專(zhuān)利名稱(chēng)：光電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電設(shè)備、顯示器和用于顯示器的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中已知各種類(lèi)型的光電顯示器。一種類(lèi)型包括，例如，有機(jī)或無(wú)機(jī)單色顯示器或多色顯示器中的發(fā)光二極管(LED)矩陣。用于光電顯示器的一種類(lèi)型的光電設(shè)備是使用有機(jī)材料進(jìn)行光發(fā)射(或在光電電池等的情況下進(jìn)行光檢測(cè))的光電設(shè)備。這些設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)是發(fā)光有機(jī)層，例如，在聚乙烯(聚對(duì)苯撐乙烯)(“PPV”)或聚芴膜的情況下，該發(fā)光有機(jī)層夾在用于向有機(jī)層注入負(fù)電荷載流子(電子)的陰極和用于注入正電荷載流子(空穴)的陽(yáng)極之間。電子和空穴在有機(jī)層中結(jié)合從而產(chǎn)生光子。在W090/13148中，有機(jī)發(fā)光材料是一種聚合物。 在US 4，539，507中，有機(jī)發(fā)光材料屬于被稱(chēng)為小分子材料的類(lèi)型，諸如(8-羥基喹啉)鋁 ("Alq3")。在實(shí)際設(shè)備中，所述電極之一是透明的，以便允許光子逸出設(shè)備。典型的有機(jī)發(fā)光設(shè)備(“0LED”)被制造在覆有諸如氧化銦錫(“ΙΤ0”)的透明陽(yáng)極的玻璃或塑料襯底上。至少一種電致發(fā)光有機(jī)材料的薄膜層覆蓋第一電極。最后，陰極覆蓋電致發(fā)光有機(jī)材料層。陰極通常是金屬或合金，并且可以包括諸如鋁的單層，或諸如鈣和鋁的多層。在操作中，空穴通過(guò)陽(yáng)極被注入設(shè)備，并且電子通過(guò)陰極被注入設(shè)備?？昭ê碗娮釉谟袡C(jī)電致發(fā)光層中結(jié)合以便形成電子空穴對(duì)，隨后電子空穴對(duì)經(jīng)歷輻射衰變從而產(chǎn)生光。有機(jī)LED可被沉積在像素矩陣內(nèi)的襯底上，以便形成單色或多色像素化顯示器。 可以使用紅、綠和藍(lán)發(fā)光像素的組構(gòu)成多色顯示器。所謂的有源矩陣顯示器具有與每個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器元件，通常為存儲(chǔ)電容器和晶體管。所謂的無(wú)源矩陣顯示器沒(méi)有這種存儲(chǔ)器元件，而是被反復(fù)掃描以便造成穩(wěn)定圖像的印象。圖1示出了包括發(fā)光二極管陣列的無(wú)源矩陣顯示器。發(fā)光二極管被布置在多個(gè)陽(yáng)極線(xiàn)和多個(gè)陰極線(xiàn)之間并且被連接到所述多個(gè)陽(yáng)極線(xiàn)和多個(gè)陰極線(xiàn)，這些陽(yáng)極線(xiàn)和陰極線(xiàn)提供電偏置以便驅(qū)動(dòng)二極管。陽(yáng)極線(xiàn)被相對(duì)于陰極線(xiàn)正偏置，并且陰極線(xiàn)被相對(duì)于陽(yáng)極線(xiàn)負(fù)偏置。圖2示出了 OLED設(shè)備100的例子的垂直截面圖。在有源矩陣顯示器中，像素的部分區(qū)域被相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路占據(jù)(圖1中未示出)。出于說(shuō)明的目的對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了某些簡(jiǎn)化。0LED100包括襯底102，襯底102通常為0. 7mm或1. Imm的玻璃，但是可選擇地可以是透明塑料，在襯底102上沉積陽(yáng)極層106。陽(yáng)極層通常包括厚度為150nm左右的ITO (氧化銦錫)，在ITO上提供金屬接觸層，通常是500nm左右的鋁，有時(shí)其稱(chēng)為陽(yáng)極金屬。可以從美國(guó)康寧公司購(gòu)買(mǎi)覆有ITO和接觸金屬的玻璃襯底。通過(guò)光刻并且隨后蝕刻的常規(guī)處理， 將接觸金屬(并且可選擇地ΙΤ0)形成所希望的圖案，從而不會(huì)遮蔽顯示器。在陽(yáng)極金屬上提供大體透明的空穴傳輸層108a，其后是電致發(fā)光層108b。例如， 以正性或負(fù)性光刻膠材料在襯底上形成提(bank) 112，以便限定阱114，可以在阱114中，通過(guò)例如微滴沉積或噴墨印刷技術(shù)，選擇性地沉積這些活性有機(jī)層。從而這些阱限定顯示器的發(fā)光區(qū)域或像素。然后，通過(guò)例如物理蒸汽沉積施加陰極層110。陰極層通常包括覆蓋有較厚的鋁覆蓋層的低功函數(shù)金屬(諸如鈣或鋇)，并且可選擇地包括與電致發(fā)光層緊鄰的附加層(諸如氟化鋰層)以便提高電子能級(jí)匹配。在某些應(yīng)用中，希望提供具有光感測(cè)能力而不是光發(fā)射能力的設(shè)備，例如，光伏電池、照相機(jī)等。感光二極管設(shè)備是已知的，并且其結(jié)構(gòu)非常類(lèi)似發(fā)光二極管設(shè)備。感光二極管基本上與上述的發(fā)光二極管相反地工作。撞擊在感光二極管設(shè)備上的光的光子在設(shè)備的光電活性層中產(chǎn)生包括空穴和電子的電子空穴對(duì)。如果通過(guò)相對(duì)的電極給光電活性層施加偏置，可以通過(guò)相對(duì)電極從光電活性層中抽取出空穴和電子，從而產(chǎn)生可由適合的感測(cè)電路感測(cè)到的電流。通過(guò)負(fù)偏置電極抽取空穴，而通過(guò)正偏置電極抽取電子。為電極選擇適合的材料，以便容易抽取空穴和電子而不需要大的偏置。對(duì)于正偏置電極，應(yīng)當(dāng)選擇電子接受材料，而對(duì)于負(fù)偏置電極，應(yīng)當(dāng)選擇空穴接受材料。通常，作為發(fā)光設(shè)備中的良好的空穴注入體的材料(陽(yáng)極材料)也可以作為感光設(shè)備中的良好的空穴接受體。類(lèi)似地，作為發(fā)光設(shè)備中的良好電子注入體的材料(陰極材料)也作為感光設(shè)備中的良好的電子接受體。 因此，對(duì)于感測(cè)設(shè)備，有利地以陽(yáng)極材料制成負(fù)偏置電極(陰極)，以便容易地接受空穴，并且有利地以陰極材料制成正偏置電極(陽(yáng)極)。在某些應(yīng)用中，希望提供布置有發(fā)光像素和光傳感/檢測(cè)像素兩者的設(shè)備。這種設(shè)備的例子是包括陣列中的多個(gè)發(fā)光像素、并且還結(jié)合有多個(gè)感光像素的觸摸屏。當(dāng)用戶(hù)的手指被置于鄰近這種顯示器時(shí)，從顯示器發(fā)出的光可被反射回去，并且被與鄰近用戶(hù)手指的一個(gè)更多個(gè)感光像素檢測(cè)到。可替換地，可以使用諸如外部光源的另一種激勵(lì)機(jī)制，例如光筆，來(lái)激勵(lì)這種顯示器中的感光像素。激勵(lì)器的位置將確定激勵(lì)哪些感光像素?？梢允褂眠@種功能以便，例如，選擇顯示在設(shè)備上的圖標(biāo)，或選擇顯示在設(shè)備上的菜單中的選項(xiàng)。包括發(fā)光像素和光傳感像素兩者的有源矩陣發(fā)光二極管顯示設(shè)備是已知的。然而，它們包括復(fù)雜的電路，并且從而可能需要復(fù)雜的制造處理，并且作為結(jié)果具有相對(duì)高的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的實(shí)施例旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人期望提供一種結(jié)合有發(fā)光功能和感光功能以便用作觸摸屏等的更簡(jiǎn)單且便宜的顯示設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到該問(wèn)題的一種解決方案是使用無(wú)源矩陣發(fā)光二極管顯示器(而不是有源矩陣顯示器)，該無(wú)源矩陣發(fā)光二極管顯示器類(lèi)似于圖1所示， 但是至少一部分二極管被用于檢測(cè)入射到顯示器上的光。即，感測(cè)電路可被連接到至少一部分二極管，以便檢測(cè)撞擊到設(shè)備上的光。這種解決方案的一個(gè)問(wèn)題是無(wú)源矩陣二極管顯示器不包括有源矩陣顯示器中的用于每個(gè)二極管的單獨(dú)電路。而是二極管被布置在陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)的公共陣列之間，并且當(dāng)被掃描時(shí)被在相同方向上偏置。因此，如果光的光子撞擊到二極管之一上，并且在該二極管的光電活性層中產(chǎn)生了電子-空穴對(duì)(電子空穴對(duì))，電子將被吸向正偏置的電極，該電極是由空穴注入材料制成的空穴注入電極。類(lèi)似地，由光的光子產(chǎn)生的空穴將被吸向負(fù)偏置的電極，該電極是由電子注入材料制成的電子注入電極。由于空穴注入材料不能容易地接受電子，并且電子注入材料不能容易地接受空穴，所以由入射光形成的電荷載流子產(chǎn)生很小的電流或不產(chǎn)生電流。從而，該二極管不能作為有效的傳感器。另外，由于二極管還發(fā)光(如果它們被正向偏置)，則發(fā)射和檢測(cè)功能不能被分開(kāi)，并且可以導(dǎo)致不希望被導(dǎo)通的二極管的導(dǎo)通。本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到可以通過(guò)反向偏置顯示器中的一部分二極管來(lái)部分地解決上述問(wèn)題。例如，參考圖1，在簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)源矩陣顯示器中，可以通過(guò)將第一行電極保持為負(fù)電勢(shì)(相對(duì)于列)，并且給每個(gè)列電極施加正偏置以便依次導(dǎo)通該行內(nèi)的每個(gè)二極管來(lái)掃描像素。隨后，可將第二行電極保持為負(fù)電勢(shì)，并且給每個(gè)列電極施加正偏置，以便依次導(dǎo)通第二行內(nèi)的每個(gè)二極管，并且依此類(lèi)推。然而，如果一部分列電極被相對(duì)于行給予負(fù)偏置 (即，更大的負(fù)電勢(shì)，從而電子將從這些列電極流向行電極)，則這些列中的二極管將被反向偏置，并且可以作為檢測(cè)器而不是發(fā)射器。例如，可以這種方式反向偏置隔列的二極管。上述布置的一個(gè)問(wèn)題是由于行電極被保持為相對(duì)負(fù)性的電勢(shì)以便正向偏置發(fā)光二極管，所以必須給列電極施加相對(duì)大的負(fù)電勢(shì)以便反向偏置檢測(cè)器二極管。這是效率低下的，并且導(dǎo)致了增加的能耗和縮短的二極管壽命。另外，檢測(cè)二極管的靈敏度可能不佳。因此，雖然本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到上述解決方案是可行的，但如所討論，的這種解決方案存在問(wèn)題。鑒于上述內(nèi)容，并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包括布置在多個(gè)陽(yáng)極線(xiàn)和多個(gè)陰極線(xiàn)之間的二極管陣列的無(wú)源矩陣顯示器，其中至少一部分二極管是相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向(orientate)在正向方向的發(fā)光二極管，并且其它二極管是相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向在反向方向的感光二極管。陽(yáng)極線(xiàn)可被布置為相對(duì)于陰極線(xiàn)正偏置。因此，該顯示器可以包括連接到陽(yáng)極線(xiàn)和陰極線(xiàn)以便相對(duì)于陰極線(xiàn)正偏置陽(yáng)極線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)電路。該二極管可以包括陽(yáng)極、陰極和布置在陽(yáng)極與陰極之間的光電活性材料。定向在正向方向上的用于發(fā)光的二極管的陽(yáng)極被布置為與陽(yáng)極線(xiàn)相鄰并且與陽(yáng)極線(xiàn)電連接，并且其陰極被布置為與陰極線(xiàn)相鄰并且與陰極線(xiàn)電連接。這些二極管的陽(yáng)極由適合于注入正電荷載流子(例如，空穴)的材料制成，并且這些二極管的陰極由適用于注入負(fù)電荷載流子(例如，電子)的材料制成。相對(duì)照地，定向在反向方向上的用于檢測(cè)光的二極管的陽(yáng)極層被布置為與陰極線(xiàn)相鄰并且與陰極線(xiàn)電連接，并且其陰極被布置為與陽(yáng)極線(xiàn)相鄰并且與陽(yáng)極線(xiàn)電連接。這些二極管的陽(yáng)極由適用于接受正電荷載流子(例如，空穴)的材料制成，并且這些二極管的陰極由適用于接受負(fù)電荷載流子(例如，電子)的材料制成。換言之，用于檢測(cè)光的二極管被有效地轉(zhuǎn)向，以便被相對(duì)于給二極管提供電偏置的陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向在與發(fā)光二極管相反的方向上。即，感光二極管被相對(duì)于用于偏置二極管的陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)物理地翻轉(zhuǎn)。這種與圖1所示的布置相反，在圖1中所有二極管被定向在相同方向上。應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的上下文中，對(duì)于感光二極管來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)陰極和陽(yáng)極是指用作這些層的材料的固有屬性。因此，陰極由容易接受電子的材料制成，而陽(yáng)極由容易接受空穴的材料制成。與發(fā)光二極管相反，在感光二極管中，陰極實(shí)際上與陽(yáng)極線(xiàn)接觸，并且因此被正偏置，而陽(yáng)極實(shí)際上與陰極線(xiàn)接觸，并且因此被負(fù)偏置。上述實(shí)施例解決了前面概述的關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的有源矩陣顯示器的問(wèn)題，S卩，不需要附加電路組件，并且因此更容易制造顯示器。因此，本發(fā)明的顯示器具有較低的生產(chǎn)成本。另外，這種布置克服了所有二極管相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向在相同方向上的無(wú)源矩陣顯示器的上述問(wèn)題。本發(fā)明的顯示器更有效，具有更低的能耗、增加的壽命和更好的靈敏度，并且減輕了導(dǎo)通不希望導(dǎo)通的二極管的問(wèn)題。采用上述布置，由于二極管自身被翻轉(zhuǎn)了，不需要翻轉(zhuǎn)某些掃描/驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的偏置以便實(shí)現(xiàn)感測(cè)功能。因此，所有掃描線(xiàn)可被偏置為相同方向，并且由于感光二極管相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)的反向定向，感光二極管的反向偏置將會(huì)自然發(fā)生?？梢?xún)煞N不同方式實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)感光二極管相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)的定向(1)可以相對(duì)于發(fā)光二極管翻轉(zhuǎn)感光二極管的層，從而將陽(yáng)極線(xiàn)布置在二極管陣列的一側(cè)上，并且將陰極線(xiàn)布置在二極管陣列的相反側(cè)上，由與陽(yáng)極線(xiàn)相鄰的陽(yáng)極材料和與陰極線(xiàn)相鄰的陰極材料形成發(fā)光二極管，并且由與陰極線(xiàn)相鄰的陽(yáng)極材料和與陽(yáng)極線(xiàn)相鄰的陰極材料形成感光二極管；或O)以與發(fā)光二極管相同的順序布置感光二極管的層，但是對(duì)陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn)，從而使陰極線(xiàn)與發(fā)光二極管的陰極和感光二極管的陽(yáng)極接觸，并且陽(yáng)極線(xiàn)被布置為與發(fā)光二極管的陽(yáng)極和感光二極管的陰極接觸。從而，可以翻轉(zhuǎn)二極管的分層結(jié)構(gòu)，或可以對(duì)陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)重新布線(xiàn)，以便實(shí)現(xiàn)感光二極管和發(fā)光二極管相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)的相反定向。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)感光二極管一個(gè)更多個(gè)層進(jìn)行摻雜，以便翻轉(zhuǎn)感光二極管的定向。為了提供將電子有效地注入光電活性層/從光電活性層有效地接受電子，陰極可以具有小于3. kV、更優(yōu)選地小于3. 、并且最優(yōu)選地小于!BeV的功函數(shù)。為了提供將空穴有效地注入光電活性層/從光電活性層有效地接受空穴，陽(yáng)極可以具有大于3. kV、更優(yōu)選地大于4. OeV、并且最優(yōu)選地大于4. 5eV的功函數(shù)。然而，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，感光二極管的用作陽(yáng)極和陰極的材料可以是相同的。優(yōu)選地，這種材料被選擇為具有中間的功函數(shù)，從而它即可以作為電子接受器也可以作為空穴接受器。例如，該材料可以具有在范圍3到4. 5eV之間、更優(yōu)選地在3. 2到4. 3eV范圍之間、 并且最優(yōu)選地在3. 5到4. 3eV范圍之間的功函數(shù)。這種材料的例子是鋁。陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)可按列和行進(jìn)行布置。某些列/行可以包括定向在相反方向上的用于感光的二極管。例如，隔列或隔行可以包括定向在相反方向上的用于感光的二極管。感光二極管可與發(fā)光二極管并排布置在襯底上?？商鎿Q地，感光二極管可以疊層布置配置在發(fā)光二極管之上或之下。例如，感光二極管可被層疊在發(fā)光二極管頂上。這可以導(dǎo)致更靈敏的觸摸屏顯示器。疊層布置可以增加對(duì)從發(fā)光二極管反射回設(shè)備內(nèi)的光的檢測(cè)的準(zhǔn)確性。另外，由于不必如并排布置發(fā)光和感光二極管的情況那樣降低發(fā)光和/或感光二極管的數(shù)目，所以可以增加顯示器的發(fā)光和/或感光面積。因此，當(dāng)與并排布置相比時(shí)，對(duì)于相同大小的顯示器，可以采用更多的傳感器和發(fā)光器。相對(duì)照地，當(dāng)與垂直疊層布置相比時(shí)，在生產(chǎn)薄顯示器，例如，薄的柔性顯示器方面，感測(cè)和發(fā)光二極管的并排布置可能是有利的。另外，當(dāng)與疊層布置相比時(shí)，在并排布置中可以減少顯示器內(nèi)的光吸收(例如，從光電活性層發(fā)射的光)。感光和/或發(fā)光二極管可以包括光電活性層和陽(yáng)極和/或陰極之間的附加電荷注入和/或電荷傳輸層。例如，可以在陽(yáng)極和光電活性層之間提供空穴傳輸材料?？梢栽陉帢O和光電活性層之間提供電子傳輸材料。還可以提供附加層，諸如與陽(yáng)極相鄰的空穴注入 /接受層，或與陰極相鄰的電子注入/接受層。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種發(fā)光二極管設(shè)備，其包括一個(gè)層疊在另一個(gè)上的發(fā)光二極管和感光二極管。這可以是簡(jiǎn)單的設(shè)備(諸如照明觸敏按鈕)，或更復(fù)雜的設(shè)備(諸如前面討論的顯示器)。如前面一樣，每個(gè)二極管可以包括陽(yáng)極材料層、陰極材料層和布置在陽(yáng)極材料層與陰極材料層之間的光電活性材料。驅(qū)動(dòng)電路可被配置為負(fù)偏置發(fā)光二極管中的陰極材料層，正偏置發(fā)光二極管內(nèi)的陽(yáng)極材料層，負(fù)偏置感光二極管中的陽(yáng)極材料層，并且正偏置感光二極管內(nèi)的陰極材料層。


現(xiàn)在參考附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)源矩陣陣列的二極管的標(biāo)準(zhǔn)布置，其中所有二極管定向在相同方向上；圖2示出了諸如圖1所示的無(wú)源矩陣顯示器的垂直截面圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無(wú)源矩陣顯示器中的感光二極管和發(fā)光二極管的陣列結(jié)構(gòu)；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的OLED設(shè)備的截面圖，其中通過(guò)陽(yáng)極線(xiàn)和陰極線(xiàn)的重新布線(xiàn)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)感光二極管的定向；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的OLED設(shè)備的截面圖，其中通過(guò)翻轉(zhuǎn)二極管的分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)感光二極管的定向；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光二極管的能級(jí)；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感光二極管的能級(jí)，其中已經(jīng)翻轉(zhuǎn)了二極管的定向；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感光二極管的能級(jí)，其中為兩個(gè)電極使用相同的材料；圖9示出了可用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的摻雜層二極管的截面圖；圖IOa和IOb示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光二極管和感光二極管的垂直疊層布置；圖Ila和lib示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直疊層布置的俯視圖；圖12示出了可用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括聚合體混合物的感光二極管；圖13示出了可用于本發(fā)明的實(shí)施例的另一種感光二極管。
具體實(shí)施例方式圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無(wú)源矩陣顯示器中的發(fā)光二極管1和感光二極管2的陣列結(jié)構(gòu)。如交叉參考圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的布置可見(jiàn)，圖3的布置的不同之處在于感光二極管2被定向在與發(fā)光二極管1相反的方向上。這些二極管布置在陰極線(xiàn)3的行和陽(yáng)極線(xiàn)4的列之間。該結(jié)構(gòu)被每次一行地尋址。可以限定三個(gè)電壓電平。等于0伏特的地電平Vgnd， 感光二極管的偏置電平Vs (例如，20伏特)，以及可以位于地電平和Vs之間的發(fā)光二極管的典型驅(qū)動(dòng)電壓Vd(雖然它們可被以電流驅(qū)動(dòng))。當(dāng)一行被驅(qū)動(dòng)時(shí)，該行被綁定到地電平電壓，并且所有其它行被設(shè)置為Vs。在掃描期間以Vs驅(qū)動(dòng)傳感器列，并且可以由感測(cè)電路測(cè)量所產(chǎn)生的任何電流。以使得電子在正方向上流動(dòng)并且引起發(fā)光的驅(qū)動(dòng)電壓Vd驅(qū)動(dòng)發(fā)射器列。關(guān)閉行(off row)中的感光二極管具有0偏置，并且因此由于入射光產(chǎn)生很少電流或不產(chǎn)生電流。關(guān)閉行中的發(fā)光二極管被反向偏置，并且因此被關(guān)閉。雖然Vd優(yōu)選地小于Vs以便反向偏置關(guān)閉行內(nèi)的發(fā)光二極管，但是Vd可以等于Vs，或大于Vs不超過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管所需的閾值電壓的數(shù)量。導(dǎo)通行(on row)內(nèi)的感光二極管將由Vs反向偏置，并且因此具有用于檢測(cè)入射到其上的光的增強(qiáng)的量子效率。在將電壓保持為Vs時(shí)，可以產(chǎn)生并且檢測(cè)電流。 導(dǎo)通行內(nèi)的發(fā)光二極管將由Vd正向偏置并且因此發(fā)光。由發(fā)光二極管發(fā)出的投射到靠近或接觸屏幕的任意對(duì)象上的光將被反射回感光
二極管。作為對(duì)這種方法的修改，關(guān)閉行將被保持為Vs減去感光二極管的內(nèi)建電壓 (built-in voltage)，從而抑止任何光電流。圖4示出了可將感光二極管相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向在相反方向上的一種方式。如圖4所示，這是通過(guò)對(duì)陽(yáng)極線(xiàn)4和陰極線(xiàn)3重新布線(xiàn)，從而它們交替地(alternately) 接觸二極管的陽(yáng)極5和陰極7來(lái)實(shí)現(xiàn)的。光電活性材料6布置在陽(yáng)極5和陰極7之間。每個(gè)二極管由下部陽(yáng)極5、光電活性層6和陰極7構(gòu)成。對(duì)于發(fā)光二極管1，陰極線(xiàn)3接觸陰極7，并且陽(yáng)極線(xiàn)4接觸陽(yáng)極5。對(duì)于感測(cè)電極2，陰極線(xiàn)接觸陽(yáng)極5，并且陽(yáng)極線(xiàn)接觸陰極 7。可以在提材料8中提供通孔，以便允許電極線(xiàn)接觸二極管的交替端子。圖4所示的布置示出了交替的發(fā)射列和感測(cè)列。然而，還可以設(shè)想其它布置。例
如，可以提供交替的行，或可以提供較少的感光二極管以便增加顯示器中發(fā)光二極管的數(shù)目。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的OLED顯示器的截面圖，其中翻轉(zhuǎn)感光二極管的定向是通過(guò)翻轉(zhuǎn)二極管的分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。在這種布置中，陰極線(xiàn)3保持在二極管陣列的一側(cè)上，并且陽(yáng)極線(xiàn)4保持在二極管陣列的相反側(cè)上。通過(guò)布置陰極材料7與陽(yáng)極線(xiàn)4相鄰，并且布置陽(yáng)極材料5與陰極線(xiàn)3相鄰實(shí)現(xiàn)感光二極管2的反向定向。相對(duì)照地， 在發(fā)光二極管中，陽(yáng)極材料5被布置為與陽(yáng)極線(xiàn)4相鄰，并且陰極材料7被布置為與陰極線(xiàn) 3相鄰。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光二極管的能級(jí)。例如，可以采用ITO陽(yáng)極 5和鋇陰極7。陽(yáng)極5被陽(yáng)極線(xiàn)4正偏置，并且陰極7被陰極線(xiàn)3負(fù)偏置。因此，帶正電荷的空穴被從陽(yáng)極5注入光電活性材料的HOMO能級(jí)。類(lèi)似地，電子被從陰極7注入光電活性材料的LUMO能級(jí)?？昭ê碗娮釉诠怆娀钚圆牧蟽?nèi)結(jié)合，以便形成電子空穴對(duì)，并且在電子空穴對(duì)的輻射衰變時(shí)發(fā)出光。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感光二極管的能級(jí)，其中已經(jīng)翻轉(zhuǎn)了二極管的定向。在該情況下，二極管內(nèi)的陰極材料7被陽(yáng)極線(xiàn)4正偏置，并且二極管內(nèi)的陽(yáng)極材料5 被陰極線(xiàn)3負(fù)偏置。從而，當(dāng)通過(guò)吸收光的光子在光電活性層內(nèi)形成電子空穴對(duì)時(shí)，電子將被偏向陰極材料7，并且空穴將被偏向陽(yáng)極材料5。電子將被陰極材料7接受，并且空穴將被陽(yáng)極材料5接受。從而電荷流出二極管，產(chǎn)生可被檢測(cè)到的電流。圖8示出了感光二極管的能級(jí)，其中為兩個(gè)電極使用相同的材料。在這種情況下可以使用鋁。二極管以與圖7所示相同的方式工作。雖然光電活性材料的HOMO和LUMO與陽(yáng)極材料和陰極材料5、7的費(fèi)米能級(jí)的能級(jí)匹配不如圖7的布置那樣好，從而可能需要更大的偏置電壓以便產(chǎn)生可測(cè)量的電流，但是為兩個(gè)電極使用相同材料的簡(jiǎn)便性在某些應(yīng)用中可能是有利的?？梢酝ㄟ^(guò)在光電活性層和電極之間插入附加的電荷傳輸層實(shí)現(xiàn)更好的能級(jí)匹配。 例如，圖9示出了一種布置，其中摻雜的η型層10被布置為與陰極7相鄰，并且摻雜的ρ型層12被布置為與陽(yáng)極5相鄰。制造感光二極管和/或發(fā)光二極管的一種特別有用的方法涉及從溶劑中沉積空穴傳輸材料和電子傳輸材料的混合物，空穴傳輸材料和電子傳輸材料相分離以便形成空穴傳輸層和電子傳輸層。還可以在該混合物中沉積光電活性材料6，并且如圖9所示，光電活性材料6可以相分離為單獨(dú)的層，或可以保持在空穴或電子傳輸層之一內(nèi)。圖IOa示出了發(fā)光二極管和感光二極管1、2的垂直疊層布置。在示出的布置中， 發(fā)光二極管1布置在感光二極管2之上，然而可以翻轉(zhuǎn)該布置以使感光二極管布置在發(fā)光
二極管上。在示出的疊層布置中，感光二極管2包括下部陽(yáng)極電極5 (例如，鋁)，其與陰極線(xiàn) C接觸，并且因此被負(fù)偏置以便從布置在其上的光電活性層6接受正電荷載流子。光電活性層6布置在下部陽(yáng)極電極5之上，并且上部陰極電極7 (例如，鋁)布置在光電活性層6上。 上部陰極電極7與陽(yáng)極線(xiàn)B接觸，并且因此被正偏置以便從光電活性層6接受負(fù)電荷載流子。在示出的實(shí)施例中，感測(cè)電極2的陽(yáng)極5和陰極7是由例如鋁的相同材料制成。然而， 如前面討論的，它們可由不同材料制成。發(fā)光二極管1的陽(yáng)極5 (例如，ΙΤ0)布置在感光二極管2上，陽(yáng)極5也與陽(yáng)極線(xiàn)B 接觸，并且因此被正偏置以便將正電荷載流子注入布置在其上的光電活性層6。發(fā)光二極管 1的陰極7 (例如，鋇)被布置在光電活性層6上，并且與陰極線(xiàn)A接觸，以便負(fù)偏置陰極7 以便將負(fù)電荷載流子注入發(fā)光二極管1的光電活性層6。圖IOb示出了圖IOa所示的布置的能級(jí)圖，示出了電荷的移動(dòng)、發(fā)射和吸收。圖Ila和lib示出了垂直疊層布置的平面圖，示出了陰極線(xiàn)A、C和陽(yáng)極線(xiàn)B的定向。應(yīng)當(dāng)理解，可以設(shè)想其它的疊層布置。例如，偏置線(xiàn)A、C可以是被正偏置的陽(yáng)極線(xiàn)，并且偏置線(xiàn)B可以是被負(fù)偏置的陰極線(xiàn)。在該情況下，感光二極管的底部電極將包括陰極材料，感光二極管的頂部電極將包括陽(yáng)極材料，發(fā)光二極管的底部電極將包括陰極材料， 且發(fā)光二極管的頂部電極將包括陽(yáng)極材料。由于處理步驟涉及形成重疊層，還可以采用緩沖層以便保護(hù)在下的層。圖12示出了包括聚合體混合物的二極管。該二極管包括陽(yáng)極5 (例如，ΙΤ0)、空穴注入層(例如，PED0T) 13、包括發(fā)射成分和諸如電荷傳輸成分的另一種成分的聚合體混合物層15以及陰極7 (例如，Al或LiF)。圖13示出了包括電子傳輸層和空穴傳輸層的多層結(jié)構(gòu)的二極管。該二極管包括陽(yáng)極5、空穴注入層13、空穴傳輸層17、電子傳輸層19和陰極 7?？梢圆捎眠@些二極管用作本發(fā)明的實(shí)施例的二極管?？梢赃x擇發(fā)光二極管和感光二極管的光電活性材料，從而感光二極管的光電活性材料不吸收直接從發(fā)光二極管發(fā)出的光，而是吸收例如由外部光源(例如，光筆)產(chǎn)生的不同頻率的光，或從與該設(shè)備相鄰的外部體反射的光。用于發(fā)光二極管和感光二極管的材料是本領(lǐng)域熟知的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在已知本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)的情況下容易地進(jìn)行這種選擇。雖然已經(jīng)參考附圖具體示出并且描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)方面的各種改變，而不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)源矩陣顯示器，包括布置在多個(gè)陽(yáng)極線(xiàn)和多個(gè)陰極線(xiàn)之間的二極管陣列，其中至少一部分二極管是相對(duì)于所述陰極線(xiàn)和所述陽(yáng)極線(xiàn)定向在正向方向的發(fā)光二極管，并且其它二極管是相對(duì)于所述陰極線(xiàn)和所述陽(yáng)極線(xiàn)定向在反向方向的感光二極管，以及感測(cè)電路，所述感測(cè)電路至少耦接到與所述感光二極管電接觸的陽(yáng)極線(xiàn)和陰極線(xiàn)，所述感測(cè)電路被配置為感測(cè)由所述感光二極管產(chǎn)生的電流，其中所述二極管陣列中的每個(gè)二極管包括由適合于注入正電荷載流子的材料制成的陽(yáng)極；由適用于注入負(fù)電荷載流子的材料制成的陰極；以及布置在陽(yáng)極和陰極之間的光電活性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)源矩陣顯示器，包括驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路連接到所述陽(yáng)極線(xiàn)和所述陰極線(xiàn)，并且被配置為相對(duì)于所述陰極線(xiàn)正偏置所述陽(yáng)極線(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中每個(gè)二極管包括陽(yáng)極材料層、陰極材料層和布置在陽(yáng)極材料層、陰極材料層之間的光電活性材料。
4.如權(quán)利要求3所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中定向在正向方向的發(fā)光二極管的陽(yáng)極材料被布置為與所述陽(yáng)極線(xiàn)相鄰并且與述陽(yáng)極線(xiàn)電連接，并且所述發(fā)光二極管的陰極材料被布置為與所述陰極線(xiàn)相鄰并且與所述陰極線(xiàn)電連接，并且其中定向在反向方向的感光二極管的陽(yáng)極材料被布置為與所述陰極線(xiàn)相鄰并且與所述陰極線(xiàn)電連接，并且所述感光二極管的陰極材料被布置為與所述陽(yáng)極線(xiàn)相鄰并且與所述陽(yáng)極線(xiàn)電連接。
5.如權(quán)利要求3所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述陽(yáng)極線(xiàn)被布置在所述二極管陣列的一側(cè)上，所述陰極線(xiàn)被布置在所述二極管陣列的相反側(cè)上，以與所述陽(yáng)極線(xiàn)相鄰的陽(yáng)極材料和與所述陰極線(xiàn)相鄰的陰極材料形成所述發(fā)光二極管，并且以與所述陰極線(xiàn)相鄰的陽(yáng)極材料和與所述陽(yáng)極線(xiàn)相鄰的陰極材料形成所述感光二極管。
6.如權(quán)利要求3所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述感光二極管中的陽(yáng)極材料層和陰極材料層被以與所述發(fā)光二極管中相同的順序布置，并且所述陰極線(xiàn)和所述陽(yáng)極線(xiàn)被布線(xiàn)通過(guò)所述二極管陣列，從而所述陰極線(xiàn)接觸所述發(fā)光二極管的陰極和所述感光二極管的陽(yáng)極，并且所述陽(yáng)極線(xiàn)接觸所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極和所述感光二極管的陰極。
7.如權(quán)利要求3所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述陰極材料具有小于3.MV、更優(yōu)選地小于3. &V、最優(yōu)選地小于!BeV的功函數(shù)。
8.如權(quán)利要求3所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述陽(yáng)極材料具有大于3.MV、更優(yōu)選地大于4. OeV、最優(yōu)選地大于4. 5eV的功函數(shù)。
9.如權(quán)利要求3所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中用于所述感光二極管的陽(yáng)極層和陰極層的材料是相同的。
10.如權(quán)利要求9所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中用于感光二極管的陽(yáng)極層和陰極層的材料具有在范圍3到4. 5eV之間，更優(yōu)選地在3. 2到4. 3eV范圍之間，并且最優(yōu)選地在3. 5 到4. :3eV范圍之間的功函數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述陰極線(xiàn)和所述陽(yáng)極線(xiàn)按列和行進(jìn)行布置。
12.如權(quán)利要求11所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述二極管陣列包括一些列或行的感光二極管。
13.如權(quán)利要求12所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述二極管陣列包括所述感光二極管和所述發(fā)光二極管的交替的行和列。
14.如權(quán)利要求1所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述感光二極管被與所述發(fā)光二極管并排地布置在襯底上。
15.如權(quán)利要求1所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述感光二極管以疊層布置配置在所述發(fā)光二極管之上或之下。
16.如權(quán)利要求1所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述感光二極管和/或發(fā)光二極管包括電荷注入層和/或電荷傳輸層。
17.如權(quán)利要求1所述的無(wú)源矩陣顯示器，其中所述感光二極管的一個(gè)或更多個(gè)層被摻雜。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電設(shè)備。一種無(wú)源矩陣顯示器，包括布置在多個(gè)陽(yáng)極線(xiàn)(4)和多個(gè)陰極線(xiàn)(3)之間的二極管陣列，其中至少一部分二極管是相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向在正向方向上的發(fā)光二極管(1)，并且其它二極管是相對(duì)于陰極線(xiàn)和陽(yáng)極線(xiàn)定向在反向方向上的感光二極管(2)。
文檔編號(hào)G06F3/041GK102522422SQ20111041976
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者E·C·史密斯 申請(qǐng)人:劍橋顯示技術(shù)有限公司