CN112840201A - 传感器装置及半导体装置 - Google Patents

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中川贵史
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Abstract

提供一种包括发光元件和传感器元件并具有柔性的半导体装置。该半导体装置包括传感器装置、处理器及通信装置。传感器装置在具有柔性的衬底上形成有第一像素和第二像素。第一像素包括发光元件和第一晶体管，第二像素包括具有光电转换功能的传感器元件和第二晶体管，发光元件射出的光具有峰波长。传感器元件所检测的波长范围包括该峰波长。第一晶体管的半导体层和第二晶体管的半导体层包含相同的元素，发光元件的像素电极具有与第一晶体管电连接的功能并且能够遮蔽对传感器元件的扩散光。

Description

传感器装置及半导体装置
技术领域
本发明的一个方式涉及一种传感器装置及半导体装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。因此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、通信装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。
注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路为半导体装置的一个方式。另外，存储装置、显示装置、摄像装置、通信装置、电子设备有时包含半导体装置。
背景技术
使用形成在衬底上的氧化物半导体薄膜构成晶体管的技术受到关注。例如，专利文献1公开了将包括氧化物半导体的关态电流非常低的晶体管用于像素电路的结构的摄像装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2011-119711号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
摄像装置不仅被用于使可见光图像化的手段，而且还被用于各种用途。例如，被用于个人识别、缺陷分析、医疗诊断、安全用途等。在这些用途中，除了可见光，根据用途分别使用X射线等短波长的光、红外线等长波长的光等。
作为用来预防或管理生活习惯病的医疗诊断方法之一，已经提出了使用包括红外区域的峰波长为700nm以上的光的生物监测器。
作为一个例子，已知如果持续血糖值高的状态，糖尿病容易引起各种各样的并发症。已经提出了通过监测血液中的葡萄糖值管理血糖值的方法。血液中的葡萄糖值在700nm以上的波长区域具有吸收峰，如果作为射出该波长区域的光的光源使用灯泡型的灯或LED等，则会出现装置变大的问题。另外，由于照射到对象物的光成为在对象物的顶面及内部散射的反射光，传感器的检测精度降低。因此，要求检测该反射光的传感器通过增大受光区域(传感器区域)来提高检测精度。
因此，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的传感器装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有薄型光源及薄型传感器的传感器装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有薄型光源和传感器的传感器装置，其中传感器检测从该光源射出并由被摄体反射的光等。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有射出峰波长为700nm以上的光的发光元件的传感器装置。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。除上述目的外的目的从说明书、附图、权利要求书等的描述中是显而易见的，并且可以从所述描述中抽出。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式涉及一种具有传感器装置的半导体装置。
本发明的一个方式是一种包括传感器装置、处理器及通信装置的半导体装置。传感器装置包括形成在衬底上的第一像素和第二像素。第一像素包括发光元件和第一晶体管。第二像素包括具有光电转换功能的传感器元件和第二晶体管。发光元件射出的光具有峰波长，传感器元件检测的波长范围包括该峰波长。第一晶体管和第二晶体管的半导体层包含相同的元素。发光元件所包括的像素电极具有与第一晶体管电连接的功能和遮蔽对传感器元件的扩散光的功能。处理器运算传感器元件检测的光。通信装置是发送该运算结果的半导体装置。
本发明的另一个方式是一种包括形成在衬底上的第一像素及第二像素的传感器装置。第一像素包括发光元件和第一晶体管。第二像素包括具有光电转换功能的传感器元件和第二晶体管。发光元件射出的光具有峰波长，传感器元件检测的波长范围包括该峰波长。第一晶体管和第二晶体管的半导体层包含相同的元素。发光元件所包括的像素电极是具有与第一晶体管电连接的功能和遮蔽对传感器元件的扩散光的功能的传感器装置。
衬底也可以具有柔性。
发光元件的峰波长优选为700nm以上且9000nm以下。
优选的是，发光元件包括第一有机化合物和公共层，传感器元件包括第二有机化合物和该公共层。
第一像素和第二像素之间优选具有不包括导电层的区域。
优选的是，第一晶体管和第二晶体管在半导体层中包含金属氧化物，金属氧化物包含In、Zn和M(M为Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。另外，第一晶体管或第二晶体管优选包括背栅极。
发明效果
本发明的一个方式可以提供一种新颖的半导体装置。另外，可以提供一种新颖的传感器装置。另外，可以提供一种具有薄型光源及薄型传感器的传感器装置。另外，可以提供一种具有薄型光源和传感器的传感器装置，其中传感器检测从该光源射出并由被摄体反射的光。此外，可以提供一种具有射出峰波长为700nm以上的光的发光元件的传感器装置。
附图说明
图1是说明半导体装置的方框图。
图2是说明半导体装置的方框图。
图3A是说明像素阵列的电路图。图3B1及图3B2是说明像素的电路图。
图4A是说明像素阵列的电路图。图4B是说明像素的电路图。图4C1及图4C2分别是说明电路46及电路46a的电路图。
图5是说明传感器装置的图。
图6是说明传感器装置的图。
图7是说明传感器装置的图。
图8A及图8B是说明传感器装置的图。
图9A至图9C是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图10A至图10C是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图11A至图11C是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图12A及图12B是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图13A及图13B是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图14A及图14B是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图15是示出传感器装置的一个例子的截面图。
图16A至图16D是说明电子设备的图。
图17A至图17C是说明电子设备的图。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是本发明的方式及详细内容在不脱离其宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。注意，有时在不同的附图中适当地省略或改变相同构成要素的阴影。
以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，实施方式可以以多个不同方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下面所示的实施方式所记载的内容中。
另外，在附图中，为便于清楚地说明有时对大小、层的厚度或区域进行夸张的描述。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。此外，在附图中，示意性地示出理想的例子，而不局限于附图所示的形状或数值等。
另外，在本说明书中使用的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了方便识别构成要素而附的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
在本说明书中，为了方便起见，使用“上”、“下”等表示配置的词句以参照附图说明构成要素的位置关系。另外，构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于说明书中所说明的词句，根据情况可以适当地换词句。
在本说明书等中，晶体管是指至少包括栅极、漏极以及源极这三个端子的元件。晶体管在漏极(漏极端子、漏区域或漏电极)与源极(源极端子、源区域或源电极)之间具有沟道形成区域，并且电流能够通过沟道区域流过源极与漏极之间。注意，在本说明书等中，沟道形成区域是指电流主要流过的区域。
另外，在使用极性不同的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，源极及漏极的功能有时互相调换。因此，在本说明书等中，源极和漏极可以互相调换。
另外，在本说明书等中，“电连接”包括隔着“具有某种电作用的物质”连接的情况。这里，“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接对象间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。例如，“具有某种电作用的元件”不仅包括电极和由不同的导电层形成的布线，而且还包括晶体管等的开关元件、电阻元件、电感器、电容器、其他具有各种功能的元件等。
在本说明书等中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态。因此，也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线的角度为80°以上且100°以下的状态。因此，也包括该角度为85°以上且95°以下的状态。
在本说明书等中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”调换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
另外，在本说明书等中，在没有特别的说明的情况下，关态电流是指晶体管处于关闭状态(也称为非导通状态、遮断状态)时的漏极电流。在没有特别的说明的情况下，在n沟道型晶体管中，关闭状态是指栅极与源极间的电压Vgs低于阈值电压Vth的状态，在p沟道型晶体管中，关闭状态是指栅极与源极间的电压Vgs高于阈值电压Vth的状态。例如，n沟道型晶体管的关态电流有时是指栅极与源极间的电压Vgs低于阈值电压Vth时的漏极电流。
晶体管的关态电流有时取决于Vgs。因此，“晶体管的关态电流为I以下”有时是指存在使晶体管的关态电流成为I以下的Vgs的值。晶体管的关态电流有时是指：当Vgs为预定的值时的关闭状态下的关态电流；当Vgs为预定的范围内的值时的关闭状态下的关态电流；或者当Vgs为能够获得充分低的关态电流的值时的关闭状态下的关态电流等。
作为一个例子，设想一种n沟道型晶体管，该n沟道型晶体管的阈值电压Vth为0.5V，Vgs为0.5V时的漏极电流为1×10-9A，Vgs为0.1V时的漏极电流为1×10-13A，Vgs为-0.5V时的漏极电流为1×10-19A，Vgs为-0.8V时的漏极电流为1×10-22A。在Vgs为-0.5V时或在Vgs为-0.5V至-0.8V的范围内，该晶体管的漏极电流为1×10-19A以下，所以有时称该晶体管的关态电流为1×10-19A以下。由于存在该晶体管的漏极电流为1×10-22A以下的Vgs，因此有时称该晶体管的关态电流为1×10-22A以下。
在本说明书等中，有时以每沟道宽度W的电流值表示具有沟道宽度W的晶体管的关态电流。另外，有时以每预定的沟道宽度(例如1μm)的电流值表示具有沟道宽度的晶体管的关态电流。在为后者时，关态电流的单位有时以具有电流/长度的因次的单位(例如，A/μm)表示。
晶体管的关态电流有时取决于温度。在本说明书中，在没有特别的说明的情况下，关态电流有时表示在室温、60℃、85℃、95℃或125℃下的关态电流。或者，有时表示在保证包括该晶体管的半导体装置等的可靠性的温度下或者在包括该晶体管的半导体装置等被使用的温度(例如，5℃至35℃中的任一温度)下的关态电流。“晶体管的关态电流为I以下”有时是指在室温、60℃、85℃、95℃、125℃、保证包括该晶体管的半导体装置等的可靠性的温度下或者在包括该晶体管的半导体装置等被使用的温度(例如，5℃至35℃中的任一温度)下存在使晶体管的关态电流成为I以下的Vgs的值。
晶体管的关态电流有时取决于漏极与源极间的电压Vds。在本说明书中，在没有特别的说明的情况下，关态电流有时表示Vds为0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V或20V时的关态电流。或者，有时表示保证包括该晶体管的半导体装置等的可靠性的Vds时或者包括该晶体管的半导体装置等所使用的Vds时的关态电流。“晶体管的关态电流为I以下”有时是指：在Vds为0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、保证包括该晶体管的半导体装置的可靠性的Vds或包括该晶体管的半导体装置等被使用的Vds下存在使晶体管的关态电流成为I以下的Vgs的值。
在上述关态电流的说明中，可以将漏极换称为源极。也就是说，关态电流有时指晶体管处于关闭状态时的流过源极的电流。
在本说明书等中，有时将关态电流记作泄漏电流。在本说明书等中，关态电流例如有时指当晶体管处于关闭状态时流在源极与漏极间的电流。
注意，电压是指两个点电位之间的差，而电位是指静电场中的单位电荷在某一个点具有的静电能(电位能量)。注意，一般而言，将某一点的电位与标准的电位(例如接地电位)之间的电位差简称为电位或电压，并且，在许多情况下电位和电压是同义词。因此，在本说明书中，除了特别指定的情况以外，既可将“电位”称为“电压”，又可将“电压”称为“电位”。
(实施方式1)
在本实施方式中说明根据本发明的一个方式的半导体装置。
半导体装置包括传感器装置、处理器、存储器、电池及通信装置。传感器装置包括形成在衬底上的第一区域和第二区域。注意，衬底也可以具有柔性。第一区域中多个第一像素被配置为矩阵状，第二区域中多个第二像素被配置为矩阵状。第一像素包括发光元件和第一晶体管。第二像素包括具有光电转换功能的传感器元件和第二晶体管。
第一晶体管和第二晶体管的半导体层包含相同的元素。
发光元件射出的光具有峰波长，传感器元件检测的波长范围包括该峰波长。发光元件的峰波长优选为700nm以上且9000nm以下。
在此，对使用本发明的一个方式的半导体装置检测或检查对象物的情况进行说明。当对象物(材料等)具有在固有的波长范围内吸收光的特性时，发光元件优选在该固有的波长范围内包括峰波长。对象物在反射或透过照射的光时吸收具有该峰波长的光。当传感器元件检测出从对象部的反射光或透过光时，传感器元件可以检测出具有该峰波长的光。另外，对象物有时在多个不同的波长范围内吸收光。因此发光元件优选射出在不同的波长范围内具有峰波长的光。再者，传感器元件优选可以检测出在该不同的波长范围内具有峰波长的光。通过检测在不同的波长范围内具有峰波长的光，能够正确地检测或检查对象物。
作为一个例子，已知静脉中的葡萄糖具有容易吸收波长为1600nm及其附近的光的第一波长范围和容易吸收波长为6000nm至9000nm的光的第二波长范围。因此，通过使传感器元件检测照射到静脉的光的反射光，可以检测静脉中的葡萄糖的量。在处理器中对传感器元件检测出的反射光进行运算并将其转换为血糖值。通信装置可以经由网络将该转换结果发送到服务器、个人计算机或智能手机等移动信息终端。
作为其他例子，波长为760nm及其附近的光容易被静脉中的血红蛋白吸收，因此通过接收来自手掌或手指等的反射光等并进行图像化，可以检测出静脉的位置。可以将该作用用作生物识别。另外，还可以利用适当的波长的红外光进行食品中的异物检测或工业产品的不良分析等无损检测。
发光元件通过包括第一有机化合物和公共层可以实现薄型光源。另外，传感器元件通过包括第二有机化合物和该公共层可以实现薄型传感器。
注意，由于发光元件和传感器元件形成在同一衬底上，所以优选在发光元件和传感器元件之间设置具有遮光功能的区域或层等。更优选的是，在第一区域和第二区域之间设置不包括导电层的区域以便减少导电层导致的漫反射。
接着，参照附图对本发明的一个方式的半导体装置进行说明。
本发明的一个方式是一种包括发光元件的传感器装置。传感器元件接收由发光元件射出而被摄体反射的光等。通过作为发光元件使用有机发光元件而作为传感器元件使用有机传感器元件，构成附带光源的薄型传感器装置。注意，传感器元件具有光电转换功能。
图1是说明本发明的一个方式的半导体装置的方框图。该半导体装置10包括传感器装置20、处理器11、存储器12、电池13、通信装置14及图像处理电路15。传感器装置20包括区域30及区域40。
图像处理电路15可以控制传感器装置20的驱动时序。处理器11可以运算传感器装置20检测出的检测数据并将该运算结果供应到通信装置14。通信装置14可以经由网络91将该运算结果发送到服务器90。注意，通信装置14也可以经由网络91发送到智能手机等便携式信息终端或个人计算机等。
区域30包括发光区域31、电路32(栅极驱动器)及电路33(源极驱动器)。发光区域31包括多个第一像素，多个第一像素被配置为矩阵状。注意，在图3A、图3B1及图3B2详细说明第一像素。电路32可以选择多个第一像素。电路33可以向电路32所选择的第一像素根据发光元件的发光强度分别供应发光数据。
区域40包括传感器区域41、电路42(行驱动器)、电路43(模拟数字转换)及电路44(列驱动器)。传感器区域41包括多个第二像素，多个第二像素被配置为矩阵状。注意，在图4A、图4B、图4C1及图4C2详细说明第二像素。电路42可以选择多个第二像素。第二像素所包括的传感器元件可以通过光电转换功能从光转换为模拟信号的电压。电路43将第二像素检测出的模拟信号作为检测数据转换为数字信号。电路44可以将检测数据供应到图像处理电路15。图像处理电路15可以将检测数据供应到处理器11。
图2是说明具有结构不同的传感器装置20a的半导体装置10的方框图。传感器装置20a包括发光区域31a、发光区域31b、传感器区域41a、传感器区域41b及传感器区域41c。电路32及电路33可以驱动发光区域31a及发光区域31b，电路42及电路43可以驱动传感器区域41a、传感器区域41b及传感器区域41c。
发光区域31a可以射出与发光区域31b具有不同峰波长的光。或者，发光区域31a也可以射出与发光区域31b具有相同峰波长的光。
传感器区域41a可以检测与传感器区域41b或传感器区域41c不同的波长区域。例如，传感器区域41a可以检测出具有发光区域31a射出的峰波长的光。另外传感器区域41c可以检测出具有发光区域31b射出的峰波长的光。传感器区域41b可以检测出具有发光区域31a和发光区域31b射出的峰波长的光中的任一个。或者，传感器区域41b既可以检测出具有发光区域31a射出的峰波长的光，也可以检测出具有发光区域31b射出的峰波长的光。
如上所述，包括射出具有多个不同峰波长的光的光源和检测具有多个不同峰波长的光的传感器区域的传感器装置适用于适当地检测在不同波长区域内具有吸收带的对象物，如葡萄糖。例如，当检测的对象物是葡萄糖时，包括吸收波长为1600nm及其附近的光的第一波长范围和吸收波长为6000nm至9000nm的光的第二波长范围。但是，已知各波长区域的吸收强度各不相同。也就是说，通过进行比较或运算在第一波长范围测出的第一检测数据和在第二波长范围测出的第二检测数据，可以更准确的检测出对象物的葡萄糖值或包含比例。
图3A是说明区域30所包括的像素阵列的电路图。区域30包括发光区域31、电路32及电路33。发光区域31包括配置为矩阵状的像素35(1，1)至像素35(m，n)、布线G1(1)至布线G1(n)、布线G2(1)至布线G2(n)及布线S1(1)至布线S1(m)。电路32包括移位寄存器32a、多个选择器电路32b、布线SR1(1)至布线SR1(n)、布线SR2(1)至布线SR2(n)、布线SEL及布线EN。注意，m、n为2以上的整数。移位寄存器32a也可以由译码电路构成。
各个像素35与布线G1、布线G2及布线S1电连接。
移位寄存器32a通过布线SR1与布线G1电连接。布线SEL与选择器电路32b的第一输入端子电连接。移位寄存器32a通过布线SR2与选择器电路32b的第二输入端子电连接。布线EN与选择器电路32b的第三输入端子电连接。选择器电路32b的输出端子与布线G2电连接。
供应到布线SEL的信号可以将供应到选择器电路32b的第二输入端子的信号和第三输入端子的信号之一作为选择器电路32b的输出信号供应到布线G2。供应到该第二输入端子的信号是供应到布线SR2的移位寄存器32a的输出信号。供应到该第三输入端子的信号是供应到布线EN的信号。作为一个例子，当向布线SEL供应信号“L”时，选择器电路32b可以向布线G2输出移位寄存器32a的输出信号。当向布线SEL供应信号“H”时，选择器电路32b可以向布线G2输出被供应到布线EN的信号。
注意，当向布线SEL供应信号“H”时，向布线G2(1)至布线G2(n)同时输出被供应到布线EN的信号。因此，可以同时使像素35(1，1)至像素35(m，n)发光或关灯。也就是说，可以生成瞬间发光的光，如照相机的闪光灯的光。注意，像素35(1，1)至像素35(m，n)的发光强度由通过布线S1(1)至布线S1(m)供应到各个像素35的发光数据而决定。
图3B1使用电路图说明像素35。像素35包括晶体管51至晶体管54、电容器55及发光元件56。布线G1与晶体管51的栅极及晶体管54的栅极电连接。布线G2与晶体管52的栅极电连接。布线S1与晶体管51的源极和漏极中的一个连接。晶体管51的源极和漏极中的另一个与晶体管52的源极和漏极中的一个及电容器55的一个电极电连接。晶体管52的源极和漏极中的另一个与晶体管53的栅极电连接。晶体管53的源极和漏极中的一个与布线61电连接。晶体管53的源极和漏极中的另一个与发光元件56的一个电极、晶体管54的一个电极及电容器55的另一个电极连接。晶体管54的源极和漏极中的另一个与布线62电连接。发光元件56的另一个电极与布线63电连接。
向布线G1供应的信号可以控制晶体管51及晶体管54的开启或关闭。晶体管51被用作像素的选择开关。另外，在晶体管51为开启的期间，晶体管54可以向电容器55的另一个电极供应被供应到布线62的电位。注意，被供应到布线62的电位优选为不使发光元件56发光的电位。另外，当晶体管53的源极和漏极中的另一个的电位被由供应到布线62的电位所固定的期间，电容器55的一个电极通过布线S1被供应发光数据。注意，晶体管54的栅极也可以与不同的布线G3连接。通过设置布线G3，可以在不同的时序对晶体管51及晶体管54进行开启或关闭的控制。
向布线G2供应的信号可以控制将电容器55所保持的发光数据供应到晶体管53的栅极的时序。注意，优选的是，在向电容器55供应发光数据前，向晶体管53的栅极供应与晶体管53的源极和漏极中的另一个的电位相同的电位。
可以将在半导体层中包含金属氧化物的OS晶体管用于晶体管51至晶体管54。OS晶体管具有关态电流极低的特性。通过将OS晶体管用于晶体管51至晶体管54，可以使电容器55保持电荷的期间非常长。
另外，晶体管53也可以包括与晶体管51不同的半导体层。例如，晶体管53也可以是在半导体层中包含Si的Si晶体管。作为Si晶体管，可以举出含有非晶硅的晶体管、含有结晶性的硅(典型为低温多晶硅、单晶硅等)的晶体管等。当晶体管53是Si晶体管时，可以容易地使发光元件56的发光强度变大。再者，当晶体管51是OS晶体管时，由于关态电流较小，可以使电容器55能够保持电荷的期间变得极长。
作为其他例子，晶体管53也可以包括与晶体管51不同的半导体层。晶体管51也可以是在半导体层中包含Si的Si晶体管。当晶体管51是Si晶体管时，可以提高选择开关的响应性。再者，当晶体管53是OS晶体管时，可以减少晶体管的沟道长度。通过减少晶体管的沟道长度，可以缩小像素的尺寸。也就是可以提高发光区域31的分辨率。
当如上所述晶体管53包括与晶体管51不同的半导体层时，晶体管52或晶体管54也可以是OS晶体管。当晶体管52是OS晶体管时，关态电流较小，因此能够将其用作减少电容器55所保持的发光数据的电流泄露到晶体管53的栅极的开关。由此可以抑制由泄漏电流导致的发光元件56的发光。此外，当晶体管54是OS晶体管时，关态电流较小，因此可以被用作抑制经过晶体管54的泄露电流导致发光元件56的发光强度的变化的开关。
作为其他例子，当晶体管53包括与晶体管51不同的半导体层时，晶体管52或晶体管54也可以是Si晶体管。通过是Si晶体管，开关的响应性得以提高。另外，通过减少晶体管的沟道长度和沟道宽度，可以减少晶体管的寄生电容，并且可以提高发光区域31的分辨率。
图3B2示出在像素35a中晶体管51a至晶体管54a包括背栅极的例子。背栅极与各晶体管的栅极电连接。但是，背栅极的连接对象没有限制。可以与晶体管的源极电连接，多个晶体管的背栅极也可以与其他布线连接且多个晶体管由该布线统一控制。
图4A使用电路图说明区域40所包括的像素阵列。区域40包括传感器区域41、电路42、电路43、电路44及电路46。传感器区域41包括配置为矩阵状的像素45(1，1)至像素45(m，n)、布线SE(1)至布线SE(n)及布线S2(1)至布线S2(m)。对每个布线S2都设置电路46。或者，也可以对多个配线S2上设置一个电路46。
像素45与布线SE及布线S2电连接。像素45通过布线S2与电路46电连接。电路46与电路43电连接。电路43与电路44电连接。电路44与图像处理电路15电连接。
电路42被用作行译码器，优选包括译码器和移位寄存器中的任一个。电路42可以通过布线SE选择任意的像素45。每个像素45都包括传感器元件。传感器元件通过光电转换将入射光转换为模拟数据的电压。也就是说，像素45可以将光转换为电压并将其作为输出数据供应到电路46。
电路46是用来向电路43供应电路45的输出数据的源极跟随电路。电路43通过源极跟随电路对被供应的该输出数据进行相关双采样处理。再者，电路43具有将进行该相关双采样处理的输出数据转换为数字数据的功能。电路44可以将数字数据传送到图像处理电路15。电路44被用作列译码器。
图4B使用电路图说明像素45。注意，像素45与布线64至布线67电连接。
像素45包括晶体管71至晶体管75、电容器76、电容器77及传感器元件78。布线PR与晶体管71的栅极电连接。布线Tx与晶体管72的栅极电连接。布线W与晶体管73的栅极电连接。布线SE与晶体管75的栅极电连接。晶体管71的源极和漏极中的一个与晶体管72的源极和漏极中的一个及电容器76的一个电极电连接。晶体管71的源极和漏极中的另一个与布线64电连接。晶体管72的源极和漏极中的另一个与传感器元件78的一个电极电连接。传感器元件78的另一个电极与布线65电连接。电容器76的另一个电极与晶体管73的源极和漏极中的一个、晶体管74的栅极及电容器77的一个电极电连接。布线66与晶体管73的源极和漏极中的另一个及电容器77的另一个电极电连接。晶体管74的源极和漏极中的一个与晶体管75的源极和漏极中的一个电连接。晶体管74的源极和漏极中的另一个与布线67电连接。晶体管75的源极和漏极的另一个与布线S2电连接。
晶体管71至晶体管75可以使用在半导体层中包含金属氧化物的OS晶体管。OS晶体管具有关态电流极低的特性。通过将OS晶体管用于晶体管71至晶体管75，可以使电容器76及电容器77能够保持电荷的期间变得极长。
注意，晶体管74也可以包括与晶体管71至晶体管73及晶体管75不同的半导体层。例如，晶体管74也可以是在半导体层中包含Si的Si晶体管。当晶体管74是Si晶体管时，可以提高晶体管的响应性。再者，当晶体管75是OS晶体管时，由于关态电流较小，可以抑制布线S2的泄漏电流。另外，当晶体管71是OS晶体管时，可以减少电容器76的泄漏电流。另外，当晶体管73是OS晶体管时，可以使电容器77能够保持电荷的期间变得极长。
作为其他例子，晶体管74也可以包括与晶体管71至晶体管73及晶体管75不同的半导体层。例如，晶体管74也可以是OS晶体管。当晶体管74是OS晶体管时，可以减少晶体管的沟道长度。另外，通过使晶体管71至晶体管73及晶体管75为Si晶体管，可以减少该晶体管的沟道长度。也就是说，可以提高传感器区域41的分辨率。
[OS晶体管]
作为用于OS晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型的有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的CAAC-OS或CAC-OS等。CAAC-OS中构成晶体的原子稳定，适用于重视可靠性的晶体管等。CAC-OS呈现高迁移率特性，适用于进行高速驱动的晶体管等。
由于OS晶体管的半导体层的能隙较大，所以呈现极低的关态电流特性。与Si晶体管不同，OS晶体管不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等，因此能够形成高耐压性和高可靠性的电路。此外，Si晶体管所引起的起因于结晶性的不均匀的电特性偏差不容易产生在OS晶体管中。
作为OS晶体管中的半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。
当构成半导体层的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所形成的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。
作为半导体层，可以使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×1017/cm3以下，优选为1×1015/cm3以下，更优选为1×1013/cm3以下，进一步优选为1×1011/cm3以下，更进一步优选为小于1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧化物半导体的缺陷能级密度低，因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。另外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧缺陷增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
另外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
另外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易变为常开特性。因此，半导体层的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×1018atoms/cm3以下。
另外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而CAAC-OS的缺陷态密度最低。
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
下面，对非单晶半导体层的一个方式的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域，一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域，并且，这些区域以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰。也就是说，根据X射线衍射，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(mapping)图像，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。
图4C1是说明电路46的电路图。电路46包括晶体管81、端子83及端子84。晶体管81的栅极与布线BR电连接。晶体管81的源极和漏极中的一个与端子83及端子84电连接。晶体管81的源极和漏极中的另一个与布线68电连接。
图4C2是说明电路46a的电路图。电路46a与图4C1的不同之处在于包括晶体管82。布线BR与晶体管81的栅极及晶体管82的栅极电连接。布线68与晶体管81的源极和漏极中的另一个及晶体管82的源极和漏极中的另一个电连接。晶体管81的源极和漏极中的一个与端子83及端子84电连接。
图5是对图2中说明的传感器装置20a进行详细说明的图。为了便于说明，图5对发光区域31a、传感器区域41a及传感器区域41b进行说明。
传感器区域41a及传感器区域41b与电路42电连接。发光区域31a与电路32电连接。电路42经由布线SEa及布线SEb与传感器区域41a及传感器区域41b所包括的像素45电连接。电路32经由布线G1a及布线G2a与发光区域31a所包括的像素35电连接。
传感器区域41a和发光区域31a之间形成有区域CL1，不在区域CL1设置布线或电路等。通过不在区域CL1配置布线或电路等，可以确保传感器区域41a和发光区域31a之间的距离。由此，当发光区域31a射出的扩散光成为杂散光时，通过确保区域CL1可以抑制该杂散光入射到传感器区域41a。另外，当传感器装置20a具有柔性时，通过具有没有配置布线或电路等的区域，没有配置于区域CL1的结构物且曲率半径变小，因此柔性得到提高。
注意，包括传感器元件的像素45既可以是与包括发光元件56的像素35大小相同的像素，也可以是大小不同的像素。例如。当像素45与像素35大小相同时，发光区域31和传感器区域41可以使用同步的信号。由此可以简化电路结构。另外，发光区域31和传感器区域41可以独立地分别进行驱动。因此，容易使传感器区域41比发光区域31大。
接着，对像素45与像素35大小不同的例子进行说明。当像闪光灯的光一样同时点亮发光区域31时，通过增大发光元件56可以减少向像素供应发光数据的时间。传感器区域41可以切换全局快门方式或卷帘快门方式来检测来自对象物的反射光。例如，可以检测通过全局快门方式检测出的第三检测数据和第四检测数据的差分数据。该差分数据适用于检测第三检测数据和第四检测数据的变化量，第三数据是检测出由于对象物接收光而变化的反射光的数据，第四数据是检测出对象物随时间而变化的反射光的数据。
注意，卷帘快门方式是传感器区域所包括的多个像素45依次进行曝光及数据读出的工作方法，其中一个行的读出期间与其他行的曝光期间重叠。曝光是指通过光电转换功能将传感器元件接收的光转换为电压。因为在曝光后立即执行读取工作，所以即使是检测数据的保持期间较短的电路结构也能够进行拍摄。但是，由于由没有摄像的同时性的检测数据构成1个帧的图像，所以在拍摄动体时在图像中产生畸变。
另一方面，全局快门方式是在所有像素中同时进行曝光而在各像素检测数据，按每个行读出数据的工作方法。由此，即使拍摄运动物体也可以获得没有畸变的图像。
例如，作为像素45所包括的晶体管73及晶体管75，通过使用在半导体层中使用金属氧化物的晶体管，电容器77所保持的电荷的保持期间可以非常长。因此，可以采用在所有的像素中同时进行电荷储存工作的全局快门方式而无需采用复杂的电路结构或工作方式。
图6是对与图5不同的传感器装置20a进行详细说明的图。对发光区域31a、传感器区域41a及传感器区域41b进行说明。
传感器区域41a、发光区域31a及传感器区域41b分别与电路42a、电路32e及电路42b电连接。电路42a经由布线SEa与传感器区域41a所包括的像素45电连接。电路32e经由布线G1a及布线G2a与发光区域31a所包括的像素35电连接。电路42b经由布线SEb与传感器区域41b所包括的像素45电连接。
传感器区域41a和发光区域31a之间形成有区域CL2，在区域CL2设置电路32e。当发光区域31a射出的扩散光成为杂散光时，配置在区域CL2中的电路32e可以通过遮蔽该杂散光来抑制入射到传感器区域41a。
图7是对与图6不同的传感器装置20a进行详细说明的图。对发光区域31a、传感器区域41a及传感器区域41b进行说明。
传感器区域41a及传感器区域41b与电路42电连接。发光区域31a与电路32电连接。电路42经由布线SEa与传感器区域41a及传感器区域41b所包括的像素45电连接。电路32经由布线G1a及布线G2a与发光区域31a所包括的像素35电连接。
传感器区域41a和发光区域31a之间形成有区域CL3，在区域CL3中设置布线。由区域CL3确保传感器区域41a和发光区域31a之间的距离。因此，当发光区域31a射出的扩散光成为杂散光时，区域CL3可以抑制该杂散光入射到传感器区域41a。另外，当传感器装置20a具有柔性时，通过具有没有配置电路等的区域，配置于区域CL3的结构物变少，因此曲率半径变小且柔性得到提高。
[有机发光元件]
发光元件56可以使用有机发光元件。作为该有机发光元件，可以使用发射红外光的元件。特别优选的是发射在波长700nm以上且9000nm以下具有峰的红外光的有机发光元件。
另外，通过将有机发光元件用于发光元件56，能够实现附带光源的薄型摄像装置，容易安装在各种设备上且便携性也能够提高。
作为有机发光元件，可以使用利用电致发光的发光元件(EL元件)。EL元件在一对电极之间具有包含发光化合物的层(EL层)。当使一对电极之间产生高于EL元件的阈值电压的电位差时，空穴从阳极一侧注入到EL层中，而电子从阴极一侧注入到EL层中。被注入的电子和空穴在EL层中重新结合，由此，包含在EL层中的发光物质发光。
EL元件根据发光材料是有机化合物还是无机化合物被区别，通常前者被称为有机EL元件，而后者被称为无机EL元件。
在有机EL元件中，通过施加电压，电子从一个电极注入到EL层中，而空穴从另一个电极注入到EL层中。通过这些载流子(电子及空穴)重新结合，发光有机化合物形成激发态，当从该激发态回到基态时发光。由于这种机理，这种发光元件被称为电流激发型发光元件。
EL层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
无机EL元件根据其元件结构而分类为分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件。分散型无机EL元件包括发光层，其中发光材料的粒子分散在粘合剂中，并且其发光机理是利用供体能级和受主能级的供体-受主重新结合型发光。薄膜型无机EL元件是其中发光层夹在电介质层之间，并且该夹着发光层的电介质层夹在电极之间的结构，其发光机理是利用金属离子的内壳层电子跃迁的局部型发光。
说明发光元件的结构。例如，EL层可以由第一层、发光层及第二层等多数层构成。第一层可以包括例如包含电子注入性高的物质的层(电子注入层)及包含电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。发光层可以包含例如发光性化合物。第二层可以包括例如包含空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)及包含空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)。
设置于第一电极和第二电极之间的EL层可以被用作单个发光单元。注意，也可以在第一层和第二层之间设置多个发光层。通过在第一电极和第二电极中的任一个使用透光性的导电膜来决定光的射出方向。
发光元件可以根据构成EL层的材料发射各种波长的光。本发明的一个方式中作为构成EL层的材料使用发射红外光(在波长700nm至9000nm具有峰波长的光)的材料。例如，根据用途使用720nm、760nm、850nm、900nm等在作为对象的波长范围内发射峰波长的材料，即可。
此外，在本发明的一个方式中，作为EL层的发光材料(也称为客体材料或掺杂剂材料)，优选具有呈现红外光的有机金属铱配合物。作为该有机金属铱配合物，优选具有二甲基苯基骨架及喹喔啉骨架。另外，作为上述有机金属铱配合物，典型地可以使用双{4，6-二甲基-2-[3-(3，5-二甲基苯基)-2-喹喔啉基-κN]苯基-κC}(2，2’，6，6’-四甲基-3，5-庚二酮-κ2O，O’)铱(III)(简称：Ir(dmdpq)2(dpm))等。通过使用上述有机金属铱配合物，可以提供量子效率或发光效率高的摄像元件。
另外，作为用来使上述有机金属铱配合物成为分散状态的物质(即，主体材料)，例如，除了具有芳基胺骨架的化合物诸如2,3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(简称：TPAQn)、NPB之外，优选使用：咔唑衍生物诸如CBP、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：TCTA)等；或者金属配合物诸如双[2-(2-羟基苯基)吡啶根合]锌(简称：Znpp2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑]锌(简称：Zn(BOX)2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)、三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq3)等。另外，也可使用高分子化合物诸如PVK。
另外，作为用来使上述有机金属铱配合物成为分散状态的物质(主体材料)，优选使用N-(1，1’-联苯基-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9，9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称：PCBBiF)。
此外，通过包含上述有机金属铱配合物(客体材料)和上述主体材料形成发光层，可以从EL层得到发光效率高的红外的磷光发光。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式2)
在本实施方式中，参照图8至图15对本发明的一个方式的传感器装置进行说明。
下面示出的传感器装置是具有发光功能、摄影功能的装置。可以将下面示出的传感器装置适用于实施方式1中的发光区域或传感器区域。
[概要]
本实施方式的传感器装置在具有柔性的衬底上包括传感器元件及发光元件。具体而言，在发光区域中，发光元件被配置为矩阵状，该发光区域被用作光源。此外，在该传感器区域中，传感器元件被配置为矩阵状，该传感器区域被用作受光部。受光部可以用于检测用传感器、图像传感器或触摸传感器。也就是说，通过由受光部检测出光，可以检测出来自接收发光元件的光的对象物的反射光或者对象物(手指或笔等)的接近或接触。
在本实施方式的传感器装置中，当发光区域含有的发光元件所发射的光被对象物反射时，传感器区域的传感器元件能够检测出该反射光，由此可以将其粘贴在对象物上使用或容易地嵌入可穿戴的电子设备(例如钟表等)中。
作为发光元件，也可以是有机发光元件。例如，作为有机发光元件可以使用如有机发光二极管(OLED：Organic Light Emitting Diode)或量子点发光二极管(QLED：Quantum-dot Light Emitting Diode)等EL元件。作为EL元件含有的发光物质，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、无机化合物(量子点材料等)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(TADF：Thermally activated delayed fluorescence)材料)等。此外，作为发光元件，也可以将微型发光二极管(MicroLED)等LED键合于像素而使用。以下所说明的发光元件包括有机发光元件(EL元件)及微型发光二极管等。
本实施方式的传感器装置具有使用传感器元件检测出光的功能。
传感器元件优选能够检测出具有700nm以上的峰波长的光。通过检测作为来自对象物的反射光返回的700nm以上的光，能够检测出对象物的种类、组成及图像等。
例如，可以使用传感器装置检测血液中的血红蛋白、葡萄糖等。另外，也可以检测出水果的糖度、混入衣服等中的针等异物。也就是说，本实施方式的传感器装置可以提供生物监测器或生物识别用传感器。例如，通过在钟表等电子设备内设置传感器装置，与分别设置传感器装置和生物监测器的情况相比，可以减少电子设备的零部件个数，由此可以实现电子设备的小型化及轻量化。
此外，在将传感器元件用于触摸传感器的情况下，本实施方式的传感器装置使用传感器元件可以被用作静脉识别等生物识别用传感器。
作为传感器元件，例如，可以使用pn型或pin型光电二极管。传感器元件被用作检测出入射到传感器元件的光来产生电荷的光电转换元件。所产生的电荷量取决于入射的光量。
尤其是，作为传感器元件，优选使用具有包含有机化合物的层的有机光电二极管。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化，且形状及设计的自由度高，由此可以应用于各种各样的传感器装置。
在本发明的一个方式中，作为发光元件使用有机EL元件，并使用有机光电二极管作为传感器元件。有机光电二极管中可以以与有机EL元件相同的结构形成的层很多。因此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在传感器装置内设置传感器元件。例如，可以将传感器元件的活性层及发光元件的发光层分别形成，而其他层则是传感器元件和发光元件共同使用。
图8A至图8B示出本发明的一个方式的传感器装置。
图8A所示的传感器装置100A包括发光区域(31a、31b)、传感器区域(41a、41b、41c)及FPC172。传感器装置100A通过FPC172与半导体装置电连接。注意，FPC172上也可以以COG(Chip On Glass：玻璃覆晶封装)方式或COF(Chip on Film：薄膜覆晶封装)方式等设置有包括图像处理电路的IC(集成电路)。例如，IC173优选包括时序控制电路、信号线驱动电路、源极跟随电路及模拟数字转换电路等。注意，作为IC173，既可以使用各向异性导电膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)或各向异性导电膏(ACP：Anisotropic ConductivePaste)安装封装的IC，也可以使用倒装芯片安装方法安装裸芯片。
图8B示出的传感器装置与FPC172不同，可以通过设置在衬底上的电极244与半导体装置连接。注意，作为一个例子，图8B示出传感器装置100A没有设置IC的结构。
在图8A或图8B中，第一衬底和第二衬底之间包括具有传感器元件晶体管的层、具有传感器元件的层及具有发光元件的层。
以下参照图9至图11说明本发明的一个方式的传感器装置的更详细的结构。
[传感器装置300A]
图9A示出传感器装置300A的截面图。
传感器装置300A包括传感器元件110及发光元件190。
传感器元件110包括像素电极111、公共层112、活性层113、公共层114及公共电极115。
发光元件190包括像素电极191、公共层112、发光层193、公共层114及公共电极115。
像素电极111、像素电极191、公共层112、活性层113、发光层193、公共层114及公共电极115均既可具有单层结构又可具有叠层结构。
分隔壁219位于绝缘层214上。分隔壁219为绝缘层。
像素电极111及像素电极191位于绝缘层214上。但是，像素电极191位于绝缘层214和分隔壁219上。像素电极111及像素电极191可以使用同一材料及同一工序形成。
公共层112位于像素电极111上及像素电极191上。公共层112是传感器元件110与发光元件190共同使用的层。
活性层113隔着公共层112与像素电极111重叠。发光层193隔着公共层112与像素电极191重叠。活性层113包含第一有机化合物，而发光层193包含与第一有机化合物不同的第二有机化合物。
公共层114位于公共层112上、活性层113上及发光层193上。公共层114是传感器元件110与发光元件190共同使用的层。
公共电极115具有隔着公共层112、活性层113及公共层114与像素电极111重叠的部分。此外，公共电极115具有隔着公共层112、发光层193及公共层114与像素电极191重叠的部分。公共电极115是传感器元件110与发光元件190共同使用的层。
在本实施方式的传感器装置中，传感器元件110的活性层113使用有机化合物。传感器元件110的活性层113以外的层可以采用与发光元件190(EL元件)相同的结构。由此，只要在发光元件190的制造工序中追加形成活性层113的工序，就可以在形成发光元件190的同时形成传感器元件110。此外，发光元件190与传感器元件110可以形成在同一衬底上。因此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在传感器装置内设置传感器元件110。
在传感器装置300A中，只有传感器元件110的活性层113及发光元件190的发光层193是分别形成的，而其他层可以是传感器元件110和发光元件190共同使用。但是，传感器元件110及发光元件190的结构不局限于此。除了活性层113及发光层193以外，传感器元件110及发光元件190还可以具有其他分别形成的层(参照后述的传感器装置300K、传感器装置300L及传感器装置300M)。传感器元件110与发光元件190优选共同使用一层以上的层(公共层)。由此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在传感器装置内设置传感器元件110。
传感器装置300A在一对衬底(衬底151及衬底152)之间包括传感器元件110、发光元件190、晶体管47及晶体管48等。
在传感器元件110中，位于像素电极111与公共电极115之间的公共层112、活性层113及公共层114各自可以被称为有机层(包含有机化合物的层)。像素电极111优选具有反射光的功能。分隔壁216位于分隔壁219上。像素电极111的端部被分隔壁216覆盖。发光元件190所包括的像素电极111包括以点划线所示的与分隔壁219和分隔壁216接触的区域191a。公共电极115优选具有透射光的功能。
传感器元件110具有检测光的功能。具体而言，传感器元件110是接收从传感器装置300A的外部入射的光22并将其转换为电信号的光电转换元件。光22也可以说是发光元件190的光被对象物反射的光。此外，光22也可以通过后述的透镜入射到传感器元件110。
衬底152的衬底151一侧的表面设置有遮光层BM。遮光层BM在与传感器元件110重叠的位置及与发光元件190重叠的位置形成有开口。通过设置遮光层BM，可以控制传感器元件110检测光的范围。
作为遮光层BM，可以使用遮挡来自发光元件的光的材料。遮光层BM优选吸收光。作为遮光层BM，例如，可以使用金属材料或包含颜料(碳黑等)或染料的树脂材料等形成黑矩阵。遮光层BM也可以采用红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片的叠层结构。
在此，传感器元件110检测出被对象物反射的来自发光元件190的光。但是，有时来自发光元件190的光在传感器装置300A内被反射而不经对象物地入射到传感器元件110。遮光层BM可以减少这种扩散光的负面影响。例如，在没有设置遮光层BM的情况下，有时发光元件190所发射的光23a被衬底152反射，由此反射光23b入射到传感器元件110。通过设置遮光层BM，可以抑制反射光23b入射到传感器元件110。再者，通过包括区域191a，发光元件190所发射的光23c被像素电极191反射且反射光23d与发光21向大致相同的方向射出。因此，可以有效利用原本作为扩散光成为噪声的光。也就是说，像素电极191通过包括区域191a，可以具备遮光功能及集光功能。由此，可以减少噪声并提高使用传感器元件110的传感器的灵敏度。
在发光元件190中，分别位于像素电极191与公共电极115之间的公共层112、发光层193及公共层114可以被称为EL层。像素电极191优选具有反射光的功能。像素电极191的端部被分隔壁216覆盖。像素电极111和像素电极191通过分隔壁216彼此电绝缘。公共电极115具有透射光的功能。
发光元件190具有发射光的功能。具体而言，发光元件190是电压被施加到像素电极191与公共电极115之间时向衬底152一侧发射光的电致发光元件(参照发光21)。
发光层193优选以不与传感器元件110的受光区域(传感器区域)重叠的方式形成。由此，可以抑制发光层193对光22的吸收并可以增加照射到传感器元件110的光量。
像素电极111通过设置在绝缘层214中的开口电连接到晶体管47的源极或漏极。像素电极111的端部被分隔壁216覆盖。
像素电极191通过设置在绝缘层214中的开口电连接到晶体管48的源极或漏极。像素电极191的端部被分隔壁216覆盖。晶体管48具有控制发光元件190的驱动的功能。
晶体管47及晶体管48接触地形成于同一层(图9A中的衬底151)上。
电连接于传感器元件110的电路中的至少一部分优选使用与电连接于发光元件190的电路相同的材料及工序而形成。由此，与分别形成两个电路的情况相比，可以减小传感器装置的厚度，并可以简化制造工序。
传感器元件110及发光元件190各自优选被保护层195覆盖。在图9A中，保护层195设置在公共电极115上并与该公共电极115接触。通过设置保护层195，可以抑制水等杂质混入传感器元件110及发光元件190，由此可以提高传感器元件110及发光元件190的可靠性。此外，可以使用粘合层142贴合保护层195和衬底152。
此外，如图10A所示，传感器元件110及发光元件190上也可以没有保护层。在图10A中，使用粘合层142贴合公共电极115和衬底152。
[传感器装置300B]
图9B示出传感器装置300B的截面图。此外，在后述的传感器装置的说明中，有时省略说明与先前说明的传感器装置同样的结构。
图9B所示的传感器装置300B除了包括传感器装置300A的结构以外还包括透镜149。
本实施方式的传感器装置也可以包括透镜149。透镜149设置在与传感器元件110重叠的位置。在传感器装置300B中，以与衬底152接触的方式设置有透镜149。传感器装置300B所包括的透镜149在衬底151一侧具有凸面。或者，透镜149也可以在衬底152一侧具有凸面。
在将遮光层BM和透镜149的双方形成在衬底152的同一面上的情况下，对它们的形成顺序没有限制。虽然在图9B中示出先形成透镜149的例子，但是也可以先形成遮光层BM。在图9B中，透镜149的端部被遮光层BM覆盖。
传感器装置300B采用光22通过透镜149入射到传感器元件110的结构。与没有透镜149的情况相比，通过设置透镜149，可以减小传感器元件110的拍摄范围，由此可以抑制与相邻的传感器元件110的拍摄范围重叠。由此，可以拍摄模糊少的清晰图像。此外，在传感器元件110的拍摄范围相等的情况下，与没有透镜149的情况相比，通过设置透镜149，可以增大针孔的尺寸(在图9B中相当于与传感器元件110重叠的BM的开口尺寸)。由此，通过具有透镜149，可以增加入射到传感器元件110的光量。
与图9B所示的传感器装置300B同样，图10B和图10C所示的传感器装置也各自采用光22通过透镜149入射到传感器元件110的结构。
在图10B中，以与保护层195的顶面接触的方式设置有透镜149。图10B所示的传感器装置所包括的透镜149在衬底152一侧具有凸面。
图10C所示的传感器装置在衬底152的显示面一侧设置有透镜阵列146。透镜阵列146所具有的透镜设置在与传感器元件110重叠的位置。优选衬底152的衬底151一侧的表面设置有遮光层BM。
作为用于本实施方式的传感器装置的透镜的形成方法，既可在衬底上或传感器元件上直接形成如微透镜等透镜，又可将另外制成的微透镜阵列等透镜阵列贴合在衬底上。
[传感器装置300C]
图9C示出传感器装置300C的截面图。
图9C所示的传感器装置300C与传感器装置300A的不同之处在于：包括衬底153、衬底154、粘合层155、绝缘层212、分隔壁219a及分隔壁217，而不包括衬底151、衬底152及分隔壁216。注意，分隔壁219a既可以由有机层形成，也可以由导电层形成。
衬底153和绝缘层212被粘合层155贴合。衬底154和保护层195被粘合层142贴合。
传感器装置300C将形成在制造衬底上的绝缘层212、晶体管47、晶体管48、传感器元件110及发光元件190等转置在衬底153上而形成。衬底153和衬底154优选具有柔性。由此，可以提高传感器装置300C的柔性。例如，衬底153和衬底154优选使用树脂。
作为衬底153及衬底154，可以使用如下材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。衬底153和衬底154中的一个或两个也可以使用其厚度为具有柔性程度的玻璃。
本实施方式的传感器装置所包括的衬底可以使用光学各向同性高的薄膜。作为光学各向同性高的薄膜，可以举出三乙酸纤维素(TAC，也称为三醋酸纤维素)薄膜、环烯烃聚合物(COP)薄膜、环烯烃共聚物(COC)薄膜及丙烯酸薄膜等。
分隔壁217优选吸收发光元件所发射的光。作为分隔壁217，例如可以使用包含颜料或染料的树脂材料等形成黑矩阵。此外，通过使用茶色抗蚀剂材料，可以由被着色的绝缘层构成分隔壁217。
发光元件190所发射的光23e被分隔壁217的一部分的表面反射而成为反射光23g。反射光23g有时被衬底154反射一部分，使得该被反射的光23h入射到传感器元件110。此外，光23e有时透过分隔壁217被晶体管或布线等反射，使得反射光入射到传感器元件110。另外，通过由分隔壁217吸收一部分光23f，可以减少反射光23g的光量并抑制入射到传感器元件110的光量。由此，可以减少噪声并提高使用传感器元件110的传感器的灵敏度。
因此，分隔壁217优选至少吸收传感器元件110所检测出的光的波长的光。例如，在传感器元件110检测出发光元件190所发射的绿色光的情况下，分隔壁217优选至少吸收绿色光。例如，当分隔壁217具有红色滤光片时，可以吸收绿色光23e，由此可以抑制反射光23h入射到传感器元件110的光量。
[传感器装置300K、传感器装置300L及传感器装置300M]
图11A示出传感器装置300K的截面图，图11B示出传感器装置300L的截面图，并且图11C示出传感器装置300M的截面图。
传感器装置300K与传感器装置300A的不同之处在于：包括缓冲层184及缓冲层194，而没有公共层114。缓冲层184及缓冲层194既可具有单层结构又可具有叠层结构。
在传感器装置300K中，传感器元件110包括像素电极111、公共层112、活性层113、缓冲层184及公共电极115。此外，在传感器装置300K中，发光元件190包括像素电极191、公共层112、发光层193、缓冲层194及公共电极115。
传感器装置300L与传感器装置300A的不同之处在于：包括缓冲层182及缓冲层192，而没有公共层112。缓冲层182及缓冲层192既可具有单层结构又可具有叠层结构。
在传感器装置300L中，传感器元件110包括像素电极111、缓冲层182、活性层113、公共层114及公共电极115。此外，在传感器装置300L中，发光元件190包括像素电极191、缓冲层192、发光层193、公共层114及公共电极115。
传感器装置300M与传感器装置300K或传感器装置300L的不同之处在于：包括缓冲层182、缓冲层184、缓冲层192及缓冲层194，而没有公共层112及公共层114。
在传感器装置300M中，传感器元件110包括像素电极111、缓冲层182、活性层113、缓冲层184及公共电极115。此外，在传感器装置300M中，发光元件190包括像素电极191、缓冲层192、发光层193、缓冲层194及公共电极115。
在传感器元件110及发光元件190的制造中，不但可以分别形成活性层113及发光层193，而且还可以分别形成其他层。
在传感器装置300K中，示出分别形成公共电极115与活性层113之间的缓冲层184及公共电极115与发光层193之间的缓冲层194的例子。作为缓冲层194，例如，可以形成电子注入层和电子传输层中的一个或两个。
在传感器装置300L中，示出分别形成像素电极111与活性层113之间的缓冲层182及像素电极191与发光层193之间的缓冲层192的例子。作为缓冲层192，例如，可以形成空穴注入层和空穴传输层中的一个或两个。
在传感器装置300M中，示出传感器元件110和发光元件190在一对电极(像素电极111或像素电极191与公共电极115)之间没有公共层的例子。作为传感器装置300M所包括的传感器元件110及发光元件190，在绝缘层214上使用同一材料及同一工序形成像素电极111及像素电极191，在像素电极111上形成缓冲层182、活性层113及缓冲层184，在像素电极191上形成缓冲层192、发光层193及缓冲层194，然后，以覆盖像素电极111、缓冲层182、活性层113、缓冲层184、像素电极191、缓冲层192、发光层193及缓冲层194的方式形成公共电极115。对缓冲层182、活性层113及缓冲层184的叠层结构、缓冲层192、发光层193及缓冲层194的叠层结构的形成顺序没有特别的限制。例如，也可以在形成缓冲层182、活性层113及缓冲层184之后，形成缓冲层192、发光层193及缓冲层194。与此相反，也可以在形成缓冲层182、活性层113及缓冲层184之前，形成缓冲层192、发光层193及缓冲层194。此外，也可以按照缓冲层182、缓冲层192、活性层113、发光层193等的顺序交替形成。
以下参照图12至图15说明本发明的一个方式的传感器装置的更详细结构。
[传感器装置100A]
图12A示出传感器装置100A的截面图。
传感器装置100A具有贴合衬底151与衬底152的结构。在图8A中，以虚线表示衬底151。
传感器装置100A包括发光区域31a、传感器区域41a、电路42a及布线165等。图12A示出在传感器装置100A中安装有FPC172的例子。注意，虽然图12A未图示，但是也安装有图8A所示的IC173。因此，也可以将图12A所示的结构称为包括传感器装置100A、IC及FPC的传感器模块。
作为电路42a，例如可以使用扫描线驱动电路。
布线165具有对发光区域31a、传感器区域41a及电路42a供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC172或者从图8A所示的IC173输入到布线165。
图12示出图8A所示的传感器装置100A的包括FPC172的区域的一部分、包括电路42a的区域的一部分、包括传感器区域41a的区域的一部分、包括发光区域31a的区域的一部分、包括区域CL1的区域的一部分及包括端部的区域的一部分的截面的一个例子。
图12A所示的传感器装置100A在衬底151与衬底152之间包括晶体管201、晶体管205、晶体管206、发光元件190及传感器元件110等。
衬底152及绝缘层214通过粘合层142粘合。作为对发光元件190及传感器元件110的密封，可以采用固体密封结构或中空密封结构等。在图12A中，由衬底152、粘合层142及绝缘层214围绕的空间143填充有非活性气体(氮、氩等)，采用中空密封结构。粘合层142也可以与发光元件190重叠。此外，由衬底152、粘合层142及绝缘层214围绕的空间143也可以填充有与粘合层142不同的树脂。
发光元件190具有从绝缘层214一侧依次层叠有像素电极191、公共层112、发光层193、公共层114及公共电极115的叠层结构。分隔壁219位于绝缘层214上，像素电极191包括与绝缘层214及分隔壁216接触的区域191a。像素电极191通过形成在绝缘层214中的开口与晶体管206所包括的导电层222b连接。晶体管206具有控制发光元件190的驱动的功能。分隔壁216覆盖像素电极191的端部(区域191a)。像素电极191包含反射光的材料，而公共电极115包含透射光的材料。
传感器元件110具有从绝缘层214一侧依次层叠有像素电极111、公共层112、活性层113、公共层114及公共电极115的叠层结构。像素电极111通过形成在绝缘层214中的开口与晶体管205所包括的导电层222b电连接。分隔壁216覆盖像素电极111的端部。像素电极111包含反射光的材料，而公共电极115包含透射光的材料。
发光元件190将光发射到衬底152一侧。此外，传感器元件110通过衬底152及空间143接收光。衬底152优选使用对光的透过性高的材料。
像素电极111及像素电极191可以使用同一材料及同一工序形成。公共层112、公共层114及公共电极115用于传感器元件110和发光元件190的双方。除了活性层113及发光层193以外，传感器元件110和发光元件190可以共同使用其他层。由此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在传感器装置100A内设置传感器元件110。
像素电极191所包括的区域191a具有反射发光元件190所发射的光并遮蔽入射到传感器元件的扩散光的功能。而且，还具有反射发光元件190所发射的光并在发光元件发射光的大致方向收集光的功能。再者，衬底152的衬底151一侧的表面设置有遮光层BM。遮光层BM在与传感器元件110重叠的位置及与发光元件190重叠的位置形成有开口。通过设置遮光层BM，可以控制传感器元件110检测光的范围。此外，通过设置有遮光层BM，可以抑制光从发光元件190不经对象物地直接入射到传感器元件110。由此，可以实现噪声少且灵敏度高的传感器。
晶体管201、晶体管205及晶体管206都设置在衬底151上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
在衬底151上依次设置有绝缘层211、绝缘层213、绝缘层215及绝缘层214。绝缘层211的一部分用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层213的一部分用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层215以覆盖晶体管的方式设置。绝缘层214以覆盖晶体管的方式设置，并被用作平坦化层。此外，对栅极绝缘层的个数及覆盖晶体管的绝缘层的个数没有特别的限制，既可以为一个，又可以为两个以上。
优选的是，将水或氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖晶体管的绝缘层中的至少一个。由此，可以将绝缘层被用作阻挡层。通过采用这种结构，可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中，从而可以提高传感器装置的可靠性。
作为绝缘层211、绝缘层213及绝缘层215优选使用无机绝缘膜。作为无机绝缘膜，例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等无机绝缘膜。此外，也可以使用氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外，也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。
在此，有机绝缘膜的阻挡性在很多情况下低于无机绝缘膜。因此，有机绝缘膜优选在传感器装置100A的端部附近包括开口。由此，可以抑制从传感器装置100A的端部通过有机绝缘膜的杂质侵入。此外，也可以以其端部位于传感器装置100A的端部的内侧的方式形成有机绝缘膜，以保护有机绝缘膜不暴露于传感器装置100A的端部。
用作平坦化层的绝缘层214优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。
在图12A所示的区域228中，在绝缘层214中形成有开口。由此，即使在使用有机绝缘膜作为绝缘层214的情况下，也可以抑制杂质从外部通过绝缘层214侵入到发光区域31a、传感器区域41a。由此，可以提高传感器装置100A的可靠性。
晶体管201、晶体管205及晶体管206包括：用作栅极的导电层221；用作栅极绝缘层的绝缘层211；用作源极及漏极的导电层222a及导电层222b；半导体层231；用作栅极绝缘层的绝缘层213；以及用作栅极的导电层223。在此，经过对同一导电膜进行加工而得到的多个层附有相同的阴影线。绝缘层211位于导电层221与半导体层231之间。绝缘层213位于导电层223与半导体层231之间。
对本实施方式的传感器装置所包括的晶体管结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管等。此外，晶体管都可以具有顶栅结构或底栅结构。或者，也可以在形成沟道的半导体层上下设置有栅极。
作为晶体管201、晶体管205及晶体管206，采用两个栅极夹持形成沟道的半导体层的结构。此外，也可以连接两个栅极，并通过对该两个栅极供应同一信号，来驱动晶体管。或者，通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位，对另一个施加用来进行驱动的电位，可以控制晶体管的阈值电压。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体或具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
晶体管的半导体层优选使用金属氧化物(氧化物半导体)。此外，晶体管的半导体层也可以包含硅。作为硅，可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。
例如，半导体层优选包含铟、M(M为选自镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨或镁中的一种或多种)和锌。尤其是，M优选为选自铝、镓、钇或锡中的一种或多种。
尤其是，作为半导体层，优选使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物(IGZO)。
当半导体层为In-M-Zn氧化物时，优选用来形成In-M-Zn氧化物的溅射靶材中的In的原子数比为M的原子数比以上。作为这种溅射靶材的金属元素的原子数比，可以举出In：M：Zn＝1：1：1、In：M：Zn＝1：1：1.2、In：M：Zn＝2：1：3、In：M：Zn＝3：1：2、In：M：Zn＝4：2：3、In：M：Zn＝4：2：4.1、In：M：Zn＝5：1：6、In：M：Zn＝5：1：7、In：M：Zn＝5：1：8、In：M：Zn＝6：1：6、In：M：Zn＝5：2：5等。
此外，作为溅射靶材优选使用含有多晶氧化物的靶材，由此可以易于形成具有结晶性的半导体层。注意，所形成的半导体层的原子数比分别包含上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内。例如，在被用于半导体层的溅射靶材的组成为In:Ga:Zn＝4:2:4.1[原子数比]时，所形成的半导体层的组成有时为In:Ga:Zn＝4:2:3[原子数比]或其附近。
当记载为原子数比为In：Ga：Zn＝4：2：3或其附近时包括如下情况：In的原子数比为4时，Ga的原子数比为1以上且3以下，Zn的原子数比为2以上且4以下。此外，当记载为原子数比为In：Ga：Zn＝5：1：6或其附近时包括如下情况：In的原子数比为5时，Ga的原子数比大于0.1且为2以下，Zn的原子数比为5以上且7以下。此外，当记载为原子数比为In：Ga：Zn＝1：1：1或其附近时包括如下情况：In的原子数比为1时，Ga的原子数比大于0.1且为2以下，Zn的原子数比大于0.1且为2以下。
电路42a所包括的晶体管、传感器区域41a所包括的晶体管及发光区域31a所包括的晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有不同的结构。电路42a所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上不同的结构。与此同样，发光区域31a所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上不同的结构。与此同样，传感器区域41a所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上不同的结构。
在衬底151与衬底152不重叠的区域中设置有连接部204。在连接部204中，布线165通过导电层166及连接层242与FPC172电连接。在连接部204的顶面上露出对与像素电极191相同的导电膜进行加工来获得的导电层166。因此，通过连接层242可以使连接部204与FPC172电连接。注意，布线165可以与导电层222同时形成，也可以与导电层223同时形成。
此外，可以在衬底152的外侧的表面上配置各种光学构件。作为光学构件，可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜等。此外，在衬底152的外侧的表面上也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、缓冲层等。
衬底151及衬底152可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及树脂等。通过将具有柔性的材料用于衬底151及衬底152，可以提高传感器装置的柔性。
作为粘合层，可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。作为这些粘合剂，可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC(聚氯乙烯)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其是，优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。此外，也可以使用两液混合型树脂。此外，也可以使用粘合薄片等。
作为连接层242，可以使用各向异性导电膜、各向异性导电膏等。
发光元件190具有顶部发射结构、底部发射结构或双面发射结构等。作为提取光一侧的电极使用使光透过的导电膜。此外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射光的导电膜。
发光元件190至少包括发光层193。作为发光层193以外的层，发光元件190还可以包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。例如，公共层112优选具有空穴注入层和空穴传输层中的一个或两个。公共层114优选具有电子传输层和电子注入层中的一个或两个。
公共层112、发光层193及公共层114可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。构成公共层112、发光层193及公共层114的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
发光层193作为发光材料也可以包含量子点等无机化合物。
传感器元件110的活性层113包含半导体。作为该半导体，可以举出硅等无机半导体及包含有机化合物的有机半导体。在本实施方式中，示出使用有机半导体作为活性层含有的半导体的例子。通过使用有机半导体，可以以同一方法(例如真空蒸镀法)形成发光元件190的发光层193和传感器元件110的活性层113，并可以共同使用制造设备，所以是优选的。
作为活性层113含有的n型半导体的材料，可以举出富勒烯(例如C60、C70等)或其衍生物等具有电子接受性的有机半导体材料。此外，作为活性层113含有的p型半导体的材料，可以举出铜(II)酞菁(Copper(II)phthalocyanine:CuPc)或四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene：DBP)等具有电子供给性的有机半导体材料。
例如，优选共蒸镀n型半导体和p型半导体形成活性层113。
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成传感器装置的各种布线及电极等导电层的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。可以使用包含这些材料的膜的单层或叠层。
此外，作为具有透光性的导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料、包含该金属材料的合金材料。或者，还可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，当使用金属材料、合金材料(或者它们的氮化物)时，优选将其形成得薄到具有透光性。此外，可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如，通过使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等，可以提高导电性，所以是优选的。上述材料也可以用于构成传感器装置的各种布线及电极等的导电层、显示元件所包括的导电层(被用作像素电极及公共电极的导电层)。
作为可用于各绝缘层的绝缘材料，例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
图12B设置有与图12A不同的连接部204a。在连接部204a中，布线165通过导电层166及连接层243与电极244电连接。在连接部204a的顶面上露出对与像素电极191相同的导电膜进行加工来获得的导电层166。因此，通过连接层243可以使连接部204a与电极244电连接。电极244优选包含铜、镍、金、银和锡等中的一个或多个。
[传感器装置100B]
图13A示出传感器装置100B的截面图。
传感器装置100B与传感器装置100A的不同之处主要在于包括区域CL2、透镜149及保护层195。区域CL2中配置有电路32e。电路32e至少包括晶体管203。
通过设置覆盖传感器元件110及发光元件190的保护层195，可以抑制水等杂质混入传感器元件110及发光元件190，由此可以提高传感器元件110及发光元件190的可靠性。
在传感器装置100B的端部附近的区域228中，优选绝缘层215与保护层195通过绝缘层214的开口彼此接触。尤其是，特别优选绝缘层215含有的无机绝缘膜与保护层195含有的无机绝缘膜彼此接触。由此，可以抑制杂质从外部通过有机绝缘膜混入发光区域31a。因此，可以提高传感器装置100B的可靠性。
图13B示出保护层195具有三层结构的例子。在图13B中，保护层195包括公共电极115上的无机绝缘层195a、无机绝缘层195a上的有机绝缘层195b及有机绝缘层195b上的无机绝缘层195c。
无机绝缘层195a的端部及无机绝缘层195c的端部延伸到有机绝缘层195b的端部的外侧，并且它们彼此接触。此外，无机绝缘层195a通过绝缘层214(有机绝缘层)的开口与绝缘层215(无机绝缘层)接触。由此，可以使用绝缘层215及保护层195包围传感器元件110及发光元件190，可以提高传感器元件110及发光元件190的可靠性。
像这样，保护层195也可以具有有机绝缘膜和无机绝缘膜的叠层结构。此时，无机绝缘膜的端部优选延伸到有机绝缘膜的端部的外侧。
在衬底152的衬底151一侧的表面设置有透镜149。透镜149的凸面在衬底151一侧。传感器元件110的受光区域(传感器区域)优选与透镜149重叠且不与发光层193重叠。由此，可以提高使用传感器元件110的传感器的灵敏度及精确度。
透镜149的折射率优选为1.3以上且2.5以下。透镜149可以由无机材料或有机材料形成。例如，透镜149可以使用包含树脂的材料。此外，可以将包含氧化物或硫化物的材料用于透镜149。
具体而言，可以将包含氯、溴或碘的树脂、包含重金属原子的树脂、包含芳香环的树脂、包含硫的树脂等用于透镜149。或者，可以将树脂、具有其折射率高于该树脂的材料的纳米粒子的材料用于透镜149。作为纳米粒子，可以使用氧化钛或氧化锆等。
此外，可以将氧化铈、氧化铪、氧化镧、氧化镁、氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化钇、氧化锌、包含铟和锡的氧化物、或者包含铟和镓和锌的氧化物等用于透镜149。或者，可以将硫化锌等用于透镜149。
此外，在传感器装置100B中，保护层195和衬底152通过粘合层142贴合。粘合层142与传感器元件110及发光元件190重叠，传感器装置100B采用固体密封结构。
[传感器装置100C]
图14A示出传感器装置100C的截面图。
传感器装置100C与传感器装置100B的不同之处在于晶体管的结构。另外，传感器装置100C包括区域CL3。区域CL3中配置有布线165。注意，传感器装置100C示出布线165与导电层222同时形成的例子。
传感器装置100C在衬底151上包括晶体管208、晶体管209及晶体管210。
晶体管208、晶体管209及晶体管210包括：用作栅极的导电层221；用作栅极绝缘层的绝缘层211；包含沟道形成区域231i及一对低电阻区域231n的半导体层；与一对低电阻区域231n中的一个连接的导电层222a；与一对低电阻区域231n中的另一个连接的导电层222b；用作栅极绝缘层的绝缘层213；用作栅极的导电层223；以及覆盖导电层223的绝缘层215。绝缘层211位于导电层221与沟道形成区域231i之间。绝缘层213位于导电层223与沟道形成区域231i之间。
导电层222a及导电层222b通过分别设置在绝缘层213及绝缘层215中的开口与低电阻区域231n连接。导电层222a及导电层222b中的一个用作源极，另一个用作漏极。
发光元件190的像素电极191通过导电层222b与晶体管208的一对低电阻区域231n中的一个电连接。
传感器元件110的像素电极111通过导电层222b与晶体管209的一对低电阻区域231n中的另一个电连接。
图14A示出绝缘层213覆盖半导体层的顶面及侧面的例子。另一方面，在图14B中，绝缘层225与半导体层231的沟道形成区域231i重叠而不与低电阻区域231n重叠。例如，通过以导电层223为掩模加工绝缘层225，可以制成图14B所示的结构。图14B所示的晶体管202可以与晶体管208至晶体管210置换。在图14B中，以覆盖绝缘层225及导电层223的方式设置绝缘层215，通过绝缘层215的开口导电层222a和导电层222b分别与低电阻区域231n连接。再者，还可以设置有覆盖晶体管的绝缘层218。
[传感器装置100D]
图15示出传感器装置100D的截面图。
此外，传感器装置100D与传感器装置100C的主要不同之处在于不包括衬底151及衬底152而包括衬底153、衬底154、粘合层155、绝缘层212及透镜149。
衬底153和绝缘层212被粘合层155贴合。衬底154和保护层195被粘合层142贴合。
传感器装置100D将形成在制造衬底上的绝缘层212、晶体管208、晶体管209、传感器元件110及发光元件190等转置在衬底153上而形成。衬底153和衬底154优选具有柔性。由此，可以提高传感器装置100D的柔性。
作为绝缘层212，可以使用可以用于绝缘层211、绝缘层213及绝缘层215的无机绝缘膜。
此外，作为传感器装置100C示出没有透镜149的例子，而作为传感器装置100D示出有透镜149的例子。透镜149根据传感器的用途等适当地设置即可。
如上所述，本实施方式的传感器装置在发光区域包括发光元件、在传感器区域包括传感器元件，该传感器装置具有以下两个功能：发光区域具有发射光的功能；传感器区域具有检测包括发光区域所发射的光的峰波长的波长范围内的光的功能。由此，与传感器设置在发光区域的外部或传感器装置的外部的情况相比，可以实现电子设备的小型化及轻量化。此外，也可以与设置在发光区域的外部或传感器装置的外部的传感器组合来实现更多功能的电子设备。
传感器元件的活性层以外的至少一个层可以与发光元件相同。此外，传感器元件的活性层以外的所有层也可以与发光元件相同。例如，只要对发光元件的制造工序追加形成活性层的工序，就可以在同一衬底上形成发光元件及传感器元件。此外，传感器元件及发光元件可以使用同一材料及同一工序形成像素电极及公共电极。此外，通过使用同一材料及同一工序制造电连接于传感器元件的电路及电连接于发光元件的电路，可以简化传感器装置的制造工序。由此，可以在不经复杂的工序的情况下制造内置有传感器元件的方便性高的传感器装置。
此外，在本实施方式的传感器装置中，发光元件所包括的像素电极具有遮光功能和集光功能并在传感器元件与发光元件之间包括着色层。该着色层也可以兼作电绝缘着传感器元件和发光元件的分隔壁。因为着色层能够吸收传感器装置内的扩散光，所以可以提高使用传感器元件的传感器的灵敏度。
本实施方式所示的结构实例及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构实例或附图等适当地组合而实施。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式3)
在本实施方式中，对能够使用根据本发明的一个方式的传感器装置的电子设备的一个例子进行说明。
在图16A中，对在实施方式1或实施方式2中说明的电子设备500进行说明。电子设备500包括半导体装置10和传感器装置20。半导体装置10包括处理器、存储器、电池、图像处理电路或通信模块等。注意，半导体装置10还包括插座部10a，其结构是将具有柔性的传感器装置20插入插座部10a。
传感器装置20包括发光区域(31a、31b)、传感器区域(41a、41b、41c)及由多个电极244组成的端子。发光区域(31a、31b)可以射出具有各不相同的峰波长的光。由于传感器区域(41a、41b、41c)在检测范围内包括各个发光区域射出的光的峰波长，因此可以同时检测出不同的峰波长的光。
在图16B中，说明电子设备500A。电子设备500A包括框体501。框体501包括开口部501a和插入部501b。半导体装置10优选被容纳在框体501中。从插入部501b插入传感器装置20，传感器装置20在框体501的内部通过插座部10a与半导体装置10电连接。发光区域(31a、31b)和传感器区域(41a、41b、41c)优选位于开口部501a。
在图16C中，说明电子设备500B。电子设备500B是将电子设备500内置的便携式终端。便携式终端包括显示部502，可以通过显示部502操作钟表502a、收发电子邮件502b、通信功能502c、电池管理502d、日历502e、通话功能等。在电子设备500B的向外一侧设置显示部502，在电子设备500B的向内一侧设置传感器装置20。
作为一个例子，图16D是将电子设备500B安装在手腕上的图。通过朝向内侧配置传感器装置20，可以将传感器装置用作生物监测器。例如，通过检测血液中的葡萄糖的量，可以管理血糖值。检测出的葡萄糖的量作为数据储存在移动终端的存储器中，可以管理一天血液中的葡萄糖的变化。另外，通过管理血液中的葡萄糖的变化，电子设备500B可以通过振动、显示内容、点亮等通知给糖尿病患者胰岛素等的给药时序。另外，通过通信功能502c，可以向服务器等发送该数据。
图17A是生物识别设备，包括薄型的框体911、操作按钮912、传感器装置913等。通过将手或手指放在传感器装置913上或紧密接触于传感器装置913，可以识别静脉的形状。通过由无线通信单元914将所取得的数据发送到服务器并与数据库进行核对，可以识别个人。另外，也可以用操作按钮输入密码等。本发明的一个方式的传感器装置913可以形成具有发光区域和传感器区域的薄型认证设备。因为是薄型，所以容易将其安装于各种设备中。此外，便携性也得到提高。
图17B是无损检测设备，包括框体921、操作面板922、传送机构923、显示器924、检测单元925等。检测单元925具有传感器装置。由传送机构923将被检测构件926传送到检测单元925的正下方。由设置于检测单元925内的本发明的一个方式的传感器装置927对被检测构件926进行拍摄，显示器924显示被拍摄的图像。然后，被检测构件926被传送到框体921的出口，并且对次品进行分类及回收。通过利用红外光进行拍摄，可以以无损的方式高速地检测出非检测构件中的缺陷或异物等不良要素。本发明的一个方式的传感器装置927可以同时形成发光区域和传感器区域，因此可以廉价地形成检测单元925。
图17C是食品分选设备，包括框体931、操作按钮932、显示部933、遮光盖934等。通过将设置在受光部周围的遮光盖934紧密接触于水果等被检测食材并进行拍摄，可以检测出混入食材中的异物、虫子以及食品内部的空洞或腐败等。另外，也可以根据检测出的红外光的强度检测出食品的含糖量或含水量等。食品分选设备可以进行次品或级别的分类或者收获期的判断。由于设置于受光部的本发明的一个方式的传感器装置935具有发光区域和传感器区域，所以可以廉价地形成薄型、轻量且便携性高的食品分选设备。此外，也可以将图17B所示的结构用作食品分选设备。或者，也可以将图17C所示的结构用作无损检测设备。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
[符号说明]
：G1：布线、G1a：布线、G2：布线、G2a：布线、G3：布线、S1：布线、S2：布线、SR1：布线、SR2：布线、10：半导体装置、10a：插座部、11：处理器、12：存储器、13：电池、14：通信装置、15：图像处理电路、20：传感器装置、20a：传感器装置、21：发光、22：光、23a：光、23b：反射光、23c：光、23d：反射光、30：区域、31：发光区域、31a：发光区域、31b：发光区域、32：电路、32a：移位寄存器、32b：选择器电路、32e：电路、33：电路、35：像素、40：区域、41：传感器区域、41a：传感器区域、41b：传感器区域、41c：传感器区域、42：电路、42a：电路、42b：电路、43：电路、44：电路、45：像素、46：电路、46a：电路、47：晶体管、48：晶体管、51：晶体管、52：晶体管、53：晶体管、54：晶体管、55：电容器、56：发光元件、61：布线、62：布线、63：布线、64：布线、65：布线、66：布线、67：布线、68：布线、71：晶体管、72：晶体管、73：晶体管、74：晶体管、75：晶体管、76：电容器、77：电容器、78：传感器元件、81：晶体管、82：晶体管、83：端子、84：端子、90：服务器、91：网络、100A：传感器装置、100B：传感器装置、100C：传感器装置、100D：传感器装置、110：传感器元件、111：像素电极、112：公共层、113：活性层、114：公共层、115：公共电极、142：粘合层、143：空间、146：透镜阵列、149：透镜、151：衬底、152：衬底、153：衬底、154：衬底、155：粘合层、165：布线、166：导电层、172：FPC、173：IC、182：缓冲层、184：缓冲层、190：发光元件、191：像素电极、191a：区域、192：缓冲层、193：发光层、194：缓冲层、195：保护层、195a：无机绝缘、195b：有机绝缘层、195c：无机绝缘层、201：晶体管、203：晶体管、204：连接部、204a：连接部、205：晶体管、206：晶体管、208：晶体管、209：晶体管、210：晶体管、211：绝缘层、212：绝缘层、213：绝缘层、214：绝缘层、215：绝缘层、216：分隔壁、217：分隔壁、218：绝缘层、219：分隔壁、219a：分隔壁、221：导电层、222：导电层、222a：导电层、222b：导电层、223：导电层、225：绝缘层、228：区域、231：半导体层、231i：沟道形成区域、231n：低电阻区域、242：连接层、243：连接层、244：电极、300A：传感器装置、300B：传感器装置、300C：传感器装置、300K：传感器装置、300L：传感器装置、300M：传感器装置

Claims (8)

1.一种半导体装置，包括：
传感器装置；
处理器；以及
通信装置,
其中，所述传感器装置包括形成在衬底上的第一像素和第二像素，
所述第一像素包括发光元件和第一晶体管，
所述第二像素包括具有光电转换功能的传感器元件和第二晶体管，
所述发光元件射出的光具有峰波长，
所述第一晶体管和所述第二晶体管的半导体层包含相同的元素，
所述发光元件包括的像素电极具有与所述第一晶体管电连接的功能和遮蔽对所述传感器元件的扩散光的功能，
所述处理器运算所述传感器元件检测的光，
并且，所述通信装置发送所述运算结果。
2.一种传感器装置，包括：
形成在衬底上的第一像素；以及
第二像素，
其中，所述第一像素包括发光元件和第一晶体管，
所述第二像素包括具有光电转换功能的传感器元件和第二晶体管，
所述发光元件射出的光具有峰波长，
所述传感器元件检测的波长范围包括所述峰波长，
所述第一晶体管和所述第二晶体管的半导体层包含相同的元素，
并且，所述发光元件包括的像素电极具有与所述第一晶体管电连接的功能和遮蔽对所述传感器元件的扩散光的功能。
3.根据权利要求2所述的传感器装置，
其中所述衬底具有柔性。
4.根据权利要求2所述的传感器装置，
其中所述峰波长为700nm以上且9000nm以下。
5.根据权利要求2所述的传感器装置，
其中所述发光元件包括第一有机化合物和公共层，
并且所述传感器元件包括第二有机化合物和所述公共层。
6.根据权利要求2所述的传感器装置，
其中第一像素和第二像素之间具有不包括导电层的区域。
7.根据权利要求2所述的传感器装置，
其中所述第一晶体管和所述第二晶体管在半导体层包含金属氧化物。
8.根据权利要求7所述的传感器装置，
其中所述第一晶体管或所述第二晶体管具有背栅极。
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