JP7684887B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出装置に関する。

指紋パターンや静脈パターンを検出可能な光センサが知られている（例えば、特許文献１）。このような光センサでは、活性層として有機半導体材料が用いられた複数のフォトダイオードを有するセンサが知られている。

特開２００９－３２００５号公報

複数の検出電極に跨がって有機半導体層が設けられた場合、隣り合う検出電極の間で、リーク電流が発生する可能性がある。このため、複数のフォトダイオードを有する光センサにおいて検出の高精細化が困難となる場合がある。

本発明は、検出電極間のリーク電流を抑制することが可能な検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の検出装置は、基板と、前記基板に配列された複数の第１電極と、隣り合う前記第１電極の間に設けられた絶縁膜と、複数の前記第１電極に対応して設けられた複数のフォトダイオードと、複数の前記フォトダイオードに跨がって設けられた第２電極と、を有し、複数の前記フォトダイオードは、前記基板に積層された第１キャリア輸送層、活性層及び第２キャリア輸送層を含み、前記第１キャリア輸送層、前記活性層及び前記第２キャリア輸送層は、複数の前記第１電極及び隣り合う前記第１電極の間の前記絶縁膜を覆って設けられる。

図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図２は、第１実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、検出装置を示す回路図である。 図４は、複数の部分検出領域を示す回路図である。 図５は、検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図６は、図５における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。 図７は、センサ部の拡大概略構成図である。 図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’断面図である。 図９は、図８の第１電極、絶縁膜、フォトダイオード及び第２電極の積層構造を拡大して示す拡大概略断面図である。 図１０は、第２実施形態に係る検出装置の、センサ部の拡大概略構成図である。 図１１は、第２実施形態に係る検出装置の、第１電極、シールド配線、絶縁膜、フォトダイオード及び第２電極の積層構造を拡大して示す拡大概略断面図である。 図１２は、第２実施形態の変形例に係る検出装置の、第１電極、シールド配線、絶縁膜、フォトダイオード及び第２電極の積層構造を拡大して示す拡大概略断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示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、当然に本開示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、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等につい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、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す平面図である。図１に示すように、検出装置１は、センサ基材２１（基板）と、センサ部１０と、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１２２と、電源回路１２３と、第１光源基材５１と、第２光源基材５２と、光源５３、５４と、を有する。第１光源基材５１には、複数の光源５３が設けられる。第２光源基材５２には複数の光源５４が設けられる。

センサ基材２１には、フレキシブルプリント基板７１を介して制御基板１２１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板７１には、検出回路４８が設けられている。制御基板１２１には、制御回路１２２及び電源回路１２３が設けられている。制御回路１２２は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。制御回路１２２は、センサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給して、センサ部１０の検出動作を制御する。また、制御回路１２２は、光源５３、５４に制御信号を供給して、光源５３、５４の点灯又は非点灯を制御する。電源回路１２３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。また、電源回路１２３は、電源電圧を光源５３、５４に供給する。

センサ基材２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、センサ部１０が有する複数のフォトダイオードＰＤ（図４参照）が設けられた領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と、センサ基材２１の端部との間の領域であり、複数のフォトダイオードＰＤが設けられない領域である。

ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。具体的には、ゲート線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。

なお、以下の説明において、第１方向Ｄｘは、センサ基材２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、センサ基材２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。また、「平面視」とは、センサ基材２１と垂直な方向から見た場合の位置関係をいう。

複数の光源５３は、第１光源基材５１に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。複数の光源５４は、第２光源基材５２に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。第１光源基材５１及び第２光源基材５２は、それぞれ、制御基板１２１に設けられた端子部１２４、１２５を介して、制御回路１２２及び電源回路１２３と電気的に接続される。

複数の光源５３及び複数の光源５４は、例えば、無機ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等が用いられる。複数の光源５３及び複数の光源５４は、それぞれ異なる波長の光を出射する。

光源５３から出射された第１光は、主に指等の被検出体の表面で反射されセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指等の表面の凹凸の形状を検出することで指紋を検出することができる。光源５４から出射された第２光は、主に指等の内部で反射し又は指等を透過してセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指等の内部の生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報とは、例えば、指や掌の脈波、脈拍、血管像等である。すなわち、検出装置１は、指紋を検出する指紋検出装置や、静脈などの血管パターンを検出する静脈検出装置として構成されてもよい。

第１光は、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下、例えば５５０ｎｍ程度の波長を有し、第２光は、７８０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の波長を有していてもよい。この場合、第１光は、青色又は緑色の可視光であり、第２光は、赤外光である。センサ部１０は、光源５３から出射された第１光に基づいて、指紋を検出することができる。光源５４から出射された第２光は、指等の被検出体の内部で反射し又は指等を透過・吸収されてセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指等の内部の生体に関する情報として脈波や血管像（血管パターン）を検出できる。

又は、第１光は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、例えば６６０ｎｍ程度の波長を有し、第２光は、７８０ｎｍ以上９００ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の波長を有していてもよい。この場合、光源５３から出射された第１光及び光源５４から出射された第２光に基づいて、センサ部１０は、生体に関する情報として、脈波、脈拍や血管像に加えて、血中酸素飽和度を検出することができる。このように、検出装置１は、複数の光源５３及び光源５４を有しているので、第１光に基づいた検出と、第２光に基づいた検出とを行うことで、種々の生体に関する情報を検出することができる。

なお、図１に示す光源５３、５４の配置は、あくまで一例であり適宜変更することができる。検出装置１は、光源として複数種類の光源５３、５４が設けられている。ただし、これに限定されず、光源は１種類であってもよい。例えば、第１光源基材５１及び第２光源基材５２のそれぞれに、複数の光源５３及び複数の光源５４が配置されていてもよい。また、光源５３及び光源５４が設けられる光源基材は１つ又は３つ以上であってもよい。あるいは、光源は、少なくとも１つ以上配置されていればよい。

図２は、第１実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、検出装置１は、さらに検出制御部１１と検出部４０と、有する。検出制御部１１の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。

センサ部１０は、複数のフォトダイオードＰＤを有する。センサ部１０が有するフォトダイオードＰＤは、照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線選択回路１６に出力する。また、センサ部１０は、ゲート線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌにしたがって検出を行う。

検出制御部１１は、ゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御部１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号をゲート線駆動回路１５に供給する。また、検出制御部１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。また、検出制御部１１は、各種制御信号を光源５３、５４に供給して、それぞれの点灯及び非点灯を制御する。

ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線ＧＣＬ（図３参照）を駆動する回路である。ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬに接続された複数のフォトダイオードＰＤを選択する。

信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬ（図３参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御部１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、フォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。

検出部４０は、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、記憶部４６と、検出タイミング制御部４７と、画像処理部４９と、出力処理部５０とを備える。検出タイミング制御部４７は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、画像処理部４９と、が同期して動作するように制御する。

検出回路４８は、例えばアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ、Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）である。検出回路４８は、少なくとも検出信号増幅部４２及びＡ／Ｄ変換部４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換部４３は、検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

信号処理部４４は、検出回路４８の出力信号に基づいて、センサ部１０に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指が検出面に接触又は近接した場合に、検出回路４８からの信号に基づいて指や掌の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理部４４は、検出回路４８からの信号に基づいて生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、指や掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素濃度等である。

また、信号処理部４４は、複数のフォトダイオードＰＤにより同時に検出された検出信号Ｖｄｅｔ（生体に関する情報）を取得し、これらを平均化する処理を実行してもよい。この場合、検出部４０は、ノイズや、指等の被検出体とセンサ部１０との相対的な位置ずれに起因する測定誤差を抑制して、安定した検出が可能となる。

記憶部４６は、信号処理部４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶部４６は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、レジスタ回路等であってもよい。

座標抽出部４５は、信号処理部４４において指の接触又は近接が検出されたときに、指等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出部４５は、指や掌の血管の検出座標を求める論理回路である。画像処理部４９は、センサ部１０の各フォトダイオードＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報及び指や掌の血管の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出部４５は、検出座標を算出せずにセンサ出力電圧Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。また、座標抽出部４５及び画像処理部４９は、検出部４０に含まれていない場合であってもよい。

出力処理部５０は、複数のフォトダイオードＰＤからの出力に基づいた処理を行う処理部として機能する。出力処理部５０は、座標抽出部４５が求めた検出座標、画像処理部４９が生成した二次元情報等をセンサ出力電圧Ｖｏに含めるようにしてもよい。また、出力処理部５０の機能は、他の構成（例えば、画像処理部４９等）に統合されてもよい。

次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図３は、検出装置を示す回路図である。図３に示すように、センサ部１０は、マトリクス状に配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを有する。複数の部分検出領域ＰＡＡには、それぞれフォトダイオードＰＤが設けられている。

ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。また、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）は、第２方向Ｄｙに配列され、それぞれゲート線駆動回路１５に接続される。なお、以下の説明において、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を区別して説明する必要がない場合には、単にゲート線ＧＣＬと表す。また、図３では説明を分かりやすくするために、８本のゲート線ＧＣＬを示しているが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＣＬは、Ｍ本（Ｍは８以上、例えばＭ＝２５６）配列されていてもよい。

信号線ＳＧＬは、第２方向Ｄｙに延在し、第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオードＰＤに接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）は、第１方向Ｄｘに配列されて、それぞれ信号線選択回路１６及びリセット回路１７に接続される。なお、以下の説明において、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）を区別して説明する必要がない場合には、単に信号線ＳＧＬと表す。

また、説明を分かりやすくするために、１２本の信号線ＳＧＬを示しているが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、Ｎ本（Ｎは１２以上、例えばＮ＝２５２）配列されていてもよい。また、センサの解像度は例えば５０８ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）とされ、セル数は２５２×２５６とされる。また、図３では、信号線選択回路１６とリセット回路１７との間にセンサ部１０が設けられている。これに限定されず、信号線選択回路１６とリセット回路１７とは、信号線ＳＧＬの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。

ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号を、制御回路１２２（図１参照）から受け取る。ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路１５は、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線ＧＣＬに接続された複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給され、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡが、検出対象として選択される。

信号線選択回路１６は、複数の選択信号線Ｌｓｅｌと、複数の出力信号線Ｌｏｕｔと、第３スイッチング素子ＴｒＳと、を有する。複数の第３スイッチング素子ＴｒＳは、それぞれ複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。６本の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＧＬ（７）、ＳＧＬ（８）、…、ＳＧＬ（１２）は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ２に接続される。出力信号線Ｌｏｕｔ１、Ｌｏｕｔ２は、それぞれ検出回路４８に接続される。

ここで、信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＧＬ（７）、ＳＧＬ（８）、…、ＳＧＬ（１２）を第２信号線ブロックとする。複数の選択信号線Ｌｓｅｌは、１つの信号線ブロックに含まれる第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートにそれぞれ接続される。また、１本の選択信号線Ｌｓｅｌは、複数の信号線ブロックの第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートに接続される。

制御回路１２２（図１参照）は、選択信号ＡＳＷを順次選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて信号線ＳＧＬを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路１６は、複数の信号線ブロックでそれぞれ１本ずつ信号線ＳＧＬを選択する。このような構成により、検出装置１は、検出回路４８を含むＩＣ（Integrated Circuit）の数、又はＩＣの端子数を少なくすることができる。なお、信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬを束ねて検出回路４８に接続してもよい。

図３に示すように、リセット回路１７は、基準信号線Ｌｖｒ、リセット信号線Ｌｒｓｔ及び第４スイッチング素子ＴｒＲを有する。第４スイッチング素子ＴｒＲは、複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。基準信号線Ｌｖｒは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのソース又はドレインの一方に接続される。リセット信号線Ｌｒｓｔは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのゲートに接続される。

制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２をリセット信号線Ｌｒｓｔに供給する。これにより、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲがオンになり、複数の信号線ＳＧＬは基準信号線Ｌｖｒと電気的に接続される。電源回路１２３は、基準信号ＣＯＭを基準信号線Ｌｖｒに供給する。これにより、複数の部分検出領域ＰＡＡに含まれる容量素子Ｃａ（図４参照）に基準信号ＣＯＭが供給される。

図４は、複数の部分検出領域を示す回路図である。なお、図４では、検出回路４８の回路構成も併せて示している。図４に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、フォトダイオードＰＤと、容量素子Ｃａと、第１スイッチング素子Ｔｒとを含む。容量素子Ｃａは、フォトダイオードＰＤに形成される容量（センサ容量）であり、等価的にフォトダイオードＰＤと並列に接続される。

図４では、複数のゲート線ＧＣＬのうち、第２方向Ｄｙに並ぶ２つのゲート線ＧＣＬ（ｍ）、ＧＣＬ（ｍ＋１）を示す。また、複数の信号線ＳＧＬのうち、第１方向Ｄｘに並ぶ２つの信号線ＳＧＬ（ｎ）、ＳＧＬ（ｎ＋１）を示す。部分検出領域ＰＡＡは、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとで囲まれた領域である。

第１スイッチング素子Ｔｒは、複数のフォトダイオードＰＤのそれぞれに対応して設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。

第１方向Ｄｘに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのゲートは、ゲート線ＧＣＬに接続される。第２方向Ｄｙに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのソースは、信号線ＳＧＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのアノード及び容量素子Ｃａに接続される。

フォトダイオードＰＤのカソードには、電源回路１２３からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａには、電源回路１２３から、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＣＯＭが供給される。

部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。第１スイッチング素子Ｔｒがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、信号線ＳＧＬに電流が流れる。信号線ＳＧＬは、信号線選択回路１６の第３スイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８に接続される。これにより、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに、又はブロック単位ＰＡＧごとにフォトダイオードＰＤに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。

検出回路４８は、読み出し期間Ｐｄｅｔ（図５参照）にスイッチＳＳＷがオンになり、信号線ＳＧＬと接続される。検出回路４８の検出信号増幅部４２は、信号線ＳＧＬから供給された電流の変動を電圧の変動に変換して増幅する。検出信号増幅部４２の非反転入力部（＋）には、固定された電位を有する基準電位（Ｖｒｅｆ）が入力され、反転入力端子（－）には、信号線ＳＧＬが接続される。実施形態では、基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧として基準信号ＣＯＭと同じ信号が入力される。信号処理部４４（図２参照）は、光が照射された場合の検出信号Ｖｄｅｔと、光が照射されていない場合の検出信号Ｖｄｅｔとの差分をセンサ出力電圧Ｖｏとして演算する。また、検出信号増幅部４２は、容量素子Ｃｂ及びリセットスイッチＲＳＷを有する。リセット期間Ｐｒｓｔ（図５参照）においてリセットスイッチＲＳＷがオンになり、容量素子Ｃｂの電荷がリセットされる。

次に、検出装置１の動作例について説明する。図５は、検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図５に示すように、検出装置１は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔを有する。電源回路１２３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔに亘って、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳをフォトダイオードＰＤのカソードに供給する。センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳはフォトダイオードＰＤのアノード－カソード間に逆バイアスを印加する信号である。例えば、フォトダイオードＰＤのカソードには実質２．７５Ｖのセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが印加され、アノードに実質０．７５Ｖの基準信号ＣＯＭが印加されることにより、アノード－カソード間は実質２．０Ｖで逆バイアスされる。逆バイアス電圧は、１．５Ｖ～２．５Ｖの範囲で設定してもよい。制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２を”Ｈ”とした後にゲート線駆動回路１５にスタート信号ＳＴＶおよびクロック信号ＣＫを供給し、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、制御回路１２２は、基準信号ＣＯＭをリセット回路１７に供給し、リセット信号ＲＳＴ２によってリセット電圧を供給するための第４スイッチング素子ＴｒＲをオンさせる。これにより各信号線ＳＧＬにはリセット電圧として基準信号ＣＯＭが供給される。基準信号ＣＯＭは、例えば０．７５Ｖとされる。

リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ及びリセット信号ＲＳＴ１に基づいて、順次ゲート線ＧＣＬを選択する。ゲート線駆動回路１５は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ｛Ｖｇｃｌ（１）～Ｖｇｃｌ（Ｍ）｝をゲート線ＧＣＬに順次供給する。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌは、高レベル電圧である電源電圧ＶＤＤと低レベル電圧である電源電圧ＶＳＳとを有するパルス状の波形を有する。図５では、Ｍ本（例えばＭ＝２５６）のゲート線ＧＣＬが設けられており、各ゲート線ＧＣＬに、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）が順次供給され、複数の第１スイッチング素子Ｔｒは各行毎に順次導通され、リセット電圧が供給される。リセット電圧として例えば、基準信号ＣＯＭの電圧０．７５Ｖが供給される。

これにより、リセット期間Ｐｒｓｔでは、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａは、順次信号線ＳＧＬと電気的に接続されて、基準信号ＣＯＭが供給される。この結果、容量素子Ｃａの容量がリセットされる。尚、部分的にゲート線、および信号線ＳＧＬを選択することにより部分検出領域ＰＡＡのうち一部の容量素子Ｃａの容量をリセットすることも可能である。

露光するタイミングの例として、ゲート線非選択時露光制御方法と常時露光制御方法がある。ゲート線非選択時露光制御方法においては、検出対象のフォトダイオードＰＤに接続された全てのゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号｛Ｖｇｃｌ（１）～（Ｍ）｝が順次供給され、検出対象の全てのフォトダイオードＰＤにリセット電圧が供給される。その後、検出対象のフォトダイオードＰＤに接続された全てのゲート線ＧＣＬが低電圧（第１スイッチング素子Ｔｒがオフ）になると露光が開始され、露光期間Ｐｅｘの間に露光が行われる。露光が終了すると前述のように検出対象のフォトダイオードＰＤに接続されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号｛Ｖｇｃｌ（１）～（Ｍ）｝が順次供給され、読み出し期間Ｐｄｅｔに読み出しが行われる。常時露光制御方法においては、リセット期間Ｐｒｓｔ、読み出し期間Ｐｄｅｔにおいても露光を行う制御（常時露光制御）をすることも可能である。この場合は、リセット期間Ｐｒｓｔにゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）がゲート線ＧＣＬに供給された後に、露光期間Ｐｅｘ（１）が開始する。ここで、露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝とはフォトダイオードＰＤから容量素子Ｃａへ充電される期間とされる。リセット期間Ｐｒｓｔに容量素子Ｃａにチャージされた電荷が光照射によってフォトダイオードＰＤに逆方向電流（カソードからアノードへ）が流れ、容量素子Ｃａの電位差は減少する。なお、各ゲート線ＧＣＬに対応する部分検出領域ＰＡＡでの、実際の露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、開始のタイミング及び終了のタイミングが異なっている。露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、それぞれ、リセット期間Ｐｒｓｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧の電源電圧ＶＤＤから低レベル電圧の電源電圧ＶＳＳに変化したタイミングで開始される。また、露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、それぞれ、読み出し期間Ｐｄｅｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが電源電圧ＶＳＳから電源電圧ＶＤＤに変化したタイミングで終了する。各露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）の露光時間の長さは等しい。

ゲート線非選択時露光制御方法において、露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝では、各部分検出領域ＰＡＡで、フォトダイオードＰＤに照射された光に応じて電流が流れる。この結果、各容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。

読み出し期間Ｐｄｅｔが開始する前のタイミングで、制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２を低レベル電圧にする。これにより、リセット回路１７の動作が停止する。尚、リセット信号はリセット期間Ｐｒｓｔのみ高レベル電圧としてもよい。読み出し期間Ｐｄｅｔでは、リセット期間Ｐｒｓｔと同様に、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）を順次供給する。

具体的には、ゲート線駆動回路１５は、期間Ｖ（１）において、ゲート線ＧＣＬ（１）に、高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）を供給する。制御回路１２２は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）が高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）の期間に、選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６を、信号線選択回路１６に順次供給する。これにより、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）により選択された部分検出領域ＰＡＡの信号線ＳＧＬが順次、又は同時に検出回路４８に接続される。この結果、検出信号Ｖｄｅｔが部分検出領域ＰＡＡごとに検出回路４８に供給される。

同様に、ゲート線駆動回路１５は、期間Ｖ（２）、…、Ｖ（Ｍ－１）、Ｖ（Ｍ）において、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（Ｍ－１）、ＧＣＬ（Ｍ）に、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（２）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ－１）、Ｖｇｃｌ（Ｍ）を供給する。すなわち、ゲート線駆動回路１５は、期間Ｖ（１）、Ｖ（２）、…、Ｖ（Ｍ－１）、Ｖ（Ｍ）ごとに、ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。各ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧となる期間ごとに、信号線選択回路１６は選択信号ＡＳＷに基づいて、順次信号線ＳＧＬを選択する。信号線選択回路１６は、信号線ＳＧＬごとに順次、１つの検出回路４８に接続する。これにより、読み出し期間Ｐｄｅｔで、検出装置１は、全ての部分検出領域ＰＡＡの検出信号Ｖｄｅｔを検出回路４８に出力することができる。

図６は、図５における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。以下、図６を参照して、図５における１つのゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（ｊ）の供給期間Ｒｅａｄｏｕｔでの動作例について説明する。図５では、最初のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）に供給期間Ｒｅａｄｏｕｔの符号を付しているが、他のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（２）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）についても同様である。ｊは、１からＭのいずれかの自然数である。

図６および図４に示すように、第３スイッチング素子ＴｒＳの出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ）は予め基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧にリセットされている。基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧はリセット電圧とされ、例えば０．７５Ｖとされる。次にゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（ｊ）がハイレベルとなり当該行の第１スイッチング素子Ｔｒがオンし、各行の信号線ＳＧＬは当該部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷に応じた電圧になる。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（ｊ）の立ち上がりから期間ｔ１の経過後、選択信号ＡＳＷ（ｋ）がハイになる期間ｔ２が生じる。選択信号ＡＳＷ（ｋ）がハイになって第３スイッチング素子ＴｒＳがオンすると、当該第３スイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８と接続されている部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に充電された電荷により、第３スイッチング素子ＴｒＳの出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ）（図４参照）が当該部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷に応じた電圧に変化する（期間ｔ３）。図６の例では期間ｔ３のようにこの電圧はリセット電圧から下がっている。その後、スイッチＳＳＷがオン（ＳＳＷ信号のハイレベルの期間ｔ４）すると当該部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷が検出回路４８の検出信号増幅部４２の容量（容量素子Ｃｂ）へ電荷が移動し、検出信号増幅部４２の出力電圧は容量素子Ｃｂに蓄積された電荷に応じた電圧となる。このとき検出信号増幅部４２の反転入力部はオペアンプのイマジナリショート電位となるため、基準電位（Ｖｒｅｆ）に戻っている。検出信号増幅部４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換部４３で読み出す。図６の例では、各列の信号線ＳＧＬに対応する選択信号ＡＳＷ（ｋ）、ＡＳＷ（ｋ＋１）、…の波形がハイになって第３スイッチング素子ＴｒＳを順次オンさせ、同様の動作を順次行うことで当該ゲート線ＧＣＬに接続された部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷を順次読み出している。なお図６におけるＡＳＷ（ｋ）、ＡＳＷ（ｋ＋１）…は、例えば、図３におけるＡＳＷ１からＡＳＷ６のいずれかである。

具体的には、スイッチＳＳＷがオンになる期間ｔ４が生じると、部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）から検出回路４８の検出信号増幅部４２の容量（容量素子Ｃｂ）へ電荷が移動する。このとき検出信号増幅部４２の非反転入力（＋）は、基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧（例えば、０．７５［Ｖ］）にバイアスされている。このため、検出信号増幅部４２の入力間のイマジナリショートにより第３スイッチング素子ＴｒＳの出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ）も基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧になる。また、容量素子Ｃｂの電圧は、選択信号ＡＳＷ（ｋ）に応じて第３スイッチング素子ＴｒＳがオンした箇所の部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷に応じた電圧となる。検出信号増幅部４２の出力電圧は、イマジナリショートによって第３スイッチング素子ＴｒＳの出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧になった後に、容量素子Ｃｂの容量に応じた電圧になり、この出力電圧をＡ／Ｄ変換部４３で読み取る。なお、容量素子Ｃｂの電圧とは、例えば、容量素子Ｃｂを構成するコンデンサに設けられる２つの電極間の電圧である。

なお、期間ｔ１は、例えば２０［μｓ］である。期間ｔ２は、例えば６０［μｓ］である。期間ｔ３は、例えば４４．７［μｓ］である。期間ｔ４は、例えば０．９８［μｓ］である。

なお、図５及び図６では、ゲート線駆動回路１５がゲート線ＧＣＬを個別に選択する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路１５は、２以上の所定数のゲート線ＧＣＬを同時に選択し、所定数のゲート線ＧＣＬごとに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給してもよい。また、信号線選択回路１６も、２以上の所定数の信号線ＳＧＬを同時に１つの検出回路４８に接続してもよい。また更には、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを間引いて走査してもよい。

次に、フォトダイオードＰＤの構成について説明する。図７は、センサ部の拡大概略構成図である。なお、図７では、図面を見やすくするために、絶縁膜９５は二点鎖線で示している。

図７に示すように、検出装置１は、センサ基材２１に設けられた複数のフォトダイオードＰＤと、複数の第１電極２３と、絶縁膜９５を有する。複数の第１電極２３は、複数のフォトダイオードＰＤのそれぞれに対応して、センサ基材２１の上にマトリクス状に設けられる。複数の第１電極２３は、フォトダイオードＰＤのアノード電極であり、検出電極と表す場合がある。

複数の第１電極２３は、有機絶縁膜９４（図８参照）に形成された第１コンタクトホールＣＨ１を介してセンサ基材２１に設けられた第１スイッチング素子Ｔｒに電気的に接続される。

絶縁膜９５は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに隣り合う第１電極２３の間に設けられ、かつ、第１電極２３の周縁部を覆って設けられる。より詳細には、絶縁膜９５は、第１絶縁膜９５ａと第２絶縁膜９５ｂとが交差して格子状に形成される。第１絶縁膜９５ａは、第２方向Ｄｙに延在する。第１絶縁膜９５ａは、第１電極２３の第２方向Ｄｙに延在する辺と重なって設けられる。第２絶縁膜９５ｂは、第１方向Ｄｘに延在する。第２絶縁膜９５ｂは、第１電極２３の第１方向Ｄｘに延在する辺と重なって設けられる。

言い換えると、絶縁膜９５には、複数の第１電極２３のそれぞれに重なる領域に開口ＯＰが形成される。開口ＯＰは、２つの第１絶縁膜９５ａと、２つの第２絶縁膜９５ｂとで囲まれた領域である。また、第３絶縁膜９５ｃは、第１絶縁膜９５ａの辺に接続され、第１コンタクトホールＣＨ１を覆って形成される。

なお、図７に示す第１電極２３、絶縁膜９５の形状、配置ピッチ等はあくまで一例であり、検出装置１に要求される特性、検出精度に応じて適宜変更できる。

図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’断面図である。図８に示すように、検出装置１は、センサ基材２１と、第１スイッチング素子Ｔｒと、有機絶縁膜９４と、第１電極２３と、絶縁膜９５と、フォトダイオードＰＤ（図８では図面は簡略して記載している）と、第２電極２４と、封止膜９８とを有する。

なお、本明細書において、センサ基材２１の表面に垂直な方向において、センサ基材２１からフォトダイオードＰＤに向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。また、フォトダイオードＰＤからセンサ基材２１に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。

センサ基材２１は、絶縁性の基材であり、例えば、ガラスや樹脂材料が用いられる。センサ基材２１は、平板状に限定されず、曲面を有していてもよい。この場合、センサ基材２１は、フィルム状の樹脂であってもよい。

センサ基材２１には、第１スイッチング素子Ｔｒ等のＴＦＴや、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の各種配線が設けられる。各ＴＦＴ、各種配線が形成されたセンサ基材２１は、所定の検出領域ごとにセンサを駆動する駆動回路基板であり、バックプレーン又はアレイ基板とも呼ばれる。

遮光膜６５は、センサ基材２１の上に設けられる。遮光膜６５は、半導体層６１とセンサ基材２１との間に設けられる。遮光膜６５により、半導体層６１のチャネル領域へのセンサ基材２１側からの光の侵入を抑制することができる。

遮光膜６５を覆って、センサ基材２１の上にアンダーコート膜９１が設けられる。アンダーコート膜９１は、例えば、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の無機絶縁膜で形成される。なお、アンダーコート膜９１の構成は、単層膜に限定されず、複数層の無機絶縁膜が積層されていてもよい。

第１スイッチング素子Ｔｒ（トランジスタ）は、センサ基材２１の上に設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、半導体層６１、ソース電極６２、ドレイン電極６３及びゲート電極６４を有する。半導体層６１は、アンダーコート膜９１の上に設けられる。半導体層６１は、例えば、ポリシリコンが用いられる。ただし、半導体層６１は、これに限定されず、微結晶酸化物半導体、アモルファス酸化物半導体、低温ポリシリコン等であってもよい。

ゲート絶縁膜９２は、半導体層６１を覆ってアンダーコート膜９１の上に設けられる。ゲート絶縁膜９２は、例えばシリコン酸化膜等の無機絶縁膜である。ゲート電極６４は、ゲート絶縁膜９２の上に設けられる。図８に示す例では、第１スイッチング素子Ｔｒは、トップゲート構造である。ただし、これに限定されず、第１スイッチング素子Ｔｒは、ボトムゲート構造でもよく、半導体層６１の上側及び下側の両方にゲート電極６４が設けられたデュアルゲート構造でもよい。

層間絶縁膜９３は、ゲート電極６４を覆ってゲート絶縁膜９２の上に設けられる。層間絶縁膜９３は、例えば、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造を有する。ソース電極６２及びドレイン電極６３は、層間絶縁膜９３の上に設けられる。ソース電極６２は、ゲート絶縁膜９２及び層間絶縁膜９３に設けられた第２コンタクトホールＣＨ２を介して、半導体層６１のソース領域に接続される。ドレイン電極６３は、ゲート絶縁膜９２及び層間絶縁膜９３に設けられた第３コンタクトホールＣＨ３を介して、半導体層６１のドレイン領域に接続される。

有機絶縁膜９４は、第１スイッチング素子Ｔｒのソース電極６２及びドレイン電極６３を覆って層間絶縁膜９３の上に設けられる。有機絶縁膜９４は、有機平坦化膜であり、ＣＶＤ等により形成される無機絶縁材料に比べ、配線段差のカバレッジ性や、表面の平坦性に優れる。

第１電極２３及び絶縁膜９５は、有機絶縁膜９４の上に設けられる。フォトダイオードＰＤは、第１電極２３の上に設けられる。より詳細には、第１電極２３は、有機絶縁膜９４の上に設けられるとともに、有機絶縁膜９４に形成された第１コンタクトホールＣＨ１の底面で、第１スイッチング素子Ｔｒのドレイン電極６３と接続される。第１電極２３は、フォトダイオードＰＤのアノード電極であり、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料で形成される。

あるいは、検出装置１が、例えば上面受光型の光センサとして形成された場合には、第１電極２３は、例えば、銀（Ａｇ）等の金属材料を用いることができる。あるいは、第１電極２３は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料、あるいは、これらの金属材料の少なくとも１以上を含む合金材料であってもよい。上述したように、複数の第１電極２３は、部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）ごとに離隔して配置される。

絶縁膜９５は、第１電極２３の一部を覆って設けられる。本実施形態では、絶縁膜９５は、無機絶縁膜で形成される。絶縁膜９５のうち、第１絶縁膜９５ａは、隣り合う第１電極２３の間で有機絶縁膜９４の上に設けられ、第１電極２３の周縁部を覆う。第１絶縁膜９５ａは、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）と重なって設けられる。絶縁膜９５により、隣り合うフォトダイオードＰＤの第１電極２３が絶縁される。

また、第３絶縁膜９５ｃは、第１コンタクトホールＣＨ１の内部で第１電極２３を覆って設けられ、ドレイン電極６３と重畳する。第１コンタクトホールＣＨ１の内部で、正孔輸送層３２（図９参照）に段切れが生じた場合であっても、第３絶縁膜９５ｃが設けられているので、活性層３１と第１電極２３とのショート（短絡）が発生することを抑制できる。なお、第３絶縁膜９５ｃは、第１絶縁膜９５ａと接続される構成に限定されず、第１絶縁膜９５ａと離隔して第１コンタクトホールＣＨ１内に設けられていてもよい。

フォトダイオードＰＤは、平面視で第１電極２３よりも大きい面積を有する。第２電極２４は、複数の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）に跨がって連続して設けられる。より具体的には、図８にて隣り合う２つの部分検出領域ＰＡＡを、第１部分検出領域ＰＡＡ－１（第１フォトダイオードＰＤ－１）及び第２部分検出領域ＰＡＡ－２（第２フォトダイオードＰＤ－２）と表す。第１電極２３は、第１フォトダイオードＰＤ－１及び第２フォトダイオードＰＤ－２のそれぞれに設けられる。また、第１フォトダイオードＰＤ－１及び第２フォトダイオードＰＤ－２は、共通の有機半導体材料で形成され、有機半導体材料は、複数の第１電極２３に跨がって形成される。

第２電極２４は、フォトダイオードＰＤの上に設けられる。第２電極２４は、フォトダイオードＰＤのカソード電極であり、複数の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）に亘って連続して形成される。より具体的には、第２電極２４は、第１フォトダイオードＰＤ－１及び第２フォトダイオードＰＤ－２の上に連続して設けられる。第２電極２４と、第１電極２３とは、フォトダイオードＰＤ（活性層３１）を挟んで対向する。第２電極２４は、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等の透光性を有する導電材料で形成される。

封止膜９８は、第２電極２４の上に設けられる。封止膜９８は、シリコン窒化膜や酸化アルミニウム膜などの無機膜、あるいはアクリルなどの樹脂膜が用いられる。封止膜９８は、単層に限定されず、上記の無機膜及び樹脂膜を組み合わせた２層以上の積層膜であってもよい。封止膜９８によりフォトダイオードＰＤは良好に封止され、上面側からの水分の侵入を抑制することができる。

次に、第１電極２３、絶縁膜９５、フォトダイオードＰＤ及び第２電極２４の詳細な積層構成について説明する。図９は、図８の第１電極、絶縁膜、フォトダイオード及び第２電極の積層構造を拡大して示す拡大概略断面図である。なお、図９では、センサ基材２１に形成された各種スイッチング素子及び各種配線を省略して示す。

図９に示すように、フォトダイオードＰＤは、活性層３１と、活性層３１と第１電極２３との間に設けられた正孔輸送層３２（第１キャリア輸送層）と、活性層３１と第２電極２４との間に設けられた電子輸送層３３（第２キャリア輸送層）と、を有する。言い換えると、フォトダイオードＰＤの正孔輸送層３２、活性層３１、電子輸送層３３は、センサ基材２１に垂直な方向で、この順で積層される。

活性層３１は、照射される光に応じて特性（例えば、電圧電流特性や抵抗値）が変化する。活性層３１の材料として、有機材料が用いられる。具体的には、活性層３１は、ｐ型有機半導体と、ｎ型有機半導体であるｎ型フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ）とが混在するバルクヘテロ構造である。活性層３１として、例えば、低分子有機材料であるＣ６０（フラーレン）、ＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル：Phenyl C61-butyric acid methyl ester）、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン：Copper Phthalocyanine）、Ｆ１６ＣｕＰｃ（フッ素化銅フタロシアニン）、ｒｕｂｒｅｎｅ（ルブレン：5,6,11,12-tetraphenyltetracene）、ＰＤＩ（Perylene（ペリレン）の誘導体）等を用いることができる。

活性層３１は、これらの低分子有機材料を用いて蒸着型（Dry Process）で形成することができる。この場合、活性層３１は、例えば、ＣｕＰｃとＦ１６ＣｕＰｃとの積層膜、又はｒｕｂｒｅｎｅとＣ６０との積層膜であってもよい。活性層３１は、塗布型（Wet Process）で形成することもできる。この場合、活性層３１は、上述した低分子有機材料と高分子有機材料とを組み合わせた材料が用いられる。高分子有機材料として、例えばＰ３ＨＴ（poly（3-hexylthiophene））、Ｆ８ＢＴ（F8-alt-benzothiadiazole）等を用いることができる。活性層３１は、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとが混合した状態の膜、又はＦ８ＢＴとＰＤＩとが混合した状態の膜とすることができる。

正孔輸送層３２及び電子輸送層３３は、活性層３１で発生した正孔及び電子が第１電極２３又は第２電極２４に到達しやすくするために設けられる。正孔輸送層３２は、絶縁膜９５の開口ＯＰを介して第１電極２３の上に直接、接する。活性層３１は、正孔輸送層３２の上に直接、接する。正孔輸送層３２は、酸化金属層とされる。酸化金属層として、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化モリブデン等が用いられる。

電子輸送層３３は、活性層３１の上に直接、接し、第２電極２４は、電子輸送層３３の上に直接、接する。電子輸送層３３の材料は、エトキシ化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）が用いられる。

なお、正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３の材料、製法はあくまで一例であり、他の材料、製法であってもよい。

上述したように、絶縁膜９５は、隣り合う第１電極２３の間に設けられる。絶縁膜９５の幅Ｗ１は、隣り合う第１電極２３の間隔Ｗ２よりも大きい。また、図９では、絶縁膜９５は、有機材料（例えば、ハードコート膜）で形成された有機絶縁膜であり、絶縁膜９５の高さ（厚さ）は、第１電極２３の高さ（厚さ）よりも高い。

フォトダイオードＰＤを形成する正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３は、複数の第１電極２３及び隣り合う第１電極２３の間の絶縁膜９５を覆って設けられる。より詳細には、正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３は、第１部分検出領域ＰＡＡ－１（第１フォトダイオードＰＤ－１）、第２部分検出領域ＰＡＡ－２（第２フォトダイオードＰＤ－２）及び第３部分検出領域ＰＡＡ－３（第３フォトダイオードＰＤ－３）に亘って連続して設けられる。また、正孔輸送層３２は、第１電極２３と絶縁膜９５とで形成される凹凸に倣って形成される。活性層３１は、絶縁膜９５と重なる領域での厚さが、第１電極２３と重なる領域での厚さよりも薄く形成される。

検出装置１は、第１電極２３と重なる領域で、第１電極２３、正孔輸送層３２、活性層３１、電子輸送層３３、第２電極２４の順に積層される。一方、第１電極２３と重ならない領域では、絶縁膜９５、正孔輸送層３２、活性層３１、電子輸送層３３、第２電極２４の順に積層される。

ここで、絶縁膜９５と隣り合う一方の第１電極２３（第１フォトダイオードＰＤ－１）に第１電位ＶＬが供給され、絶縁膜９５と隣り合う他方の第１電極２３（第２フォトダイオードＰＤ－２）に第２電位ＶＨが供給される場合について説明する。第１電位ＶＬは、第２電位ＶＨよりも低い電位である。

本実施形態では、絶縁膜９５を設けた構成により、絶縁膜９５と重なる領域での正孔輸送層３２と電子輸送層３３（第２電極２４）との距離は、第１電極２３と重なる領域での正孔輸送層３２と電子輸送層３３（第２電極２４）との距離よりも小さくなる。このため、絶縁膜９５と重なる領域での正孔輸送層３２の第３電位ＶＢは、絶縁膜９５と隣り合う一方の第１電極２３（第１フォトダイオードＰＤ－１）と重なる領域での正孔輸送層３２の第１電位ＶＬよりも高い電位となる。かつ、絶縁膜９５と重なる領域での正孔輸送層３２の第３電位ＶＢは、絶縁膜９５と隣り合う他方の第１電極２３（第２フォトダイオードＰＤ－２）と重なる領域での正孔輸送層３２の第２電位ＶＨよりも高い電位となる。例えば、第１電位ＶＬ、第２電位ＶＨ、第３電位ＶＢの順に正孔輸送層３２の電位が高くなる。

これにより、第１フォトダイオードＰＤ－１及び第２フォトダイオードＰＤ－２のいずれか一方に光が照射されることで、隣り合う第１電極２３間で電位差が生じた場合（例えば、第１フォトダイオードＰＤ－１の第１電位ＶＬよりも第２フォトダイオードＰＤ－２の第２電位ＶＨが高い電位の場合）であっても、絶縁膜９５と重なる領域での正孔輸送層３２の第３電位ＶＢは、第１電位ＶＬ及び第２電位ＶＨよりも高い電位となる。このため絶縁膜９５と重なる領域での正孔輸送層３２が電位障壁として機能し、隣り合う第１電極２３の間に流れるリーク電流を抑制することができる。

また、絶縁膜９５により第１電極２３の間の電位障壁が形成されるので、絶縁膜９５を設けない場合に比べて、第１電極２３の間隔Ｗ２を小さくすることができ、検出装置１の高精細化を図ることができる。また、絶縁膜９５は、第１電極２３の周縁部を覆って設けられる。すなわち、絶縁膜９５は、有機絶縁膜９４と第１電極２３とで形成される段差部を覆って設けられる。これにより、絶縁膜９５が設けられず、正孔輸送層３２が有機絶縁膜９４と第１電極２３とで形成される段差部に倣って形成された場合に比べて、正孔輸送層３２の段切れを抑制することができる。

なお、図９に示す絶縁膜９５の幅Ｗ１及び高さは、説明を分かりやすくするために強調して示したものであり、絶縁膜９５の幅Ｗ１及び高さは適宜変更することができる。例えば、図９では、絶縁膜９５の断面形状を、半円形状で示しているが、あくまで模式的に示したものであり、絶縁膜９５の上面が平坦に形成されていてもよい。また、図９は、第１方向Ｄｘに隣り合う複数の第１電極２３、及び、第１方向Ｄｘに隣り合う複数の第１電極２３の間に設けられた第１絶縁膜９５ａについて示しているが、図９についての説明は、第２方向Ｄｙに隣り合う複数の第１電極２３、及び、第２方向Ｄｙに隣り合う複数の第１電極２３の間に設けられた第２絶縁膜９５ｂについても適用できる。つまり、１つの第１電極２３を囲んで絶縁膜９５が設けられ、１つの第１電極２３を囲んで電位障壁が形成される。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る検出装置の、センサ部の拡大概略構成図である。なお、以下の説明では、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１０に示すように、第２実施形態に係る検出装置１Ａは、さらにシールド配線２５を有する。シールド配線２５は、隣り合う第１電極２３の間に設けられる。絶縁膜９５はシールド配線２５を覆って設けられる。すなわち、シールド配線２５及び絶縁膜９５は、いずれも格子状に設けられる。

より詳細には、シールド配線２５は、複数の第１シールド配線２５ａと複数の第２シールド配線２５ｂとが交差して格子状に形成される。複数の第１シールド配線２５ａは、第２方向Ｄｙに延在する。複数の第２シールド配線２５ｂは、第１方向Ｄｘに延在する。複数の第１シールド配線２５ａ及び複数の第２シールド配線２５ｂは、第１電極２３と離隔して設けられる。複数の第１電極２３のそれぞれは、シールド配線２５で区画された領域に配置される。

図１１は、第２実施形態に係る検出装置の、第１電極、シールド配線、絶縁膜、フォトダイオード及び第２電極の積層構造を拡大して示す拡大概略断面図である。図１１は、図１０のＸ－Ｘ’断面図である。図１１に示すように、シールド配線２５は、複数の第１電極２３と同層に、有機絶縁膜９４の上に設けられる。シールド配線２５は、複数の第１電極２３と同じ材料（例えばＩＴＯ）で形成される。あるいは、シールド配線２５は、複数の第１電極２３と異なる材料で形成されてもよい。

絶縁膜９５は、隣り合う第１電極２３の間に設けられ、シールド配線２５を覆うとともに、第１電極２３の周縁部を覆う。シールド配線２５の幅Ｗ３は、隣り合う第１電極２３の間隔Ｗ２よりも小さい。かつ、絶縁膜９５の幅Ｗ１は、隣り合う第１電極２３の間隔Ｗ２及びシールド配線２５の幅Ｗ３よりも大きい。第２実施形態では、絶縁膜９５は、無機材料（例えば、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜）で形成された無機絶縁膜である。ただし、絶縁膜９５は、第１実施形態と同様に有機絶縁膜であってもよい。

フォトダイオードＰＤを形成する正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３は、複数の第１電極２３、隣り合う第１電極２３の間の絶縁膜９５及びシールド配線２５を覆って設けられる。シールド配線２５の上に、絶縁膜９５を介して正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３の順に積層される。

シールド配線２５には、固定電位ＶＣが供給される。固定電位ＶＣは、シールド配線２５と隣り合う一方の第１電極２３（第１フォトダイオードＰＤ－１）に供給される第１電位ＶＬよりも高い。かつ、固定電位ＶＣは、シールド配線２５と隣り合う他方の第１電極２３（第２フォトダイオードＰＤ－２）に供給される第２電位ＶＨよりも高い。例えば、第１電位ＶＬ、第２電位ＶＨ、固定電位ＶＣの順に電位が高くなる。シールド配線２５に供給される固定電位ＶＣとして、例えば、フォトダイオードＰＤのカソードに供給されるセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳと同じ電位を有する信号が供給される。この場合、固定電位ＶＣは実質２．７５Ｖである。すなわち、シールド配線２５に供給される固定電位ＶＣは、第２電極２４の電位（センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ）以上である。

第２実施形態では、シールド配線２５と重なる領域での正孔輸送層３２の電位は、絶縁膜９５及びシールド配線２５と隣り合う一方の第１電極２３（第１フォトダイオードＰＤ－１）と重なる領域での正孔輸送層３２の第１電位ＶＬよりも、高い電位となる。かつ、シールド配線２５と重なる領域での正孔輸送層３２の電位は、絶縁膜９５及びシールド配線２５と隣り合う他方の第１電極２３（第２フォトダイオードＰＤ－２）と重なる領域での正孔輸送層３２の第２電位ＶＨよりも、高い電位となる。これにより、シールド配線２５と重なる領域での正孔輸送層３２が電位障壁として機能し、隣り合う第１電極２３の間に流れるリーク電流を抑制することができる。

なお、シールド配線２５に供給される固定電位ＶＣは、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳと異なる電位であってもよい。

（第２実施形態の変形例）
図１２は、第２実施形態の変形例に係る検出装置の、第１電極、シールド配線、絶縁膜、フォトダイオード及び第２電極の積層構造を拡大して示す拡大概略断面図である。図１２に示すように、第２実施形態の変形例に係る検出装置１Ｂにおいて、シールド配線２５は、複数の第１電極２３と異なる層に設けられる。シールド配線２５は、複数の第１電極２３よりもセンサ基材２１側の層、すなわち、センサ基材２１と複数の第１電極２３が形成される層との間の層に設けられる。

より詳細には、シールド配線２５は、有機絶縁膜９４の上に設けられる。絶縁膜９６は、シールド配線２５を覆って有機絶縁膜９４の上に設けられる。複数の第１電極２３は絶縁膜９６の上に設けられる。

フォトダイオードＰＤを形成する正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３は、複数の第１電極２３を覆って絶縁膜９６の上に設けられる。言い換えると、正孔輸送層３２、活性層３１及び電子輸送層３３は、複数の第１電極２３及び隣り合う第１電極２３の間の絶縁膜９６ａを覆って設けられる。

本変形例では、シールド配線２５の幅Ｗ３は、隣り合う第１電極２３の間隔Ｗ２よりも大きい。すなわち、シールド配線２５は複数の第１電極２３と異なる層に設けられるので、上述した第２実施形態に比べて第１電極２３の配置の制約が小さく、第１電極２３の間隔Ｗ２を小さくできる。このため、第２実施形態の変形例に係る検出装置１Ｂは、検出の高精細化を図ることができる。

なお、本変形例においても、シールド配線２５の幅Ｗ３は、隣り合う第１電極２３の間隔Ｗ２よりも小さくてもよい。

また、図１１及び図１２では、第１方向Ｄｘに隣り合う複数の第１電極２３、及び、第１方向Ｄｘに隣り合う複数の第１電極２３の間に設けられた第１シールド配線２５ａについて示しているが、図１１及び図１２についての説明は、第２方向Ｄｙに隣り合う複数の第１電極２３、及び、第２方向Ｄｙに隣り合う複数の第１電極２３の間に設けられた第２シールド配線２５ｂについても適用できる。つまり、１つの第１電極２３を囲んでシールド配線２５が設けられ、１つの第１電極２３を囲んで電位障壁が形成される。

なお、上述した第１実施形態、第２実施形態及び変形例では、第１電極２３がフォトダイオードＰＤのアノード電極であり、第２電極２４がフォトダイオードＰＤのカソード電極である。ただし、これに限定されず、第１電極２３がフォトダイオードＰＤのカソード電極であり、第２電極２４がフォトダイオードＰＤのアノード電極であってもよい。この場合において、フォトダイオードＰＤは、センサ基材２１に垂直な方向で、電子輸送層３３（第１キャリア輸送層）、活性層３１、正孔輸送層３２（第２キャリア輸送層）の順に積層される。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１、１Ａ、１Ｂ 検出装置
１０ センサ部
１１ 検出制御部
１５ ゲート線駆動回路
１６ 信号線選択回路
２１ センサ基材
２３ 第１電極
２４ 第２電極
２５ シールド配線
２５ａ 第１シールド配線
２５ｂ 第２シールド配線
３１ 活性層
３２ 正孔輸送層
３３ 電子輸送層
４０ 検出部
４８ 検出回路
９４ 有機絶縁膜
９５、９６、９６ａ 絶縁膜
９５ａ 第１絶縁膜
９５ｂ 第２絶縁膜
９５ｃ 第３絶縁膜
９８ 封止膜
ＰＤ フォトダイオード
ＰＤ－１ 第１フォトダイオード
ＰＤ－２ 第２フォトダイオード
ＰＤ－３ 第３フォトダイオード
ＡＡ 検出領域
ＧＡ 周辺領域

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板に配列された複数の第１電極と、
   隣り合う前記第１電極の間に設けられた絶縁膜と、
   複数の前記第１電極に対応して設けられた複数のフォトダイオードと、
   複数の前記フォトダイオードに跨がって設けられた第２電極と、
   前記複数のフォトダイオードのそれぞれに対応して設けられた複数のトランジスタと、
   前記複数のトランジスタを覆い、前記基板に垂直な方向で、複数の前記第１電極と、前記複数のトランジスタとの間に設けられた第１有機絶縁膜と、を有し、
   複数の前記フォトダイオードは、前記基板に積層された第１キャリア輸送層、活性層及び第２キャリア輸送層を含み、
   前記第１キャリア輸送層、前記活性層及び前記第２キャリア輸送層は、複数の前記第１電極及び隣り合う前記第１電極の間の前記絶縁膜を覆って設けられ、
   複数の前記第１電極は、それぞれ、前記第１有機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを通して前記複数のトランジスタと電気的に接続され、
   前記絶縁膜は、
   第１方向に隣り合う複数の前記第１電極の間、及び、前記第１方向と交差する第２方向に隣り合う複数の前記第１電極の間に設けられ、格子状に形成される第１部分と、
   前記第１部分と連続して形成され、前記コンタクトホールと重なる領域で、前記第１電極を覆って設けられる第２部分と、を有する
   検出装置。
2. 隣り合う前記第１電極の間に設けられ、固定電位が供給されるシールド配線を有し、
   前記絶縁膜は前記シールド配線を覆って設けられる
   請求項１に記載の検出装置。
3. 前記シールド配線は、複数の前記第１電極と同層に設けられる
   請求項２に記載の検出装置。
4. 前記シールド配線は、複数の前記第１電極と異なる層であって、前記基板と複数の前記第１電極が形成される層との間の層に設けられる
   請求項２に記載の検出装置。
5. 前記シールド配線は格子状に設けられ、
   複数の前記第１電極のそれぞれは、前記シールド配線で区画された領域に配置される
   請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
6. 前記シールド配線に供給される前記固定電位は、前記第１電極の電位よりも高い
   請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の検出装置。
7. 前記シールド配線に供給される前記固定電位は、前記第２電極の電位以上である
   請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の検出装置。
8. 前記絶縁膜は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜である
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の検出装置。
9. 前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、透光性の導電材料である
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の検出装置。
10. 前記絶縁膜は、前記第１電極の周縁部を覆うとともに、前記第１電極と重なる領域に開口が設けられ、
    前記第１キャリア輸送層は、前記開口を介して前記第１電極と接する
    請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検出装置。
11. 前記第１電極と重なる領域で、前記第１電極、前記第１キャリア輸送層、前記活性層、前記第２キャリア輸送層、前記第２電極の順に積層され、
    前記第１電極と重ならない領域で、前記絶縁膜、前記第１キャリア輸送層、前記活性層、前記第２キャリア輸送層、前記第２電極の順に積層され、
    前記絶縁膜の高さは、前記第１電極の高さよりも高い
    請求項１に記載の検出装置。
12. 前記第１電極及び前記第２電極の一方は、カソード電極であり、
    前記第１電極及び前記第２電極の一方は、アノード電極である
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の検出装置。
13. 前記第１キャリア輸送層及び前記第２キャリア輸送層の一方は、正孔輸送層であり、
    前記第１キャリア輸送層及び前記第２キャリア輸送層の他方は、電子輸送層である
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の検出装置。

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