(57)【要約】利便性の高い撮像装置を提供する。または信頼性の高い撮像装置を提供する。または利便性の高い認証装置を提供する。または、信頼性の高い認証装置を提供する。基板と、画素アレイと、接着層と、を有する撮像装置とする。基板は可撓性を有し、画素アレイは基板の第１の面上に位置し、接着層は基板の第１の面と対向する第２の面上に位置する。画素アレイは受光素子及び発光素子を有する。受光素子は赤外光を検知する機能を有し、第１の画素電極、活性層及び共通電極を有する。発光素子は赤外光を射出する機能を有し、第２の画素電極、発光層及び共通電極を有する。活性層は第１の画素電極上に位置し、第１の有機化合物を有する。発光層は第２の画素電極上に位置し、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。共通電極は、活性層を介して第１の画素電極と重なる部分と、発光層を介して第２の画素電極と重なる部分とを有する。
2020075002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、画素アレイと、接着層と、を有し、
前記基板は、可撓性を有し、
前記画素アレイは、前記基板の第１の面上に位置し、
前記接着層は、前記基板の前記第１の面と対向する第２の面上に位置し、
前記画素アレイは、受光素子及び発光素子を有し、
前記受光素子は、赤外光を検知する機能を有し、
前記受光素子は、第１の画素電極、活性層、及び共通電極を有し、
前記発光素子は、赤外光を射出する機能を有し、
前記発光素子は、第２の画素電極、発光層、及び前記共通電極を有し、
前記活性層は、前記第１の画素電極上に位置し、
前記活性層は、第１の有機化合物を有し、
前記発光層は、前記第２の画素電極上に位置し、
前記発光層は、前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記共通電極は、前記活性層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記発光層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有する撮像装置。
【請求項２】
基板と、画素アレイと、接着層と、を有し、
前記基板は、可撓性を有し、
前記画素アレイは、前記基板の第１の面上に位置し、
前記接着層は、前記基板の前記第１の面と対向する第２の面上に位置し、
前記画素アレイは、受光素子及び発光素子を有し、
前記受光素子は、赤外光を検知する機能を有し、
前記受光素子は、第１の画素電極、共通層、活性層、及び共通電極を有し、
前記発光素子は、赤外光を射出する機能を有し、
前記発光素子は、第２の画素電極、前記共通層、発光層、及び前記共通電極を有し、
前記活性層は、前記第１の画素電極上に位置し、
前記活性層は、第１の有機化合物を有し、
前記発光層は、前記第２の画素電極上に位置し、
前記発光層は、前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
前記共通層は、前記第１の画素電極上及び前記第２の画素電極上に位置し、
前記共通層は、前記活性層と重なる部分と、前記発光層と重なる部分と、を有し、
前記共通電極は、前記共通層及び前記活性層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記共通層及び前記発光層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有する撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記画素アレイは、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ、またはチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタの少なくともいずれか一方を有する撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の撮像装置と、
制御部と、記憶部と、入出力部と、を有し、
前記制御部、前記記憶部、前記入出力部は、前記第１の面上に位置し、
前記撮像装置は、画像を撮像する機能を有し、
前記記憶部は、登録画像を格納する機能を有し、
前記制御部は、前記画像と前記登録画像を照合する機能を有し、
前記入出力部は、アンテナを有し、
前記入出力部は、前記照合の結果を外部に出力する機能を有し、
前記入出力部は、無線により電力を供給される機能を有する認証装置。
【請求項５】
請求項４において、
さらに外部駆動回路を有し、
前記外部駆動回路は、前記基板と接せず、
前記入出力部は、前記外部駆動回路に前記照合の結果を出力する機能を有する認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の一態様は、撮像装置、及び認証装置に関する。【０００２】  なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
【背景技術】
【０００３】  撮像装置は従来、デジタルカメラなどの機器に搭載されていたが、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末の普及によって、性能の向上、小型化、低コスト化が求められている。また、撮像装置は写真や動画を撮影する用途だけでなく、顔認証、指紋認証及び静脈認証などの生体認証や、タッチセンサまたはモーションセンサなどの入力デバイスなどに応用されるなど、用途が多様化している。【０００４】  撮像装置の高性能化や多機能化も進んでいる。例えば特許文献１では、酸化物半導体を有するオフ電流が極めて低いトランジスタを画素回路の一部に用い、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路が作製可能なシリコンを有するトランジスタを周辺回路に用いる構成の撮像装置が開示されている。【０００５】  特許文献２では、シリコンを有するトランジスタと、酸化物半導体を有するトランジスタと、結晶性シリコン層を有するフォトダイオードを積層する構成の撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１９７１１号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明の一態様は、利便性の高い撮像装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い撮像装置を提供することを課題の一とする。または、新規な撮像装置を提供することを課題の一とする。または、利便性の高い認証装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い認証装置を提供することを課題の一とする。または、新規な認証装置を提供することを課題の一とする。【０００８】  なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の一態様は、基板と、画素アレイと、接着層と、を有する撮像装置である。基板は、可撓性を有し、画素アレイは、基板の第１の面上に位置し、接着層は、基板の第１の面と対向する第２の面上に位置する。画素アレイは、受光素子及び発光素子を有する。受光素子は、赤外光を検知する機能を有し、第１の画素電極、活性層、及び共通電極を有する。発光素子は、赤外光を射出する機能を有し、第２の画素電極、発光層、及び共通電極を有する。活性層は、第１の画素電極上に位置し、活性層は、第１の有機化合物を有し、発光層は、第２の画素電極上に位置し、発光層は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。共通電極は、活性層を介して第１の画素電極と重なる部分と、発光層を介して第２の画素電極と重なる部分と、を有する。【００１０】  本発明の一態様は、基板と、画素アレイと、接着層と、を有する撮像装置である。基板は、可撓性を有し、画素アレイは、基板の第１の面上に位置し、接着層は、基板の第１の面と対向する第２の面上に位置する。画素アレイは、受光素子及び発光素子を有する。受光素子は、赤外光を検知する機能を有し、第１の画素電極、共通層、活性層、及び共通電極を有する。発光素子は、赤外光を射出する機能を有し、第２の画素電極、共通層、発光層、及び共通電極を有する。活性層は、第１の画素電極上に位置し、活性層は、第１の有機化合物を有する。発光層は、第２の画素電極上に位置し、発光層は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。共通層は、第１の画素電極上及び第２の画素電極上に位置し、活性層と重なる部分と、発光層と重なる部分と、を有する。共通電極は、共通層及び活性層を介して第１の画素電極と重なる部分と、共通層及び発光層を介して第２の画素電極と重なる部分と、を有する。【００１１】  前述の撮像装置において、画素アレイは、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ、またはチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタの少なくともいずれか一方を有することが好ましい。【００１２】  本発明の一態様は、前述の撮像装置と、制御部と、記憶部と、入出力部と、を有し、制御部、記憶部、入出力部は、基板の第１の面上に位置し、撮像装置は、画像を撮像する機能を有し、記憶部は、登録画像を格納する機能を有し、制御部は、画像と登録画像を照合する機能を有し、入出力部は、アンテナを有し、入出力部は、照合の結果を外部に出力する機能を有し、入出力部は、無線により電力を供給される機能を有する認証装置である。【００１３】  前述の認証装置において、さらに外部駆動回路を有し、外部駆動回路は、基板と接せず、入出力部は、外部駆動回路に照合の結果を出力する機能を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】  本発明の一態様によれば、利便性の高い撮像装置を提供できる。または、信頼性の高い撮像装置を提供できる。または、新規な撮像装置を提供できる。または、利便性の高い認証装置を提供できる。または、信頼性の高い認証装置をできる。または、新規な認証装置を提供できる。【００１５】  なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】図１Ａは、撮像装置を説明するブロック図である。図１Ｂ、図１Ｃは、撮像装置を説明する斜視図である。
図２Ａ、図２Ｂは、撮像装置を説明する図である。図２Ｃは、静脈画像の一例である。
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、画素アレイを説明する図である。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、画素回路を説明する図である。
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、画素回路を説明する図である。
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、画素回路を説明する図である。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、画素回路を説明する図である。
図８Ａは、ローリングシャッタ方式を説明する図である。図８Ｂは、グローバルシャッタ方式を説明する図である。
図９Ａ、図９Ｂは、画素回路の動作を説明するタイミングチャートである。
図１０Ａ、図１０Ｂは、画素回路を説明する図である。
図１１Ａは、認証装置を説明するブロック図である。図１１Ｂは、認証装置を説明する斜視図である。
図１２は、認証装置の動作を説明するフローチャートである。
図１３Ａ、図１３Ｂは、ドアの一例を示す図である。図１３Ｃ、図１３Ｄ、図１３Ｅは、認証装置の一例を示す斜視図である。
図１４Ａ１、図１４Ｂ１は、ドアノブの一例を示す図である。図１４Ａ２、図１４Ｂ２、図１４Ｃは、認証装置の一例を示す斜視図である。
図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃは、認証装置の一例を示す断面図である。
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、認証装置の一例を示す断面図である。
図１７は、認証装置の一例を示す断面図である。
図１８は、認証装置の一例を示す断面図である。
図１９Ａ、図１９Ｂは、認証装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】  なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００１９】  なお、回路図上では単一の要素として図示されている場合であっても、機能的に不都合がなければ、当該要素が複数で構成されてもよい。例えば、スイッチとして動作するトランジスタは、複数が直列または並列に接続されてもよい場合がある。また、キャパシタ（容量素子ともいう）を分割して複数の位置に配置してもよい場合がある。
【００２０】  なお、一つの導電体が、配線、電極および端子のような複数の機能を併せ持っている場合があり、本明細書においては、同一の要素に対して複数の呼称を用いる場合がある。また、回路図上で要素間が直接接続されているように図示されている場合であっても、実際には当該要素間が複数の導電体を介して接続されている場合があり、本明細書ではこのような構成でも直接接続の範疇に含める。
【００２１】  なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２２】  なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
【００２３】（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である撮像装置について、図１乃至図１０を用いて説明する。
【００２４】  本発明の一態様は、発光素子を有する撮像装置である。発光素子が光を発し、被写体から反射された光を画素回路が有する受光素子が受光する。
【００２５】  発光素子として赤外線領域の波長の光（以下、赤外光と記す）を発する素子を用いることで、生体認証や工業製品の不良解析などの用途に用いることができる。また、グローバルシャッタ方式での撮像が可能な画素回路を用いることで、動きのある被写体であっても歪のない画像を得ることができる。
【００２６】  本明細書等において、赤外光とは、例えば波長が０．７μｍ以上１０００μｍ以下の光を示す。また、波長が０．７μｍ以上２．５μｍ以下である近赤外光を、単に赤外光という場合がある。
【００２７】  本発明の一態様の撮像装置２０を説明するブロック図を、図１Ａに示す。撮像装置２０は、マトリクス状に配列された画素回路１０を有する画素アレイ２１と、画素アレイ２１の行を選択する機能を有する回路２２（ロードライバ）と、画素回路１０からデータを読み出す機能を有する回路２３と、電源電位を供給する回路２８を有する。画素回路１０は、発光素子１１を有する。
【００２８】  回路２３は、画素アレイ２１の列を選択する機能を有する回路２４（カラムドライバ）と、画素回路１０の出力データに対して相関二重サンプリング処理を行うための回路２５（ＣＤＳ回路）と、回路２５から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する機能を有する回路２６（Ａ／Ｄ変換回路等）などを有することができる。
【００２９】  撮像装置２０の外観図の例を示す。図１Ｂは、撮像装置２０の斜視図である。図１Ｂに示すように、撮像装置２０はシート状の形状を有し、さらに可撓性を有する。撮像装置２０は可撓性を有することにより、曲面を有する物体、例えばドアノブ、自動車のハンドル等に撮像装置２０を設置することができる。本発明の一形態は、可撓性を有することで、より多様な用途に対応でき、利便性の高い撮像装置とすることができる。
【００３０】  撮像装置２０は表面に接着層（図示せず）を有し、該接着層により撮像装置２０を物体に固定できる。図１Ｃは、円柱状の物体６５の曲面に撮像装置２０を設置する例を示している。本発明の一形態は、接着層を有することで、既存の物体に固定することができ、利便性の高い撮像装置とすることができる。
【００３１】  本発明の一態様の撮像装置は、撮像装置に接近又は接触している撮像対象物へ赤外光を射出し、撮像装置に入射する赤外光を検出することで、撮像対象物の画像を撮像する機能を有する。図２Ａは、撮像装置２０を用いて撮像する際の外観図である。例えば、図２Ａに示すように、撮像装置２０上に近接した手５２に赤外光１２を照射し、手５２から撮像装置２０へ入射する赤外光１４を検出し、撮像する。撮像装置２０は反射式の撮像装置ともいえる。
【００３２】  図２Ａの破線で囲った領域Ｐの拡大図を、図２Ｂに示す。図２Ｂは、撮像装置２０が有する画素アレイ２１の断面模式図を示している。画素アレイ２１は、基板５１と基板５９との間に、画素回路１０を有する。画素回路１０は、受光素子１３、発光素子１１及びトランジスタを有する層５５を有し、発光素子１１から赤外光１２が射出され、画素アレイ２１に入射する赤外光１４を受光素子１３が検知する。
【００３３】  基板５１及び基板５９はそれぞれ可撓性を有することが好ましい。これにより、撮像装置２０の可撓性を高めることができる。また、基板５１のトランジスタを有する層５５が設けられていない側の面に、接着層５７が設けられることが好ましい。例えば、基板５１の層５５が設けられる面と対向する面に、接着層５７を設けることができる。接着層５７により撮像装置２０を物体に固定することができ、利便性の高い撮像装置とすることができる。
【００３４】  トランジスタを有する層５５は、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを有することが好ましい。第１のトランジスタは、受光素子１３と電気的に接続される。第２のトランジスタは、発光素子１１と電気的に接続される。
【００３５】  トランジスタを有する層５５は、トランジスタ及び当該トランジスタと電気的に接続されている配線等が形成されている。本発明の一態様の撮像装置は、トランジスタを有する層５５の上に、受光素子１３及び発光素子１１が設けられることにより、発光素子１１から射出する赤外光１２、及び受光素子１３に入射する赤外光１４が配線等により遮られることを抑制でき、効率良く撮像を行うことができる。その結果、消費電力の低い撮像装置とすることができる。
【００３６】  本発明の一態様である撮像装置は、例えば、手の静脈の撮像に好適に用いることができる。図２Ｂに示すように、発光素子１１から射出された赤外光１２は手５２の表面及び内部の生体組織により散乱し、一部の散乱光は生体内部から受光素子１３の方向に進む。この後方散乱光６３が静脈６１を透過し、受光素子１３に入射する。静脈６１は酸素を有さないヘモグロビン（還元ヘモグロビンともいう）及び酸素を有するヘモグロビン（酸素化ヘモグロビンともいう）を多く含む。特に、還元ヘモグロビンは赤外光領域の約７６０ｎｍの波長の光を吸収することから、静脈６１を透過する赤外光は少なくなり、静脈画像Ｄ０を撮像できる。静脈画像Ｄ０の一例を図２Ｃに示す。
【００３７】  図２Ａ及び図２Ｂでは撮像対象物である手５２が撮像装置２０に接していない例を示したが、手５２が撮像装置２０に接してもよい。撮像対象物と撮像装置２０が接しないように、例えば、撮像装置２０の上面にスペーサを設けてもよい。撮像対象物と撮像装置２０が接しない構成とすることにより、撮像装置２０の表面が汚れるのが抑制され、撮像時に汚れが映るのを抑制できる。また、撮像対象物と撮像装置２０が接する構成とすることにより、撮像時に撮像装置２０へ迷光が入るのを抑制され、撮像画像に迷光が映るのを抑制できる。
【００３８】  なお、解像度を重視しない場合は、発光素子１１を含まない画素回路１０を有する構成としてもよい。例えば、図３Ａに示すように、発光素子１１を、画素回路１０の１列おきに配置してもよい。または、発光素子１１を、画素回路１０の複数列おきに配列してもよい。例えば、図３Ｂに示すように、発光素子１１を、画素回路１０の１行おきに配置してもよい。または、発光素子１１を、画素回路１０の複数行おきに配列してもよい。例えば、図３Ｃに示すように、発光素子１１を千鳥状に配置してもよい。
【００３９】  本発明の一態様の撮像装置に用いることができる画素回路の回路構成について、説明する。
【００４０】  図４Ａは、画素回路１０および発光素子１１を説明する回路図である。画素回路１０は、受光素子１０１と、トランジスタ１０３と、トランジスタ１０４と、トランジスタ１０５と、トランジスタ１０６と、容量素子１０８を有することができる。なお、容量素子１０８を設けない構成としてもよい。
【００４１】  受光素子１０１の一方の電極（カソード）は、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ１０４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１０４のソースまたはドレインの一方は、容量素子１０８の一方の電極と電気的に接続される。容量素子１０８の一方の電極は、トランジスタ１０５のゲートと電気的に接続される。トランジスタ１０５のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ１０６のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。
【００４２】  ここで、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方、容量素子１０８の一方の電極、及びトランジスタ１０５のゲートを接続する配線をノードＦＤとする。ノードＦＤは電荷蓄積部として機能させることができる。
【００４３】  受光素子１０１の他方の電極（アノード）は、配線１２１と電気的に接続される。トランジスタ１０３のゲートは、配線１２７と電気的に接続される。トランジスタ１０４のソースまたはドレインの他方およびトランジスタ１０５のソースまたはドレインの他方は、配線１２２に電気的に接続される。トランジスタ１０４のゲートは、配線１２６と電気的に接続される。トランジスタ１０６のゲートは、配線１２８と電気的に接続される。容量素子１０８の他方の電極は、例えばＧＮＤ配線などの基準電位線と電気的に接続される。トランジスタ１０６のソースまたはドレインの他方は、配線１２９と電気的に接続される。
【００４４】  図４Ａにおいて、発光素子１１の一方の電極は、配線１３０と電気的に接続される。発光素子１１の他方の電極は、例えばＧＮＤ配線などの基準電位線と電気的に接続される。当該構成では、画素回路１０と発光素子１１との電気的な接続はないため、発光素子１１に対する入力電位、および発光のタイミングは独立して制御することができる。
【００４５】  配線１２７、１２８は、各トランジスタの導通を制御する信号線として機能させることができる。配線１２９は出力線として機能させることができる。
【００４６】  配線１２１、１２２、１３０は、電源線としての機能を有することができる。図４Ａに示す構成では受光素子１０１のカソード側がトランジスタ１０３と電気的に接続する構成であり、ノードＦＤを高電位にリセットして動作させる構成であるため、配線１２２は高電位（配線１２１よりも高い電位）とする。また、配線１３０は、発光素子１１に順方向バイアスを供給して発光させるための電位を供給する機能を有する。
【００４７】  図４Ｂは、発光素子１１の一方の電極が配線１２２と電気的に接続された構成である。ノードＦＤのリセット電位、トランジスタ１０５に供給する電源電位、および発光素子１１の入力電位を共通化できる場合は、当該構成とすることができる。
【００４８】  図４Ｃに示すように、図４Ｂの構成にトランジスタ１０７を加えてもよい。トランジスタ１０７のソースまたはドレインの一方は、発光素子１１の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ１０７のソースまたはドレインの他方は、配線１２２と電気的に接続される。トランジスタ１０７のゲートは配線１２７と電気的に接続される。当該構成とすることによって、発光期間をトランジスタ１０３の導通の期間のみに制限することができ、消費電力を低減することができる。トランジスタ１０３の導通が必要な期間は、ノードＦＤに対するリセット動作期間および蓄積動作期間のみであり、読み出し動作期間などにおける不要な発光を抑えることができる。
【００４９】  発光素子１１に入力する適切な電位に対して、ノードＦＤのリセット電位などが高すぎる場合は、図５Ａに示すように発光素子１１の一方の電極と配線１２２との間に抵抗素子１０９を電気的に接続してもよい。抵抗素子１０９は電流制限抵抗として作用し、発光素子１１に流れる電流を制限することができ、発光素子１１の信頼性を高めることができる。抵抗素子１０９の抵抗値は、発光素子１１の電気特性にあわせて適切な値を選択すればよい。
【００５０】  なお、図５Ｂに示すように図４Ｃに示したトランジスタ１０７を抵抗素子１０９の代替えとして動作させてもよい。当該構成では、トランジスタ１０７のゲートは配線１３１と電気的に接続する。したがって、配線１３１の電位を可変することで、発光素子１１の照度および発光のタイミングを任意に制御することができ、消費電力を抑えることができる。
【００５１】  図５Ｃに示すように、トランジスタ１０７を設けた構成であって、トランジスタ１０７のソースまたはドレインの他方を配線１３０と電気的に接続し、トランジスタ１０７のゲートを配線１２７と電気的に接続する構成であってもよい。当該構成では、発光素子１１に対する入力電位は配線１３０で制御し、発光のタイミングは配線１２７で制御する。
【００５２】  なお、図４Ａ乃至図４Ｃ、および図５Ａ乃至図５Ｃでは、受光素子１０１のカソードがノードＦＤと電気的に接続する構成を示したが、図６Ａ乃至図６Ｃ、および図７Ａ乃至図７Ｃに示すように受光素子１０１のアノードがノードＦＤと電気的に接続する構成としてもよい。
【００５３】  図６Ａ乃至図６Ｃ、および図７Ａ乃至図７Ｃに示す構成では、受光素子１０１の一方の電極が配線１２２と電気的に接続され、受光素子１０１の他方の電極がトランジスタ１０３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。また、トランジスタ１０４のソースまたはドレインの他方が配線１３２と電気的に接続される。
【００５４】  配線１３２は、電源線またはリセット電位の供給線としての機能を有することができる。図６Ａ乃至図６Ｃ、および図７Ａ乃至図７Ｃに示す構成では受光素子１０１のアノード側がトランジスタ１０３と電気的に接続する構成であり、ノードＦＤを低電位にリセットして動作させる構成であるため、配線１３２は低電位（配線１２２よりも低い電位）とする。
【００５５】  図６Ａ乃至図６Ｃ、および図７Ａ乃至図７Ｃに示す発光素子１１およびその周辺要素との接続形態の説明は、図４Ａ乃至図４Ｃ、および図５Ａ乃至図５Ｃの説明を参照することができる。
【００５６】  受光素子１０１として、フォトダイオードを用いることができる。本発明の一態様では、赤外光を用いた撮像を行う。したがって、受光素子１０１には、赤外光を光電変換できるフォトダイオードを用いる。例えば、単結晶シリコンを光電変換部に用いたｐｎ接合型フォトダイオード、多結晶シリコンまたは微結晶シリコンを光電変換層に用いたｐｉｎ型フォトダイオードなどを用いることができる。または、化合物半導体など、赤外光を光電変換できる材料を用いてもよい。
【００５７】  本発明の一態様において、受光素子１０１として有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードを好適に用いることができる。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な撮像装置に適用できる。
【００５８】  トランジスタ１０３は、ノードＦＤの電位を制御する機能を有する。トランジスタ１０４は、ノードＦＤの電位をリセットする機能を有する。トランジスタ１０５はソースフォロア回路として機能し、ノードＦＤの電位を画像データとして配線１２９に出力することができる。トランジスタ１０６は画像データを出力する画素を選択する機能を有する。
【００５９】  トランジスタ１０３およびトランジスタ１０４にはチャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることが好ましい。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて低い特性を有する。トランジスタ１０３、１０４にＯＳトランジスタを用いることによって、ノードＦＤで電荷を保持できる期間を極めて長くすることができる。そのため、回路構成や動作方法を複雑にすることなく、全画素で同時に電荷の蓄積動作を行うグローバルシャッタ方式を適用することができる。また、信頼性の高い撮像装置とすることができる。
【００６０】  図８Ａはローリングシャッタ方式の動作方法を模式化した図であり、図８Ｂはグローバルシャッタ方式の動作方法を模式化した図である。Ｅｎはｎ列目（ｎは自然数）の露光（蓄積動作）、Ｒｎはｎ列目の読み出し動作を表している。図８Ａ、図８Ｂでは、１行目からＭ行目（Ｍは自然数）までの動作を示している。
【００６１】  ローリングシャッタ方式は、露光とデータの読み出しを順次行う動作方法であり、ある行の読み出し期間と他の行の露光期間を重ねる方式である。露光後すぐに読み出し動作を行うため、データの保持期間が比較的短い回路構成であっても撮像を行うことができる。しかしながら、撮像の同時性がないデータで１フレームの画像が構成されるため、動体の撮像においては画像に歪が生じてしまう。
【００６２】  一方で、グローバルシャッタ方式は、全画素で同時に露光を行って各画素にデータを保持し、行毎にデータを読み出す動作方法である。したがって、動体の撮像であっても歪のない画像を得ることができる。
【００６３】  画素回路にチャネル形成領域にＳｉを用いたトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）などの比較的オフ電流の高いトランジスタを用いた場合は、電荷蓄積部からデータ電位が流出しやすいためローリングシャッタ方式が用いられる。Ｓｉトランジスタを用いてグローバルシャッタ方式を実現するには、別途メモリ回路などを設ける必要があり、さらに複雑な動作を高速で行わなければならない。一方で、画素回路にＯＳトランジスタを用いた場合は、電荷蓄積部からのデータ電位の流出がほとんどないため、容易にグローバルシャッタ方式を実現することができる。
【００６４】  なお、トランジスタ１０５、１０６にもＯＳトランジスタを適用してもよい。また、本発明の一態様の撮像装置が有する全てのトランジスタをＯＳトランジスタまたはＳｉトランジスタとしてもよい。撮像装置が有するトランジスタの全てを、ＯＳトランジスタ等、一種類のトランジスタとすることにより、撮像装置の作製工程を簡易なものとすることができる。よって、撮像装置の製造コストを下げることができる。また、ＯＳトランジスタおよびＳｉトランジスタを任意に組み合わせて適用してもよい。Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）を有するトランジスタなどが挙げられる。
【００６５】  発光素子１１として、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、無機化合物（量子ドット材料など）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｄｅｌａｙｅｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）などが挙げられる。また、発光素子として、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。
【００６６】  本発明の一態様において、発光素子１１としてＥＬ素子を好適に用いることができる。当該ＥＬ素子として、赤外光を発する素子を用いることができる。特に、波長７００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下にピークを有する近赤外光を発するＥＬ素子であることが好ましい。例えば、波長７６０ｎｍおよびその近傍の光は静脈中の還元ヘモグロビンに吸収されやすいため、手のひらや指などからの反射光などを受光して画像化することで静脈の位置を検出することができる。当該作用は生体認証として利用することができる。また、適切な波長の近赤外光を利用して食品内の異物検査や工業製品の不良解析などの非破壊検査に利用することもできる。また、グローバルシャッタ方式と組み合わせることで、被写体に動きがあっても精度の高いセンシングが可能となる。
【００６７】  発光素子１１としてＥＬ素子を用いることで、薄型の光源付撮像装置を実現することができ、様々な機器へ搭載が容易となり、携帯性も向上させることができる。
【００６８】  本発明の一態様では、発光素子として有機ＥＬ素子を用い、受光素子として有機フォトダイオードを用いる。有機フォトダイオードは、有機ＥＬ素子と共通の構成にできる層が多い。そのため、作製工程を大幅に増やすことなく、撮像装置に受光素子を内蔵することができる。例えば、受光素子の活性層と発光素子の発光層とを作り分け、それ以外の層は、発光素子と受光素子とで同一の構成にすることができる。
【００６９】  次に、図４Ａ乃至図４Ｃ、および図５Ａ乃至図５Ｃに示す画素回路１０の動作の一例を図９Ａのタイミングチャートを用いて説明する。なお、本明細書におけるタイミングチャートの説明においては、高電位を“Ｈ”、低電位を“Ｌ”で表す。配線１２１には常時“Ｌ”が供給され、配線１２２には常時“Ｈ”が供給されている状態とする。
【００７０】  なお、発光素子１１においては、少なくとも蓄積動作の期間に適切に発光させるための電源電位が発光素子１１に供給される状態とする。
【００７１】  期間Ｔ１において、配線１２６の電位を“Ｈ”、配線１２７の電位を“Ｈ”、配線１２８の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０３、１０４が導通し、ノードＦＤには配線１２２の電位“Ｈ”が供給される（リセット動作）。
【００７２】  期間Ｔ２において、配線１２６の電位を“Ｌ”、配線１２７の電位を“Ｈ”、配線１２８の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０４が非導通となってリセット電位の供給が遮断される。また、受光素子１０１の動作に応じてノードＦＤの電位が低下する（蓄積動作）。
【００７３】  期間Ｔ３において、配線１２６の電位を“Ｌ”、配線１２７の電位を“Ｌ”、配線１２８の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０３が非導通となり、ノードＦＤの電位は確定し、保持される（保持動作）。このとき、ノードＦＤに接続されるトランジスタ１０３およびトランジスタ１０４にオフ電流の低いＯＳトランジスタを用いることによって、ノードＦＤからの不必要な電荷の流出を抑えることができ、データの保持時間の延ばすことができる。
【００７４】  期間Ｔ４において、配線１２６の電位を“Ｌ”、配線１２７の電位を“Ｌ”、配線１２８の電位を“Ｈ”とすると、トランジスタ１０６が導通し、トランジスタ１０５のソースフォロア動作によりノードＦＤの電位が配線１２９に読み出される（読み出し動作）。
【００７５】  以上が図４Ａ乃至図４Ｃ、および図５Ａ乃至図５Ｃに示す画素回路１０の動作の一例である。
【００７６】  図６Ａ乃至図６Ｃ、および図７Ａ乃至図７Ｃに示す画素回路１０は、図９Ｂのタイミングチャートに従って動作させることができる。なお、配線１２２には常時“Ｈ”が供給され、配線１３２には常時“Ｌ”が供給されている状態とする。基本的な動作は、上記の図９Ａのタイミングチャートの説明と同様である。
【００７７】  本発明の一態様においては、図１０Ａ、図１０Ｂに例示するように、トランジスタにバックゲートを設けた構成としてもよい。図１０Ａは、バックゲートがフロントゲートと電気的に接続された構成を示しており、オン電流を高める効果を有する。図１０Ｂは、バックゲートが定電位を供給できる配線と電気的に接続された構成を示しており、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
【００７８】  図１０Ａ、図１０Ｂを組み合わせるなど、それぞれのトランジスタが適切な動作が行えるような構成としてもよい。また、バックゲートが設けられないトランジスタを画素回路が有していてもよい。なお、トランジスタにバックゲートを設ける構成は、図４Ａ乃至図４Ｃ、図５Ａ乃至図５Ｃ、図６Ａ乃至図６Ｃ、および図７Ａ乃至図７Ｃに示す全ての構成に適用することができる。
【００７９】  本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【００８０】  本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【００８１】（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の認証装置について、図１１乃至図１４を用いて説明する。
【００８２】  認証装置８０のブロック図を、図１１Ａに示す。認証装置８０は、認証部８６に少なくとも撮像部８１、制御部８２、記憶部８３、及び入出力部８５を有する。記憶部８３は、プログラム８４が格納されている。また、認証装置８０は、さらに外部駆動回路８７を有していてもよい。
【００８３】  認証装置８０の外観図の例を示す。図１１Ｂは認証装置８０の斜視図である。図１１Ｂに示すように、認証部８６は、シート状の形状を有し、さらに可撓性を有する。認証部８６は可撓性を有することにより、曲面を有する物体、例えばドアノブ、自動車のハンドル等に認証部８６を設置することができる。また、認証部８６は表面に接着層（図示せず）を有する。認証部８６が接着層を有することで、認証部８６を物体に固定でき、利便性の高い認証装置８０とすることができる。例えば、認証部８６の撮像部８１が設けられる面と対向する面に、接着層を設けることができる。
【００８４】  撮像部８１は、画像を撮像する機能を有する。撮像部８１は、発光素子及び受光素子それぞれがマトリクス状に配置された半導体装置を用いることができる。撮像部８１において、赤外光を射出する発光素子、及び赤外光を検知する受光素子を用いることが好ましい。例えば、撮像部８１として、前述の撮像装置２０を好適に用いることができる。
【００８５】  記憶部８３は、少なくともプログラム８４を格納する機能を有する。記憶部８３は、制御部８２からの要求に応じて、格納されたデータを制御部８２に出力する、またはデータを格納することができる。記憶部８３に格納されたプログラム８４は、制御部８２により読み出され、実行される。
【００８６】  記憶部８３としては、例えば、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ  ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＲＡＭ）などの不揮発性の記憶素子が適用された記憶装置、またはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  ＲＡＭ）やＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  ＲＡＭ）などの揮発性の記憶素子が適用された記憶装置等を用いてもよい。また例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などの記録メディアドライブを用いてもよい。
【００８７】  記憶部８３は、ＯＳトランジスタを用いた構成とすることが好ましい。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて低いため、ＯＳトランジスタを記憶素子として機能する容量素子に流入した電荷（データ）を保持するためのスイッチとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保できる。したがって、信頼性の高い認証装置とすることができる。
【００８８】  外部インターフェースを介してコネクタにより脱着可能なＨＤＤまたはＳＳＤなどの記憶装置や、フラッシュメモリ、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤなどの記録媒体のメディアドライブを記憶部８３として用いることもできる。なお、記憶部８３を認証装置８０に内蔵せず、外部に置かれる記憶装置を記憶部８３として用いてもよい。その場合、外部インターフェースを介して接続される、または通信モジュールによって無線通信でデータのやりとりをする構成であってもよい。
【００８９】  プログラム８４は、外部のサーバに格納されていてもよい。このとき、ユーザが当該サーバにアクセスすることにより、プログラム８４の一部または全部を記憶部８３に一時的、永続的、または半永続的（利用可能な期間や回数が設定される場合など）に格納し、制御部８２が実行する構成としてもよい。
【００９０】  制御部８２は、撮像部８１、記憶部８３、及び入出力部８５などの各コンポーネントを統括的に制御する機能を有する。
【００９１】  制御部８２は、プロセッサにより種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、記憶部８３から読み出され、プロセッサが有するメモリ領域に一時的に格納され、実行される。
【００９２】  制御部８２として、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることが好ましい。ＯＳトランジスタを制御部８２のレジスタやキャッシュメモリに用いることで、必要なときだけ制御部８２を動作させ、他の場合には直前の処理の情報を記憶素子に待避させることにより、認証装置８０の低消費電力化を図ることができる。
【００９３】  制御部８２としては、中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のほか、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の他のマイクロプロセッサを単独で、または組み合わせて用いることができる。またこれらマイクロプロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＦＰＡＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ａｎａｌｏｇ  Ａｒｒａｙ）といったＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）によって実現した構成としてもよい。
【００９４】  入出力部８５は、外部にデータを入力及び出力する機能を有する。入出力部８５はアンテナ８８を有し、アンテナ８８により外部駆動回路８７より無線信号を受信、及び外部駆動回路８７へ無線信号を送信する。例えば、入出力部８５により、認証装置８０と、外部機器とをケーブルを介して接続することができる。または、入出力部８５は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続用端子、ＡＣアダプタを接続する端子等を有していてもよい。また、入出力部８５には、有線だけでなく、赤外線、可視光、紫外線などを用いた光通信用の送受信機を設ける構成としてもよい。
【００９５】  入出力部８５は、アンテナ８８により無線により電力が供給される構成とすることができる。なお、図１１Ｂに示すアンテナ８８の形状、巻き数は一例であり、本発明の一態様はこれに限られない。例えば、図１１Ｂに示すコイル状の他に、線状、平板状であってもよい。
【００９６】  外部駆動回路８７は、認証装置８０で使用者が認証された場合のみ動作させたい管理対象物に信号を送り、該管理対象物を動作させることができる。例えば、管理対象物が電子錠を有するドアである場合、外部駆動回路８７は該ドアに開錠の信号を送り、該ドアを開けることができる。例えば、管理対象物が自動車である場合、外部駆動回路８７は該自動車にドアの開錠の信号を送り、ドアを開けることができる。例えば、管理対象物が自動車又は原動機付自転車の場合、該自動車又は該原動機付自転車にエンジン起動の信号を送り、該自動車又は該原動機付自転車のエンジンを起動できる。
【００９７】  外部駆動回路８７としては、ＣＰＵのほか、ＤＳＰ、ＧＰＵ等の他のマイクロプロセッサを単独で、または組み合わせて用いることができる。またこれらマイクロプロセッサをＦＰＧＡやＦＰＡＡといったＰＬＤによって実現した構成としてもよい。
【００９８】  本発明の一態様の認証装置が有する全てのトランジスタを、ＯＳトランジスタまたはＳｉトランジスタとしてもよい。認証装置が有するトランジスタの全てを、ＯＳトランジスタ等、一種類のトランジスタとすることにより、認証装置の作製工程を簡易なものとすることができる。よって、認証装置の製造コストを下げることができる。また、ＯＳトランジスタおよびＳｉトランジスタを任意に組み合わせて適用してもよい。
【００９９】  続いて、認証装置８０の動作の一例について、図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２では静脈を撮像し、該静脈画像を用いて認証を行う例を示している。また、図１２では静脈画像のパターンを比較して判定するパターンマッチングの例を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。静脈画像のパターンの端点や分岐点等の特徴点（Ｍｉｎｕｔｉａ）を利用するマニューシャ方式を用いてもよい。
【０１００】  まず、ステップＳ６１において、制御部８２は撮像部８１に対して撮像動作を実行するように要求し、これに応じて撮像部８１が撮像し、得られた静脈画像Ｄ０が制御部８２に出力される（制御部８２が撮像部８１から静脈画像Ｄ０を読み出すとも言える）。制御部８２は、静脈画像Ｄ０を記憶部８３に格納してもよいし、制御部８２内に保持してもよい。
【０１０１】  次に、ステップＳ６２において、制御部８２は記憶部８３からプログラム８４を読み出し、これを実行することにより静脈画像Ｄ０を補正し、新たに静脈画像Ｄ１を生成する。該補正として、画像における被写体の位置の補正、撮像時のノイズや迷光による画像のムラの補正などを行う。マニューシャ方式を用いる場合は、静脈画像Ｄ１の特徴点を抽出する。
【０１０２】  次に、ステップＳ６３において、登録モードまたは照合モードのモード選択を行う。認証装置８０に利用者の静脈画像を登録する場合は、登録モードを選択する。認証装置８０に利用者の静脈画像が既に登録され、該静脈画像と照合する場合は照合モードを選択する。
【０１０３】  登録モードの場合、ステップＳ６４において、制御部８２は静脈画像Ｄ１を記憶部８３に格納する。以降、記憶部８３に格納された静脈画像Ｄ１を登録画像ＤＴとする。または、制御部８２は静脈画像Ｄ１を入出力部８５に出力してもよい。マニューシャ方式を用いる場合は、特徴点を記憶部８３に格納する。または、特徴点を入出力部８５に出力してもよい。
【０１０４】  照合モードの場合、ステップＳ６５において、制御部８２は使用者の登録画像ＤＴを記憶部８３から制御部８２に読出し、ステップＳ６２で生成した静脈画像Ｄ１と照合する。複数人の登録画像ＤＴが存在する場合は、全ての登録画像ＤＴと静脈画像Ｄ１と照合してもよい。マニューシャ方式を用いる場合、制御部８２は特徴点を照合する。
【０１０５】  次に、ステップＳ６６において判定を行う。登録画像ＤＴと静脈画像Ｄ１が一致する場合は、認証と判定する。登録画像ＤＴと静脈画像Ｄ１が一致しない場合は、非認証と判定する。非認証と判定された場合は、その後処理を終了してもよい。登録画像ＤＴと静脈画像Ｄ１が一致するか否か明確に判定できない場合、再判定と判定する。再判定と判定した場合は、ステップＳ６１に戻り、再度静脈画像を撮像してもよい。
【０１０６】  認証と判定された場合、ステップＳ６７において、制御部８２は入出力部８５に認証の信号を出力し、それに応じて入出力部８５は外部駆動回路８７に認証の信号を送る。
【０１０７】  プログラム８４は、制御部８２に、上記で説明した画像処理、照合を実行するためのプログラムを含む。
【０１０８】  次に、認証装置８０を用いてドアを開錠する方法について、説明する。
【０１０９】  建物に用いられるドアの一例を図１３Ａに、図１３Ａの破線で囲った領域の拡大図を図１３Ｂに示す。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すドア９１は、ドアノブ９３及び電子錠９５を有する。電子錠９５は、電気的にかんぬき（デッドボルト）９６を作動させ、ドアを開錠、施錠する機能を有する。
【０１１０】  図１３Ｃは、本発明の一態様である認証装置の認証部８６を、ドアノブ９３に設置した例を示している。認証部８６は可撓性を有し、かつ表面に接着層５７を有することから、ドアノブ９３に容易に設置できる。認証部８６は、ドアノブ９３の広い範囲に設置されることが好ましい。認証部８６をドアノブ９３の広い範囲に設置することで、使用者の手と認証部８６の接触面積が大きくなり、認証の精度を高くすることができる。
【０１１１】  外部駆動回路８７は電子錠９５と信号ケーブル（図示せず）で接続し、外部駆動回路８７から電子錠９５に信号が送られる。
【０１１２】  図１３Ｄは、使用者がドアノブ９３を握り、認証部８６と手５２が接触している状態を示している。前述したように、認証部８６で使用者の手５２の静脈画像を撮像、照合を行う。照合の結果、認証されれば認証部８６から外部駆動回路８７に認証の信号を送り、そして外部駆動回路８７は電子錠９５に開錠の信号を送る。電子錠９５は、かんぬき９６を作動させ開錠することで、ドア９１を開けることができる（図１３Ｅ）。認証装置８０は容易に設置できることから、例えば、既存のドアに設置することも容易であり、セキュリティの強化を図ることが可能となる。
【０１１３】  なお、図１３Ａ乃至図１３Ｅでは縦に握る形状のドアノブ９３を示したが、本発明の一態様である認証装置を設置できるドアノブ９３はこれに限られない。例えば、図１４Ａ１及び図１４Ａ２に示すように横に握る形状のドアノブ９３にも好適に用いることができる。例えば、図１４Ｂ１及び図１４Ｂ２に示すように円柱状のドアノブ９３にも好適に用いることができる。
【０１１４】  本発明の一態様である認証装置は、自動車にも設置することができる。図１４Ｃは、自動車５７００のドア９７に認証部８６を設置した例を示している。外部駆動回路８７は、自動車５７００の制御部（図示せず）に設置される。自動車５７００のドア９７は曲面を有する場合がある。認証部８６は可撓性を有し、かつ表面に接着層５７を有することから、曲面を有するドア９７に容易に設置できる。使用者が認証部８６に手５２を接触させ、認証部８６で使用者の手５２の静脈画像を撮像、照合を行う。照合の結果、認証されれば認証部８６から外部駆動回路８７に認証の信号を送り、そして外部駆動回路８７は自動車５７００の制御部に認証の信号を送る。自動車５７００の制御部は、ドアノブ９８の錠を作動させ開錠することで、ドア９７を開けることができる。また、自動車５７００の制御部は認証の信号を受け取ることで、エンジンを作動できる状態にしてもよい。
【０１１５】  認証部８６の設置場所は自動車のドアに限られない。ダッシュボード、ハンドルに設置し、認証された場合のみエンジンを作動できる状態にしてもよい。
【０１１６】  本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【０１１７】  本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０１１８】（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の認証装置について、図１５乃至図１９を用いて説明する。
【０１１９】  以下では、図１５及び図１６を用いて、本発明の一態様の認証装置の、詳細な構成について説明する。
【０１２０】［認証装置８０Ａ］
図１５Ａに、認証装置８０Ａの断面図を示す。
【０１２１】  認証装置８０Ａは、受光素子１１０及び発光素子１９０を有する。
【０１２２】  受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。
【０１２３】  発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。
【０１２４】  画素電極１１１、画素電極１９１、共通層１１２、活性層１１３、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【０１２５】  画素電極１１１及び画素電極１９１は、絶縁層２１４上に位置する。画素電極１１１と画素電極１９１は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
【０１２６】  共通層１１２は、画素電極１１１上及び画素電極１９１上に位置する。共通層１１２は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。
【０１２７】  活性層１１３は、共通層１１２を介して、画素電極１１１と重なる。発光層１９３は、共通層１１２を介して、画素電極１９１と重なる。活性層１１３は、第１の有機化合物を有し、発光層１９３は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。
【０１２８】  共通層１１４は、共通層１１２上、活性層１１３上、及び発光層１９３上に位置する。共通層１１４は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。
【０１２９】  共通電極１１５は、共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４を介して、画素電極１１１と重なる部分を有する。また、共通電極１１５は、共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を介して、画素電極１９１と重なる部分を有する。共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。
【０１３０】  本実施の形態の認証装置では、受光素子１１０の活性層１１３に有機化合物を用いる。受光素子１１０は、活性層１１３以外の層を、発光素子１９０（ＥＬ素子）と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子１９０の作製工程に、活性層１１３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子１９０の形成と並行して受光素子１１０を形成することができる。また、発光素子１９０と受光素子１１０とを同一基板上に形成することができる。したがって、作製工程を大幅に増やすことなく、認証装置に受光素子１１０を内蔵することができる。
【０１３１】  認証装置８０Ａでは、受光素子１１０の活性層１１３と、発光素子１９０の発光層１９３と、を作り分ける以外は、受光素子１１０と発光素子１９０が共通の構成である例を示す。ただし、受光素子１１０と発光素子１９０の構成はこれに限定されない。受光素子１１０と発光素子１９０は、活性層１１３と発光層１９３のほかにも、互いに作り分ける層を有していてもよい（後述の認証装置８０Ｄ、認証装置８０Ｅ、認証装置８０Ｆ参照）。受光素子１１０と発光素子１９０は、共通で用いられる層（共通層）を１層以上有することが好ましい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、認証装置に受光素子１１０を内蔵することができる。
【０１３２】  認証装置８０Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受光素子１１０、発光素子１９０、トランジスタ４１、及びトランジスタ４２等を有する。
【０１３３】  基板１５１の外側には、接着層１５０が設けられる。接着層１５０により、認証装置８０Ａを物体に固定できる。接着層１５０として、剥離が可能な接着剤を用いてもよい。さらに、剥離した後に再度接着が可能な接着剤を用いてもよい。接着層１５０として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等を用いることができる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
【０１３４】  受光素子１１０において、それぞれ画素電極１１１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４は、有機層（有機化合物を含む層）ということもできる。画素電極１１１は赤外光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１１１の端部は隔壁２１６によって覆われている。共通電極１１５は赤外光を透過する機能を有する。
【０１３５】  受光素子１１０は、光を検知する機能を有する。具体的には、受光素子１１０は、認証装置８０Ａの外部から入射される赤外光１４を受光し、電気信号に変換する、受光素子である。赤外光１４は、発光素子１９０の発光を対象物が反射した光ということもできる。また、赤外光１４は、レンズ（図示せず）を介して受光素子１１０に入射してもよい。
【０１３６】  基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置、及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。
【０１３７】  遮光層ＢＭとして、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができる。遮光層ＢＭは、赤外光を吸収することが好ましい。遮光層ＢＭとして、例えば、金属材料、又は、顔料（カーボンブラックなど）もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。
【０１３８】  ここで、発光素子１９０からの発光が対象物によって反射し、該反射光を受光素子１１０は検出する。しかし、発光素子１９０からの発光が、認証装置８０Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受光素子１１０に入射してしまう場合がある。遮光層ＢＭは、このような迷光の影響を抑制することができる。例えば、遮光層ＢＭが設けられていない場合、発光素子１９０が発した光１２３ａは、基板１５２で反射され、反射光１２３ｂが受光素子１１０に入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光１２３ｂが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。
【０１３９】  発光素子１９０において、それぞれ画素電極１９１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４は、ＥＬ層ということもできる。画素電極１９１は赤外光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１９１の端部は隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１と画素電極１９１とは隔壁２１６によって互いに電気的に絶縁されている。共通電極１１５は赤外光を透過する機能を有する。
【０１４０】  発光素子１９０は、赤外光を発する機能を有する。具体的には、発光素子１９０は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に電圧を印加することで、基板１５２側に光を射出する電界発光素子である（赤外光１２参照）。
【０１４１】  発光層１９３は、受光素子１１０の受光領域と重ならないように形成されることが好ましい。これにより、発光層１９３が赤外光１４を吸収することを抑制でき、受光素子１１０に照射される光量を多くすることができる。
【０１４２】  画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。
【０１４３】  画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。トランジスタ４２は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。
【０１４４】  トランジスタ４１とトランジスタ４２とは、同一の層（図１５Ａでは基板１５１）上に接している。
【０１４５】  受光素子１１０と電気的に接続される回路の少なくとも一部は、発光素子１９０と電気的に接続される回路と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々に形成する場合に比べて、認証装置の厚さを薄くすることができ、また、作製工程を簡略化できる。
【０１４６】  受光素子１１０及び発光素子１９０は、それぞれ、保護層１９５に覆われていることが好ましい。図１５Ａでは、保護層１９５が、共通電極１１５上に接して設けられている。保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。また、接着層１４２によって、保護層１９５と基板１５２とが貼り合わされている。
【０１４７】［認証装置８０Ｂ］
図１５Ｂに認証装置８０Ｂの断面図を示す。なお、以降の認証装置の説明において、先に説明した認証装置と同様の構成については、説明を省略することがある。
【０１４８】  図１５Ｂに示す認証装置８０Ｂは、基板１５１、基板１５２、及び隔壁２１６を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、絶縁層２１２、及び隔壁２１７を有する点で、認証装置８０Ａと異なる。
【０１４９】  基板１５３の外側には、接着層１５０が設けられる。接着層１５０により、認証装置８０Ｂを物体に固定できる。
【０１５０】  基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。
【０１５１】  認証装置８０Ｂは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ４１、トランジスタ４２、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、認証装置８０Ｂの可撓性を高めることができる。例えば、基板１５３及び基板１５４には、それぞれ、樹脂を用いることが好ましい。
【０１５２】  基板１５３及び基板１５４としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１５３及び基板１５４の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
【０１５３】  本実施の形態の認証装置が有する基板には、光学等方性が高いフィルムを用いてもよい。光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
【０１５４】  隔壁２１７は、発光素子が発した光を吸収することが好ましい。隔壁２１７として、例えば、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。また、茶色レジスト材料を用いることで、着色された絶縁層で隔壁２１７を構成することができる。
【０１５５】  発光素子１９０が発した光１２３ｃは、基板１５２及び隔壁２１７で反射され、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することがある。また、光１２３ｃが隔壁２１７を透過し、トランジスタまたは配線等で反射されることで、反射光が受光素子１１０に入射することがある。隔壁２１７によって光１２３ｃが吸収されることで、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。
【０１５６】  隔壁２１７は、少なくとも、受光素子１１０が検知する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光素子１９０が発する緑色の光を受光素子１１０が検知する場合、隔壁２１７は、少なくとも緑色の光を吸収することが好ましい。例えば、隔壁２１７が、赤色のカラーフィルタを有すると、緑色の光１２３ｃを吸収することができ、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。
【０１５７】［認証装置８０Ｃ］
図１５Ｃに認証装置８０Ｃの断面図を示す。
【０１５８】  認証装置８０Ｃは、受光素子１１０上及び発光素子１９０上に保護層１９５を有さない点で、認証装置８０Ｂと異なる。認証装置８０Ｃは、接着層１４２によって、共通電極１１５と基板１５２とが貼り合わされている。
【０１５９】［認証装置８０Ｄ、認証装置８０Ｅ、認証装置８０Ｆ］
図１６Ａに認証装置８０Ｄの断面図を示し、図１６Ｂに認証装置８０Ｅの断面図を示し、図１６Ｃに認証装置８０Ｆの断面図を示す。
【０１６０】  認証装置８０Ｄは、共通層１１４を有さず、バッファ層１８４及びバッファ層１９４を有する点で、認証装置８０Ｂと異なる。バッファ層１８４及びバッファ層１９４は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【０１６１】  認証装置８０Ｄにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、認証装置８０Ｄにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。
【０１６２】  認証装置８０Ｅは、共通層１１２を有さず、バッファ層１８２及びバッファ層１９２を有する点で、認証装置８０Ｂと異なる。バッファ層１８２及びバッファ層１９２は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【０１６３】  認証装置８０Ｅにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。また、認証装置８０Ｅにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。
【０１６４】  認証装置８０Ｆは、共通層１１２及び共通層１１４を有さず、バッファ層１８２、バッファ層１８４、バッファ層１９２、及びバッファ層１９４を有する点で、認証装置８０Ｂと異なる。
【０１６５】  認証装置８０Ｆにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、認証装置８０Ｆにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。
【０１６６】  受光素子１１０と発光素子１９０の作製において、活性層１１３と発光層１９３を作り分けるだけでなく、他の層も作り分けることができる。
【０１６７】  認証装置８０Ｄでは、共通電極１１５と活性層１１３との間のバッファ層１８４と、共通電極１１５と発光層１９３との間のバッファ層１９４とを作り分ける例を示す。バッファ層１９４として、例えば、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を形成することができる。
【０１６８】  認証装置８０Ｅでは、画素電極１１１と活性層１１３との間のバッファ層１８２と、画素電極１９１と発光層１９３との間のバッファ層１９２とを作り分ける例を示す。バッファ層１９２として、例えば、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を形成することができる。
【０１６９】  認証装置８０Ｆでは、受光素子１１０と発光素子１９０とで、一対の電極（画素電極１１１または画素電極１９１と共通電極１１５）間に、共通の層を有さない例を示す。認証装置８０Ｆが有する受光素子１１０及び発光素子１９０は、絶縁層２１４上に画素電極１１１と画素電極１９１とを同一の材料及び同一の工程で形成し、画素電極１１１上にバッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を形成し、画素電極１９１上にバッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を形成した後、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、バッファ層１８４、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を覆うように共通電極１１５を形成することで作製できる。なお、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４の積層構造と、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４の積層構造の作製順は特に限定されない。例えば、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜した後に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を作製してもよい。逆に、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜する前に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を作製してもよい。また、バッファ層１８２、バッファ層１９２、活性層１１３、発光層１９３、などの順に交互に成膜してもよい。
【０１７０】  以下では、図１４乃至図１９を用いて、本発明の一態様の認証装置の、より詳細な構成について説明する。
【０１７１】［認証装置１００Ａ］
図１７に、認証装置１００Ａの断面図を示す。
【０１７２】  認証装置１００Ａは、基板１５２と基板１５１とが貼り合わされた構成を有する。
【０１７３】  認証装置１００Ａは、画素アレイ１６２、回路１６４等を有する。図１７は、認証装置１００Ａの、回路１６４を含む領域の一部、画素アレイ１６２を含む領域の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示している。
【０１７４】  回路１６４として、例えば、実施の形態１に示す回路２２、回路２３、回路２８を用いることができる。また、回路１６４として、例えば、実施の形態２に示す、制御部８２、入出力部８５、記憶部８３を用いることができる。画素アレイ１６２と、回路１６４を同一基板上に形成することにより、別途回路としてシリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、認証装置の部品点数を削減することができる。
【０１７５】  図１７に示す認証装置１００Ａは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、発光素子１９０、受光素子１１０等を有する。
【０１７６】  基板１５２と絶縁層２１４は、接着層１４２を介して接着されている。発光素子１９０及び受光素子１１０の封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図１７では、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３が、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層１４２は、発光素子１９０と重ねて設けられていてもよい。また、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３を、接着層１４２とは異なる樹脂で充填してもよい。
【０１７７】  発光素子１９０は、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０６は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１９１は赤外光を反射する材料を含み、共通電極１１５は赤外光を透過する材料を含む。
【０１７８】  受光素子１１０は、絶縁層２１４側から画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと電気的に接続されている。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１は赤外光を反射する材料を含み、共通電極１１５は赤外光を透過する材料を含む。
【０１７９】  発光素子１９０が発する光は、基板１５２側に射出される。また、受光素子１１０には、基板１５２及び空間１４３を介して、光が入射する。基板１５２には、赤外光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
【０１８０】  画素電極１１１及び画素電極１９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。共通層１１２、共通層１１４、及び共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０との双方に用いられる。受光素子１１０と発光素子１９０とは、活性層１１３と発光層１９３の構成が異なる以外は全て共通の構成とすることができる。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、認証装置１００Ａに受光素子１１０を内蔵することができる。
【０１８１】  基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。また、遮光層ＢＭを有することで、対象物を介さずに、発光素子１９０から受光素子１１０に光が直接入射することを抑制できる。したがって、ノイズが少なく感度の高いセンサを実現できる。
【０１８２】  トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも基板１５１上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
【０１８３】  基板１５１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、絶縁層２１５、及び絶縁層２１４がこの順で設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１３は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１５は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層２１４は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても２層以上であってもよい。
【０１８４】  トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、認証装置の信頼性を高めることができる。
【０１８５】  絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５は、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。
【０１８６】  ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、認証装置１００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、認証装置１００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が認証装置１００Ａの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、認証装置１００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
【０１８７】  平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
【０１８８】  図１７に示す領域２２８では、絶縁層２１４に開口が形成されている。これにより、絶縁層２１４に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層２１４を介して外部から画素アレイ１６２に不純物が入り込むことを抑制できる。したがって、認証装置１００Ａの信頼性を高めることができる。
【０１８９】  トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、半導体層２３１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１３、並びに、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層２１１は、導電層２２１と半導体層２３１との間に位置する。絶縁層２１３は、導電層２２３と半導体層２３１との間に位置する。
【０１９０】  本実施の形態の認証装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
【０１９１】  トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。
【０１９２】  トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０１９３】  トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。
【０１９４】  半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
【０１９５】  特に、半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。
【０１９６】  半導体層がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットは、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、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等が挙げられる。
【０１９７】  スパッタリングターゲットとして、多結晶の酸化物を含むターゲットを用いると、結晶性を有する半導体層を形成しやすくなるため好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、半導体層に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される半導体層の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。
【０１９８】  なお、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎの原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍であると記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍であると記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。
【０１９９】  回路１６４が有するトランジスタと、画素アレイ１６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路１６４が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。同様に、画素アレイ１６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。
【０２００】  基板１５１の外側には接着層１５０が設けられる。接着層１５０により、認証装置１００Ａを物体に固定できる。
【０２０１】  基板１５２の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材として、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板１５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
【０２０２】  基板１５１及び基板１５２には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などを用いることができる。基板１５１及び基板１５２に可撓性を有する材料を用いると、認証装置の可撓性を高めることができる。
【０２０３】  接着層１４２、接着層１５０としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ樹脂、ＰＶＢ樹脂、ＥＶＡ樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
【０２０４】  発光素子１９０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、赤外光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、赤外光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
【０２０５】  発光素子１９０は少なくとも発光層１９３を有する。発光素子１９０は、発光層１９３以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。例えば、共通層１１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方又は双方を有することが好ましい。例えば、共通層１１４は、電子輸送層及び電子注入層の一方または双方を有することが好ましい。
【０２０６】  共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【０２０７】  発光層１９３は、発光材料として、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。
【０２０８】  受光素子１１０の活性層１１３は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光素子１９０の発光層１９３と、受光素子１１０の活性層１１３と、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。
【０２０９】  活性層１１３が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ６０、Ｃ７０等）またはその誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。また、活性層１１３が有するｐ型半導体の材料としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ）  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）やテトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。
【０２１０】  例えば、活性層１１３は、ｎ型半導体とｐ型半導体と共蒸着して形成することが好ましい。
【０２１１】  トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、認証装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
【０２１２】  透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、認証装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
【０２１３】  各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
【０２１４】［認証装置１００Ｂ］
図１８に、認証装置１００Ｂの断面図を示す。
【０２１５】  認証装置１００Ｂは、基板１５１及び基板１５２を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、及び絶縁層２１２を有する点、及び保護層１９５を有する点で、主に認証装置１００Ａと異なる。
【０２１６】  基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。接着層１４２は、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ重ねて設けられており、認証装置１００Ｂには、固体封止構造が適用されている。
【０２１７】  認証装置１００Ｂは、作製基板上で形成された絶縁層２１２、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、認証装置１００Ｂの可撓性を高めることができる。
【０２１８】  基板１５３の外側には接着層１５０が設けられる。接着層１５０により、認証装置１００Ｂを物体に固定できる。
【０２１９】  絶縁層２１２には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。
【０２２０】  受光素子１１０及び発光素子１９０を覆う保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。
【０２２１】  認証装置１００Ｂの端部近傍の領域２２８において、絶縁層２１４の開口を介して、絶縁層２１５と保護層１９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層２１５が有する無機絶縁膜と保護層１９５が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から認証装置１００Ｂに不純物が入り込むことを抑制することができる。したがって、認証装置１００Ｂの信頼性を高めることができる。
【０２２２】  保護層１９５は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。
【０２２３】［認証装置１００Ｃ］
図１９Ａに、認証装置１００Ｃの断面図を示す。
【０２２４】  認証装置１００Ｃは、トランジスタの構造が、認証装置１００Ｂと異なる。
【０２２５】  認証装置１００Ｃは、基板１５１上に、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０を有する。
【０２２６】  トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、チャネル形成領域２３１ｉ及び一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層、一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と接続する導電層２２２ａ、一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と接続する導電層２２２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２５、ゲートとして機能する導電層２２３、並びに、導電層２２３を覆う絶縁層２１５を有する。絶縁層２１１は、導電層２２１とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。絶縁層２２５は、導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。
【０２２７】  導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
【０２２８】  発光素子１９０の画素電極１９１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０８の一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と電気的に接続される。
【０２２９】  受光素子１１０の画素電極１１１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０９の一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と電気的に接続される。
【０２３０】  図１９Ａに示すトランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０は、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。一方、図１９Ｂに示すトランジスタ２０２は、絶縁層２２５が半導体層２３１のチャネル形成領域２３１ｉと重なり、低抵抗領域２３１ｎとは重ならない。例えば、導電層２２３をマスクに、絶縁層２２５を形成することで、図１９Ｂに示す構造を作製できる。図１９Ｂでは、絶縁層２２５及び導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。さらに、トランジスタ２０２を覆う絶縁層２１８を設けてもよい。
【０２３１】［金属酸化物］
以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
【０２３２】  なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）などの窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。
【０２３３】  半導体層には、キャリア濃度の低い金属酸化物を用いることが好ましい。金属酸化物のキャリア濃度を低くする場合においては、金属酸化物中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性という。なお、金属酸化物中の不純物として、例えば、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
【０２３４】  特に、金属酸化物に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、金属酸化物中に酸素欠損を形成する場合がある。金属酸化物中のチャネル形成領域に酸素欠損が含まれていると、トランジスタはノーマリーオン特性となる場合がある。さらに、酸素欠損に水素が入った欠陥はドナーとして機能し、キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成する場合がある。従って、水素が多く含まれている金属酸化物を用いたトランジスタは、ノーマリーオン特性となりやすい。
【０２３５】  酸素欠損に水素が入った欠陥は、金属酸化物のドナーとして機能しうる。しかしながら、当該欠陥を定量的に評価することは困難である。そこで、金属酸化物においては、ドナー濃度ではなく、キャリア濃度で評価される場合がある。よって、本明細書等では、金属酸化物のパラメータとして、ドナー濃度ではなく、電界が印加されない状態を想定したキャリア濃度を用いる場合がある。つまり、本明細書等に記載の「キャリア濃度」は、「ドナー濃度」と言い換えることができる場合がある。
【０２３６】  よって、金属酸化物中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、金属酸化物において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。水素などの不純物が十分に低減された金属酸化物をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
【０２３７】  チャネル形成領域の金属酸化物のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３以下であることが好ましく、１×１０１７ｃｍ−３未満であることがより好ましく、１×１０１６ｃｍ−３未満であることがさらに好ましく、１×１０１３ｃｍ−３未満であることがさらに好ましく、１×１０１２ｃｍ−３未満であることがさらに好ましい。なお、チャネル形成領域の金属酸化物のキャリア濃度の下限値については、特に限定は無いが、例えば、１×１０−９ｃｍ−３とすることができる。
【０２３８】  本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能または材料の構成の一例を表す。
【０２３９】  例えば、半導体層にはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳを用いることができる。
【０２４０】  ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【０２４１】  ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【０２４２】  ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【０２４３】  ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【０２４４】  すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
【０２４５】  酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。
【０２４６】  ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ−ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
【０２４７】  ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
【０２４８】  ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
【０２４９】  ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ−ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ  ｖａｃａｎｃｙともいう。）など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
【０２５０】  ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
【０２５１】  なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
【０２５２】  ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。
【０２５３】  酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【０２５４】  半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
【０２５５】  金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０２５６】  金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。金属酸化物膜の成膜時の基板温度が室温であると、生産性を高めることができ、好ましい。
【０２５７】  金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
【０２５８】  以上のように、本実施の形態の認証装置は、撮像部に受光素子と発光素子とを有し、撮像部は光を射出する機能と光を検出する機能との双方を有する。これにより、撮像部の外部または認証装置の外部にセンサを設ける場合に比べて、電子機器の小型化及び軽量化を図ることができる。また、撮像部の外部または認証装置の外部に設けるセンサと組み合わせて、より多機能の電子機器を実現することもできる。
【０２５９】  受光素子は、活性層以外の少なくとも一層を、発光素子（ＥＬ素子）と共通の構成にすることができる。さらには、受光素子は、活性層以外の全ての層を、発光素子（ＥＬ素子）と共通の構成にすることもできる。例えば、発光素子の作製工程に、活性層を成膜する工程を追加するのみで、発光素子と受光素子とを同一基板上に形成することができる。また、受光素子と発光素子は、画素電極と共通電極とを、それぞれ、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。また、受光素子と電気的に接続される回路と、発光素子と電気的に接続される回路と、を、同一の材料及び同一の工程で作製することで、認証装置の作製工程を簡略化できる。このように、複雑な工程を有さなくとも、受光素子を内蔵し、利便性の高い認証装置を作製することができる。
【０２６０】  本実施の形態の認証装置は、受光素子と発光素子との間に、有色層を有する。当該有色層は、受光素子と発光素子とを電気的に絶縁する隔壁が兼ねていてもよい。有色層は、認証装置内の迷光を吸収することができるため、受光素子を用いたセンサの感度を高めることができる。
【０２６１】  本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２６２】  本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０２６３】ＢＭ：遮光層、Ｔ１：期間、Ｔ２：期間、Ｔ３：期間、Ｔ４：期間、１０：画素回路、１１：発光素子、１２：赤外光、１３：受光素子、１４：赤外光、２０：撮像装置、２１：画素アレイ、２２：回路、２３：回路、２４：回路、２５：回路、２６：回路、２８：回路、４１：トランジスタ、４２：トランジスタ、５１：基板、５２：手、５５：層、５７：接着層、５９：基板、６１：静脈、６３：後方散乱光、６５：物体、８０：認証装置、８０Ａ：認証装置、８０Ｂ：認証装置、８０Ｃ：認証装置、８０Ｄ：認証装置、８０Ｅ：認証装置、８０Ｆ：認証装置、８１：撮像部、８２：制御部、８３：記憶部、８４：プログラム、８５：入出力部、８６：認証部、８７：外部駆動回路、８８：アンテナ、９１：ドア、９３：ドアノブ、９５：電子錠、９６：かんぬき、９７：ドア、９８：ドアノブ、１００Ａ：認証装置、１００Ｂ：認証装置、１００Ｃ：認証装置、１０１：受光素子、１０３：トランジスタ、１０４：トランジスタ、１０５：トランジスタ、１０６：トランジスタ、１０７：トランジスタ、１０８：容量素子、１０９：抵抗素子、１１０：受光素子、１１１：画素電極、１１２：共通層、１１３：活性層、１１４：共通層、１１５：共通電極、１２１：配線、１２２：配線、１２３ａ：光、１２３ｂ：反射光、１２３ｃ：光、１２３ｄ：反射光、１２６：配線、１２７：配線、１２８：配線、１２９：配線、１３０：配線、１３１：配線、１３２：配線、１４２：接着層、１４３：空間、１５０：接着層、１５１：基板、１５２：基板、１５３：基板、１５４：基板、１５５：接着層、１６２：画素アレイ、１６４：回路、１８２：バッファ層、１８４：バッファ層、１９０：発光素子、１９１：画素電極、１９２：バッファ層、１９３：発光層、１９４：バッファ層、１９５：保護層、２０１：トランジスタ、２０２：トランジスタ、２０５：トランジスタ、２０６：トランジスタ、２０８：トランジスタ、２０９：トランジスタ、２１０：トランジスタ、２１１：絶縁層、２１２：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４：絶縁層、２１５：絶縁層、２１６：隔壁、２１７：隔壁、２１８：絶縁層、２２１：導電層、２２２ａ：導電層、２２２ｂ：導電層、２２３：導電層、２２５：絶縁層、２２８：領域、２３１：半導体層、２３１ｉ：チャネル形成領域、２３１ｎ：低抵抗領域、５７００：自動車
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020075002.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ１】
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【図１４Ａ２】
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【図１４Ｂ１】
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【図１４Ｂ２】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【国際調査報告】
2020075002.tif 000053
2020075002.tif 000054
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