(57)【要約】【課題】電流値を向上させ、有機電界発光素子の劣化を補償することのできる、フォトダイオード、このフォトダイオードを用いた有機電界発光表示装置、及び電子機器装置を提供する。【解決手段】有機電界発光表示装置においては、画素領域Ａ及び非画素領域Ｂを有する基板２００と、基板２００の画素領域Ａ上に形成される薄膜トランジスタ２２０と、薄膜トランジスタ２２０に電気的に接続された有機電界発光素子２５０と、非画素領域Ｂに形成され、互いに並列構造に接続された複数のフォトダイオード２３０と、を備えることを特徴としており、光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されることを特徴としており、各フォトダイオードは小面積であっても並列接続すれば、面積の大きな１つのフォトダイオードと同じか、またはそれ以上の電流値を持たせることができる。【選択図】図３
2007173832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されており、前記フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオードであり、前記ＰＩＮフォトダイオードは、
Ｎ型ドーピング領域と、
前記Ｎ型ドーピング領域と離隔した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た真性領域と、
を含み、
前記Ｎ型ドーピング領域、前記Ｐ型ドーピング領域、及び前記真性領域は、いずれも単一平面に形成されることを特徴とする、フォトダイオード。
【請求項２】
光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されており、前記フォトダイオードは、ＰＮダイオードであり、前記ＰＮダイオードは、
Ｎ型ドーピング領域と、
前記Ｎ型ドーピング領域に隣接するＰ型ドーピング領域と、
を含み、
前記Ｎ型ドーピング領域及び前記Ｐ型ドーピング領域は、いずれも単一平面上に形成されることを特徴とする、フォトダイオード。
【請求項３】
前記フォトダイオードは、外部から光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することを特徴とする、請求項１または２に記載のフォトダイオード。
【請求項４】
画素領域及び非画素領域を有する基板と、
前記基板の画素領域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に電気的に接続された有機電界発光素子と、
前記非画素領域に形成され、互いに並列構造に接続された複数のフォトダイオードと、
を備えることを特徴とする、有機電界発光表示装置。
【請求項５】
前記フォトダイオードは、前記有機電界発光素子が発光する光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することを特徴とする、請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項６】
前記フォトダイオードは、外部から供給される光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することを特徴とする、請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項７】
前記フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオードであることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項８】
前記ＰＩＮフォトダイオードは、
前記基板の非画素領域上に形成されたＮ型ドーピング領域と、
前記Ｎ型ドーピング領域と離隔して、前記基板の非画素領域に形成された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た真性領域と、
を含み、
前記Ｎ型ドーピング領域、前記Ｐ型ドーピング領域、及び前記真性領域は、いずれも単一平面に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項９】
前記フォトダイオードは、ＰＮダイオードであることを特徴とする、請求項４〜６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ＰＮダイオードは、
前記基板の非画素領域に形成されたＮ型ドーピング領域と、
前記Ｎ型ドーピング領域に隣接して、前記基板の非画素領域に形成されたＰ型ドーピング領域と、
を含み、
前記Ｎ型ドーピング領域及び前記Ｐ型ドーピング領域は、いずれも単一平面上に形成されることを特徴とする、請求項９に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１１】
光を受光するフォトダイオードを備える電子機器装置において、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されることを特徴とする、電子機器装置。
【請求項１２】
光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されることを特徴とする、フォトダイオード。
【請求項１３】
前記フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオードであることを特徴とする、請求項１２に記載のフォトダイオード。
【請求項１４】
前記フォトダイオードは、ＰＮダイオードであることを特徴とする、請求項１２に記載のフォトダイオード。
【請求項１５】
前記フォトダイオードは、外部から光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれかに記載のフォトダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光エネルギーを電気的信号として出力させるフォトダイオード、フォトダイオードを用いた有機電界発光表示装置、及び電子機器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機電界発光素子は、アノード電極及びカソード電極からなる一対の電極と、発光層とを備える構造であり、より詳しくは、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、及び電子輸送層をさらに備えることができる。
【０００３】
このような構造の有機電界発光素子は、次の発光原理によって発光する。まず、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って発光層に輸送される。これとともに、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って発光層に輸送される。そして、発光層に輸送された正孔と電子とが相互結合することによって励起子が生成され、これにより、発光層が発光する。
【０００４】
以下では、添付された図面を参照して有機電界発光素子を用いた、従来の有機電界発光表示装置を詳細に説明する。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り、有機電界発光表示装置１０においては、基板１００上にバッファ層１１０が形成される。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、及びソース／ドレイン電極１２３を備える。
【０００５】
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に電気的に接続された第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。
【０００６】
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備えており、開口部上には、発光層１６０が形成される。発光層１６０には、電子輸送層及び電子注入層の一部をさらに有することができる。発光層１６０上には、第２電極層１７０が形成される。
【０００７】
このような有機電界発光表示装置の発光層１６０となる有機物質は、時間の経過とともに劣化し、画素の輝度が低下する原因となり、ディスプレイの画質または明るさが所望の値とは異なる値で表れることがある。
【０００８】
前述の問題を解決するため、有機電界発光表示装置にフォトダイオードを形成する方法が提案された。すなわち、フォトダイオードを介して内部または外部から入射する光エネルギーを電気的信号として出力させ、有機電界発光素子の劣化に関わらず、画素回路への入力信号に対して一定の輝度を表すことができるようにするものである。
【０００９】
【特許文献１】大韓民国特許第２００５−０１２１２１８号明細書
【特許文献２】特開２００４−２４１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記のようなフォトダイオードは、その電流値の出力が、画素回路への入力信号より低いため、フォトダイオードを用いた有機電界発光素子の輝度を調節するには限界があった。
【００１１】
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、電流値を向上させ、有機電界発光素子の劣化を補償することのできる、フォトダイオード、このフォトダイオードを用いた有機電界発光表示装置、及び電子機器装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されており、フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオードであり、ＰＩＮフォトダイオードは、Ｎ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域と離隔したＰ型ドーピング領域（バッファ層の非画素領域に形成された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た真性領域と、を含み、Ｎ型ドーピング領域、Ｐ型ドーピング領域、及び真性領域は、いずれも単一平面に形成されることを特徴とする、フォトダイオードが提供される。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されており、フォトダイオードは、ＰＮダイオードであり、ＰＮダイオードは、Ｎ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域に隣接するＰ型ドーピング領域と、を含み、Ｎ型ドーピング領域及びＰ型ドーピング領域は、いずれも単一平面上に形成されることを特徴とする、フォトダイオードが提供される。
【００１４】
フォトダイオードにおいて、各々は小面積であっても、複数のフォトダイオードを並列に接続させることにより、面積の大きな１つのフォトダイオードと同じか、またはそれ以上の電流値を持たせることができる。この時、フォトダイオードをＰＩＮフォトダイオードとして、Ｎ型ドーピング領域、Ｐ型ドーピング領域、及び真性領域を単一平面に形成することができるし、フォトダイオードをＰＮダイオードとすることもでき、Ｎ型ドーピング領域及びＰ型ドーピング領域を単一平面上に形成することができる。単一平面上に形成するとは、基板の厚さ方向にＮ型やＰ型のドーピング領域が形成されるのではなく、横方向に並んでＮ型やＰ型のドーピング領域が形成されることを意味し、小面積のフォトダイオードを複数形成することができる。
【００１５】
ＰＩＮフォトダイオードにおいては、真性領域を形成することにより、空乏層の厚さが増加してフォトダイオードの静電容量が減少し、ＰＮフォトダイオードに比べて、動作速度が速く、動作電圧が低い。また、ＰＮフォトダイオードより暗電流が小さい。
【００１６】
フォトダイオードは、外部から光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することができる。フォトダイオードは、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を得る光センサであって、電子機器装置等の制御に用いることができる。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のまた別の観点によれば、画素領域及び非画素領域を有する基板と、基板の画素領域上に形成される薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタに電気的に接続された有機電界発光素子と、非画素領域に形成され、互いに並列構造に接続された複数のフォトダイオードと、を備えることを特徴とする、有機電界発光表示装置が提供される。
【００１８】
フォトダイオードを有機電界発光表示装置に形成する場合、画素領域以外の非画素領域に形成しなければならず、空間上の制約を受けるため、従来は、大面積のフォトダイオードを形成することはできなかった。そのため、本発明では、大面積の１つのフォトダイオードを形成するのではなく、複数のフォトダイオードを並列に接続させて、１つの面積の大きなフォトダイオードより大きな電流値を持たせることができる。このように、フォトダイオードの電流値を向上させることにより、有機電界発光素子の劣化を補償することができ、また、フォトダイオードの集光率を向上させ、設計全体の可用性を高めることができる。
【００１９】
フォトダイオードは、有機電界発光素子が発光する光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することができる。また、フォトダイオードは、外部から供給される光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することもできる。こうして、出力された電気的信号は、光の強度に比例して表れるので、有機電界発光素子の基準輝度値に比べて、発光層から放出された輝度が基準値を超過したか、または基準値に到達することができなかった場合、変換された電気的信号を用いて有機電界発光素子の輝度を調節することができる。
【００２０】
フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオードとすることができる。ＰＩＮフォトダイオードは、基板の非画素領域上に形成されたＮ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域と離隔して、基板の非画素領域に形成されたＰ型ドーピング領域（バッファ層の非画素領域に形成された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た真性領域と、を含み、Ｎ型ドーピング領域、Ｐ型ドーピング領域、及び真性領域は、いずれも単一平面に形成することができる。
【００２１】
フォトダイオードは、ＰＮダイオードとすることもできる。ＰＮダイオードは、基板の非画素領域に形成されたＮ型ドーピング領域と、Ｎ型ドーピング領域に隣接して、基板の非画素領域に形成されたＰ型ドーピング領域と、を含み、Ｎ型ドーピング領域及びＰ型ドーピング領域は、いずれも単一平面上に形成することができる。
【００２２】
ＰＩＮフォトダイオードにおいては、真性領域を形成することにより、空乏層の厚さが増加してフォトダイオードの静電容量が減少し、ＰＮフォトダイオードに比べて、動作速度が速く、動作電圧が低い。また、ＰＮフォトダイオードより暗電流が小さい。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、光を受光するフォトダイオードを備える電子機器装置において、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されることを特徴とする、電子機器装置が提供される。複数のフォトダイオードを並列に接続させることにより、狭い形成領域にも、１つの面積の大きなフォトダイオードと同じまたはそれ以上の電流値を持たせることができ、フォトダイオードの集光率を向上させ、設計全体の可用性を高めることができる。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明のまた別の観点によれば、光を受光するフォトダイオードにおいて、複数のフォトダイオードが並列構造に接続されることを特徴とする、フォトダイオードが提供され、フォトダイオードにおいて、各々は小面積であっても、複数のフォトダイオードを並列に接続させることにより、面積の大きな１つのフォトダイオードと同じ、またはそれ以上の電流値を持たせることができ、集光率も高めることができる。
【００２５】
フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオードとすることができるし、ＰＮダイオードとすることもできる。ＰＩＮフォトダイオードにおいては、真性領域を形成することにより、空乏層の厚さが増加してフォトダイオードの静電容量が減少し、ＰＮフォトダイオードに比べて、動作速度が速く、動作電圧が低い。また、ＰＮフォトダイオードより暗電流が小さい。
【００２６】
フォトダイオードは、外部から光を受光し、受光した光に対応する電気的信号を出力することができる。フォトダイオードは、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を得る光センサであって、電子機器装置等の制御に用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上詳述したように本発明によれば、光を受光する複数のフォトダイオードを並列構造に接続することにより、フォトダイオードの電流値を向上させ、有機電界発光素子の劣化を補償することができる。また、フォトダイオードの集光率を向上させ、設計全体の可用性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態によるフォトダイオードを示す概略的な平面図である。図２を参照すると、本実施の形態では、少なくとも２つのフォトダイオード２３０が備えられている。フォトダイオード２３０は、非晶質シリコンに所定の熱処理を経て結晶化した多結晶シリコンとして形成される。この後、多結晶シリコンの第１領域２３１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２３１を形成し、第２領域２３２にＰ型不純物を高濃度イオン注入してＰ型ドーピング領域２３２を形成する。
【００３０】
一方、数式１より、フォトダイオードの面積が大きいほど電流量が増加することが分かる。
【００３１】
【数１】
2007173832.tif 000003
【００３２】
ここで、Ｉｄは電流、Ｊは電流密度、Ａはフォトダイオードの面積を表す。数式１は、一般的な電流量を求める式であって、電流密度が一定の場合、電流量は、面積に比例することになるので、電流量は、フォトダイオードの面積が大きくなるほど増加する。
【００３３】
しかし、フォトダイオードをパネルに形成する場合、画素領域以外の非画素領域に形成しなければならず、空間上の制約を受けるため、大面積のフォトダイオードを形成することはできない。そのため、本実施の形態では、大面積の１つのフォトダイオードを形成するのではなく、複数のフォトダイオード２３０を並列に接続させて、１つの面積の大きなフォトダイオードと同じ電流値を持たせることを特徴としている。
【００３４】
このように、複数のフォトダイオード２３０が並列構造に接続されることにより、フォトダイオード２３０の電流値が増加し、外部から入射する光をより効率的に受光することができる。
【００３５】
本実施の形態の場合、それぞれのフォトダイオード２３０は、Ｎ型ドーピング領域２３１と、Ｎ型ドーピング領域２３１に隣接するＰ型ドーピング領域２３２とで形成される。そして、フォトダイオード２３０のＮ型ドーピング領域２３１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域２３２にカソード電圧を印加する。
【００３６】
これにより、Ｎ型ドーピング領域２３１とＰ型ドーピング領域２３２との接合面は、完全空乏状態となり、空乏領域の表面を介して入射する光によって電荷が生成され、これを電気的信号として出力させる。このとき、出力された電気的信号は、光の強度に比例して表れる。
【００３７】
図３は、本実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置の断面図であり、図４は、本実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置を示す概略的な平面図である。
【００３８】
図３及び図４を参照すると、有機電界発光表示装置２０は、画素領域Ａ及び非画素領域Ｂを含む基板２００と、基板２００の画素領域Ａ上に形成される薄膜トランジスタ２２０と、薄膜トランジスタ２２０に電気的に接続された有機電界発光素子２５０と、非画素領域Ｂ上に形成され、光を感知して電気的信号として出力するフォトダイオード２３０とを備える。このとき、複数のフォトダイオード２３０は、並列構造に接続されている。
【００３９】
基板２００は、ガラス、プラスチック、シリコンまたは合成樹脂のような絶縁性を有する材質からなることができ、ガラス基板のような透明基板を使うことができる。基板２００は、薄膜トランジスタ２２０と有機電界発光素子２５０とを備える画素領域Ａと、非画素領域Ｂとを有している。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以外のすべての領域を定義する。
【００４０】
そして、基板２００上には、バッファ層２１０が形成される。バッファ層２１０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）で形成することができ、多重層で形成することができる。バッファ層２１０は、薄膜トランジスタ２２０及びフォトダイオード２３０に浸透可能な不純物の拡散を防止する。
【００４１】
薄膜トランジスタ２２０は、基板２００の画素領域Ａに形成されたバッファ層２１０上に形成される。薄膜トランジスタ２２０は、半導体層２２１、ゲート電極２２２、及びソース／ドレイン電極２２３を有する。半導体層２２１は、バッファ層２１０上に形成された非晶質シリコンを、レーザなどを用いて結晶化したポリシリコン（ＬＴＰＳ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ＰｏｌｙＳｉｌｉｃｏｎ）を用いることができる。
【００４２】
半導体層２２１上には、ゲート絶縁層２２１ａが形成される。ゲート電極２２２は、ゲート絶縁層２２１ａ上に所定のパターンに形成される。ゲート電極２２２上には、層間絶縁層２２２ａが形成される。また、層間絶縁層２２２ａ上には、ソース／ドレイン電極２２３が形成され、ソース／ドレイン電極２２３は、ゲート絶縁層２２１ａと層間絶縁層２２２ａとに形成されたコンタクトホール２２３ａを介して半導体層２２１の両側にそれぞれ電気的に接続される。
【００４３】
フォトダイオード２３０は、まず、外部から発光する光を受光することができる非画素領域Ｂに、並列構造の複数のフォトダイオードとなるようにパターン化された非晶質シリコンで形成され、このような非晶質シリコンを所定の熱処理を経て多結晶シリコンとして結晶化させる。この後、多結晶シリコンの第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２３１を形成し、Ｐ型ドーピング領域２３２も、同様の方法により、第１領域に平行に隣接する第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成する。
【００４４】
そして、フォトダイオード２３０のＮ型ドーピング領域２３１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域２３２にカソード電圧を印加する。これにより、Ｎ型ドーピング領域２３１とＰ型ドーピング領域２３２との接合面は、完全空乏状態となり、空乏領域の表面を介して入射する光によって電荷が生成され、これを電気的信号として出力させる。このとき、出力された電気的信号は、光の強度に比例して表れる。
【００４５】
このように出力された電気的信号は、有機電界発光素子２５０の基準輝度値に比べて、発光層２５２から放出された輝度が基準値を超過したか、または基準値に到達することができなかった場合、変換された電気的信号を用いて有機電界発光素子２５０の輝度を調節する。例えば、外部から入射する光に応じてフォトダイオード２３０から出力された電気的信号は、比較部に入力される。比較部は、フォトダイオード２３０から出力された電気的信号が設定された輝度値より小さければ、発光層から発光する光の輝度が増加するように制御信号を出力し、フォトダイオード２３０から出力された電気的信号が設定された輝度値より大きければ、発光層から発光する光の輝度が減少するように制御信号を出力する。
【００４６】
他の実施例として、外部から入射した光量に応じてフォトダイオード２３０から出力される電流や電圧が制御部に入力され、制御部に入力された電流や電圧によって当該制御信号を出力させることもでき、外部光量に応じて複数段階で発光層２５２の輝度を調節することができる。
【００４７】
しかし、フォトダイオードは、基板の非画素領域に形成されるため、空間上の制約を受ける。そのため、本実施の形態では、複数のフォトダイオード２３０を並列に接続させて、面積の大きなフォトダイオードと同じ電流値を有するフォトダイオード２３０を提供することができる。例えば、１個のフォトダイオードで必要な面積Ｗ×Ｌ（幅Ｗ、長さＬ）のフォトダイオードを、面積Ｗ／ｎ×Ｌのｎ個のフォトダイオードを並列接続したものに、置き換えることができる。
【００４８】
一般に、フォトダイオードは、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）を得る一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る半導体素子である。このようなフォトダイオードは、基本的に、光子吸収によって電子または正孔が生成されることにより、ダイオードの伝導度が光信号に応じて変調されるという原理を用いる。すなわち、フォトダイオードの電流は、本質的にキャリアの光学的生成率に応じて変化し、このような特性は、時間とともに変化する光信号を電気的信号に変換させるものである。
【００４９】
こうして、有機電界発光素子２５０の発光層２５２から発生した光の輝度を一定に保持し、所望の基準値に対する輝度を表すことができる。
【００５０】
また、図３において、平坦化層２４０は、薄膜トランジスタ２２０上に形成され、窒化膜、酸化膜のいずれか１つからなる。有機電界発光素子２５０は、平坦化層２４０上に形成され、薄膜トランジスタ２２０に電気的に接続される。
【００５１】
一方、有機電界発光素子２５０は、第１電極層２５１、発光層２５２、及び第２電極層２５３を有している。第１電極層２５１は、平坦化層２４０上に形成され、平坦化層２４０の一領域をエッチングして、ソース及びドレイン電極２３３のいずれか１つが露出するように形成されたビアホールを介して、ソース及びドレイン電極２３３のいずれか１つに電気的に接続される。
【００５２】
有機電界発光素子２５０の発光層２５２は、第１電極層２５１を部分的に露出させる開口部上に形成される。発光層２５２は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の一部をさらに有することができる。このような発光層２５２は、第１電極層２５１と第２電極層２５３とから注入された正孔及び電子が結合しながら光を発生する。第２電極層２５３は、発光層２５２及び画素定義膜２６０の上に形成される。
【００５３】
画素定義膜２６０は、平坦化層２４０上に形成され、第１電極層２５１を少なくとも部分的に露出させる開口部（図示せず）を備える。画素定義膜２６０は、アクリル系有機化合物、ポリアミド、ポリイミドなどの有機絶縁物質のうちの１つからなるが、これらに限られるものではない。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態によるフォトダイオードを示す概略的な平面図である。図５を参照すると、本実施の形態によるフォトダイオード３３０は、複数のフォトダイオード３３０が並列構造に接続される。
【００５５】
フォトダイオード３３０は、まず、非晶質シリコンで形成され、非晶質シリコンを所定の熱処理を経て多結晶シリコンとして結晶化させる。この後、非晶質シリコンの第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３３１を形成する。Ｐ型ドーピング領域３３３も、同様の方法により、第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成する。
【００５６】
真性領域３３２は、Ｎ型不純物及びＰ型不純物イオンが注入されていない多結晶シリコン層の真性半導体層であって、Ｎ型ドーピング領域３３１とＰ型ドーピング領域３３３との間に形成される。真性領域３３２は、表面を介して入射する光によって電荷を生成して電気的信号に変換する。
【００５７】
フォトダイオード３３０は、複数のフォトダイオードが並列構造に接続するが、具体的には、フォトダイオード３３０は、ＰＩＮ構造であって、Ｎ型ドーピング領域３３１、真性領域３３２、及びＰ型ドーピング領域３３３を含む。このとき、それぞれのフォトダイオード３３０において、Ｎ型ドーピング領域３３１と、Ｎ型ドーピング領域３３１から離隔して形成されたＰ型ドーピング領域３３３、及びＮ型ドーピング領域３３１とＰ型ドーピング領域３３３との間に形成された真性領域３３２は、それぞれ単一平面上に形成される。
【００５８】
そして、Ｎ型ドーピング領域３３１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域３３３にカソード電圧を印加する。これにより、真性領域３３２は、完全空乏状態となり、外部または内部から放出された光を吸収して電荷として生成及び蓄積し、これを電気的信号に変換させる。
【００５９】
また、本実施の形態に記載されたＰＩＮフォトダイオードであるフォトダイオード３３０は、Ｎドーピング領域３３１とＰドーピング領域３３３との間に真性領域３３２を形成することにより、空乏層の厚さが増加してフォトダイオード３３０の静電容量が減少し、第１の実施の形態で説明しているＰＮフォトダイオードであるフォトダイオード２３０に比べて、動作速度が速く、動作電圧が低い。
【００６０】
また、ＰＩＮフォトダイオードは、ＰＮフォトダイオードより暗電流が小さい。すなわち、フォトダイオード３３０は、光電効果により、光電流を発生する装置において熱的原因及び絶縁性不良などの原因による暗黒状態（光を受けていないときの状態）で流れる電流が小さい。
【００６１】
図６は、第２の実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置の断面図であり、図７は、本実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置を示す概略的な平面図である。
【００６２】
図６及び図７を参照すると、有機電界発光表示装置３０は、画素領域Ｃ及び非画素領域Ｄを含む基板３００と、基板３００の画素領域Ｃ上に形成される薄膜トランジスタ３２０と、薄膜トランジスタ３２０に電気的に接続された有機電界発光素子３５０と、非画素領域Ｄに形成され、光を感知して電気的信号として出力するフォトダイオード３３０とを備え、フォトダイオード３３０は、少なくとも２つのフォトダイオードが並列構造となって接続されている。
【００６３】
基板３００は、ガラス、プラスチック、シリコンまたは合成樹脂のような絶縁性を有する材質からなることができ、ガラス基板のような透明基板を用いることができる。基板３００は、薄膜トランジスタ３２０と有機電界発光素子３５０とを備える画素領域Ｃと、非画素領域Ｄとを含む。画素領域Ｃは、画像が表示される領域であり、非画素領域Ｄは、基板３００の画素領域Ｃ以外のすべての領域を定義する。
【００６４】
基板３００上にはバッファ層３１０が形成される。バッファ層３１０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）で形成することができ、多重層で形成することができる。バッファ層３１０は、薄膜トランジスタ３２０及びフォトダイオード３３０に浸透可能な不純物の拡散を防止する。
【００６５】
薄膜トランジスタ３２０は、基板３００の画素領域Ｃに形成されたバッファ層３１０上に形成される。薄膜トランジスタ３２０は、半導体層３２１、ゲート電極３２２、及びソース／ドレイン電極３２３を備える。半導体層３２１は、バッファ層３１０上に形成された非晶質シリコンを、レーザなどを用いて結晶化したポリシリコン（ＬＴＰＳ）を用いることができる。半導体層３２１上には、ゲート絶縁層３２１ａが形成される。ゲート電極３２２は、ゲート絶縁層３２１ａ上に所定のパターンに形成される。ゲート電極３２２上には、層間絶縁層３２２ａが形成される。ソース／ドレイン電極３２３は、層間絶縁層上に形成され、ゲート絶縁層３２１ａと層間絶縁層３２２ａとに形成されたコンタクトホールを介して半導体層３２１の両側にそれぞれ電気的に接続される。
【００６６】
非画素領域Ｄのフォトダイオード３３０において、真性領域３３２は、Ｎ型不純物及びＰ型不純物イオンが注入されていない多結晶シリコン層の真性半導体層であって、Ｎ型ドーピング領域３３１とＰ型ドーピング領域３３３との間に形成される。真性領域３３２は、表面を介して入射する光によって電荷を生成し、電気的信号に変換する。
【００６７】
この後、Ｎ型ドーピング領域３３１にアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域３３３にカソード電圧を印加する。これにより、真性領域３３２は、完全空乏状態となり、外部または内部から放出された光を吸収して電荷として生成及び蓄積し、これを電気的信号に変換する。
【００６８】
このようなＰＩＮフォトダイオードであるフォトダイオード３３０は、Ｎ型ドーピング領域３３１とＰ型ドーピング領域３３３との間に真性領域３３２を形成することにより、空乏層の厚さが増加してフォトダイオード３３０の静電容量が減少し、第１の実施の形態に説明しているＰＮフォトダイオードであるフォトダイオード２３０に比べて動作速度が速く、動作電圧が低い。
【００６９】
また、ＰＩＮフォトダイオードは、ＰＮフォトダイオードより暗電流が小さい。すなわち、ＰＩＮフォトダイオード３３０は、光電効果により、光電流を発生する装置において熱的原因及び絶縁性不良などの原因による暗黒状態（光を受けていないときの状態）で流れる電流が小さい。
【００７０】
また、図６において、平坦化層３４０は、薄膜トランジスタ３２０上に形成され、窒化膜、酸化膜のいずれか１つからなる。有機電界発光素子３５０は、平坦化層３４０上に形成され、薄膜トランジスタ３２０に電気的に接続される。有機電界発光素子３５０は、第１電極層３５１、発光層３５２、及び第２電極層３５３を有している。
【００７１】
第１電極層３５１は、平坦化層３４０上に形成され、平坦化層３４０の一領域をエッチングして、ソース及びドレイン電極３３３のいずれか１つが露出するように形成されたビアホールを介して、ソース／ドレイン電極３３３のいずれか１つに電気的に接続される。
【００７２】
画素定義膜３６０は、平坦化層３４０上に形成され、第１電極層３５１を少なくとも部分的に露出させる開口部（図示せず）を備える。画素定義膜３６０は、アクリル系有機化合物、ポリアミド、ポリイミドなどの有機絶縁物質のうちの１つからなるが、これらに限られるものではない。
【００７３】
有機電界発光素子３５０の発光層３５２は、第１電極層３５１を部分的に露出させる開口部上に形成される。発光層３５２は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の一部をさらに有することができる。このような発光層３５２は、第１電極層３５１と第２電極層３５３とから注入された正孔及び電子が結合しながら光を発生する。第２電極層３５３は、発光層３５２及び画素定義膜３６０の上に形成される。
【００７４】
図８は、上記の第１の実施の形態または第２の実施の形態の並列接続されたフォトダイオードを用いた電子機器装置の一例である携帯電話の斜視図である。図８において、携帯電話４００は、前述のフォトダイオード（図示せず）を有する有機電界発光表示パネル４１０、複数の操作ボタン４２０、受話口４３０、送話口４４０を備える。
【００７５】
このような構成によると、表示パネル４１０内に、並列接続されたフォトダイオードを用いた光センサを形成することができるため、別途の開口部や受光素子を設けるための実装スペースを必要としないだけでなく、より正確に受光量を検出することができるため、周辺光に応じて、より適切な画像制御が可能となる。
【００７６】
また、電子機器装置としては、携帯電話のほかに、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビューファインダ型及びモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子計算機、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられ、同様に並列接続されたフォトダイオードを用いた光センサを適用することができる。
【００７７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、光エネルギーを電気的信号として出力させるフォトダイオード、フォトダイオードを用いた有機電界発光表示装置、及び電子機器装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】従来技術に係る有機電界発光表示装置の断面図である。
【図２】第１の実施の形態によるフォトダイオードの平面図である。
【図３】第１の実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置の断面図である。
【図４】第１の実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置の平面図である。
【図５】第２の実施の形態によるフォトダイオードの平面図である。
【図６】第２の実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置の断面図である。
【図７】第２の実施の形態によるフォトダイオードを備えた有機電界発光表示装置の平面図である。
【図８】フォトダイオードを用いた電子機器装置の一例である携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
２３０      フォトダイオード装置
２３１      Ｎ型ドーピング領域
２３２      Ｐ型ドーピング領域
【図１】
2007173832.tif 000004
【図２】
2007173832.tif 000005
【図３】
2007173832.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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