活體傳感器的制造方法

活體傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及活體傳感器。根據一個實施方式，光電轉換裝置包含：具有不透明互連層(107、108)的基板(100)；形成于基板(100)上并具有多個開孔的絕緣薄膜(106)；由開孔形成的發光元件(200)，所述每一個發光元件(200)具有由半導體材料形成的發光層和上電極層(207)；由開孔形成的光接收元件(300)，所述每一個光接收元件具有由半導體材料形成的光接收層和上電極層(307)；其中，所述發光元件(200)和光接收元件(300)中的半導體材料不同，發光元件(200)和光接收元件(300)的上電極層(207、307)形成了共用電極，且每一個互連層(107、108)形成于由開孔指定的區域外部的區域上。
【專利說明】活體傳感器
[0001] 本申請是申請日為"2012年6月29日"、申請號為"201210224418. 1"、題為"光電 轉換裝置及其制備方法"的分案申請。
[0002] 相關申請的交叉參考
[0003] 本申請基于并要求2011年9月26日提交的在先日本專利申請第2011-209848號 的優先權，該申請全文通過引用納入本文。

【技術領域】
[0004] 本文所述的實施方式一般涉及光源傳感器集成型的光電轉換裝置及其制備方法。

【背景技術】
[0005] 近年來，提出了光源傳感器集成型的光電轉換裝置，其用于使用光照射活體并檢 測其響應的傳感器和用于以光學方式檢測顯示裝置的表面狀態的傳感器等。
[0006] 例如，提出了作為復印機文件讀取裝置的光源集成型固態圖像裝置。在該固態圖 像裝置中，在基板的非重疊區域上獨立形成了薄膜發光元件和固態圖像元件（光接收元 件）。用來自發光元件、在基板相對側上引出的光照射物體，并且用光接收元件檢測來自所 述物體的反射光。因為所述發光元件和光接收元件在單獨的基板上形成，所以可以精確檢 測物體的狀態。
[0007] 然而，在該類型的裝置中，由于發光元件和光接收元件是在基板上獨立形成的，它 們的結構受限制，且需要大量勞動力來制備所述裝置。例如，當發光元件的形成在光接收元 件的形成之后，已經形成的光接收元件的上層可能在發光元件的形成時被破壞，導致元件 特性的劣化。特別地，當使用有機半導體材料時該問題特別明顯。除此之外，當在單獨的基 板上形成發光元件和光接收元件時，來自發光元件的一些光線被裝置中的各層反射，進入 到光接收元件中，從而導致了檢測噪音的增加。
[0008] 例如，作為用近紅外光照射活體并檢測其響應來獲取活體信息的近紅外光譜技 術，脈沖血氧計已經被投入實際使用。然而，在活體中近紅外光比可見光易于傳輸，但是大 量散射。因此，相對于入射光，反射光的量是幾個百分數或者更少。因此，需要高靈敏度的 檢測。然而，在作為流行的光接收元件的微晶Si的PIN光電二極管中，不足以獲得對于帶 隙的近紅外光具有高靈敏度的光接收元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1顯不根據第一實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的兀件布局的實 施例；
[0010] 圖2顯示了如圖1所示的光電轉換裝置的截面結構；
[0011] 圖3所示是如圖1所示的光電轉換裝置中的元件結構的截面圖；
[0012] 圖4所示是如圖1所示的光電轉換裝置中像素單元的電路排列的電路圖；
[0013] 圖5顯示了根據圖3所示的元件結構和圖4所示的電路排列的元件的平面布局；
[0014] 圖6是根據第二實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的元件結構的截面 圖；
[0015] 圖7顯示了根據如圖6所示的元件結構的元件的平面布局；
[0016] 圖8顯示了如圖6所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系；
[0017] 圖9A至9J所示是如圖6所示的光電轉換裝置的制備過程的截面圖；
[0018] 圖10所示是根據第三實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的像素單元的 電路排列的電路圖；
[0019] 圖11顯示了根據如圖10所示的元件排列的元件的平面布局；
[0020] 圖12顯示了如圖10所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系；
[0021] 圖13顯示了如圖10所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系的另一 個實施例；
[0022] 圖14所示是根據第四實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的像素單元的 平面布局；
[0023] 圖15所示是如圖14所示的光電轉換裝置中的元件結構的截面圖；
[0024] 圖16顯示了如圖14所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系；
[0025] 圖17顯示了如圖14所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系的另一 個實施例；
[0026] 圖18顯示了如圖10所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系的另一 個實施例；
[0027] 圖19顯示了如圖10所示的光電轉換裝置中的像素單元與凹槽之間的關系的另一 個實施例；
[0028] 圖20是根據第五實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的基本元件結構的 截面圖；
[0029] 圖21是根據第六實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的元件結構的截面 圖；
[0030] 圖22是根據第七實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的元件結構的截面 圖；
[0031] 圖23是根據第八實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置的元件結構的截面 圖；
[0032] 圖24所示是根據第九實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置中的像素單元 的電路排列的電路圖；
[0033] 圖25所示是根據第10實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置中的像素單元 的電路排列的電路圖；
[0034] 圖26所示是根據第11實施方式的光源傳感器集成型光電轉換裝置中的像素單元 的電路排列的電路圖；
[0035] 圖27顯示了如圖26所示的光電轉換裝置中的像素單元的平面布局；
[0036] 圖28A和28B所示是如圖26所示的光電轉換裝置中的元件結構的截面圖；
[0037] 圖29A至29D顯示了第二實施方式的光電轉換裝置的光接收層中所使用的半導體 材料的分子結構；以及
[0038] 圖30A和30B顯示了第二實施方式的光電轉換裝置的發光層中所使用的摻雜材料 的分子結構。
[0039] 發明詳述
[0040] 通常，根據一個實施方式，光電轉換裝置包含：包含有不透明互連層的基板；形成 于基板上的絕緣薄膜，所述絕緣薄膜包含多個在基板中平面方向上分開的開孔；在所述多 個開孔中的一些中分別形成的發光元件，每一個發光元件包含由半導體材料形成的發光 層、和上電極層；以及在所述多個開孔中的一些剩下的開孔中分別形成的光接收元件，每一 個光接收元件包含由半導體材料形成的光接收層、和上電極層。發光元件的半導體材料不 同于光接收元件的半導體材料，且發光元件的上電極層和光接收元件的上電極層形成共用 電極。除此之外，每一個互連層形成于由開孔指定的區域外部的區域上。
[0041] 下面將結合附圖描述根據本文所述的實施方式的光電轉換裝置。
[0042] (第一實施方式）
[0043] 如圖1所示，根據該實施方式的光電轉換裝置配置有在基板10上鋪設成矩陣的發 光元件20和光接收元件30。然后，光照射到物體上，并獲得照射到物體上的光響應的二維 檢測。注意到在圖1中，所述發光元件20和光接收元件30在各柱中交替排列。然而，該排 列方法允許設置更大量的光接收元件30或者發光元件20。
[0044] 圖2顯示了如圖1所示的光電轉換裝置（傳感器陣列）的截面結構。如圖2所示， 發光元件和光接收元件交替鋪設在基板10上。在圖2中，附圖標記21和22指發光元件； 而附圖標記31、32和33指光接收元件。為了覆蓋發光元件21和22以及光接收元件31、 32和33,在它們之間形成密封的另一基板11和密封層12。從而，保護了元件免受外部機械 力、水以及氧的化學影響等。在基板11上，優選形成難以通過其傳輸氣體的阻隔層。此外， 優選選擇具有高阻隔性質的材料作為密封層12。
[0045] 物體13被來自發光元件21的光照射，且其響應被光接收元件31、32和33檢測 至IJ，從而檢測通過物體13傳輸并在其內部散射的信息。因為光不僅被發光元件21的相鄰 像素（光接收元件）31接收到，還被遠像素32和33接收到，從而可以獲得穿過深光路的信 息。為此，通過采用發光元件20和光接收元件30間位置關系的合適組合，可以取得活體的 各種信息以及縱深方向的各種信息。由于遠處位置的光接收元件的信號變弱，運行的光接 收元件必須具有高靈敏度，且必須防止由不需要的光產生的噪音。
[0046] 在另一時間段，對發光兀件22進行控制，使其發射光，來代替發光兀件21，且該光 被周圍的光接收元件接收，從而以二維方式獲取物體13的信息。當裝置應用于活體傳感器 時特別有效。即，光線穿過光路14進入到各光接收元件中，通過光路14的各條信息，活體 傳感器可以獲得光線的強度，所述光線的強度對應于作為反射光線的氧合血紅蛋白和脫氧 血紅蛋白的量。
[0047] 通過按序發射多波長的光線（例如，760和840nm)，還可以通過光譜計算氧合血紅 蛋白和脫氧血紅蛋白的量。此外，由于諸如手臂的部分具有彎曲表面，希望傳感器的陣列是 可靈活彎曲的。
[0048] 圖3顯示了該實施方式的基本結構的截面。在透明基板100上形成了有源矩陣 層，其允許來自發光元件200的光通過。即，在基板100上形成了驅動、控制和讀取薄膜晶 體管（包括用于讀取來自光接收元件300的信號的薄膜晶體管110和用于控制向光接收元 件200施加的電壓的薄膜晶體管120)、互連107和108 (掃描線、信號線、供電線等）等。
[0049] 由底門/底接觸有機薄膜晶體管形成光接收元件300側上的晶體管110,所述底 門/底接觸有機薄膜晶體管配置有門101、門絕緣薄膜102、源103、漏104和半導體層105。 發光元件200側上的晶體管120具有同晶體管110相同的配置。
[0050] 有機半導體可以是低分子或者高分子材料，且可以使用噴墨系統涂覆或者沉積形 成。作為薄膜晶體管，不僅有機半導體，無定形硅、微晶硅、多晶硅或者諸如InGaZnOx的金 屬氧化物都可以用作活性層。此外，可以使用諸如逆向交錯型和平面型的各種結構。特別 地，由于有機薄膜半導體的高度靈活性，其優選應用于活體傳感器。
[0051] 應注意，所述基板100可以是諸如PEN、PES或者PC的塑料基板，或者是由玻璃纖 維和有機樹脂構成的混合基板。此外，所述基板100可以包含〇. 1_或者更薄的玻璃基板。 當有機樹脂基板對于氣體具有滲透性并造成了問題時，可以使用由阻隔層形成的基板。此 夕卜，可以使用具有靜電屏蔽電極的基板。
[0052] 在由薄膜晶體管110和120形成的基板100上形成了作為鈍化層和間介電層的絕 緣層106。在此絕緣層106上，形成了獲得有源矩陣層的電極連接所需的接觸孔。在絕緣 層106上，形成了透明電極201和301，所述電極通過接觸孔與有源矩陣層的電極連接。所 述透明電極201和301可以由IT0形成，這是一種通過在樹脂或者有機透明導電薄膜中分 散諸如ΙΤ0的微粒來制備的材料。在透明電極201和301以及絕緣層106上，形成界定發 光元件200的區域所需的工作面（bank) 202,以及界定光接收元件300的區域所需的工作面 302。所述工作面202和302由絕緣薄膜形成，且在發光元件200和光接收元件300的預期 形成區域具有開孔。開孔中的工作面202和302的底部位于透明電極201和301的外周的 內部。根據此結構，可以防止在發光層和光接收層的有機半導體層中形成電流集中部分，所 述電流集中部分是由于像素電極邊緣引起的缺陷或者電流濃度導致的。也就是說，可以防 止有機半導體層的劣化。
[0053] 信號線層、門層等的互連107和108在工作面202和302的開孔位置范圍上的二 維重疊得到抑制。該結構可以防止來自發光層的光線（所述光線已傳輸通過陣列絕緣層 106)直接沖擊互連107和108并傳輸到達光接收層側。在此實施方式中，所述互連107和 108 (反射電極層）的位置與發光層和光接收層的工作面上開孔的直接下方的位置分開，分 開的距離是相應的工作面厚度的兩倍或者更多。根據該結構，即使當被限制在絕緣層106 中的光線散射時，也可以減少進入到光接收層的光的量。此外，可以通過互連107和108的 散射以及絕緣層106的內部傳輸來抑制來自發光層的光線。也就是說，可以抑制基板內部 的雜散光線，所述雜散光線可能干擾非常弱光線的接收。在此方面，可以增強檢測靈敏度。
[0054] 在光接收元件300中，在透明電極301上形成了空穴注入層303,且在該層上形成 了光電轉換層（光接收層）305。所述光電轉換層305可以包含有機半導體。例如，所述光 電轉換層305可以采用主體異雜結構，所述主體異雜結構如下制備。也就是說，在有機p型 半導體和有機η型半導體在合適的溶液中溶解并涂覆之后，通過干燥和退火微觀相分離p 型半導體和η型半導體，以自組裝方式形成ρ-η結。所述空穴注入層303可以使用PED0T : PSS或者ΝΡΒ。應注意，可以包括電荷傳輸層、防止層之間相互擴散的中間層、用于界定電荷 的阻擋層等作為光接收元件300的層配置。
[0055] 另一方面，通過在透明電極201上依次堆疊空穴注入層203、空穴傳輸層204以及 發光層205來形成發光層200。由于發光波長的各種變化，所述發光層205優選由有機半導 體形成。應注意，也可以在發光元件200中形成中間層和阻擋層，或者發光層可以采用多層 結構，從而有助于電子空穴耦合以及電荷的界定。無需總是在工作面的內部而是可以在工 作面上形成配置發光元件200和光接收元件300的各層。對于通過沉積方法的形成，薄膜 形成區域可以指定使用金屬掩模等，從而在工作面上提供邊界。
[0056] 然后通常形成了發光元件200的電子注入層206和陰極電極207,以及光接收元 件300的電子注入層306和陰極電極307。對于所述電子注入層206和306,可以使用諸如 LiF或者CsF的氟化物或者諸如Ca的鈣化合物。對于陰極電極207和307,可以使用A1、 Ag等的金屬層。
[0057] 因為希望所述電子注入層206和306降低功函數（約3eV)，可以使用前述對于氧 和水具有易感性的材料。通過形成發光元件200和光接收元件300的共用電子注入層206 和306以及共用陰極電極207和307,甚至可以使用低抗性材料同時形成發光元件200和光 接收元件300。鑒于此，可以提升光接收元件300和發光元件200的特性。特別地，由于光 接收活性層采用了主體異雜結，光接收活性層形成之后的表面可以是穩定的。鑒于此，甚至 當在光接收元件300形成之后再形成發光元件200的各層，也可以消除其影響。
[0058] 除此之外，由于可以在整個表面上形成作為共用電極的陰極電極207和307,可以 降低總體抗性。從而，可以降低由于發光元件200中的電流而產生的電壓下降，且可以降低 光接收元件300和另一個元件間的電耦合。鑒于此，可以降低干擾。為了保護具有低環境抗 性的電子注入層206和306,可以在電極形成之后立即形成密封層和密封基板（未示出）。 在此情況下，發光元件200和光接收元件300都可以保持高性能而不使它們的元件特性劣 化。
[0059] 近紅外光的發射和接收需要預定帶隙，也就是，躍遷水平間隙。鑒于此，對于各元 件優選使用具有許多變化的材料特性的有機半導體。特別地，在具有低熱抗性的柔性基板 上形成元件的過程中，有效地使用了有機半導體來獲得低溫過程。此外，由于可以使用高性 能有機半導體，可以獲得較高靈敏度和較高性能。
[0060] 圖4是本實施方式的一個像素單元的電路圖。光接收元件300的陽極通過晶體管 110與傳感器信號線115連接。晶體管110的門與傳感器掃描線114連接。發光元件200 的陽極與驅動晶體管120的漏連接，所述驅動晶體管120的源與供電線126連接。儲能電 容122和控制晶體管121的漏與驅動晶體管120的門連接。所述儲能電容122的其他終端 與供電線126連接。控制晶體管121的源與發光元件信號線125連接，而控制晶體管121 的門與發光元件掃描線124連接。發光元件200的陰極與陰極電極123(圖3中的207)連 接，而光接收元件300的陰極與陰極電極113(圖3中的307)連接。形成了這些陰極電極 113和123大致覆蓋了整個像素區域作為共用電極。
[0061] 在該電路排列中，在發光元件200側，掃描線124設定為高水平（當晶體管是p通 道晶體管時低電壓作為電壓）以使得控制晶體管121生效，從而通過信號線125的信號電 壓設定驅動晶體管120的門電壓。當掃描線124變為低水平（在p通道晶體管的情況下高 電壓作為電壓）以使得控制晶體管121失效時，由儲能電容122和門電容維持電壓。然后， 根據該電壓的電流從驅動晶體管120輸送到發光元件200,從而導致發光元件200發射具有 預定強度的光。
[0062] 另一方面，在光接收元件300側，掃描線114變為高水平以使得晶體管110生效， 從而導致了光接收元件300的電荷流向信號線115。集成電路（未示出）與信號線115連 接，從而獲得了與流動電荷量成正比的輸出電壓。同時，信號線115的電勢設定到預定值， 從而將光接收元件300的陽極側的電勢設定為合適的偏壓作為檢測靈敏度。當掃描線114 變為低水平以使得晶體管110失效時，光接收元件300的陽極電勢根據基于進入光接收元 件300和元件電容的光的量的光電流發生改變。然后，所述光接收元件300根據光照量積 累一段時間的電荷直到晶體管110再次生效。通過按序讀取這些電荷，可以檢測來自需檢 查的物體的光的反射量。由于所述光接收元件300排列成矩陣，可以進行二維檢測。因此， 所述光接收元件300可以被用作如圖2所示的傳感器。
[0063] 圖5顯示了對應如圖3所示的截面和如圖4所示的電路的元件的布局。圖5中的 截面A-A'對應圖3。圖5顯示了細化到（up to)工作面結構的元件，發光元件、光接收元 件、共用電極等未示出。
[0064] 在光接收元件300的透明電極301的內部形成了工作面邊界312，且該邊界的內部 區域作為光接收區域。晶體管110的門與光接收元件掃描線114連接。晶體管110的源與 光接收元件信號線115連接。晶體管110的漏與光接收元件300的較低電極301連接。通 過涂覆或者沉積有機半導體來形成半導體層105。
[0065] 在發光元件200的透明電極201的內部形成了工作面邊界212,且該邊界的內部區 域作為發光區域。形成具有與光接收元件晶體管110相同配置的驅動晶體管120和控制晶 體管121。儲能電容122在與晶體管120的門和掃描線124相同的層中形成較低電極，在與 門絕緣薄膜102相同的層中形成絕緣層，在與晶體管120的源/漏和信號線126相同的層 中形成上電極。所述儲能電容122通過接觸孔與晶體管121連接。按照與晶體管110的半 導體層105同樣的方式，還形成了晶體管120和121的半導體層135和145。
[0066] 在整個表面上形成了發光元件200和光接收元件300的共用層。然而，由于這些 層被工作面和鈍化/間介電層隔離，在它們的功能方面沒有產生問題。除此之外，陰極電極 207和307作為共用層起到抵抗外部靜電噪音的屏障的作用。鑒于此，光接收元件300甚至 可以不受噪音影響檢測小電荷。
[0067] 如上所述，根據本實施方式，發光元件200和光接收元件300在單獨基板100上形 成，發光元件200的發光層以及光接收元件300的光接收層使用不同的半導體材料，共同形 成發光元件200的電荷注入層206和陰極電極207以及光接收元件300的電荷注入層306 和陰極電極307。根據該結構，當物體被光照射且檢測到其響應時，可以提升檢測靈敏度，且 可以降低噪音。
[0068] 更具體地，由有機半導體構造的具有預定特性（例如，具有近紅外光靈敏度）的光 接收元件300和具有預定特性（例如，發射近紅外光的特定波長）的發光元件200,是整體 形成的。然后，由于它們的電荷注入層206和306可以使用具有低抗性（防水性、耐化學性、 耐氧化性等）但是高性能的氟化物和鈣化合物，所以可以保證高性能。形成厚或薄的共用 上電極207和307,且不經過任何退火。鑒于此，可以保證高性能。然后，由于可以抑制陣列 中的光通過絕緣層傳輸并進入到光接收元件300,所述光來自在單獨基板100上形成的發 光元件200，可以降低噪音，并保證了高檢測靈敏度。
[0069](第二實施方式）
[0070] 圖6顯示了根據第二實施方式的光電轉換裝置的基本元件結構，而圖7顯示了第 二實施方式的平面布局。圖7中的截面A-A'對應圖6。應注意，如同圖3和5,用同樣的附 圖標記表示共同部分，并省略對其的具體描述。
[0071] 如圖6所示，本實施方式具有在發光元件200和光接收元件300之間形成工作面 凹槽500的特征。此外，在工作面凹槽500中形成了作為共用電子注入層206和306的相 同結構406和407以及發光元件200和光接收元件300的陰極電極207和307。此外，如圖 7所示，在光接收元件300的信號線115與發光元件200的供電線126之間形成凹槽500。 通過以此方式形成工作面凹槽500,并在凹槽500中形成陰極電極407,所述陰極電極407 可以反射并吸收來自發光元件200的光。根據本結構，可以極大地消除到達光接收元件300 的來自發光元件200的光，且來自物體的弱光可以被高靈敏度檢測而沒有任何噪音。希望 使用Al、Ag等形成厚度為100nm或者更厚的陰極電極407 (207、307)。
[0072] 如圖7所示，凹槽500優選位于發光元件200的柱和光接收元件300的柱之間，從 而取得光屏蔽作用。圖8顯示了所述的凹槽500在像素電路中的位置。圖8沒有顯示諸如 互連與凹槽500之間的重疊的具體關系。此外，圖8顯示了可能與互連重疊或者可能不與 互連重疊的凹槽。應注意，所述凹槽500可能是部分形成的。通過在凹槽與掃描線之間留 下工作面，可以取得降低寄生電容的作用。
[0073] 如上所述，根據本實施方式，由于來自發光元件200的光被在發光元件200和光接 收元件300之間形成的工作面凹槽500截取，可以抑制所述光接收元件300被來自發光元 件200的光直接照射。鑒于此，可以降低由于光線（雜散光線）與來自物體的原始響應光 線間的差異而產生的噪音，從而增強檢測靈敏度。此外，通過將材料（陰極電極）407埋入 工作面凹槽500,所述材料407吸收或者反射來自發光元件200的光，可以進一步降低噪音。
[0074] 圖9A至9J是用于解釋根據第二實施方式的光電轉換裝置的制造方法的加工截面 圖。
[0075] 如圖9A所示，在諸如塑料基板的基板100上形成門電極101、掃描線等，通過在有 機樹脂或者玻璃基板中混合玻璃纖維來制備混合基板（可以在基板或者有機樹脂上形成 阻隔層和下涂層）。在形成它們之后，可以印刷納米銀油墨（分散有Ag納米顆粒的導電油 墨），然后可以烘烤所述納米銀油墨。可以通過濺射形成諸如MoTa或者MoW的導電薄膜，之 后可以通過正常光刻方法形成光刻膠圖案，且可以使用此光刻膠圖案作為掩模來蝕刻所述 導電薄膜。在此情況下，在通過濺射形成200nm厚的MoW薄膜之后，其通過干蝕刻進行。
[0076] 如圖9B所述，在形成了門絕緣層102之后，形成了預定的接觸孔。更具體地，涂覆 諸如聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、氟樹脂、部分氟樹脂或者聚乙烯酚（PVP)的有機層，然后退火。 然后，在形成了光刻膠圖案之后，所得結構需要進行蝕刻來形成接觸孔。可以用印刷方法局 部涂覆門絕緣層102。此外，可以形成具有光敏性的門絕緣層102,可以曝光并顯影以形成 圖案，然后可以通過退火來固化。在通過CVD或者濺射形成諸如SiOx的無機薄膜之后，可 以通過光刻方法形成接觸孔。此外，可以堆疊無機和有機薄膜作為門絕緣層102。在此情況 下，在涂覆光敏部分氟樹脂并進行曝光/顯影處理之后，在150°C下退火，從而形成薄膜。
[0077] 如圖9C所示，形成了具有所需圖案的源/漏電極103和104以及諸如信號線和供 電線的互連107和108。如同門電極101相同的方式，可以使用各種方法和材料形成這些電 極和互連。在此情況下，在通過印刷涂覆納米銀油墨（Ag-納米油墨）形成所需圖案之后， 在150°C下烘烤，從而形成薄膜。
[0078] 如圖9D所示，通過涂覆、沉積或者CVD等形成半導體層105。可以由有機或者無機 材料形成所述半導體層105。通過印刷形成所述層之后，可以形成表面能量圖案，之后可以 涂覆材料。也就是說，在基板表面形成了親液部分和疏液（排斥液體）部分的圖案之后，在 這些圖案上印刷半導體溶液使得半導體溶液留在所述親液部分上。然后，干燥所述半導體 溶液以形成半導體圖案。可以在形成工作面圖案之后涂覆所述半導體溶液。也就是說，在 所述工作面中涂覆半導體溶液，然后在被工作面隔開的部分印刷半導體材料。然后，干燥所 述半導體材料以形成半導體圖案。在此情況下，盡管未示出，工作面用光敏性樹脂進行曝光 和顯影，然后退火形成工作面，并在該處印刷半導體以形成半導體圖案。
[0079] 通過在溶液中浸漬，形成了 PFBT (五氟苯硫醇（Pentafluorobenzenethiol)) SAM(自組裝單層）或者F4TCNQ層，所述層增強了作為源/漏電極中的Ag電極的功函。對 于有機半導體，通過噴墨法涂覆低分子6, 13-二（三異丙基-甲硅烷基乙炔基）并五苯 (TIPS-并五苯）或者2, 7-二烷基[1]苯并噻吩基[3, 2-b] [1]苯并噻吩（Cn-BTBT)并干 燥，然后形成薄膜。薄膜厚度落在10至l〇〇〇nm范圍內。
[0080] 如圖9E所示，在如圖9D所示的結構上形成了用作鈍化薄膜和間介電層的絕緣層 106,在所述絕緣層106上形成了接觸孔圖案。所述絕緣層106可以是有機或者無機薄膜， 或者可以通過堆疊兩薄膜形成。在此情況下，在使用光敏氟樹脂曝光和顯影之后，通過在小 于或等于150°C下退火形成具有0. 5至3 μ m厚度的薄膜。
[0081] 如圖9F所示，形成了發光元件200和光接收元件300的透明導電電極201和301。 更具體地，在濺射ΙΤ0薄膜之后，其可以通過光刻方法蝕刻來進行加工。可以印刷并涂覆分 散有ΙΤ0顆粒等的油墨，之后可以對其進行退火。在此情況下，在印刷了分散有ΙΤ0納米顆 粒的油墨之后，可以通過退火形成這些電極。
[0082] 如圖9G所示，在所述電極上形成了由絕緣薄膜制備的工作面202和302,且形成 的工作面202和302的開孔位于透明導電電極201和301的內部。可以通過圖案印刷或者 可以使用光敏樹脂來形成所述開孔。在此情況下，使用光敏丙烯酸樹脂將薄膜厚度設置為 5至10 μπι范圍內。此外，在發光元件200和光接收元件300之間形成了凹槽500。
[0083] 如圖9Η所示，在光接收元件側上的工作面的開孔中形成了包含光接收元件300的 光接收活性層的層303和305。對于空穴注入層303，通過涂覆并干燥PED0T: PSS形成了薄 膜。在此情況下，可以僅在光接收元件300中形成所述PED0T:PSS。然而，本發明并不限于 此，且還可以在發光元件200中形成作為空穴注入層的所述PED0T:PSS。通過在發光元件 200和光接收元件300中形成共用空穴注入層，可以通過等離子體處理很容易地對電極表 面進行界面控制（清潔、功函控制）。在空穴注入層303上，作為光接收活性層305，p型有 機半導體和η型有機半導體分別溶解于溶劑中，并用噴墨系統或者分散劑部分涂覆。之后， 通過干燥和退火形成了主體異雜結構。
[0084] 作為對近紅外光具有靈敏度的材料，對于ρ型半導體，可以使用聚{Ν-[1-(2-乙基 己基）-3-乙基庚基]-二噻吩并[3, 2-b: 2 '，3 ^ -d]吡咯-3, 6-二噻吩-2-基-2, 5-二 丁基吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮-5'，5"-二基}(roTP-DTDPP(Bu))。本發明不 限于此，可以使用聚{N-[l-(2-乙基己基）-3-乙基庚基]-二噻吩并[3,2-b:20,30-d] 吡咯-3, 6-二噻吩-2-基-2, 5-二（2-乙基己基）-吡咯并[3, 4-c]吡咯-1，4-二 酮-50, 500-二基} (TOTP-DTDPP)。對于η型半導體，可以使用PCBM富勒烯或者PC70BM。
[0085] 圖 29A 至 29D 顯示 了它們的分子結構。PDTP-DTDPP(Bu)是 H0M0-LUM0 差=1. 27eV 并吸收近紅外光的材料。對于元件的靈敏度，高至llOOnm，特別是700至900nm的波長，可 以獲得大于或等于20%的外部量子效率EQE。對于溶劑，可以使用氯仿和鄰二氯苯的混合 溶劑（體積比為4 :1)。然而，可以選擇能在有機材料和下方基板中獲得性質的合適的溶劑。
[0086] 活性層305的薄膜厚度設定為1至10 μ m。眾所周知，可以通過增加薄膜厚度來降 低暗電流。通過增加薄膜厚度，可以防止由于暗電流導致的在光接收元件300上的電荷積 累所產生的在光輻照時間內的信號差異的降低。特別地，通過將薄膜厚度設為大于或等于 2 μ m，可以充分降低暗電流，并可以防止靈敏度的下降。另一方面，當增加了薄膜厚度，因為 對于來自發光元件200的側向光的靈敏度的增強，由于雜散光產生的噪音趨向于增大。因 此，可以進一步增強第二實施方式的結構中工作面凹槽500的光屏蔽作用（以降低任意泄 漏）。通過在120°C下退火形成主體異雜結構。應注意，對于光接收元件300,可以根據波長 和靈敏度形成P型和η型半導體的多層結構。
[0087] 如圖91所示，形成了包含發光元件200的發光層的層203、204和205。在此情 況下，PED0T:PSS被用作空穴注入層203。通過在基質層中摻雜Pt-四苯基四苯并卟啉 (Pt(tpbp))引起發光層205發射近紅外波長（靠近780nm峰值波長），所述Pt-四苯基四 苯并卟啉（Pt(tpbp))通過混合PVK和0XD-7制備以增強其電子傳輸。
[0088] 作為另一個配置，PED0T:PSS或者M〇03被用作空穴注入層203,而NPB被用作空穴 傳輸層204。對于發光層205,使用Alq3引入預定的摻雜劑作為基質層。除此之外，BCP被用 作空穴阻擋層，而Alq3被用作電子傳輸層。通過偶聯基于三苯基胺和基于苯并二（噻二唑） 的材料來獲取所使用的摻雜劑（通過摻雜劑材料和濃度改變了峰值波長范圍在750-850nm 附近的波長）。在此情況下，通過將電子-空穴對注入到具有大H0M0-LUM0帶隙的基質材料 中并通過將載體移動到摻雜劑的H0M0-LUM0能級，產生了由耦聯引起的發光。
[0089] 當使用所述材料作為光接收元件300時，幾乎沒有獲得對于光接收元件的靈敏 度。然而，如同本實施方式中，當獨立構造發光元件和光接收元件時，還可以獲得諸如來自 活體的信息的非常微弱的信號。可以通過沉積形成或者通過涂覆部分形成發光元件200的 各層203至205。這些有機發光元件對于退火具有易感性。當在發光元件200的薄膜形成 前，進行形成光接收元件300的主體異雜結構所需的退火（例如，120°C )時，可以防止由于 退火導致的發光元件200的劣化。應注意，可以在發光元件200和光接收元件300中同時 形成空穴傳輸層。圖30A和30B顯示了適合近紅外光發射的摻雜材料的結構。
[0090] 最后，如圖9J所示，形成了發光元件200和光接收元件300的共用電子注入層206 和306以及陰極電極207和307。在此情況下，由LiF或者CsF等形成了所述的電子注入 層，由A1形成了所述的陰極電極。設定A1薄膜的厚度落在lOOnm至3μπι的范圍內。隨著 薄膜厚度的變大，增強了凹槽500的光屏蔽性質，還可以降低電阻，并降低了退火前水的滲 透，從而抑制了劣化過程。盡管未在本實施方式中描述，在電極形成之后進行密封。此時， 由于同時形成了發光元件200和光接收元件300的電極，因此進行密封的同時可以抑制元 件的劣化。
[0091] 如上所述，根據本實施方式，可以選擇發光元件200和光接收元件300的最佳材料 和配置，并可以獲得響應近紅外光的非常微弱的信號。應注意本制造方法適用于其他實施 方式。
[0092] (第三實施方式）
[0093] 圖10顯示了根據第三實施方式的光電轉換裝置的像素單元的電路排列，圖11顯 示了所述像素單元的布局。
[0094] 在本實施方式中，主動型放大器排列成光接收元件300的檢測電路。光接收元件 300的一個電極與源跟隨器的放大器薄膜晶體管111的門連接，晶體管111的源電極與供 電線116連接。晶體管111的漏電極通過開關晶體管110與信號線115連接。開關晶體管 110的門與掃描線134連接。當掃描線134進入高水平之后，晶體管110生效，所述晶體管 110向信號線115輸送電流。在此情況下，根據光接收元件300上入射光的電荷設定了放大 晶體管111的門電壓。然后，通過開關晶體管110向信號線115輸送了約低Vth的電壓。
[0095] 根據本排列，與上述圖4中所示的放大器減小電路比較，與晶體管尺寸和開電流 有關的流過信號線115的電荷量可以是大電荷量的。從而，可以抑制外部噪音的影響。這 對于活體傳感器是特別有效的，所述活體傳感器使用時與人體緊密接觸或者以可穿戴方式 粘附在人體上。應注意在放大器類型的情況下，即使在讀取后，光接收元件300上的電荷也 不能回到恒定電壓。鑒于這個原因，將重啟晶體管112與光接收元件300連接，在另一掃描 線134的高水平時間內設定重啟線號線117的電壓。從而，可以重復進行讀取操作。發光 元件側的電路和排列同圖4和圖5中的電路和排列。
[0096] 在此情況下，使用了與像素垂直相鄰的光接收元件300的讀取掃描線114。鑒于 此原因，在電荷讀取之后光接收元件300被重啟直到下一次讀取操作的一段時間內，光接 收元件300積累電荷。讀取掃描線114通常用作發光元件200的寫入掃描線124。在本方 法中，通過降低掃描線134的數量，可以增加每一個像素中的面積。其能有效增加發光元件 200和光接收元件300的有效面積，并增強檢測靈敏度和發射強度。應注意共用掃描線134 適用于其他實施方式。在類似本實施方式的放大器類型中，掃描線114和124可以是沒有 共用化的獨立的信號線。此外，還可以使用獨立的讀取掃描線和重啟掃描線。通過采用這 些作為獨立個體的互連，可以自由地控制時間，從而有效地實現靈敏度調節和降噪。
[0097] 在本實施方式中，在發光元件200的工作面（像素邊界212)和光接收元件300的 工作面（像素邊界312)之間還形成了凹槽500。在工作面凹槽500中形成了發光元件200 和光接收元件300的共用陰極電極407和電子注入層406,從而進一步增強了光屏蔽性質。 通過此結構，可以抑制光進入到光接收元件300中，從而降低噪音。
[0098] 凹槽500的底部表面被設計成與發光元件200的供電線126重疊。通過此結構， 即使當照射到凹槽500的側表面上的光被以基板方向反射時，所述光被供電線126截取，光 僅以向下方向出現。鑒于此原因，可以抑制到達光接收元件300的雜散光。此外，在本實施 方式中，光接收元件300的供電線116鋪設在發光元件200的供電線126的臨域。此時，由 于凹槽500的底部表面被設計成與光接收元件300的供電線116重疊，可以增加凹槽500 的寬度。鑒于這個原因，放寬了工作精度以易于制造。此外，即使當供電線（作為電極免受 或者遭受較小電勢變化）和陰極電極之間的絕緣層被薄化時，所述陰極電極也能免受寄生 電容的影響，且遭受較小噪音和較小變化。凹槽500和光接收元件側上的供電線116之間 的重疊還可以截取雜散光的入射路徑，從而提供光學噪音降低作用。圖12顯示了多個像素 和像素電路上的凹槽500間的整體關系。
[0099] 應注意，光接收元件300的供電線116可以排列在與圖10和11相反位置的圖10 和11中的右側。然后，當光接收元件300鋪設于發光元件200左側時，對于凹槽布局，凹槽 可以與光接收元件300的供電線重疊。在此情況下，可以取得與發光元件側上的供電線重 疊相同的效果。圖13顯示了像素與凹槽500間的整體關系。免受電壓變化的供電線鋪設 在發光元件200和光接收元件300的相鄰柱之間。鑒于此原因，即使當每一個凹槽500鋪 設與互連重疊時，仍就實現了遭受寄生電容影響較小的布局。通過將每一個凹槽500重疊 在互連上，增強了光屏蔽作用。
[0100](第四實施方式）
[0101] 圖14顯示了根據第四實施方式的像素的平面布局，圖15顯示了圖14的A-A'截 面。
[0102] 在本實施方式中，設計了工作面的凹槽的布局。本實施方式具有以下特征：凹槽 510鋪設在發光兀件200的外部周邊上，凹槽510的底部表面與有源矩陣的電極（供電 線）126重疊。凹槽510與電極126在發光元件200與光接收元件300之間的位置重疊。當 光被以基板方向反射時，電極126對照射凹槽510側表面的光進行抑制，以免所述光以斜方 向出現。從而，可以抑制到達光接收元件300的雜散光，從而降低了由泄漏引起的噪音。
[0103] 在圖14和15中，被凹槽510重疊的互連是供電線126。作為替代，還可以使用掃 描線和信號線。使用它們的矩陣交叉點，可以鋪設凹槽以圍繞發光元件單元的外部周邊，從 而增強了光屏蔽作用。圖16顯示了凹槽510與像素電路之間的關系。
[0104] 對于凹槽510的布局，可以形成多凹槽510。圖17還顯示了第四實施方式中的光 接收元件側上的凹槽510的多重布局。在圖18中，進一步將凹槽520添加到如圖13所示 的布局上。通過排列多凹槽，可以增加光屏蔽作用，且可以獲得噪音的降低以及阻抗匹配效 應。
[0105] 可以部分形成所述凹槽。可以獲得光屏蔽作用或者可以通過設計凹槽之間的關系 來獲得對應于高強度部分的屏蔽。例如，在圖19中，在光接收元件300的信號線附近間斷 地形成了凹槽530。由于與掃描線的重疊部分上沒有形成凹槽530,可以降低掃描信號的延 遲，且可以抑制掃描信號的大電勢變化在共用電極上作為噪音的疊加。在供電線與掃描線 的每一個重疊部分上形成了凹槽540,從而抑制了由于與掃描線重疊導致的寄生電容的產 生。沿著光接收元件側上的供電線延伸的凹槽550通過整個表面，且這些凹槽可以獲得光 屏蔽作用。
[0106] 如上所述，可以在發光元件200與光接收元件300之間形成多凹槽510,無任意凹 槽510的部分可以被另一部分補償。
[0107] (第五實施方式）
[0108] 圖20顯示了根據第五實施方式的光電轉換裝置的基本元件結構。
[0109] 本實施方式具有以下特征：在工作面凹槽500中形成層405,所述層405包含光接 收元件300的光接收活性層305,所述工作面凹槽500鋪設在發光元件200與光接收元件 300之間。光接收活性層具有吸收光吸收靈敏波長的光的特性。鑒于此原因，通過在工作面 凹槽500中形成光接收活性層，通過吸收雜散光來獲得光屏蔽作用。所述光接收活性層是 形成的厚度為1至l〇ym的半導體層。由于所述光接收活性層由半導體形成，因此其導電 性比金屬低，且由于靜電電容導致的與下活性層的耦聯降低。從而，可以放寬對凹槽500的 布局位置的限制。
[0110] 當發光元件200和光接收元件300的共用電極207和307由半透明材料形成時， 本實施方式還對基板100的相反側的輸出光有效。也就是說，即使因使用半透明電極降低 了電極的光屏蔽作用，仍舊可以通過光接收活性層的吸收來抑制雜散光的影響。
[0111](第六實施方式）
[0112] 圖21顯示了根據第六實施方式的光電轉換裝置的基本元件結構。
[0113] 本實施方式具有以下特征：形成了不連續的光接收元件300和發光元件200的共 用電極層，并形成了隔離光接收元件300的區域和發光元件200的區域的圖案。也就是說， 通過形成間隙410,發光元件200的電極層207與光接收元件300的電極層307相互隔離。 可以通過形成電極層之后的掩模沉積來實現該結構。
[0114] 通過此結構，可以防止由于流過發光元件200的電流導致的光接收元件300的陰 極電極電勢的變化的影響，從而有助于檢測非常微弱的變化。本結構適用于寬闊像素區域 和發光元件低轉換效率的情況。應注意，無論電極是隔離或者形成于整個表面上，可以根據 材料以及裝置設計選擇合適的方法。
[0115] (第七實施方式）
[0116] 圖22顯示了根據第七實施方式的光電轉換裝置的基本元件結構。
[0117] 本實施方式例舉了包含光學功能層250的發光元件200的結構。光學功能層250 的一個例子是限制了透射波長的濾色器，另一個例子是包含微型透鏡的提取機理部件，所 述提取機理部件增強了光提取。優選在發光元件200的較低電極201之下形成光學功能層 250。此外，光學功能層250被工作面層覆蓋，從而即使當形成了工作面層的凹槽500時，仍 有效地具有光屏蔽作用。
[0118] (第八實施方式）
[0119] 圖23顯示了根據第八實施方式的光電轉換裝置的基本元件結構。
[0120] 在本實施方式中，改進了圖20所示的實施方式。本實施方式采用了頂發射/頂接 收結構，且形成了作為共用電極的諸如薄膜MgAg合金的的半透明電極607。在此情況下，由 于電極的薄層電阻變高，發射電流引起了電極中的電壓下降。鑒于此原因，該電壓下降導致 了發射強度的不均勻，并影響了施加到共用于光接收層的電極的偏壓。此外，該電壓下降導 致了光接收靈敏度的不均勻。特別地，當裝置尺寸較大時，例如，當裝置包裹住手臂以獲得 寬闊范圍的信號時，產生了問題。
[0121] 因此，本實施方式具有以下特征：在相對基板600上形成了電極601和602以顯 著地降低電阻。需要輔助互連601以實現電阻的降低，且在基板600上形成了由ΙΤ0等制 備的連接到互連601的透明低電阻電極602,所述基板600還用作保護/密封基板。然后， 此透明低電阻電極602通過粘合劑層603與發光/光接收元件基板粘合。發光/光接收元 件基板的半透明電極607與相對基板600的電極601和602通過完整面內表面或者部分面 內表面電連接。從而，可以極大地降低它們的連接電阻以抑制半透明電極607中的電壓下 降。希望粘合劑層603具有導電結構，例如，分散有透明導電微粒的粘合劑材料。或者，對 電極的凸起部分可以與半透明電極607直接接觸并連接，并用粘合劑層填充間隙來固定它 們，從而得到相同的效果。
[0122] 應注意，優選用包含如圖2所示的光接收活性層作為主要組分的層405來填充在 發光/光接收元件基板上的發光元件和光接收元件之間形成的凹槽500。然而，本發明不限 于此，且可以結合另一種凹槽結構。
[0123] (第九實施方式）
[0124] 圖24顯示了根據第九實施方式的光電轉換裝置中的像素單元的電路排列。
[0125] 在本實施方式中，發光元件200的像素210和220以及光接收元件300的像素310 具有不同的像素尺寸。通過以掃描方向堆疊發光元件200的像素210和220所定義的寬度 設定了光接收元件300的像素310的掃描方向間距。發光元件像素包含具有不同發射波長 的發光元件LED1和LED2。對于活體的近紅外光的信息，例如波長為760和840nm的光線照 射，得到了對應于氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的量的信號。通過這些信號，假設來自發光 元件的光線的路徑穿過對應于兩個波長的相同部分，可以檢測血紅蛋白的狀態。因此，如同 本實施方式將兩波長的發光元件鋪設在鄰近位置是有效的。此外，僅需要設定對于兩個波 長的光接收元件的空間分辨率。因此，通過如圖24所示的布局，可以保證大的光接收面積， 并可以改善檢測靈敏度。特別地，通過相對于像素垂直分割發光元件200的掃描線124,掃 描線都需要通過光接收元件像素。本結構適合于增加光接收面積。
[0126] 由于僅需要為光接收元件300形成凹槽500,僅需要在發光元件200的每個柱之間 以及光接收元件300的每個柱之間形成所述凹槽500。更優選鋪設每個凹槽500,使得所述 凹槽500能部分或者全部重疊發光元件200和光接收元件300的供電線。可以在其他實施 方式中采用相同的互連間的關系。
[0127] (第十實施方式）
[0128] 圖25顯示了根據第十實施方式的光電轉換裝置中的像素單元的電路排列。
[0129] 在本實施方式中，將發光元件200具有不同波長的像素210和220沿著信號線方 向鋪設在相鄰位置。相對應這些像素鋪設光接收元件300的像素310。也就是說，多個發光 元件200并列鋪設，在這些元件旁邊鋪設光接收元件300。當光接收元件300具有足夠的靈 敏度但是每一個發光元件200的發射效率較低時，或者當通過降低發光元件200的電流密 度來延長使用壽命時，希望采用所述鋪設。
[0130] 如圖2所示，獲得了活體信息之后，被大多數鄰近像素接收的光線僅可以提供淺 信息，并分析獨立像素的光接收信號以獲得較深信息。在此情況下，可以使用前述的發光元 件陣列，如果需要可以對位置進行校正。
[0131] 僅需要在光接收元件300中形成凹槽500。由于沒有在發光元件200之間形成凹 槽500,可以提升布局和孔徑比的自由度。
[0132] (第-^一實施方式）
[0133] 圖26顯示了根據第11實施方式的光電轉換裝置中的像素單元的電路排列。
[0134] 本實施方式顯示了主要校準發光元件200的發射強度的劣化以及光接收元件300 的老化所需的排列。將監控光接收元件350相對應光接收元件300排列，所述監控光接收 元件350測定了來自基板內部的發光元件200的光而不使得光出現在基板的外部，所述光 接收元件300接收由發光元件200發射的光的反射光并使得光出現在基板外部。可以基于 監控光接收元件350的光接收信號進行反饋控制以控制到達發光元件200的電流從而獲得 相同的強度。或者，可以基于監控光接收兀件350的信號校正光接收兀件300的信號。此 夕卜，在光接收元件300周圍形成的凹槽510抑制了到達光接收元件300的雜散光，從而增強 了靈敏度。此時，監控光接收元件350和發光元件200之間的光學耦合結構700與凹槽510 分離。從而，即使當發光元件200發生劣化，也可以取得來自活體的高精度信息。
[0135] 圖27顯示了實際的像素布局。圖28A和28B分別顯示了 A-A'截面和B-B'截 面，所述A-A'截面顯示了光學耦合結構，所述B-B'截面顯示了發光/光接收元件的基本 結構。如像素布局所示，為了引導發光元件200的一些光線到達基板內部的監控光接收元 件350作為光學耦合結構，將不透明反射部件701從發光元件200的下方部分延伸到光接 收元件350的下方部分鋪設。在光接收元件350的下方部分，將反射部件701重疊整個光 接收表面鋪設，從而抑制了出現在基板外部并被發射的光線的影響。
[0136] 在發光元件200中，如圖27所示，當在一個大像素的部分上形成反射部件701時， 希望評估整個發光元件像素的劣化。另一方面，對于發光元件200的結構，當反射部件的一 個步驟由于泄漏電流或者電場濃度導致發光元件200的劣化時，將像素（工作面）分離鋪 設用于外部和內部使用。然后，可以連接并可以同時驅動較低電極。
[0137] 使用陣列的門電極層作為反射部件701可以減少制備過程的數量。如果需要可以 設置另一個用于反射部件的層或者可以共用陣列的部件。使用如圖28A所示的截面圖描述 了反射部件的光學耦合機理。沖擊反射部件701的光702被反射，并在被陰極電極407等 反射之后到達光接收元件350。此外，如光學路徑703所示，光可以在陣列的絕緣層的內部 通過界面反射傳輸。在此情況下，當反射角小于或等于臨界角時，難以將光輸出到絕緣層的 外部。因此，優選通過在光接收元件附近的反射部件701上形成粗糙的表面，以提供散射結 構704。在形成門電極之后，通過局部施加蝕刻來使表面粗糙化。或者，可以通過印刷在門 電極上局部涂覆并形成散射表面。此外，可以對下方絕緣層進行粗糙化以形成所述層上方 的電極。
[0138] 在此方式中，通過在基板內部設置光學耦合，可以獨立地辨識外部狀態的發光元 件200的狀況（發射強度劣化等）。被所述耦合帶入的光的量優選接近外部反射光的強度。 當進入太多的光量時，光接收元件350的劣化表現為與實際光接收元件300的差值，從而導 致了校正精度下降。保證恒定的耦合量是重要的，優選使用反射部件701來反射且在整個 基板上形成陰極電極407。
[0139] 另一方面，如圖28B所示，對于通過外部的常規光接收路徑，在發光元件200和光 接收元件300之間形成了凹槽500。通過此結構，可以截獲基板內部的反射的雜散光，且僅 有外部光進入到光接收元件300。從而，即使當來自活體內部的反射光具有低強度時，仍舊 可以高精度地檢測到。
[0140] (改進）
[0141] 應注意，本發明不限于前述的實施方式。
[0142] 發光元件和光接收元件的結構和材料等不限于上述的實施方式，且可以根據具體 需要改變。發光元件的發光層的材料只需要不同于光接收元件的光接收層的材料，且發光 元件和光接收元件的上電極只需要共用形成。
[0143] 此外，可以根據具體需要改變在工作面中形成的凹槽的形狀以及埋入的材料等。 除此之外，凹槽的位置只需要設置在發光元件和光接收元件之間，埋入的材料只需要吸收 來自發光層的光。
[0144] 盡管已經描述了某些實施方式，但這些實施方式僅僅是示例性的，不是為了限制 本發明的范圍。事實上，可以以各種其他的形式實施本文所述的新穎實施方式；除此之外， 可在不背離本發明精神的情況下對本文所述實施方式的形式作出各種改變、省略和替代。 所附的權利要求及其等同內容涵蓋了所述形式或改進，只要這些形式或改進屬于本發明的 范圍和精神。
【權利要求】
1. 一種用于獲取活體中信息的活體傳感器，包括： 發光元件，該發光元件分別形成在基板上的多個像素區域的一些中； 光接收元件，該光接收元件分別形成在所述多個像素區域的一些剩余的像素中； 用于驅動所述發光元件的發光元件有源矩陣層，該發光元件有源矩陣層形成在所述基 板上并包括薄膜晶體管和互連；以及 用于驅動所述光接收元件的光接收元件有源矩陣層，該光接收元件有源矩陣層形成在 所述基板上并包括薄膜晶體管和互連， 所述活體傳感器被配置為 在第一時刻驅動所述發光元件中的一些發光元件，用來自所驅動的發光元件的光照射 活體的內部并通過所驅動的發光元件周圍的所述光接收元件來接收從所述活體的內部反 射的光，以及 在與所述第一時刻不同的第二時刻驅動所述已驅動發光元件以外的其它發光元件，用 來自該其它發光元件的光照射所述活體的內部并通過所述其它發光元件周圍的所述光接 收元件來接收從所述活體的內部反射的光。
2. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述基板是柔性基板。
3. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于， 所述發光元件有源矩陣層包括控制晶體管和驅動晶體管，并且通過所述驅動晶體管在 所述發光元件上操作從而即便在當所述控制晶體管處于截止態的時間段也發光。
4. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括驅動晶體管、控制晶體 管、發光元件信號線、發光元件掃描線和供電線，其中 所述控制晶體管的源極連接于所述發光元件信號線，所述控制晶體管的漏極連接于所 述驅動晶體管的柵極，所述控制晶體管的柵極連接于所述發光元件掃描線，所述驅動晶體 管的源極連接于所述供電線，且所述驅動晶體管的漏極連接于所述發光元件的陽極。
5. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述基板是透明的，并且所述發光元件向 所述基板的一側發射光，且所述光接收元件從所述基板的所述一側接收光。
6. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述光接收元件包括傳感器光接收元件 和監控光接收元件，所述傳感器光接收元件接收從所述發光元件發射并從所述活體的內部 反射的光，所述監控光接收元件直接測量從所述發光元件發射的一些所述光而不使所述光 出現在所述基板的外部。
7. -種用于獲取活體信息的活體傳感器，包括： 包括不透明互連層的基板； 形成在所述基板上的絕緣膜，該絕緣膜包括多個在基板中平面方向上分開的開孔； 在所述多個開孔中的一些中分別形成的發光元件，每一個發光元件包含由半導體材料 形成的發光層和上電極層； 在所述多個開孔的剩余開孔的一些中分別形成的光接收元件，每一個光接收元件包含 由半導體材料形成的光接收層和上電極層； 用于驅動所述發光元件的發光元件有源矩陣層，該發光元件有源矩陣層形成在所述基 板上并包括薄膜晶體管和互連；以及 用于驅動所述光接收元件的光接收元件有源矩陣層，該光接收元件有源矩陣層形成在 所述基板上并包括薄膜晶體管和互連， 所述活體傳感器被配置為 在第一時刻驅動所述發光元件中的一些發光元件，用來自所驅動的發光元件的光照射 活體的內部并通過所驅動的發光元件周圍的所述光接收元件來接收從所述活體的內部反 射的光；以及 在與所述第一時刻不同的第二時刻驅動所述已驅動發光元件以外的其它發光元件，用 來自該其它發光元件的光照射所述活體的內部并通過所述其它發光元件周圍的所述光接 收元件來接收從所述活體的內部反射的光。
8.如權利要求7所述的傳感器，其特征在于，所述發光元件的所述半導體材料與所述 光接收元件的所述半導體材料不同，所述發光元件的所述上電極層和所述光接收元件的所 述上電極層形成了共用電極，且每一個互連層形成于由所述開孔指定的區域外部的區域上 并位于與所述絕緣膜的所述開孔分開的位置，其分開的距離是對應于所述絕緣膜的厚度的 兩倍或者更多。
【文檔編號】H01L27/28GK104157665SQ201410392402
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年6月29日 優先權日:2011年9月26日
【發明者】秋山政彥 申請人:株式會社東芝