有機電界発光表示装置
【課題】光吸収率を向上したフォトセンサを用いて有機電界発光素子の輝度を調節できる有機電界発光表示装置を提供する。
【解決手段】画素領域Ａおよび非画素領域Ｂを含む基板２００と、基板上に形成される第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０と、第２バッファ層２２０上に形成される薄膜トランジスタ２３０と、薄膜トランジスタ上に形成され、薄膜トランジスタと電気的に接続される有機電界発光素子２６０と、第２バッファ層と有機電界発光素子との間の非画素領域Ｂに形成され、外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサ２４０とを含み、第１バッファ層は、７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、第２バッファ層は、５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、フォトセンサは、Ｎ型ドーピング領域２４１、１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域２４２およびＰ型ドーピング領域２４３で形成される。
【解決手段】画素領域Ａおよび非画素領域Ｂを含む基板２００と、基板上に形成される第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０と、第２バッファ層２２０上に形成される薄膜トランジスタ２３０と、薄膜トランジスタ上に形成され、薄膜トランジスタと電気的に接続される有機電界発光素子２６０と、第２バッファ層と有機電界発光素子との間の非画素領域Ｂに形成され、外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサ２４０とを含み、第１バッファ層は、７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、第２バッファ層は、５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、フォトセンサは、Ｎ型ドーピング領域２４１、１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域２４２およびＰ型ドーピング領域２４３で形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子の輝度を調節できる有機電界発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機電界発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｄｅｖｉｃｅ）は、アノード電極およびカソード電極からなる一対の電極と、発光層とを含む構造であり、より詳細には、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を更に含むことができる。このような構造の有機電界発光素子は、以下のような発光原理により発光する。一旦、アノード電極からの正孔が正孔注入層に注入され、正孔注入層に注入された正孔が正孔輸送層により発光層に輸送される。そして、カソード電極からの電子が電子注入層に注入され、電子注入層に注入された電子が電子輸送層により発光層に輸送される。上述のように、正孔と電子とが発光層に運搬された後、互いに結合し、正孔と電子との結合により、励起子が形成されることで発光層が発光する。
【０００３】
以下、図１を参照して従来の有機電界発光表示装置を具体的に説明する。図１は、従来技術に係る有機電界発光表示装置の断面図である。
【０００４】
図１を参照すると、有機電界発光表示装置１０は、基板１００、バッファ層１１０、薄膜トランジスタ１２０、平坦化層１３０、第１電極層１４０、画素定義膜１５０、発光層１６０、第２電極層１７０を含んで構成される。バッファ層１１０は、基板１００上に形成される。バッファ層１１０上には、薄膜トランジスタ１２０が形成される。薄膜トランジスタ１２０は、半導体層１２１、ゲート電極１２２およびソース／ドレイン電極１２３を含む。薄膜トランジスタ１２０上には、平坦化層１３０が形成され、平坦化層１３０上には、ソース／ドレイン電極１２３と電気的に接続される第１電極層１４０が形成され、第１電極層１４０上には、画素定義膜１５０が形成される。画素定義膜１５０は、第１電極層１４０を少なくとも部分的に露出させる開口部を含む。開口部上には、発光層１６０が形成される。発光層１６０は、電子輸送層および電子注入層のうちの少なくとも一つを更に含むことができる。発光層１６０上および画素定義膜１５０上には、第２電極層１７０が形成される。
【０００５】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００５−０１０８９０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の有機電界発光表示装置１０の発光層１６０を構成する有機物質は、時間が経過するにつれ劣化するため、画素の輝度が変化し、ディスプレイの画質または明るさが所望の値と異なる値に表示される。そのため、有機電界発光表示装置の長寿命を期待できなくなる。このような問題点を解決するために、有機電界発光表示装置にフォトセンサを形成する方法が提案されている。このような方法は、フォトセンサを介して内部または外部から入射される光エネルギーを電気的信号に変換して、有機電界発光素子の劣化に関係なく、入力される電気的信号に対応した一定の輝度を表示するようにする。しかし、上述した従来のフォトセンサは、光の波長による光吸収率が５０％未満と低いため、フォトセンサを用いた有機電界発光素子の輝度を調節するのに限界があるという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光吸収率を向上させたフォトセンサを用いて有機電界発光素子の輝度を調節できる有機電界発光表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、画素領域および非画素領域を含む基板と、基板上に形成される第１バッファ層および第２バッファ層と、第２バッファ層上に形成される薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタ上に形成され、薄膜トランジスタと電気的に接続される有機電界発光素子と、第２バッファ層と有機電界発光素子との間の非画素領域に形成され、外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサとを含み、第１バッファ層は、７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、第２バッファ層は、５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、フォトセンサは、Ｎ型ドーピング領域、１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域およびＰ型ドーピング領域で形成される有機電界発光表示装置が提供される。
【０００９】
フォトセンサは、第２バッファ層の非画素領域上において、第２バッファ層の画素領域上に形成される薄膜トランジスタと所定の間隔をおいて形成されてよい。
【００１０】
第１バッファ層は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）から形成されてもよく、第２バッファ層は、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）から形成されてよい。フォトセンサは、第２バッファ層の非画素領域上に形成されるＮ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域と１〜１０μｍの間隔をおいて配置され、第２バッファ層の非画素領域上に形成されるＰ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域とＰ型ドーピング領域との間に形成されるチャンネル領域とを含んで構成されてよく、Ｎ型ドーピング領域、Ｐ型ドーピング領域およびチャンネル領域の何れもが、単一平面上に位置することができる。
【００１１】
フォトセンサは、外部から入射される青色波長の光を集光し、青色波長の光吸収率に応じて、集光した青色波長の光を所定の電気的信号に変換して出力することができる。
【００１２】
フォトセンサから出力される電気的信号は、有機電界発光素子から発光される光の輝度を調節することができる。
【００１３】
本発明によれば、基板上の非画素領域に外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサを形成し、フォトセンサのチャンネル領域の幅を最適化し、かつフォトセンサの下部に形成されるバッファ層の厚さを、青色波長の光を集光するのに最適な厚さに調節することによって、フォトセンサの光吸収率を増加することができる。従って、フォトセンサによって青色波長の光から変換される電気的信号を用いて、有機電界発光素子の輝度を効率良く所望の輝度に調節することができる。このため、長時間使用による有機電界発光素子の劣化により発生する輝度の変化を最小化でき、有機電界発光表示装置の寿命を伸ばすことができる。さらに、画素ごとに備えられる有機電界発光素子に、所望の電流が流れるように制御することで、有機電界発光表示装置の高精細化による高品質の画像を提供できる。
【００１４】
青色波長の帯域は、４５０〜４８０ｎｍであってよい。
【００１５】
フォトセンサは、非晶質シリコン層で形成されてよい。
【００１６】
有機電界発光素子は、背面発光構造であってよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、基板上の非画素領域に外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサを形成し、フォトセンサのチャンネル領域の幅を最適化して、かつフォトセンサの下部に形成されるバッファ層の厚さを調節することで、フォトセンサの光吸収率を向上することができる。これにより、フォトセンサで変換される電気的信号を用いて有機電界発光素子の輝度を所望の輝度に調節することができる。このため、長時間使用による有機電界発光素子の劣化により発生する輝度の変化を最小化でき、有機電界発光表示装置の寿命を伸ばすことができる。さらに、画素ごとに備えられる有機電界発光素子に、所望の電流が流れるように制御することで、有機電界発光表示装置の高精細化による高品質の画像を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係るフォトセンサの断面図である。
【００２０】
図２を参照すると、フォトセンサ２４０は、Ｎ型ドーピング領域２４１と、Ｎ型ドーピング領域２４１と約１〜１０μｍの間隔をおいて形成されるＰ型ドーピング領域２４３と、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成されるチャンネル領域２４２とを含んで構成される。Ｎ型ドーピング領域２４１、Ｐ型ドーピング領域２４３およびチャンネル領域２４２の何れもが、単一平面上に位置する。
【００２１】
フォトセンサ２４０は、まず、非晶質シリコン層などで形成され、非晶質シリコン層を所定の熱処理により多結晶シリコン層に結晶化させる。その後、多結晶シリコン層の第１領域に、Ｎ型不純物を高濃度イオン注入してＮ型ドーピング領域２４１を形成する。Ｐ型ドーピング領域２４３も、このような方法により、多結晶シリコン層の第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成される。
【００２２】
チャンネル領域２４２は、Ｎ型不純物およびＰ型不純物を高濃度イオン注入されない多結晶シリコン層である真性半導体層であって、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成される。チャンネル領域２４２は、表面を介して外部から入射される光に応じて電荷を生成して電気的信号に変換させる。このとき、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）は、約１〜１０μｍに形成される。これは、フォトセンサ２４０の青色波長帯の光吸収率を約５０％以上に向上することができるからである。チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）は、約１μｍに形成するのが、最も好ましい。これは、フォトセンサ２４０の青色波長帯の光吸収率が約５０％以上となり、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との接合面積を減少させて、ピクセルの開口率を向上できるからである。これに対し、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）を１μｍ未満に形成する場合、フォトセンサ２４０の青色波長の光吸収率が５０％未満となり、フォトセンサ２４０を用いて有機電界発光素子の輝度を効率良く調節することができない。つまり、フォトセンサ２４０の青色波長の光吸収率が低いと、チャンネル領域２４２において十分な量の電荷を生成できないため、有機電界発光素子の輝度を調節できない。また、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）を１０μｍよりも広く形成する場合、有機電界発光表示装置２０におけるフォトセンサ２４０の占める空間が大きくなり、開口率を低下させることになる。
【００２３】
その後、Ｎ型ドーピング領域２４１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域２４３にカソード電圧を印加する。これにより、チャンネル領域２４２は、完全空乏（Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）状態となり、青色波長すなわち、約４５０〜４８０ｎｍ波長で入射される光のエネルギーを吸収して電荷を生成し蓄積して、これを電気的信号に変換することができる。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係るフォトセンサを備える有機電界発光表示装置の断面図である。
【００２５】
図３を参照すると、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置２０は、基板２００、第１バッファ層２１０、第２バッファ層２２０、薄膜トランジスタ２３０、有機電界発光素子２６０、フォトセンサ２４０を含んで構成される。基板２００は、画素領域Ａと非画素領域Ｂを含む。第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０は、基板２００上に形成される。より詳細に説明すると、基板２００上に第１バッファ層２１０が形成され、第１バッファ層２１０上に第２バッファ層２２０が形成される。薄膜トランジスタ２３０は、第２バッファ層２２０上に形成される。有機電界発光素子２６０は、薄膜トランジスタ２３０上に形成され、薄膜トランジスタ２３０と電気的に接続される。フォトセンサ２４０は、第２バッファ層２２０と有機電界発光素子２６０との間の非画素領域Ｂに形成され、外部から入射される青色波長の光を集光する。第１バッファ層２１０は、約７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、第２バッファ層２２０は、約５０〜７０ｎｍの厚さに形成される。フォトセンサ２４０は、Ｎ型ドーピング領域２４１、約１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域２４２およびＰ型ドーピング領域２４３で形成される。
【００２６】
基板２００は、ガラス、プラスチック、シリコンまたは合成樹脂などのような絶縁性を備える材質から形成されてよく、ガラス基板のような透明基板が好ましい。基板２００は、有機電界発光素子２６０を含み、画素領域Ａと非画素領域Ｂを含む。画素領域Ａは、画像が表示される領域であり、非画素領域Ｂは、基板２００の画素領域Ａを除いた全ての領域を定義する。
【００２７】
第１バッファ層２１０は、基板２００上に形成される。第１バッファ層２１０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などで７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、最も好ましくは、８０ｎｍに形成される。第２バッファ層２２０は、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などで５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、最も好ましくは、６０ｎｍに形成される。上述したような第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０の厚さは、外部から入射される青色波長の光をフォトセンサ２４０で集光するための最適の厚さである。また、第１バッファ層２１０の厚さを７０ｎｍ未満に形成し、第２バッファ層２２０の厚さを５０ｎｍ未満に形成した場合、第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０は、後続して工程する薄膜トランジスタ２３０およびフォトセンサ２４０の形成中に侵入し得る不純物を防止することができない。これに対し、第１バッファ層２１０の厚さを９０ｎｍ超過に形成し、第２バッファ層２２０の厚さを７０ｎｍ超過に形成した場合、有機電界発光表示装置２０の厚さが厚くなり、超軽量化および超薄型化の傾向に相応しくない。このような、第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０は、後続して工程する薄膜トランジスタ２３０およびフォトセンサ２４０の形成中に不純物の拡散を防止することができる。
【００２８】
薄膜トランジスタ２３０は、第２バッファ層２２０の画素領域Ａ上に形成される。薄膜トランジスタ２３０は、半導体層２３１、ゲート電極２３２およびソース／ドレイン電極２３３を含む。薄膜トランジスタ２３０の半導体層２３１は、第２バッファ層２２０上に形成される非晶質シリコンをレーザなどを用いて結晶化したポリシリコン（ＬＴＰＳ、Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）を利用できる。半導体層２３１上には、ゲート絶縁層が形成される。薄膜トランジスタ２３０のゲート電極２３２は、ゲート絶縁層上に所定のパターンで形成される。ゲート電極２３２上には、層間絶縁層が形成される。
【００２９】
薄膜トランジスタ２３０のソース／ドレイン電極２３３は、層間絶縁層上に形成され、ゲート絶縁層および層間絶縁層に形成されるコンタクトホールを介して、半導体層２３１の両側にそれぞれ電気的に接続される。ゲート絶縁層および層間絶縁層は、半導体層２３１とゲート電極２３２との間、ゲート電極２３２とソース／ドレイン電極２３３との間を絶縁する役割を果たす。
【００３０】
一方、フォトセンサ２４０は、第２バッファ層２２０の非画素領域Ｂ上に形成される。フォトセンサ２４０は、Ｐ−ｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）−Ｎ構造であり、より具体的には、正の電圧が印加されるＮ型ドーピング領域２４１と、Ｎ型ドーピング領域２４１と所定の間隔、約１〜１０μｍの間隔をおいて配置され、負の電圧が印加されるＰ型ドーピング領域２４３と、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成され、約１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル２４２とを含む。フォトセンサ２４０は、第２バッファ層２２０の非画素領域Ｂ上において、第２バッファ層２２０の画素領域Ａ上に形成される薄膜トランジスタ２３０と所定の間隔をおいて形成される。また、フォトセンサ２４０上には、ゲート絶縁層、層間絶縁層が位置する。
【００３１】
一般に、フォトセンサ２４０は、光エネルギーを電気エネルギーに変換して光信号から電気的信号（電流または電圧）を得る１種の光センサであって、ダイオードの接合部に光検出機能を与えてなされた半導体素子である。このようなフォトセンサは、基本的に、光子吸収により電子または正孔が生成されることで、ダイオードの伝導度が光信号に応じて変調される原理を利用する。すなわち、フォトセンサ２４０の電流は、本質的にキャリアの光学的生成率によって変化し、このような特性は、時間が経過するにつれて変化する光信号を電気的信号に変換させるものである。
【００３２】
フォトセンサ２４０は、まず、外部から入射される青色波長帯の光を集光できる非画素領域Ｂにおいて、非晶質シリコン層などで形成され、このような非晶質シリコン層を所定の熱処理により多結晶シリコン層に結晶化させる。その後、多結晶シリコン層の第１領域にＮ型不純物を高濃度イオン注入してＮ型ドーピング領域２４１を形成する。Ｐ型ドーピング領域２４３も、このような方法により、第１領域と水平方向に所定の間隔をおいて位置する多結晶シリコン層の第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成される。
【００３３】
チャンネル領域２４２は、Ｎ型不純物およびＰ型不純物が高濃度イオン注入されない多結晶シリコン層である真性半導体層であり、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成される。チャンネル領域２４２は、表面を介して入射する光に応じて電荷を生成し、電気エネルギーに変換させる。このとき、チャンネル領域２４２の幅は、約１〜１０μｍに形成される。これは、所望の青色波長の光吸収率を約５０％以上にすることができるからである。つまり、本発明の実施形態において、フォトセンサ２４０は、外部から入射される青色波長の光を集光し、上述のフォトセンサ２４０自身の青色波長の光吸収率に応じて、集光した青色波長の光をチャンネル領域２４２によって所定の電気的信号に変換して出力することができる。
【００３４】
その後、Ｎ型ドーピング領域２４１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域２４３にカソード電圧を印加する。これにより、チャンネル領域２４２は、完全空乏状態となり、青色波長帯、すなわち、外部から入射される約４５０〜４８０ｎｍの波長領域を備える光のエネルギーを吸収して電荷を生成し蓄積することで、青色波長の光を電気的信号として出力することができる。
【００３５】
このように、有機電界発光素子２６０の基準値の輝度と比較して、発光層２６２の輝度が基準値を超えるか、または基準値に満たない場合、出力される電気的信号は、有機電界発光素子２６０の輝度を調節することができる。これにより、有機電界発光素子２６０の発光層２６２で発生した光の輝度を所望の輝度に維持でき、所望の基準値に対応する輝度を表示することができる。
【００３６】
以下で、フォトセンサ２４０で生成された電気的信号を用いた有機電界発光素子２６０の輝度の調節について、説明する。例えば、フォトセンサ２４０によって生成された電気的信号は、実際の輝度値（発光層２６２から放出される光の輝度値）と既に設定された基準の輝度値とを比較するために、比較部に入力される。さらに具体的に説明すると、フォトセンサ２４０から電気的信号が出力される際、電気的信号、つまり、実際の輝度値（発光層２６２から放出される光の輝度値）に相当する信号が、既に設定された基準の輝度値より低い場合、比較部は、有機電界発光素子２６０の発光層２６２から放出された光の輝度値を増加するために、制御信号を生成する。同様に、フォトセンサ２４０から出力された電気的信号が既に設定された基準の輝度値より高い場合、比較部は、有機電界発光素子２６０の発光層２６２から放出された光の輝度値を低減するために、制御信号を出力する。
【００３７】
また他の実施形態として、有機電界発光素子２６０から吸収した光量に応じてフォトセンサ２４０は、電流または電圧を生成し、電流または電圧を制御部に供給する。その結果、制御部は、発光層２６２から放出される光に対応して、発光層２６２の輝度値を制御するために各々制御信号を生成する。以上より、フォトセンサ２４０は、有機電界発光素子２６０の発光層２６２で生成される光の輝度値を所望の値に維持することができる。
【００３８】
平坦化層２５０は、薄膜トランジスタ２３０上に形成され、窒化膜、酸化膜などの何れかより構成される。
【００３９】
有機電界発光素子２６０は、平坦化層２５０上に形成され、有機電界発光素子２６０は、薄膜トランジスタ２３０と電気的に接続される。有機電界発光素子２６０は、第１電極層２６１、発光層２６２および第２電極層２６３を含む。
【００４０】
有機電界発光素子２６０の第１電極層２６１は、平坦化層２５０上に形成され、平坦化層２５０の一領域をエッチングして、ソース／ドレイン電極２３３の何れかが露出するように形成されるビアホールを介して、ソース／ドレイン電極２３３の何れかと電気的に接続される。
【００４１】
画素定義膜２７０は、平坦化層２５０上に形成され、第１電極層２６１を少なくとも部分的に露出させる開口部（図示せず）を含む。画素定義膜２７０は、アクリル（Ａｃｒｙｌ）系有機化合物、ポリアミド、ポリイミドなどの有機絶縁物質の何れか１つから形成され、これらに限定されない。
【００４２】
有機電界発光素子２６０の発光層２６２は、第１電極層２６１を部分的に露出させる開口部上に形成される。発光層２６２は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうち、少なくとも一つを更に含むことができる。このような発光層２６２は、第１電極層２６１と第２電極層２６３から注入される正孔および電子の結合により、光を放出する。
【００４３】
有機電界発光素子２６０の第２電極層２６３は、発光層２６２上および画素定義膜２７０上に形成される。また、本発明の実施形態の有機電界発光素子２６０は、背面発光構造であって、第２電極層２６３の少なくとも一層は、反射膜である金属膜などで形成される。つまり、有機電界発光素子２６０は、発光層２６２で生成された光を、有機電界発光素子２６０の背面に相当する基板２００側の第１電極層２６１より放出する。よって、平坦化層２５０、ゲート絶縁層、層間絶縁層は、光を透過する材料で形成されることが、望ましい。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係る青色波長の外部光を集光するフォトセンサの光吸収率を表すグラフである。
【００４５】
図４を参照すると、グラフのＸ軸は、光の波長領域を示し、Ｙ軸は、フォトセンサの光吸収率を示す。より詳細には、フォトセンサ２４０の下部に形成される第１バッファ層２１０の厚さが８０ｎｍ、および第２バッファ層２２０の厚さが６０ｎｍである場合、チャンネル領域２４２の幅を変化させた時のフォトセンサ２４０の青色波長の光に対する光吸収率を表すグラフである。
【００４６】
例えば、青色波長帯域Ｃ、すなわち、約４５０〜４８０ｎｍ波長帯域でチャンネル領域２４２の幅が１μｍである場合、光吸収率は約８０％である。また、チャンネル領域２４２の幅が２μｍ〜１０μｍの間の幅を備える場合、光吸収率は９０％以上となる。
【００４７】
上記の図４の実験結果によると、第１バッファ層２１０の厚さを８０ｎｍ、および第２バッファ層２２０の厚さを６０ｎｍと設定し、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）が１〜１０μｍである場合、フォトセンサ２４０の光吸収率が、青色波長帯域Ｃ（約４５０〜４８０ｎｍ）で約８０％以上を示す。これに対し、チャンネル領域２４２の幅が１μｍ未満である場合、フォトセンサ２４０の光吸収率が２０％〜４０％となるため、充分な電荷を生成できず、フォトセンサ２４０を用いて有機電界発光素子２６０の輝度を制御することができなくなる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態によれば、基板上の非画素領域に外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサを形成し、フォトセンサのチャンネル領域の幅を最適化して、フォトセンサの下部に形成されるバッファ層の厚さを調節することによって、フォトセンサの光吸収率を増加することができる。よって、フォトセンサにより青色波長の光から変換される電気的信号を用いて、有機電界発光素子（発光層）の輝度を調節できる。このため、長時間使用による有機電界発光素子の劣化により発生する輝度の変化を最小化でき、有機電界発光表示装置の寿命を伸ばすことができる。さらに、画素ごとに備えられる有機電界発光素子に、所望の電流が流れるように制御することで、有機電界発光表示装置の高精細化による高品質の画像を提供できる。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術の有機電界発光表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフォトセンサの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフォトセンサを備える有機電界発光表示装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る青色波長の外部光を集光するフォトセンサの光吸収率を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
２００ 基板
２１０ 第１バッファ層
２２０ 第２バッファ層
２３０ 薄膜トランジスタ
２４０ フォトセンサ
２５０ 平坦化層
２６０ 有機電界発光素子
２７０ 画素定義膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子の輝度を調節できる有機電界発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機電界発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｄｅｖｉｃｅ）は、アノード電極およびカソード電極からなる一対の電極と、発光層とを含む構造であり、より詳細には、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を更に含むことができる。このような構造の有機電界発光素子は、以下のような発光原理により発光する。一旦、アノード電極からの正孔が正孔注入層に注入され、正孔注入層に注入された正孔が正孔輸送層により発光層に輸送される。そして、カソード電極からの電子が電子注入層に注入され、電子注入層に注入された電子が電子輸送層により発光層に輸送される。上述のように、正孔と電子とが発光層に運搬された後、互いに結合し、正孔と電子との結合により、励起子が形成されることで発光層が発光する。
【０００３】
以下、図１を参照して従来の有機電界発光表示装置を具体的に説明する。図１は、従来技術に係る有機電界発光表示装置の断面図である。
【０００４】
図１を参照すると、有機電界発光表示装置１０は、基板１００、バッファ層１１０、薄膜トランジスタ１２０、平坦化層１３０、第１電極層１４０、画素定義膜１５０、発光層１６０、第２電極層１７０を含んで構成される。バッファ層１１０は、基板１００上に形成される。バッファ層１１０上には、薄膜トランジスタ１２０が形成される。薄膜トランジスタ１２０は、半導体層１２１、ゲート電極１２２およびソース／ドレイン電極１２３を含む。薄膜トランジスタ１２０上には、平坦化層１３０が形成され、平坦化層１３０上には、ソース／ドレイン電極１２３と電気的に接続される第１電極層１４０が形成され、第１電極層１４０上には、画素定義膜１５０が形成される。画素定義膜１５０は、第１電極層１４０を少なくとも部分的に露出させる開口部を含む。開口部上には、発光層１６０が形成される。発光層１６０は、電子輸送層および電子注入層のうちの少なくとも一つを更に含むことができる。発光層１６０上および画素定義膜１５０上には、第２電極層１７０が形成される。
【０００５】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００５−０１０８９０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の有機電界発光表示装置１０の発光層１６０を構成する有機物質は、時間が経過するにつれ劣化するため、画素の輝度が変化し、ディスプレイの画質または明るさが所望の値と異なる値に表示される。そのため、有機電界発光表示装置の長寿命を期待できなくなる。このような問題点を解決するために、有機電界発光表示装置にフォトセンサを形成する方法が提案されている。このような方法は、フォトセンサを介して内部または外部から入射される光エネルギーを電気的信号に変換して、有機電界発光素子の劣化に関係なく、入力される電気的信号に対応した一定の輝度を表示するようにする。しかし、上述した従来のフォトセンサは、光の波長による光吸収率が５０％未満と低いため、フォトセンサを用いた有機電界発光素子の輝度を調節するのに限界があるという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光吸収率を向上させたフォトセンサを用いて有機電界発光素子の輝度を調節できる有機電界発光表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、画素領域および非画素領域を含む基板と、基板上に形成される第１バッファ層および第２バッファ層と、第２バッファ層上に形成される薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタ上に形成され、薄膜トランジスタと電気的に接続される有機電界発光素子と、第２バッファ層と有機電界発光素子との間の非画素領域に形成され、外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサとを含み、第１バッファ層は、７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、第２バッファ層は、５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、フォトセンサは、Ｎ型ドーピング領域、１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域およびＰ型ドーピング領域で形成される有機電界発光表示装置が提供される。
【０００９】
フォトセンサは、第２バッファ層の非画素領域上において、第２バッファ層の画素領域上に形成される薄膜トランジスタと所定の間隔をおいて形成されてよい。
【００１０】
第１バッファ層は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）から形成されてもよく、第２バッファ層は、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）から形成されてよい。フォトセンサは、第２バッファ層の非画素領域上に形成されるＮ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域と１〜１０μｍの間隔をおいて配置され、第２バッファ層の非画素領域上に形成されるＰ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域とＰ型ドーピング領域との間に形成されるチャンネル領域とを含んで構成されてよく、Ｎ型ドーピング領域、Ｐ型ドーピング領域およびチャンネル領域の何れもが、単一平面上に位置することができる。
【００１１】
フォトセンサは、外部から入射される青色波長の光を集光し、青色波長の光吸収率に応じて、集光した青色波長の光を所定の電気的信号に変換して出力することができる。
【００１２】
フォトセンサから出力される電気的信号は、有機電界発光素子から発光される光の輝度を調節することができる。
【００１３】
本発明によれば、基板上の非画素領域に外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサを形成し、フォトセンサのチャンネル領域の幅を最適化し、かつフォトセンサの下部に形成されるバッファ層の厚さを、青色波長の光を集光するのに最適な厚さに調節することによって、フォトセンサの光吸収率を増加することができる。従って、フォトセンサによって青色波長の光から変換される電気的信号を用いて、有機電界発光素子の輝度を効率良く所望の輝度に調節することができる。このため、長時間使用による有機電界発光素子の劣化により発生する輝度の変化を最小化でき、有機電界発光表示装置の寿命を伸ばすことができる。さらに、画素ごとに備えられる有機電界発光素子に、所望の電流が流れるように制御することで、有機電界発光表示装置の高精細化による高品質の画像を提供できる。
【００１４】
青色波長の帯域は、４５０〜４８０ｎｍであってよい。
【００１５】
フォトセンサは、非晶質シリコン層で形成されてよい。
【００１６】
有機電界発光素子は、背面発光構造であってよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、基板上の非画素領域に外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサを形成し、フォトセンサのチャンネル領域の幅を最適化して、かつフォトセンサの下部に形成されるバッファ層の厚さを調節することで、フォトセンサの光吸収率を向上することができる。これにより、フォトセンサで変換される電気的信号を用いて有機電界発光素子の輝度を所望の輝度に調節することができる。このため、長時間使用による有機電界発光素子の劣化により発生する輝度の変化を最小化でき、有機電界発光表示装置の寿命を伸ばすことができる。さらに、画素ごとに備えられる有機電界発光素子に、所望の電流が流れるように制御することで、有機電界発光表示装置の高精細化による高品質の画像を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係るフォトセンサの断面図である。
【００２０】
図２を参照すると、フォトセンサ２４０は、Ｎ型ドーピング領域２４１と、Ｎ型ドーピング領域２４１と約１〜１０μｍの間隔をおいて形成されるＰ型ドーピング領域２４３と、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成されるチャンネル領域２４２とを含んで構成される。Ｎ型ドーピング領域２４１、Ｐ型ドーピング領域２４３およびチャンネル領域２４２の何れもが、単一平面上に位置する。
【００２１】
フォトセンサ２４０は、まず、非晶質シリコン層などで形成され、非晶質シリコン層を所定の熱処理により多結晶シリコン層に結晶化させる。その後、多結晶シリコン層の第１領域に、Ｎ型不純物を高濃度イオン注入してＮ型ドーピング領域２４１を形成する。Ｐ型ドーピング領域２４３も、このような方法により、多結晶シリコン層の第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成される。
【００２２】
チャンネル領域２４２は、Ｎ型不純物およびＰ型不純物を高濃度イオン注入されない多結晶シリコン層である真性半導体層であって、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成される。チャンネル領域２４２は、表面を介して外部から入射される光に応じて電荷を生成して電気的信号に変換させる。このとき、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）は、約１〜１０μｍに形成される。これは、フォトセンサ２４０の青色波長帯の光吸収率を約５０％以上に向上することができるからである。チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）は、約１μｍに形成するのが、最も好ましい。これは、フォトセンサ２４０の青色波長帯の光吸収率が約５０％以上となり、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との接合面積を減少させて、ピクセルの開口率を向上できるからである。これに対し、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）を１μｍ未満に形成する場合、フォトセンサ２４０の青色波長の光吸収率が５０％未満となり、フォトセンサ２４０を用いて有機電界発光素子の輝度を効率良く調節することができない。つまり、フォトセンサ２４０の青色波長の光吸収率が低いと、チャンネル領域２４２において十分な量の電荷を生成できないため、有機電界発光素子の輝度を調節できない。また、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）を１０μｍよりも広く形成する場合、有機電界発光表示装置２０におけるフォトセンサ２４０の占める空間が大きくなり、開口率を低下させることになる。
【００２３】
その後、Ｎ型ドーピング領域２４１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域２４３にカソード電圧を印加する。これにより、チャンネル領域２４２は、完全空乏（Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）状態となり、青色波長すなわち、約４５０〜４８０ｎｍ波長で入射される光のエネルギーを吸収して電荷を生成し蓄積して、これを電気的信号に変換することができる。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係るフォトセンサを備える有機電界発光表示装置の断面図である。
【００２５】
図３を参照すると、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置２０は、基板２００、第１バッファ層２１０、第２バッファ層２２０、薄膜トランジスタ２３０、有機電界発光素子２６０、フォトセンサ２４０を含んで構成される。基板２００は、画素領域Ａと非画素領域Ｂを含む。第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０は、基板２００上に形成される。より詳細に説明すると、基板２００上に第１バッファ層２１０が形成され、第１バッファ層２１０上に第２バッファ層２２０が形成される。薄膜トランジスタ２３０は、第２バッファ層２２０上に形成される。有機電界発光素子２６０は、薄膜トランジスタ２３０上に形成され、薄膜トランジスタ２３０と電気的に接続される。フォトセンサ２４０は、第２バッファ層２２０と有機電界発光素子２６０との間の非画素領域Ｂに形成され、外部から入射される青色波長の光を集光する。第１バッファ層２１０は、約７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、第２バッファ層２２０は、約５０〜７０ｎｍの厚さに形成される。フォトセンサ２４０は、Ｎ型ドーピング領域２４１、約１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域２４２およびＰ型ドーピング領域２４３で形成される。
【００２６】
基板２００は、ガラス、プラスチック、シリコンまたは合成樹脂などのような絶縁性を備える材質から形成されてよく、ガラス基板のような透明基板が好ましい。基板２００は、有機電界発光素子２６０を含み、画素領域Ａと非画素領域Ｂを含む。画素領域Ａは、画像が表示される領域であり、非画素領域Ｂは、基板２００の画素領域Ａを除いた全ての領域を定義する。
【００２７】
第１バッファ層２１０は、基板２００上に形成される。第１バッファ層２１０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などで７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、最も好ましくは、８０ｎｍに形成される。第２バッファ層２２０は、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などで５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、最も好ましくは、６０ｎｍに形成される。上述したような第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０の厚さは、外部から入射される青色波長の光をフォトセンサ２４０で集光するための最適の厚さである。また、第１バッファ層２１０の厚さを７０ｎｍ未満に形成し、第２バッファ層２２０の厚さを５０ｎｍ未満に形成した場合、第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０は、後続して工程する薄膜トランジスタ２３０およびフォトセンサ２４０の形成中に侵入し得る不純物を防止することができない。これに対し、第１バッファ層２１０の厚さを９０ｎｍ超過に形成し、第２バッファ層２２０の厚さを７０ｎｍ超過に形成した場合、有機電界発光表示装置２０の厚さが厚くなり、超軽量化および超薄型化の傾向に相応しくない。このような、第１バッファ層２１０および第２バッファ層２２０は、後続して工程する薄膜トランジスタ２３０およびフォトセンサ２４０の形成中に不純物の拡散を防止することができる。
【００２８】
薄膜トランジスタ２３０は、第２バッファ層２２０の画素領域Ａ上に形成される。薄膜トランジスタ２３０は、半導体層２３１、ゲート電極２３２およびソース／ドレイン電極２３３を含む。薄膜トランジスタ２３０の半導体層２３１は、第２バッファ層２２０上に形成される非晶質シリコンをレーザなどを用いて結晶化したポリシリコン（ＬＴＰＳ、Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）を利用できる。半導体層２３１上には、ゲート絶縁層が形成される。薄膜トランジスタ２３０のゲート電極２３２は、ゲート絶縁層上に所定のパターンで形成される。ゲート電極２３２上には、層間絶縁層が形成される。
【００２９】
薄膜トランジスタ２３０のソース／ドレイン電極２３３は、層間絶縁層上に形成され、ゲート絶縁層および層間絶縁層に形成されるコンタクトホールを介して、半導体層２３１の両側にそれぞれ電気的に接続される。ゲート絶縁層および層間絶縁層は、半導体層２３１とゲート電極２３２との間、ゲート電極２３２とソース／ドレイン電極２３３との間を絶縁する役割を果たす。
【００３０】
一方、フォトセンサ２４０は、第２バッファ層２２０の非画素領域Ｂ上に形成される。フォトセンサ２４０は、Ｐ−ｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）−Ｎ構造であり、より具体的には、正の電圧が印加されるＮ型ドーピング領域２４１と、Ｎ型ドーピング領域２４１と所定の間隔、約１〜１０μｍの間隔をおいて配置され、負の電圧が印加されるＰ型ドーピング領域２４３と、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成され、約１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル２４２とを含む。フォトセンサ２４０は、第２バッファ層２２０の非画素領域Ｂ上において、第２バッファ層２２０の画素領域Ａ上に形成される薄膜トランジスタ２３０と所定の間隔をおいて形成される。また、フォトセンサ２４０上には、ゲート絶縁層、層間絶縁層が位置する。
【００３１】
一般に、フォトセンサ２４０は、光エネルギーを電気エネルギーに変換して光信号から電気的信号（電流または電圧）を得る１種の光センサであって、ダイオードの接合部に光検出機能を与えてなされた半導体素子である。このようなフォトセンサは、基本的に、光子吸収により電子または正孔が生成されることで、ダイオードの伝導度が光信号に応じて変調される原理を利用する。すなわち、フォトセンサ２４０の電流は、本質的にキャリアの光学的生成率によって変化し、このような特性は、時間が経過するにつれて変化する光信号を電気的信号に変換させるものである。
【００３２】
フォトセンサ２４０は、まず、外部から入射される青色波長帯の光を集光できる非画素領域Ｂにおいて、非晶質シリコン層などで形成され、このような非晶質シリコン層を所定の熱処理により多結晶シリコン層に結晶化させる。その後、多結晶シリコン層の第１領域にＮ型不純物を高濃度イオン注入してＮ型ドーピング領域２４１を形成する。Ｐ型ドーピング領域２４３も、このような方法により、第１領域と水平方向に所定の間隔をおいて位置する多結晶シリコン層の第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成される。
【００３３】
チャンネル領域２４２は、Ｎ型不純物およびＰ型不純物が高濃度イオン注入されない多結晶シリコン層である真性半導体層であり、Ｎ型ドーピング領域２４１とＰ型ドーピング領域２４３との間に形成される。チャンネル領域２４２は、表面を介して入射する光に応じて電荷を生成し、電気エネルギーに変換させる。このとき、チャンネル領域２４２の幅は、約１〜１０μｍに形成される。これは、所望の青色波長の光吸収率を約５０％以上にすることができるからである。つまり、本発明の実施形態において、フォトセンサ２４０は、外部から入射される青色波長の光を集光し、上述のフォトセンサ２４０自身の青色波長の光吸収率に応じて、集光した青色波長の光をチャンネル領域２４２によって所定の電気的信号に変換して出力することができる。
【００３４】
その後、Ｎ型ドーピング領域２４１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域２４３にカソード電圧を印加する。これにより、チャンネル領域２４２は、完全空乏状態となり、青色波長帯、すなわち、外部から入射される約４５０〜４８０ｎｍの波長領域を備える光のエネルギーを吸収して電荷を生成し蓄積することで、青色波長の光を電気的信号として出力することができる。
【００３５】
このように、有機電界発光素子２６０の基準値の輝度と比較して、発光層２６２の輝度が基準値を超えるか、または基準値に満たない場合、出力される電気的信号は、有機電界発光素子２６０の輝度を調節することができる。これにより、有機電界発光素子２６０の発光層２６２で発生した光の輝度を所望の輝度に維持でき、所望の基準値に対応する輝度を表示することができる。
【００３６】
以下で、フォトセンサ２４０で生成された電気的信号を用いた有機電界発光素子２６０の輝度の調節について、説明する。例えば、フォトセンサ２４０によって生成された電気的信号は、実際の輝度値（発光層２６２から放出される光の輝度値）と既に設定された基準の輝度値とを比較するために、比較部に入力される。さらに具体的に説明すると、フォトセンサ２４０から電気的信号が出力される際、電気的信号、つまり、実際の輝度値（発光層２６２から放出される光の輝度値）に相当する信号が、既に設定された基準の輝度値より低い場合、比較部は、有機電界発光素子２６０の発光層２６２から放出された光の輝度値を増加するために、制御信号を生成する。同様に、フォトセンサ２４０から出力された電気的信号が既に設定された基準の輝度値より高い場合、比較部は、有機電界発光素子２６０の発光層２６２から放出された光の輝度値を低減するために、制御信号を出力する。
【００３７】
また他の実施形態として、有機電界発光素子２６０から吸収した光量に応じてフォトセンサ２４０は、電流または電圧を生成し、電流または電圧を制御部に供給する。その結果、制御部は、発光層２６２から放出される光に対応して、発光層２６２の輝度値を制御するために各々制御信号を生成する。以上より、フォトセンサ２４０は、有機電界発光素子２６０の発光層２６２で生成される光の輝度値を所望の値に維持することができる。
【００３８】
平坦化層２５０は、薄膜トランジスタ２３０上に形成され、窒化膜、酸化膜などの何れかより構成される。
【００３９】
有機電界発光素子２６０は、平坦化層２５０上に形成され、有機電界発光素子２６０は、薄膜トランジスタ２３０と電気的に接続される。有機電界発光素子２６０は、第１電極層２６１、発光層２６２および第２電極層２６３を含む。
【００４０】
有機電界発光素子２６０の第１電極層２６１は、平坦化層２５０上に形成され、平坦化層２５０の一領域をエッチングして、ソース／ドレイン電極２３３の何れかが露出するように形成されるビアホールを介して、ソース／ドレイン電極２３３の何れかと電気的に接続される。
【００４１】
画素定義膜２７０は、平坦化層２５０上に形成され、第１電極層２６１を少なくとも部分的に露出させる開口部（図示せず）を含む。画素定義膜２７０は、アクリル（Ａｃｒｙｌ）系有機化合物、ポリアミド、ポリイミドなどの有機絶縁物質の何れか１つから形成され、これらに限定されない。
【００４２】
有機電界発光素子２６０の発光層２６２は、第１電極層２６１を部分的に露出させる開口部上に形成される。発光層２６２は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうち、少なくとも一つを更に含むことができる。このような発光層２６２は、第１電極層２６１と第２電極層２６３から注入される正孔および電子の結合により、光を放出する。
【００４３】
有機電界発光素子２６０の第２電極層２６３は、発光層２６２上および画素定義膜２７０上に形成される。また、本発明の実施形態の有機電界発光素子２６０は、背面発光構造であって、第２電極層２６３の少なくとも一層は、反射膜である金属膜などで形成される。つまり、有機電界発光素子２６０は、発光層２６２で生成された光を、有機電界発光素子２６０の背面に相当する基板２００側の第１電極層２６１より放出する。よって、平坦化層２５０、ゲート絶縁層、層間絶縁層は、光を透過する材料で形成されることが、望ましい。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係る青色波長の外部光を集光するフォトセンサの光吸収率を表すグラフである。
【００４５】
図４を参照すると、グラフのＸ軸は、光の波長領域を示し、Ｙ軸は、フォトセンサの光吸収率を示す。より詳細には、フォトセンサ２４０の下部に形成される第１バッファ層２１０の厚さが８０ｎｍ、および第２バッファ層２２０の厚さが６０ｎｍである場合、チャンネル領域２４２の幅を変化させた時のフォトセンサ２４０の青色波長の光に対する光吸収率を表すグラフである。
【００４６】
例えば、青色波長帯域Ｃ、すなわち、約４５０〜４８０ｎｍ波長帯域でチャンネル領域２４２の幅が１μｍである場合、光吸収率は約８０％である。また、チャンネル領域２４２の幅が２μｍ〜１０μｍの間の幅を備える場合、光吸収率は９０％以上となる。
【００４７】
上記の図４の実験結果によると、第１バッファ層２１０の厚さを８０ｎｍ、および第２バッファ層２２０の厚さを６０ｎｍと設定し、チャンネル領域２４２の幅（Ｗ）が１〜１０μｍである場合、フォトセンサ２４０の光吸収率が、青色波長帯域Ｃ（約４５０〜４８０ｎｍ）で約８０％以上を示す。これに対し、チャンネル領域２４２の幅が１μｍ未満である場合、フォトセンサ２４０の光吸収率が２０％〜４０％となるため、充分な電荷を生成できず、フォトセンサ２４０を用いて有機電界発光素子２６０の輝度を制御することができなくなる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態によれば、基板上の非画素領域に外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサを形成し、フォトセンサのチャンネル領域の幅を最適化して、フォトセンサの下部に形成されるバッファ層の厚さを調節することによって、フォトセンサの光吸収率を増加することができる。よって、フォトセンサにより青色波長の光から変換される電気的信号を用いて、有機電界発光素子（発光層）の輝度を調節できる。このため、長時間使用による有機電界発光素子の劣化により発生する輝度の変化を最小化でき、有機電界発光表示装置の寿命を伸ばすことができる。さらに、画素ごとに備えられる有機電界発光素子に、所望の電流が流れるように制御することで、有機電界発光表示装置の高精細化による高品質の画像を提供できる。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術の有機電界発光表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフォトセンサの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフォトセンサを備える有機電界発光表示装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る青色波長の外部光を集光するフォトセンサの光吸収率を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
２００ 基板
２１０ 第１バッファ層
２２０ 第２バッファ層
２３０ 薄膜トランジスタ
２４０ フォトセンサ
２５０ 平坦化層
２６０ 有機電界発光素子
２７０ 画素定義膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素領域および非画素領域を含む基板と；
前記基板上に形成される第１バッファ層および第２バッファ層と；
前記第２バッファ層上に形成される薄膜トランジスタと；
前記薄膜トランジスタ上に形成され、前記薄膜トランジスタと電気的に接続される有機電界発光素子と；
前記第２バッファ層と前記有機電界発光素子との間の前記非画素領域に形成され、外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサと；
を含み、
前記第１バッファ層は、７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、前記第２バッファ層は、５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、
前記フォトセンサは、Ｎ型ドーピング領域、１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域およびＰ型ドーピング領域で形成されることを特徴とする、有機電界発光表示装置。
【請求項２】
前記フォトセンサは、前記第２バッファ層の前記非画素領域上において、前記第２バッファ層の前記画素領域上に形成される前記薄膜トランジスタと所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項３】
前記第１バッファ層は、シリコン酸化膜で形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項４】
前記第２バッファ層は、シリコン窒化膜で形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項５】
前記フォトセンサは、
前記第２バッファ層の前記非画素領域上に形成される前記Ｎ型ドーピング領域と；
前記Ｎ型ドーピング領域と１〜１０μｍの間隔をおいて配置され、前記第２バッファ層の前記非画素領域上に形成される前記Ｐ型ドーピング領域と；
前記Ｎ型ドーピング領域と前記Ｐ型ドーピング領域との間に形成される前記チャンネル領域と；
を含んで構成され、
前記Ｎ型ドーピング領域、前記Ｐ型ドーピング領域および前記チャンネル領域の何れもが、単一平面上に位置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項６】
前記フォトセンサは、外部から入射される前記青色波長の光を集光し、青色波長の光吸収率に応じて、集光した前記青色波長の光を所定の電気的信号に変換して出力することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項７】
前記フォトセンサから出力される前記電気的信号は、前記有機電界発光素子から発光される光の輝度を調節することを特徴とする、請求項６に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項８】
前記青色波長の帯域は、４５０〜４８０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項９】
前記フォトセンサは、非晶質シリコン層で形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１０】
前記有機電界発光素子は、背面発光構造であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１】
画素領域および非画素領域を含む基板と；
前記基板上に形成される第１バッファ層および第２バッファ層と；
前記第２バッファ層上に形成される薄膜トランジスタと；
前記薄膜トランジスタ上に形成され、前記薄膜トランジスタと電気的に接続される有機電界発光素子と；
前記第２バッファ層と前記有機電界発光素子との間の前記非画素領域に形成され、外部から入射される青色波長の光を集光するフォトセンサと；
を含み、
前記第１バッファ層は、７０〜９０ｎｍの厚さに形成され、前記第２バッファ層は、５０〜７０ｎｍの厚さに形成され、
前記フォトセンサは、Ｎ型ドーピング領域、１〜１０μｍの幅を備えるチャンネル領域およびＰ型ドーピング領域で形成されることを特徴とする、有機電界発光表示装置。
【請求項２】
前記フォトセンサは、前記第２バッファ層の前記非画素領域上において、前記第２バッファ層の前記画素領域上に形成される前記薄膜トランジスタと所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項３】
前記第１バッファ層は、シリコン酸化膜で形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項４】
前記第２バッファ層は、シリコン窒化膜で形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項５】
前記フォトセンサは、
前記第２バッファ層の前記非画素領域上に形成される前記Ｎ型ドーピング領域と；
前記Ｎ型ドーピング領域と１〜１０μｍの間隔をおいて配置され、前記第２バッファ層の前記非画素領域上に形成される前記Ｐ型ドーピング領域と；
前記Ｎ型ドーピング領域と前記Ｐ型ドーピング領域との間に形成される前記チャンネル領域と；
を含んで構成され、
前記Ｎ型ドーピング領域、前記Ｐ型ドーピング領域および前記チャンネル領域の何れもが、単一平面上に位置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項６】
前記フォトセンサは、外部から入射される前記青色波長の光を集光し、青色波長の光吸収率に応じて、集光した前記青色波長の光を所定の電気的信号に変換して出力することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項７】
前記フォトセンサから出力される前記電気的信号は、前記有機電界発光素子から発光される光の輝度を調節することを特徴とする、請求項６に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項８】
前記青色波長の帯域は、４５０〜４８０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項９】
前記フォトセンサは、非晶質シリコン層で形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１０】
前記有機電界発光素子は、背面発光構造であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２７３９８５（Ｐ２００７−２７３９８５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４３０９（Ｐ２００７−８４３０９）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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