CN113035981A - 光电晶体管以及包括其的显示装置 - Google Patents

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金显栽
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Abstract

提供一种光电晶体管以及包括其的显示装置。根据一实施例的光电晶体管，可以包括：栅电极，布置在基板上；栅极绝缘膜，使所述栅电极绝缘；第一活性层，相隔所述栅极绝缘膜而与所述栅电极重叠，并且包括金属氧化物；第二活性层，布置在所述第一活性层上，并且包括硒；以及源电极和漏电极，分别连接于所述第二活性层。

Description

光电晶体管以及包括其的显示装置
技术领域
本发明涉及一种光电晶体管以及包括其的显示装置。
背景技术
光电晶体管作为将光能转换为电能的光传感器的一种，利用流动的电流随着光的强度而变化的光生伏特效应。光电晶体管由于能够利用晶体管放大光电流，因此具有相对光电二极管对光更加敏感的优点。
氧化物半导体相比非晶硅具有高移动度、透明性、低温工艺等多种优点，因此近来正在持续尝试将氧化物半导体应用到光电晶体管。
发明内容
本发明期望解决的课题在于提供一种能够提高可见光波段的光吸收率的光电晶体管。
并且，本发明期望解决的课题在于提供一种配备有作为光传感器的光电晶体管的显示装置。
本发明的课题并不限于以上提及的课题，通过以下的记载，本领域技术人员将能够明确理解未提及的其他技术课题。
为了解决所述课题的根据一实施例的光电晶体管，可以包括：栅电极，布置在基板上；栅极绝缘膜，使所述栅电极绝缘；第一活性层，相隔所述栅极绝缘膜而与所述栅电极重叠，并且包括金属氧化物；第二活性层，布置在所述第一活性层上，并且包括硒；以及源电极和漏电极，分别连接于所述第二活性层。
所述第一活性层和所述第二活性层可以在与所述栅电极重叠的区域彼此相接。
所述第一活性层可以比所述第二活性层更接近所述栅电极而布置。
所述源电极可以覆盖所述第二活性层的一部分，所述漏电极覆盖所述第二活性层的另一部分。
所述第一活性层的侧边和所述第二活性层的侧边可以彼此相接而相互齐平。
所述源电极和所述漏电极可以分别布置在所述第一活性层和所述第二活性层之间。
所述第一活性层可以包括氧化物半导体、非晶硅、多晶硅或者2D物质(2dimensional material)。
所述氧化物半导体可以包括包含铟(In)、锌(Zn)、镓(Ga)、锡(Sn)、钛(Ti)、铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)以及镁(Mg)中的任意一个以上的化合物，所述2D物质包括石墨烯(graphene)或者MoS。
所述第二活性层可以至少包括硒，并且包括包含铜(Cu)、铟(In)以及镓(Ga)中的任意一个以上的化合物。
所述第二活性层的厚度可以为5nm至300nm。
并且，根据一实施例的显示装置可以包括：基板，包括透射区域和发光区域；晶体管层，布置在所述基板上，并且包括第一晶体管和第二晶体管；发光元件层，布置在所述晶体管层上，并且至少包括第一电极；以及触摸感测单元，布置在所述发光元件层上，并且包括多个电极，其中，所述第一晶体管包括：栅电极；第一活性层，包括金属氧化物；第二活性层，包括硒；以及源电极和漏电极。
所述第一晶体管可以与所述基板的所述透射区域重叠，所述第二晶体管与所述发光区域重叠。
所述第一晶体管可以不与所述发光元件层的所述第一电极重叠，并且可以不与所述触摸感测单元的所述多个电极重叠。
所述第二晶体管可以与所述发光元件层的所述第一电极重叠，并且可以不与所述触摸感测单元的所述多个电极重叠。
所述发光元件层还可以包括：第二电极，与所述第一电极对向；以及有机发光层，夹设在所述第一电极和所述第二电极之间，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管与所述第二电极重叠。
所述显示装置还可以包括：薄膜封装层，布置在所述发光元件层和所述触摸感测单元之间。
所述触摸感测单元的所述多个电极可以包括驱动电极和感测电极。
所述第一活性层和所述第二活性层可以在与所述栅电极重叠的区域彼此相接。
所述第一活性层可以比所述第二活性层更接近所述栅电极而布置。
所述第二活性层可以至少包括硒，并且包括包含铜(Cu)、铟(In)以及镓(Ga)中的任意一个以上的化合物。
其他实施例的具体内容包括于详细说明和附图中。
根据基于一实施例的光电晶体管，由于除了包括金属氧化物的第一活性层以外还包括包含硒的第二活性层，可以吸收整个可见光波段的光，因此可以提高光感测特性。并且，可以提高光电晶体管的光响应率、光敏感度以及检出率。
并且，根据基于一实施例的显示装置，由于配备了特性优异的光电晶体管，因此可以提高显示装置的光感测特性。
根据实施例的效果并不限于以上例示的内容，本说明书内包括有更加多样的效果。
附图说明
图1是示出根据一实施例的光电晶体管的立体图。
图2是示出根据一实施例的光电晶体管的剖面图。
图3是示出根据另一实施例的光电晶体管的剖面图。
图4至图8是按照工序示出图2的光电晶体管的制造方法的剖面图。
图9至图11是按照工序示出图3的光电晶体管的制造方法的剖面图。
图12是示出内置有根据一实施例的触摸传感器的显示装置的剖面图。
图13是测定根据实施例的光电晶体管的根据栅电压的漏电流的曲线图。
图14是测定根据比较例的光电晶体管的根据栅电压的漏电流的曲线图。
图15是测定根据实施例的光电晶体管的根据栅电压的漏电流的曲线图。
图16是测定根据比较例的光电晶体管的根据栅电压的漏电流的曲线图。
图17是测定根据比较例的光电晶体管的根据时间的漏电流的曲线图。
符号说明
1：光电晶体管 110：基板
120：栅电极 130：栅极绝缘膜
140：第一活性层 150：第二活性层
160：源电极 170：漏电极
具体实施方式
参照与附图一起详细后述的实施例，则可以明确本发明的优点和特征以及达成这些的方法。然而本发明可以以互不相同的多种形态实现而不限于以下公开的实施例，本实施例仅用于使本发明的公开完整并且被提供为向本发明所属技术领域中具有普通知识的人完整地告知发明范围，本发明仅由权利要求的范围而被定义。
元件(elements)或者层被称为在其他元件或者层“上(on)”的情形包括在其他元件的紧邻的上方的情形或者在中间夹设有其他层或者其他元件的情形。贯穿整个说明书，相同附图标记指代相同的构成要素。由于为了说明实施例而在附图中公开的形状、尺寸、比率、角度、数量等为示例，因此本发明并不限于图示的内容。
以下参照附图说明具体实施例。
图1是示出根据一实施例的光电晶体管的立体图，图2是示出根据一实施例的光电晶体管的剖面图。
参照图1和图2，根据一实施例的光电晶体管1可以被包括于能够被应用为光传感器的装置。例如，光电晶体管1可以应用于诸如智能手机、便携电话、平板电脑、个人数字助理(PDA：Personal Digital Assistant)、便携式多媒体播放器(PMP：Portable MultimediaPlayer)、电视、游戏机、手表型电子设备、头戴式显示器、个人电脑的显示器、笔记本电脑、汽车导航、汽车仪表板、数码相机、便携式摄像机、外部广告板、电光板、医疗装置、检查装置、冰箱和洗衣机等多种家电产品等。
光电晶体管1起到感测周围的光的作用，并且可以通过光感测而起到多种作用。例如，在使用有机发光显示装置的智能手机中应用有光电晶体管1的情形下，可以将光电晶体管用作光传感器，从而在周围光的辉度高时提高有机发光显示装置的辉度，周围光的辉度低则降低有机发光显示装置的辉度而提高可见性并降低电耗。
根据一实施例的光电晶体管1可以包括：栅电极120，布置在基板110上；第一活性层140；第二活性层150；源电极160；以及漏电极170。
基板110可以是绝缘基板。基板110可以包括透明物质。例如，基板110可以包括诸如玻璃、石英等透明绝缘物质。高分子物质可以包括聚醚砜(PES：polyethersulphone)、聚丙烯酸酯(PA：polyacrylate)、聚芳酯(PAR：polyarylate)、聚醚酰亚胺(PEI：polyetherimide)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN：polyethylene napthalate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET：polyethylene terepthalate)、聚苯硫醚(PPS：polyphenylene sulfide)、聚烯丙酯(polyallylate)、聚酰亚胺(PI：polyimide)、聚碳酸酯(PC：polycarbonate)、三乙酸纤维素(CAT：cellulose triacetate)、醋酸丙酸纤维素(CAP：cellulose acetatepropionate)或者它们的组合。基板110可以是刚性(rigid)基板。然而，基板110并不限于此，也可以具有能够被弯曲、折弯、折叠或者卷曲的柔性(flexible)特性。并且，基板110还可以包括金属材质的物质。
在基板110上可以布置有栅电极120。栅电极120可以由单层或者多层构成。在栅电极120为单层的情形下，可以包括选自钼(Mo)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)以及铜(Cu)中的任意一个或者它们的合金。并且，在栅电极120为多层的情形下，可以是利用前述的材料构成的多层。例如，栅电极120可以是钼/铝-钕、钼/铝或铜/钛的双层。
在栅电极120上可以布置有覆盖栅电极120的栅极绝缘膜130。栅极绝缘膜130可以包括硅化合物、金属氧化物等。例如，栅极绝缘膜130可以包括硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物、铝氧化物、钽氧化物、铪氧化物、锆氧化物、钛氧化物等。一实施例中，栅极绝缘膜130可以构成为包括SiOx膜。
在栅极绝缘膜130上可以布置有与栅电极120重叠的第一活性层140。第一活性层140具有半导体特性，因此可以作用为晶体管的实质性的沟道层。并且，第一活性层140可以是能够吸收可见光中的一部分波段的光的光吸收层。第一活性层140可以包括氧化物半导体、非晶硅、多晶硅或者诸如石墨烯(graphene)或MoS等2D物质(2dimensional material)。例如，氧化物半导体可以包括包含铟(In)、锌(Zn)、镓(Ga)、锡(Sn)、钛(Ti)、铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、镁(Mg)等的二元化合物(ABx)、三元化合物(ABxCy)、四元化合物(ABxCyDz)。一实施例中，第一活性层140可以构成为包括铟锡锌氧化物(IGZO：Indium tin zinc oxide)。
在第一活性层140上可以布置有第二活性层150。第二活性层150可以是光敏感度高于第一活性层140的层。光敏感度可以随着能带隙(energy bandgap)减小而增加。因此，第二活性层150可以比第一活性层140光敏感度高，能带隙小。第二活性层150可以是能够吸收可见光波段的光的光吸收层。例如，第二活性层150可以是能够吸收长波段的光的光吸收层。长波段的光可以是红色以及绿色波段的光。第二活性层150可以布置在第一活性层140的紧邻的上方，并且可以覆盖第一活性层140的上部的至少一部分。第二活性层150可以与第一活性层140相同地与栅电极120重叠。
第二活性层150可以至少包括硒(Se)。例如，第二活性层150可以包括硒或者包含硒的化合物。硒可以是非晶硒或者结晶硒。例如，包含硒的化合物可以包括包含铜(Cu)、铟(In)或者镓(Ga)等的二元化合物(ABx)、三元化合物(ABxCy)或者四元化合物(ABxCyDz)。一实施例中，以硒单层为例进行说明。
第二活性层150可以构成为5nm至300nm的厚度。如果第二活性层150的厚度为5nm以上，则可以使穿过第二活性层150的带隙而到达第一活性层140的电子的量少而防止不显示出作为光电晶体管的特性的情形。如果第二活性层150的厚度在300nm以下，则可以防止光电晶体管的截止电流(Off Current)增加。
在第一活性层140和第二活性层150之间可以布置有源电极160和漏电极170。具体地，源电极160可以布置在第一活性层140的一侧上而覆盖第一活性层140的一侧，并且布置在第二活性层150的一侧下部。漏电极170可以布置在第一活性层140的另一侧上而覆盖第一活性层140的另一侧，并且布置在第二活性层150的另一侧下部。
源电极160和漏电极170可以构成为单层或者多层。在源电极160及漏电极170为单层的情形下，可以包括选自钼(Mo)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)以及铜(Cu)中的任意一个或者它们的合金。并且，在源电极160和漏电极170为多层的情形下，可以构成为铜/钛或者钼/铝-钕的双层、钛/铝/钛、钼/铝/钼或者钼/铝-钕/钼的三层。
在根据前述的一实施例的光电晶体管1中，第一活性层140可以作用为晶体管的沟道层而吸收短波段(例如，蓝色波段)的光。第二活性层150可以吸收可见光波段(例如，红色波段、绿色波段以及蓝色波段)的光。因此，可以通过形成第一活性层140和第二活性层150而吸收整个可见光波段的光，从而提高光感测特性。
图3是示出根据另一实施例的光电晶体管的剖面图。相比前述的图2中说明的一实施例，图3在第二活性层、源电极以及漏电极的叠层结构上有差异。以下将简化或者省略与图2相同的构成的说明，并对有差异的构成进行说明。
参照图3，在第一活性层140上可以布置有第二活性层150。第一活性层140和第二活性层150可以形成为相同的图案形状。例如，第一活性层140的侧边可以与第二活性层150的侧边相互齐平。其中，相互齐平的含义可以是第一活性层140的侧边和第二活性层150的侧边彼此相接而连续地延伸。
在第二活性层150上可以布置有源电极160和漏电极170。具体地，源电极160可以布置在第二活性层150的一侧上而覆盖第二活性层150的一侧，并且布置为与第一活性层140的一侧相接。漏电极170可以布置在第二活性层150的另一侧上而覆盖第二活性层150的另一侧，并且布置为与第一活性层140的另一侧相接。
可以通过以下说明的制造工序上的差异说明在前述的图2和图3中公开的第一活性层140、第二活性层150、源电极160以及漏电极170的结构差异。
图4至图8是按照工序示出图2的光电晶体管的制造方法的剖面图。
参照图4，在基板110上形成被图案化的栅电极120。被图案化的栅电极120可以通过掩模工序而形成。例如，可以在基板110上整面沉积栅电极用物质层后通过光刻工序图案化而形成如图4所示的栅电极120。
接下来，参照图5，在形成有栅电极120的基板110的整个面形成栅极绝缘膜130。接下来，在栅极绝缘膜130上形成第一活性层140。第一活性层140可以通过掩模工序而形成。例如，可以在栅极绝缘膜130上整面沉积第一活性层用物质层后通过光刻工序图案化而形成如图5所示的第一活性层140。
接下来，参照图6，在形成有第一活性层140的栅极绝缘膜130上形成被图案化的源电极160和漏电极170。被图案化的源电极160和漏电极170可以通过掩模工序而形成。例如，可以在形成有第一活性层140的栅极绝缘膜130上整面沉积电极物质层后通过光刻工序图案化而形成如图6所示的源电极160和漏电极170。
接下来，参照图7，在形成有源电极160和漏电极170的基板110上形成第二活性层150。第二活性层150可以通过利用阴影掩模(shadow mask)的沉积工序而形成。例如，在基板110上排列阴影掩模MS。在阴影掩模MS可以包括有与将形成第二活性层150的区域对应的开口部OP。利用热沉积法(thermal evaporation)、电子束沉积法(e-beam evaporation)、溅射法(sputtering)等物理气相沉积法(PVD：physical vapor deposition)而将活性物质(例如，硒(附图标记Se))通过阴影掩模MS沉积到基板110上。被沉积的活性物质可以通过阴影掩模MS的开口部OP而仅沉积在与开口部OP对应的区域，从而可以不执行额外的图案化工序而形成第二活性层150。由于物理气相沉积法可以在低温执行，因此可以在低温制造光电晶体管而应用到需要低温工序的多种元件。因此，可以形成如图8所示的第二活性层150。
图9至图11是按照工序示出图3的光电晶体管的制造方法的剖面图。以下省略或者简化了针对与之前已经说明的内容相同的构成的重复说明，以差异点为主进行说明。
参照图9，到在基板110上形成被图案化的栅电极120和栅极绝缘膜130的过程为止与图4和图5的实施例相同。接下来，在形成有栅极绝缘膜130的基板110上依次整面地沉积第一活性层用物质层141和第二活性层用物质层151。然后，在第二活性层用物质层151上涂覆光致抗蚀剂层，并且通过曝光和显像形成光致抗蚀剂图案PR。光致抗蚀剂图案PR可以重叠布置在将形成第一活性层140和第二活性层150的区域上。
接下来，参照图10，以光致抗蚀剂图案PR为蚀刻掩模而依次蚀刻第一活性层用物质层141和第二活性层用物质层151。然后，通过剥离或者灰化工序而去除光致抗蚀剂图案PR，从而在栅极绝缘膜130上形成依次层叠的第一活性层140和第二活性层150。虽然本实施例中示出了将光致抗蚀剂图案PR用作第一活性层140及第二活性层150的图案化为止的蚀刻掩模的情形，但还可以将被图案化的上层用作用于蚀刻下层的硬掩模。在此情形下，光致抗蚀剂图案可以与硬掩模一起被用作蚀刻掩模。作为另一例，也可以在形成硬掩模后去除光致抗蚀剂图案，将所述硬掩模用作蚀刻掩模而蚀刻下层。
通过前述工序，第一活性层140和第二活性层150可以构成为相同的图案形状。例如，第一活性层140的侧边可以与第二活性层150的侧边相互齐平。即，第一活性层140的侧边和第二活性层150的侧边可以彼此相接而连续地延伸。
接下来，参照图11，在形成有第二活性层150的栅极绝缘膜130上形成被图案化的源电极160以及漏电极170。被图案化的源电极160和漏电极170可以通过掩模工序而形成。例如，可以在形成有第二活性层150的栅极绝缘膜130上整面沉积电极物质层之后通过光刻工序图案化而形成如图11所示的源电极160和漏电极170。
根据前述的实施例的光电晶体管可以通过形成包括金属氧化物的第一活性层和包括硒的第二活性层而起到能够吸收可见光波段的大部分光的光传感器的作用。
以下参照图12说明包括根据前述的一实施例的光电晶体管的显示装置。图12以内置有触摸传感器的有机发光显示装置为例进行说明，示出了有机发光显示装置和像素的一剖面图而说明前述的光电晶体管的应用例。
图12是示出内置有根据一实施例的触摸传感器的显示装置的剖面图。
参照图12，在基板110上形成有包括第一缓冲层BF1、薄膜晶体管层TFTL、发光元件层EML以及薄膜封装层TFEL的显示单元DISL。薄膜晶体管层TFTL可以包括薄膜晶体管T1、T2、栅极绝缘膜130以及平坦化膜PLL。
在基板110的一面上可以布置有第一缓冲层BF1。第一缓冲层BF1用于使薄膜晶体管T1、T2和发光元件层EML的有机发光层172免受湿气渗透或者基板110的杂质的影响。第一缓冲层BF1可以由交替层叠的多个无机膜构成。例如，第一缓冲层BF1可以形成为交替层叠氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、氧化钛层以及氧化铝层中的一个以上的无机膜的多重膜。第一缓冲层BF1可以被省略。
在第一缓冲层BF1上可以布置有包括薄膜晶体管T1、T2的薄膜晶体管层TFTL。薄膜晶体管可以包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1可以是根据前述的实施例的光电晶体管，第二晶体管T2可以是用于驱动发光元件层EML的驱动晶体管。
第一晶体管T1可以包括第一栅电极120a、第一活性层140a、第二活性层150、第一源电极160a以及第一漏电极170a。第二晶体管T2可以包括第二栅电极120b、第三活性层140b、第二源电极160b以及第二漏电极170b。
具体地，在第一缓冲层BF1上可以布置有第一栅电极120a和第二栅电极120b。第一栅电极120a和第二栅电极120b可以被图案化而彼此相隔地布置。
在布置有第一栅电极120a和第二栅电极120b的基板110上可以布置有栅极绝缘膜130。虽然图12示出了栅极绝缘膜130还形成在与第一栅电极120a和第二栅电极120b重叠的区域以外的区域的情形，但并不限于此。例如，栅极绝缘膜130可以仅形成在与第一栅电极120a和第二栅电极120b重叠的区域。
在栅极绝缘膜130上可以布置有第一活性层140a和第三活性层140b。第一活性层140a可以与第一栅电极120a重叠布置，第三活性层140b可以与第二栅电极120b重叠布置。第一活性层140a和第三活性层140b可以包括氧化物半导体。例如，氧化物半导体可以包括包含铟、锌、镓、锡、钛、铝、铪(Hf)、锆(Zr)、镁(Mg)等的二元化合物(ABx)、三元化合物(ABxCy)、四元化合物(ABxCyDz)。例如，第一活性层140a和第三活性层140b可以包括IGZO(包括铟、镓、锡的氧化物)。
在第一活性层140a上可以布置有第一源电极160a和第一漏电极170a。在第三活性层140b上可以布置有第二源电极160b和第二漏电极170b。并且，在第一活性层140a、第一源电极160a以及第一漏电极170a上可以布置有第二活性层150。因此，第一晶体管T1可以包括第一栅电极120a、第一活性层140a、第二活性层150、第一源电极160a以及第一漏电极170a。第二晶体管T2可以包括第二栅电极120b、第三活性层140b、第二源电极160b以及第二漏电极170b。
在布置有第一晶体管T1和第二晶体管T2的基板110上可以布置有用于使薄膜晶体管T1、T2导致的阶梯差变得平坦的平坦化膜PLL。平坦化膜PLL可以利用丙烯酸树脂(acrylresin)、环氧树脂(epoxy resin)、酚醛树脂(phenolic resin)、聚酰胺树脂(polyamideresin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)等有机膜形成。
此外，在薄膜晶体管层TFTL上可以布置有发光元件层EML。发光元件层EML可以包括发光元件175和像素限定膜180。发光元件175和像素限定膜180可以被布置在平坦化膜PLL上。发光元件175分别可以包括第一电极171、有机发光层172以及第二电极173。
第一电极171可以被布置在平坦化膜PLL上，并且可以为像素电极。虽然图12示出了第一电极171通过贯通平坦化膜PLL的过孔VIA连接在第二晶体管T2的第二漏电极170b的情形，但并不限于此。第一电极171也可以通过贯通平坦化膜PLL的过孔VIA连接到第二晶体管T2的第二源电极160b。
在以有机发光层172为基准而向第二电极173方向发光的上部发光(topemission)结构中，第一电极171可以包括诸如铝和钛的叠层结构(Ti/Al/Ti)、铝和ITO的叠层结构(ITO/Al/ITO)、APC合金以及APC合金和ITO的叠层结构(ITO/APC/ITO)等反射率高的金属物质。APC合金可以是银(Ag)、钯(Pd)以及铜(Cu)的合金。或者，第一电极171也可以形成为钼(Mo)、钛(Ti)、铜(Cu)、铝(Al)的单层。
在以有机发光层172为基准而向第一电极171方向发光的下部发光(bottomemission)结构中，第一电极171可以包括使光被透射的诸如ITO、IZO等透明的金属物质(TCO：Transparent Conductive Material)或者诸如镁(Mg)、银(Ag)或者镁(Mg)和银(Ag)的合金等半透射金属物质(Semi-transmissive Conductive Material)。在此情形下，若第一电极171由半透射金属物质形成则出光效率可能由于微腔(micro cavity)而提高。
像素限定膜180可以为了起到限定发光区域R的像素限定膜的作用而在平坦化膜PLL上以区分第一电极171的方式布置。像素限定膜180可以覆盖第一电极171的边缘位置。像素限定膜180可以包括丙烯酸树脂(acryl resin)、环氧树脂(epoxy resin)、酚醛树脂(phenolic resin)、聚酰胺树脂(polyamide resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)等有机膜。
发光区域R表示第一电极171、有机发光层172以及第二电极173依次层叠而使来自第一电极171的空穴和来自第二电极173的电子在有机发光层172彼此结合而发光的区域。
在第一电极171和像素限定膜180上可以布置有有机发光层172。有机发光层172可以包括有机物质而发出预定的颜色的光。例如，有机发光层172可以包括空穴传输层(holetransporting layer)、有机物质层以及电子传输层(electron transporting layer)。或者，发光区域R的有机发光层172可以形成为一层而发出白色光、紫外线光或者蓝色光。
第二电极173可以被布置在有机发光层172上。第二电极173可以覆盖有机发光层172。第二电极173可以是共同形成在像素的公共层。在上部发光结构中，第二电极173可以包括能够使光被透射的诸如ITO、IZO等透明的金属物质(TCO：Transparent ConductiveMaterial)或者诸如镁(Mg)、银(Ag)或者镁(Mg)和银(Ag)的合金等半透射金属物质(Semi-transmissive Conductive Material)。在第二电极173由半透射金属物质形成的情形下，出光效率可能由于微腔(micro cavity)而提高。
在下部发光结构中，第二电极173可以包括诸如铝和钛的叠层结构(Ti/Al/Ti)、铝和ITO的叠层结构(ITO/Al/ITO)、APC合金以及APC合金和ITO的叠层结构(ITO/APC/ITO)等反射率高的金属物质。APC合金为银(Ag)、钯(Pd)以及铜(Cu)的合金。或者，第二电极173还可以形成为钼(Mo)、钛(Ti)、铜(Cu)、铝(Al)或者ITO的单层。
在发光元件层EML上可以布置有薄膜封装层TFEL。薄膜封装层TFEL可以布置在第二电极173上。为了防止氧气或者水分渗透到有机发光层172和第二电极173，薄膜封装层TFEL可以包括至少一个无机膜。并且，为了使发光元件层EML免受诸如灰尘等异物的影响，薄膜封装层TFEL可以包括至少一个有机膜。例如，薄膜封装层TFEL可以包括：第一无机膜，布置在第二电极173上；有机膜，布置在第一无机膜上；第二无机膜，布置在有机膜上。虽然第一无机膜和第二无机膜可以利用氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、氧化钛层或氧化铝层形成，但并不限于此。虽然有机膜可以包括丙烯酸树脂(acryl resin)、环氧树脂(epoxyresin)、酚醛树脂(phenolic resin)、聚酰胺树脂(polyamide resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)等，但并不限于此。
在薄膜封装层TFEL上可以布置有触摸感测单元SENL。触摸感测单元SENL可以包括驱动电极TE、感测电极RE以及连接部BE1。
在薄膜封装层TFEL上可以布置有第二缓冲层BF2。第二缓冲层BF2可以形成为交替层叠氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、氧化钛层以及氧化铝层中的一个以上的无机膜的多重膜。
在第二缓冲层BF2上可以布置有连接部BE1。连接部BE1可以形成为铝和钛的叠层结构(Ti/Al/Ti)、铝和ITO的叠层结构(ITO/Al/ITO)、APC合金以及APC合金和ITO的叠层结构(ITO/APC/ITO)，但并不限于此。例如，连接部BE1也可以形成为钼(Mo)、钛(Ti)、铜(Cu)、铝(Al)或者ITO的单层。
在连接部BE1上可以布置有第一感测绝缘膜TINS1。第一感测绝缘膜TINS1可以形成为无机膜，例如，氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、氧化钛层或氧化铝层。或者，第一感测绝缘膜TINS1可以形成为丙烯酸树脂(acryl resin)、环氧树脂(epoxy resin)、酚醛树脂(phenolic resin)、聚酰胺树脂(polyamide resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)等有机膜。
在第一感测绝缘膜TINS1上可以布置有驱动电极TE和感测电极RE。虽然驱动电极TE和感测电极RE可以形成为铝和钛的叠层结构(Ti/Al/Ti)、铝和ITO的叠层结构(ITO/Al/ITO)、APC合金以及APC合金和ITO的叠层结构(ITO/APC/ITO)，但并不限于此。例如，驱动电极TE和感测电极RE还可以形成为钼(Mo)、钛(Ti)、铜(Cu)、铝(Al)或者ITO的单层。此外，驱动电极TE和感测电极RE可以在彼此相同的层上由彼此相同的物质形成。
在第一感测绝缘膜TINS1可以布置有贯通第一感测绝缘膜TINS1而暴露连接部BE1的第一接触孔CNT1。驱动电极TE可以通过第一接触孔CNT1连接到连接部BE1。
在驱动电极TE和感测电极RE上可以布置有第二感测绝缘膜TINS2。第二感测绝缘膜TINS2可以起到平坦化驱动电极TE、感测电极RE以及连接部BE1导致的阶梯差的作用。第二感测绝缘膜TINS2可以包括丙烯酸树脂(acryl resin)、环氧树脂(epoxy resin)、酚醛树脂(phenolic resin)、聚酰胺树脂(polyamide resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)等有机膜。
连接彼此相邻的驱动电极TE的连接部BE1可以被布置在第二缓冲层BF2上，驱动电极TE和感测电极RE可以被布置在第一感测绝缘膜TINS1上。因此，驱动电极TE和感测电极RE可以在它们的交叉部电分离，并且感测电极RE可以沿一方向电连接，驱动电极TE可以沿与一方向交叉的另一方向电连接。
此外，第一晶体管T1可以是根据前述的实施例的光电晶体管。光电晶体管可以吸收入射的光而感测光。为此，在基板110上可以配备有能够使光被透射的透射区域TA，第一晶体管T1可以与透射区域TA重叠布置。在透射区域TA可以重叠有能够使光被透射的透明的层，并且可以不布置有能够使光被反射的层。例如，第一晶体管T1可以不与发光元件层EML的第一电极171重叠，并且可以不与触摸感测单元SENL的电极RE、TE以及连接部BE1重叠。
本实施例中，可以通过在有机发光显示装置的像素内配备光电晶体管，从而没有必要在显示装置的外部(例如，边框(bezel))配备额外的光电晶体管，因此可以缩小边框。
以下，说明根据前述的实施例的光电晶体管的光吸收特性。以下将根据图2所示的实施例的光电晶体管作为实施例进行公开，将从图2省略第二活性层的结构的光电晶体管作为比较例进行公开。
实施例
制造了根据前述的图2所示的实施例的光电晶体管。此时，第一活性层以150nm的厚度形成了IGZO单层，第二活性层以150nm的厚度形成了硒单层。
比较例
没有配备第二活性层并以与前述的实施例相同的条件制造了光电晶体管。
在对根据前述的实施例和比较例制造的光电晶体管以多种强度(intensity)分别照射红色光和绿色光的状态下测定了根据栅电压的漏电流。
图13是向根据实施例的光电晶体管照射绿色光并测定根据栅电压的漏电流的曲线图，图14是向根据比较例的光电晶体管照射绿色光并测定根据栅电压的漏电流的曲线图。其中，绿色光使用了具有532nm的波长和2.33eV能量的光。
参照图13，在没有向根据实施例的光电晶体管照射绿色光时几乎没有显示出根据栅电压的漏电流的变化。在向根据实施例的光电晶体管以1mW/mm2、5mW/mm2、10mW/mm2的强度分别照射绿色光的情形下，显示出根据栅电压的漏电流逐渐增加。在-10V的栅电压下，未照射绿色光的情形和以10mW/mm2的强度照射绿色光的情形显示出大约109倍的漏电流差异。并且，未照射绿色光的情形和照射绿色光的情形的栅极导通电压变化量显示为大约26V。并且，如果对实施例的光电晶体管照射绿色光则阈值电压向负方向移动，截止电流(OffCurrent)大幅增加。
相反，参照图14，在没有对根据比较例的光电晶体管照射绿色光时，几乎没有显示出根据栅电压的漏电流的变化。在向根据比较例的光电晶体管以1mW/mm2、5mW/mm2、10mW/mm2的强度分别照射绿色光的情形下，显示出根据栅电压的漏电流细微地增加。并且，未照射绿色光的情形和照射绿色光的情形的栅极导通电压变化量显示为大约4V。并且，如果对比较例的光电晶体管照射绿色光则阈值电压细微地向负方向移动，截止电流(OffCurrent)则没有变化。
下述表1测定并示出了对于绿色光的作为根据实施例和比较例的光电晶体管的特性的光响应率(photoresponsibity)、光敏感度(photosensitivity)以及检出率(detectivity)。
[表1]
Figure BDA0002774230540000151
参照所述表1，可知根据实施例的光电晶体管的光响应率、光敏感度以及检出率值显著大于比较例。
据此，可知配备第一活性层和第二活性层的实施例的光电晶体管吸收绿色光而作用为晶体管，但比较例的光电晶体管则几乎无法吸收绿色光而无法作用为晶体管。
图15是向根据实施例的光电晶体管照射红色光并测定根据栅电压的漏电流的曲线图。图16是向根据比较例的光电晶体管照射红色光并测定根据栅电压的漏电流的曲线图。其中，红色光使用了具有635nm的波长和1.95eV能量的光。
参照图15，在没有向根据实施例的光电晶体管照射红色光时几乎没有显示出根据栅电压的漏电流的变化。在向根据实施例的光电晶体管以1mW/mm2、5mW/mm2、10mW/mm2的强度分别照射红色光的情形下，显示出根据栅电压的漏电流逐渐增加。在-10V的栅电压下，未照射红色光的情形和以10mW/mm2的强度照射红色光的情形显示出大约108倍的漏电流差异。并且，未照射红色光的情形和照射红色光的情形的栅极导通电压变化量显示为大约16.6V。并且，如果对实施例的光电晶体管照射红色光则阈值电压向负方向移动。
相反，参照图16，在没有对根据比较例的光电晶体管照射红色光时，几乎没有显示出根据栅电压的漏电流的变化。在向根据比较例的光电晶体管以1mW/mm2、5mW/mm2、10mW/mm2的强度分别照射红色光的情形下，显示出根据栅电压的漏电流细微地增加。并且，未照射红色光的情形和照射红色光的情形的栅极导通电压并没有显示出变化量。并且，即便对比较例的光电晶体管照射红色光，阈值电压或者截止电流也没有发生变化。
下述表2测定并示出了对于红色光的作为根据实施例和比较例的光电晶体管的特性的光响应率、光敏感度以及检出率。
[表2]
Figure BDA0002774230540000161
参照所述表2，可知根据实施例的光电晶体管的光响应率、光敏感度以及检出率值显著大于比较例。
据此，可知配备第一活性层和第二活性层的实施例的光电晶体管吸收红色光而作用为晶体管，但比较例的光电晶体管则无法吸收红色光而无法作用为晶体管。
如观察在前述的图13至图16示出的根据实施例和比较例的光电晶体管的光吸收特性可知，根据仅配备有IGZO的第一活性层的比较例的光电晶体管仅吸收蓝色光，无法吸收绿色和红色光。相反，根据除了IGZO的第一活性层还配备有硒的第二活性层的实施例的光电晶体管吸收了绿色光和红色光。因此，根据实施例的光电晶体管可以通过完善IGZO的第一活性层而在硒的第二活性层吸收绿色光和红色光，从而吸收可见光波段的所有光而提高作为光传感器的特性。
图17是驱动根据上述实施例的光电晶体管时测定根据时间的漏电流的曲线图。其中，光电晶体管的驱动在照射预定可见光的状态下以10秒周期导通/截止了栅极。
参照图17，显示出根据实施例的光电晶体管在栅极被导通的情形下，恒定地维持漏电流值。并且，显示出了作为在栅极被导通和截止之间的期间产生的漏电流的持续光电流(PPC：persistent photocurrent)。配备有前述的比较例的IGZO单一活性层的光电晶体管被公知为持续光电流的量(曲线图中斜线部分的面积)非常大，但实施例的光电晶体管显示出了少量的持续光电流。
据此可知根据实施例的光电晶体管的漏电流值被恒定地维持，持续光电流的量少，因此作为光电晶体管的特性优异。
如上所述，根据一实施例的光电晶体管，通过除了包括金属氧化物的第一活性层以外还包括包含硒的第二活性层，从而可以吸收可见光波段的所有光，从而提高光感测特性。并且，可以提高光电晶体管的光响应率、光敏感度以及检出率。并且，根据基于一实施例的显示装置，通过配备特性优异的光电晶体管，可以提高显示装置的光感测特性。
以上参照附图说明了本发明的实施例，但在本发明所属技术领域中具有普通知识的人员可以理解的是，可以在不改变本发明的技术思想或者必要特征的情况下以其他具体形态实施。因此，以上记载的实施例应当理解为在所有方面均为示例性的，而不是限定性的。

Claims (20)

1.一种光电晶体管，包括：
栅电极，布置在基板上；
栅极绝缘膜，使所述栅电极绝缘；
第一活性层，相隔所述栅极绝缘膜而与所述栅电极重叠，并且包括金属氧化物；
第二活性层，布置在所述第一活性层上，并且包括硒；以及
源电极和漏电极，分别连接于所述第二活性层。
2.如权利要求1所述的光电晶体管，其中，
所述第一活性层和所述第二活性层在与所述栅电极重叠的区域彼此相接。
3.如权利要求2所述的光电晶体管，其中，
所述第一活性层比所述第二活性层更接近所述栅电极而布置。
4.如权利要求1所述的光电晶体管，其中，
所述源电极覆盖所述第二活性层的一部分，所述漏电极覆盖所述第二活性层的另一部分。
5.如权利要求2或4所述的光电晶体管，其中，
所述第一活性层的侧边和所述第二活性层的侧边彼此相接而相互齐平。
6.如权利要求1所述的光电晶体管，其中，
所述源电极和所述漏电极分别布置在所述第一活性层和所述第二活性层之间。
7.如权利要求1所述的光电晶体管，其中，
所述第一活性层包括氧化物半导体、非晶硅、多晶硅或者2D物质。
8.如权利要求7所述的光电晶体管，其中，
所述氧化物半导体包括包含铟、锌、镓、锡、钛、铝、铪、锆以及镁中的任意一个以上的化合物，
所述2D物质包括石墨烯或者MoS。
9.如权利要求1所述的光电晶体管，其中，
所述第二活性层至少包括硒，并且包括包含铜、铟以及镓中的任意一个以上的化合物。
10.如权利要求1所述的光电晶体管，其中，
所述第二活性层的厚度为5nm至300nm。
11.一种显示装置，包括：
基板，包括透射区域和发光区域；
晶体管层，布置在所述基板上，并且包括第一晶体管和第二晶体管；
发光元件层，布置在所述晶体管层上，并且至少包括第一电极；以及
触摸感测单元，布置在所述发光元件层上，并且包括多个电极，
其中，所述第一晶体管包括：栅电极；第一活性层，包括金属氧化物；第二活性层，包括硒；以及源电极和漏电极。
12.如权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第一晶体管与所述基板的所述透射区域重叠，所述第二晶体管与所述发光区域重叠。
13.如权利要求12所述的显示装置，其中，
所述第一晶体管不与所述发光元件层的所述第一电极重叠，并且不与所述触摸感测单元的所述多个电极重叠。
14.如权利要求13所述的显示装置，其中，
所述第二晶体管与所述发光元件层的所述第一电极重叠，并且不与所述触摸感测单元的所述多个电极重叠。
15.如权利要求11所述的显示装置，其中，
所述发光元件层还包括：第二电极，与所述第一电极对向；以及有机发光层，夹设在所述第一电极和所述第二电极之间，
其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管与所述第二电极重叠。
16.如权利要求11所述的显示装置，其中，还包括：
薄膜封装层，布置在所述发光元件层和所述触摸感测单元之间。
17.如权利要求11所述的显示装置，其中，
所述触摸感测单元的所述多个电极包括驱动电极和感测电极。
18.如权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第一活性层和所述第二活性层在与所述栅电极重叠的区域彼此相接。
19.如权利要求18所述的显示装置，其中，
所述第一活性层比所述第二活性层更接近所述栅电极而布置。
20.如权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第二活性层至少包括硒，并且包括包含铜、铟以及镓中的任意一个以上的化合物。
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