發(fā)光顯示器的方法，該方 法包括在形成于基板上的緩沖層上形成第一半導體層和第二半導體層；形 成包括所述第一半導體層的光電二極管，所述第一半導體層包括高濃度P摻 雜區(qū)、本征區(qū)和高濃度N摻雜區(qū)，并形成所述第二半導體層的源區(qū)/漏區(qū)和 溝道區(qū)；在包括所述第一半導體層和所述第二半導體層的整個表面上形成柵 極絕緣體，隨后在設置于所述溝道區(qū)上的柵極絕緣體上形成柵才及；在所述柵 極絕緣體和所述柵極上形成層間絕緣體；和利用干蝕刻工藝對所述層間絕緣 體和所述4冊極絕緣體制成圖樣，以形成接觸孔，從而露出所述源區(qū)/漏區(qū)、 所述高濃度P摻雜區(qū)和所述高濃度N摻雜區(qū)并隨后露出所述本征區(qū)。
根據本發(fā)明的另一實施例，提供一種制造有機發(fā)光顯示器的方法，該方 法包括在基板上形成包括第一半導體層的光電二極管，該第一半導體層包 括P摻雜區(qū)、本征區(qū)和N摻雜區(qū)；在所述基板上形成薄膜晶體管；在所述 光電二極管上形成至少一個絕緣層；和利用干蝕刻對所述至少一個絕緣層制 成圖樣，以露出所述第一半導體層的本征區(qū)，其中用于露出所述第一半導體 層的本征區(qū)的干蝕刻在所述本征區(qū)中產生缺陷點。
本發(fā)明的附加方面和/或優(yōu)勢將在以下的描述中部分地列出，并且將從 描述中部分地顯而易見，或者可以通過對發(fā)明的實踐來獲悉。
本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)勢將從以下結合附圖對實施例的描述
中變得明顯并更加易于認知。在附圖中
圖1是示出包括薄膜晶體管的常規(guī)有機發(fā)光顯示器的示意性截面圖； 圖2是示出根據本發(fā)明實施例的包括光電二極管的有機發(fā)光顯示器的
截面圖3A是示出根據本發(fā)明實施例的光電二極管的半導體層及該半導體層 上面的層的示意圖3B是示出根據本發(fā)明另 一 實施例的光電二極管的半導體層及該半導 體層上面的層的示意圖3C是示出根據缺陷密度的光傳導率的曲線圖；以及
圖4A-圖4E是示出根據本發(fā)明實施例的制造有機發(fā)光顯示器的方法的 截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的這些實施例，這些實施例的例子在附圖中示 出。在附圖中，相同的附圖標記始終指相同的元件。為了解釋本發(fā)明，以下 將通過參見附圖來描述實施例。
現(xiàn)在將參見示出本發(fā)明示例性實施例的附圖，在下文中更加充分地描述 本發(fā)明的各方面。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來實施，并且不應當被解 釋為限于這里所提出的實施例。相反，所提供的這些實施例將使得該公開內
在附圖中，為了清楚地示出起見，層和區(qū)域的尺寸可能被放大。還將理 解，當層或元件被稱為位于另一層、元件或基板"上"時，它可以直接位于
另一層、元件或基板上，也可以存在中間層或元件。進一步，將理解到，當 層或元件被稱為位于另一層或元件"下面"時，它可以直接位于另一層或元 件下面，也可以存在一個以上中間層或元件。另外，還將理解到，當層或元 件被稱為位于兩層或元件"之間"時，它可以是這兩層或元件之間僅有的層 或元件，也可以存在一個以上中間層或元件。相同的附圖標記始終指相同的 元件。
圖1是示出包括薄膜晶體管的有機發(fā)光顯示器的示意性截面圖。緩沖層
11形成在基板10上，提供源區(qū)/漏區(qū)12a和12b和溝道區(qū)12c的半導體層12 形成在緩沖層11上。通過柵極絕緣體13與半導體層12絕緣的柵極14形成 在半導體層12上，并且層間絕緣體15沿包括柵極14的整個上表面而形成。 層間絕緣體15中有接觸孔形成，以露出源區(qū)/漏區(qū)12a和12b。
通過接觸孔連接到源區(qū)/漏區(qū)12a和12b的源極/漏4及16a和16b形成在 層間絕緣體15上，保護層17形成在包括源極/漏極16a和16b的整個上表 面中。保護層17中有通孔形成，以露出源^L 16a或漏才及16b。陽才及18和傳_ 素限定層19形成在保護層17上，陽極18通過通孔連接到源極16a或漏極 16b,像素限定層19出于限定發(fā)光區(qū)域的目的而用于露出陽極18的預定區(qū) 域。有機薄膜層20和陰極21形成在陽極18上。
在上述有機發(fā)光顯示器的操作中，當在陽極18與陰極21之間施加預定 電壓時，通過陰極21注入的電子與通過陽極18注入的空穴在有機薄膜層 20中復合，從而發(fā)光。
構成有機發(fā)光顯示器發(fā)光層的有機材料的特性隨著時間的推移而惡化， 因此有機發(fā)光顯示器中發(fā)出的光的亮度也降低。為了解決以上提出的問題， 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可通過利用光電二極管來檢測從外部入射的光或內部發(fā)出的 光，來均勻地控制發(fā)出的光的亮度。然而，隨著顯示裝置變得更小和更薄， 光電二極管的尺寸也減小，因此光電二極管的光接收區(qū)域和效率變差。
圖2是示出根據本發(fā)明實施例的包括光電二極管的有機發(fā)光顯示器的 截面圖。如圖2所示，反射層110形成在基板100的預定區(qū)域中。反射層 110形成在與發(fā)光區(qū)域鄰近的非發(fā)光區(qū)域中，并由諸如Ag、 Mo、 Ti、 Al或 Ni之類的金屬制成。當來自外部的光入射到光電二極管時，通過該光電二 極管的光線和朝基板傳播的光線被反射層110反射，并再次進入該光電二極 管。因此，該光電二極管的光接收效率得到改進。
緩沖層120形成在基板100的包括反射層110的整個表面上。半導體層 130a形成在緩沖層120上，半導體層130a包括高濃度P摻雜區(qū)131、高濃 度N摻雜區(qū)132和本征區(qū)133，從而形成光電二極管。半導體層130b形成 在緩沖層120上與半導體層130a鄰近的區(qū)域中，半導體層130b包括源區(qū)/ 漏區(qū)134和135以及溝道區(qū)136。柵極絕緣體140形成在半導體層130a和 130b上，利用柵極絕緣體140與半導體層130b絕緣的柵極150形成在半導 體層130b上。層間絕緣體160形成在包括柵極150的整個上表面上。層間 絕緣體160中有接觸孔形成，以露出源區(qū)/漏區(qū)134和135。源極/漏極170a 和170b形成在層間絕緣體160上，并通過接觸孔連接到源區(qū)/漏區(qū)134和135。
該有機發(fā)光顯示器的其它部件與圖1中示出的常規(guī)有機發(fā)光顯示器的 相應部件相同，因此沒有在圖2中再次示出。具體來說，保護層(例如，圖 1中示出的保護層17 )形成在圖2中示出的結構的包括源極/漏極170a和170b 的整個上表面上。保護層中有通孔形成，以露出源極或漏極。并且，陽極和 像素限定層(例如，圖1中示出的陽極18和像素限定層19)形成在保護層 上，陽極通過通孔連接到源極170a或漏極170b，像素限定層用于露出陽極 的預定區(qū)域，從而限定發(fā)光區(qū)域。有機薄膜層和陽極(例如，圖1中示出的 有機薄膜層20和陰極21)形成在陽極上。有機薄膜層可以以包括被順序層 壓的空穴傳輸層、有機發(fā)光層和電子傳輸層的結構形成，并且可以進一步包 ，括空穴注入層和電子注入層。
如上所述，包括陽極、有機薄膜層和陰極的有機發(fā)光二極管，由于空穴 和電子的復合中所生成的能量的差異而發(fā)光。如果向陽極和陰極施加預定的 電壓，則通過陽極注入的空穴和通過陰極注入的電子在有機薄膜層中復合。 當如上所述向外面發(fā)出光時，來自外部光源的光入射到有機發(fā)光顯示器。由
包括高濃度P摻雜區(qū)131、高濃度N摻雜區(qū)132和本征區(qū)133的半導體層 130a制成的光電二極管，接收從外部入射的光并根據光的強度生成電信號。
光電二極管是將光信號轉化為電信號的半導體器件。光電二極管處于反 向偏壓狀態(tài)下，也就是說，負(-)電壓施加到高濃度P摻雜區(qū)131,正(+ ) 電壓施加到高濃度N摻雜區(qū)132。當光入射到處于反向偏壓狀態(tài)下的光電二 極管上時，那么由于電子和空穴沿本征區(qū)133上形成的耗盡區(qū)移動而使電流 流動。結果，輸出與光的強度成比例的電壓。
在發(fā)光二極管的操作中，控制器接收從光電二極管輸出的電壓，并控制 施加到該發(fā)光二極管的電壓。這樣，有機發(fā)光顯示器發(fā)出的光的強度可以由 從外部入射的光的強度來控制，因此可以均勻地控制有機發(fā)光顯示器中發(fā)出 的光的亮度。
如上所述，當來自外部的光入射到光電二極管時，通過該光電二極管朝 基板發(fā)送的光被反射層IIO反射并再次進入該光電二極管。因此，該光電二 極管的光接收效率得到改進。
通常，構成光電二極管的半導體層130a由多晶硅制成，但是由于半導 體層130a所形成的厚度大約為500A,因此可能難以獲得足夠的光接收效率。 另外，隨著顯示裝置變得更小和更薄，光電二極管的尺寸也減小，因此光電 二極管的光接收效率變差。然而，根據本發(fā)明的各方面，由于反射層110所 提供的光接收效率的提高，因此可以提供更小的光電二極管和顯示裝置。
圖3A是示出根據本發(fā)明實施例的光電二極管的半導體層130a和上面 的層的示意圖。如圖3A所示，光電二極管的半導體層130a形成在基板100、 反射層110和緩沖層120上。半導體層130a由多晶硅制成。半導體層130a 包括高濃度P摻雜區(qū)131、本征區(qū)133和高濃度N摻雜區(qū)132。在具有這種 普通PIN結構的光電二極管中，電子-空穴對主要在作為該半導體層中心區(qū) 的本征區(qū)133中生成。柵極絕緣體140和層間絕緣體160形成在半導體層上。 在利用干蝕刻工藝形成接觸孔之后，分別連接到高濃度P摻雜區(qū)131和高濃 度N摻雜區(qū)132的電極180a和180b形成在所述半導體層上。
半導體層130a和130b可以由多晶硅制成。由于由多晶硅制成的光電二 極管具有比由非晶硅制成的光電二極管低的光敏感度，因此這里可以提供如 圖3B所示的光電二極管，以給光電二極管提供增加的透光率。圖3B是示 出光電二極管的半導體層和上面的層的示意圖。如圖3B所示，光電二極管 的半導體層130a形成在基板100、反射層IIO和緩沖層120上。半導體層 130a由多晶硅制成。半導體層130a包括高濃度P摻雜區(qū)131、本征區(qū)133 和高濃度N^參雜區(qū)132。柵極絕緣體140和層間絕緣體160形成在所述半導 體層上。
通常，僅接觸孔通過干蝕刻來形成，但是在該實施例中，本征區(qū)133上 的光接收器190也被干蝕刻。具體來說，接觸孔和光接收器190通過干蝕刻 工藝來形成，并提供電極180a和180b，電極180a和180b分別連接到高濃 度P摻雜區(qū)131和高濃度N摻雜區(qū)132。通過干蝕刻工藝而形成的光接收器 190露出本4正區(qū)133。
當進行干蝕刻時，半導體層130a的本征區(qū)133的多晶硅被等離子體損 傷(等離子體損傷)，因此在本征區(qū)133中生成缺陷點。在這種情況下，如 圖3C,即示出根據缺陷密度的光傳導率的圖所示，由于缺陷點響應于光而 增加電子-空穴對的生成，因此等離子體損傷是所期望的。如圖3C所示，已 經通過試驗表明，如果每單位體積(lcm3)的缺陷密度增加，則光傳導率增 加。因此，有意進行干蝕刻工藝，以增加本征區(qū)133中的缺陷，從而利用光 而增加電子-空穴對的生成。
在下文中，將參見圖4A-圖4E,詳細描述制造包括薄膜晶體管和圖3C 所示的光電二極管的有機發(fā)光顯示器的方法。
參見圖4A，通過利用濺射工藝等將諸如Ag、 Mo、 Ti、 Al或Ni之類的 金屬沉積到基板100上，接著使用預定的掩模通過曝光和顯影工藝在基板 100上制成圖樣，從而在預定區(qū)域形成反射層110。將用于形成反射層110 的金屬沉積合適的厚度，例如，100至5,000A的厚度，以反射光。
反射層110可以以比半導體層130a寬的范圍形成，以便有效地反射朝
基板100傳播的光線。
參見圖4B，緩沖層120和半導體層130順序地形成在基板100的包括 反射層110的整個表面上，然后對半導體層130制成圖樣，使得光電二極管 的半導體層130a位于反射層IIO上，薄膜晶體管的半導體層130b位于緩沖 層120上的與反射層IIO鄰近的區(qū)域。緩沖層120防止熱量對基板100產生 損傷，并且該緩沖層120由諸如二氧化硅(Si02)薄膜或氮化硅(SiNx)薄 膜之類的絕緣材料形成。半導體層130由非晶硅或多晶硅形成。如果半導體 層130由非晶硅制成，則該非晶硅可以通過熱處理來結晶。
參見圖4C，形成光電二極管的半導體層130a具有通過P型摻雜離子注 入工藝而形成的高濃度P摻雜區(qū)131、通過N型摻雜離子注入工藝而形成的 高濃度N摻雜區(qū)132以及本征區(qū)133。源區(qū)/漏區(qū)134和135以及溝道區(qū)136 形成在用于形成薄膜晶體管的半導體層130b中。因此，光電二極管的高濃 度P摻雜區(qū)131、高濃度N摻雜區(qū)132和本征區(qū)133形成在一個半導體層 130a中，晶體管的源區(qū)/漏區(qū)134和135以及位于源區(qū)/漏區(qū)134和135之間 的溝道區(qū)136形成在另一半導體層130b中。
參見圖4D,柵極絕緣體140形成在包括半導體層130a和130b的整個 表面上。然后，柵極150形成在柵極絕緣體140的形成在溝道區(qū)136上的部 分上。
參見圖4E,層間絕緣體160形成在包括柵極150的整個表面上。層間 絕緣體160和柵極絕緣體140的位于半導體層130b之上的部分利用干蝕刻 工藝制成圖樣以形成接觸孔，從而露出半導體層130b的源區(qū)/漏區(qū)134和 135。源極/漏極170a和170b形成為通過接觸孔連接到源區(qū)/漏區(qū)134和135。
此外，層間絕緣體160和柵極絕緣體140的位于半導體層130a之上的
部分利用千蝕刻制成圖樣以形成接觸孔，從而露出半導體層130a的高濃度P
摻雜區(qū)131和高濃度N摻雜區(qū)132。電極180a和180b形成為通過接觸孔來
分別連接到高濃度P摻雜區(qū)131和高濃度N摻雜區(qū)132。
進一步，柵極絕緣體140和層間絕緣體160的在半導體層130a的本征
區(qū)133之上的部分也被干蝕刻以形成光接收器190。在干蝕刻過程中，半導 體層130a的本征區(qū)133的多晶硅被等離子體損傷(等離子體損傷)，因此 在本征區(qū)133中生成缺陷點。結果，響應于光而增加電子-空穴對的生成。
之后，保護層(例如，圖1中示出的保護層17)可以形成在圖4E中示 出的結構的包括光電二極管和薄膜晶體管的整個上表面上。保護層17中可 以有通孔形成，以露出源才及170a或漏才及170b。陽4 L和^象素限定層(例如， 圖1中示出的陽極18和像素限定層19)可以形成在保護層上，陽極通過通 孔連接到源極170a或漏極170b,像素限定層用于露出陽極的預定區(qū)域，從 而限定發(fā)光區(qū)域。有機薄膜層和陰極(例如，圖1中示出的有機薄膜層20 和陰極21)可以形成在陽極上。有機薄膜層可以以包括順序層壓的空穴傳 輸層、有機發(fā)光層和電子傳輸層的結構形成，并且可以進一步包括空穴注入 層和電子注入層。
應當理解，其它結構可以用于發(fā)光二極管和薄膜晶體管。
如上所述，本發(fā)明的各方面提供一種包括光電二極管的有機發(fā)光顯示器 及其制造方法，該有機發(fā)光顯示器根據從外部入射的光的強度來調節(jié)發(fā)出的 光的亮度。另外，本發(fā)明的各方面提供一種能夠增強光電二極管的光接收效 率的有機發(fā)光顯示器及其制造方法。盡管已經示出并描述了本發(fā)明的幾個實施例，但是本領域技術人員應當 認知到，可以在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下對這些實施例進行改變， 而本發(fā)明的范圍在權利要求和其等同物中限定。
權利要求
1、一種有機發(fā)光顯示器，包括有機發(fā)光二極管，被連接到晶體管，并且包括第一電極、有機薄膜層和第二電極；光電二極管，被形成在基板上并且包括半導體層，該半導體層包括高濃度P摻雜區(qū)、高濃度N摻雜區(qū)和具有缺陷的本征區(qū)；和控制器，通過根據從所述光電二極管輸出的電壓控制施加到所述第一電極和所述第二電極的電壓，來均勻地控制所述有機發(fā)光二極管發(fā)出的光的亮度。
2、 根據權利要求1所述的有機發(fā)光顯示器，進一步包括在所述基板的上表 面與所述光電二極管的下表面之間形成的反射層，該反射層將從所述有機發(fā)光 二極管的外部入射的光反射到所述光電二極管上。
3、 根據權利要求2所述的有機發(fā)光顯示器，其中所述反射層包括從由Ag、 Mo、 Ti、 Al和Ni組成的組中選擇的金屬。
4、 根據權利要求2所述的有機發(fā)光顯示器，其中所述反射層具有100到 5000A的厚度。
5、 一種制造有機發(fā)光顯示器的方法，該方法包括 在形成于基板上的緩沖層上形成第一半導體層和第二半導體層； 形成包括所述第一半導體層的光電二極管，所述第一半導體層包括高濃度P摻雜區(qū)、本征區(qū)和高濃度N摻雜區(qū)，并形成所述第二半導體層的源區(qū)/漏區(qū)和 溝道區(qū)；形成柵極絕緣體以覆蓋所述第一半導體層和所述第二半導體層；在所述柵極絕緣體的設置于所述第二半導體層的溝道區(qū)上方的部分形成柵極；在所述柵極絕緣體和所述柵極上形成層間絕緣體；和 利用干蝕刻對所述層間絕緣體和所述柵極絕緣體制成圖樣，以形成接觸孔， 從而露出所述第二半導體層的源區(qū)/漏區(qū)、所述第一半導體層的高濃度P摻雜區(qū)和高濃度N摻雜區(qū)以及所述第 一半導體層的本征區(qū)。
6、 根據權利要求5所述的制造有機發(fā)光顯示器的方法，進一步包括在所述 基板的上表面與所述光電二極管的下表面之間形成反射層。
7、 根據權利要求6所述的制造有機發(fā)光顯示器的方法，其中所述反射層由 從由Ag、 Mo、 Ti、 Al和Ni組成的組中選擇的一種形成。
8、 根據權利要求6所述的制造有機發(fā)光顯示器的方法，其中所述反射層以 100到5000A的厚度形成。
9、 根據權利要求5所述的制造有機發(fā)光顯示器的方法，其中用于露出所述
10、 根據權利要求5所述的制造有機發(fā)光顯示器的方法，進一步包括在所 述層間絕緣體上形成發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機發(fā)光顯示器及其制造方法。一種有機發(fā)光顯示器包括形成在基板上且連接到晶體管的有機發(fā)光二極管；形成在所述基板上并包括半導體層的光電二極管，所述半導體層包括高濃度P摻雜區(qū)、高濃度N摻雜區(qū)和具有缺陷的本征區(qū)；和控制器，該控制器通過根據從所述光電二極管輸出的電壓控制施加到第一電極和第二電極的電壓，來均勻地控制所述有機發(fā)光二極管發(fā)出的光的亮度。
文檔編號H05B33/10GK101388402SQ20081014628
公開日2009年3月18日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權日2007年9月14日
發(fā)明者姜哲圭, 樸炳建 申請人:三星Sdi株式會社