專利名稱：一種集成透明oled微顯示的圖像收發(fā)裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及OLED顯示技術(shù)，尤其涉及一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置及其制作方法。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光器件(OLED)具有發(fā)光亮度高、驅(qū)動電壓低、響應(yīng)速度快、無視角限制、低功耗、超輕超薄、可具備任何形狀，顏色輸出為單色、白色或近紅外線、壽命長等優(yōu)點，在平板顯示器、平面光源等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。結(jié)合硅基CMOS驅(qū)動電路，可以整合信號擷取、信號處理、控制等功能。
參照圖I所示的例子，光電二極管嵌入在OLED微顯示陣列中的圖像收發(fā)裝置。其中，硅基光電二極管7對近紅外光敏感，光電二極管陣列進一步形成近紅外圖像傳感器。 OLED由光反射陽極8、有機發(fā)光層5和透明陰極9組成，OLED陣列形成圖像顯示裝置。OLED 發(fā)光光譜分布和光電二極管敏感的光譜不重合。圖像顯示裝置通過OLED發(fā)射可見光圖像， 圖像傳感器通過光電二極管探測近紅外圖像。在光電二極管旁邊設(shè)計OLED發(fā)光源并交叉隔開，而發(fā)光與感光可以并行操作。若OLED發(fā)射近紅外光，而光電二極管對可見光敏感，情況類似。
圖I所示的OLED圖像收發(fā)裝置相比于傳統(tǒng)的OLED微顯示，最大的優(yōu)勢在于在同一個CMOS芯片上集成顯示和成像功能；外部電光器件減少，HMD尺寸減??；系統(tǒng)更加輕便、 便宜，功能更強、性能更高、而功耗更低；可以應(yīng)用于微型顯示器，如HMD頭戴顯示器、行動裝置或微投影裝置、HUD抬頭顯示器、電子觀景窗等；具備穿透顯示與攝錄影的雙向微顯示器，如互動式HMD、光學檢查等；感測器，如光學感測器，作為螢光、顏色，流量測定等。
但是，如圖I所示的圖像收發(fā)裝置中，發(fā)光光源20發(fā)出的可見光，一部分成為外輸出光10,另一部通過器件內(nèi)部的反射、散射返回向娃基板方向，其中部分光12被光電二極管探測，硅基光電二極管對可見光也敏感，因此會影響到光電二極管的紅外性能。另外，外界環(huán)境可見光11也會影響紅外光電二極管的性能，從而導致紅外圖像性能劣化。另一方面，在集成設(shè)計上，光電二極管旁邊放置OLED發(fā)光源，彼此必須交叉隔開。因為如果彼此重疊，OLED將遮擋住光電二極管，影響光電二極管感光；而彼此相鄰隔開的話，設(shè)計的靈活性受限，并且導致提高OLED顯示的分辨率和提高圖像傳感器的分辨率相矛盾。
若OLED發(fā)射紅外光，則光電二極管只對可見光波段的光敏感，情況與上述類似。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置及其制作方法，優(yōu)化圖像傳感器圖像感測的性能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，包括基板、所述基板上的用于感光的光電二極管和所述基板上的用于發(fā)光的透明0LED，所述OLED發(fā)光光譜和所述光電二極管敏感的光譜不重合，還包括阻光層，所述阻光層針對所述光電二極管而設(shè)置，用于僅透過預先設(shè)定的由所述光電二極管感應(yīng)的波段的光。
所述OLED用于發(fā)射可見光，所述光電二極管用于感應(yīng)近紅外波段的紅外光，或者，所述OLED用于發(fā)射近紅外光，所述光電二極管用于感應(yīng)可見光波段的光。
所述光電二極管旁邊放置所述0LED，彼此交叉隔開，所述光電二極管相對所述 OLED更靠近所述基板，所述阻光層設(shè)于所述光電二極管和所述OLED之間。
所述阻光層形成在所述基板上，或形成在設(shè)于所述基板與所述OLED之間的層間絕緣層上。
所述OLED形成在金屬間絕緣層之上，所述阻光層設(shè)于所述OLED和所述金屬間絕緣層之間。
所述阻光層是光吸收層或濾光膜或光吸收層與濾光膜的結(jié)合，所述濾光膜是長波 /短波通干涉濾光膜或帶通型干涉濾光膜，所述阻光層為光刻成形膜或真空鍍膜或高分子材料膜。
所述帶通型干涉濾光層是多層介質(zhì)膜，所述多層介質(zhì)膜具有由高折射率層和低折射率層交替構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)。
一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置的制作方法，包括在基板上形成光電二極管和透明OLED的步驟，還包括在所述光電二極管之上形成阻光層的步驟，所述阻光層僅透過預先設(shè)定的由所述光電二極管感應(yīng)的波段的光。
形成光電二極管、透明OLED和阻光層的步驟包括在p-Si基板上形成η講；在η阱形成光電二極管；在光電二極管和基板上形成層間絕緣層；在層間絕緣層中形成插拴，在層間絕緣層上形成金屬互連線，η阱通過接觸件和插拴連接到金屬互連線；在層間絕緣層和金屬互連線上面形成金屬間絕緣層；在所述金屬間絕緣層之上形成所述OLED的金屬互連線陽極；和在完成CMOS標準制造工藝之后，在金屬間絕緣層上形成阻光層。
所述金屬間絕緣層經(jīng)化學機械拋光或采用平整材料。
本發(fā)明有益的技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)置了阻光層，若OLED發(fā)射可見光而光電二極管感應(yīng)紅外光,貝Ij光電二極管只透過阻光層接收近紅外波段的紅外光，若OLED發(fā)射紅外光而光電二極管感應(yīng)可見光，則光電二極管只透過阻光層接收可見光波段的可見光。對于第一種情況，OLED發(fā)射可見光在器件內(nèi)部反射或散射后，射向光電二極管的光被阻光層吸收或反射，不能被光電二極管探測到，而外界環(huán)境光中的可見光被阻光層吸收或反射，也不能被光電二極管探測到，而入射到裝置的紅外光則不受阻擋，可以被光電二極管探測到，對于第二種情況，OLED 發(fā)射紅外光在器件內(nèi)部反射或散射后，射向光電二極管的光被阻光層吸收或反射，不能被光電二極管探測到，而外界環(huán)境光中的紅外光被阻光層吸收或反射，也不能被光電二極管探測到，而入射到裝置的可見光則不受阻擋，可以被光電二極管探測到。通過阻光層的阻擋作用，使得圖像收發(fā)裝置接收圖像避免受到發(fā)射圖像以及外界環(huán)境光的不利影響，提高圖像探測準確性和可靠性，優(yōu)化圖像探測性能。


圖I是已有的OLED微顯示圖像收發(fā)裝置的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的集成OLED的圖像收發(fā)裝置的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中的光阻層的透過率曲線圖；圖4是本發(fā)明實施例中的另一光阻層的透過率曲線圖；圖5是本發(fā)明實施例中的光阻層的透過率曲線圖。
具體實施方式
以下通過實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。
如圖2所示，一種集成OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，該裝置包括硅基板，硅基板上的光電二極管和娃基板上的透明0LED。一實施例中，OLED發(fā)射可見光,而光電二極管用于感應(yīng)近紅外波段的紅外光，即該裝置發(fā)射可見光圖像，接受近紅外圖像。圖像收發(fā)裝置中針對光電二極管設(shè)有阻光層，發(fā)射圖像與接收圖像通過圖像收發(fā)裝置中阻光層的阻擋作用來避免對光電二極管產(chǎn)生不利的可見光照影響。阻光層20可具有紅外光透過率大于90%、截止可見光的特性，可見光透過率小于O. 1%。
其中另一實施例的OLED發(fā)射紅外光,則光電二極管只對可見光波段的光敏感,該裝置發(fā)射近紅外光圖像，接受可見光圖像。發(fā)射圖像與接收圖像同樣通過阻光層的阻擋作用來避免相互影響。阻光層可具有可見光透過率大于90%、截止近紅外光的特性，紅外光透過率小于O. 1%。
阻光層可以是光吸收層，也可以是濾光膜，也可以是這兩者的結(jié)合。阻光層可以采用光刻的方式成形。
阻光層20可以制作在如圖2所示的基板I上，也可以制作在層間絕緣層6上。但優(yōu)選地，阻光層在完成CMOS標準制造工藝之后，制作在圖像收發(fā)裝置內(nèi)的金屬間絕緣層上， 這種方式與標準CMOS工藝兼容。金屬間絕緣層可進行化學機械拋光或采用平整材料(如有機材料)進行平整處理，以確保之后制作的OLED和阻光層的性能。OLED陽極通過金屬間絕緣層和阻光層上的插拴連接到場效應(yīng)管的漏電極。
圖2是一個實施例的集成OLED的圖像收發(fā)裝置的剖面示意圖，其中的OLED發(fā)射可見光，通過阻光層的阻擋作用使光電二極管只感應(yīng)近紅外波段的紅外光。在具體的實施例里，該圖像收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)及其制造方法如下。
先在p-Si基板I上形成η講5,p_Si基板I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，互連線8形成在金屬間絕緣層7上，互連線8通過插拴連接到場效應(yīng)管的漏電極(圖中沒有標出)?；ミB線8作為OLED的陽極。
OLED包括互連線8、有機層9、透明陰極IO。其中的互連線8是透明導電層，互連線 8的材料可以是薄金屬膜如銀、金、鉻、鋁、銅、鑰、鉭、鎢等或由這些材料形成的各類合金，也可以是透明導電膜如ITO、IZO等，也可以是薄金屬層與透明導電膜的復合層。
各有機層9順序形成在互連線8上，并在有機層9上形成透明導電層10。透明導電層可以是如ITO、IZO—樣的透明導電膜，也可以是由薄金屬膜形成的透明導電層。在透明陰極10上形成透明的薄膜封裝層11，以保護下面的0LED。
本實施例中的OLED發(fā)出可見光，波長位于380_780nm之間。
阻光層20優(yōu)選在完成CMOS標準制造工藝之后制作，位于金屬間絕緣層7上，互連線8通過金屬間絕緣層7和阻光層20上的插拴連接到場效應(yīng)管的漏電極(圖中沒有標出)。
阻光層20可以是長波通干涉濾光膜，該干涉濾光膜具有紅外通過的特性。在應(yīng)用中相對應(yīng)的光源主要是紅外發(fā)光二極管和紅外激光，所以主要波長有 808nm, 850nm, 905nm, 940nm等。如采用905nm的紅外發(fā)射，阻光層20具有如圖3所示的光透過率曲線，波長大于900nm時，透過率大于90%，波長小于800nm時，透過率小于O. 1%。
阻光層20也可以是帶通型窄帶干涉濾光片，其是一種帶寬較窄，可讓特定波段的光通過而讓其余短波長波段截止或反射的光學器件。這種阻光層優(yōu)選為多層介質(zhì)膜，具有由高折射率層和低折射率層交替構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用中相對應(yīng)的光源是紅外發(fā)光二極管和紅外激光，主要波長如上述有808nm, 850nm, 905nm, 940nm等。如米用805nm的紅外發(fā)射，阻光層20具有如圖4所示的透過率曲線，波長在800-900nm之間時，透過率大于90%， 其余波長范圍透過率小于O. 1%。
干涉濾光膜可由真空鍍膜制備，可采用高的透明度和小的消光系數(shù)且折射率相差比較大的單層或多層膜系。
阻光層20也可以采用高分子材料成膜形成，典型地，由PC、PMMA材料制紅外透過濾光膜，其可有效的截止可見光并透射紅外光，比如在800nm-1500nm間的波段透過率大于 90%。
參見圖2,當在OLED的陽極和陰極兩端加上電壓后,光從有機層9中發(fā)出，一部分成為外輸出光21,另一部分在器件內(nèi)部反射或散射后形成射向光電二極管的可見光線23, 光線23被阻光層20吸收或反射，不能被光電二極管探測到，還有一部分直接反向射向阻光層20被吸收或被反射成光線25，不能被光電二極管探測到。外界環(huán)境的可見光22被阻光層20吸收或反射，也不能被光電二極管探測到。入射的紅外光24則不受阻擋，可以被光電二極管探測到。
在另一些實施例中，與前述實施例具有同樣的結(jié)構(gòu)，不同之處在于，其中的OLED 發(fā)射近紅外光，而光電二極管用于感應(yīng)可見光。仍然參考圖2，通過阻光層20的阻擋作用， 可使光電二極管只感應(yīng)380-780nm波段的可見光。
阻光層20可以是短波通干涉濾光膜，該干涉濾光膜具有可見光通過的特性。典型的阻光層20具有如圖5所示的透過率曲線，波長在780-1 IOOnm間的透過率小于O. 1%，波長在380-780nm間的透過率大于90%。
干涉濾光膜也可由真空鍍膜制備，可采用高的透明度和小的消光系數(shù)且折射率相差比較大的單層或多層膜系。
阻光層也可以采用高分子材料成膜形成，典型地，由PC、PMMA材料制成的可見光透過濾光膜，其可有效的截止紅外光并透射可見光，比如在780nm-1100nm間的波段透過率小于O. 1%。
參見圖2，當在OLED的陽極和陰極兩端加上電壓后，紅外光從有機層9中發(fā)出，一部分成為外輸出光21,另一部分在器件內(nèi)部反射或散射后形成射向光電二極管的紅外光線 23，紅外光線23被阻光層20吸收或反射，不能被光電二極管探測到，還有一部分直接反向射向阻光層20被吸收或被反射成光線25，不能被光電二極管探測到。外界環(huán)境光中的紅外光22被阻光層20吸收或反射，也不能被光電二極管探測到。入射的可見光24則不受阻擋，可以被光電二極管探測到。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，包括基板、所述基板上的用于感光的光電二極管和所述基板上的用于發(fā)光的透明0LED，所述OLED發(fā)光光譜和所述光電二極管敏感的光譜不重合，其特征在于，還包括阻光層，所述阻光層針對所述光電二極管而設(shè)置，用于僅透過預先設(shè)定的由所述光電二極管感應(yīng)的波段的光。
2.如權(quán)利要求I所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，其特征在于，所述OLED用于發(fā)射可見光，所述光電二極管用于感應(yīng)近紅外波段的紅外光，或者，所述OLED用于發(fā)射近紅外光，所述光電二極管用于感應(yīng)可見光波段的光。
3.如權(quán)利要求I所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，其特征在于，所述光電二極管旁邊放置所述0LED，彼此交叉隔開，所述光電二極管相對所述OLED更靠近所述基板，所述阻光層設(shè)于所述光電二極管和所述OLED之間。
4.如權(quán)利要求3所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，其特征在于，所述阻光層形成在所述基板上，或形成在設(shè)于所述基板與所述OLED之間的層間絕緣層上。
5.如權(quán)利要求3所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，其特征在于，所述OLED形成在金屬間絕緣層之上，所述阻光層設(shè)于所述OLED和所述金屬間絕緣層之間。
6.如權(quán)利要求I所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，其特征在于，所述阻光層是光吸收層或濾光膜或光吸收層與濾光膜的結(jié)合，所述濾光膜是長波/短波通干涉濾光膜或帶通型干涉濾光膜，所述阻光層為光刻成形膜或真空鍍膜或高分子材料膜。
7.如權(quán)利要求6所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，其特征在于，所述帶通型干涉濾光層是多層介質(zhì)膜，所述多層介質(zhì)膜具有由高折射率層和低折射率層交替構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)。
8.一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置的制作方法，包括在基板上形成光電二極管和透明OLED的步驟，其特征在于，還包括在所述光電二極管之上形成阻光層的步驟，所述阻光層僅透過預先設(shè)定的由所述光電二極管感應(yīng)的波段的光。
9.如權(quán)利要求8所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置的制作方法，其特征在于，形成所述光電二極管、所述OLED和所述阻光層的步驟包括 在p-Si基板上形成所述η講； 在所述η阱形成所述光電二極管； 在所述光電二極管和所述基板上形成層間絕緣層； 在所述層間絕緣層中形成所述插拴，在所述層間絕緣層上形成金屬互連線，所述η阱通過接觸件和所述插拴連接到所述金屬互連線； 在所述層間絕緣層和所述金屬互連線上面形成金屬間絕緣層； 在所述金屬間絕緣層之上形成所述OLED的金屬互連線陽極；和 在完成CMOS標準制造工藝之后，在所述金屬間絕緣層上形成所述阻光層。
10.如權(quán)利要求9所述的集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置的制作方法，其特征在于，所述金屬間絕緣層經(jīng)化學機械拋光或采用平整材料。
全文摘要
一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置，包括基板、所述基板上的用于感光的光電二極管和所述基板上的用于發(fā)光的透明OLED，所述OLED發(fā)光光譜和所述光電二極管敏感的光譜不重合，還包括阻光層，所述阻光層針對所述光電二極管而設(shè)置，用于僅透過預先設(shè)定的由所述光電二極管感應(yīng)的波段的光。在此還提供一種集成透明OLED微顯示的圖像收發(fā)裝置的制作方法。通過設(shè)置阻光層，發(fā)射圖像及外界光可通過阻光層的阻擋作用來避免影響圖像接收。
文檔編號H01L27/32GK102983154SQ201210435638
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者劉萍 申請人:深圳典邦科技有限公司