活体传感器

摘要

本发明涉及活体传感器。根据一个实施方式，光电转换装置包含：具有不透明互连层(107、108)的基板(100)；形成于基板(100)上并具有多个开孔的绝缘薄膜(106)；由开孔形成的发光元件(200)，所述每一个发光元件(200)具有由半导体材料形成的发光层和上电极层(207)；由开孔形成的光接收元件(300)，所述每一个光接收元件具有由半导体材料形成的光接收层和上电极层(307)；其中，所述发光元件(200)和光接收元件(300)中的半导体材料不同，发光元件(200)和光接收元件(300)的上电极层(207、307)形成了共用电极，且每一个互连层(107、108)形成于由开孔指定的区域外部的区域上。

权利要求

1.一种用于获取活体中信息的活体传感器，包括：

发光元件，该发光元件分别形成在基板上的多个像素区域的一些中；

光接收元件，该光接收元件分别形成在所述多个像素区域的一些剩余的像素中；

用于驱动所述发光元件的发光元件有源矩阵层，该发光元件有源矩阵层形成在所述基板上并包括薄膜晶体管和互连；以及用于驱动所述光接收元件的光接收元件有源矩阵层，该光接收元件有源矩阵层形成在所述基板上并包括薄膜晶体管和互连，所述活体传感器被配置为

在第一时刻驱动所述发光元件中的一些发光元件，用来自所驱动的发光元件的光照射活体的内部并通过所驱动的发光元件周围的所述光接收元件来接收从所述活体的内部反射的光，以及在与所述第一时刻不同的第二时刻驱动所述已驱动发光元件以外的其它发光元件，用来自该其它发光元件的光照射所述活体的内部并通过所述其它发光元件周围的所述光接收元件来接收从所述活体的内部反射的光。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述基板是柔性基板。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，

所述发光元件有源矩阵层包括控制晶体管和驱动晶体管，并且通过所述驱动晶体管在所述发光元件上操作从而即便在当所述控制晶体管处于截止态的时间段也发光。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括驱动晶体管、控制晶体管、发光元件信号线、发光元件扫描线和供电线，其中所述控制晶体管的源极连接于所述发光元件信号线，所述控制晶体管的漏极连接于所述驱动晶体管的栅极，所述控制晶体管的栅极连接于所述发光元件扫描线，所述驱动晶体管的源极连接于所述供电线，且所述驱动晶体管的漏极连接于所述发光元件的阳极。

5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述基板是透明的，并且所述发光元件向所述基板的一侧发射光，且所述光接收元件从所述基板的所述一侧接收光。

6.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光接收元件包括传感器光接收元件和监控光接收元件，所述传感器光接收元件接收从所述发光元件发射并从所述活体的内部反射的光，所述监控光接收元件直接测量从所述发光元件发射的一些所述光而不使所述光出现在所述基板的外部。

7.一种用于获取活体信息的活体传感器，包括：

包括不透明互连层的基板；

形成在所述基板上的绝缘膜，该绝缘膜包括多个在基板中平面方向上分开的开孔；

在所述多个开孔中的一些中分别形成的发光元件，每一个发光元件包含由半导体材料形成的发光层和上电极层；

在所述多个开孔的剩余开孔的一些中分别形成的光接收元件，每一个光接收元件包含由半导体材料形成的光接收层和上电极层；

用于驱动所述发光元件的发光元件有源矩阵层，该发光元件有源矩阵层形成在所述基板上并包括薄膜晶体管和互连；以及用于驱动所述光接收元件的光接收元件有源矩阵层，该光接收元件有源矩阵层形成在所述基板上并包括薄膜晶体管和互连，所述活体传感器被配置为

在第一时刻驱动所述发光元件中的一些发光元件，用来自所驱动的发光元件的光照射活体的内部并通过所驱动的发光元件周围的所述光接收元件来接收从所述活体的内部反射的光；以及在与所述第一时刻不同的第二时刻驱动所述已驱动发光元件以外的其它发光元件，用来自该其它发光元件的光照射所述活体的内部并通过所述其它发光元件周围的所述光接收元件来接收从所述活体的内部反射的光。

8.如权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述发光元件的所述半导体材料与所述光接收元件的所述半导体材料不同，所述发光元件的所述上电极层和所述光接收元件的所述上电极层形成了共用电极，且每一个互连层形成于由所述开孔指定的区域外部的区域上并位于与所述绝缘膜的所述开孔分开的位置，其分开的距离是对应于所述绝缘膜的厚度的两倍或者更多。

说明书

活体传感器

[0001] 本申请是申请日为“2012年6月29日”、申请号为“201210224418.1”、题为“光电转换装置及其制备方法”的分案申请。

[0002] 相关申请的交叉参考

[0003] 本申请基于并要求2011年9月26日提交的在先日本专利申请第2011-209848号的优先权，该申请全文通过引用纳入本文。

技术领域

[0004] 本文所述的实施方式一般涉及光源传感器集成型的光电转换装置及其制备方法。

背景技术

[0005] 近年来，提出了光源传感器集成型的光电转换装置，其用于使用光照射活体并检测其响应的传感器和用于以光学方式检测显示装置的表面状态的传感器等。

[0006] 例如，提出了作为复印机文件读取装置的光源集成型固态图像装置。在该固态图像装置中，在基板的非重叠区域上独立形成了薄膜发光元件和固态图像元件(光接收元件)。用来自发光元件、在基板相对侧上引出的光照射物体，并且用光接收元件检测来自所述物体的反射光。因为所述发光元件和光接收元件在单独的基板上形成，所以可以精确检测物体的状态。

[0007] 然而，在该类型的装置中，由于发光元件和光接收元件是在基板上独立形成的，它们的结构受限制，且需要大量劳动力来制备所述装置。例如，当发光元件的形成在光接收元件的形成之后，已经形成的光接收元件的上层可能在发光元件的形成时被破坏，导致元件特性的劣化。特别地，当使用有机半导体材料时该问题特别明显。除此之外，当在单独的基板上形成发光元件和光接收元件时，来自发光元件的一些光线被装置中的各层反射，进入到光接收元件中，从而导致了检测噪音的增加。

[0008] 例如，作为用近红外光照射活体并检测其响应来获取活体信息的近红外光谱技术，脉冲血氧计已经被投入实际使用。然而，在活体中近红外光比可见光易于传输，但是大量散射。因此，相对于入射光，反射光的量是几个百分数或者更少。因此，需要高灵敏度的检测。然而，在作为流行的光接收元件的微晶Si的PIN光电二极管中，不足以获得对于带隙的近红外光具有高灵敏度的光接收元件。

附图说明

[0009] 图1显示根据第一实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的元件布局的实施例；

[0010] 图2显示了如图1所示的光电转换装置的截面结构；

[0011] 图3所示是如图1所示的光电转换装置中的元件结构的截面图；

[0012] 图4所示是如图1所示的光电转换装置中像素单元的电路排列的电路图；

[0013] 图5显示了根据图3所示的元件结构和图4所示的电路排列的元件的平面布局；

[0014] 图6是根据第二实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的元件结构的截面图；

[0015] 图7显示了根据如图6所示的元件结构的元件的平面布局；

[0016] 图8显示了如图6所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系；

[0017] 图9A至9J所示是如图6所示的光电转换装置的制备过程的截面图；

[0018] 图10所示是根据第三实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的像素单元的电路排列的电路图；

[0019] 图11显示了根据如图10所示的元件排列的元件的平面布局；

[0020] 图12显示了如图10所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系；

[0021] 图13显示了如图10所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系的另一个实施例；

[0022] 图14所示是根据第四实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的像素单元的平面布局；

[0023] 图15所示是如图14所示的光电转换装置中的元件结构的截面图；

[0024] 图16显示了如图14所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系；

[0025] 图17显示了如图14所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系的另一个实施例；

[0026] 图18显示了如图10所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系的另一个实施例；

[0027] 图19显示了如图10所示的光电转换装置中的像素单元与凹槽之间的关系的另一个实施例；

[0028] 图20是根据第五实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的基本元件结构的截面图；

[0029] 图21是根据第六实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的元件结构的截面图；

[0030] 图22是根据第七实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的元件结构的截面图；

[0031] 图23是根据第八实施方式的光源传感器集成型光电转换装置的元件结构的截面图；

[0032] 图24所示是根据第九实施方式的光源传感器集成型光电转换装置中的像素单元的电路排列的电路图；

[0033] 图25所示是根据第10实施方式的光源传感器集成型光电转换装置中的像素单元的电路排列的电路图；

[0034] 图26所示是根据第11实施方式的光源传感器集成型光电转换装置中的像素单元的电路排列的电路图；

[0035] 图27显示了如图26所示的光电转换装置中的像素单元的平面布局；

[0036] 图28A和28B所示是如图26所示的光电转换装置中的元件结构的截面图；

[0037] 图29A至29D显示了第二实施方式的光电转换装置的光接收层中所使用的半导体材料的分子结构；以及

[0038] 图30A和30B显示了第二实施方式的光电转换装置的发光层中所使用的掺杂材料的分子结构。

[0039] 发明详述

[0040] 通常，根据一个实施方式，光电转换装置包含：包含有不透明互连层的基板；形成于基板上的绝缘薄膜，所述绝缘薄膜包含多个在基板中平面方向上分开的开孔；在所述多个开孔中的一些中分别形成的发光元件，每一个发光元件包含由半导体材料形成的发光层、和上电极层；以及在所述多个开孔中的一些剩下的开孔中分别形成的光接收元件，每一个光接收元件包含由半导体材料形成的光接收层、和上电极层。发光元件的半导体材料不同于光接收元件的半导体材料，且发光元件的上电极层和光接收元件的上电极层形成共用电极。除此之外，每一个互连层形成于由开孔指定的区域外部的区域上。

[0041] 下面将结合附图描述根据本文所述的实施方式的光电转换装置。

[0042] (第一实施方式)

[0043] 如图1所示，根据该实施方式的光电转换装置配置有在基板10上铺设成矩阵的发光元件20和光接收元件30。然后，光照射到物体上，并获得照射到物体上的光响应的二维检测。注意到在图1中，所述发光元件20和光接收元件30在各柱中交替排列。然而，该排列方法允许设置更大量的光接收元件30或者发光元件20。

[0044] 图2显示了如图1所示的光电转换装置(传感器阵列)的截面结构。如图2所示，发光元件和光接收元件交替铺设在基板10上。在图2中，附图标记21和22指发光元件；而附图标记31、32和33指光接收元件。为了覆盖发光元件21和22以及光接收元件31、
32和33，在它们之间形成密封的另一基板11和密封层12。从而，保护了元件免受外部机械力、水以及氧的化学影响等。在基板11上，优选形成难以通过其传输气体的阻隔层。此外，优选选择具有高阻隔性质的材料作为密封层12。

[0045] 物体13被来自发光元件21的光照射，且其响应被光接收元件31、32和33检测到，从而检测通过物体13传输并在其内部散射的信息。因为光不仅被发光元件21的相邻像素(光接收元件)31接收到，还被远像素32和33接收到，从而可以获得穿过深光路的信息。为此，通过采用发光元件20和光接收元件30间位置关系的合适组合，可以取得活体的各种信息以及纵深方向的各种信息。由于远处位置的光接收元件的信号变弱，运行的光接收元件必须具有高灵敏度，且必须防止由不需要的光产生的噪音。

[0046] 在另一时间段，对发光元件22进行控制，使其发射光，来代替发光元件21，且该光被周围的光接收元件接收，从而以二维方式获取物体13的信息。当装置应用于活体传感器时特别有效。即，光线穿过光路14进入到各光接收元件中，通过光路14的各条信息，活体传感器可以获得光线的强度，所述光线的强度对应于作为反射光线的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的量。

[0047] 通过按序发射多波长的光线(例如，760和840nm)，还可以通过光谱计算氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的量。此外，由于诸如手臂的部分具有弯曲表面，希望传感器的阵列是可灵活弯曲的。

[0048] 图3显示了该实施方式的基本结构的截面。在透明基板100上形成了有源矩阵层，其允许来自发光元件200的光通过。即，在基板100上形成了驱动、控制和读取薄膜晶体管(包括用于读取来自光接收元件300的信号的薄膜晶体管110和用于控制向光接收元件200施加的电压的薄膜晶体管120)、互连107和108(扫描线、信号线、供电线等)等。

[0049] 由底门/底接触有机薄膜晶体管形成光接收元件300侧上的晶体管110，所述底门/底接触有机薄膜晶体管配置有门101、门绝缘薄膜102、源103、漏104和半导体层105。发光元件200侧上的晶体管120具有同晶体管110相同的配置。

[0050] 有机半导体可以是低分子或者高分子材料，且可以使用喷墨系统涂覆或者沉积形成。作为薄膜晶体管，不仅有机半导体，无定形硅、微晶硅、多晶硅或者诸如InGaZnOx的金属氧化物都可以用作活性层。此外，可以使用诸如逆向交错型和平面型的各种结构。特别地，由于有机薄膜半导体的高度灵活性，其优选应用于活体传感器。

[0051] 应注意，所述基板100可以是诸如PEN、PES或者PC的塑料基板，或者是由玻璃纤维和有机树脂构成的混合基板。此外，所述基板100可以包含0.1mm或者更薄的玻璃基板。当有机树脂基板对于气体具有渗透性并造成了问题时，可以使用由阻隔层形成的基板。此外，可以使用具有静电屏蔽电极的基板。

[0052] 在由薄膜晶体管110和120形成的基板100上形成了作为钝化层和间介电层的绝缘层106。在此绝缘层106上，形成了获得有源矩阵层的电极连接所需的接触孔。在绝缘层106上，形成了透明电极201和301，所述电极通过接触孔与有源矩阵层的电极连接。所述透明电极201和301可以由ITO形成，这是一种通过在树脂或者有机透明导电薄膜中分散诸如ITO的微粒来制备的材料。在透明电极201和301以及绝缘层106上，形成界定发光元件200的区域所需的工作面(bank)202，以及界定光接收元件300的区域所需的工作面302。所述工作面202和302由绝缘薄膜形成，且在发光元件200和光接收元件300的预期形成区域具有开孔。开孔中的工作面202和302的底部位于透明电极201和301的外周的内部。根据此结构，可以防止在发光层和光接收层的有机半导体层中形成电流集中部分，所述电流集中部分是由于像素电极边缘引起的缺陷或者电流浓度导致的。也就是说，可以防止有机半导体层的劣化。

[0053] 信号线层、门层等的互连107和108在工作面202和302的开孔位置范围上的二维重叠得到抑制。该结构可以防止来自发光层的光线(所述光线已传输通过阵列绝缘层106)直接冲击互连107和108并传输到达光接收层侧。在此实施方式中，所述互连107和
108(反射电极层)的位置与发光层和光接收层的工作面上开孔的直接下方的位置分开，分开的距离是相应的工作面厚度的两倍或者更多。根据该结构，即使当被限制在绝缘层106中的光线散射时，也可以减少进入到光接收层的光的量。此外，可以通过互连107和108的散射以及绝缘层106的内部传输来抑制来自发光层的光线。也就是说，可以抑制基板内部的杂散光线，所述杂散光线可能干扰非常弱光线的接收。在此方面，可以增强检测灵敏度。

[0054] 在光接收元件300中，在透明电极301上形成了空穴注入层303，且在该层上形成了光电转换层(光接收层)305。所述光电转换层305可以包含有机半导体。例如，所述光电转换层305可以采用主体异杂结构，所述主体异杂结构如下制备。也就是说，在有机p型半导体和有机n型半导体在合适的溶液中溶解并涂覆之后，通过干燥和退火微观相分离p型半导体和n型半导体，以自组装方式形成p-n结。所述空穴注入层303可以使用PEDOT：PSS或者NPB。应注意，可以包括电荷传输层、防止层之间相互扩散的中间层、用于界定电荷的阻挡层等作为光接收元件300的层配置。

[0055] 另一方面，通过在透明电极201上依次堆叠空穴注入层203、空穴传输层204以及发光层205来形成发光层200。由于发光波长的各种变化，所述发光层205优选由有机半导体形成。应注意，也可以在发光元件200中形成中间层和阻挡层，或者发光层可以采用多层结构，从而有助于电子空穴耦合以及电荷的界定。无需总是在工作面的内部而是可以在工作面上形成配置发光元件200和光接收元件300的各层。对于通过沉积方法的形成，薄膜形成区域可以指定使用金属掩模等，从而在工作面上提供边界。

[0056] 然后通常形成了发光元件200的电子注入层206和阴极电极207，以及光接收元件300的电子注入层306和阴极电极307。对于所述电子注入层206和306，可以使用诸如LiF或者CsF的氟化物或者诸如Ca的钙化合物。对于阴极电极207和307，可以使用Al、Ag等的金属层。

[0057] 因为希望所述电子注入层206和306降低功函数(约3eV)，可以使用前述对于氧和水具有易感性的材料。通过形成发光元件200和光接收元件300的共用电子注入层206和306以及共用阴极电极207和307，甚至可以使用低抗性材料同时形成发光元件200和光接收元件300。鉴于此，可以提升光接收元件300和发光元件200的特性。特别地，由于光接收活性层采用了主体异杂结，光接收活性层形成之后的表面可以是稳定的。鉴于此，甚至当在光接收元件300形成之后再形成发光元件200的各层，也可以消除其影响。

[0058] 除此之外，由于可以在整个表面上形成作为共用电极的阴极电极207和307，可以降低总体抗性。从而，可以降低由于发光元件200中的电流而产生的电压下降，且可以降低光接收元件300和另一个元件间的电耦合。鉴于此，可以降低干扰。为了保护具有低环境抗性的电子注入层206和306，可以在电极形成之后立即形成密封层和密封基板(未示出)。在此情况下，发光元件200和光接收元件300都可以保持高性能而不使它们的元件特性劣化。

[0059] 近红外光的发射和接收需要预定带隙，也就是，跃迁水平间隙。鉴于此，对于各元件优选使用具有许多变化的材料特性的有机半导体。特别地，在具有低热抗性的柔性基板上形成元件的过程中，有效地使用了有机半导体来获得低温过程。此外，由于可以使用高性能有机半导体，可以获得较高灵敏度和较高性能。

[0060] 图4是本实施方式的一个像素单元的电路图。光接收元件300的阳极通过晶体管110与传感器信号线115连接。晶体管110的门与传感器扫描线114连接。发光元件200的阳极与驱动晶体管120的漏连接，所述驱动晶体管120的源与供电线126连接。储能电容122和控制晶体管121的漏与驱动晶体管120的门连接。所述储能电容122的其他终端与供电线126连接。控制晶体管121的源与发光元件信号线125连接，而控制晶体管121的门与发光元件扫描线124连接。发光元件200的阴极与阴极电极123(图3中的207)连接，而光接收元件300的阴极与阴极电极113(图3中的307)连接。形成了这些阴极电极
113和123大致覆盖了整个像素区域作为共用电极。

[0061] 在该电路排列中，在发光元件200侧，扫描线124设定为高水平(当晶体管是p通道晶体管时低电压作为电压)以使得控制晶体管121生效，从而通过信号线125的信号电压设定驱动晶体管120的门电压。当扫描线124变为低水平(在p通道晶体管的情况下高电压作为电压)以使得控制晶体管121失效时，由储能电容122和门电容维持电压。然后，根据该电压的电流从驱动晶体管120输送到发光元件200，从而导致发光元件200发射具有预定强度的光。

[0062] 另一方面，在光接收元件300侧，扫描线114变为高水平以使得晶体管110生效，从而导致了光接收元件300的电荷流向信号线115。集成电路(未示出)与信号线115连接，从而获得了与流动电荷量成正比的输出电压。同时，信号线115的电势设定到预定值，从而将光接收元件300的阳极侧的电势设定为合适的偏压作为检测灵敏度。当扫描线114变为低水平以使得晶体管110失效时，光接收元件300的阳极电势根据基于进入光接收元件300和元件电容的光的量的光电流发生改变。然后，所述光接收元件300根据光照量积累一段时间的电荷直到晶体管110再次生效。通过按序读取这些电荷，可以检测来自需检查的物体的光的反射量。由于所述光接收元件300排列成矩阵，可以进行二维检测。因此，所述光接收元件300可以被用作如图2所示的传感器。

[0063] 图5显示了对应如图3所示的截面和如图4所示的电路的元件的布局。图5中的截面A-A’对应图3。图5显示了细化到(up to)工作面结构的元件，发光元件、光接收元件、共用电极等未示出。

[0064] 在光接收元件300的透明电极301的内部形成了工作面边界312，且该边界的内部区域作为光接收区域。晶体管110的门与光接收元件扫描线114连接。晶体管110的源与光接收元件信号线115连接。晶体管110的漏与光接收元件300的较低电极301连接。通过涂覆或者沉积有机半导体来形成半导体层105。

[0065] 在发光元件200的透明电极201的内部形成了工作面边界212，且该边界的内部区域作为发光区域。形成具有与光接收元件晶体管110相同配置的驱动晶体管120和控制晶体管121。储能电容122在与晶体管120的门和扫描线124相同的层中形成较低电极，在与门绝缘薄膜102相同的层中形成绝缘层，在与晶体管120的源/漏和信号线126相同的层中形成上电极。所述储能电容122通过接触孔与晶体管121连接。按照与晶体管110的半导体层105同样的方式，还形成了晶体管120和121的半导体层135和145。

[0066] 在整个表面上形成了发光元件200和光接收元件300的共用层。然而，由于这些层被工作面和钝化/间介电层隔离，在它们的功能方面没有产生问题。除此之外，阴极电极207和307作为共用层起到抵抗外部静电噪音的屏障的作用。鉴于此，光接收元件300甚至可以不受噪音影响检测小电荷。

[0067] 如上所述，根据本实施方式，发光元件200和光接收元件300在单独基板100上形成，发光元件200的发光层以及光接收元件300的光接收层使用不同的半导体材料，共同形成发光元件200的电荷注入层206和阴极电极207以及光接收元件300的电荷注入层306和阴极电极307。根据该结构，当物体被光照射且检测到其响应时，可以提升检测灵敏度，且可以降低噪音。

[0068] 更具体地，由有机半导体构造的具有预定特性(例如，具有近红外光灵敏度)的光接收元件300和具有预定特性(例如，发射近红外光的特定波长)的发光元件200，是整体形成的。然后，由于它们的电荷注入层206和306可以使用具有低抗性(防水性、耐化学性、耐氧化性等)但是高性能的氟化物和钙化合物，所以可以保证高性能。形成厚或薄的共用上电极207和307，且不经过任何退火。鉴于此，可以保证高性能。然后，由于可以抑制阵列中的光通过绝缘层传输并进入到光接收元件300，所述光来自在单独基板100上形成的发光元件200，可以降低噪音，并保证了高检测灵敏度。

[0069] (第二实施方式)

[0070] 图6显示了根据第二实施方式的光电转换装置的基本元件结构，而图7显示了第二实施方式的平面布局。图7中的截面A-A’对应图6。应注意，如同图3和5，用同样的附图标记表示共同部分，并省略对其的具体描述。

[0071] 如图6所示，本实施方式具有在发光元件200和光接收元件300之间形成工作面凹槽500的特征。此外，在工作面凹槽500中形成了作为共用电子注入层206和306的相同结构406和407以及发光元件200和光接收元件300的阴极电极207和307。此外，如图7所示，在光接收元件300的信号线115与发光元件200的供电线126之间形成凹槽500。
通过以此方式形成工作面凹槽500，并在凹槽500中形成阴极电极407，所述阴极电极407可以反射并吸收来自发光元件200的光。根据本结构，可以极大地消除到达光接收元件300的来自发光元件200的光，且来自物体的弱光可以被高灵敏度检测而没有任何噪音。希望使用Al、Ag等形成厚度为100nm或者更厚的阴极电极407(207、307)。

[0072] 如图7所示，凹槽500优选位于发光元件200的柱和光接收元件300的柱之间，从而取得光屏蔽作用。图8显示了所述的凹槽500在像素电路中的位置。图8没有显示诸如互连与凹槽500之间的重叠的具体关系。此外，图8显示了可能与互连重叠或者可能不与互连重叠的凹槽。应注意，所述凹槽500可能是部分形成的。通过在凹槽与扫描线之间留下工作面，可以取得降低寄生电容的作用。

[0073] 如上所述，根据本实施方式，由于来自发光元件200的光被在发光元件200和光接收元件300之间形成的工作面凹槽500截取，可以抑制所述光接收元件300被来自发光元件200的光直接照射。鉴于此，可以降低由于光线(杂散光线)与来自物体的原始响应光线间的差异而产生的噪音，从而增强检测灵敏度。此外，通过将材料(阴极电极)407埋入工作面凹槽500，所述材料407吸收或者反射来自发光元件200的光，可以进一步降低噪音。

[0074] 图9A至9J是用于解释根据第二实施方式的光电转换装置的制造方法的加工截面图。

[0075] 如图9A所示，在诸如塑料基板的基板100上形成门电极101、扫描线等，通过在有机树脂或者玻璃基板中混合玻璃纤维来制备混合基板(可以在基板或者有机树脂上形成阻隔层和下涂层)。在形成它们之后，可以印刷纳米银油墨(分散有Ag纳米颗粒的导电油墨)，然后可以烘烤所述纳米银油墨。可以通过溅射形成诸如MoTa或者MoW的导电薄膜，之后可以通过正常光刻方法形成光刻胶图案，且可以使用此光刻胶图案作为掩模来蚀刻所述导电薄膜。在此情况下，在通过溅射形成200nm厚的MoW薄膜之后，其通过干蚀刻进行。

[0076] 如图9B所述，在形成了门绝缘层102之后，形成了预定的接触孔。更具体地，涂覆诸如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、氟树脂、部分氟树脂或者聚乙烯酚(PVP)的有机层，然后退火。然后，在形成了光刻胶图案之后，所得结构需要进行蚀刻来形成接触孔。可以用印刷方法局部涂覆门绝缘层102。此外，可以形成具有光敏性的门绝缘层102，可以曝光并显影以形成图案，然后可以通过退火来固化。在通过CVD或者溅射形成诸如SiOx的无机薄膜之后，可以通过光刻方法形成接触孔。此外，可以堆叠无机和有机薄膜作为门绝缘层102。在此情况下，在涂覆光敏部分氟树脂并进行曝光/显影处理之后，在150℃下退火，从而形成薄膜。

[0077] 如图9C所示，形成了具有所需图案的源/漏电极103和104以及诸如信号线和供电线的互连107和108。如同门电极101相同的方式，可以使用各种方法和材料形成这些电极和互连。在此情况下，在通过印刷涂覆纳米银油墨(Ag-纳米油墨)形成所需图案之后，在150℃下烘烤，从而形成薄膜。

[0078] 如图9D所示，通过涂覆、沉积或者CVD等形成半导体层105。可以由有机或者无机材料形成所述半导体层105。通过印刷形成所述层之后，可以形成表面能量图案，之后可以涂覆材料。也就是说，在基板表面形成了亲液部分和疏液(排斥液体)部分的图案之后，在这些图案上印刷半导体溶液使得半导体溶液留在所述亲液部分上。然后，干燥所述半导体溶液以形成半导体图案。可以在形成工作面图案之后涂覆所述半导体溶液。也就是说，在所述工作面中涂覆半导体溶液，然后在被工作面隔开的部分印刷半导体材料。然后，干燥所述半导体材料以形成半导体图案。在此情况下，尽管未示出，工作面用光敏性树脂进行曝光和显影，然后退火形成工作面，并在该处印刷半导体以形成半导体图案。

[0079] 通过在溶液中浸渍，形成了PFBT(五氟苯硫醇(Pentafluorobenzenethiol))SAM(自组装单层)或者F4TCNQ层，所述层增强了作为源/漏电极中的Ag电极的功函。对于有机半导体，通过喷墨法涂覆低分子6,13-二(三异丙基-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1000nm范围内。

[0080] 如图9E所示，在如图9D所示的结构上形成了用作钝化薄膜和间介电层的绝缘层106，在所述绝缘层106上形成了接触孔图案。所述绝缘层106可以是有机或者无机薄膜，或者可以通过堆叠两薄膜形成。在此情况下，在使用光敏氟树脂曝光和显影之后，通过在小于或等于150℃下退火形成具有0.5至3μm厚度的薄膜。

[0081] 如图9F所示，形成了发光元件200和光接收元件300的透明导电电极201和301。更具体地，在溅射ITO薄膜之后，其可以通过光刻方法蚀刻来进行加工。可以印刷并涂覆分散有ITO颗粒等的油墨，之后可以对其进行退火。在此情况下，在印刷了分散有ITO纳米颗粒的油墨之后，可以通过退火形成这些电极。

[0082] 如图9G所示，在所述电极上形成了由绝缘薄膜制备的工作面202和302，且形成的工作面202和302的开孔位于透明导电电极201和301的内部。可以通过图案印刷或者可以使用光敏树脂来形成所述开孔。在此情况下，使用光敏丙烯酸树脂将薄膜厚度设置为5至10μm范围内。此外，在发光元件200和光接收元件300之间形成了凹槽500。

[0083] 如图9H所示，在光接收元件侧上的工作面的开孔中形成了包含光接收元件300的光接收活性层的层303和305。对于空穴注入层303，通过涂覆并干燥PEDOT:PSS形成了薄膜。在此情况下，可以仅在光接收元件300中形成所述PEDOT:PSS。然而，本发明并不限于此，且还可以在发光元件200中形成作为空穴注入层的所述PEDOT:PSS。通过在发光元件200和光接收元件300中形成共用空穴注入层，可以通过等离子体处理很容易地对电极表面进行界面控制(清洁、功函控制)。在空穴注入层303上，作为光接收活性层305，p型有机半导体和n型有机半导体分别溶解于溶剂中，并用喷墨系统或者分散剂部分涂覆。之后，通过干燥和退火形成了主体异杂结构。

[0084] 作为对近红外光具有灵敏度的材料，对于p型半导体，可以使用聚{N-[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}(PDTP-DTDPP(Bu))。本发明不限于此，可以使用聚{N-[1-(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}(PDTP-DTDPP)。对于n型半导体，可以使用PCBM富勒烯或者PC70BM。

[0085] 图29A至29D显示了它们的分子结构。PDTP-DTDPP(Bu)是HOMO-LUMO差＝1.27eV并吸收近红外光的材料。对于元件的灵敏度，高至1100nm，特别是700至900nm的波长，可以获得大于或等于20％的外部量子效率EQE。对于溶剂，可以使用氯仿和邻二氯苯的混合溶剂(体积比为4：1)。然而，可以选择能在有机材料和下方基板中获得性质的合适的溶剂。

[0086] 活性层305的薄膜厚度设定为1至10μm。众所周知，可以通过增加薄膜厚度来降低暗电流。通过增加薄膜厚度，可以防止由于暗电流导致的在光接收元件300上的电荷积累所产生的在光辐照时间内的信号差异的降低。特别地，通过将薄膜厚度设为大于或等于2μm，可以充分降低暗电流，并可以防止灵敏度的下降。另一方面，当增加了薄膜厚度，因为对于来自发光元件200的侧向光的灵敏度的增强，由于杂散光产生的噪音趋向于增大。因此，可以进一步增强第二实施方式的结构中工作面凹槽500的光屏蔽作用(以降低任意泄漏)。通过在120℃下退火形成主体异杂结构。应注意，对于光接收元件300，可以根据波长和灵敏度形成p型和n型半导体的多层结构。

[0087] 如图9I所示，形成了包含发光元件200的发光层的层203、204和205。在此情况下，PEDOT:PSS被用作空穴注入层203。通过在基质层中掺杂Pt-四苯基四苯并卟啉(Pt(tpbp))引起发光层205发射近红外波长(靠近780nm峰值波长)，所述Pt-四苯基四苯并卟啉(Pt(tpbp))通过混合PVK和OXD-7制备以增强其电子传输。

[0088] 作为另一个配置，PEDOT:PSS或者MoO3被用作空穴注入层203，而NPB被用作空穴传输层204。对于发光层205，使用Alq3引入预定的掺杂剂作为基质层。除此之外，BCP被用作空穴阻挡层，而Alq3被用作电子传输层。通过偶联基于三苯基胺和基于苯并二(噻二唑)的材料来获取所使用的掺杂剂(通过掺杂剂材料和浓度改变了峰值波长范围在750-850nm附近的波长)。在此情况下，通过将电子-空穴对注入到具有大HOMO-LUMO带隙的基质材料中并通过将载体移动到掺杂剂的HOMO-LUMO能级，产生了由耦联引起的发光。

[0089] 当使用所述材料作为光接收元件300时，几乎没有获得对于光接收元件的灵敏度。然而，如同本实施方式中，当独立构造发光元件和光接收元件时，还可以获得诸如来自活体的信息的非常微弱的信号。可以通过沉积形成或者通过涂覆部分形成发光元件200的各层203至205。这些有机发光元件对于退火具有易感性。当在发光元件200的薄膜形成前，进行形成光接收元件300的主体异杂结构所需的退火(例如，120℃)时，可以防止由于退火导致的发光元件200的劣化。应注意，可以在发光元件200和光接收元件300中同时形成空穴传输层。图30A和30B显示了适合近红外光发射的掺杂材料的结构。

[0090] 最后，如图9J所示，形成了发光元件200和光接收元件300的共用电子注入层206和306以及阴极电极207和307。在此情况下，由LiF或者CsF等形成了所述的电子注入层，由Al形成了所述的阴极电极。设定Al薄膜的厚度落在100nm至3μm的范围内。随着薄膜厚度的变大，增强了凹槽500的光屏蔽性质，还可以降低电阻，并降低了退火前水的渗透，从而抑制了劣化过程。尽管未在本实施方式中描述，在电极形成之后进行密封。此时，由于同时形成了发光元件200和光接收元件300的电极，因此进行密封的同时可以抑制元件的劣化。

[0091] 如上所述，根据本实施方式，可以选择发光元件200和光接收元件300的最佳材料和配置，并可以获得响应近红外光的非常微弱的信号。应注意本制造方法适用于其他实施方式。

[0092] (第三实施方式)

[0093] 图10显示了根据第三实施方式的光电转换装置的像素单元的电路排列，图11显示了所述像素单元的布局。

[0094] 在本实施方式中，主动型放大器排列成光接收元件300的检测电路。光接收元件300的一个电极与源跟随器的放大器薄膜晶体管111的门连接，晶体管111的源电极与供电线116连接。晶体管111的漏电极通过开关晶体管110与信号线115连接。开关晶体管
110的门与扫描线134连接。当扫描线134进入高水平之后，晶体管110生效，所述晶体管
110向信号线115输送电流。在此情况下，根据光接收元件300上入射光的电荷设定了放大晶体管111的门电压。然后，通过开关晶体管110向信号线115输送了约低Vth的电压。

[0095] 根据本排列，与上述图4中所示的放大器减小电路比较，与晶体管尺寸和开电流有关的流过信号线115的电荷量可以是大电荷量的。从而，可以抑制外部噪音的影响。这对于活体传感器是特别有效的，所述活体传感器使用时与人体紧密接触或者以可穿戴方式粘附在人体上。应注意在放大器类型的情况下，即使在读取后，光接收元件300上的电荷也不能回到恒定电压。鉴于这个原因，将重启晶体管112与光接收元件300连接，在另一扫描线134的高水平时间内设定重启线号线117的电压。从而，可以重复进行读取操作。发光元件侧的电路和排列同图4和图5中的电路和排列。

[0096] 在此情况下，使用了与像素垂直相邻的光接收元件300的读取扫描线114。鉴于此原因，在电荷读取之后光接收元件300被重启直到下一次读取操作的一段时间内，光接收元件300积累电荷。读取扫描线114通常用作发光元件200的写入扫描线124。在本方法中，通过降低扫描线134的数量，可以增加每一个像素中的面积。其能有效增加发光元件200和光接收元件300的有效面积，并增强检测灵敏度和发射强度。应注意共用扫描线134适用于其他实施方式。在类似本实施方式的放大器类型中，扫描线114和124可以是没有共用化的独立的信号线。此外，还可以使用独立的读取扫描线和重启扫描线。通过采用这些作为独立个体的互连，可以自由地控制时间，从而有效地实现灵敏度调节和降噪。

[0097] 在本实施方式中，在发光元件200的工作面(像素边界212)和光接收元件300的工作面(像素边界312)之间还形成了凹槽500。在工作面凹槽500中形成了发光元件200和光接收元件300的共用阴极电极407和电子注入层406，从而进一步增强了光屏蔽性质。通过此结构，可以抑制光进入到光接收元件300中，从而降低噪音。

[0098] 凹槽500的底部表面被设计成与发光元件200的供电线126重叠。通过此结构，即使当照射到凹槽500的侧表面上的光被以基板方向反射时，所述光被供电线126截取，光仅以向下方向出现。鉴于此原因，可以抑制到达光接收元件300的杂散光。此外，在本实施方式中，光接收元件300的供电线116铺设在发光元件200的供电线126的临域。此时，由于凹槽500的底部表面被设计成与光接收元件300的供电线116重叠，可以增加凹槽500的宽度。鉴于这个原因，放宽了工作精度以易于制造。此外，即使当供电线(作为电极免受或者遭受较小电势变化)和阴极电极之间的绝缘层被薄化时，所述阴极电极也能免受寄生电容的影响，且遭受较小噪音和较小变化。凹槽500和光接收元件侧上的供电线116之间的重叠还可以截取杂散光的入射路径，从而提供光学噪音降低作用。图12显示了多个像素和像素电路上的凹槽500间的整体关系。

[0099] 应注意，光接收元件300的供电线116可以排列在与图10和11相反位置的图10和11中的右侧。然后，当光接收元件300铺设于发光元件200左侧时，对于凹槽布局，凹槽可以与光接收元件300的供电线重叠。在此情况下，可以取得与发光元件侧上的供电线重叠相同的效果。图13显示了像素与凹槽500间的整体关系。免受电压变化的供电线铺设在发光元件200和光接收元件300的相邻柱之间。鉴于此原因，即使当每一个凹槽500铺设与互连重叠时，仍就实现了遭受寄生电容影响较小的布局。通过将每一个凹槽500重叠在互连上，增强了光屏蔽作用。

[0100] (第四实施方式)

[0101] 图14显示了根据第四实施方式的像素的平面布局，图15显示了图14的A-A′截面。

[0102] 在本实施方式中，设计了工作面的凹槽的布局。本实施方式具有以下特征：凹槽510铺设在发光元件200的外部周边上，凹槽510的底部表面与有源矩阵的电极(供电线)126重叠。凹槽510与电极126在发光元件200与光接收元件300之间的位置重叠。当光被以基板方向反射时，电极126对照射凹槽510侧表面的光进行抑制，以免所述光以斜方向出现。从而，可以抑制到达光接收元件300的杂散光，从而降低了由泄漏引起的噪音。

[0103] 在图14和15中，被凹槽510重叠的互连是供电线126。作为替代，还可以使用扫描线和信号线。使用它们的矩阵交叉点，可以铺设凹槽以围绕发光元件单元的外部周边，从而增强了光屏蔽作用。图16显示了凹槽510与像素电路之间的关系。

[0104] 对于凹槽510的布局，可以形成多凹槽510。图17还显示了第四实施方式中的光接收元件侧上的凹槽510的多重布局。在图18中，进一步将凹槽520添加到如图13所示的布局上。通过排列多凹槽，可以增加光屏蔽作用，且可以获得噪音的降低以及阻抗匹配效应。

[0105] 可以部分形成所述凹槽。可以获得光屏蔽作用或者可以通过设计凹槽之间的关系来获得对应于高强度部分的屏蔽。例如，在图19中，在光接收元件300的信号线附近间断地形成了凹槽530。由于与扫描线的重叠部分上没有形成凹槽530，可以降低扫描信号的延迟，且可以抑制扫描信号的大电势变化在共用电极上作为噪音的叠加。在供电线与扫描线的每一个重叠部分上形成了凹槽540，从而抑制了由于与扫描线重叠导致的寄生电容的产生。沿着光接收元件侧上的供电线延伸的凹槽550通过整个表面，且这些凹槽可以获得光屏蔽作用。

[0106] 如上所述，可以在发光元件200与光接收元件300之间形成多凹槽510，无任意凹槽510的部分可以被另一部分补偿。

[0107] (第五实施方式)

[0108] 图20显示了根据第五实施方式的光电转换装置的基本元件结构。

[0109] 本实施方式具有以下特征：在工作面凹槽500中形成层405，所述层405包含光接收元件300的光接收活性层305，所述工作面凹槽500铺设在发光元件200与光接收元件300之间。光接收活性层具有吸收光吸收灵敏波长的光的特性。鉴于此原因，通过在工作面凹槽500中形成光接收活性层，通过吸收杂散光来获得光屏蔽作用。所述光接收活性层是形成的厚度为1至10μm的半导体层。由于所述光接收活性层由半导体形成，因此其导电性比金属低，且由于静电电容导致的与下活性层的耦联降低。从而，可以放宽对凹槽500的布局位置的限制。

[0110] 当发光元件200和光接收元件300的共用电极207和307由半透明材料形成时，本实施方式还对基板100的相反侧的输出光有效。也就是说，即使因使用半透明电极降低了电极的光屏蔽作用，仍旧可以通过光接收活性层的吸收来抑制杂散光的影响。

[0111] (第六实施方式)

[0112] 图21显示了根据第六实施方式的光电转换装置的基本元件结构。

[0113] 本实施方式具有以下特征：形成了不连续的光接收元件300和发光元件200的共用电极层，并形成了隔离光接收元件300的区域和发光元件200的区域的图案。也就是说，通过形成间隙410，发光元件200的电极层207与光接收元件300的电极层307相互隔离。可以通过形成电极层之后的掩模沉积来实现该结构。

[0114] 通过此结构，可以防止由于流过发光元件200的电流导致的光接收元件300的阴极电极电势的变化的影响，从而有助于检测非常微弱的变化。本结构适用于宽阔像素区域和发光元件低转换效率的情况。应注意，无论电极是隔离或者形成于整个表面上，可以根据材料以及装置设计选择合适的方法。

[0115] (第七实施方式)

[0116] 图22显示了根据第七实施方式的光电转换装置的基本元件结构。

[0117] 本实施方式例举了包含光学功能层250的发光元件200的结构。光学功能层250的一个例子是限制了透射波长的滤色器，另一个例子是包含微型透镜的提取机理部件，所述提取机理部件增强了光提取。优选在发光元件200的较低电极201之下形成光学功能层250。此外，光学功能层250被工作面层覆盖，从而即使当形成了工作面层的凹槽500时，仍有效地具有光屏蔽作用。

[0118] (第八实施方式)

[0119] 图23显示了根据第八实施方式的光电转换装置的基本元件结构。

[0120] 在本实施方式中，改进了图20所示的实施方式。本实施方式采用了顶发射/顶接收结构，且形成了作为共用电极的诸如薄膜MgAg合金的的半透明电极607。在此情况下，由于电极的薄层电阻变高，发射电流引起了电极中的电压下降。鉴于此原因，该电压下降导致了发射强度的不均匀，并影响了施加到共用于光接收层的电极的偏压。此外，该电压下降导致了光接收灵敏度的不均匀。特别地，当装置尺寸较大时，例如，当装置包裹住手臂以获得宽阔范围的信号时，产生了问题。

[0121] 因此，本实施方式具有以下特征：在相对基板600上形成了电极601和602以显著地降低电阻。需要辅助互连601以实现电阻的降低，且在基板600上形成了由ITO等制备的连接到互连601的透明低电阻电极602，所述基板600还用作保护/密封基板。然后，此透明低电阻电极602通过粘合剂层603与发光/光接收元件基板粘合。发光/光接收元件基板的半透明电极607与相对基板600的电极601和602通过完整面内表面或者部分面内表面电连接。从而，可以极大地降低它们的连接电阻以抑制半透明电极607中的电压下降。希望粘合剂层603具有导电结构，例如，分散有透明导电微粒的粘合剂材料。或者，对电极的凸起部分可以与半透明电极607直接接触并连接，并用粘合剂层填充间隙来固定它们，从而得到相同的效果。

[0122] 应注意，优选用包含如图2所示的光接收活性层作为主要组分的层405来填充在发光/光接收元件基板上的发光元件和光接收元件之间形成的凹槽500。然而，本发明不限于此，且可以结合另一种凹槽结构。

[0123] (第九实施方式)

[0124] 图24显示了根据第九实施方式的光电转换装置中的像素单元的电路排列。

[0125] 在本实施方式中，发光元件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。通过以扫描方向堆叠发光元件200的像素210和220所定义的宽度设定了光接收元件300的像素310的扫描方向间距。发光元件像素包含具有不同发射波长的发光元件LED1和LED2。对于活体的近红外光的信息，例如波长为760和840nm的光线照射，得到了对应于氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的量的信号。通过这些信号，假设来自发光元件的光线的路径穿过对应于两个波长的相同部分，可以检测血红蛋白的状态。因此，如同本实施方式将两波长的发光元件铺设在邻近位置是有效的。此外，仅需要设定对于两个波长的光接收元件的空间分辨率。因此，通过如图24所示的布局，可以保证大的光接收面积，并可以改善检测灵敏度。特别地，通过相对于像素垂直分割发光元件200的扫描线124，扫描线都需要通过光接收元件像素。本结构适合于增加光接收面积。

[0126] 由于仅需要为光接收元件300形成凹槽500，仅需要在发光元件200的每个柱之间以及光接收元件300的每个柱之间形成所述凹槽500。更优选铺设每个凹槽500，使得所述凹槽500能部分或者全部重叠发光元件200和光接收元件300的供电线。可以在其他实施方式中采用相同的互连间的关系。

[0127] (第十实施方式)

[0128] 图25显示了根据第十实施方式的光电转换装置中的像素单元的电路排列。

[0129] 在本实施方式中，将发光元件200具有不同波长的像素210和220沿着信号线方向铺设在相邻位置。相对应这些像素铺设光接收元件300的像素310。也就是说，多个发光元件200并列铺设，在这些元件旁边铺设光接收元件300。当光接收元件300具有足够的灵敏度但是每一个发光元件200的发射效率较低时，或者当通过降低发光元件200的电流密度来延长使用寿命时，希望采用所述铺设。

[0130] 如图2所示，获得了活体信息之后，被大多数邻近像素接收的光线仅可以提供浅信息，并分析独立像素的光接收信号以获得较深信息。在此情况下，可以使用前述的发光元件阵列，如果需要可以对位置进行校正。

[0131] 仅需要在光接收元件300中形成凹槽500。由于没有在发光元件200之间形成凹槽500，可以提升布局和孔径比的自由度。

[0132] (第十一实施方式)

[0133] 图26显示了根据第11实施方式的光电转换装置中的像素单元的电路排列。

[0134] 本实施方式显示了主要校准发光元件200的发射强度的劣化以及光接收元件300的老化所需的排列。将监控光接收元件350相对应光接收元件300排列，所述监控光接收元件350测定了来自基板内部的发光元件200的光而不使得光出现在基板的外部，所述光接收元件300接收由发光元件200发射的光的反射光并使得光出现在基板外部。可以基于监控光接收元件350的光接收信号进行反馈控制以控制到达发光元件200的电流从而获得相同的强度。或者，可以基于监控光接收元件350的信号校正光接收元件300的信号。此外，在光接收元件300周围形成的凹槽510抑制了到达光接收元件300的杂散光，从而增强了灵敏度。此时，监控光接收元件350和发光元件200之间的光学耦合结构700与凹槽510分离。从而，即使当发光元件200发生劣化，也可以取得来自活体的高精度信息。

[0135] 图27显示了实际的像素布局。图28A和28B分别显示了A-A′截面和B-B′截面，所述A-A′截面显示了光学耦合结构，所述B-B′截面显示了发光/光接收元件的基本结构。如像素布局所示，为了引导发光元件200的一些光线到达基板内部的监控光接收元件350作为光学耦合结构，将不透明反射部件701从发光元件200的下方部分延伸到光接收元件350的下方部分铺设。在光接收元件350的下方部分，将反射部件701重叠整个光接收表面铺设，从而抑制了出现在基板外部并被发射的光线的影响。

[0136] 在发光元件200中，如图27所示，当在一个大像素的部分上形成反射部件701时，希望评估整个发光元件像素的劣化。另一方面，对于发光元件200的结构，当反射部件的一个步骤由于泄漏电流或者电场浓度导致发光元件200的劣化时，将像素(工作面)分离铺设用于外部和内部使用。然后，可以连接并可以同时驱动较低电极。

[0137] 使用阵列的门电极层作为反射部件701可以减少制备过程的数量。如果需要可以设置另一个用于反射部件的层或者可以共用阵列的部件。使用如图28A所示的截面图描述了反射部件的光学耦合机理。冲击反射部件701的光702被反射，并在被阴极电极407等反射之后到达光接收元件350。此外，如光学路径703所示，光可以在阵列的绝缘层的内部通过界面反射传输。在此情况下，当反射角小于或等于临界角时，难以将光输出到绝缘层的外部。因此，优选通过在光接收元件附近的反射部件701上形成粗糙的表面，以提供散射结构704。在形成门电极之后，通过局部施加蚀刻来使表面粗糙化。或者，可以通过印刷在门电极上局部涂覆并形成散射表面。此外，可以对下方绝缘层进行粗糙化以形成所述层上方的电极。

[0138] 在此方式中，通过在基板内部设置光学耦合，可以独立地辨识外部状态的发光元件200的状况(发射强度劣化等)。被所述耦合带入的光的量优选接近外部反射光的强度。当进入太多的光量时，光接收元件350的劣化表现为与实际光接收元件300的差值，从而导致了校正精度下降。保证恒定的耦合量是重要的，优选使用反射部件701来反射且在整个基板上形成阴极电极407。

[0139] 另一方面，如图28B所示，对于通过外部的常规光接收路径，在发光元件200和光接收元件300之间形成了凹槽500。通过此结构，可以截获基板内部的反射的杂散光，且仅有外部光进入到光接收元件300。从而，即使当来自活体内部的反射光具有低强度时，仍旧可以高精度地检测到。

[0140] (改进)

[0141] 应注意，本发明不限于前述的实施方式。

[0142] 发光元件和光接收元件的结构和材料等不限于上述的实施方式，且可以根据具体需要改变。发光元件的发光层的材料只需要不同于光接收元件的光接收层的材料，且发光元件和光接收元件的上电极只需要共用形成。

[0143] 此外，可以根据具体需要改变在工作面中形成的凹槽的形状以及埋入的材料等。除此之外，凹槽的位置只需要设置在发光元件和光接收元件之间，埋入的材料只需要吸收来自发光层的光。

[0144] 尽管已经描述了某些实施方式，但这些实施方式仅仅是示例性的，不是为了限制本发明的范围。事实上，可以以各种其他的形式实施本文所述的新颖实施方式；除此之外，可在不背离本发明精神的情况下对本文所述实施方式的形式作出各种改变、省略和替代。所附的权利要求及其等同内容涵盖了所述形式或改进，只要这些形式或改进属于本发明的范围和精神。