WO2022024586A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2022024586A1
WO2022024586A1 PCT/JP2021/023404 JP2021023404W WO2022024586A1 WO 2022024586 A1 WO2022024586 A1 WO 2022024586A1 JP 2021023404 W JP2021023404 W JP 2021023404W WO 2022024586 A1 WO2022024586 A1 WO 2022024586A1
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light
layer
photodiode
shielding layer
detection
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恵二 多胡
哲也 山本
賢一 秋山
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株式会社ジャパンディスプレイ
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Definitions

  • the present invention relates to a detection device.
  • Patent Document 1 describes image input optics having a lens array in which a plurality of lenses are arranged, an optical sensor array in which a plurality of optical sensors are arranged, and a pinhole array provided between the lens array and the optical sensor array. The system is described.
  • Patent Document 2 describes an optical image pickup apparatus having a light-shielding layer provided with an opening between a microlens and an optical sensor.
  • An object of the present invention is to provide a detection device capable of improving detection accuracy.
  • the detection device includes one detection element formed on the substrate, one photodiode provided on the detection element, and a plurality of partial photodiodes included in the one photodiode.
  • a first light-shielding layer having a first opening in a region superposed on each of the plurality of partial photodiodes, the first light-shielding layer, and a plurality of the partial photodiodes provided between the first light-shielding layer and the plurality of lenses.
  • a second light-shielding layer provided with a second opening in a region overlapping each of the plurality of first openings, and a first translucency provided between the first light-shielding layer and the second light-shielding layer. It has a resin layer and a second translucent resin layer provided between the second light-shielding layer and the plurality of lenses, and the first light-shielding layer is directly on the organic protective film. It is provided in contact with each other.
  • the detection device includes a glass substrate, a first detection element having a first photodiode formed on the glass substrate, a second detection element having a second photodiode, and the first photo.
  • the number of the plurality of openings overlapping the first detection element and the number of the plurality of openings overlapping the second detection element, comprising a diode and a light-shielding layer overlapping the second photodiode and having a plurality of openings. are different from each other.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the first modification.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the second modification.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the third modification.
  • FIG. 2 is a plan view showing the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a detection element.
  • FIG. 5 is a plan view showing an optical filter according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an optical filter.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for schematically explaining the progress of light when light in an oblique direction is incident on the optical filter.
  • FIG. 8 is a plan view showing the detection element.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX'in
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the optical filter according to the modified example 4.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the optical filter according to the modified example 5.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the optical filter according to the modified example 6.
  • FIG. 13 is a plan view showing the optical filter according to the modified example 7.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the first modification.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the second modification.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with a lighting device having the detection device according to the third modification.
  • the detection device 120 with a lighting device has a detection device 1 and a lighting device 121.
  • the detection device 1 includes an array substrate 2, an optical filter 7, an adhesive layer 125, and a cover member 122. That is, the array substrate 2, the optical filter 7, the adhesive layer 125, and the cover member 122 are laminated in this order in the direction perpendicular to the surface of the array substrate 2.
  • the cover member 122 of the detection device 1 can be replaced with the lighting device 121.
  • the adhesive layer 125 may have a structure in which the optical filter 7 and the cover member 122 are adhered to each other, and the adhesive layer 125 may not be present in the region corresponding to the detection region AA.
  • the adhesive layer 125 When there is no adhesive layer 125 in the detection region AA, the adhesive layer 125 has a structure in which the cover member 122 and the optical filter 7 are adhered to each other in the region corresponding to the peripheral region GA outside the detection region AA. Further, the adhesive layer 125 provided in the detection region AA may be simply paraphrased as the protective layer 125 of the optical filter 7.
  • the lighting device 121 uses, for example, a cover member 122 as a light source plate provided at a position corresponding to the detection region AA of the detection device 1, and a plurality of cover members 122 arranged at one end or both ends of the cover member 122. It may be a so-called side light type front light having a light source 123. That is, the cover member 122 has a light irradiation surface 121a that irradiates light, and is a component of the lighting device 121. According to this lighting device 121, the light L1 is irradiated from the light irradiation surface 121a of the cover member 122 toward the finger Fg to be detected.
  • a light source for example, a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) that emits light of a predetermined color is used.
  • LED Light Emitting Diode
  • the lighting device 121 may have a light source (for example, an LED) provided directly under the detection area AA of the detection device 1, and the lighting device 121 provided with the light source may be used. It also functions as a cover member 122.
  • a light source for example, an LED
  • the lighting device 121 is not limited to the example of FIG. 1B, and as shown in FIG. 1C, the lighting device 121 may be provided on the side or the upper side of the cover member 122, and the light is applied to the finger Fg from the side or the upper side of the finger Fg. You may irradiate L1.
  • the lighting device 121 may be a so-called direct type backlight having a light source (for example, an LED) provided in the detection area of the detection device 1.
  • a light source for example, an LED
  • the light L1 emitted from the lighting device 121 is reflected as the light L2 by the finger Fg to be detected.
  • the detection device 1 detects unevenness (for example, a fingerprint) on the surface of the finger Fg by detecting the light L2 reflected by the finger Fg. Further, the detection device 1 may detect information about the living body by detecting the light L2 reflected inside the finger Fg in addition to detecting the fingerprint.
  • Information about a living body is, for example, a blood vessel image such as a vein, a pulse, a pulse wave, or the like.
  • the color of the light L1 from the illuminating device 121 may be different depending on the detection target.
  • the cover member 122 is a member for protecting the array substrate 2 and the optical filter 7, and covers the array substrate 2 and the optical filter 7.
  • the lighting device 121 may also have a structure that also serves as the cover member 122.
  • the cover member 122 is, for example, a glass substrate.
  • the cover member 122 is not limited to the glass substrate, but may be a resin substrate or the like. Further, the cover member 122 may not be provided. In this case, a protective layer such as an insulating film is provided on the surfaces of the array substrate 2 and the optical filter 7, and the finger Fg is in contact with the protective layer of the detection device 1.
  • the detection device 120 with a lighting device may be provided with a display panel in place of the lighting device 121.
  • the display panel may be, for example, an organic EL display panel (OLED: Organic Light Emitting Diode) or an inorganic EL display (micro LED, mini LED).
  • the display panel may be a liquid crystal display panel (LCD: Liquid Crystal Display) using a liquid crystal element as a display element or an electrophoretic display panel (EPD: Electrophoretic Display) using an electrophoretic element as a display element. good. Even in this case, the fingerprint of the finger Fg and information about the living body can be detected based on the light L2 reflected by the display light (light L1) emitted from the display panel.
  • FIG. 2 is a plan view showing the detection device according to the embodiment.
  • the first direction Dx shown in FIGS. 2 and 2 is one direction in a plane parallel to the substrate 21.
  • the second direction Dy is one direction in a plane parallel to the substrate 21 and is a direction orthogonal to the first direction Dx.
  • the second direction Dy may intersect with the first direction Dx without being orthogonal to each other.
  • the third direction Dz is a direction orthogonal to the first direction Dx and the second direction Dy, and is a normal direction of the substrate 21.
  • the detection device 1 includes an array board 2 (board 21), a sensor unit 10, a scanning line drive circuit 15, a signal line selection circuit 16, a detection circuit 48, and a control circuit 102. It has a power supply circuit 103 and.
  • the control board 101 is electrically connected to the board 21 via the wiring board 110.
  • the wiring board 110 is, for example, a flexible printed circuit board or a rigid board.
  • the wiring board 110 is provided with a detection circuit 48.
  • the control board 101 is provided with a control circuit 102 and a power supply circuit 103.
  • the control circuit 102 is, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the control circuit 102 supplies a control signal to the sensor unit 10, the scanning line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16 to control the operation of the sensor unit 10.
  • the power supply circuit 103 supplies voltage signals such as the power supply potential VDD and the reference potential VCOM (see FIG. 4) to the sensor unit 10, the scanning line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16.
  • VDD Power supply potential
  • VCOM reference potential
  • the substrate 21 has a detection region AA and a peripheral region GA.
  • the detection region AA and the peripheral region GA extend in the plane direction parallel to the substrate 21.
  • Each element (detection element 3) of the sensor unit 10 is provided in the detection area AA.
  • the peripheral region GA is a region outside the detection region AA, and is a region in which each element (detection element 3) is not provided. That is, the peripheral region GA is a region between the outer periphery of the detection region AA and the outer edge portion of the substrate 21.
  • a scanning line drive circuit 15 and a signal line selection circuit 16 are provided in the peripheral region GA.
  • the scanning line drive circuit 15 is provided in a region extending along the second direction Dy in the peripheral region GA.
  • the signal line selection circuit 16 is provided in a region extending along the first direction Dx in the peripheral region GA, and is provided between the sensor unit 10 and the detection circuit 48.
  • the plurality of detection elements 3 of the sensor unit 10 are optical sensors each having a photodiode 30 as a sensor element.
  • the photodiode 30 is a photoelectric conversion element, and outputs an electric signal corresponding to the light emitted to each of them. More specifically, the photodiode 30 is a PIN (Positive Intrinsic Negative) photodiode. Further, the photodiode 30 may be paraphrased as OPD (Organic Photo Diode).
  • the detection elements 3 are arranged in a matrix in the detection region AA.
  • the photodiode 30 included in the plurality of detection elements 3 performs detection according to a gate drive signal (for example, reset control signal RST, read control signal RD) supplied from the scanning line drive circuit 15.
  • the plurality of photodiodes 30 output an electric signal corresponding to the light emitted to each of them to the signal line selection circuit 16 as a detection signal Vdet.
  • the detection device 1 detects information about the living body based on the detection signals Vdet from the plurality of photodiodes 30.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the detection device according to the embodiment.
  • the detection device 1 further includes a detection control circuit 11 and a detection unit 40.
  • a part or all of the functions of the detection control circuit 11 are included in the control circuit 102.
  • the detection unit 40 a part or all of the functions other than the detection circuit 48 are included in the control circuit 102.
  • the detection control circuit 11 is a circuit that supplies control signals to the scanning line drive circuit 15, the signal line selection circuit 16, and the detection unit 40, respectively, and controls their operations.
  • the detection control circuit 11 supplies various control signals such as a start signal STV and a clock signal CK to the scanning line drive circuit 15. Further, the detection control circuit 11 supplies various control signals such as the selection signal ASW to the signal line selection circuit 16.
  • the scanning line drive circuit 15 is a circuit that drives a plurality of scanning lines (read control scanning line GLrd, reset control scanning line GLrst (see FIG. 4)) based on various control signals.
  • the scan line drive circuit 15 selects a plurality of scan lines sequentially or simultaneously, and supplies a gate drive signal (for example, a reset control signal RST, a read control signal RD) to the selected scan lines.
  • a gate drive signal for example, a reset control signal RST, a read control signal RD
  • the signal line selection circuit 16 is a switch circuit that sequentially or simultaneously selects a plurality of output signal lines SL (see FIG. 4).
  • the signal line selection circuit 16 is, for example, a multiplexer.
  • the signal line selection circuit 16 connects the selected output signal line SL and the detection circuit 48 based on the selection signal ASW supplied from the detection control circuit 11. As a result, the signal line selection circuit 16 outputs the detection signal Vdet of the photodiode 30 to the detection unit 40.
  • the detection unit 40 includes a detection circuit 48, a signal processing circuit 44, a coordinate extraction circuit 45, a storage circuit 46, and a detection timing control circuit 47.
  • the detection timing control circuit 47 controls the detection circuit 48, the signal processing circuit 44, and the coordinate extraction circuit 45 to operate in synchronization with each other based on the control signal supplied from the detection control circuit 11.
  • the detection circuit 48 is, for example, an analog front-end circuit (AFE: Analog Front End).
  • the detection circuit 48 is a signal processing circuit having at least the functions of the detection signal amplification circuit 42 and the A / D conversion circuit 43.
  • the detection signal amplification circuit 42 is a circuit that amplifies the detection signal Vdet, and is, for example, an integrator circuit.
  • the A / D conversion circuit 43 converts the analog signal output from the detection signal amplification circuit 42 into a digital signal.
  • the signal processing circuit 44 is a logic circuit that detects a predetermined physical quantity input to the sensor unit 10 based on the output signal of the detection circuit 48. When the finger Fg comes into contact with or is close to the detection surface, the signal processing circuit 44 can detect the unevenness of the finger Fg or the surface of the palm based on the signal from the detection circuit 48. Further, the signal processing circuit 44 may detect information about the living body based on the signal from the detection circuit 48. Information about the living body is, for example, a blood vessel image of a finger Fg or a palm, a pulse wave, a pulse, a blood oxygen saturation, and the like.
  • the storage circuit 46 temporarily stores the signal calculated by the signal processing circuit 44.
  • the storage circuit 46 may be, for example, a RAM (Random Access Memory), a register circuit, or the like.
  • the coordinate extraction circuit 45 is a logic circuit that obtains the detection coordinates of the unevenness of the surface of the finger Fg or the like when the contact or proximity of the finger Fg is detected in the signal processing circuit 44. Further, the coordinate extraction circuit 45 is a logic circuit for obtaining the detection coordinates of the finger Fg and the blood vessel of the palm. The coordinate extraction circuit 45 combines the detection signals Vdet output from each detection element 3 of the sensor unit 10 to generate two-dimensional information indicating the shape of surface irregularities such as a finger Fg. The coordinate extraction circuit 45 may output the detection signal Vdet as the sensor output Vo without calculating the detection coordinates.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a detection element.
  • the detection element 3 includes a photodiode 30, a reset transistor Mrst, a read transistor Mrd, and a source follower transistor Msf.
  • the reset transistor Mrst, the read transistor Mrd, and the source follower transistor Msf are provided corresponding to one photodiode 30.
  • the reset transistor Mrst, the read transistor Mrd, and the source follower transistor Msf are each composed of an n-type TFT (Thin Film Transistor).
  • the present invention is not limited to this, and each transistor may be composed of a p-type TFT.
  • a reference potential VCOM is applied to the anode of the photodiode 30.
  • the cathode of the photodiode 30 is connected to the node N1.
  • the node N1 is connected to the capacitive element Cs, one of the source or drain of the reset transistor Mrst, and the gate of the source follower transistor Msf.
  • a parasitic capacitance Cp exists in the node N1.
  • the signal (charge) output from the photodiode 30 is stored in the capacitive element Cs.
  • the capacitive element Cs is, for example, a capacitance formed between the upper conductive layer 34 and the lower conductive layer 35 (see FIG. 9) connected to the photodiode 30.
  • the parasitic capacitance Cp is a capacitance added to the capacitance element Cs, and is a capacitance formed between various wirings and electrodes provided on the array substrate 2.
  • the gate of the reset transistor Mrst is connected to the reset control scanning line GLrst.
  • a reset potential Vrst is supplied to the other of the source or drain of the reset transistor Mrst.
  • the reference potential VCOM has a potential lower than the reset potential Vrst, and the photodiode 30 is reverse-biased.
  • the source follower transistor Msf is connected between the terminal to which the power supply potential VDD is supplied and the read transistor Mrd (node N2).
  • the gate of the source follower transistor Msf is connected to the node N1.
  • a signal (charge) generated by the photodiode 30 is supplied to the gate of the source follower transistor Msf.
  • the source follower transistor Msf outputs a voltage signal corresponding to the signal (charge) generated by the photodiode 30 to the read transistor Mrd.
  • the read transistor Mrd is connected between the source (node N2) of the source follower transistor Msf and the output signal line SL (node N3).
  • the gate of the read transistor Mrd is connected to the read control scanning line GLrd.
  • the reset transistor Mrst and the read transistor Mrd each have a so-called double gate structure in which two transistors are connected in series.
  • the present invention is not limited to this, and the reset transistor Mrst and the read transistor Mrd may have a single gate structure or a multi-gate structure in which three or more transistors are connected in series.
  • the circuit of one detection element 3 is not limited to the configuration having three transistors of the reset transistor Mrst, the source follower transistor Msf, and the read transistor Mrd.
  • the detection element 3 may have two or four or more transistors.
  • FIG. 5 is a plan view showing an optical filter according to an embodiment.
  • the optical filter 7 is an optical element that transmits the component of the light L2 reflected by the object to be detected such as the finger Fg that travels in the third direction Dz toward the photodiode 30 and shields the component that travels in the diagonal direction. Is.
  • the optical filter 7 is also called a collimator aperture or a collimator.
  • the optical filter 7 is provided so as to cover a plurality of detection elements 3 (photodiodes 30) arranged in a matrix.
  • the optical filter 7 has a first translucent resin layer 74 and a second translucent resin layer 75 that cover the plurality of detection elements 3, and a plurality of lenses 78 provided in each of the plurality of detection elements 3.
  • a plurality of lenses 78 are arranged for one detection element 3.
  • one detection element 3 is provided with eight lenses 78 of lenses 78-1, 78-2, ..., 78-8.
  • the plurality of lenses 78-1, 78-2, ..., 78-8 are arranged in a triangular lattice pattern.
  • one detection element 3 has a plurality of detection regions (partial photodiode 30S), and the lens 78 has a structure corresponding to each of the plurality of detection regions in one detection element 3.
  • the number of the plurality of lenses 78 arranged in one detection element 3 may be 7 or less, or 9 or more, depending on the number of the plurality of detection regions.
  • the arrangement of the plurality of lenses 78 can also be appropriately changed according to the configuration of the photodiode 30.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an optical filter.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI'of FIG. Note that FIG. 6 shows the configuration of the array substrate 2 in a simplified manner, and schematically shows the photodiode 30 (partial photodiode 30S-1) and the protective film 29 that covers the photodiode 30.
  • the optical filter 7 includes a first light-shielding layer 71, a second light-shielding layer 72, a filter layer 73, a first translucent resin layer 74, and a second translucent resin layer 75. , And a lens 78.
  • the first light-shielding layer 71, the filter layer 73, the first light-transmitting resin layer 74, the second light-shielding layer 72, the second light-transmitting resin layer 75, and the lens 78 are placed in this order on the protective film 29. It is laminated.
  • the lens 78 is provided in a region superimposed on the partial photodiode 30S-1 of one photodiode 30.
  • the lens 78 is a convex lens.
  • the optical axis CL of the lens 78 is provided in a direction parallel to the third direction Dz and intersects with the partial photodiode 30S-1.
  • the lens 78 is provided in direct contact with the second translucent resin layer 75. Further, in the present embodiment, a light-shielding layer or the like is not provided on the second translucent resin layer 75 between the adjacent lenses 78.
  • the first light-shielding layer 71 is provided in direct contact with the protective film 29 of the array substrate 2. In other words, the first light-shielding layer 71 is provided between the photodiode 30 and the lens 78 in the third direction Dz. Further, the first light-shielding layer 71 is provided with a first opening OP1 in a region superimposed on the photodiode 30. The first opening OP1 is formed in a region overlapping the optical axis CL.
  • the first light-shielding layer 71 is provided in direct contact with the protective film 29 of the array substrate 2.
  • the first light-shielding layer 71 is made of a metal material such as molybdenum (Mo).
  • Mo molybdenum
  • the first light-shielding layer 71 can reflect the components of the light L2 traveling in the oblique direction other than the light L2 transmitted through the first opening OP1.
  • the width W1 (diameter) of the first opening OP1 in the first direction Dx can be accurately formed. Therefore, even when the arrangement pitch or area of the photodiode 30 is small, the first opening OP1 can be provided corresponding to the photodiode 30.
  • the first light-shielding layer 71 is processed to form the first opening OP1 on a metal material deposited on the protective film 29 of the array substrate 2 by sputtering or the like, and a so-called external optical filter is used as the array substrate. It is different from the one bonded on the protective film 29 of 2. Attaching the external optical filter to the array substrate 2 makes it difficult to align the small aperture of the light-shielding layer corresponding to the first opening OP1 of the first light-shielding layer 71 of the present embodiment with the partial photodiode 30S-1. The degree is high.
  • the optical filter 7 of the present embodiment is directly formed on the protective film 29 of the array substrate 2, the first opening OP1 is more accurately formed than the external optical filter is bonded to the partial photodiode 30S. It can be provided on -1.
  • the first light-shielding layer 71 is formed of a metal material unlike the second light-shielding layer 72 formed of a resin material described later, it can be formed thinner than the second light-shielding layer 72, and the second light-shielding layer 71 can be formed thinner than the second light-shielding layer 72. It is possible to form the first opening OP1 smaller than the second opening OP2 formed in the light-shielding layer 72.
  • the thickness of the first light-shielding layer 71 is one tenth or less of the thickness of the second light-shielding layer 72.
  • the thickness of the first light-shielding layer 71 is 0.055 ⁇ m or more, for example 0.065 ⁇ m, and the thickness of the second light-shielding layer 71 is, for example, 1 ⁇ m.
  • the first light-shielding layer 71 is formed to be extremely thin compared to the thickness of the second light-shielding layer 72.
  • the filter layer 73 is provided in direct contact with the first light-shielding layer 71. In other words, the filter layer 73 is provided between the first light-shielding layer 71 and the first translucent resin layer 74 in the third direction Dz. The filter layer 73 also covers a region that overlaps with the first opening OP1 and is in contact with the protective film 29 of the array substrate 2 via the first opening OP1.
  • the filter layer 73 is a filter that blocks light in a predetermined wavelength band.
  • the filter layer 73 is, for example, an IR cut filter formed of a resin material colored in green to block infrared rays.
  • the optical filter 7 can improve the detection sensitivity by injecting, for example, a component of the wavelength band required for fingerprint detection in the light L2 into the photodiode 30.
  • the first translucent resin layer 74 is provided in direct contact with the filter layer 73.
  • the first translucent resin layer 74 is provided between the first light-shielding layer 71 and the second light-shielding layer 72 in the third direction Dz.
  • the first translucent resin layer 74 and the second translucent resin layer 75 are formed of, for example, a translucent acrylic resin.
  • the second light-shielding layer 72 is provided in direct contact with the first translucent resin layer 74.
  • the second light-shielding layer 72 is provided between the first light-shielding layer 71 and the lens 78 in the third direction Dz.
  • the second light-shielding layer 72 is provided with the second aperture OP2 in the region superposed on the photodiode 30 and the first aperture OP1.
  • the second opening OP2 is formed in a region overlapping the optical axis CL. More preferably, the center of the second opening OP2 and the center of the first opening OP1 are provided so as to overlap with the optical axis CL.
  • the second light-shielding layer 72 is formed of, for example, a black-colored resin material.
  • the second light-shielding layer 72 functions as a light absorption layer that absorbs the components of the light L2 traveling in the oblique direction other than the light L2 transmitted through the second opening OP2.
  • the second light-shielding layer 72 absorbs the light reflected by the first light-shielding layer 71.
  • the light reflected by the first light-shielding layer 71 repeats reflection a plurality of times and advances through the first translucent resin layer 74 as stray light.
  • the second light-shielding layer 72 can absorb external light incident from between the adjacent lenses 78. As a result, the reflected light of the second light-shielding layer 72 can be suppressed as compared with the structure in which the second light-shielding layer 72 is made of a metal material.
  • the second light-shielding layer 72 is not limited to the example of being formed of a resin material colored in black, and may be formed of a metal material whose surface is blackened.
  • the second translucent resin layer 75 is provided in direct contact with the second light-shielding layer 72.
  • the second translucent resin layer 75 is provided between the second light-shielding layer 72 and the lens 78.
  • the second translucent resin layer 75 also covers the region overlapping with the second opening OP2, and is in contact with the first translucent resin layer 74 via the second opening OP2.
  • the same material as the first translucent resin layer 74 is used for the second translucent resin layer 75, and the refractive index of the second translucent resin layer 75 is the same as the refractive index of the first translucent resin layer 74. Substantially equal. As a result, it is possible to suppress the reflection of light L2 at the interface between the first translucent resin layer 74 and the second translucent resin layer 75 at the second opening OP2.
  • the present invention is not limited to this, and the first translucent resin layer 74 and the second translucent resin layer 75 may be formed of different materials, and the refractive index of the first translucent resin layer 74 and the second.
  • the refractive index of the translucent resin layer 75 may be different.
  • the width W3 (diameter) of the lens 78 in the first direction Dx, the width W2 (diameter) of the second opening OP2 in the first direction Dx, and the width W1 of the first opening OP1 in the first direction Dx It becomes smaller in the order of (diameter). Further, the width W1 of the first opening OP1 in the first direction Dx is smaller than the width of the partial photodiode 30S-1 of the photodiode 30 in the first direction Dx.
  • the width W1 is 2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, for example, about 3.5 ⁇ m.
  • the width W2 is 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, for example, about 10.0 ⁇ m.
  • the width W3 is 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, for example, about 21.9 ⁇ m.
  • the thickness t2 of the second translucent resin layer 75 shown in FIG. 6 is substantially the same as the thickness t1 of the first translucent resin layer 74, or the thickness t1 of the first translucent resin layer 74. Formed thinner and thicker than.
  • the thickness t1 of the first translucent resin layer 74 and the thickness t2 of the second translucent resin layer 75 are formed to be thicker than the thickness t4 of the filter layer 73. Further, the thickness t1 of the first translucent resin layer 74 and the thickness t2 of the second translucent resin layer 75 are thicker than the thickness t3 of the protective film 29 of the array substrate 2.
  • the thickness t1 and the thickness t2 are 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, for example, the thickness t1 is about 18 ⁇ m.
  • the thickness t2 is, for example, about 16.5 ⁇ m.
  • the thickness t3 is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, for example, 4.5 ⁇ m or more.
  • the thickness t4 of the filter layer 73 as an example is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, for example, 1.35 ⁇ m.
  • the light L2-1 traveling in the third direction Dz is focused by the lens 78, and the second opening OP2 and the first opening It passes through OP1 and is incident on the photodiode 30.
  • the light L2-2 inclined by the angle ⁇ 1 with respect to the third direction Dz also passes through the second aperture OP2 and the first aperture OP1 and is incident on the photodiode 30.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for schematically explaining the progress of light when light in an oblique direction is incident on the optical filter.
  • FIG. 7 schematically shows the cross-sectional structure of two adjacent lenses 78-1 and 78-6, and the lenses 78-1 and 78-6 are the partial photodiodes 30S-1 of the photodiode 30, respectively. It is provided at a position where it overlaps with 30S-6.
  • FIG. 7 shows a case where light L2 traveling in a direction inclined in an oblique direction with respect to the third direction Dz is incident on the optical filter 7.
  • the angle ⁇ 2 formed by the light L2 and the third direction Dz is 65 °.
  • the light L2 incidentally incident on the lenses 78-1 and 78-6 in the oblique direction is condensed as light L2-3 and L2-5, respectively, and is shielded by the second light-shielding layer 72.
  • the light L2 incident on the second translucent resin layer 75 between the adjacent lenses 78 is refracted on the upper surface of the second translucent resin layer 75 to form the light L2-4, which is the second translucent resin layer. Proceed within 75.
  • a part of the light L2-4 is shielded by the second light-shielding layer 72.
  • the component of the light L2-4 transmitted through the second opening OP2 is shielded by the first light-shielding layer 71.
  • the optical filter 7 is formed of only one light-shielding layer by providing the first light-shielding layer 71 and the second light-shielding layer 72 (for example, in FIG. 7, the second light-shielding layer 72 is formed.
  • the second light-shielding layer 72 is formed.
  • the light L2 is not provided and is formed only by the first light-shielding layer 71
  • the detection device 1 can suppress the occurrence of crosstalk and improve the detection accuracy.
  • the width W2 of the second opening OP2 is larger than the width W1 of the first opening OP1, and the thickness t2 is formed to be substantially the same as or thinner than the thickness t1.
  • the second light-shielding layer 72 is arranged at a position far from the lens 78 in the third direction Dz. Therefore, as shown in FIG. 5, in a structure in which one photodiode 30 has a partial photodiode 30S and an opening OP2 is provided in each of the partial photodiodes 30S, the film thickness of the second translucent resin layer 75 is increased.
  • the thickness t2 is formed thinner than the thickness t1, the light L2 traveling in the direction parallel to the third direction Dz is incident on the photodiode 30, and the light L2 in the oblique direction is effective. It can be shielded from light.
  • the second light-shielding layer 72 may be formed thicker than the first light-shielding layer 71.
  • the film thickness of the second light-shielding layer 72 can be appropriately changed according to the characteristics required for the optical filter 7, including the width W2 of the second opening OP2.
  • the thickness t2 of the second translucent resin layer 75 can be appropriately changed according to the characteristics required for the optical filter 7.
  • the incident light may pass through both the second opening OP2 and the first opening OP1 and reach the photodiode 30. Even in this case, due to the above-described configuration, the light incident in the oblique direction is suppressed to an extremely small amount of light as compared with the light amount of the light L2 incident in the direction parallel to the third direction Dz.
  • the optical filter 7 is integrally formed with the array substrate 2. That is, the first light-shielding layer 71 of the optical filter 7 is provided in direct contact with the protective film 29, and a member such as an adhesive layer is provided between the first light-shielding layer 71 and the protective film 29. No. Since the optical filter 7 is formed by directly forming a film on the array substrate 2 and performing a process such as patterning, the optical filter 7 is compared with the case where the optical filter 7 is separately attached to the array substrate 2. It is possible to improve the positional accuracy between the first aperture OP1, the second aperture OP2 and the lens 78 of 7 and the photodiode 30.
  • FIG. 8 is a plan view showing the detection element.
  • various wirings such as a plurality of transistors, scanning lines, and signal lines included in the detection element 3 are omitted.
  • One detection element 3 is defined by, for example, a region surrounded by a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines.
  • the photodiode 30 has a plurality of partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8.
  • the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8 are arranged in a triangular lattice pattern.
  • the lenses 78-1, 78-2, ..., 78-8, and the first light-shielding layer shown in FIG. 5 are superimposed on each of the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8.
  • the first opening OP1 of 71 and the second opening OP2 of the second light-shielding layer 72 are provided.
  • the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 are arranged in the second direction Dy.
  • the partial photodiodes 30S-4 and 30S-5 are arranged in the second direction Dy, and are adjacent to the element train composed of the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 and the first direction Dx.
  • the partial photodiodes 30S-6, 30S-7, and 30S-8 are arranged in the second direction Dy, and are adjacent to the element train composed of the partial photodiodes 30S-4 and 30S-5 and the first direction Dx.
  • the positions of the partial photodiodes 30S in the second direction Dy are staggered between adjacent element rows.
  • Light L2 is incident on the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8 from the lenses 78-1, 78-2, ..., 78-8, respectively.
  • the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8 are electrically connected and function as one photodiode 30. That is, the signals output by each of the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8 are integrated, and one detection signal Vdet is output from the photodiode 30.
  • the partial photodiode 30S when it is not necessary to distinguish the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, ..., 30S-8, they are simply referred to as the partial photodiode 30S.
  • the partial photodiode 30S includes an i-type semiconductor layer 31, an n-type semiconductor layer 32, and a p-type semiconductor layer 33, respectively.
  • the i-type semiconductor layer 31 and the n-type semiconductor layer 32 are, for example, amorphous silicon (a-Si).
  • the p-type semiconductor layer 33 is, for example, polysilicon (p—Si).
  • the material of the semiconductor layer is not limited to this, and may be polysilicon, microcrystalline silicon, or the like.
  • n-type semiconductor layer 32 impurities are doped in a—Si to form an n + region.
  • impurities are doped in p—Si to form a p + region.
  • the i-type semiconductor layer 31 is, for example, a non-doped intrinsic semiconductor and has lower conductivity than the n-type semiconductor layer 32 and the p-type semiconductor layer 33.
  • the effective sensor region 37 in which the p-type semiconductor layer 33 and the i-type semiconductor layer 31 (n-type semiconductor layer 32) are connected is shown by a alternate long and short dash line.
  • the first opening OP1 of the first light-shielding layer 71 is provided so as to overlap with the sensor region 37.
  • the partial photodiode 30S has a different shape in a plan view.
  • the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 are each formed in a polygonal shape.
  • the partial photodiodes 30S-4, 30S-5, 30S-6, 30S-7, and 30S-8 are formed in a circular shape or a semicircular shape, respectively.
  • the n-type semiconductor layer 32 of the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 arranged in the second direction Dy is electrically connected by the connecting portions CN1-1 and CN1-2.
  • the p-type semiconductor layer 33 of the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 is electrically connected by the connecting portions CN2-1 and CN2-2.
  • the n-type semiconductor layer 32 (i-type semiconductor layer 31) of the partial photodiodes 30S-4, 30S-5, 30S-6, 30S-7, and 30S-8 is electrically connected by the base BA1.
  • the p-type semiconductor layer 33 of the partial photodiodes 30S-4, 30S-5, 30S-6, 30S-7, 30S-8 is electrically connected by the base BA2.
  • the base portion BA1 and the base portion BA2 are formed in a substantially pentagonal shape, and partial photodiodes 30S-4, 30S-5, 30S-6, 30S-7, and 30S-8 are provided at the apex positions.
  • the base BA2 and the p-type semiconductor layer 33 of the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 are electrically connected by the connecting portion CN2-3. As a result, a plurality of partial photodiodes 30S constituting one photodiode 30 are electrically connected.
  • the lower conductive layer 35 is provided in a region overlapping each of the partial photodiodes 30S.
  • Each of the lower conductive layers 35 has a circular shape in a plan view. That is, the lower conductive layer 35 may have a shape different from that of the partial photodiode 30S.
  • the partial photodiodes 30S-1, 30S-2, and 30S-3 are polygonal in plan view and are formed on the circular lower conductive layer 35.
  • the partial photodiodes 30S-4, 30S-5, 30S-6, 30S-7, and 30S-8 are circular or semicircular with a diameter smaller than that of the lower conductive layer 35 in a plan view, and are circular. It is formed on the lower conductive layer 35.
  • the same reference potential VCOM as the p-type semiconductor layer 33 is supplied to the lower conductive layer 35, and the parasitic capacitance between the lower conductive layer 35 and the p-type semiconductor layer 33 can be suppressed.
  • the upper conductive layer 34 electrically connects the n-type semiconductor layer 32 of the plurality of partial photodiodes 30S.
  • the upper conductive layer 34 is electrically connected to each transistor (reset transistor Mrst and source follower transistor Msf (see FIG. 4)) of the array substrate 2.
  • the upper conductive layer 34 may be provided in any manner, for example, may be provided so as to cover a part of the partial photodiode 30S, or may be provided so as to cover the entire partial photodiode 30S.
  • a partial photodiode 30S is provided for each of the plurality of lenses 78 and the plurality of first aperture OP1s.
  • the planar structure of the photodiode 30 shown in FIG. 8 is merely an example and can be changed as appropriate.
  • the number of partial photodiodes 30S included in one photodiode 30 may be 7 or less, or 9 or more.
  • the arrangement of the partial photodiode 30S is not limited to the triangular lattice shape, and may be arranged in a matrix shape, for example. Further, the arrangement of the plurality of lenses 78, the first aperture OP1 and the second aperture OP2 included in the optical filter 7 can be appropriately changed according to the configuration of the partial photodiode 30S.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX'in FIG. Note that FIG. 9 shows the cross-sectional configuration of the reset transistor Mrst included in the detection element 3 as well as the cross-sectional configuration of the partial photodiode 30S-1.
  • the cross-sectional configuration of the source follower transistor Msf and the read transistor Mrd included in the detection element 3 is the same as that of the reset transistor Mrst.
  • the substrate 21 is an insulating substrate, and for example, a glass substrate such as quartz or non-alkali glass, or a resin substrate such as polyimide is used.
  • the gate electrode 64 is provided on the substrate 21.
  • the insulating films 22 and 23 are provided on the substrate 21 so as to cover the gate electrode 64.
  • the insulating films 22, 23 and the insulating films 24, 25, 26 are inorganic insulating films, such as silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN).
  • the semiconductor layer 61 is provided on the insulating film 23.
  • the semiconductor layer 61 for example, polysilicon is used.
  • the semiconductor layer 61 is not limited to this, and may be a microcrystalline oxide semiconductor, an amorphous oxide semiconductor, low temperature polysilicon (LTPS: Low Temperature Polyrystalline Silicone) or the like.
  • the reset transistor Mrst has a bottom gate structure in which the gate electrode 64 is provided on the lower side of the semiconductor layer 61, but a top gate structure in which the gate electrode 64 is provided on the upper side of the semiconductor layer 61 may be used, and the gate electrode 64 is a semiconductor.
  • a dual gate structure provided on the upper side and the lower side of the layer 61 may be used.
  • the semiconductor layer 61 includes a channel region 61a, high-concentration impurity regions 61b and 61c, and low-concentration impurity regions 61d and 61e.
  • the channel region 61a is, for example, a non-doped intrinsic semiconductor or a low-impurity region, and has lower conductivity than the high-concentration impurity regions 61b and 61c and the low-concentration impurity regions 61d and 61e.
  • the channel region 61a is provided in a region overlapping the gate electrode 64.
  • the insulating films 24 and 25 are provided on the insulating film 23 so as to cover the semiconductor layer 61.
  • the source electrode 62 and the drain electrode 63 are provided on the insulating film 25.
  • the source electrode 62 is connected to the high-concentration impurity region 61b of the semiconductor layer 61 via the contact hole H5.
  • the drain electrode 63 is connected to the high-concentration impurity region 61c of the semiconductor layer 61 via the contact hole H3.
  • the source electrode 62 and the drain electrode 63 are composed of, for example, a laminated film of TiAlTi or TiAl, which is a laminated structure of titanium and aluminum.
  • the gate line GLsf is a wiring connected to the gate of the source follower transistor Msf.
  • the gate wire GLsf is provided in the same layer as the gate electrode 64.
  • the drain electrode 63 (connection wiring SLcn) is connected from the insulating film 22 to the gate wire GLsf via a contact hole penetrating the insulating film 25.
  • the lower conductive layer 35 is provided on the substrate 21 in the same layer as the gate electrode 64 and the gate wire GLsf.
  • the insulating film 22 and the insulating film 23 are provided on the lower conductive layer 35.
  • the photodiode 30 is provided on the insulating film 23.
  • the lower conductive layer 35 is provided between the substrate 21 and the p-type semiconductor layer 33. Since the lower conductive layer 35 is formed of the same material as the gate electrode 64, it functions as a light-shielding layer, and the lower conductive layer 35 can suppress the intrusion of light from the substrate 21 side into the photodiode 30.
  • the i-type semiconductor layer 31 is provided between the p-type semiconductor layer 33 and the n-type semiconductor layer 32.
  • the p-type semiconductor layer 33, the i-type semiconductor layer 31, and the n-type semiconductor layer 32 are laminated in this order on the insulating film 23.
  • the effective sensor region 37 shown in FIG. 8 is a region in which the i-type semiconductor layer 31 and the p-type semiconductor layer 33 are connected.
  • the p-type semiconductor layer 33 is provided on the insulating film 23 in the same layer as the semiconductor layer 61.
  • the insulating films 24, 25, and 26 are provided so as to cover the p-type semiconductor layer 33.
  • the insulating film 24 and the insulating film 25 are provided with a contact hole H13 at a position where they overlap with the p-type semiconductor layer 33.
  • the insulating film 26 is provided on the insulating film 25 so as to cover a plurality of transistors including the reset transistor Mrst.
  • the insulating film 26 covers the side surfaces of the insulating film 24 and the insulating film 25 constituting the inner wall of the contact hole H13. Further, the insulating film 26 is provided with a contact hole H14 at a position overlapping the p-type semiconductor layer 33.
  • the i-type semiconductor layer 31 is provided on the insulating film 26 and is connected to the p-type semiconductor layer 33 from the insulating film 24 via a contact hole H14 penetrating the insulating film 26.
  • the n-type semiconductor layer 32 is provided on the i-type semiconductor layer 31.
  • the insulating film 27 is provided on the insulating film 26 so as to cover the photodiode 30.
  • the insulating film 27 is provided in direct contact with the photodiode 30 and the insulating film 26.
  • the insulating film 27 is made of an organic material such as photosensitive acrylic.
  • the insulating film 27 is thicker than the insulating film 26.
  • the insulating film 27 has better step coverage than the inorganic insulating material, and is provided so as to cover the side surfaces of the i-type semiconductor layer 31 and the n-type semiconductor layer 32.
  • the upper conductive layer 34 is provided on the insulating film 27.
  • the upper conductive layer 34 is a conductive material having translucency such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the upper conductive layer 34 is provided following the surface of the insulating film 27, and is connected to the n-type semiconductor layer 32 via the contact hole H1 provided in the insulating film 27. Further, the upper conductive layer 34 is electrically connected to the drain electrode 63 of the reset transistor Mrst and the gate wire GLsf via the contact hole H2 provided in the insulating film 27.
  • the insulating film 28 is provided on the insulating film 27 so as to cover the upper conductive layer 34.
  • the insulating film 28 is an inorganic insulating film.
  • the insulating film 28 is provided as a protective layer that suppresses the intrusion of moisture into the photodiode 30.
  • the superimposed conductive layer 36 is provided on the insulating film 28.
  • the superimposed conductive layer 36 is a conductive material having translucency such as ITO.
  • the superimposed conductive layer 36 is a conductive layer that supplies the power supply potential VDD to the source follower transistor Msf, and is electrically connected to the source follower transistor Msf or the like at an arbitrary position.
  • the protective film 29 is provided on the insulating film 28 so as to cover the superposed conductive layer 36.
  • the protective film 29 is an organic protective film.
  • the protective film 29 is formed so as to flatten the surface of the detection device 1.
  • the p-type semiconductor layer 33 and the lower conductive layer 35 of the photodiode 30 are provided in the same layer as each transistor, so that the manufacturing process can be performed as compared with the case where the photodiode 30 is formed in a layer different from each transistor. Can be simplified.
  • the cross-sectional configuration of the photodiode 30 shown in FIG. 9 is just an example. Not limited to this, for example, the photodiode 30 may be provided in a layer different from that of each transistor, and the p-type semiconductor layer 33, the i-type semiconductor layer 31 and the n-type semiconductor layer 32 may be provided on the insulating film 26. They may be stacked and provided in order.
  • the detection device 1 of the present embodiment includes a substrate 21, a plurality of photodiodes 30 arranged on the substrate 21, and an optical filter 7 for covering the plurality of photodiodes 30.
  • the optical filter 7 is provided between a plurality of lenses 78 superposed on each of the plurality of photodiodes 30 and between the plurality of photodiodes 30 and the plurality of lenses 78, and is provided on each of the plurality of photodiodes 30.
  • a first light-shielding layer 71 having a first aperture OP1 in an overlapping region, a first light-shielding layer 71, and a plurality of lenses 78, and a plurality of photodiodes 30 and a plurality of first-opening OP1s. It has a second light-shielding layer 72 provided with a second opening OP2 in a region superimposed on each of them.
  • the first light-shielding layer 71 is made of a metal material
  • the second light-shielding layer 72 is made of a resin material.
  • the optical filter 7 is the light traveling in the direction parallel to the third direction Dz. While L2 is incident on the photodiode 30, the light L2 in the oblique direction can be effectively shielded to suppress the occurrence of crosstalk.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an optical filter according to the modified example 4.
  • the same components as those described in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
  • the filter layer 73 is provided between the first light-shielding layer 71 and the first translucent resin layer 74, but the position of the filter layer 73 is limited to this. Not done.
  • the filter layer 73 is provided in direct contact with the first translucent resin layer 74.
  • the filter layer 73 is provided between the first translucent resin layer 74 and the second light-shielding layer 72 in the third direction Dz.
  • the second light-shielding layer 72 is provided in direct contact with the filter layer 73.
  • the second opening OP2 of the second light-shielding layer 72 is provided on the filter layer 73, and the filter layer 73 is in contact with the second translucent resin layer 75 via the second opening OP2.
  • the filter layer 73 is not provided on the first light-shielding layer 71, and the first translucent resin layer 74 is provided in direct contact with the first light-shielding layer 71. It comes into contact with the protective film 29 of the array substrate 2 via the 1-opening OP1.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an optical filter according to the modified example 5.
  • the filter layer 73 is provided in direct contact with the second light-shielding layer 72.
  • the filter layer 73 is provided between the second light-shielding layer 72 and the second translucent resin layer 75 in the third direction Dz.
  • the filter layer 73 is provided so as to cover the second opening OP2 of the second light-shielding layer 72, and is in contact with the first translucent resin layer 74 via the second opening OP2.
  • the second translucent resin layer 75 is provided in direct contact with the filter layer 73.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an optical filter according to the modified example 6.
  • the filter layer 73 is provided in direct contact with the second translucent resin layer 75.
  • the lens 78 is provided in direct contact with the filter layer 73.
  • the filter layer 73 is not directly overlapped with any of the first opening OP1 of the first light-shielding layer 71 and the second opening OP2 of the second light-shielding layer 72.
  • the protective film 29, the first translucent resin layer 74, and the second translucent resin layer 75 are stacked in this order.
  • the thickness t4 of the filter layer 73 is sufficiently thinner than the thickness t1 of the first translucent resin layer 74 and the thickness t2 of the second translucent resin layer 75. Therefore, even when the stacking positions of the filter layers 73 are different as shown in the modified examples 4 to 6, the first opening OP1 of the first light-shielding layer 71 and the second opening OP2 of the second light-shielding layer 72 No need to make major changes.
  • FIG. 13 is a plan view showing an optical filter according to the modified example 7.
  • the optical filter 7D shown in FIG. 13 differs in that the relationship between the lens and the aperture OP of the light-shielding layer differs depending on the detection element 3.
  • the opening OP is intended for one or both of the first opening OP1 and the second opening OP2, and particularly indicates an opening that does not distinguish between the first opening OP1 and the second opening OP2. That is, in the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the number of lenses 78 in one detection element 3, the number of first aperture OP1 and the number of second aperture OP2 are the same in all detection elements 3.
  • FIG. 13 for example, when the detection element 3 and the detection element 3-1 are compared, the number of opening OPs in one detection element 3 and the number of opening OPs in the other detection element 3-1. Is different.
  • one photodiode 30 (first photodiode) has eight partial photodiodes 30S, and a second overlap with each of the eight partial photodiodes 30S. It has one aperture OP1 and a second aperture OP2, and has lenses 78 (78-1 to 78-8) overlapping each of the eight partial photodiodes 30S.
  • one photodiode 30 (second photodiode) is divided into eight partial photodiodes 30S and eight partial photodiodes 30S, respectively.
  • a first aperture having overlapping lenses 78 (78-1 to 78-8) and overlapping each of two partial photodiodes 30S-4 and 30S-5 (see FIG. 8) out of eight partial photodiodes 30S. It has an OP1 and a second opening OP2, and the six partial photodiodes 30S-1, 30S-2, 30S-3, 30S-6, 30S-7, 30S-8 (see FIG. 8) have an opening OP. Not formed.
  • one photodiode 30 is a lens 78 (78-1 to 78-8) overlapping each of the eight partial photodiodes 30S and the eight partial photodiodes 30S. ), And has a first opening OP1 and a second opening OP2 that overlap one of the eight partial photodiodes 30S-4, and has seven partial photodiodes 30S-1, 30S-. No opening OP is formed in 2, 30S-3, 30S-5, 30S-6, 30S-7, and 30S-8.
  • one photodiode 30 is a lens 78 (78-1 to 78-8) overlapping each of the eight partial photodiodes 30S and the eight partial photodiodes 30S. And overlaps with each of 7 partial photodiodes 30S-1, 30S-2, 30S-3, 30S-4, 30S-6, 30S-7, 30S-8 out of 8 partial photodiodes 30S. It has a first opening OP1 and a second opening OP2, and no opening OP is formed in one partial photodiode 30S-5.
  • the detection intensity can be made different for each detection element 3.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line XIV-XIV'of FIG.
  • the lens 78-1 and the second aperture OP2 are formed on the partial photodiode 30S-1 of the detection element 3-1 in FIG. 13, but the first aperture OP1 is not formed. That is, the partial photodiode 30S-1 is completely covered by the first light-shielding layer 71.
  • the portion where the opening OP is not formed is not limited to the example in which the first opening OP1 of the first shading layer 71 is not formed as shown in FIG. 14, but the first opening OP1 is formed but the second opening OP2 is formed.
  • the structure may not be formed. Further, the structure may be such that both the first opening OP1 and the second opening OP2 are not formed.
  • the light L2-1 and L2-2 that have passed through the second opening OP2 of the detection element 3 are the detection elements 3-.
  • the lens 78 can be omitted in a place where the opening OP is not formed on the partial photodiode 30S as shown in FIGS. 13 and 14.
  • the lens 78 is formed even on the partial photodiode 30S that is not detected.

Abstract

検出装置は、一つの検出素子と、検出素子に設けられた一つのフォトダイオードと、一つのフォトダイオードが有する複数の部分フォトダイオードと、複数の部分フォトダイオードを覆う有機保護膜と、複数の部分フォトダイオードのそれぞれに重畳して設けられた複数のレンズと、複数の有機保護膜と複数のレンズとの間に設けられ、複数の部分フォトダイオードのそれぞれに重畳する領域に第１開口が設けられた第１遮光層と、第１遮光層と、複数のレンズとの間に設けられ、複数の部分フォトダイオード及び複数の第１開口のそれぞれに重畳する領域に第２開口が設けられた第２遮光層と、第１遮光層と第２遮光層との間に設けられた第１透光性樹脂層と、第２遮光層と複数のレンズとの間に設けられた第２透光性樹脂層と、を有し、第１遮光層は、有機保護膜の上に直接、接して設けられる。

Description

検出装置
　本発明は、検出装置に関する。
　特許文献１には、複数のレンズを配列したレンズアレイと、複数の光センサを配列した光センサアレイと、レンズアレイと光センサアレイとの間に設けられたピンホールアレイとを有する画像入力光学系について記載されている。特許文献２には、マイクロレンズと光センサとの間に、開口が設けられた遮光層を有する光学撮像装置について記載されている。
特開平９－１７１１５４号公報 米国特許出願公開第２０２０／００８９９２８号明細書
　このような検出装置では、斜め方向の光が他の光センサに入射する、いわゆるクロストークが発生する可能性がある。このため、画像のぼやけが生じる等、検出精度が低下する場合がある。また、特許文献１の画像入力光学系では、レンズと光センサとピンホールアレイとの位置関係の制約が大きいので、フォトダイオードの配置ピッチを小さくして検出の高精細化を図る場合、クロストークを抑制することが困難となる可能性がある。
　本発明は、検出精度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、前記基板に形成された一つの検出素子と、前記検出素子に設けられた一つのフォトダイオードと、前記一つのフォトダイオードが有する複数の部分フォトダイオードと、複数の前記部分フォトダイオードを覆う有機保護膜と、複数の前記部分フォトダイオードのそれぞれに重畳して設けられた複数のレンズと、複数の前記有機保護膜と複数の前記レンズとの間に設けられ、複数の前記部分フォトダイオードのそれぞれに重畳する領域に第１開口が設けられた第１遮光層と、前記第１遮光層と、複数の前記レンズとの間に設けられ、複数の前記部分フォトダイオード及び複数の前記第１開口のそれぞれに重畳する領域に第２開口が設けられた第２遮光層と、前記第１遮光層と前記第２遮光層との間に設けられた第１透光性樹脂層と、前記第２遮光層と複数の前記レンズとの間に設けられた第２透光性樹脂層と、を有し、前記第１遮光層は、前記有機保護膜の上に直接、接して設けられる。
　本発明の一態様の検出装置は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された第１フォトダイオードを有する第１検出素子と、第２フォトダイオードを有する第２検出素子と、前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードに重なり、複数の開口を有する遮光層と、を備え、前記第１検出素子に重なる複数の前記開口の数と、前記第２検出素子に重なる前記複数の開口の数は、それぞれ異なる。
図１Ａは、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図１Ｂは、変形例１に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図１Ｃは、変形例２に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図１Ｄは、変形例３に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図３は、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４は、検出素子を示す回路図である。 図５は、実施形態に係る光フィルタを示す平面図である。 図６は、光フィルタを示す断面図である。 図７は、光フィルタに斜め方向の光が入射した場合の、光の進行を模式的に説明するための説明図である。 図８は、検出素子を示す平面図である。 図９は、図８のＩＸ－ＩＸ’断面図である。 図１０は、変形例４に係る光フィルタを示す断面図である。 図１１は、変形例５に係る光フィルタを示す断面図である。 図１２は、変形例６に係る光フィルタを示す断面図である。 図１３は、変形例７に係る光フィルタを示す平面図である。 図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ’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。
　図１Ａは、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｂは、変形例１に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｃは、変形例２に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｄは、変形例３に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。
　図１Ａに示すように、照明装置付き検出機器１２０は、検出装置１と、照明装置１２１と、を有する。検出装置１は、アレイ基板２と、光フィルタ７と、接着層１２５と、カバー部材１２２と、を有する。つまり、アレイ基板２の表面に垂直な方向において、アレイ基板２、光フィルタ７、接着層１２５、カバー部材１２２の順に積層されている。なお、後述するように検出装置１のカバー部材１２２を照明装置１２１に置き換えることもできる。接着層１２５は、光フィルタ７とカバー部材１２２とを接着させるものであればよく、検出領域ＡＡに相当する領域に接着層１２５は無い構造であっても構わない。検出領域ＡＡに接着層１２５が無い場合、検出領域ＡＡの外側の周辺領域ＧＡに相当する領域で接着層１２５がカバー部材１２２と光フィルタ７とを接着させている構造となる。また、検出領域ＡＡに設けられる接着層１２５は、単に光フィルタ７の保護層１２５と言い換えてもよい。
　図１Ａに示すように、照明装置１２１は、例えば、カバー部材１２２を検出装置１の検出領域ＡＡに対応する位置に設けられた導光板として用い、カバー部材１２２の一方端又は両端に並ぶ複数の光源１２３を有する、いわゆるサイドライト型のフロントライトであってもよい。つまり、カバー部材１２２は、光を照射する光照射面１２１ａを有し、照明装置１２１の一構成要素となっている。この照明装置１２１によれば、カバー部材１２２の光照射面１２１ａから検出対象である指Ｆｇに向けて光Ｌ１を照射する。光源として、例えば、所定の色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。
　また、図１Ｂに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の検出領域ＡＡの直下に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有するものであってもよく、光源を備えた照明装置１２１はカバー部材１２２としても機能する。
　また、照明装置１２１は、図１Ｂの例に限らず、図１Ｃに示すように、カバー部材１２２の側方や上方に設けられていてもよく、指Ｆｇの側方や上方から指Ｆｇに光Ｌ１を照射してもよい。
　さらには、図１Ｄに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の検出領域に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有する、いわゆる直下型のバックライトであってもよい。
　照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、検出対象である指Ｆｇにより光Ｌ２として反射される。検出装置１は、指Ｆｇで反射された光Ｌ２を検出することで、指Ｆｇの表面の凹凸（例えば、指紋）を検出する。さらに、検出装置１は、指紋の検出に加え、指Ｆｇの内部で反射した光Ｌ２を検出することで、生体に関する情報を検出してもよい。生体に関する情報は、例えば、静脈等の血管像や脈拍、脈波等である。照明装置１２１からの光Ｌ１の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。
　カバー部材１２２は、アレイ基板２及び光フィルタ７を保護するための部材であり、アレイ基板２及び光フィルタ７を覆っている。上述のように、照明装置１２１がカバー部材１２２を兼ねる構造でもよい。図１Ｃ及び図１Ｄに示すカバー部材１２２が照明装置１２１と分離されている構造においては、カバー部材１２２は、例えばガラス基板である。なお、カバー部材１２２はガラス基板に限定されず、樹脂基板等であってもよい。また、カバー部材１２２が設けられていなくてもよい。この場合、アレイ基板２及び光フィルタ７の表面に絶縁膜等の保護層が設けられ、指Ｆｇは検出装置１の保護層に接する。
　照明装置付き検出機器１２０は、図１Ｂに示すように、照明装置１２１に換えて表示パネルが設けられていてもよい。表示パネルは、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や無機ＥＬディスプレイ（マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤ）であってもよい。或いは、表示パネルは、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネル（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）や、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル（ＥＰＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。この場合であっても、表示パネルから照射された表示光（光Ｌ１）が指Ｆｇで反射された光Ｌ２に基づいて、指Ｆｇの指紋や生体に関する情報を検出することができる。
　図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。なお、図２以下で示す、第１方向Ｄｘは、基板２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、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。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、基板２１の法線方向である。
　図２に示すように、検出装置１は、アレイ基板２（基板２１）と、センサ部１０と、走査線駆動回路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。
　基板２１には、配線基板１１０を介して制御基板１０１が電気的に接続される。配線基板１１０は、例えば、フレキシブルプリント基板やリジット基板である。配線基板１１０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、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給し、センサ部１０の動作を制御する。電源回路１０３は、電源電位ＶＤＤや基準電位ＶＣＯＭ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。なお、本実施形態においては、検出回路４８が配線基板１１０に配置される場合を例示したがこれに限られない。検出回路４８は、基板２１の上に配置されてもよい。
　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及び周辺領域ＧＡは、基板２１と平行な面方向に延在している。検出領域ＡＡ内には、センサ部１０の各素子（検出素子３）が設けられている。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、各素子（検出素子３）が設けられない領域である。すなわち、周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と基板２１の外縁部との間の領域である。周辺領域ＧＡ内には、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６が設けられる。走査線駆動回路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。
　センサ部１０の複数の検出素子３は、それぞれ、センサ素子としてフォトダイオード３０を有する光センサである。フォトダイオード３０は、光電変換素子であり、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。より具体的には、フォトダイオード３０は、ＰＩＮ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　Ｎｅｇａｔｉｖｅ）フォトダイオードである。また、フォトダイオード３０はＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｈｏｔｏ　Ｄｉｏｄｅ）と言い換えてもよい。検出素子３は、検出領域ＡＡにマトリクス状に配列される。複数の検出素子３が有するフォトダイオード３０は、走査線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ）に従って検出を行う。複数のフォトダイオード３０は、それぞれに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。検出装置１は、複数のフォトダイオード３０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。
　図３は、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に示すように、検出装置１は、さらに検出制御回路１１と検出部４０と、を有する。検出制御回路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のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。
　検出制御回路１１は、走査線駆動回路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。検出制御回路１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ等の各種制御信号を走査線駆動回路１５に供給する。また、検出制御回路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。
　走査線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数の走査線（読出制御走査線ＧＬｒｄ、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ（図４参照））を駆動する回路である。走査線駆動回路１５は、複数の走査線を順次又は同時に選択し、選択された走査線にゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ）を供給する。これにより、走査線駆動回路１５は、走査線に接続された複数のフォトダイオード３０を選択する。
　信号線選択回路１６は、複数の出力信号線ＳＬ（図４参照）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、検出制御回路１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された出力信号線ＳＬ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３０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、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、記憶回路４６と、検出タイミング制御回路４７と、を備える。検出タイミング制御回路４７は、検出制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理回路４４と、座標抽出回路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回路４２及びＡ／Ｄ変換回路４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅回路４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する回路であり、例えば、積分回路である。Ａ／Ｄ変換回路４３は、検出信号増幅回路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。
　信号処理回路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。信号処理回路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、信号処理回路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してもよい。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素飽和度等である。
　記憶回路４６は、信号処理回路４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶回路４６は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、レジスタ回路等であってもよい。
　座標抽出回路４５は、信号処理回路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。また、座標抽出回路４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。座標抽出回路４５は、センサ部１０の各検出素子３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を生成する。なお、座標抽出回路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の回路構成例について説明する。図４は、検出素子を示す回路図である。図４に示すように、検出素子３は、フォトダイオード３０、リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆを有する。リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、１つのフォトダイオード３０に対応して設けられる。リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、それぞれｎ型ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。ただし、これに限定されず、各トランジスタは、それぞれｐ型ＴＦＴで構成されてもよい。
　フォトダイオード３０のアノードには、基準電位ＶＣＯＭが印加される。フォトダイオード３０のカソードは、ノードＮ１に接続される。ノードＮ１は、容量素子Ｃｓ、リセットトランジスタＭｒｓｔのソース又はドレインの一方及びソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに接続される。さらにノードＮ１には、寄生容量Ｃｐが存在する。フォトダイオード３０に光が入射した場合、フォトダイオード３０から出力された信号（電荷）は、容量素子Ｃｓに蓄積される。ここで、容量素子Ｃｓは、例えば、フォトダイオード３０に接続された上部導電層３４と下部導電層３５（図９参照）との間に形成される容量である。寄生容量Ｃｐは、容量素子Ｃｓに付加された容量であり、アレイ基板２に設けられた各種配線、電極間に形成される容量である。
　リセットトランジスタＭｒｓｔのゲートは、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに接続される。リセットトランジスタＭｒｓｔのソース又はドレインの他方には、リセット電位Ｖｒｓｔが供給される。リセットトランジスタＭｒｓｔがリセット制御信号ＲＳＴに応答してオン（導通状態）になると、ノードＮ１の電位がリセット電位Ｖｒｓｔにリセットされる。基準電位ＶＣＯＭは、リセット電位Ｖｒｓｔよりも低い電位を有しており、フォトダイオード３０は、逆バイアス駆動される。
　ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、電源電位ＶＤＤが供給される端子と読出トランジスタＭｒｄ（ノードＮ２）との間に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートは、ノードＮ１に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートには、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）が供給される。これにより、ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号を読出トランジスタＭｒｄに出力する。
　読出トランジスタＭｒｄは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのソース（ノードＮ２）と出力信号線ＳＬ（ノードＮ３）との間に接続される。読出トランジスタＭｒｄのゲートは、読出制御走査線ＧＬｒｄに接続される。読出トランジスタＭｒｄが読出制御信号ＲＤに応答してオンになると、ソースフォロワトランジスタＭｓｆから出力される信号、すなわち、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号が、検出信号Ｖｄｅｔとして出力信号線ＳＬに出力される。
　なお、図４に示す例では、リセットトランジスタＭｒｓｔ及び読出トランジスタＭｒｄは、それぞれ、２つのトランジスタが直列に接続されて構成されたいわゆるダブルゲート構造である。ただし、これに限定されず、リセットトランジスタＭｒｓｔ及び読出トランジスタＭｒｄは、シングルゲート構造でもよく、３つ以上のトランジスタが直列に接続されたマルチゲート構造でもよい。また、１つの検出素子３の回路は、リセットトランジスタＭｒｓｔ、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄの３つのトランジスタを有する構成に限定されない。検出素子３は、２つ、又は、４つ以上のトランジスタを有していてもよい。
　次に、検出素子３及び光フィルタ７の詳細な構成について説明する。図５は、実施形態に係る光フィルタを示す平面図である。光フィルタ７は、指Ｆｇ等の被検出体で反射された光Ｌ２のうち、第３方向Ｄｚに進行する成分をフォトダイオード３０に向けて透過させ、斜め方向に進行する成分を遮蔽する光学素子である。光フィルタ７は、コリメートアパーチャ、あるいは、コリメータとも呼ばれる。
　図５に示すように、光フィルタ７は、マトリクス状に配列された複数の検出素子３（フォトダイオード３０）を覆って設けられる。光フィルタ７は、複数の検出素子３を覆う第１透光性樹脂層７４及び第２透光性樹脂層７５と、複数の検出素子３のそれぞれに設けられた複数のレンズ７８を有する。１つの検出素子３に対して複数のレンズ７８が配置される。図５に示す例では、１つの検出素子３に、レンズ７８－１、７８－２、・・・、７８－８の８個のレンズ７８が設けられる。複数のレンズ７８－１、７８－２、・・・、７８－８は、三角格子状に配置される。また、後述するように、１つの検出素子３は、複数の検出領域（部分フォトダイオード３０Ｓ）を有し、１つの検出素子３における複数の検出領域それぞれにレンズ７８が対応する構造となる。
　ただし、１つの検出素子３に配置される複数のレンズ７８の数は、複数の検出領域の数に合わせ、７個以下でもよいし、９個以上でもよい。複数のレンズ７８の配置も、フォトダイオード３０の構成に応じて適宜変更できる。
　図６は、光フィルタを示す断面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。なお、図６では、アレイ基板２の構成を簡略化して示しており、フォトダイオード３０（部分フォトダイオード３０Ｓ－１）と、フォトダイオード３０を覆う保護膜２９と、を模式的に示している。
　図６に示すように、光フィルタ７は、第１遮光層７１と、第２遮光層７２と、フィルタ層７３と、第１透光性樹脂層７４と、第２透光性樹脂層７５と、レンズ７８と、を有する。本実施形態では、保護膜２９の上に、第１遮光層７１、フィルタ層７３、第１透光性樹脂層７４、第２遮光層７２、第２透光性樹脂層７５、レンズ７８の順に積層されている。
　レンズ７８は、１つのフォトダイオード３０の部分フォトダイオード３０Ｓ－１に重畳する領域に設けられる。レンズ７８は、凸レンズである。レンズ７８の光軸ＣＬは、第３方向Ｄｚと平行方向に設けられ、部分フォトダイオード３０Ｓ－１と交差する。レンズ７８は、第２透光性樹脂層７５の上に直接接して設けられる。また、本実施形態では、隣接するレンズ７８の間では、第２透光性樹脂層７５の上に遮光層等が設けられていない。
　第１遮光層７１は、アレイ基板２の保護膜２９の上に直接、接して設けられる。言い換えると、第１遮光層７１は、第３方向Ｄｚでフォトダイオード３０とレンズ７８との間に設けられる。また、第１遮光層７１には、フォトダイオード３０に重畳する領域に第１開口ＯＰ１が設けられる。第１開口ＯＰ１は、光軸ＣＬと重なる領域に形成される。
　第１遮光層７１はアレイ基板２の保護膜２９上に直接、接して設けられる。第１遮光層７１は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料で形成されている。これにより、第１遮光層７１は、第１開口ＯＰ１を透過する光Ｌ２以外の、斜め方向に進行する光Ｌ２の成分を反射することができる。また、第１遮光層７１が金属材料で形成されているので、第１開口ＯＰ１の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ１（直径）を精度よく形成することができる。したがって、フォトダイオード３０の配置ピッチや面積が小さい場合でも、フォトダイオード３０に対応させて第１開口ＯＰ１を設けることができる。
　第１遮光層７１は、アレイ基板２の保護膜２９上にスパッタなどで堆積された金属材料に第１開口ＯＰ１を形成する加工が施されるものであり、いわゆる外付けの光フィルタをアレイ基板２の保護膜２９上に貼り合わせるものとは異なる。外付け光フィルタをアレイ基板２に貼り合わせることは、特に本実施形態の第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１に相当する遮光層の小さな開口と部分フォトダイオード３０Ｓ－１との位置合わせの難易度が高い。一方、本実施形態の光フィルタ７はアレイ基板２の保護膜２９上に直接形成していくものであるため、外付けの光フィルタを貼り合わせるよりも精度よく第１開口ＯＰ１を部分フォトダイオード３０Ｓ－１上に設けることが可能となる。
　さらに第１遮光層７１は、後述する樹脂材料で形成される第２遮光層７２と異なり金属材料により形成されるものであるため、第２遮光層７２よりも薄く形成することができ、第２遮光層７２に形成される第２開口ＯＰ２よりも小さな第１開口ＯＰ１を形成することができる。第１遮光層７１の厚さは、第２遮光層７２の厚さの１０分の１以下である。一例として、第１遮光層７１の厚さは、０．０５５μｍ以上であり、例えば０．０６５μｍであり、第２遮光層の厚さは例えば１μｍである。第１遮光層７１は第２遮光層７２の厚さに比べ極めて薄く形成されることになる。
　フィルタ層７３は、第１遮光層７１の上に直接、接して設けられる。言い換えると、フィルタ層７３は、第３方向Ｄｚで、第１遮光層７１と第１透光性樹脂層７４との間に設けられる。フィルタ層７３は、第１開口ＯＰ１と重畳する領域も覆っており、第１開口ＯＰ１を介してアレイ基板２の保護膜２９と接する。フィルタ層７３は、所定の波長帯域の光を遮光するフィルタである。フィルタ層７３は、例えば、緑色に着色された樹脂材料で形成され、赤外線を遮光するＩＲカットフィルタである。これにより、光フィルタ７は、光Ｌ２のうち、例えば指紋検出に必要な波長帯域の成分をフォトダイオード３０に入射させて、検出感度を向上させることができる。
　第１透光性樹脂層７４は、フィルタ層７３の上に直接、接して設けられる。言い換えると、第１透光性樹脂層７４は、第３方向Ｄｚで、第１遮光層７１と第２遮光層７２との間に設けられる。第１透光性樹脂層７４及び第２透光性樹脂層７５は、例えば透光性のアクリル系樹脂で形成される。
　第２遮光層７２は、第１透光性樹脂層７４の上に直接、接して設けられる。言い換えると、第２遮光層７２は、第３方向Ｄｚで第１遮光層７１と、レンズ７８との間に設けられる。また、第２遮光層７２には、フォトダイオード３０及び第１開口ＯＰ１に重畳する領域に第２開口ＯＰ２が設けられる。第２開口ＯＰ２は、光軸ＣＬと重なる領域に形成される。より好ましくは、第２開口ＯＰ２の中心及び第１開口ＯＰ１の中心は、光軸ＣＬと重なって設けられる。
　第２遮光層７２は、例えば黒色に着色された樹脂材料で形成される。これにより、第２遮光層７２は、第２開口ＯＰ２を透過する光Ｌ２以外の、斜め方向に進行する光Ｌ２の成分を吸収する光吸収層として機能する。また、第２遮光層７２は、第１遮光層７１で反射された光を吸収する。これにより、第２遮光層７２が金属材料で形成された構成に比べて、第１遮光層７１で反射された光が、複数回反射を繰り返して迷光として第１透光性樹脂層７４を進行し、他のフォトダイオード３０に入射することを抑制できる。また、第２遮光層７２は、隣接するレンズ７８の間から入射した外光を吸収することができる。これにより、第２遮光層７２が金属材料で形成された構成に比べて、第２遮光層７２での反射光を抑制できる。ただし、第２遮光層７２は、黒色に着色された樹脂材料により形成される例に限らず、表面に黒色化処理された金属材料により形成されるものであってもよい。
　第２透光性樹脂層７５は、第２遮光層７２の上に直接、接して設けられる。言い換えると、第２透光性樹脂層７５は、第２遮光層７２とレンズ７８との間に設けられる。また、第２透光性樹脂層７５は、第２開口ＯＰ２と重畳する領域も覆っており、第２開口ＯＰ２を介して第１透光性樹脂層７４と接する。
　第２透光性樹脂層７５は、第１透光性樹脂層７４と同じ材料が用いられ、第２透光性樹脂層７５の屈折率は、第１透光性樹脂層７４の屈折率と実質的に等しい。これにより、第２開口ＯＰ２での、第１透光性樹脂層７４と第２透光性樹脂層７５との界面での光Ｌ２の反射を抑制することができる。ただしこれに限定されず、第１透光性樹脂層７４と第２透光性樹脂層７５とは異なる材料で形成されていてもよく、第１透光性樹脂層７４の屈折率と第２透光性樹脂層７５の屈折率とが異なっていてもよい。
　本実施形態では、レンズ７８の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ３（径）、第２開口ＯＰ２の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ２（径）、第１開口ＯＰ１の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ１（径）の順に小さくなっている。また、第１開口ＯＰ１の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ１は、フォトダイオード３０の部分フォトダイオード３０Ｓ－１の第１方向Ｄｘでの幅よりも小さい。幅Ｗ１は、２μｍ以上、１０μｍ以下、例えば３．５μｍ程度である。幅Ｗ２は、３μｍ以上、２０μｍ以下、例えば１０．０μｍ程度である。幅Ｗ３は、１０μｍ以上、５０μｍ以下、例えば２１．９μｍ程度である。
　また、図６に示す第２透光性樹脂層７５の厚さｔ２は、第１透光性樹脂層７４の厚さｔ１とほぼ同じか、あるいは第１透光性樹脂層７４の厚さｔ１よりも薄くよりも厚く形成される。第１透光性樹脂層７４の厚さｔ１及び第２透光性樹脂層７５の厚さｔ２は、フィルタ層７３の厚さｔ４よりも厚く形成される。また、第１透光性樹脂層７４の厚さｔ１及び第２透光性樹脂層７５の厚さｔ２は、アレイ基板２の保護膜２９の厚さｔ３よりも厚い。厚さｔ１及び厚さｔ２は、３μｍ以上、３０μｍ以下、例えば厚さｔ１は１８μｍ程度である。厚さｔ２は、例えば１６．５μｍ程度である。厚さｔ３は、１μｍ以上、１０μｍ以下、例えば４．５μｍ以上である。また、一例としてのフィルタ層７３の厚さｔ４は、１μｍ以上、５μｍ以下、例えば１．３５μｍである。
　このような構成により、指Ｆｇ等の被検出体で反射された光Ｌ２のうち、第３方向Ｄｚに進行する光Ｌ２－１は、レンズ７８で集光され、第２開口ＯＰ２及び第１開口ＯＰ１を透過して、フォトダイオード３０に入射する。また、第３方向Ｄｚに対して角度θ１だけ傾斜した光Ｌ２－２についても、第２開口ＯＰ２及び第１開口ＯＰ１を透過して、フォトダイオード３０に入射する。
　図７は、光フィルタに斜め方向の光が入射した場合の、光の進行を模式的に説明するための説明図である。図７では、隣り合う２つのレンズ７８－１、７８－６の断面構造を模式的に示しており、レンズ７８－１、７８－６は、それぞれ、フォトダイオード３０の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－６と重畳する位置に設けられる。また、図７は、光フィルタ７に、第３方向Ｄｚに対して斜め方向に傾斜した方向に進行する光Ｌ２が入射した場合を示す。図７に示す例では、光Ｌ２と第３方向Ｄｚとが成す角度θ２は、６５°である。
　図７に示すように、レンズ７８－１、７８－６に斜め方向に入射した光Ｌ２は、それぞれ光Ｌ２－３、Ｌ２－５として集光され、第２遮光層７２で遮光される。また、隣り合うレンズ７８の間の第２透光性樹脂層７５に入射した光Ｌ２は、第２透光性樹脂層７５の上面で屈折して光Ｌ２－４として第２透光性樹脂層７５内を進行する。光Ｌ２－４の一部は、第２遮光層７２で遮光される。また、第２開口ＯＰ２を透過した光Ｌ２－４の成分は、第１遮光層７１で遮光される。
　このように、光フィルタ７は、第１遮光層７１及び第２遮光層７２を設けることにより、１層の遮光層のみで形成されている場合（例えば、図７において、第２遮光層７２が設けられず、第１遮光層７１のみで形成されている場合）に比べて、斜め方向から入射する光Ｌ２を効果的に遮光して、いわゆるクロストークが発生することを抑制することができる。
　また第１遮光層７１及び第２遮光層７２を設けた場合であっても、第３方向Ｄｚに平行な方向に入射する光Ｌ２に対しては、第１遮光層７１及び第２遮光層７２により遮光されることを抑制して効率よく部分フォトダイオード３０Ｓに入射できる。以上のように、検出装置１は、クロストークの発生を抑制して、検出精度を向上させることが可能である。
　また、図６に示すように、第２開口ＯＰ２の幅Ｗ２が第１開口ＯＰ１の幅Ｗ１よりも大きく、厚さｔ２が厚さｔ１とほぼ同じかもしくは薄く形成される。ここで、仮に厚さｔ２が厚さｔ１よりも厚く形成された場合、第２遮光層７２は第３方向Ｄｚでレンズ７８に遠い位置に配置される。このため、図５に示すように１つのフォトダイオード３０が部分フォトダイオード３０Ｓを有し、部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに開口ＯＰ２を設けた構造において、第２透光性樹脂層７５の膜厚が厚いほど、レンズ７８を透過して進行する斜め方向の光Ｌ２を、第２遮光層７２は、十分に遮光することができない可能性がある。このことは、１つの検出素子３に配置される複数のレンズ７８が密になればなるほど顕著となる。本実施形態では、厚さｔ２が厚さｔ１よりも薄く形成されているので、第３方向Ｄｚに平行な方向に進行する光Ｌ２をフォトダイオード３０に入射させるとともに、斜め方向の光Ｌ２を効果的に遮光することができる。
　また、図６に示す例に限らず、第２遮光層７２は第１遮光層７１よりも厚く形成されるものであってもよい。第２遮光層７２の膜厚については第２開口ＯＰ２の幅Ｗ２を含め光フィルタ７に求められる特性に合わせて適宜変更可能である。第２透光性樹脂層７５の厚さｔ２は、光フィルタ７に求められる特性に合わせて適宜変更可能である。
　なお、入射する光の角度によっては、第２開口ＯＰ２及び第１開口ＯＰ１の両方を透過してフォトダイオード３０に達する可能性がある。この場合であっても、上述した構成により、斜め方向に入射する光は、第３方向Ｄｚに平行な方向に入射する光Ｌ２の光量に比べてきわめて小さい光量に抑制される。
　また、光フィルタ７は、アレイ基板２と一体に形成されている。すなわち、光フィルタ７の第１遮光層７１は、保護膜２９の上に直接、接して設けられており、第１遮光層７１と保護膜２９との間に粘着層等の部材が設けられていない。光フィルタ７は、アレイ基板２上に直接、成膜され、パターニング等の工程が施されて形成されるので、光フィルタ７を別体でアレイ基板２に貼り合わせた場合に比べて、光フィルタ７の第１開口ＯＰ１、第２開口ＯＰ２及びレンズ７８と、フォトダイオード３０との位置精度を向上させることができる。
　図８は、検出素子を示す平面図である。なお、図８では、図面を見やすくするために、検出素子３が有する複数のトランジスタ及び走査線、信号線等の各種配線を省略して示す。１つの検出素子３は、例えば、複数の走査線と、複数の信号線とで囲まれた領域で規定される。
　図８に示すように、フォトダイオード３０は、複数の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８を有する。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８は、三角格子状に配置される。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８のそれぞれに重畳して、図５に示すレンズ７８－１、７８－２、・・・、７８－８、第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１及び第２遮光層７２の第２開口ＯＰ２が設けられる。
　より具体的には、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３は、第２方向Ｄｙに配列される。部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５は、第２方向Ｄｙに配列され、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３で構成される素子列と第１方向Ｄｘに隣り合う。部分フォトダイオード３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８は、第２方向Ｄｙに配列され、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５で構成される素子列と第１方向Ｄｘに隣り合う。隣接する素子列間で、部分フォトダイオード３０Ｓの第２方向Ｄｙでの位置が、互い違いに配置される。
　部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８には、それぞれ、レンズ７８－１、７８－２、・・・、７８－８から光Ｌ２が入射する。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８は、電気的に接続され、１つのフォトダイオード３０として機能する。つまり、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８のそれぞれが出力する信号が統合されて、フォトダイオード３０から１つの検出信号Ｖｄｅｔが出力される。なお以下の説明では、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８を区別して説明する必要が無い場合には、単に部分フォトダイオード３０Ｓと表す。
　部分フォトダイオード３０Ｓは、それぞれｉ型半導体層３１、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３を含む。ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２は、例えば、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）である。ｐ型半導体層３３は、例えば、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）である。なお、半導体層の材料は、これに限定されず、ポリシリコン、微結晶シリコン等であってもよい。
　ｎ型半導体層３２は、ａ－Ｓｉに不純物がドープされてｎ＋領域を形成する。ｐ型半導体層３３は、ｐ－Ｓｉに不純物がドープされてｐ＋領域を形成する。ｉ型半導体層３１は、例えば、ノンドープの真性半導体であり、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３よりも低い導電性を有する。
　また、図８では、ｐ型半導体層３３とｉ型半導体層３１（ｎ型半導体層３２）とが接続された実効的なセンサ領域３７を一点鎖線で示している。第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１は、センサ領域３７と重畳して設けられる。
　部分フォトダイオード３０Ｓは、平面視で、それぞれ異なる形状を有する。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３は、それぞれ、多角形状で形成される。また、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８は、それぞれ、円形状又は半円形状で形成される。
　第２方向Ｄｙに配列された部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｎ型半導体層３２は、連結部ＣＮ１－１、ＣＮ１－２により電気的に接続される。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｐ型半導体層３３は、連結部ＣＮ２－１、ＣＮ２－２により電気的に接続される。
　また、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８のｎ型半導体層３２（ｉ型半導体層３１）は、基部ＢＡ１により電気的に接続される。部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８のｐ型半導体層３３は、基部ＢＡ２により電気的に接続される。基部ＢＡ１、基部ＢＡ２は、略五角形状に形成され、頂点の位置に部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８が設けられる。基部ＢＡ２と、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｐ型半導体層３３とは、連結部ＣＮ２－３により電気的に接続される。これにより、１つのフォトダイオード３０を構成する複数の部分フォトダイオード３０Ｓが電気的に接続される。
　下部導電層３５は、部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれと重なる領域に設けられる。下部導電層３５は、いずれも平面視で円形状である。つまり、下部導電層３５は、部分フォトダイオード３０Ｓと異なる形状であってもよい。例えば、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３は、平面視で多角形状であり、円形状の下部導電層３５の上に形成される。部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８は、平面視で、下部導電層３５よりも小さい径を有する円形状又は半円形状であり、円形状の下部導電層３５の上に形成される。下部導電層３５には、ｐ型半導体層３３と同じ基準電位ＶＣＯＭが供給され、下部導電層３５とｐ型半導体層３３との間の寄生容量を抑制することができる。
　上部導電層３４は、複数の部分フォトダイオード３０Ｓのｎ型半導体層３２を電気的に接続する。上部導電層３４は、アレイ基板２の各トランジスタ（リセットトランジスタＭｒｓｔ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆ（図４参照））と電気的に接続される。上部導電層３４は、どのように設けられていてもよく、例えば、部分フォトダイオード３０Ｓの一部を覆っていてもよいし、部分フォトダイオード３０Ｓの全体を覆って設けられていてもよい。
　本実施形態では、複数のレンズ７８及び複数の第１開口ＯＰ１ごとに部分フォトダイオード３０Ｓが設けられている。これにより、フォトダイオード３０が、平面視で検出素子３の全体を覆うように四角形状等のベタ膜で形成された構成に比べて、複数のレンズ７８及び複数の第１開口ＯＰ１に重畳しない領域での半導体層や配線層を削減できるので、フォトダイオード３０の寄生容量を抑制することができる。
　なお、図８に示すフォトダイオード３０の平面構造は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。１つのフォトダイオード３０が有する部分フォトダイオード３０Ｓの数は、７個以下でもよいし、９個以上でもよい。部分フォトダイオード３０Ｓの配置は、三角格子状に限定されず、例えば、マトリクス状に配置されていてもよい。また、光フィルタ７が有する複数のレンズ７８、第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２の配置も、部分フォトダイオード３０Ｓの構成に応じて適宜変更できる。
　図９は、図８のＩＸ－ＩＸ’断面図である。なお、図９では、部分フォトダイオード３０Ｓ－１の断面構成とともに、検出素子３が有するリセットトランジスタＭｒｓｔの断面構成を示している。なお、検出素子３が有するソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄの断面構成もリセットトランジスタＭｒｓｔと同様である。
　基板２１は絶縁基板であり、例えば、石英、無アルカリガラス等のガラス基板、又はポリイミド等の樹脂基板が用いられる。ゲート電極６４は、基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２、２３は、ゲート電極６４を覆って基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２、２３及び絶縁膜２４、２５、２６は、無機絶縁膜であり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。
　半導体層６１は、絶縁膜２３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（ＬＴＰＳ：Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）等であってもよい。リセットトランジスタＭｒｓｔは、ゲート電極６４が半導体層６１の下側に設けられたボトムゲート構造であるが、ゲート電極６４が半導体層６１の上側に設けられたトップゲート構造でもよく、ゲート電極６４が半導体層６１の上側及び下側に設けられたデュアルゲート構造でもよい。
　半導体層６１は、チャネル領域６１ａと、高濃度不純物領域６１ｂ、６１ｃと、低濃度不純物領域６１ｄ、６１ｅと、を含む。チャネル領域６１ａは、例えば、ノンドープの真性半導体又は低不純物領域であり、高濃度不純物領域６１ｂ、６１ｃ及び低濃度不純物領域６１ｄ、６１ｅよりも低い導電性を有する。チャネル領域６１ａは、ゲート電極６４と重なる領域に設けられる。
　絶縁膜２４、２５は、半導体層６１を覆って絶縁膜２３の上に設けられる。ソース電極６２及びドレイン電極６３は、絶縁膜２５の上に設けられる。ソース電極６２は、コンタクトホールＨ５を介して半導体層６１の高濃度不純物領域６１ｂと接続される。また、ドレイン電極６３は、コンタクトホールＨ３を介して、半導体層６１の高濃度不純物領域６１ｃに接続される。ソース電極６２及びドレイン電極６３は、例えば、チタンとアルミニウムとの積層構造であるＴｉＡｌＴｉ又はＴｉＡｌの積層膜で構成されている。
　ゲート線ＧＬｓｆは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに接続される配線である。ゲート線ＧＬｓｆは、ゲート電極６４と同層に設けられる。ドレイン電極６３（接続配線ＳＬｃｎ）は、絶縁膜２２から絶縁膜２５を貫通するコンタクトホールを介してゲート線ＧＬｓｆに接続される。
　次に、フォトダイオード３０の断面構成について説明する。図９では、部分フォトダイオード３０Ｓ－１について説明するが、部分フォトダイオード３０Ｓ－１についての説明は、他の部分フォトダイオード３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８にも適用できる。図９に示すように、下部導電層３５は、ゲート電極６４及びゲート線ＧＬｓｆと同層に基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２及び絶縁膜２３は、下部導電層３５の上に設けられる。フォトダイオード３０は、絶縁膜２３の上に設けられる。言い換えると、下部導電層３５は、基板２１と、ｐ型半導体層３３との間に設けられる。下部導電層３５が、ゲート電極６４と同じ材料で形成されることで遮光層として機能し、下部導電層３５は、フォトダイオード３０への基板２１側からの光の侵入を抑制できる。
　第３方向Ｄｚで、ｉ型半導体層３１は、ｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２との間に設けられる。本実施形態では、絶縁膜２３の上に、ｐ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の順に積層されている。図８に示した実効的なセンサ領域３７は、ｉ型半導体層３１とｐ型半導体層３３とが接続された領域である。
　具体的には、ｐ型半導体層３３は、半導体層６１と同層に、絶縁膜２３の上に設けられる。絶縁膜２４、２５、及び、２６は、ｐ型半導体層３３を覆って設けられる。絶縁膜２４及び絶縁膜２５は、ｐ型半導体層３３と重なる位置にコンタクトホールＨ１３が設けられる。絶縁膜２６は、リセットトランジスタＭｒｓｔを含む複数のトランジスタを覆って絶縁膜２５の上に設けられる。絶縁膜２６は、コンタクトホールＨ１３の内壁を構成する絶縁膜２４及び絶縁膜２５の側面を覆う。また、絶縁膜２６には、ｐ型半導体層３３と重なる位置にコンタクトホールＨ１４が設けられる。
　ｉ型半導体層３１は、絶縁膜２６の上に設けられ、絶縁膜２４から絶縁膜２６を貫通するコンタクトホールＨ１４を介してｐ型半導体層３３と接続される。ｎ型半導体層３２は、ｉ型半導体層３１の上に設けられる。
　絶縁膜２７は、フォトダイオード３０を覆って絶縁膜２６の上に設けられる。絶縁膜２７は、フォトダイオード３０及び絶縁膜２６に直接、接して設けられる。絶縁膜２７は、感光性アクリル等の有機材料からなる。絶縁膜２７は、絶縁膜２６よりも厚い。絶縁膜２７は、無機絶縁材料に比べ、段差のカバレッジ性が良好であり、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の側面を覆って設けられる。
　上部導電層３４は、絶縁膜２７の上に設けられる。上部導電層３４は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料である。上部導電層３４は、絶縁膜２７の表面に倣って設けられ、絶縁膜２７に設けられたコンタクトホールＨ１を介してｎ型半導体層３２と接続される。また、上部導電層３４は、絶縁膜２７に設けられたコンタクトホールＨ２を介してリセットトランジスタＭｒｓｔのドレイン電極６３及びゲート線ＧＬｓｆと電気的に接続される。
　絶縁膜２８は、上部導電層３４を覆って絶縁膜２７の上に設けられる。絶縁膜２８は、無機絶縁膜である。絶縁膜２８は、フォトダイオード３０への水分の侵入を抑制する保護層として設けられる。重畳導電層３６は、絶縁膜２８の上に設けられる。重畳導電層３６は、例えばＩＴＯ等の透光性を有する導電材料である。重畳導電層３６は、電源電位ＶＤＤをソースフォロワトランジスタＭｓｆに供給する導電層であり、任意の箇所でソースフォロワトランジスタＭｓｆ等と電気的に接続される。
　保護膜２９は、重畳導電層３６を覆って絶縁膜２８の上に設けられる。保護膜２９は、有機保護膜である。保護膜２９は、検出装置１の表面を平坦化するように形成される。
　本実施形態では、フォトダイオード３０のｐ型半導体層３３及び下部導電層３５が、各トランジスタと同層に設けられるので、フォトダイオード３０を各トランジスタと異なる層に形成した場合に比べて製造工程を簡略化できる。
　なお、図９に示すフォトダイオード３０の断面構成は、あくまで一例である。これに限定されず、例えば、フォトダイオード３０は、各トランジスタと異なる層に設けられていてもよく、絶縁膜２６の上にｐ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の順に積層されて設けられてもよい。
　以上説明したように、本実施形態の検出装置１は、基板２１と、基板２１に配列された複数のフォトダイオード３０と、複数のフォトダイオード３０を覆う光フィルタ７と、を有する。光フィルタ７は、複数のフォトダイオード３０のそれぞれに重畳して設けられた複数のレンズ７８と、複数のフォトダイオード３０と複数のレンズ７８との間に設けられ、複数のフォトダイオード３０のそれぞれに重畳する領域に第１開口ＯＰ１が設けられた第１遮光層７１と、第１遮光層７１と、複数のレンズ７８との間に設けられ、複数のフォトダイオード３０及び複数の第１開口ＯＰ１のそれぞれに重畳する領域に第２開口ＯＰ２が設けられた第２遮光層７２と、を有する。第１遮光層７１は金属材料で形成され、第２遮光層７２は樹脂材料で形成される。
　これによれば、フォトダイオード３０とレンズ７８との間に第１遮光層７１及び第２遮光層７２が設けられているので、光フィルタ７は、第３方向Ｄｚに平行な方向に進行する光Ｌ２をフォトダイオード３０に入射させるとともに、斜め方向の光Ｌ２を効果的に遮光してクロストークの発生を抑制することができる。
　図１０は、変形例４に係る光フィルタを示す断面図である。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。
　上述した実施形態では、図６に示すように、フィルタ層７３は第１遮光層７１と第１透光性樹脂層７４との間に設けられているが、フィルタ層７３の位置はこれに限定されない。図１０に示すように、光フィルタ７Ａにおいて、フィルタ層７３は、第１透光性樹脂層７４の上に直接、接して設けられる。言い換えると、フィルタ層７３は、第３方向Ｄｚで、第１透光性樹脂層７４と第２遮光層７２との間に設けられる。また、第２遮光層７２は、フィルタ層７３の上に直接、接して設けられる。第２遮光層７２の第２開口ＯＰ２は、フィルタ層７３上に設けられ、フィルタ層７３は、第２開口ＯＰ２を介して第２透光性樹脂層７５と接する。
　また、本変形例では、フィルタ層７３は、第１遮光層７１の上に設けられず、第１透光性樹脂層７４は、第１遮光層７１の上に直接、接して設けられ、第１開口ＯＰ１を介してアレイ基板２の保護膜２９と接する。
　図１１は、変形例５に係る光フィルタを示す断面図である。図１１に示す光フィルタ７Ｂにおいて、フィルタ層７３は、第２遮光層７２の上に直接、接して設けられる。言い換えると、フィルタ層７３は、第３方向Ｄｚで、第２遮光層７２と第２透光性樹脂層７５との間に設けられる。フィルタ層７３は、第２遮光層７２の第２開口ＯＰ２を覆って設けられ、第２開口ＯＰ２を介して第１透光性樹脂層７４と接する。第２透光性樹脂層７５は、フィルタ層７３の上に直接、接して設けられる。
　図１２は、変形例６に係る光フィルタを示す断面図である。図１２に示す光フィルタ７Ｃにおいて、フィルタ層７３は、第２透光性樹脂層７５の上に直接、接して設けられる。レンズ７８は、フィルタ層７３の上に直接、接して設けられる。本変形例では、フィルタ層７３は、第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１及び第２遮光層７２の第２開口ＯＰ２のいずれにも、直接重なって設けられていない。光軸ＣＬに沿って、保護膜２９、第１透光性樹脂層７４、第２透光性樹脂層７５の順に重なって積層される。
　フィルタ層７３の厚さｔ４は、第１透光性樹脂層７４の厚さｔ１及び第２透光性樹脂層７５の厚さｔ２に比べて十分に薄い。このため、変形例４から変形例６に示したようにフィルタ層７３の積層位置を異ならせた場合でも、第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１及び第２遮光層７２の第２開口ＯＰ２の大幅な変更を行う必要がない。
　図１３は、変形例７に係る光フィルタを示す平面図である。図１３に示す光フィルタ７Ｄは、レンズと遮光層の開口ＯＰの関係が検出素子３によっては異なっている点で相違する。開口ＯＰは、第１開口ＯＰ１もしくは第２開口ＯＰ２の何方か一つ、もしくはその両方を意図し、特に第１開口ＯＰ１と第２開口ＯＰ２とを区別していない開口を示す。すなわち、図５及び図６に示す実施形態においては、１つの検出素子３におけるレンズ７８の数と、第１開口ＯＰ１の数、及び第２開口ＯＰ２の数はそれぞれすべての検出素子３において一致するのに対し、図１３においては、例えば、検出素子３と検出素子３－１を比較した際に、一方の検出素子３における開口ＯＰの数と、他方の検出素子３－１の開口ＯＰの数とが、異なっている。
　図１３の検出素子３（第１検出素子）においては、１つのフォトダイオード３０（第１フォトダイオード）は８個の部分フォトダイオード３０Ｓを有し、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに重なる第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２を有し、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに重なるレンズ７８（７８－１から７８－８）を有する。
　一方、図１３の検出素子３－１（第２検出素子）においては、１つのフォトダイオード３０（第２フォトダイオード）は８個の部分フォトダイオード３０Ｓと、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに重なるレンズ７８（７８－１から７８－８）を有し、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのうち２個の部分フォトダイオード３０Ｓ－４及び３０Ｓ－５（図８参照）のそれぞれに重なる第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２を有し、６個の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８（図８参照）には、開口ＯＰは形成されていない。
　同様に、図１３の検出素子３－２においては、１つのフォトダイオード３０は８個の部分フォトダイオード３０Ｓと、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに重なるレンズ７８（７８－１から７８－８）を有し、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのうち１個の部分フォトダイオード３０Ｓ－４に重なる第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２を有し、７個の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８には、開口ＯＰは形成されていない。
　さらに、図１３の検出素子３－３においては、１つのフォトダイオード３０は８個の部分フォトダイオード３０Ｓと、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに重なるレンズ７８（７８－１から７８－８）を有し、８個の部分フォトダイオード３０Ｓのうち７個の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３、３０Ｓ－４、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８のそれぞれに重なる第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２を有し、１個の部分フォトダイオード３０Ｓ－５には、開口ＯＰは形成されていない。
　このように、検出素子３毎に、開口ＯＰの数を変更することにより、検出素子３毎に検出強度を異ならせることができる。
　図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ’断面図である。図１３における検出素子３－１の部分フォトダイオード３０Ｓ－１上には、レンズ７８－１と第２開口ＯＰ２が形成されるが、第１開口ＯＰ１は形成されていない。すなわち部分フォトダイオード３０Ｓ－１は第１遮光層７１によって完全に覆われている。開口ＯＰが形成されていない箇所については図１４のように第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１が形成されていない例に限らず、第１開口ＯＰ１が形成されているが第２開口ＯＰ２が形成されていない構造であってもよい。さらには、第１開口ＯＰ１と第２開口ＯＰ２が両方形成されていない構造であってもよい。ただし、検出素子３－１における検出強度を他の検出素子３の検出強度と異ならせるためには、検出素子３の第２開口ＯＰ２を通過した光Ｌ２－１、Ｌ２－２が検出素子３－１の部分フォトダイオード３０Ｓ１に入ることを確実に防止するために、第１遮光層７１で完全に遮光するように、部分フォトダイオード３０Ｓに近い第１遮光層７１に第１開口ＯＰ１を形成しない方が好ましい。
　また、検出強度を異ならせるために、図１３及び図１４に示すように開口ＯＰを部分フォトダイオード３０Ｓ上に形成しない箇所においては、レンズ７８は省略することが可能である。ただし、レンズ７８については、検出素子３におけるレンズ形状の均一性を保つために、検出しない部分フォトダイオード３０Ｓ上であっても形成しておくことが製造上好ましい。
　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。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　検出装置
　２　アレイ基板
　７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ　光フィルタ
　１０　センサ部
　２１　基板
　２９　保護膜
　３０　フォトダイオード
　３０Ｓ、３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３、３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８　部分フォトダイオード
　７１　第１遮光層
　７２　第２遮光層
　７３　フィルタ層
　７４　第１透光性樹脂層
　７５　第２透光性樹脂層
　７８、７８－１、７８－２、７８－６、７８－８　レンズ
　ＯＰ　開口
　ＯＰ１　第１開口
　ＯＰ２　第２開口

Claims (12)

  1. 　基板に形成された一つの検出素子と、
    　前記検出素子に設けられた一つのフォトダイオードと、
    　前記一つのフォトダイオードが有する複数の部分フォトダイオードと、
    　複数の前記部分フォトダイオードを覆う有機保護膜と、
    　複数の前記部分フォトダイオードのそれぞれに重畳して設けられた複数のレンズと、
    　複数の前記有機保護膜と複数の前記レンズとの間に設けられ、複数の前記部分フォトダイオードのそれぞれに重畳する領域に第１開口が設けられた第１遮光層と、
    　前記第１遮光層と、複数の前記レンズとの間に設けられ、複数の前記部分フォトダイオード及び複数の前記第１開口のそれぞれに重畳する領域に第２開口が設けられた第２遮光層と、
    　前記第１遮光層と前記第２遮光層との間に設けられた第１透光性樹脂層と、
    　前記第２遮光層と複数の前記レンズとの間に設けられた第２透光性樹脂層と、を有し、
    　前記第１遮光層は、前記有機保護膜の上に直接、接して設けられる
    　検出装置。
  2. 　前記第１遮光層は金属材料から形成され、
    　前記第２遮光層は樹脂材料で形成され、
    　前記第１遮光層の厚さは、前記第２遮光層の厚さよりも薄い
    　請求項１に記載の検出装置。
  3. 　所定の波長帯域の光を遮光するフィルタ層を有し、
    　前記フィルタ層は、前記第１遮光層と前記第１透光性樹脂層との間に設けられ、前記第１開口を介して前記有機保護膜と接する
    　請求項２に記載の検出装置。
  4. 　所定の波長帯域の光を遮光するフィルタ層を有し、
    　前記フィルタ層は、前記第１透光性樹脂層と前記第２遮光層との間に設けられ、前記第２開口を介して前記第２透光性樹脂層と接する
    　請求項２に記載の検出装置。
  5. 　所定の波長帯域の光を遮光するフィルタ層を有し、
    　前記フィルタ層は、前記第２遮光層と前記第２透光性樹脂層との間に設けられ、前記第２開口を介して前記第１透光性樹脂層と接する
    　請求項２に記載の検出装置。
  6. 　所定の波長帯域の光を遮光するフィルタ層を有し、
    　前記フィルタ層は、前記第２透光性樹脂層の上に設けられ、
    　複数の前記レンズは、前記フィルタ層の上に直接、接して設けられる
    　請求項２に記載の検出装置。
  7. 　前記第２透光性樹脂層の厚さは、前記第１透光性樹脂層の厚さよりも薄い
    　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. 　前記第１開口の幅は、前記第２開口の幅よりも小さく、
    　前記第２開口の幅は、前記レンズの幅よりも小さい
    　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遮光層の厚さは、前記第２遮光層の厚さの１０分の１以下である
    　請求項２に記載の検出装置。
  10. 　ガラス基板と、
    　前記ガラス基板上に形成された第１フォトダイオードを有する第１検出素子と、第２フォトダイオードを有する第２検出素子と、
    　前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードに重なり、複数の開口を有する遮光層と、を備え、
    　前記第１検出素子に重なる複数の前記開口の数と、前記第２検出素子に重なる前記複数の開口の数は、それぞれ異なる
    　検出装置。
  11. 　前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードのそれぞれは、複数の部分フォトダイオードを有し、
    　前記第１フォトダイオードの前記部分フォトダイオードの数と、前記第２フォトダイオードの数は、それぞれ同数であり、
    　前記第１フォトダイオードの複数の前記部分フォトダイオードに重なる複数の前記開口の数と、前記第２フォトダイオードの複数の前記部分フォトダイオードに重なる複数の前記開口の数は、それぞれ異なる
    　請求項１０に記載の検出装置。
  12. 　前記第１フォトダイオードと、前記第２フォトダイオードに重なる複数のレンズをさらに備え、
    　複数の前記レンズが前記第１フォトダイオードと重なる数と、複数の前記レンズが前記第２フォトダイオードと重なる数は、それぞれ同数である
    　請求項１０または請求項１１に記載の検出装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645569A (ja) * 1992-05-22 1994-02-18 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JPH11177075A (ja) * 1997-12-11 1999-07-02 Nec Corp 固体撮像装置
JP2008008700A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Fujifilm Corp 距離画像センサ
JP2010093124A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Hitachi Maxell Ltd 光学部品、撮像装置、生体情報取得装置、及び光学部品の製造方法
JP2013038266A (ja) * 2011-08-09 2013-02-21 Canon Inc 撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の製造方法
JP2020017955A (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． イメージセンサー

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645569A (ja) * 1992-05-22 1994-02-18 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JPH11177075A (ja) * 1997-12-11 1999-07-02 Nec Corp 固体撮像装置
JP2008008700A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Fujifilm Corp 距離画像センサ
JP2010093124A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Hitachi Maxell Ltd 光学部品、撮像装置、生体情報取得装置、及び光学部品の製造方法
JP2013038266A (ja) * 2011-08-09 2013-02-21 Canon Inc 撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の製造方法
JP2020017955A (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． イメージセンサー

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