特許 7562383 トランジスタ基板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】トランジスタ基板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/042 20060101AFI20240930BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20240930BHJP

【ＦＩ】

G06F3/042 472

G06F3/041 660

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020194461

(22)【出願日】2020-11-24

(65)【公開番号】P2022083171

(43)【公開日】2022-06-03

【審査請求日】2023-10-06

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小出 元

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０７５００９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１８４２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９９３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１６０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０５３６９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５１８４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３６４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８６３９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０４１ － ３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に実装される光源と、
前記基板上に実装されるセンサ素子と、
を備え、
前記センサ素子は、画素電極と、前記画素電極と電気的に接続されるスイッチング素子と、前記画素電極と対向する共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられる有機受光素子層と、を有し、
前記光源は、前記有機受光素子層と同層に設けられ、
前記光源は、光の出射面に設けられる上部電極と、前記出射面とは反対の下面に設けられる下部電極と電気的に接続し、
前記上部電極は、前記共通電極であり、
前記下部電極と電気的に接続される電源配線は、前記下部電極と平面視において重畳する領域においては第１線幅を有し、前記下部電極と平面視において重畳しない領域においては前記第１線幅よりも細い第２線幅を有する、
トランジスタ基板。

【請求項2】

前記スイッチング素子は、第１方向に沿って延出する走査線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延出する信号線と電気的に接続され、
前記光源および前記センサ素子は、前記走査線および前記信号線によって区画される画素領域に配置される、
請求項１に記載のトランジスタ基板。

【請求項3】

前記共通電極と電気的に接続される電源配線は、
前記画素領域毎に設けられる、
請求項２に記載のトランジスタ基板。

【請求項4】

前記センサ素子に関し、前記画素電極が陰極として機能し、前記共通電極が陽極として機能する場合、前記有機受光素子層は、電子輸送層、活性層、正孔輸送層の順に積層された積層構造を有する、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のトランジスタ基板。

【請求項5】

前記センサ素子に関し、前記画素電極が陽極として機能し、前記共通電極が陰極として機能する場合、前記有機受光素子層は、正孔輸送層、活性層、電子輸送層の順に積層された積層構造を有する、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のトランジスタ基板。

【請求項6】

平面視において、前記センサ素子の受光面と、前記光源の出射面と重畳する領域を除く領域には、黒色材が設けられる、
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のトランジスタ基板。

【請求項7】

前記光源の周囲を囲むように黒色材が設けられる、
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のトランジスタ基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、トランジスタ基板およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、有機受光素子（OPD: Organic Photo Detector）を用いたセンサ装置が普及してきている。このようなセンサ装置としては、有機受光素子を備えるセンサ素子と、当該センサ素子でデータをセンシングする際に必要となる光を出射する光源とを、別々の基板に設ける構成が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０２０－５１１７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、有機受光素子を用いたセンサ装置の低コスト化を図ることが可能なトランジスタ基板およびその製造方法を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態によれば、
基板と、前記基板上に実装される光源と、前記基板上に実装されるセンサ素子と、を備え、前記センサ素子は、画素電極と、前記画素電極と電気的に接続されるスイッチング素子と、前記画素電極と対向する共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられる有機受光素子層と、を有し、前記光源は、前記有機受光素子層と同層に設けられ、前記光源は、光の出射面に設けられる上部電極と、前記出射面とは反対の下面に設けられる下部電極と電気的に接続し、前記上部電極は、前記共通電極であり、前記下部電極と電気的に接続される電源配線は、前記下部電極と平面視において重畳する領域においては第１線幅を有し、前記下部電極と平面視において重畳しない領域においては前記第１線幅よりも細い第２線幅を有する、トランジスタ基板が提供される。

【0006】

本実施形態によれば、
基板上に光源を実装する第１工程と、画素電極と、前記画素電極と電気的に接続されるスイッチング素子と、前記画素電極と対向する共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられる有機受光素子層とを含むセンサ素子であって、前記有機受光素子層が前記光源と同層に設けられるセンサ素子を前記基板上に実装する第２工程と、を備える、トランジスタ基板の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は一実施形態に係るトランジスタ基板の構成例を示す平面図である。

【図2】図２は図１に示すＡ－Ｂ線で切断された断面を示す断面図である。

【図3】図３は同実施形態に係る有機受光素子層の積層構造を説明するための図である。

【図4】図４は同実施形態に係る有機受光素子層の別の積層構造を説明するための図である。

【図5】図５は同実施形態に係るトランジスタ基板の別の構成例を示す平面図である。

【図6】図６は同実施形態に係るトランジスタ基板の別の構成例を示す断面図である。

【図7】図７は同実施形態に係るトランジスタ基板のさらに別の構成例を示す平面図である。

【図8】図８は同実施形態に係るトランジスタ基板のさらに別の構成例を示す断面図である。

【図9】図９は同実施形態に係るトランジスタ基板の別の構成例を示す平面図である。

【図10】図１０は同実施形態に係るトランジスタ基板に配置される光源の配置レイアウトの一例を示す平面図である。

【図11】図１１は同実施形態に係るトランジスタ基板に配置されるダミーセンサ素子について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。

【0009】

図１は、一実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲの構成例を示す平面図である。本実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲは、例えば、指静脈や経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）、心拍数、血圧脈波、脂肪率等、各種生体データを計測・検出するセンサ装置に用いられる。

【0010】

図１に示すように、本実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に配置されたセンサ素子ＳＥと光源ＬＥＤとを備えている。本実施形態に係る光源ＬＥＤは、自発光素子であるマイクロＬＥＤである。マイクロＬＥＤとしては、赤外線を発光可能なマイクロＬＥＤや緑色のマイクロＬＥＤが用いられる。例えば、動脈内のヘモグロビンは緑色の光を吸収しやすい性質を有しているので、トランジスタ基板ＴＲが心拍数を計測・検出するためのセンサ装置に用いられる場合、トランジスタ基板ＴＲに実装される光源ＬＥＤには、例えば緑色のマイクロＬＥＤが用いられる。

【0011】

図１に示すように、トランジスタ基板ＴＲは、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに間隔を置いて設けられる複数の走査線ＧＬと、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに間隔を置いて設けられる複数の信号線ＳＬとを備えている。センサ素子ＳＥおよび光源ＬＥＤは、複数の走査線ＧＬと複数の信号線ＳＬとによって区画される画素領域に配置されている。詳細については図２の説明と共に後述するが、センサ素子ＳＥは、スイッチング素子ＳＷと、画素電極ＰＥと、共通電極ＣＥと、有機受光素子層ＯＰＤと、等を備えている。

【0012】

スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成され、走査線ＧＬおよび信号線ＳＬと電気的に接続されている。走査線ＧＬは、第１方向Ｘに並んだセンサ素子ＳＥの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。信号線ＳＬは、第２方向Ｙに並んだセンサ素子ＳＥの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＥの各々は、コンタクトホールＣＨ１を通り、スイッチング素子ＳＷに接続されている。画素電極ＰＥの各々は、共通電極ＣＥと対向している。有機受光素子層ＯＰＤは、各画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとにより挟持されている。有機受光素子層ＯＰＤは、光を受光すると正孔および電子の対を発生させる。有機受光素子層ＯＰＤより発生した正孔および電子の対によれば、電流が流れ、この電流の強度に応じた電気信号が信号線ＳＬを介して読み出されることにより、各種生体データが計測・検出される。

【0013】

光源ＬＥＤは、半田などの接続導電部材ＳＯにより下部電極ＵＥと電気的に接続されている。下部電極ＵＥは、コンタクトホールＣＨ２を通り、電源配線ＰＬに接続されている。電源配線ＰＬは、信号線ＳＬと同様に、第２方向Ｙに沿って延出する。電源配線ＰＬは、光源ＬＥＤが実装される領域においては第１方向Ｘに沿った所定の線幅Ｗ１を有し、それ以外の領域においては上記した所定の線幅Ｗ１よりも細い線幅Ｗ２を有している。これによれば、光源ＬＥＤが実装される領域において、ある場所には電源配線ＰＬがあるが、別の場所には電源配線ＰＬがない等、電源配線ＰＬの有無に起因して段差が生じてしまうことを抑制することが可能である。

【0014】

なお、図１では、３×３の画素領域に、一つの光源ＬＥＤと八つのセンサ素子ＳＥとが配置されている場合を例示しているが、光源ＬＥＤとセンサ素子ＳＥの配置レイアウトはこれに限定されない。例えば、光源ＬＥＤの配置数は必要光源量に応じて決定されて構わない。

【0015】

また、本実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲは、上記したように、各種生体データを計測・検出するためのセンサ装置に用いられ、画像を表示する必要がないことから、トランジスタ基板ＴＲに設けられる光源ＬＥＤはアナログ階調を出す必要がなく、光源ＬＥＤは（接続導電部材ＳＯおよび下部電極ＵＥを介して）電源配線ＰＬに直結されて構わない。

【0016】

さらに、本実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲにおいては、光源ＬＥＤが配置された画素領域にはセンサ素子ＳＥを配置することができないため、当該画素領域からはセンシングデータを取得することができないが、例えば、周囲に位置する八つのセンサ素子ＳＥにより取得されたセンシングデータの中央値を算出し、これを当該画素領域のセンシングデータとしても構わない。

【0017】

図２は、図１に示すＡ－Ｂ線で切断されたトランジスタ基板ＴＲの断面を示す断面図である。
図２に示すトランジスタ基板ＴＲは、絶縁基板１１を備えている。絶縁基板１１としては、ＴＦＴ工程中の処理温度に耐え得るものであれば特に材質は問わないが、主に石英、無アルカリガラス等のガラス基板、またはポリイミド等の樹脂基板を用いることができる。樹脂基板は可撓性を有し、シート状のトランジスタ基板ＴＲを構成することができる。なお、樹脂基板としては、ポリイミドに限らず、他の樹脂材料を用いてもよい。

【0018】

絶縁基板１１上には、三層積層構造のアンダーコート層１２が設けられている。詳細についての図示は省略するが、アンダーコート層１２は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）で形成された最下層、シリコン窒化物（ＳｉＮ）で形成された中層、およびシリコン酸化物（ＳｉＯ２）で形成された最上層を有している。最下層は、基材である絶縁基板１１との密着性向上のために設けられる。中層は、外部からの水分および不純物のブロック膜として設けられる。最上層は、中層内に含有する水素原子が後述する半導体層ＳＣ側に拡散しないようにするブロック膜として設けられる。

【0019】

なお、アンダーコート層１２は、この構造に限定されるものではない。アンダーコート層１２は、さらに積層があってもよいし、単層構造あるいは二層構造であってもよい。例えば、絶縁基板１１がガラス基板である場合、シリコン窒化膜は比較的密着性がよいため、当該絶縁基板１１上に直接シリコン窒化膜を形成しても構わない。

【0020】

絶縁基板１１の上には、遮光膜１３が配置されている。遮光膜１３の位置は、後にＴＦＴを形成する箇所に合わせられている。遮光膜１３は、金属材や黒色材等、遮光性を有する材料で形成されていればよい。このような遮光膜１３によれば、ＴＦＴのチャネル裏面への光の侵入を抑制することができるため、絶縁基板１１側から入射され得る光に起因したＴＦＴ特性の変化を抑制することが可能である。なお、遮光膜１３を導電材で形成した場合には、当該遮光膜１３に所定の電位を与えることで、ＴＦＴにバックゲート効果を付与することが可能である。

【0021】

アンダーコート層１２の上にはＴＦＴが形成される。ＴＦＴとしては半導体層ＳＣにポリシリコンを利用するポリシリコンＴＦＴを例としている。但し、半導体層ＳＣはポリシリコンに限らず酸化物半導体やアモルファスシリコンであってもよい。本実施形態において、半導体層ＳＣは低温ポリシリコンを利用して形成されている。ＴＦＴは、ＮｃｈＴＦＴ、ＰｃｈＴＦＴのいずれを用いてもよい。また、ＮｃｈＴＦＴとＰｃｈＴＦＴを同時に形成してもよい。以下では、ＴＦＴとしてＮｃｈＴＦＴが用いられた場合について説明する。

【0022】

ＮｃｈＴＦＴの半導体層ＳＣは、第１領域と、第２領域と、第１領域および第２領域の間のチャネル領域と、チャネル領域および第１領域の間ならびにチャネル領域および第２領域の間にそれぞれ設けられた低濃度不純物領域と、を有する。第１領域および第２領域のうちの一方はソース領域として機能し、他方はドレイン領域として機能している。

【0023】

ゲート絶縁膜ＧＩはシリコン酸化膜を用い、ゲート電極ＧＥはＭｏＷ（モリブデン・タングステン）で形成されている。なお、ゲート電極ＧＥは、ＴＦＴのゲート電極としての機能に加え、後述する保持容量電極としての機能も有している。ここではトップゲート型のＴＦＴを例示しているが、ＴＦＴはボトムゲート型のＴＦＴであってもよい。

【0024】

ゲート絶縁膜ＧＩおよびゲート電極ＧＥの上には、パッシベーション層１４が設けられている。パッシベーション層１４は、ゲート絶縁膜ＧＩおよびゲート電極ＧＥの上に、例えば、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を順に積層して構成されている。

【0025】

パッシベーション層１４の上に、ＴＦＴの第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２が設けられている。また、パッシベーション層１４の上には、電源配線ＰＬが設けられている。第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、および電源配線ＰＬは、それぞれ三層積層構造（Ｔｉ系／Ａｌ系／Ｔｉ系）が採用され、Ｔｉ（チタン）、Ｔｉを含む合金等Ｔｉを主成分とする金属材料からなる最下層と、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌを含む合金等Ａｌを主成分とする金属材料からなる中層と、Ｔｉ、Ｔｉを含む合金等Ｔｉを主成分とする金属材料からなる最上層と、を有している。

【0026】

第１電極Ｅ１は、半導体層ＳＣの第１領域に接続され、第２電極Ｅ２は、半導体層ＳＣの第２領域に接続されている。例えば、半導体層ＳＣの第１領域がドレイン領域として機能する場合、第１電極Ｅ１はドレイン電極であり、第２電極Ｅ２はソース電極である。第１電極Ｅ１は、パッシベーション層１４、および、ＴＦＴのゲート電極ＧＥ（保持容量電極）と共に、保持容量を形成している。第１電極Ｅ１には、基準電圧が印加される。

【0027】

パッシベーション層１４、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、および電源配線ＰＬの上に、平坦化膜１５が設けられている。平坦化膜１５は、センサ素子ＳＥの画素電極ＰＥとＴＦＴとがコンタクトする領域、および、光源ＬＥＤの下部電極ＵＥと電源配線ＰＬとがコンタクトする領域では除去され、開口（コンタクトホールＣＨ１およびＣＨ２）を有している。平坦化膜１５としては、感光性アクリル等の有機絶縁材料が多く用いられる。これは、ＣＶＤ等により形成される無機絶縁材料に比べて、配線段差のカバレッジ性や、表面の平坦性に優れている。

【0028】

センサ素子ＳＥにおいて、平坦化膜１５の上には、画素電極ＰＥが設けられている。画素電極ＰＥは、平坦化膜１５に形成されたコンタクトホールＣＨ１を通り第１電極Ｅ１に接続されている。光源ＬＥＤにおいて、平坦化膜１５の上には、下部電極ＵＥが設けられている。下部電極ＵＥは、平坦化膜１５に形成されたコンタクトホールＣＨ２を通り電源配線ＰＬに接続されている。

【0029】

平坦化膜１５、画素電極ＰＥ、下部電極ＵＥは、無機絶縁膜１６により覆われている。無機絶縁膜１６は、有機受光素子層ＯＰＤと画素電極ＰＥとがコンタクトする領域、および、接続導電部材ＳＯと下部電極ＵＥとがコンタクトする領域では除去され、開口を有している。無機絶縁膜１６は、例えばシリコン窒化膜で形成されている。

【0030】

画素電極ＰＥおよび無機絶縁膜１６は、複数の層からなる有機受光素子層ＯＰＤにより覆われている。センサ素子ＳＥにおいて、画素電極ＰＥは、無機絶縁膜１６に形成された開口にて有機受光素子層ＯＰＤと接触する。また、下部電極ＵＥの上であって、無機絶縁膜１６に形成された開口には接続導電部材ＳＯが設けられている。接続導電部材ＳＯの上には光源ＬＥＤが設けられている。詳細については後述するが、光源ＬＥＤは、真上方向にしか光を出射せず、横方向には光を出射しないタイプの光源であることが望ましい。

【0031】

なお、有機受光素子層ＯＰＤは高温プロセスに耐えることができないため、光源ＬＥＤが実装された後に形成されることが望ましい。このとき、有機受光素子層ＯＰＤは、光源ＬＥＤの上部表面（出射面）を露出させる。

【0032】

有機受光素子層ＯＰＤおよび光源ＬＥＤの上には、一つの共通電極ＣＥが有機受光素子層ＯＰＤおよび光源ＬＥＤを覆うように設けられている。共通電極ＣＥは、センサ素子ＳＥに関しては、画素電極ＰＥに対向する電極として設けられている。共通電極ＣＥは、光源ＬＥＤに関しては、下部電極ＵＥに対向する上部電極として設けられている。

【0033】

図２では図示を省略しているが、共通電極ＣＥに電源供給するための電源配線は、例えば、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、電源配線ＰＬと同層に設けられる。この電源配線は、画素領域毎に複数設けられてもよいし、全画素領域で共用するとして一つだけ設けられてもよい。但し、全画素領域で共用するとして電源配線が一つだけ設けられる場合、当該電源配線から離れた位置の画素領域ほど、共通電極ＣＥの抵抗に基づく電圧降下により、印加される電圧が小さくなってしまう。このため、共通電極ＣＥに電源供給するための電源配線は画素領域毎に設けられている方が望ましく、この場合、全画素領域で共用する場合に比べて低抵抗化を図ることが可能である。

【0034】

共通電極ＣＥは、光源ＬＥＤからの出射光を取り出すために、透明電極として形成される必要がある。共通電極ＣＥは、透明導電材料として例えばＩＴＯを用いて形成される。

【0035】

共通電極ＣＥの上には、封止層１７が設けられている。封止層１７は、有機受光素子層ＯＰＤに、外部から水分が侵入してしまうことを抑制するために設けられる。封止層１７は、有機絶縁膜１８およびこれを挟む一対の無機絶縁膜１９の積層構造となっている。封止層１７の上には、保護膜として機能する樹脂層２０が設けられている。

【0036】

以上説明したトランジスタ基板ＴＲは、例えば以下のような製造方法によって製造することが可能である。ここでは、トランジスタ基板ＴＲの製造方法のうちの主な工程のみを説明する。

【0037】

まず、センサ素子ＳＥが配置される画素領域において、絶縁基板１１の上に遮光膜１３が形成される。その後、絶縁基板１１および遮光膜１３を覆うようにアンダーコート層１２が形成される。続いて、センサ素子ＳＥが配置される画素領域において、アンダーコート層１２の上にはＴＦＴが形成される。このＴＦＴと遮光膜１３とは平面視において重畳する。また、光源ＬＥＤが配置される画素領域において、上記したＴＦＴと同層には電源配線ＰＬが形成される。続いて、ＴＦＴおよび電源配線ＰＬを覆うように平坦化膜１５が形成される。

【0038】

平坦化膜１５のうち、センサ素子ＳＥが配置される画素領域であって、ＴＦＴと画素電極ＰＥとが接触する領域には、コンタクトホールＣＨ１が形成される。また、平坦化膜１５のうち、光源ＬＥＤが配置される画素領域であって、電源配線ＰＬと下部電極ＵＥとが接触する領域には、コンタクトホールＣＨ２が形成される。その後、画素電極ＰＥおよび下部電極ＵＥが平坦化膜１５の上にそれぞれ形成される。画素電極ＰＥはコンタクトホールＣＨ１を通ってＴＦＴに接続し、下部電極ＵＥはコンタクトホールＣＨ２を通って電源配線ＰＬに接続する。

【0039】

続いて、画素電極ＰＥ、下部電極ＵＥおよび平坦化膜１５を覆うように無機絶縁膜１６が形成される。無機絶縁膜１６のうち、センサ素子ＳＥが配置される画素領域であって、画素電極ＰＥと有機受光素子層ＯＰＤとが接触する領域には開口が設けられる。また、無機絶縁膜１６のうち、光源ＬＥＤが配置される画素領域であって、光源ＬＥＤの実装領域には開口が形成される。光源ＬＥＤの実装領域には、半田などの接続導電部材ＳＯを介して光源ＬＥＤが実装される。光源ＬＥＤは接続導電部材ＳＯを介して下部電極ＵＥおよび電源配線ＰＬと電気的に接続される。

【0040】

光源ＬＥＤが実装された後に、画素電極ＰＥおよび無機絶縁膜１６の上には有機受光素子層ＯＰＤが形成される。このとき、有機受光素子層ＯＰＤは、光源ＬＥＤの出射面を露出させるように形成される。続いて、有機受光素子層ＯＰＤおよび光源ＬＥＤの上に、共通電極ＣＥが形成される。しかる後、共通電極ＣＥの上に、封止膜１７および保護膜２０が形成され、トランジスタ基板ＴＲが製造される。

【0041】

ここで、複数層からなる有機受光素子層ＯＰＤの積層構造の一例について説明する。
図３は、有機受光素子層ＯＰＤの積層構造の一例を説明するための図である。図３の積層構造は、センサ素子ＳＥにおいて、画素電極ＰＥが陰極として機能し、共通電極ＣＥが陽極として機能する場合の積層構造である。この場合、有機受光素子層ＯＰＤにおいては、図３に示すように、電子輸送層ＥＴＬ、活性層ＡＬ、正孔輸送層ＨＴＬがこの順序で積層されている。電子輸送層ＥＴＬと画素電極ＰＥとは無機絶縁膜１６に形成された開口にて接触する。活性層ＡＬは、光を受光すると、電荷分離により電子および正孔の対を発生させる。発生した電子は電子輸送層ＥＴＬを通って輸送される。発生した正孔は正孔輸送層ＨＴＬを通って輸送される。

【0042】

図４は、有機受光素子層ＯＰＤの積層構造の別の例を説明するための図である。図４の積層構造は、センサ素子ＳＥにおいて、画素電極ＰＥが陽極として機能し、共通電極ＣＥが陰極として機能する場合の積層構造である。この場合、有機受光素子層ＯＰＤにおいては、図４に示すように、正孔輸送層ＨＴＬ、活性層ＡＬ、電子輸送層ＥＴＬがこの順序で積層されている。正孔輸送層ＨＴＬと画素電極ＰＥとは無機絶縁膜１６に形成された開口にて接触する。活性層ＡＬは、光を受光すると、電荷分離により電子および正孔の対を発生させる。発生した電子は電子輸送層ＥＴＬを通って輸送される。発生した正孔は正孔輸送層ＨＴＬを通って輸送される。

【0043】

なお、センサ素子ＳＥにおいて、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥが陽極として機能するか、陰極として機能するかは、第１電極Ｅ１を介して画素電極ＰＥに印加される基準電圧に対して、共通電極ＣＥにどのような電圧を印加するかにより適宜選択することが可能である。

【0044】

以上説明したように、一実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲは、光を受光することで電流を発生し、その電流の強度に応じた電気信号を読み出すことで各種生体データを計測・検出可能なセンサ素子ＳＥと、センサ素子ＳＥによるセンシングに必要な光を出射する光源ＬＥＤとを同一基板上に備えている。これによれば、センサ素子ＳＥを構成する有機受光素子層ＯＰＤが、光源ＬＥＤを実装するにあたって必要となる平坦化膜を兼ねることが可能である。

【0045】

また、有機受光素子層ＯＰＤが光源ＬＥＤを実装するにあたって必要となる平坦化膜を兼ねることにより、有機受光素子層ＯＰＤの上面に設けられる電極と、光源ＬＥＤの上面に設けられる電極とを共通化することが可能である。これによれば、各種構成を共通化することができるため、トランジスタ基板ＴＲの低コスト化を図ることが可能であり、ひいては、有機受光素子を用いたセンサ装置の低コスト化を図ることが可能である。

【0046】

なお、各種生体データを計測・検出するためには、センサ素子ＳＥは、検出対象によって反射された光を受光する必要があり、光源ＬＥＤからの光が直接入射したとしても、検出対象の生体データを計測・検出することはできない。また、光源ＬＥＤからの光がセンサ素子ＳＥに直接入射してしまうと、意図しない電流がトランジスタ基板ＴＲに流れてしまう恐れがあり、トランジスタ基板ＴＲが故障してしまう恐れもある。このため、本実施形態に係るトランジスタ基板ＴＲは、光を真上方向にしか照射しないタイプの光源ＬＥＤを実装し、かつ、センサ素子ＳＥと光源ＬＥＤとの間を無機絶縁膜１６により絶縁するとしたが、トランジスタ基板ＴＲの構成はこれに限定されない。

【0047】

例えば図５および図６に示すように、センサ素子ＳＥの受光面と、光源ＬＥＤの出射面と以外に黒色材ＢＭを設けることで、光源ＬＥＤからセンサ素子ＳＥに光が直接入射することを抑制し、かつ、センサ素子ＳＥと光源ＬＥＤとの間の絶縁性を保持する構成としてもよい。この構成においては、図５および図６に示すように、黒色材ＢＭは、格子状に設けられ、全ての画素領域に亘って、無機絶縁膜１６、コンタクトホールＣＨ１およびＣＨ２を覆うように設けられている。

【0048】

あるいは、図７および図８に示すように、光源ＬＥＤの周囲のみに黒色材ＢＭを設けることで、光源ＬＥＤからセンサ素子ＳＥに光が直接入射することを抑制し、かつ、センサ素子ＳＥと光源ＬＥＤとの間の絶縁性を保持する構成としてもよい。この構成においては、図７および図８に示すように、黒色材ＢＭは、光源ＬＥＤが配置された画素領域において、無機絶縁膜１６を覆うように設けられている。

【0049】

図５～図８に示した構成であっても、トランジスタ基板ＴＲは、センサ素子ＳＥと光源ＬＥＤとを同一基板上に備えている。また、有機受光素子層ＯＰＤは、光源ＬＥＤを実装するにあたって必要となる平坦化膜を兼ね、有機受光素子層ＯＰＤの上面に設けられる電極と、光源ＬＥＤの上面に設けられる電極とを共通化することが可能である点も変わりない。このため、図５～図８に示した構成であっても、トランジスタ基板ＴＲの低コスト化を図ることが可能である。

【0050】

以上説明した本実施形態においては、光源ＬＥＤが上面と下面とに電源電圧が印加される電極（下部電極ＵＥと共通電極ＣＥ）を備えているとしたが、光源ＬＥＤは下面に電源電圧が印加される二つの電極を備えた、いわゆるフリップチップ型の光源ＬＥＤを用いてもよい。図９は、フリップチップ型の光源ＬＥＤが下面に電源電圧が印加される二つの電極ＵＥ１およびＵＥ２を備えている場合の構成を示す平面図である。

【0051】

この場合、図９に示すように、光源ＬＥＤは、下面に二つ電極ＵＥ１およびＵＥ２を備え、これら二つの下部電極ＵＥ１およびＵＥ２は、走査線ＧＬに沿って第１方向Ｘに延出する２本の電源配線ＰＬ１およびＰＬ２にそれぞれ接続されている。フリップチップ型の光源ＬＥＤに接続されものであり、例えば電源配線ＰＬ１はアノード電源配線もしくはカソード電源配線であり、電源配線ＰＬ２はカソード電源配線もしくはアノード電源配線となる。この構成であっても、トランジスタ基板ＴＲは、センサ素子ＳＥと光源ＬＥＤとを同一基板上に備えている。また、有機受光素子層ＯＰＤが、光源ＬＥＤを実装するにあたって必要となる平坦化膜を兼ねる点も変わりはないため、トランジスタ基板ＴＲの低コスト化を図ることが可能である。

【0052】

図１０は、トランジスタ基板ＴＲに設けられる多数の光源ＬＥＤの配置レイアウトの一例を示す平面図である。図１０（ａ）では、多数の光源ＬＥＤが正方配置された配置レイアウトを示している。なお、図１０（ａ）では、３×３の画素領域に一つの光源ＬＥＤが配置される場合を想定している。図１０（ａ）に示す配置レイアウトは、主に、必要光源量が高く、光源ＬＥＤの配置数が多い場合に有効な配置レイアウトである。一方、図１０（ｂ）では、多数の光源ＬＥＤが六方配置（千鳥配置）された配置レイアウトを示している。図１０（ｂ）に示す配置レイアウトは、主に、必要光源量が低く、光源ＬＥＤの配置数が少ない場合に有効な配置レイアウトである。なお、図１０（ｂ）に示す配置レイアウトにおいては、光源ＬＥＤが配置された画素を繋ぐことにより形成される形状が正三角形に近く、最密充填構造に近い構造を採る方が好ましい。但し、光源ＬＥＤが配置される画素の第１方向Ｘのピッチと、第２方向Ｙのピッチとは等しくなくても構わない。

【0053】

図１１は、トランジスタ基板ＴＲに設けられるダミーセンサ素子ＤＳＥについて説明するための図である。ダミーセンサ素子ＤＳＥは、センサ素子ＳＥが配置される画素領域の一部に配置され、センサ素子ＳＥとして機能しないものを指す。ダミーセンサ素子ＤＳＥは、例えば、当該画素領域においてのみ、有機受光素子層ＯＰＤの代わりに黒色材ＢＭを配置することで形成される。あるいは、ダミーセンサ素子ＤＳＥは、当該画素領域においてのみ、スイッチング素子ＳＷと画素電極ＰＥとを電気的に接続しないことで形成される。

【0054】

ダミーセンサ素子ＤＳＥが形成されることにより、ダミーセンサ素子ＤＳＥが形成される領域とダミーセンサ素子ＤＳＥが形成されない領域との検出強度に強弱をつけることが可能となる。例えば図１１に示すように、３×３の画素領域を一つの検出領域とした場合、ダミーセンサ素子ＤＳＥが形成されている検出領域の検出強度を、ダミーセンサ素子ＤＳＥが形成されていない検出領域の検出強度に比べて、相対的に低くすることが可能である。

【0055】

以上説明した一実施形態によれば、有機受光素子を用いたセンサ装置の低コスト化を図ることが可能なトランジスタ基板およびその製造方法を提供することが可能である。

【0056】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

ＴＲ…トランジスタ基板、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線、ＳＥ…センサ素子、ＳＷ…スイッチング素子、ＣＨ１…コンタクトホール、ＰＥ…画素電極、ＯＰＤ…有機受光素子層、ＰＬ…電源配線、ＣＨ２…コンタクトホール、ＵＥ…下部電極、ＳＯ…接続導電部材、ＬＥＤ…光源、ＣＥ…共通電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】