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    根據一實施例，一光電轉換裝置包括一基板(100)，其具有不透明互連層(107、108)、其有一形成在基板(100)上的絕緣膜(106)，且具有複數個開口、由開口構成的發光元件(200)，每個發光元件(200)具有由一半導體材料和一上電極層(207)構成的一發光層、及由開口構成的光接收元件(300)，每個光接收元件(300)具有由一半導體材料和一上電極層(307)構成的一光接收層，其中發光元件(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)都形成作為共同電極，且每個互連層(107、108)係形成在藉由開口所確定之區域外的區域上。
    公开号:TW201316495A
    申请号:TW101122071
    申请日:2012-06-20
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Masahiko Akiyama
    申请人:Toshiba Kk；
    IPC主号:H01L51-00
    专利说明:
    光電轉換裝置及其製造方法
    本文中所述之實施例一般係關於一種光源感測器整合型的光電轉換裝置及其製造方法。
    近幾年來，已提出了一種光源感測器整合型光電轉換裝置，其使用在以光照射生物體並偵測其反應的感測器、光學地偵測一顯示裝置之表面狀態的感測器、等等中。
    例如，已提出一種光源整合型固態成像裝置作為複印機的文件讀取裝置。在此固態成像裝置中，一薄膜發光元件和一固態成像元件(光接收元件)係單獨地形成在一基板上的不重疊區域上。以來自發光元件的光來照射在相對於基板之側上取得的一物件，並藉由光接收元件偵測從物件反射出的光。由於發光元件和光接收元件係形成在單一基板上，因此能準確地偵測物件的狀態。
    然而，在此類型的裝置中，由於發光元件和光接收元件係單獨地形成在基板上，因此限制了它們的結構，且需要許多勞力來製造裝置。例如，當發光元件在形成光接收元件之後形成時，一旦形成發光元件，就可能損壞已形成之光接收元件的上層，導致元件特性退化。尤其是，當使用有機半導體材料時，此問題更為顯著。再者，當發光元件和光接收元件形成在單基板上時，來自發光元件的一些光射線便被裝置中的各層反射，並進入光接收元件，因而造成偵測雜訊增加。
    例如，已實際使用脈搏血氧飽和度分析儀來作為一種以近紅外光照射生物體並偵測其反應以獲得生物體中的資訊之近紅外光光譜儀。然而，生物體中的近紅外光比可見光更容易被傳送，但散射程度很大。因此，反射光的量是入射光的幾個百分比或更少。於是，需要在高感光度下偵測。然而，在普遍作為光接收元件之微晶Si的PIN光電二極體中，就能隙而論，不足以獲得對近紅外光具有高感光度的光接收元件。
    一般來說，根據一實施例，一光電轉換裝置包含：一基板，包括多個不透明互連層；一絕緣膜，形成在基板上，絕緣膜包括在一基板面內方向上分開的複數個開口；多個發光元件，分別形成在複數個開口之一些者中，每個發光元件包括由一半導體材料和一上電極層構成的一發光層；以及多個光接收元件，分別形成在複數個開口之剩餘開口之一些者中，每個光接收元件包括由一半導體材料和一上電極層構成的一光接收層。發光元件的半導體材料不同於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係形成作為多個共同電極。此外，每個互連層係形成在藉由開口所確定之區域外的區域上。
    之後將參考圖示來說明根據實施例的光電轉換裝置。 (第一實施例)
    如第1圖所示，藉由在基板10上將發光元件20和光接收元件30布置成矩陣來配置本實施例的光電轉換裝置。接著，將光照射到一物件上，並二維地偵測照射物件之光的反應。請注意在第1圖中，發光元件20和光接收元件30在各自行上交替地布置。然而，此布置方法允許設定較多的光接收元件30或發光元件20。
    第2圖顯示第1圖所示之光電轉換裝置(感測器陣列)的剖面結構。如第2圖所示，發光元件和光接收元件係交替地布置在基板10上。在第2圖中，參考數字21和22代表發光元件；而31、32、和33代表光接收元件。為了覆蓋發光元件21和22以及光接收元件31、32、和33，便形成了另一基板11和密封在兩基板間的一密封層12。因此，保護元件免於機械外力、水、及氧等的化學影響。在基板11上，希望形成難以傳遞氣體通過其中的一障壁層。並且，希望對密封層12選擇具有高障壁特性的材料。
    以來自發光元件21的光來照射物件13，且由光接收元件31、32、和33偵測其反應，以偵測物件13內部已傳送通過並散射的資訊。由於光不只被發光元件21的鄰近像素(光接收元件)31而且被遠的像素32和33接收，因此可獲得經歷深的光學路徑的資訊。為了此目的，藉由採用發光元件20和光接收元件30之間之位置關係的適當組合，可取得生物體的各種資訊以及在深度方向上的資訊。由於在遠位置上之光接收元件的信號變得微弱，因此必須操作光接收元件以具有高感光度，且必須避免無用光線所造成的雜訊。
    在另一週期期間，控制發光元件22取代發光元件21來發光，且此光會被周圍的光接收元件接收，由此二維地取得物件13的資訊。這在當將裝置運用於生物體感測器時特別有效。亦即，根據進入各光接收元件之光射線經歷的光學路徑14之資訊段，生物體感測器能獲得對應於氧血紅素和脫氧血紅素量的光射線之強度作為反射的光射線。
    藉由連續地發射多個波長(例如，760和840nm)的光射線，亦能以光譜計算出氧血紅素和脫氧血紅素量。而且，由於如手臂的部分具有曲面，因此會希望感測器陣列是撓性可彎曲的。
    第3圖顯示本實施例之基本結構的剖面。主動矩陣層係形成在允許來自發光元件200的光傳送通過的透明基板100上。亦即，驅動、控制、和讀取薄膜電晶體(包括用來讀取來自光接收元件300的信號之薄膜電晶體110以及用來控制電壓至發光元件200的薄膜電晶體120)，便在基板100上形成互連107和108(掃描線、信號線、電源線等)等。
    光接收元件300側上的電晶體110係由閘極101、閘極絕緣膜102、源極103、汲極104、和半導體層105所組態的底部閘極/底部接觸有機薄膜電晶體構成。發光元件200側上的電晶體120具有與電晶體110相同的結構。
    有機半導體可為一低或高分子材料，且可藉由使用噴墨系統來塗覆或沉積形成。作為薄膜電晶體，不只可使用有機半導體，亦可使用非晶矽、微晶矽、多晶矽、或如InGaZnOx的金屬氧化物作為一主動層。而且，可使用如反向交錯型和平面型的各種結構。尤其是，最好將有機薄膜電晶體運用在生物體感測器上，因為其具有高撓性。
    請注意基板100可以是如PEN、PES、或PC的塑膠基板、或以玻璃纖維和有機樹脂製成的混合基板。此外，基板100可包括薄如0.1mm或以下的玻璃基板。當有機樹脂基板對於氣體具有滲透性且引起問題時，可使用以障壁層形成的基板。而且，可使用具有靜電屏蔽電極的基板。
    當作鈍化層和層間介電層的絕緣層106係形成在以薄膜電晶體110和120形成的基板100上。在此絕緣層106上形成必須達到連接主動矩陣層之電極的接觸孔。在絕緣層106上形成透明電極201和301，其經由接觸孔連接主動矩陣層的電極。透明電極201和301可由ITO、由分散如樹脂製的ITO之微粒所調製的材料、或有機透明導電膜構成。在透明電極201和301及絕緣層106上，形成了須用以界定發光元件200的區域之堤層202以及須用以界定光接收元件300的區域之堤層302。堤層202和302係由絕緣膜構成，並由發光元件200和光接收元件300之預期形成區中的開口組成。開口中的堤層202和302之底部部分係位於透明電極201和301之外圍的內部。透過此結構，能防止由於像素電極之邊緣所造成的缺陷或電流集中而造成的電流集中部分形成在發光層和光接收層的有機半導體層中。亦即，能防止有機半導體層的退化。
    禁止信號線層、閘極層等的互連107和108二維地與堤層202和302之上開口位置範圍重疊。此結構能防止來自發光層的光射線(其射線已傳送通過陣列絕緣層106)直接照到互連107和108並朝光接收層端傳送。在本實施例中，互連107和108(反射電極層)係與發光層和光接收層之堤層上開口的正下方位置分開兩倍或更多倍對應於堤層厚度之距離的距離。透過此結構，即便侷限在絕緣層106中的光射線被散射，仍能減少進入光接收層的光量。而且，能抑制來自發光層的光射線被互連107和108散射並在絕緣層106內部傳送。亦即，能抑制基板內部的雜散光射線，其可能影響極微弱光射線的接收。以此方式，能提高偵測感光度。
    在光接收元件300中，電洞注入層303係形成在透明電極301上，而光電轉換層(光接收層)305係形成在電洞注入層303上。光電轉換層305可包含一有機半導體。例如，光電轉換層305可採用一塊材異質結構，其調製如下。亦即，在有機p型半導體和有機n型半導體溶解於適當的溶劑中並將其塗覆之後，藉由乾燥和韌煉仔細地相位分離p型半導體和n型半導體，以便用自組方式形成p-n接面。電洞注入層303能使用PEDOT：PSS或NPB。請注意作為光接收元件300的層結構，可包括一電荷傳輸層、一防止層與層間相互擴散的中間層、一須用以限制電荷的阻擋層等。
    另一方面，發光層200係藉由在透明電極201上依次堆疊電洞注入層203、電洞傳輸層204、及發光層205來形成。為了不同地改變發光波長之目的，發光層205最好由有機半導體構成。請注意同樣在發光元件200中，可形成中間層和阻擋層，或者發光層可採用多層狀結構，以便促進電洞耦合和限制電荷。配置發光元件200和光接收元件300之各層不必總是形成在堤層內部，而是可形成在堤層上。為了藉由沉積手段來形成，可使用金屬遮罩或之類來確定膜形成區域，以便提供堤層上的邊界。
    接著，發光元件200的電子注入層206和陰極207以及光接收元件300的電子注入層306和陰極307會共同形成。可使用如LiF或CsF的氟化物或如Ca的鈣化合物作為電子注入層206和306。可使用Al、Ag或之類的金屬層作為陰極207和307。
    由於希望電子注入層206和306降低功函數(約3eV)，因此可使用易對氧和水具有敏感性的前述材料。藉由形成發光元件200和光接收元件300的共同電子注入層206和306以及共同陰極207和307，即使使用低阻抗材料仍能同時形成發光元件200和光接收元件300。基於此原因，可增進光接收元件300和發光元件200的特性。尤其是，由於光接收主動層採用一塊材異質接面，因此在形成光接收主動層之後的表面會是穩定的。基於此原因，即便發光元件200之各層係在形成光接收元件300之後形成，仍能消除其影響。
    此外，由於作為共同電極的陰極207和307可形成在整個表面上，因此能降低整體阻抗。於是，能減少由於在發光元件200中的電流所造成的壓降，並且能減少光接收元件300與另一元件之間的電性耦接。基於此原因，可降低串擾。為了保護具有低環境阻力的電子注入層206和306，可在形成電極之後立即形成密封層和密封基板(未顯示)。在此情況下，發光元件200和光接收元件300能維持高效能而不會減損其元件特性。
    近紅外光的發射和接收需要一預定能隙，亦即，一轉換層級隙。基於此目的，最好對各元件使用材料特性具有許多變化的有機半導體。尤其是，在元件形成在具有低熱阻的撓性基板上中，使用有機半導體以有效地達到低溫過程。此外，由於能使用高效能有機半導體，因此能達到較高感光度及較高效能。
    第4圖係本實施例之一個像素單元的電路圖。光接收元件300的陽極係經由電晶體110連接感測器信號線115。電晶體110的閘極係連接感測器掃描線114。發光元件200的陽極係連接驅動電晶體120的汲極，驅動電晶體120的源極係連接電源供應線126。儲存電容器122和控制電晶體121的汲極係連接驅動電晶體120的閘極。儲存電容器122的另一端係連接電源供應線126。控制電晶體121的源極係連接發光元件信號線125，而控制電晶體121的閘極係連接發光元件掃描線124。發光元件200的陰極係連接陰極123(第3圖中的207)，而光接收元件300的陰極係連接陰極113(第3圖中的307)。形成這些陰極113和123以大致上覆蓋整個像素區作為共同電極。
    在此電路布置中，於發光元件200端上，將掃描線124設定成高準位(當電晶體為p通道電晶體時，以低電壓作為電壓)以致能控制電晶體121，以藉由信號線125的信號電壓設定驅動電晶體120的閘極電壓。當掃描線124進入低準位時(若為p通道電晶體時，以高電壓作為電壓)以禁能控制電晶體121，藉由儲存電容器122和閘電容來保持電壓。然後，從驅動電晶體120供應根據此電壓的電流給發光元件200，於是使發光元件200以預定強度來發光。
    另一方面，於光接收元件300端上，掃描線114進入高準位以致能電晶體110，藉此使光接收元件300的電荷流進信號線115。整合電路(未顯示)連接信號線115，以獲得與所流之電荷量成比例的輸出電壓。此時，信號線115的電位會設成一預定值，以將光接收元件300的陽極端上之電位設成適當的偏壓電位作為偵測感光度。當掃描線114進入低準位以禁能電晶體110時，光接收元件300的陽極電位會依據基於進入光接收元件300和元件電容的光量之光電流而改變。接著，光接收元件300根據在下一次致能電晶體110之前的一段時間週期的光照射量來累積電荷。藉由連續地讀取這些電荷，可偵測出待檢驗之物件的光反射量。由於光接收元件300排列成矩陣，所以允許二維的偵測。因此，能使用光接收元件300作為以上第2圖所示之感測器。
    第5圖顯示對應於第3圖所示之剖面及第4圖所示之電路的元件之布置。第5圖中的剖面A-A’對應於第3圖。第5圖繪示堤層結構上的元件，且未顯示發光元件、光接收元件、共同電極等。
    堤層邊界312係形成於光接收元件300的透明電極301內部，且此邊界內部的區域當作光接收區域。電晶體110的閘極係連接光接收元件掃描線114。電晶體110的源極係連接光接收元件信號線115。電晶體110的汲極係連接光接收元件300的下電極301。半導體層105係藉由塗覆或沉積有機半導體來形成。
    堤層邊界212係形成於發光元件200的透明電極201內部，且此邊界內部的區域當作發光區域。形成驅動電晶體120和控制電晶體121以具有與光接收元件電晶體110相同的配置。儲存電容器122在與電晶體120之閘極和掃描線124相同的層中形成一下電極、在與閘極絕緣膜102相同的層中形成一絕緣層、以及在與電晶體120之源極/汲極和信號線126相同的層中形成一上電極。儲存電容器122經由接觸孔連接電容器121。亦以與電晶體110的半導體層105相同的方式來形成電晶體120和121的半導體層135和145。
    發光元件200和光接收元件300的共同層係形成在整個表面上。然而，由於這些層被堤層和鈍化/層間介電層隔開，因此在其功能方面不會產生問題。另外，作為共同層的陰極207和307係當作抵擋外部靜電雜訊的屏蔽。基於此原因，光接收元件300能偵測甚至很小的電荷而不受雜訊影響。
    如上所述，根據本實施例，發光元件200和光接收元件300係形成在單基板100上，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，且發光元件200的電荷注入層206和陰極207以及光接收元件300的電荷注入層306和陰極307會共同形成。透過此結構，當以光照射物件並偵測其反應時，能增進偵測感光度，並能減少雜訊。
    更具體來說，以有機半導體配置之具有預定特性(例如，對近紅外線具有感光度)的光接收元件300以及具有預定特性(例如，發射近紅外光的特定波長)的發光元件200會整合地形成。然後，由於它們的電荷注入層206和306能使用具有低阻抗(耐水性、耐化學性、抗氧化)但具有高效能的氟化物或鈣化合物，因此能確保高效能。共同上電極207和307係形成為厚的或薄的，且不會受到任何韌煉。基於此原因，能確保高效能。之後，由於能抑制來自形成在單基板100上的發光元件200之陣列中的光傳送通過絕緣層並且進入光接收元件300，因此可減少雜訊，且保證高感光度偵測。 (第二實施例)
    第6圖顯示根據第二實施例之光電轉換裝置的基本元件結構，而第7圖顯示第二實施例之平面布置。第7圖中的剖面A-A’對應於第6圖。請注意與第3和5圖相同的參考數字表示共同部分，且將不重覆其詳細說明。
    本實施例具有一特徵在於堤層溝渠500係形成於發光元件200與光接收元件300之間，如第6圖所示。再者，與發光元件200和光接收元件300的共同電子注入層206和306以及陰極207和307相同的結構406和407係形成在堤層溝渠500中。而且，如第7圖所示，溝渠500係形成於光接收元件300的信號線115與發光元件200的電源供應線126之間。藉由以此方式形成堤層溝渠500，並在溝渠500中形成陰極407，陰極407能反射並吸收來自發光元件200的光。透過此結構，可大為消除來自發光元件200的光到達光接收元件300，並且能以高感光度來偵測來自物件的微弱光而沒有任何雜訊。希望使用Al、Ag或之類來形成陰極407(207、307)以具有100nm或以上的厚度。
    如第7圖所示，溝渠500最好運行於一行發光元件200與一行光接收元件300之間以便達到遮光效果。第8圖顯示一像素電路所述之溝渠500的位置。第8圖未繪示如重疊在互連與溝渠500之間的詳細關係。又，第8圖繪示兩溝渠可或可不與互連重疊。請注意可部分地形成溝渠500。藉由於溝渠與掃描線之間留下堤層，能獲得降低寄生電容的效果。
    如上所述，根據本實施例，由於來自發光元件200的光會被形成在發光元件200與光接收元件300之間的堤層溝渠500截斷，因此能防止光接收元件300被來自發光元件200的光直接照射。基於此原因，能減少由於不同於來自物件之原本反應光的光射線(雜散光射線)所造成的雜訊，因而提高偵測感光度。而且，在溝渠500中藉由埋入吸收或反射來自發光元件200之光的材料(陰極)407，能進一步減少雜訊。
    第9A至9J圖係用於說明根據第二實施例之光電轉換裝置的製造方法之過程剖面圖。
    如第9A圖所示，閘極101、掃描線等係形成在如塑膠基板、由將玻璃纖維混入有機樹脂所調製的混合基板(一障壁層和底塗層可形成在基板或有機樹脂上)、或玻璃基板的基板100上。一旦形成它們，可刷上奈米銀墨水(散佈Ag奈米微粒的導電墨水)，並接著將其烘乾。在可藉由濺射來形成如MoTa或MoW的導電膜之後，可藉由一般光刻過程來形成光阻圖案，且可使用此光阻圖案作為遮罩來蝕刻導電膜。在此情況下，在藉由濺射形成200nm厚的MoW膜之後，便藉由乾式蝕刻來處理。
    如第9B圖所示，在形成閘極絕緣層102之後，便形成預定接觸孔。更具體來說，會塗覆如聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、氟樹脂、部分氟樹脂、或聚乙烯酚(PVP)的有機層，並接著韌煉之。然後，在形成光阻圖案之後，生成的結構必須經過蝕刻以形成接觸孔。可藉由印刷法來局部地塗覆閘極絕緣層102。此外，具有感光性的閘極絕緣層102可形成、可暴露並顯露以形成一圖案、並可接著藉由韌煉而固化。在可藉由CVD或濺射形成如SiOx的有機膜之後，可藉由光刻過程形成接觸孔。又，可堆疊無機或有機膜來作為閘極絕緣層102。於此情況下，在塗覆感光的部分氟樹脂並經過暴露/顯露處理之後，以150℃來韌煉，於是形成膜。
    如第9C圖所示，形成源/汲極103和104以及如信號線和電源供應線的互連107和108以具有所欲之圖案。以與閘極101相同的方式，這些電極和互連能使用各種方法和材料形成。在此情況下，在藉由印刷來塗覆奈米銀墨水(Ag奈米墨水)以形成所欲圖案之後，以150℃來烘乾，於是形成膜。
    如第9D圖所示，藉由塗覆、沉積CVD或之類形成半導體層105。半導體層105可由有機或無機材料構成。一旦藉由印刷形成此層，可在形成表面能量圖案之後，就可塗覆材料。亦即，在親液性部分和疏液性(防液體性)部分的圖案形成在基板表面之後，便在這些圖案上印刷半導體溶劑以在親液性部分上留下半導體溶液。接著，乾化半導體溶劑以形成半導體圖案。可在形成堤層圖案之後塗覆半導體溶液。亦即，半導體溶液係在堤層中被塗覆，因而印刷由堤層所分區之部分中的半導體材料。接著，乾化半導體材料以形成一半導體圖案。在此情況下，雖然並未顯示，但堤層係使用感光樹脂來暴露及顯露並接著受到韌煉以形成堤層，且在那印刷半導體以形成半導體圖案。
    提高源/汲極的Ag電極之功函數的PFBT(五氟硫酚)SAM(自組單層)或F4TCNQ層係藉由浸漬於溶液中形成。藉由噴墨法來塗覆低分子6,13-雙(三異丙矽基乙炔基)并五苯(TIPS-pentacene)或2,7-二烷基[1]苯[3,2-b][1]苯並噻吩(Cn-BTBT)並乾化，於是形成膜。膜厚度係落在10到1000nm的範圍內。
    如第9E圖所示，作為鈍化膜和層間介電膜的絕緣層106係形成在第9D圖所示之結構上，而接觸孔圖案係形成在絕緣層106上。絕緣層106可為有機或無機膜，或可藉由堆疊這兩膜而形成。在此情況下，在使用感光氟樹脂來暴露及顯露之後，藉由150℃或以下的韌煉來形成膜以具有0.5到3μm的厚度。
    如第9F圖所示，形成發光元件200和光接收元件300的透明導電電極201和301。更具體來說，在濺射ITO膜之後，其可藉由光刻過程使用蝕刻來處理。在可印刷及塗覆散佈ITO微粒或之類的墨水之後，其可被韌煉。在此情況下，在印刷散佈ITO奈米微粒的墨水之後，便藉由韌煉來形成這些電極。
    如第9G圖所示，由絕緣膜製成的堤層202和302會形成在其上，且形成堤層202和302的開口以位於透明導電電極201和301內部。它們可藉由圖案印刷來形成或可使用感光樹脂。在此情況下，使用感光丙烯酸樹脂來設定範圍介於5到10μm的膜厚度。又，溝渠500係形成於發光元件200與光接收元件300之間。
    如第9H圖所示，包括光接收元件300之光接收主動層的層303和305係形成在光接收元件側上的溝渠之開口中。藉由塗覆和乾化PEDOT：PSS形成膜來作為電洞注入層303。在此情況下，PEDOT：PSS可僅形成在光接收元件300中。然而，本發明並不以此為限，且亦可形成作為發光元件200中的電洞注入層。藉由在發光元件200和光接收元件300中形成共同電洞注入層，電極表面可藉由電漿處理輕易地受到介面控制(清除、功函數控制)。在電洞注入層303上，p型有機半導體和n型有機半導體會分別溶解於溶劑中，並藉由噴墨系統或分注器來被局部地塗覆以作為光接收主動層305。之後，藉由乾化和韌煉形成一塊材異質結構。
    使用聚{N-[1-(2-乙基己基)-3-乙基庚烷]-二噻吩[3,2-b：2',3'-d]吡咯-3,6-dithien-2-yl-2,5-二丁基吡咯[3,4-C]吡咯1,4-二酮-5',5"-二基}(PDTP-DTDPP(Bu))來作為對近紅外光具有感光度之材料的p型半導體。本發明並不以此為限，且可使用聚{N-[1-(2-乙基己基)-3-乙基庚烷]-二噻吩[3,2-b：20,30-d]吡咯-3,6-dithien-2-yl-2,5-di(2-乙基己基)吡咯[3,4-C]吡咯-1,4-二酮-50,500-二基}(PDTP-DTDPP)。可使用PCBM富勒烯或PC70BM來作為n型半導體。
    第29A至29D圖顯示其分子結構。PDTP-DTDPP(Bu)係為具有HOMO-LUMO差=1.27eV且吸收近紅外光的材料。作為元件中的感光度，能得到高達1100nm之波長(尤其是700至900nm)的20%或以上的外部量子效率EQE。使用三氯甲烷與鄰二氯苯之混合溶劑(容積比=4：1)來作為溶劑。然而，可選擇能獲得有機材料與底下基板之特性的適當溶劑。
    主動層305的膜厚度係設定成1至10μm。如已知悉，藉由增加膜厚度能減少暗電流。藉由增加膜厚度，能防止由於因暗電流而造成在光接收元件300上累積電荷而使得減少在光照射時的信號之差異。尤其是，藉由設定2μm或以上之膜厚度，能充分地減少暗電流，並能防止感光度下降。另一方面，當增加膜厚度時，由於提高了對來自橫向上的發光元件200之光的感光度，因此由於雜散光所造成的雜訊容易增加。因此，第二實施例之結構中的堤層溝渠500的遮光效果可更為提高(以減少任何洩漏)。塊材異質結構能藉由120℃的韌煉來形成。請注意可根據波長和感光度形成p和n型半導體的多層結構來作為光接收元件300。
    如第9I圖所示，形成了包括發光元件200之發光層的層203、204、和205。在此情況下，使用PEDOT：PSS作為電洞注入層203。藉由在由混合PVK與OXD-7所調製的主體層中摻入Pt-tetraphenyltetrabenzoporphyrin (Pt(tpbp))來使發光層205發射一近紅外波長(接近780nm之峰值波長)，以提高其電子傳輸。
    作為另一配置，係使用PEDOT：PSS或MoO3作為電洞注入層203，並使用NPB作為電洞傳輸層204。作為發光層205，係使用Alq3來引進預定摻雜物作為一主體層。另外，使用BCP作為一電洞阻斷層，並使用Alq3作為電子傳輸層。所使用之摻雜物係藉由耦接三苯胺和benzobis(噻二唑)基材料來得到(按照摻雜物材料和濃度在介於750至850nm之範圍內的峰值波長附近改變波長)。在此情況下，藉由將電子-電洞對注入具有大HOMO-LUMO能隙的主體材料中以及藉由將載子移動至摻雜物的HOMO-LUMO層級，會發生因再耦接而造成的發光。
    當使用上述材料作為光接收元件300時，幾乎不會獲得任何光接收元件的感光度。然而，當發光元件和光接收元件係如本實施例中單獨配置時，亦可獲得如同來自生物體之資訊的極微弱信號。發光元件200之各層203至205可藉由沉積形成，或可藉由塗覆部分地形成。這些有機發光元件容易受韌煉的影響。當在發光元件200的膜形成之前，執行須用以形成光接收元件300的塊材異質結構之韌煉(例如，120℃)時，可防止由於韌煉而造成發光元件200的退化。請注意電洞傳輸層可同時形成在發光元件200和光接收元件300中。第30A和30B圖顯示摻雜適用於近紅外光發射的材料之結構。
    最後，如第9J圖所示，形成了發光元件200和光接收元件300的共同電子注入層206和207以及陰極207和307。在此情況下，電子注入層係由LiF、CsF或之類構成，而陰極係由Al構成。Al膜厚度係設定落在從100nm至3μm之範圍內。當膜厚度愈大，就愈提高溝渠500的遮光特性，亦能降低阻抗，且在密封之前減少水滲透，因此抑制過程劣化。雖然未於本實施例中說明，但係在電極形成之後才完成密封。此時，由於發光元件200和光接收元件300的電極係同時形成，因此當抑制元件退化時能完成密封。
    如上所述，根據本實施例，能選擇發光元件200和光接收元件300的最佳材料和配置，並且能獲得反應於近紅外光的極微弱信號。請注意此製造方法可適用於其它實施例。 (第三實施例)
    第10圖顯示根據第三實施例之光電轉換裝置的一像素單元之電路布置，而第11圖顯示像素單元的布置。
    在本實施例中，係安排主動型放大器作為光接收元件300的偵測電路。光接收元件300的一個電極係連接源極隨耦器之放大器薄膜電晶體111的閘極，而電晶體111的源極係連接電源供應線116。電晶體111的汲極係經由切換電晶體110連接信號線115。切換電晶體110的閘極係連接掃描線134。當在掃描線134進入高準位之後致能電晶體110時，電晶體110便供應電流至信號線115。在此情況下，根據光接收元件300上的入射光之電荷會設定放大器電晶體111的閘極電壓。接著，經由切換電晶體110供應降低了約Vth的電壓至信號線115。
    透過此布置，相較於第4圖所示之上述缺少放大器的電路，流過信號線115的電荷量能符合電晶體的尺寸和導通電流而為大電荷量。因此，能抑制外部雜訊的干擾。這對於當緊密接觸或可配戴地黏附人體時使用的生物體感測器特別有效。請注意在放大器類型的例子中，光接收元件300上的電荷無法回到固定電壓，即使在其被讀取之後亦然。基於此原因，重置電晶體112會連接光接收元件300以在另一掃描線134為高準位時設定重置信號線117的電壓。於是，可重覆執行讀取操作。發光元件端的電路和布置與第4和5圖相同。
    在此情況下，係使用垂直地鄰接像素的光接收元件300之讀取掃描線114。基於此原因，在自從當在讀取電荷之後重置光接收元件300時直到下一個讀取操作為止的時間週期期間，光接收元件300會累積電荷。共同地使用讀取掃描線114作為發光元件200的寫入掃描線124。以此方式，藉由減少掃描線134的數量，能增加每個像素中的面積。增加發光元件200和光接收元件300的有效面積，並提高偵測感光度及發射強度是有效的。請注意共同掃描線134可適用於其它實施例。在如同本實施例中的放大器類型中，掃描線114和124可為單獨的信號線而不被共用。再者，亦能使用單獨的讀取掃描線和重置掃描線。藉由採用這些互連作為單獨的互連，能自由地控制時序，因而有效地達到調整感光度及減少雜訊。
    在本實施例中，溝渠500更形成在發光元件200的堤層(像素邊界212)與光接收元件300的堤層(像素邊界312)之間。發光元件200和光接收元件300的共同陰極407和電子注入層406係形成於堤層溝渠500中，由此更加提高遮光特性。透過此結構，能抑制光進入光接收元件300，藉此減少雜訊。
    溝渠500的底部表面被設計成與發光元件200的電源供應線126重疊。透過此結構，即使當照射溝渠500之側表面的光往基板方向反射時，電源供應線126仍會截斷光，並僅於向下方向上顯示成光。基於此原因，能抑制傳至光接收元件300的雜散光。另外，在本實施例中，光接收元件300的電源供應線116係布置在發光元件200的電源供應線126附近。此時，由於溝渠500的底部表面被設計成與光接收元件300的電源供應線116重疊，因此可增加溝渠500的寬度。基於此原因，放寬作業精確度以使製造容易。另外，即使當在作為不受到或受到較少電位變化之電極的電源供應線與陰極之間的絕緣層變薄時，陰極仍免於寄生電容的影響，且受到較少雜訊及較少變化。在光接收元件端上的溝渠500與電源供應線116之間的重疊亦能截斷雜散光的入射路線，於是提供減少光雜訊的效果。第12圖顯示在複數個像素上的溝渠500與像素電路之間的全域關係。
    請注意光接收元件300的電源供應線116可布置在第10和11圖中的位置對面的第10和11圖之右側。接著，作為當光接收元件300係布置在發光元件200之左側時的溝渠布置，溝渠可與光接收元件300的電源供應線重疊。在此情況中，能得到與在發光元件側上重疊電源供應線相同的效果。第13圖顯示在像素與溝渠500之間的全域關係。沒有電壓變化的電源供應線係布置在發光元件200和光接收元件300的鄰近行之間。基於此原因，即使當每個溝渠500係布置與互連重疊時，仍允許受到較少寄生電容影響的布置。藉由重疊每個溝渠500在互連上，便提高遮光效果。 (第四實施例)
    第14圖顯示根據第四實施例之像素的平面布置，而第15圖顯示第14圖之剖面A-A’。
    在本實施例中，設計出堤層之溝渠的布置。本實施例具有之特徵在於溝渠510係布置在發光元件200的外圍，且溝渠510的底表面與主動矩陣的電極(電源供應線)126重疊。溝渠510在發光元件200與光接收元件300之間的位置上重疊電極126。當光往基板方向反射時，電極126抑制照射溝渠510之側表面的光往斜角方向出現。因此，能抑制到達光接收元件300的雜散光，如此減少因洩漏造成的雜訊。
    在第14和15圖中，被溝渠510重疊的互連係為電源供應線126。替代地，亦能使用掃描線和信號線。使用其矩陣互連，溝渠能布置成圍繞發光元件單元的外圍，以增進遮光效果。第16圖繪示溝渠510與像素電路之間的關係。
    能形成多個溝渠510作為溝渠510的布置。第17圖顯示亦在第四實施例中的光接收元件端上之多個溝渠510的布置。在第18圖中，溝渠520更加到第13圖所示的布置中。藉由布置多個溝渠，能提高遮光效果，且亦能達到雜訊降低及阻抗相配效果。
    溝渠可部分地形成。可獲得遮光效果，或可藉由設計溝渠之間的關係來遮蔽對應於高強度的部分。在第19圖中，例如，溝渠530會週期性地形成在光接收元件300之信號線的附近。由於溝渠530沒有形成在與掃描線重疊的部分上，因此能減少掃描信號的延遲，且能抑制大電位改變的掃描信號加疊在共同電極上作為雜訊。溝渠540係形成在於電源供應線與掃描線之間的每個重疊部分上，以抑制由於與掃描線重疊而造成寄生電容的產生。沿著在光接收元件端上的電源供應線延伸之溝渠550會蔓延在整個表面，且這些溝渠能達到遮光效果。
    如上所述，多個溝渠510可形成在發光元件200與光接收元件300之間，且沒有任何溝渠510的部分能被其他部分補償。 (第五實施例)
    第20圖顯示根據第五實施例之光電轉換裝置的基本元件結構。
    本實施例具有之特徵為包括光接收元件300之光接收主動層305的層405係形成在布置於發光元件200與光接收元件300之間的堤層溝渠500中。光接收主動層具有用於吸收光接收感光波長的光之特性。基於此原因，藉由在堤層溝渠500中形成光接收主動層，能藉由吸收雜散光來得到遮光效果。光接收主動層係為形成以具有如1至10μm般大之厚度的半導體層。由於光接收主動層係由半導體組成，因此其在用電方面具有比金屬低的導電性，且減少由於靜電電容造成的與下方主動層之耦合。因此，能放鬆溝渠500之布置位置的限制。
    本實施例在當發光元件200和光接收元件300的共同電極207和307係由半透明材料組成時亦是有效的，以同樣在相對於基板100之側上輸出光。亦即，即使當使用半透明電極來降低電極的遮光效果時，仍能藉由光接收主動層的吸收來抑制雜散光的影響。 (第六實施例)
    第21圖顯示根據第六實施例之光電轉換裝置的基本元件結構。
    本實施例具有之特徵為用於光接收元件300和發光元件200的共同電極層不是連續形成，且會形成隔離光接收元件300之區域的圖案和隔離發光元件200之區域的圖案。亦即，發光元件200的電極層207和光接收元件300的電極層307會藉由形成間隙410而彼此隔開。能在形成電極層後立即進行遮罩沉積來實現上述結構。
    透過此結構，能防止由於流過發光元件200之電流造成的光接收元件300之陰極電位之變化的影響，因此易於偵測極微小的變化。此結構可適用於寬廣像素區和發光元件之低轉換效率的例子。請注意關於電極是否被隔開或形成在整個表面，能取決於材料和裝置設計來選擇適當的方法。 (第七實施例)
    第22圖顯示根據第七實施例之光電轉換裝置的基本元件結構。
    本實施例例示包括一光學功能層250之發光元件200的結構。光學功能層250的一個實例係為限制傳送波長的濾色器，而另一實例係為包括提高光擷取之微透鏡的擷取機制構件。光學功能層250最好形成在發光元件200之下電極201的下方。再者，光學功能層250會被堤層層覆蓋，如此即使當形成堤層層之溝渠500時，仍能有效地得到遮光效果。 (第八實施例)
    第23圖顯示根據第八實施例之光電轉換裝置的基本元件結構。
    在本實施例中，改善了第20圖所示的實施例。本實施例採用頂部發射/頂部接收結構，並形成如薄膜MgAg合金的半透明電極607作為共同電極。在此情況中，由於電極的表面電阻變高，因此用於發射的電流會造成電極中的壓降。基於此原因，上述壓降造成發射強度的不一致性，並影響施加到共用於光接收層之電極的偏壓電位。又，此壓降造成光接收感光度的不一致性。尤其是，當裝置尺寸很大時，例如，當裝置纏繞於手臂以得到寬廣範圍的信號時，會造成問題。
    因此，本實施例具有之特徵為電極601和602係形成在相反基板600上以充分地降低阻抗。須用以達到阻抗降低的輔助互連601、連接互連601並由ITO或之類組成的透明低阻抗電極602係形成在亦充當保護/密封基板的基板600上。接著，透明低阻抗電極602透過黏著層603黏附於發光/光接收元件基板。發光/光接收元件基板的半透明電極607在整個面內表面或局部地電性連接相反基板600的電極601和602。因此，能大為降低它們的連接阻抗以抑制在半透明電極607中的壓降。黏著層603希望具有導電結構，例如，散佈透明導電微粒的黏著材料。替代地，相反電極的凸狀部分可直接接觸並連接半透明電極607，並以黏著層填滿間隙以固定之，如此得到相同效果。
    請注意形成在發光/光接收元件基板上之發光元件與光接收元件之間的溝渠500最好以含有與第2圖中一樣之主要元件之光接收主動層的層405來填滿。然而，本發明並不以此為限，且可合併其他溝渠結構。 (第九實施例)
    第24圖顯示根據第九實施例之光電轉換裝置中的一像素單元之電路布置。
    在本實施例中，發光元件200的像素210和220、以及光接收元件300的像素310具有不同的像素大小。以在掃描方向上堆疊發光元件200的像素210和220所定義的寬度會設定光接收元件300之像素310的掃描方向間距。發光元件像素包括具有不同發射波長的發光元件LED1和LED2。例如，一旦照射波長為760和840nm的光射線，就獲得對應於氧血紅素和脫氧血紅素量的信號作為生物體之近紅外線光的資訊。根據這些信號，能在來自發光元件之光射線的路線通過符合兩波長的相同部位之假設下偵測血紅素狀態。因此，在如同本實施例中的鄰近位置處布置兩波長的發光元件是有效的。另外，只須為兩波長設定光接收元件的空間解析度。因此，透過第24圖所示的布置，能確保大的光接收面積，並能增進偵測感光度。尤其是，藉由垂直地分開有關像素的發光元件200的掃描線124，掃描線不必遍及光接收元件像素。此結構適用於增加光接收面積。
    由於溝渠500只需要形成用於光接收元件300，因此只需要形成在每行的發光元件200與每行的光接收元件300之間。最好是將各溝渠500布置成部分地或全部地重疊發光元件200和光接收元件300的電源供應線。在其他實施例中能採用與互連的相同關係。 (第十實施例)
    第25圖顯示根據第十實施例之光電轉換裝置中的一像素單元之電路布置。
    在本實施例中，具有不同波長之發光元件200的像素210和220係布置在沿著信號線之方向上的鄰近位置。光接收元件300的像素310係布置與這些像素一致。亦即，複數個發光元件200係並列地布置，而光接收元件300係布置在這些元件的旁邊。當光接收元件300的感光度是足夠的，但每個發光元件200的發射效率是相對低時，或當藉由減少發光元件200的電流密度來延長服務期間時，會希望採用上述布置。
    一旦獲得生物體資訊，如第2圖所示，多數鄰近像素所收到的光射線就只能提供粗淺的資訊，並分析分開像素的光接收信號以獲得較深層的資訊。在此情況中，可使用前述的發光元件陣列，並可依照需求執行對位置的校正。
    溝渠500只需要形成在光接收元件300中。由於沒有溝渠500形成在發光元件200之間，因此能增進布置中的自由度和孔徑比。 (第十一實施例)
    第26圖顯示根據第十一實施例之光電轉換裝置中的一像素單元之電路布置。
    本實施例顯示須主要用以校準發光元件200之發射強度的退化以及光接收元件300之老化的布置。測量來自基板內部之發光元件200的光(沒有顯露在基板外部)的監視器光接收元件350係布置與接收由發光元件200發射且顯露在基板外部的光之反射光的光接收元件300一致。可基於監視器光接收元件350的光接收信號來執行反饋控制，以控制電流到發光元件200以便得到相同強度。替代地，可基於監視器光接收元件350的信號來校正光接收元件300的信號。再者，圍繞光接收元件300形成的溝渠510抑制雜散光到光接收元件300，藉此提高感光度。此時，在監視器光接收元件350與發光元件200之間的光學耦合結構700會與溝渠510分開。因此，即使當發光元件200遭受退化時，仍能以高準確性獲得來自生物體的資訊。
    第27圖顯示實際的像素布置。第28A和28B圖分別顯示展示光學耦合結構的剖面A-A’、以及展示發光/光接收元件之基本結構的剖面B-B’。如在像素布置中所示，為了依照光學耦合結構引導發光元件200的一些光射線到基板內部的監視器光接收元件350，會布置一不透明反射構件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。在光接收元件350的下方部分，反射構件701係布置以重疊整個光接收表面，藉此抑制顯露於基板外部並被反射之光射線的影響。
    在發光元件200中，當在一個大像素的一部分上形成反射構件701時，如第27圖所示，會希望評估整個發光元件像素的退化。另一方面，作為發光元件200的結構，當反射構件之手段由於洩漏電流或電場集中而造成發光元件200的退化時，便分開布置像素(堤層)以用於外部和內部使用。接著，可連接下電極，並可同時驅動下電極。
    使用陣列的閘極層作為反射構件701，能減少製程數量。可依照需求來布置另外用於反射構件的層，或可共同使用陣列的構件。將使用第28A圖的剖面圖來說明反射構件的光學耦合機制。照到反射構件701的光702會被反射，且在被陰極407等反射之後會到達光接收元件350。又，光可透過介面反射在陣列之絕緣層內部傳送，如光學路徑703所示。在此情況中，當反射角變得小於或等於臨界角時，光就很難輸出到絕緣層外部。因此，最好藉由在光接收元件附近的反射構件701上形成不平的表面來提供散射結構704。在形成閘極之後，藉由局部地施用蝕刻來使表面不平。替代地，可藉由印刷在閘極上局部地塗覆並形成散射表面。再者，可使下方的絕緣層不平以在此層上形成電極。
    以此方式，藉由在基板內部布置光學耦合，能獨立於外部狀態地識別發光元件200的狀態(發射強度退化或之類)。此耦合所帶來的光量最好接近於外部反射光的強度。當太大的光量進入時，光接收元件350的退化便出現作為與實際光接收元件300的差異，因此導致校正準確度下降。確保固定耦合量是很重要的，且最好使用反射構件701與形成在整個基板上之陰極407的反射。
    另一方面，至於通過外部的正常光接收路線，溝渠500會形成在發光元件200與光接收元件300之間，如第28B圖所示。透過此結構，能截斷在基板內部的反射雜散光，且只有外面的光進入光接收元件300。因此，即使當來自生物體之內部的反射光具有低強度時，仍能以高準確性來偵測。 (修改)
    請注意本發明並不限於前述實施例。
    發光元件與光接收元件的結構、材料等並不限於以上實施例，且能取決於說明書依照需求來改變。發光元件之發光層的材料最好必須不同於光接收元件之光接收層的材料，且發光元件與光接收元件的上電極最好必須共同形成。
    又，形成在堤層中的溝渠之形狀、待埋入的材料等能取決於說明書依照需求來改變。再者，溝渠位置只需要設在發光元件與光接收元件之間，且待埋入的材料只需要吸收來自發射層的光。
    儘管已說明某些實施例，但這些實施例只是藉由舉例來表現，且不預期限制本發明之範疇。確切地說，本文所述之新穎實施例可以各種其他形式來具體化；此外，在不脫離本發明之精神下，可作出以本文所述之實施例之形式的各種省略、替換及改變。依附的申請專利範圍及其等效被預期來涵蓋如落入本發明之範疇與精神內的上述形式及修改。
    10‧‧‧基板
    11‧‧‧基板
    12‧‧‧密封層
    13‧‧‧物件
    14‧‧‧光學路徑
    20‧‧‧發光元件
    21‧‧‧發光元件
    22‧‧‧發光元件
    30‧‧‧光接收元件
    31‧‧‧光接收元件
    32‧‧‧光接收元件
    33‧‧‧光接收元件
    100‧‧‧基板
    101‧‧‧閘極
    102‧‧‧閘極絕緣膜
    103‧‧‧源極
    104‧‧‧汲極
    105‧‧‧半導體層
    106‧‧‧絕緣層
    107‧‧‧互連
    108‧‧‧互連
    110‧‧‧電晶體
    120‧‧‧電晶體
    200‧‧‧發光元件
    201‧‧‧透明電極
    202‧‧‧堤層
    203‧‧‧電洞注入層
    204‧‧‧電洞傳輸層
    205‧‧‧發光層
    206‧‧‧電子注入層
    207‧‧‧陰極
    300‧‧‧光接收元件
    301‧‧‧透明電極
    302‧‧‧堤層
    303‧‧‧電洞注入層
    305‧‧‧光電轉換層
    306‧‧‧電子注入層
    307‧‧‧陰極
    113‧‧‧陰極
    114‧‧‧掃描線
    115‧‧‧信號線
    121‧‧‧控制電晶體
    122‧‧‧儲存電容器
    123‧‧‧陰極
    124‧‧‧掃描線
    125‧‧‧信號線
    126‧‧‧電源供應線
    212‧‧‧堤層邊界
    312‧‧‧堤層邊界
    135‧‧‧半導體層
    145‧‧‧半導體層
    406‧‧‧電子注入層
    407‧‧‧陰極
    500‧‧‧溝渠
    111‧‧‧電晶體
    112‧‧‧重置電晶體
    116‧‧‧電源供應線
    117‧‧‧重置信號線
    134‧‧‧掃描線
    510‧‧‧溝渠
    520‧‧‧溝渠
    540‧‧‧溝渠
    550‧‧‧溝渠
    LED1‧‧‧發光元件
    LED2‧‧‧發光元件
    410‧‧‧間隙
    250‧‧‧光學功能層
    600‧‧‧相反基板
    601‧‧‧電極
    602‧‧‧電極
    603‧‧‧黏著層
    607‧‧‧半透明電極
    210‧‧‧像素
    220‧‧‧像素
    310‧‧‧像素
    350‧‧‧監視器光接收元件
    700‧‧‧光學耦合結構
    701‧‧‧反射構件
    702‧‧‧光
    703‧‧‧光學路徑
    704‧‧‧散射結構
    第1圖係顯示根據第一實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的元件布置實例之圖；第2圖係顯示第1圖所示之光電轉換裝置的剖面結構之圖；第3圖係顯示第1圖所示之光電轉換裝置中的元件結構之剖面圖；第4圖係顯示第1圖所示之光電轉換裝置中的像素單元之電路布置的電路圖；第5圖係顯示對應於第3圖所示之元件結構及第4圖所示之電路布置的元件之平面布置的圖；第6圖係顯示根據第二實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的元件結構之剖面圖；第7圖係顯示對應於第6圖所示之元件結構的元件之平面布置的圖；第8圖係顯示第6圖所示之光電轉換裝置中的像素單元與溝渠之間關係的圖；第9A至9J圖係顯示第6圖所示之光電轉換裝置的製程之剖面圖；第10圖係顯示根據第三實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的像素單元之電路布置的電路圖；第11圖係顯示對應於第10圖所示之電路布置的元件之平面布置的圖；第12圖係顯示第10圖所示之光電轉換裝置中的像素單元與溝渠之間關係的圖；第13圖係顯示第10圖所示之像素單元與光電轉換裝置中的溝渠之間關係的另一實例之圖；第14圖係顯示根據第四實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的像素單元之平面布置的圖；第15圖係顯示第14圖所示之光電轉換裝置中的元件結構之剖面圖；第16圖係顯示第14圖所示之光電轉換裝置中的像素單元與溝渠之間關係的圖；第17圖係顯示第14圖所示之光電轉換裝置中的像素單元與溝渠之間關係的另一實例之圖；第18圖係顯示第10圖所示之光電轉換裝置中的像素單元與溝渠之間關係的又一實例之圖；第19圖係顯示第10圖所示之光電轉換裝置中的像素單元與溝渠之間關係的再一實例之圖；第20圖係顯示根據第五實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的基本元件結構之剖面圖；第21圖係顯示根據第六實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的元件結構之剖面圖；第22圖係顯示根據第七實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的元件結構之剖面圖；第23圖係顯示根據第八實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置的元件結構之剖面圖；第24圖係顯示根據第九實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置中的一像素單元之電路布置的電路圖；第25圖係顯示根據第十實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置中的一像素單元之電路布置的電路圖；第26圖係顯示根據第十一實施例之一光源感測器整合型光電轉換裝置中的一像素單元之電路布置的電路圖；第27圖係顯示第26圖所示之光電轉換裝置中的像素單元之平面布置的圖；第28A和28B圖係顯示第26圖所示之光電轉換裝置中的元件結構之剖面圖；第29A至29D圖係顯示使用在第二實施例之光電轉換裝置之光接收層中的半導體材料之分子結構的圖；以及第30A和30B圖係顯示使用在第二實施例之光電轉換裝置之發光層中的摻雜材料之分子結構的圖。
    100‧‧‧基板
    101‧‧‧閘極
    102‧‧‧閘極絕緣膜
    103‧‧‧源極
    104‧‧‧汲極
    105‧‧‧半導體層
    106‧‧‧絕緣層
    107、108‧‧‧互連
    110、120‧‧‧電晶體
    200‧‧‧發光元件
    201、301‧‧‧透明電極
    202、302‧‧‧堤層
    203、303‧‧‧電洞注入層
    204‧‧‧電洞傳輸層
    205‧‧‧發光層
    206、306‧‧‧電子注入層
    207、307‧‧‧陰極
    300‧‧‧光接收元件
    305‧‧‧光電轉換層
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] 一種光電轉換裝置，包含：一基板，包括多個不透明互連層；一絕緣膜，形成在該基板上，該絕緣膜包括在一基板面內方向上分開的複數個開口；多個發光元件，分別形成在該複數個開口之一些者中，每個發光元件包括由一半導體材料和一上電極層構成的一發光層；以及多個光接收元件，分別形成在該複數個開口之剩餘開口之一些者中，每個光接收元件包括由一半導體材料和一上電極層構成的一光接收層，其中該發光元件的該半導體材料不同於該光接收元件的該半導體材料，且該發光元件的該上電極層和該光接收元件的該上電極層係形成作為多個共同電極，且每個互連層係形成在藉由該開口所確定之區域外的區域上。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該發光層和該光接收層之至少一者係形成以包含一有機半導體。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該發光元件和該光接收元件之每一個更包括在該上電極層之下的一電荷注入層，且該發光元件的該電荷注入層和該光接收元件的該電荷注入層係形成作為多個共同層。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該光接收元件包括一塊材異質接面的一主動層。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中用於該些發光元件的該些開口以及用於該些光接收元件的該些開口係交替地沿著一方向布置，並連續地往垂直於該一方向的方向上布置。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中包括該些互連和多個薄膜電晶體的一主動矩陣層係形成在該基板上。
    [7] 一種光電轉換裝置，包含：一基板，包括多個不透明互連層；一絕緣膜，形成在該基板上，該絕緣膜包括在一基板面內方向上分開的複數個開口；多個發光元件，分別形成在該複數個開口之一些者中，每個發光元件包括由一半導體材料和一上電極層構成的一發光層；以及多個光接收元件，分別形成在該複數個開口之剩餘開口之一些者中，每個光接收元件包括由一半導體材料和一上電極層構成的一光接收層，其中該發光元件的該半導體材料不同於該光接收元件的該半導體材料，該發光元件的該上電極層和該光接收元件的該上電極層係形成作為多個共同電極，且一溝渠係形成在該發光元件與該光接收元件之間的該絕緣膜之一部分中。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該發光層和該光接收層之至少一者係形成以包含一有機半導體。
    [9] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該發光元件和該光接收元件之每一個更包括在該上電極層之下的一電荷注入層，且該發光元件的該電荷注入層和該光接收元件的該電荷注入層係形成作為多個共同層。
    [10] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該光接收元件包括一塊材異質接面的一主動層。
    [11] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該發光元件和該光接收元件共有的一上電極層係形成在該絕緣膜的該溝渠中。
    [12] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該光接收元件包括一塊材異質接面的一主動層，且該光接收元件的該主動層係形成在該絕緣膜的該溝渠中。
    [13] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該絕緣膜的該溝渠之下表面係二維地與該基板上的每個不透明互連層重疊。
    [14] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中用於該發光元件的該些開口以及用於該光接收元件的該些開口係交替地沿著一方向布置，並連續地往垂直於該一方向的方向上布置。
    [15] 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中包括該些互連和多個薄膜電晶體的一主動矩陣層係形成在該基板上。
    [16] 一種光電轉換裝置的製造方法，包含：在一基板上形成包括多個薄膜電晶體和多個不透明互連的一主動矩陣層；在上方形成有該主動矩陣層的該基板上形成用於一發光元件的一下電極層和用於一光接收元件的一下電極層；在上方形成有該些下電極層的該基板上形成一絕緣膜，其包括在用於該發光元件的該下電極層上的一第一開口以及用於該光接收元件的該下電極層上的一第二開口；在該絕緣膜的該第二開口中形成該光接收元件的一光接收層；在該絕緣膜的該第一開口中形成該發光元件的一發光層；以及在該發光層、該光接收層、和該絕緣膜上同時形成該發光元件和該光接收元件共有的一上電極層。
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    法律状态:
    2018-03-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011209848A|JP5558446B2|2011-09-26|2011-09-26|光電変換装置及びその製造方法|
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