JP2021048299A - 検出装置 - Google Patents

検出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021048299A
JP2021048299A JP2019170457A JP2019170457A JP2021048299A JP 2021048299 A JP2021048299 A JP 2021048299A JP 2019170457 A JP2019170457 A JP 2019170457A JP 2019170457 A JP2019170457 A JP 2019170457A JP 2021048299 A JP2021048299 A JP 2021048299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
electrode
layer
anode
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019170457A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7362385B2 (ja
Inventor
川田　靖
Yasushi Kawada
靖 川田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2019170457A priority Critical patent/JP7362385B2/ja
Priority to PCT/JP2020/031707 priority patent/WO2021054049A1/ja
Publication of JP2021048299A publication Critical patent/JP2021048299A/ja
Priority to US17/696,291 priority patent/US20220208858A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7362385B2 publication Critical patent/JP7362385B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1382—Detecting the live character of the finger, i.e. distinguishing from a fake or cadaver finger
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

【課題】検出特性を向上させることが可能な検出装置を提供する。【解決手段】検出装置は、基板と、基板に設けられたアノード電極と、アノード電極と同層に設けられ、アノード電極と隣り合うカソード電極と、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが混在する構造を有し、アノード電極及びカソード電極を覆って設けられる有機半導体層と、を有する。アノード電極とカソード電極は、それぞれ複数設けられ、複数のアノード電極及び複数のカソード電極は、第１方向に交互に配列されるとともに、第１方向と交差する第２方向に、それぞれ延在する。【選択図】図７

Description

本発明は、検出装置に関する。
近年、個人認証等に用いられる生体センサとして、光学式の生体センサが知られている。生体センサとして、例えば指紋センサや静脈センサが知られている。光学式の生体センサは、フォトダイオード等の光電変換素子を有し、光電変換素子は、照射される光量に応じて出力される信号が変化する。特許文献１では、光電変換素子として、有機半導体から構成された有機光電層が用いられている。特許文献１では、下部透明電極層の上に有機光電層及び上部透明電極層の順に設けられる。
特開２０１７−１１２３７６号公報
特許文献１では、有機光電層の上に上部透明電極層が設けられているので、上部透明電極層を形成するプロセスで有機光電層にダメージが発生する可能性がある。このため、特許文献１の構成を光学式の生体センサに適用すると、センサ素子の特性が低下する場合がある。
本発明は、検出特性を向上させ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、前記基板に設けられたアノード電極と、前記アノード電極と同層に設けられ、前記アノード電極と隣り合うカソード電極と、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが混在する構造を有し、前記アノード電極及び前記カソード電極を覆って設けられる有機半導体層と、を有する。
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、部分検出領域を示す回路図である。 図５は、第１実施形態に係る検出装置の複数の部分検出領域を模式的に示す平面図である。 図６は、図５のＶＩ−ＶＩ’断面図である。 図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ’断面図である。 図８は、図７の領域Ａを拡大して示す断面図である。 図９は、第２実施形態に係る検出装置の複数の部分検出領域を模式的に示す平面図である。
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発明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、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、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、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、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。
（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、絶縁基板２１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１０２と、電源回路１０３と、を有する。
絶縁基板２１には、フレキシブルプリント基板７１を介して制御基板１０１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１０１には、制御回路１０２及び電源回路１０３が設けられている。制御回路１０２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。制御回路１０２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。電源回路１０３は、電源信号ＳＶＳ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０及びゲート線駆動回路１５に供給する。
絶縁基板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が有する複数の光電変換素子ＰＤ（フォトダイオード）と重なる領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、複数の光電変換素子ＰＤと重ならない領域である。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。
センサ部１０は、光電変換素子ＰＤを有する光センサである。複数の光電変換素子ＰＤは、絶縁基板２１の検出領域ＡＡにマトリクス状に配列される。センサ部１０の光電変換素子ＰＤは、フォトダイオードであり、それぞれ、有機半導体層３１と、複数のアノード電極３５と、複数のカソード電極３６（図５参照）とを有する。光電変換素子ＰＤは、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。検出装置１は、複数の光電変換素子ＰＤからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて生体に関する情報を検出する。なお、複数の光電変換素子ＰＤの具体的な構成例については後述する。
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とを有する。検出制御部１１の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。また、検出部４０の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。図１では、検出回路４８は、フレキシブルプリント基板７１に設けられているが、制御回路１０２に内蔵されていてもよい。
センサ部１０が有する光電変換素子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に従って検出を行う。
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ＳＥＬ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。
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光電変換素子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、検出制御部１１から供給される選択信号ＳＥＬ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、光電変換素子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、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、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Ｆｇ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Ｆｇ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Ｆｇや掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素濃度等である。
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Ｆｇの接触又は近接が検出されたときに、指Ｆｇ等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。座標抽出部４５は、センサ部１０の各光電変換素子ＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報や、指Ｆｇ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Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。
次に、検出装置１の回路構成例及び動作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４は、部分検出領域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。図４に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、光電変換素子ＰＤと、容量素子Ｃａと、第１スイッチング素子Ｔｒとを含む。第１スイッチング素子Ｔｒは、光電変換素子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、光電変換素子ＰＤのアノード及び容量素子Ｃａに接続される。
光電変換素子ＰＤのカソードには、電源回路１０３から電源信号ＳＶＳが供給される。電源信号ＳＶＳは、アノードの電位よりも高い電位を有しており、光電変換素子ＰＤは、逆バイアスで駆動される。また、容量素子Ｃａには、電源回路１０３から、容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＶＲ１が供給される。
部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、光電変換素子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、光電変換素子ＰＤに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。
図３に示すように、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ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８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ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８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。ゲート線ＧＣＬの数は８本であるが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＣＬは、８本以上、例えば２５６本配列されていてもよい。
なお、第１方向Ｄｘは、絶縁基板２１と平行な面内の一方向であり、例えば、ゲート線ＧＣＬと平行な方向である。また、第２方向Ｄｙは、絶縁基板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、第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、絶縁基板２１の法線方向である。また、「平面視」とは、絶縁基板２１の表面に垂直な方向から見た場合の配置関係を示す。
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に接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ１２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。信号線ＳＧＬの数は１２本であるが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、１２本以上、例えば２５２本配列されていてもよい。
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、レベルシフタ１５１を介して受け取る。ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８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を介して、複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号ＶＧＣＬを供給する。これにより、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ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＧＬ７、ＳＧＬ８、…、ＳＧＬ１２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ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＧＬ７、ＳＧＬ８、…、ＳＧＬ１２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。具体的には、選択信号線Ｌｓｅｌ１、Ｌｓｅｌ２、…、Ｌｓｅｌ６は、信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと接続される。また、１つの選択信号線Ｌｓｅｌ１は、信号線ＳＧＬ１に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ７に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。
制御回路１０２（図１参照）は、レベルシフタ１６１を介して、選択信号ＳＥＬ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、それぞれ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。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。
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。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１０２は、リセット信号ＲＳＴ２を、レベルシフタ１７１を介してリセット信号線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１０３は、基準信号ＶＲ１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に基準信号ＶＲ１が供給される。
検出装置１は、リセット期間、露光期間及び読み出し期間の順に検出を実行する。電源回路１０３は、リセット期間、露光期間及び読み出し期間に亘って、電源信号ＳＶＳを光電変換素子ＰＤのカソードに供給する。リセット期間では、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａが順次信号線ＳＧＬと電気的に接続されて、基準信号ＶＲ１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。
露光期間では、各第１スイッチング素子Ｔｒがオフになり、それぞれの部分検出領域ＰＡＡで、光電変換素子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。
読み出し期間では、ゲート線駆動回路１５の動作により各第１スイッチング素子Ｔｒがオンになる。また、制御回路１０２は、選択信号ＳＥＬ１、…、ＳＥＬ６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、部分検出領域ＰＡＡごとに検出信号Ｖｄｅｔが検出回路４８に供給される。
検出装置１は、リセット期間、露光期間及び読み出し期間を、繰り返し実行して検出を行ってもよい。或いは、検出装置１は、指Ｆｇ等が検出面に接触又は近接したことを検出したタイミングで、検出動作を開始してもよい。また、複数の部分検出領域ＰＡＡが容量素子Ｃａを備えていない構成の場合には、露光期間と読み出し期間とが同じ期間に行われてもよい。
次に、検出装置１の詳細な構成について説明する。図５は、第１実施形態に係る検出装置の複数の部分検出領域を模式的に示す平面図である。なお、図５では、図面を見やすくするために、有機半導体層３１及び第２導電層６６を二点鎖線で示している。また、アノード電極３５とカソード電極３６とを区別するために、アノード電極３５に斜線を付して示している。
図５に示すように、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。本実施形態では、ゲート線ＧＣＬは、第１ゲート線ＧＣＬＡと第２ゲート線ＧＣＬＢとを含む。第２ゲート線ＧＣＬＢは、第１ゲート線ＧＣＬＡと重なって設けられる。第１ゲート線ＧＣＬＡと第２ゲート線ＧＣＬＢとは、絶縁層（絶縁層２２ｃ、２２ｄ（図６参照））を介して異なる層に設けられている。第１ゲート線ＧＣＬＡと第２ゲート線ＧＣＬＢとは、任意の箇所で電気的に接続され、同じ電位を有するゲート駆動信号ＶＧＣＬが供給される。なお、図５では、第１ゲート線ＧＣＬＡと第２ゲート線ＧＣＬＢとは異なる幅を有しているが、同じ幅であってもよい。
光電変換素子ＰＤは、複数のアノード電極３５、複数のカソード電極３６及び有機半導体層３１を含み構成される。光電変換素子ＰＤを構成するアノード電極３５、カソード電極３６及び有機半導体層３１は、複数のゲート線ＧＣＬと、複数の信号線ＳＧＬとで囲まれた領域にそれぞれ設けられる。つまり、複数の光電変換素子ＰＤ（有機半導体層３１）は、部分検出領域ＰＡＡごとに離隔して配置される。なお、図４では、図面を見やすくするために、光電変換素子ＰＤが、それぞれ、４本のアノード電極３５と４本のカソード電極３６とを有して構成されているが、実際には、多数のアノード電極３５及びカソード電極３６が配列される。
１つの光電変換素子ＰＤにおいて、複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６は、第１方向Ｄｘに交互に配列されるとともに、第２方向Ｄｙに、それぞれ延在する。複数のアノード電極３５の同じ側（例えば、−Ｄｙ方向）の端部は、接続配線３５ｓに接続される。これにより、複数のアノード電極３５には、共通の信号が供給される。また、複数のカソード電極３６の同じ側（例えば、＋Ｄｙ方向）の端部は、接続配線３６ｓに接続される。これにより、複数のカソード電極３６には、共通の信号として電源信号ＳＶＳが供給される。このように、複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６は、櫛歯状に構成される。
なお、複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６は、第１スイッチング素子Ｔｒと重ならないように設けられる。具体的には、第１スイッチング素子Ｔｒと第２方向Ｄｙに隣り合うアノード電極３５及びカソード電極３６は、他のアノード電極３５及びカソード電極３６よりも第２方向Ｄｙの長さが短く形成される。
有機半導体層３１は、複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６を覆って設けられる。これにより、有機半導体層３１には、隣り合うアノード電極３５とカソード電極３６との間に横電界（第１方向Ｄｘに沿った方向の電界）が形成される。有機半導体層３１は、部分検出領域ＰＡＡの、第１スイッチング素子Ｔｒと重ならない領域のほとんどを覆うように設けられる。
有機半導体層３１の材料として、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。
また、有機半導体層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。有機半導体層３１は、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとが混合した状態（海島構造）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。有機半導体層３１の詳細な構成については、後述する。
アノード電極３５及びカソード電極３６は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料が用いられる。又は、アノード電極３５及びカソード電極３６は、これらの金属材料が複数積層された積層膜であってもよい。アノード電極３５及びカソード電極３６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性を有する導電材料であってもよい。
第２導電層６６は、有機半導体層３１と重なる領域に設けられ、また、第１スイッチング素子Ｔｒと重ならない領域に設けられる。
第１スイッチング素子Ｔｒは、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとの交差部の近傍に設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、第１半導体６１、ソース電極６２、ドレイン電極６３、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂを含む。
第１半導体６１の一端は、コンタクトホールＨ１を介してソース電極６２（信号線ＳＧＬ）と接続される。第１半導体６１の他端は、コンタクトホールＨ２を介してドレイン電極６３（接続配線３５ｓ）と接続される。信号線ＳＧＬのうち、第１半導体６１と重なる部分がソース電極６２である。また、接続配線３５ｓのうち、第１半導体６１と重なる部分がドレイン電極６３として機能する。このような構成により、第１スイッチング素子Ｔｒは、光電変換素子ＰＤのアノード電極３５と信号線ＳＧＬとの導通状態と非導通状態とを切り換え可能になっている。
第１半導体６１は、酸化物半導体である。より好ましくは、第１半導体６１は、酸化物半導体のうち透明アモルファス酸化物半導体（ＴＡＯＳ：Transparent Amorphous Oxide Semiconductor）である。第１スイッチング素子Ｔｒに酸化物半導体を用いることにより、第１スイッチング素子Ｔｒのリーク電流を抑制できる。このため、検出装置１は、検出の高精細化を図った場合において、感度の低下を抑制することができる。なお、第１半導体６１の材料はＴＡＯＳに限定されず、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ポリシリコン、微結晶シリコン等、他の材料であってもよい。
第１半導体６１は、第１方向Ｄｘに沿って設けられ、平面視で第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂと交差する。第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂは、それぞれ第１ゲート線ＧＣＬＡ及び第２ゲート線ＧＣＬＢから分岐して設けられる。第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金が用いられる。また、第１半導体６１の、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂと重なる部分にチャネル領域が形成される。
次に検出装置１の層構成について説明する。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ’断面図である。なお、図６では、検出領域ＡＡの層構造と周辺領域ＧＡの層構造との関係を示すために、ＶＩ−ＶＩ’線に沿う断面と、周辺領域ＧＡの第２スイッチング素子ＴｒＧを含む部分の断面とを、模式的に繋げて示している。さらに、図６では、周辺領域ＧＡの端子部７２を含む部分の断面を模式的に繋げて示している。
なお、検出装置１の説明において、絶縁基板２１の表面に垂直な方向において、絶縁基板２１から、光電変換素子ＰＤを覆うオーバーコート層２３に向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。オーバーコート層２３から絶縁基板２１に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。
図６に示すように、アレイ基板２は、絶縁基板２１、第１スイッチング素子Ｔｒ、第２スイッチング素子ＴｒＧ、第１導電層６５、第２導電層６６、第３導電層６７、絶縁層２２ａから絶縁層２２ｇ、オーバーコート層２３及び各種配線等を有する。
第１スイッチング素子Ｔｒは、絶縁基板２１に設けられている。絶縁基板２１は、例えばガラス基板である。或いは、絶縁基板２１は、ポリイミド等の樹脂で構成された樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。絶縁基板２１として、樹脂フィルムを用いた場合には、アレイ基板２を曲面状に形成することが可能であり、検出装置１は、指Ｆｇや掌の形状に応じた曲面を有するセンサとして構成される。
第１ゲート電極６４Ａは、絶縁層２２ａ及び絶縁層２２ｂを介して絶縁基板２１の上に設けられる。絶縁層２２ａから絶縁層２２ｇは、無機絶縁層であり、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）等が用いられる。また、絶縁層２２ａから絶縁層２２ｇは、単層に限定されず積層膜であってもよい。
絶縁層２２ｃは、第１ゲート電極６４Ａを覆って絶縁層２２ｂの上に設けられる。第１半導体６１、第１導電層６５及び第２導電層６６は、絶縁層２２ｃの上に設けられる。第１導電層６５は、第１半導体６１の一端側を覆って設けられる。第２導電層６６は、第１半導体６１の他端側を覆って設けられる。
絶縁層２２ｄは、第１半導体６１、第１導電層６５及び第２導電層６６を覆って絶縁層２２ｃの上に設けられる。第２ゲート電極６４Ｂは、絶縁層２２ｄの上に設けられる。第１半導体６１は、絶縁基板２１に垂直な方向において、第１ゲート電極６４Ａと第２ゲート電極６４Ｂとの間に設けられる。つまり、第１スイッチング素子Ｔｒは、いわゆるデュアルゲート構造である。ただし、第１スイッチング素子Ｔｒは、第１ゲート電極６４Ａのみが設けられるボトムゲート構造でもよく、第２ゲート電極６４Ｂのみが設けられるトップゲート構造でもよい。
絶縁層２２ｅは、第１ゲート電極６４Ａを覆って絶縁層２２ｄの上に設けられる。ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）及びドレイン電極６３（接続配線３５ｓ）は、絶縁層２２ｅの上に設けられる。本実施形態では、ドレイン電極６３は、第１半導体６１の上に絶縁層２２ｄ及び絶縁層２２ｅを介して設けられた接続配線３５ｓである。
コンタクトホールＨ１、Ｈ２は、それぞれ、絶縁層２２ｄ及び絶縁層２２ｅを貫通して設けられる。ソース電極６２は、コンタクトホールＨ１及び第１導電層６５を介して第１半導体６１と電気的に接続される。ドレイン電極６３は、コンタクトホールＨ２及び第２導電層６６を介して第１半導体６１と電気的に接続される。
第１導電層６５及び第２導電層６６が設けられているため、検出装置１は、コンタクトホールＨ１、Ｈ２をエッチングにより形成する際に、第１半導体６１がエッチング液により除去されることを抑制できる。つまり、検出装置１は、検出領域ＡＡの第１スイッチング素子Ｔｒと、周辺領域ＧＡの第２スイッチング素子ＴｒＧとを同じ工程で形成することができるため、製造コストを抑制できる。
第２導電層６６は、第１半導体６１と重ならない領域において、光電変換素子ＰＤと重なる領域に延在する。また、第１半導体６１と重ならない領域において、絶縁層２２ｄの上に第３導電層６７が設けられる。第３導電層６７は、第２導電層６６と光電変換素子ＰＤとの間に設けられる。これにより、第２導電層６６と第３導電層６７との間に容量が形成され、第３導電層６７とアノード電極３５及びカソード電極３４との間に容量が形成される。第２導電層６６、第３導電層６７及び光電変換素子ＰＤにより形成される容量は、図４に示す容量素子Ｃａの容量である。
第１導電層６５、第２導電層６６及び第３導電層６７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料又はこれらの合金が用いられる。
光電変換素子ＰＤは、アレイ基板２の絶縁層２２ｅの上に設けられる。絶縁層２２ｆ、２２ｇは、光電変換素子ＰＤ及びソース電極６２を覆って絶縁層２２ｅの上に設けられる。絶縁層２２ｆ、２２ｇは、光電変換素子ＰＤを保護する封止膜であり、外部から有機半導体層３１への水分等の侵入を抑制する。
オーバーコート層２３は、光電変換素子ＰＤを覆って絶縁層２２ｇの上に設けられる。オーバーコート層２３は、有機絶縁材料で形成され、第１スイッチング素子Ｔｒや、光電変換素子ＰＤ及び各種配線で形成される凹凸を平坦化する平坦化層である。
周辺領域ＧＡには、ゲート線駆動回路１５が有する第２スイッチング素子ＴｒＧが設けられている。第２スイッチング素子ＴｒＧは、第１スイッチング素子Ｔｒと同一の絶縁基板２１に設けられる。第２スイッチング素子ＴｒＧは、第２半導体８１、ソース電極８２、ドレイン電極８３及びゲート電極８４を含む。
第２半導体８１は、ポリシリコンである。より好ましくは、第２半導体８１は、低温ポリシリコン（以下、ＬＴＰＳ（Low Temperature Polycrystalline Silicone）と表す）である。ポリシリコンは、ａ−Ｓｉに比べキャリアの移動度が高い。このため、検出装置１は、第２スイッチング素子ＴｒＧにａ−Ｓｉを用いた場合に比べ、ゲート線駆動回路１５を小型化できる。この結果、検出装置１は、周辺領域ＧＡの面積を小さくすることができる。ただし、第２半導体８１は、ポリシリコンに限定されず、他の材料であってもよい。
第２半導体８１は、絶縁層２２ａの上に設けられる。つまり、第１スイッチング素子Ｔｒの第１半導体６１は、第２スイッチング素子ＴｒＧの第２半導体８１と異なる層に設けられる。ただし、第１スイッチング素子Ｔｒと第２スイッチング素子ＴｒＧとが同層に設けられてもよい。
ゲート電極８４は、絶縁層２２ｂを介して第２半導体８１の上側に設けられる。ゲート電極８４は、第２ゲート電極６４Ｂと同層に設けられる。第２スイッチング素子ＴｒＧは、いわゆるトップゲート構造である。ただし、第２スイッチング素子ＴｒＧは、デュアルゲート構造でもよく、ボトムゲート構造でもよい。
ソース電極８２及びドレイン電極８３は、絶縁層２２ｅの上に設けられる。ソース電極８２及びドレイン電極８３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と同層に設けられる。ソース電極８２は、コンタクトホールＨ４を介して第２半導体８１と電気的に接続される。ドレイン電極８３は、コンタクトホールＨ５を介して第２半導体８１と電気的に接続される。
なお、図３に示す、信号線選択回路１６が有する第３スイッチング素子ＴｒＳ及びリセット回路１７が有する第４スイッチング素子ＴｒＲも、第２スイッチング素子ＴｒＧと同様の構成とすることができる。
端子部７２は、周辺領域ＧＡのうち、ゲート線駆動回路１５が設けられた領域とは異なる位置に設けられる。端子部７２は、第１端子導電層７３、第２端子導電層７４及び第３端子導電層７５を有する。第１端子導電層７３は、第２ゲート電極６４Ｂと同層に、絶縁層２２ｂの上に設けられる。コンタクトホールＨ６は、絶縁層２２ｃから絶縁層２２ｇ及びオーバーコート層２３を連通して設けられる。
第２端子導電層７４及び第３端子導電層７５は、コンタクトホールＨ６内に、この順で積層され、第１端子導電層７３と電気的に接続される。第２端子導電層７４及び第３端子導電層７５の少なくとも一方は、アノード電極３５及びカソード電極３６と同じ材料を用い、同じ工程で形成できる。カソード電極３６に接続された接続配線３６ｓは、周辺領域ＧＡまで延在し、端子部７２と電気的に接続される。なお、図６では１つの端子部７２を示しているが、端子部７２は間隔を有して複数配列され、フレキシブルプリント基板７１（図１参照）との接続端子や駆動ＩＣとの接続端子として設けられていてもよい。
次に、光電変換素子ＰＤの断面構成について説明する。図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ’断面図である。図８は、図７の領域Ａを拡大して示す断面図である。なお、図７では、絶縁層２２ｅよりも下側の層を省略して示す。
図７に示すように、光電変換素子ＰＤは、第１方向Ｄｘに隣り合う信号線ＳＧＬの間に設けられる。光電変換素子ＰＤは、信号線ＳＧＬと同層に設けられる。複数のアノード電極３５と複数のカソード電極３６とは、絶縁層２２ｅの上に設けられる。すなわち、複数のアノード電極３５と複数のカソード電極３６とは、アレイ基板２の同一面上に同層に設けられ、隣り合って配置される。より具体的には、アノード電極３５の側面と、カソード電極３６の側面とが、第１方向Ｄｘに対向する。
なお、図７では図示されていないが、複数のアノード電極３５の端部を接続する接続配線３５ｓ及び複数のカソード電極３６の端部を接続する接続配線３６ｓも、絶縁層２２ｅの上に設けられる。ただし、これに限定されず、接続配線３５ｓ、３６ｓは、複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６と異なる層に設けられ、コンタクトホールを介して複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６と電気的に接続されてもよい。
有機半導体層３１は、複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６を覆って絶縁層２２ｅの上に設けられる。有機半導体層３１は、複数のアノード電極３５の上面及び側面を覆うとともに、複数のカソード電極３６の上面及び側面を覆う。有機半導体層３１は、少なくとも、対向するアノード電極３５の側面と、カソード電極３６の側面との間に設けられる。
有機半導体層３１の厚さ（高さ）は、例えば、５００ｎｍ程度以上である。隣り合うアノード電極３５とカソード電極３６との間隔は、例えば、１μｍ程度である。ただし、有機半導体層３１、アノード電極３５及びカソード電極３６の形状、高さ、配置間隔等は、検出対象の光の波長や、検出する生体情報に応じて適宜設定される。
有機半導体層３１は、ｐ型半導体層３２とｎ型半導体層３３が混在するバルクヘテロ構造を有する。有機半導体層３１は、ｐ型半導体層３２とｎ型半導体層３３とが所望の比率（例えば、１：２の比率）で分布しており、垂直方向の密度分布がグラデーションを有する構成となっている。
有機半導体層３１の下面側（絶縁層２２ｅ近傍）や、上面側（複数のアノード電極３５及び複数のカソード電極３６よりも上側）では、ｐ型半導体層３２＞ｎ型半導体層３３や、ｎ型半導体層３３＞ｐ型半導体層３２となるように、ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３が形成される。図８に示す例では、上面側での密度分布が、ｐ型半導体層３２＞ｎ型半導体層３３となり、下面側での密度分布が、ｎ型半導体層３３＞ｐ型半導体層３２となる。ただし、ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３の密度分布は逆であってもよい。
有機半導体層３１に光が照射されると、ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３のそれぞれに正孔電子対が発生する。有機半導体層３１で発生した正孔及び電子は、それぞれ有機半導体層３１内を移動しアノード電極３５又はカソード電極３６の方向（横方向）に移動する。
図８に示すように、アノード電極３５には、第１バッファ層３７が設けられる。第１バッファ層３７は、アノード電極３５の側面及び上面を覆い、アノード電極３５と有機半導体層３１との間に設けられる。同様に、カソード電極３６には、第２バッファ層３８が設けられる。第２バッファ層３８は、カソード電極３６の側面及び上面を覆い、カソード電極３６と有機半導体層３１との間に設けられる。ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３は、第１バッファ層３７及び第２バッファ層３８のそれぞれと接する。
第１バッファ層３７及び第２バッファ層３８は、有機半導体層３１で発生した正孔及び電子がアノード電極３５又はカソード電極３６に到達しやすくするために設けられる。第１バッファ層３７は、電子輸送層(またはホールブロック層)として機能する。第２バッファ層３８は、ホール輸送層(電子ブロック層)として機能する。
第１バッファ層３７の材料としては、酸化チタン（ＴｉＯｘ）などが、第２バッファ層３８の材料としては、酸化タングステン（ＷＯ３）や酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）などを用いることができる。ｐ型半導体層３２は、上述した有機材料のうち、例えばＰ３ＨＴが用いられる。ｎ型半導体層３３は、上述した有機材料のうち、例えばＰＣＢＭが用いられる。
図７に戻って、絶縁層２２ｆは、カソード電極３６等の導電材料を介さずに、直接、有機半導体層３１の上に接し、有機半導体層３１を覆う。絶縁層２２ｆは、有機半導体層３１の上面の全領域を覆っている。絶縁層２２ｆの上に、絶縁層２２ｇ、オーバーコート層２３の順に積層される。
以上説明したように、本実施形態の検出装置１は、絶縁基板２１（基板）と、絶縁基板２１に設けられたアノード電極３５と、アノード電極３５と同層に設けられ、アノード電極３５と隣り合うカソード電極３６と、ｐ型半導体層３２とｎ型半導体層３３とが混在する構造を有し、アノード電極３５及びカソード電極３６を覆って設けられる有機半導体層３１と、を有する。
これによれば、有機半導体層３１は、同層に設けられたアノード電極３５及びカソード電極３６の間に形成される横電界により駆動される。このため、有機半導体層３１の上には、アノード電極３５又はカソード電極３６等の電極を設ける必要がない。このため、有機半導体層３１の上に電極を設けた構成に比べて、電極のパターニングなどのプロセスによるダメージが有機半導体層３１に発生することを抑制できる。この結果、検出装置１は、光電変換素子ＰＤの検出特性の低下を抑制できる。
また、有機半導体層３１の上に電極が設けられていないので、有機半導体層３１の上面での光の反射が抑制され、入射光が効率よく有機半導体層３１に入射できる。つまり、検出装置１は、光の利用効率を向上させることができる。
なお、有機半導体層３１、アノード電極３５及びカソード電極３６の形状や配置はあくまで一例であり、適宜変更できる。例えば、アノード電極３５及びカソード電極３６は、第２方向Ｄｙに延在して設けられていてもよい。或いは、アノード電極３５及びカソード電極３６は、櫛歯状に限定されず、横電界が形成されるように配置されていればよい。
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係る検出装置の複数の部分検出領域を模式的に示す平面図である。なお、以下の説明においては、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９に示すように、第２実施形態に係る検出装置１Ａにおいて、光電変換素子ＰＤＡは、円柱状の複数のアノード電極３５Ａ及び円柱状の複数のカソード電極３６Ａを有する。円柱状のアノード電極３５Ａ及び円柱状のカソード電極３６Ａが、平面視でマトリクス状に配列される。少なくとも第１方向Ｄｘで、複数のアノード電極３５Ａ及び複数のカソード電極３６Ａは、交互に配置される。
複数のアノード電極３５Ａは、接続配線３５ｓＡ、３５ｓＢを介して、第１スイッチング素子Ｔｒと電気的に接続される。また、複数のカソード電極３６Ａは、接続配線３６ｓＡ、３６ｓＢを介して、電源信号ＳＶＳが供給される。接続配線３５ｓＡ、３５ｓＢ及び接続配線３６ｓＡ、３６ｓＢは、複数のアノード電極３５Ａ及び複数のカソード電極３６Ａと同層に設けられてもよく、異なる層に設けられてもよい。異なる層に設けられた場合、複数のアノード電極３５Ａ及び複数のカソード電極３６Ａの配置の自由度が向上する。
本実施形態においても、図７及び図８に示す断面図と同様に、複数のアノード電極３５Ａ及び複数のカソード電極３６Ａは同層に設けられ、有機半導体層３１は、複数のアノード電極３５Ａ及び複数のカソード電極３６Ａを覆う。これにより、有機半導体層３１は、隣り合うアノード電極３５Ａと複数のカソード電極３６Ａとの間に形成される横電界で駆動される。
本実施形態では、複数のアノード電極３５Ａ及び複数のカソード電極３６Ａが円柱状であるので、単位体積当たりの表面積を大きくすることができる。このため、検出装置１Ａは、検出特性を向上させることができる。
なお、上述した検出装置１、１Ａは、単体で用いられる場合に限定されず、必要に応じて、表示パネルやタッチパネルが積層されていてもよい。この場合、検出装置１、１Ａは表示パネルからの光を利用して生体情報を検出してもよいし、表示パネルとは別に光源を備えていてもよい。
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。
１、１Ａ 検出装置
２ アレイ基板
１０ センサ部
１５ ゲート線駆動回路
１６ 信号線選択回路
２１ 絶縁基板
３１ 有機半導体層
３２ ｐ型半導体層
３３ ｎ型半導体層
３５ アノード電極
３６ カソード電極
３７ 第１バッファ層
３８ 第２バッファ層
４０ 検出部
ＧＣＬ ゲート線
ＰＤ 光電変換素子
ＳＧＬ 信号線
Ｔｒ 第１スイッチング素子

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板に設けられたアノード電極と、
    前記アノード電極と同層に設けられ、前記アノード電極と隣り合うカソード電極と、
    ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが混在する構造を有し、前記アノード電極及び前記カソード電極を覆って設けられる有機半導体層と、を有する
    検出装置。
  2. 前記アノード電極と前記カソード電極は、それぞれ複数設けられ、
    複数の前記アノード電極及び複数の前記カソード電極は、第１方向に交互に配列されるとともに、それぞれ、前記第１方向と交差する第２方向に延在する
    請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記アノード電極を覆い、前記アノード電極と前記有機半導体層との間に設けられる第１バッファ層と、
    前記カソード電極を覆い、前記カソード電極と前記有機半導体層との間に設けられる第２バッファ層と、を有する
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  4. 前記アノード電極の側面と、前記カソード電極の側面とが対向して設けられ、
    前記有機半導体層は、少なくとも、対向する前記アノード電極の側面と前記カソード電極の側面との間に設けられる
    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。
  5. 前記有機半導体層の上に接し、前記有機半導体層を覆う無機絶縁層を有する
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
  6. 前記基板に配列された複数の光電変換素子を有し、
    前記光電変換素子のそれぞれに複数の前記アノード電極、複数の前記カソード電極及び前記有機半導体層が設けられる
    請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出装置。
  7. 前記光電変換素子のそれぞれに対応するスイッチング素子と、
    複数のゲート線と、
    複数の信号線と、を有し、
    複数の前記アノード電極、複数の前記カソード電極及び前記有機半導体層は、前記ゲート線と、前記信号線とで囲まれた領域に設けられる
    請求項６に記載の検出装置。
JP2019170457A 2019-09-19 2019-09-19 検出装置 Active JP7362385B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019170457A JP7362385B2 (ja) 2019-09-19 2019-09-19 検出装置
PCT/JP2020/031707 WO2021054049A1 (ja) 2019-09-19 2020-08-21 検出装置
US17/696,291 US20220208858A1 (en) 2019-09-19 2022-03-16 Detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019170457A JP7362385B2 (ja) 2019-09-19 2019-09-19 検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021048299A true JP2021048299A (ja) 2021-03-25
JP7362385B2 JP7362385B2 (ja) 2023-10-17

Family

ID=74878745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019170457A Active JP7362385B2 (ja) 2019-09-19 2019-09-19 検出装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220208858A1 (ja)
JP (1) JP7362385B2 (ja)
WO (1) WO2021054049A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4064499A1 (en) 2021-03-23 2022-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery management system and battery management method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008209559A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Epson Imaging Devices Corp 光センサー、半導体装置、表示装置およびこれを備える電子機器
JP2011249623A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Panasonic Corp 光電変換素子とその製造方法、および固体撮像素子とその製造方法
JP2013165109A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Japan Display West Co Ltd 撮像装置およびその製造方法ならびに撮像表示システム
WO2017014146A1 (ja) * 2015-07-17 2017-01-26 ソニー株式会社 光電変換素子、撮像素子、積層型撮像素子、及び、固体撮像装置
WO2017061176A1 (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 ソニー株式会社 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008209559A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Epson Imaging Devices Corp 光センサー、半導体装置、表示装置およびこれを備える電子機器
JP2011249623A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Panasonic Corp 光電変換素子とその製造方法、および固体撮像素子とその製造方法
JP2013165109A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Japan Display West Co Ltd 撮像装置およびその製造方法ならびに撮像表示システム
WO2017014146A1 (ja) * 2015-07-17 2017-01-26 ソニー株式会社 光電変換素子、撮像素子、積層型撮像素子、及び、固体撮像装置
WO2017061176A1 (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 ソニー株式会社 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4064499A1 (en) 2021-03-23 2022-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery management system and battery management method

Also Published As

Publication number Publication date
US20220208858A1 (en) 2022-06-30
JP7362385B2 (ja) 2023-10-17
WO2021054049A1 (ja) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11450135B2 (en) Fingerprint detection apparatus and display apparatus
US20240206203A1 (en) Detection device
JP7222656B2 (ja) 指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置
WO2021054049A1 (ja) 検出装置
JP7489510B2 (ja) 検出装置及び表示装置
CN113711362B (zh) 包括薄膜晶体管和有机光电二极管的图像传感器阵列器件
WO2021049262A1 (ja) 検出装置
WO2023149195A1 (ja) 検出装置
WO2024135561A1 (ja) 検出装置
WO2024090261A1 (ja) 検出装置
WO2023182032A1 (ja) 検出装置
WO2023153262A1 (ja) 検出装置
US20230028839A1 (en) Detection device
JP2023030471A (ja) 検出装置
JP2023030472A (ja) 検出装置
JP2023068878A (ja) 検出装置
JP7467061B2 (ja) 検出装置
WO2024135768A1 (ja) 検出装置
JP2024096427A (ja) 検出装置
JP2022190538A (ja) 検出装置
JP2023012379A (ja) 検出装置
JP2023012381A (ja) 検出装置
JP2023088500A (ja) 電子機器
JP2024084351A (ja) 検出装置及びその製造方法
JP2023168677A (ja) 検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230404

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230601

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230912

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231004

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7362385

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150