WO2023176566A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2023176566A1
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photodiode
potential
period
detection device
divided
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PCT/JP2023/008442
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Inventor
慎弥 浅倉
淳 新田
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a detection device.
  • a detection device using a detection optical sensor is known (for example, see Patent Document 1).
  • a detection device using an optical sensor reverse-biases the optical sensor, converts the generated charge into a voltage signal, outputs it to a detection circuit, and integrates the voltage signal with an integrating circuit provided in the detection circuit. , a detection process is performed.
  • an organic photo detector such as an organic photo diode (OPD) is known.
  • OPD organic photo diode
  • An object of the present invention is to provide a detection device that can suppress a decrease in detection accuracy due to changes in reverse bias characteristics over time.
  • the detection device includes a sensor unit including a first photodiode and a second photodiode, and a sensor unit that alternately outputs the output of the first photodiode and the output of the second photodiode.
  • a detection circuit for detecting, in a first period in which a first potential is supplied to anodes of the first photodiode and the second photodiode and an output of the first photodiode is detected; In a second period in which a second potential lower than the first potential is supplied to the cathode of the second photodiode and the output of the second photodiode is detected, the cathode of the first photodiode is supplied with the second potential. Two potentials are supplied.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with an illumination device having a detection device according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with an illumination device according to a modification.
  • FIG. 2 is a plan view showing a detection device according to a comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of each divided region of a detection device according to a comparative example and a connection example with a detection circuit.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of the detection device according to the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of diode characteristics of an optical sensor.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example in which the output level in each divided region is visualized in the detection region.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example in which the output level in each divided region is visualized in the detection region.
  • FIG. 7 is a plan view showing the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of each divided region of the detection device according to the embodiment and a connection example with a detection circuit.
  • FIG. 9 is a timing chart showing an example of the operation of the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a detection device according to a first modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing a detection device according to a second modification of the embodiment.
  • FIG. 1A is a sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with an illumination device having a detection device according to an embodiment.
  • the detection device 120 with an illumination device includes a detection device 1 (photodetection device), an illumination device 121, and a cover glass 122.
  • the illumination device 121, the detection device 1, and the cover glass 122 are stacked in this order.
  • the illumination device 121 has a light irradiation surface 121a that irradiates light, and irradiates light L1 toward the detection device 1 from the light irradiation surface 121a.
  • the lighting device 121 is a backlight.
  • the illumination device 121 may be, for example, a so-called sidelight type backlight that has a light guide plate provided at a position corresponding to the detection area AA and a plurality of light sources lined up at one end or both ends of the light guide plate. .
  • As the light source for example, a light emitting diode (LED) that emits light of a predetermined color is used.
  • LED light emitting diode
  • the illumination device 121 may be a so-called direct type backlight having a light source (for example, an LED) provided directly below the detection area AA. Further, the illumination device 121 is not limited to a backlight, and may be provided on the side or above the detection device 1, and may emit the light L1 from the side or above the finger Fg.
  • a light source for example, an LED
  • the detection device 1 is provided facing the light irradiation surface 121a of the illumination device 121.
  • the light L1 emitted from the illumination device 121 passes through the detection device 1 and the cover glass 122.
  • the detection device 1 can detect information regarding the living body inside the finger Fg, wrist, etc. (hereinafter also referred to as "biological information") by detecting the light L2 reflected or transmitted by the finger Fg, wrist, etc. of the subject.
  • the color of the light L1 from the lighting device 121 may be changed depending on the biological information to be detected (for example, pulse wave).
  • the cover glass 122 is a member for protecting the detection device 1 and the lighting device 121, and covers the detection device 1 and the lighting device 121.
  • the cover glass 122 is, for example, a glass substrate. Note that the cover glass 122 is not limited to a glass substrate, and may be a resin substrate or the like. Further, the cover glass 122 may not be provided. In this case, a protective layer is provided on the surface of the detection device 1, and the subject's fingers Fg, wrist, etc. are in contact with the protective layer of the detection device 1.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of a detection device with an illumination device according to a modification.
  • the detection device 120A with an illumination device includes the detection device 1, the illumination device 121, and the cover glass 122 stacked in this order in a direction perpendicular to the surface of the detection device 1.
  • a display panel such as an organic EL display panel can be used as the lighting device 121.
  • the light L1 emitted from the illumination device 121 passes through the cover glass 122, and then is reflected or transmitted by the subject's finger Fg, wrist, etc.
  • the light L2 reflected or transmitted by the subject's finger Fg, wrist, etc. is transmitted through the cover glass 122 and further transmitted through the illumination device 121.
  • the detection device 1 can detect biological information to be detected (for example, pulse wave) by receiving the light L2 transmitted through the illumination device 121.
  • FIG. 2 is a plan view showing a detection device according to a comparative example.
  • the detection device includes a sensor section 3, a power supply circuit 4, a drive circuit 6, and a detection circuit 5 on a substrate 2.
  • the substrate 2 has a detection area AA and a peripheral area GA.
  • the detection area AA has a plurality of divided areas 30 arranged in a matrix.
  • the detection area AA is an area that overlaps with a plurality of divided areas 30 that the sensor unit 3 has.
  • the detection area AA includes M columns and N rows of divided regions 30 arranged in M columns in the X direction (first direction) and N rows of divided regions 30 in the Y direction (second direction).
  • An example is shown in which the area is divided into divided areas 30.
  • the peripheral area GA is an area outside the detection area AA and is an area that does not overlap with the divided area 30. That is, the peripheral area GA is an area between the outer periphery of the detection area AA and the end of the substrate 2.
  • FIG. 2 shows an example in which a power supply circuit 4, a drive circuit 6, and a detection circuit 5 are provided in the peripheral area GA.
  • each divided region 30 is provided with an optical sensor PD (see FIG. 3).
  • the optical sensor PD provided in each divided region 30 is an organic photodiode (OPD).
  • the substrate 2 is provided with an organic semiconductor layer of the optical sensor PD.
  • the organic semiconductor layer uses a material sensitive to near-infrared light (for example, light with a wavelength of 850 nm).
  • Each divided region 30 is a region where an organic semiconductor layer of each optical sensor PD is provided.
  • the organic semiconductor layer of each photosensor PD is insulated by a bank layer (insulating layer). In other words, the organic semiconductor layer of each photosensor PD is provided in a region surrounded by the bank layer.
  • the power supply circuit 4 is a circuit that supplies various potentials and various power supply voltages to be applied to the divided regions 30. Various potentials and various power supply voltages applied to the divided region 30 will be explained in the configuration of the divided region 30 described later.
  • the drive circuit 6 is a circuit that outputs various control signals such as a read control signal to the divided area 30 and controls the operation of the divided area 30.
  • various control signals such as a read control signal output to the divided area 30 will be explained in the configuration of the divided area 30 described later.
  • the detection circuit 5 is a circuit that performs predetermined detection processing based on the signal output from the divided area 30.
  • the detection circuit 5 performs AD conversion on a signal output from the divided area 30, for example, and outputs the converted signal to a subsequent processing device (not shown) or the like.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of each divided region of a detection device according to a comparative example and an example of connection with a detection circuit.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration and connection with the detection circuit 5 in the divided areas 30 of m columns and n-1 rows and m columns and n rows.
  • each divided region 30 is provided with an optical sensor PD, a read transistor Mrd, and a reset transistor Mrst. Further, each divided region 30 is supplied with a power supply potential PVSS and a reset potential VRST from the power supply circuit 4.
  • the power supply potential PVSS is, for example, 0.75 [V].
  • the reset potential VRST is, for example, 2.75 [V].
  • a constant current source for causing a bias current Ib to flow through the read transistor Mrd is connected to the detection circuit 48. This makes it possible to detect the output of each divided region 30 via the read transistor Mrd during the read period Prd (see FIG. 4).
  • This constant current source may be provided in the detection circuit 5 or may be provided in the peripheral area GA of the substrate 2.
  • a power supply potential PVSS is supplied to the anode of the optical sensor PD.
  • a reset potential VRST is supplied to the cathode of the photosensor PD via the reset transistor Mrst during the reset period Prst (see FIG. 4).
  • the optical sensor PD is reverse biased (2.0 [V]).
  • FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of the detection device according to the comparative example.
  • the detection device has a reset period Prst, an exposure period Pch, and a read period Prd within one frame period 1F in the detection operation.
  • the power supply circuit 4 supplies the power supply potential PVSS to the anode of the optical sensor PD over the reset period Prst, the exposure period Pch, and the read period Prd.
  • the drive circuit 6 sequentially controls the reset signal RST ⁇ n> to a high potential "H" during the reset period Prst (hereinafter also referred to as "H control").
  • H control a high potential
  • the reset transistor Mrst of each divided region 30 is controlled to be turned on, and a reset potential VRST (for example, 2.75 [V]) is applied to the cathode of the photosensor PD via the reset transistor Mrst, and the photosensor PD is reversely turned on. Biased (2.0 [V]).
  • the photosensor PD is charged with an electric charge corresponding to the reverse bias voltage.
  • the drive circuit 6 sequentially controls the read signal RD ⁇ n> to H during the read period Prd.
  • the read transistor Mrd of each divided region 30 is controlled to be turned on, the bias current Ib flows, and the detection circuit 5 detects a voltage corresponding to the charge charged in the optical sensor PD.
  • the period from when the reset transistor Mrst of each divided region 30 is turned off to when the read transistor Mrd is turned on is referred to as an "effective exposure period.”
  • time-varying biological information such as a pulse wave can be acquired.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of diode characteristics of an optical sensor.
  • the horizontal axis represents current
  • the vertical axis represents voltage.
  • the solid line indicates the diode characteristics under normal conditions
  • the broken line indicates an example of characteristic changes due to variations in OPD characteristics.
  • the positive direction of current is when a forward current is passed through the diode of the optical sensor PD
  • the negative direction of current is when a reverse current is passed through the diode of the optical sensor PD.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams showing examples in which the output level in each divided region is visualized in the detection region.
  • FIG. 6A shows an example in which the detection area AA is visualized immediately after the start of the detection operation
  • FIG. 6B shows an example in which the detection area AA is visualized 15 minutes after the start of the detection operation.
  • locations where the output level has an abnormal value appear as bright spots.
  • the reverse bias characteristics of the OPD may change over time, as shown by the broken line in FIG. This may cause variations in the reverse current flowing through the optical sensor PD of each divided region 30 during the exposure period Pch (effective exposure period), resulting in a decrease in detection accuracy.
  • FIG. 7 is a plan view showing the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of each divided region of the detection device according to the embodiment and a connection example with a detection circuit.
  • FIG. 9 is a timing chart showing an example of the operation of the detection device according to the embodiment. Note that in the following description, description of the same components as those of the above-described comparative example will be omitted.
  • the detection area AA includes M first divided areas 30_1 arranged in the X direction (first direction), and M first divided areas 30_1 arranged in the X direction (first direction).
  • An example is shown in which the second divided regions 30_2 are lined up and the N first divided regions 30_1 and N second divided regions 30_2 are arranged alternately in the Y direction (second direction) into M columns and 2N rows. .
  • the second divided region 30_2 of the mold is combined so as to partially overlap in the X direction (first direction).
  • the first divided region 30_1 is provided with a first photosensor PD1, a read transistor Mrd1, and a reset transistor Mrst1 (second transistor). Further, the power supply potential PVSS (first potential) and the reset potential VRST (third potential) are supplied from the power supply circuit 4 to the first divided region 30_1.
  • the power supply potential PVSS (first potential) is, for example, 0.75 [V].
  • the reset potential VRST (third potential) is, for example, 2.75 [V].
  • the first divided region 30_1 of the detection device 1 is provided with a refresh transistor Mref1 (first transistor) in addition to the configuration of the comparative example shown in FIG. .
  • the refresh potential VREF is supplied from the power supply circuit 4 to the first divided region 30_1.
  • the refresh potential VREF is, for example, ⁇ 1.25 [V].
  • the second divided region 30_2 is provided with a second photosensor PD2, a read transistor Mrd2, and a reset transistor Mrst2 (fourth transistor). Further, the power supply potential PVSS (first potential) and the reset potential VRST (third potential) are supplied from the power supply circuit 4 to the second divided region 30_2.
  • a refresh transistor Mref2 (third transistor) is provided in addition to the configuration of the comparative example shown in FIG. 3, a refresh transistor Mref2 (third transistor) is provided. . Further, the refresh potential VREF is supplied from the power supply circuit 4 to the second divided region 30_2.
  • a refresh potential (second potential) VREF is supplied to the cathodes of the first photosensor PD1 and the second photosensor PD2 through refresh transistors Mref1 and Mref2 during refresh periods Prst1 and Prst2 (see FIG. 9).
  • the first optical sensor PD1 and the second optical sensor PD2 are forward biased (2.0 [V]).
  • the detection device 1 detects the first light of each first divided region 30_1 of odd rows (2n-1 rows) within an odd frame period 1F_odd (first period) in a detection operation.
  • the sensor PD1 has a reset period Prst ⁇ 2n-1>, an exposure period Pch ⁇ 2n-1>, and a readout period Prd ⁇ 2n-1>. Further, the detection device 1 according to the embodiment has a refresh period Pref ⁇ 2n>.
  • the drive circuit 6 sequentially performs H control on the reset signal RST ⁇ 2n-1> during the reset period Prst ⁇ 2n-1>.
  • the reset transistor Mrst1 (second transistor) of each first divided region 30_1 in odd rows (2n-1 rows) is controlled to be on, and the reset transistor Mrst1 (second transistor) of each first divided region 30_1 in odd rows (2n-1 rows) is turned on.
  • a reset potential VRST (for example, 2.75 [V]) is applied to the cathode of the photosensor PD1 via the reset transistor Mrst1 (second transistor), and each of the first divided regions 30_1 in the odd rows (2n-1 rows) is The first photosensor PD1 is reverse biased (2.0 [V]). At this time, the first photosensor PD1 of each first divided region 30_1 in odd-numbered rows (2n-1 rows) is charged with an electric charge according to the reverse bias voltage.
  • the drive circuit 6 sequentially controls the refresh signal REF ⁇ 2n> to an H level during the refresh period Pref ⁇ 2n>.
  • the refresh transistor Mref2 (third transistor) of each second divided region 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is turned on, and the second photosensor PD2 of each second divided region 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is turned on.
  • a refresh potential VREF (for example, ⁇ 1.25 [V]) is applied to the cathode via the refresh transistor Mref2 (third transistor), and the second photosensor PD2 of each second divided region 30_2 in the even-numbered rows (2n rows) is forward biased (2.0 [V]).
  • the reverse bias characteristics of the second photosensors PD2 in each of the second divided regions 30_2 in even-numbered rows (2n rows) can be returned to the initial state.
  • the reset period Prst ⁇ 2n-1> of the odd-numbered rows (2n-1 rows) and the refresh period Pref ⁇ 2n> of the even-numbered rows (2n rows) have overlapping periods.
  • the reset transistor Mrst1 (second transistor) of each first divided region 30_1 in the odd-numbered rows (2n-1 rows) is controlled off, and the reset transistors in the odd-numbered rows (2n-1 rows)
  • the exposure period Pch ⁇ 2n-1> for each first photosensor PD1 of each first divided region 30_1 in row) is started.
  • a reverse current flows through the first photosensor PD1 of each first divided region 30_1 in odd-numbered rows (2n-1 rows), so that the reset period Prst ⁇ 2n-1>
  • the drive circuit 6 sequentially performs H control on the read signal RD ⁇ 2n-1> during the read period Prd ⁇ 2n-1>.
  • the read transistor Mrd1 of each first divided region 30_1 in odd-numbered rows (row 2n-1) is controlled to be on, and bias current Ib flows, and the The detection circuit 5 detects a voltage corresponding to the charge charged in the photo sensor PD1.
  • the detection device 1 detects the second light of each second divided region 30_2 of even number rows (2n rows) within an even frame period 1F_even (second period) in the detection operation.
  • the sensor PD2 has a reset period Prst ⁇ 2n>, an exposure period Pch ⁇ 2n>, and a readout period Prd ⁇ 2n>.
  • the detection device 1 according to the embodiment has a refresh period for the second photosensor PD2 in each second divided region 30_2 of the odd rows (2n-1 rows) within the even frame period 1F_even (second period) in the detection operation. Pref ⁇ 2n-1>.
  • the drive circuit 6 sequentially controls the reset signal RST ⁇ 2n> to an H level during the reset period Prst ⁇ 2n>.
  • the reset transistor Mrst2 (fourth transistor) in each of the second divided regions 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is turned on, and the second photosensor PD2 in each second divided region 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is turned on.
  • a reset potential VRST third potential is applied to the cathode via the reset transistor Mrst2 (fourth transistor), and the second photosensor PD2 of each second divided region 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is reverse biased (2. 0 [V]).
  • the second photosensor PD2 of each of the second divided regions 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is charged with an electric charge according to the reverse bias voltage.
  • the drive circuit 6 sequentially performs H control on the refresh signal REF ⁇ 2n-1> during the refresh period Pref ⁇ 2n-1>.
  • the refresh transistor Mref1 (first transistor) of each first divided region 30_1 of odd numbered rows (2n-1 row) is controlled to be on
  • the refresh transistor Mref1 (first transistor) of each first divided region 30_1 of odd numbered rows (2n-1 row) is controlled to be on.
  • a refresh potential VREF for example, -1.25 [V]
  • the first optical sensor PD1 is forward biased (2.0 [V]).
  • the reverse bias characteristics of the first photosensors PD1 in each of the first divided regions 30_1 in the odd rows (2n-1 rows) can be returned to the initial state.
  • the reset period Prst ⁇ 2n> of the even-numbered rows (row 2n) and the refresh period Pref ⁇ 2n-1> of the odd-numbered rows (row 2n-1) have overlapping periods.
  • the reset transistor Mrst2 (fourth transistor) of each second divided region 30_2 of even numbered rows (2n rows) is controlled off, and each of the second divided regions 30_2 of even numbered rows (2n rows) is turned off.
  • An exposure period Pch ⁇ 2n> for each second photosensor PD2 of the divided region 30_2 is started.
  • a reverse current flows through the second photosensor PD2 of each second divided region 30_2 of even numbered rows (2n rows), so that during the reset period Prst ⁇ 2n>, even numbered rows (2n rows)
  • the charge charged to the second photosensor PD2 of each second divided region 30_2 gradually decreases.
  • the drive circuit 6 sequentially controls the read signal RD ⁇ 2n> to H during the read period Prd ⁇ 2n>.
  • the readout transistor Mrd1 in each of the second divided regions 30_2 in odd-numbered rows (2n rows) is controlled to be on, and the bias current Ib flows, and the second optical sensor PD2 in each second divided region 30_2 in even-numbered rows (2n rows) is turned on.
  • the detection circuit 5 detects a voltage corresponding to the charge charged in the voltage.
  • the first light of each first divided region 30_1 of odd-numbered rows (2n-1 rows) The detection operation of the sensor PD1 and the detection operation of the second photosensor PD2 in each of the second divided regions 30_2 in even-numbered rows (2n rows) are performed alternately. Furthermore, the refresh operation of the second photosensor PD2 in each second divided area 30_2 in even-numbered rows (row 2n) is the detection operation of the first photosensor PD1 in each first divided area 30_1 in odd-numbered rows (row 2n-1).
  • the refresh operation of the first photosensor PD1 of each first divided area 30_1 of the odd rows (2n-1 rows) is performed in the odd frame period 1F_odd (first period) during which This is executed during an even frame period 1F_even (second period) during which the second photosensor PD2 of each second divided region 30_2 is performing a detection operation.
  • time-varying biological information such as pulse waves can be acquired with high precision without reducing the frame rate.
  • FIG. 3 An example of division within the detection area AA is as shown in FIG.
  • the present invention is not limited to a mode in which the divided regions 30_2 and the divided regions 30_2 are combined so as to partially overlap in the X direction (first direction).
  • description of the same components as those of the above-described embodiment will be omitted.
  • FIG. 10 is a plan view showing a detection device according to a first modification of the embodiment.
  • the detection device 1a according to the first modified example of the embodiment shown in FIG. 10, similarly to the comparative example shown in FIG. An example is shown in which they are arranged in a matrix.
  • FIG. 11 is a plan view showing a detection device according to a second modification of the embodiment.
  • the rhombic first divided area 30_1 and the second divided area 30_2 are arranged in a staggered manner within the detection area AA. ing.
  • the position of the second divided area 30_2 in the X direction (first direction) is shifted from the position of the first divided area 30_1 in the X direction (first direction).
  • the position of the second divided region 30_2 in the Y direction (second direction) is shifted from the position of the first divided region 30_1 in the Y direction (second direction).
  • each component can be combined as appropriate. Further, other effects brought about by the aspects described in this embodiment that are obvious from the description in this specification or that can be appropriately conceived by those skilled in the art are naturally understood to be brought about by the present invention. .
  • detection circuit 6 drive circuit 30 divided area 30_1 divided area (first divided area) 30_2 Divided area (second divided area) AA Detection area GA Peripheral area Mrd, Mrd1, Mrd2 Read transistor Mrst Reset transistor Mrst1 Reset transistor (second transistor) Mrst2 reset transistor (4th transistor) Mref refresh transistor Mref1 refresh transistor (first transistor) Mref2 refresh transistor (third transistor) Pch Exposure period PD Photosensor Prd Read period Pref Refresh period Prst Reset period PVSS Power supply potential (first potential) RD Read signal RST Reset signal REF Refresh signal VREF Refresh potential (second potential) VRST Reset potential (third potential)

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Abstract

逆バイアス特性の経時変化による検出精度の低下を抑制することができる検出装置を提供する。検出装置は、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとを有するセンサ部と、第１のフォトダイオードの出力と第２のフォトダイオードの出力とを交互に検出する検出回路と、を備える。第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードのアノードに第１電位が供給され、第１のフォトダイオードの出力が検出される第１期間（１Ｆ＿ｏｄｄ）において、第２のフォトダイオードのカソードに第１電位よりも低い第２電位が供給され、第２のフォトダイオードの出力が検出される第２期間（１Ｆ＿ｅｖｅｎ）において、第１のフォトダイオードのカソードに第２電位が供給される。

Description

検出装置
　本発明は、検出装置に関する。
　例えば、検出用の光センサを用いた検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。光センサを用いた検出装置は、光センサを逆バイアスして発生した電荷を電圧信号に変換して検出回路に出力し、当該電圧信号を検出回路に設けられた積分回路にて積分することにより、検出処理が行われる。
特開２０１１－１００５４号公報
　検出用の光センサとして、例えば有機受光素子（ＯＰＤ：Organic　Photo　Diode）等の有機光検出器（Organic　Photo　Detector）が知られている。ＯＰＤを用いた検出装置において有機半導体層にバラツキが生じた場合、逆バイアス特性にバラツキが生じる。また、逆バイアス特性が経時変化して検出精度が低下する可能性がある。
　本発明は、逆バイアス特性の経時変化による検出精度の低下を抑制することができる検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る検出装置は、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとを有するセンサ部と、前記第１のフォトダイオードの出力と前記第２のフォトダイオードの出力とを交互に検出する検出回路と、を備え、前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードのアノードに第１電位が供給され、前記第１のフォトダイオードの出力が検出される第１期間において、前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第１電位よりも低い第２電位が供給され、前記第２のフォトダイオードの出力が検出される第２期間において、前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第２電位が供給される。
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、変形例に係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、比較例に係る検出装置を示す平面図である。 図３は、比較例に係る検出装置の各分割領域における構成及び検出回路との接続例を示す図である。 図４は、比較例に係る検出装置の動作例を示すタイミングチャートである。 図５は、光センサのダイオード特性の一例を示す図である。 図６Ａは、各分割領域における出力レベルを検出領域において可視化した例を示す図である。 図６Ｂは、各分割領域における出力レベルを検出領域において可視化した例を示す図である。 図７は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図８は、実施形態に係る検出装置の各分割領域における構成及び検出回路との接続例を示す図である。 図９は、実施形態に係る検出装置の動作例を示すタイミングチャートである。 図１０は、実施形態の第１変形例に係る検出装置を示す平面図である。 図１１は、実施形態の第２変形例に係る検出装置を示す平面図である。
　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。なお、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。また、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。
　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。
　ここでは、まず、本実施形態に係る検出装置の適用例について、図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明する。
　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１Ａに示すように、照明装置付き検出機器１２０は、検出装置１（光検出装置）と、照明装置１２１と、カバーガラス１２２とを有する。検出装置１の表面に垂直な方向において、照明装置１２１、検出装置１、カバーガラス１２２の順に積層されている。
　照明装置１２１は、光を照射する光照射面１２１ａを有し、光照射面１２１ａから検出装置１に向けて光Ｌ１を照射する。照明装置１２１は、バックライトである。照明装置１２１は、例えば、検出領域ＡＡに対応する位置に設けられた導光板と、導光板の一方端又は両端に並ぶ複数の光源とを有する、いわゆるサイドライト型のバックライトであってもよい。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、照明装置１２１は、検出領域ＡＡの直下に設けられた光源（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良い。また、照明装置１２１は、バックライトに限定されず、検出装置１の側方や上方に設けられていてもよく、指Ｆｇの側方や上方から光Ｌ１を照射してもよい。
　検出装置１は、照明装置１２１の光照射面１２１ａと対向して設けられる。照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、検出装置１及びカバーガラス１２２を透過する。検出装置１は、被験者の指Ｆｇや手首等で反射あるいは透過した光Ｌ２を検出することで、指Ｆｇや手首等の内部の生体に関する情報（以下、「生体情報」とも称する）を検出できる。照明装置１２１からの光Ｌ１の色は、検出対象とする生体情報（例えば、脈波）に応じて異ならせてもよい。
　カバーガラス１２２は、検出装置１及び照明装置１２１を保護するための部材であり、検出装置１及び照明装置１２１を覆っている。カバーガラス１２２は、例えばガラス基板である。なお、カバーガラス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、カバーガラス１２２が設けられていなくてもよい。この場合、検出装置１の表面に保護層が設けられ、被験者の指Ｆｇや手首等は検出装置１の保護層に接する。
　図１Ｂは、変形例に係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に示すように、照明装置付き検出機器１２０Ａは、検出装置１の表面に垂直な方向において、検出装置１、照明装置１２１、カバーガラス１２２の順に積層されている。本変形例においても、照明装置１２１として、有機ＥＬディスプレイパネル等の表示パネルを採用することができる。
　照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、カバーガラス１２２を透過した後、被験者の指Ｆｇや手首等で反射あるいは透過する。被験者の指Ｆｇや手首等で反射あるいは透過した光Ｌ２は、カバーガラス１２２を透過し、さらに、照明装置１２１を透過する。検出装置１は、照明装置１２１を透過した光Ｌ２を受光することで、検出対象とする生体情報（例えば、脈波）を検出することができる。
　図２は、比較例に係る検出装置を示す平面図である。図２に示す比較例において、検出装置は、基板２上に、センサ部３と、電源回路４と、駆動回路６と、検出回路５と、を有する。
　基板２は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、行列状に配列された複数の分割領域３０を有する。検出領域ＡＡは、センサ部３が有する複数の分割領域３０と重なる領域である。図２に示す比較例において、検出領域ＡＡは、Ｘ方向（第１方向）にＭ列の分割領域３０が並び、Ｙ方向（第２方向）にＮ行の分割領域３０が並ぶＭ列Ｎ行の分割領域３０に分割された例を示している。
　周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、分割領域３０と重ならない領域である。すなわち、周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と基板２の端部との間の領域である。図２では、周辺領域ＧＡに電源回路４、駆動回路６、検出回路５が設けられた例を示している。
　図２に示す比較例において、各分割領域３０には、それぞれ光センサＰＤ（図３参照）が設けられている。本開示において、各分割領域３０に設けられた光センサＰＤは有機フォトダイオード（ＯＰＤ：Organic　Photodiode）である。基板２には、光センサＰＤの有機半導体層が設けられている。有機半導体層は、近赤外光（例えば、波長８５０ｎｍの光）に感度を持つ材料を用いる。各分割領域３０は、各光センサＰＤの有機半導体層が設けられる領域である。各光センサＰＤの有機半導体層は、バンク層（絶縁層）によって絶縁されている。換言すれば、バンク層によって囲まれた領域に、各光センサＰＤの有機半導体層が設けられている。
　電源回路４は、分割領域３０に印加する各種電位や各種電源電圧を供給する回路である。分割領域３０に印加する各種電位や各種電源電圧については、後述する分割領域３０の構成において説明する。
　駆動回路６は、分割領域３０に読出制御信号等の各種制御信号を出力し、分割領域３０の動作を制御する回路である。分割領域３０に出力する読出制御信号等の各種制御信号については、後述する分割領域３０の構成において説明する。
　検出回路５は、分割領域３０から出力される信号に基づき所定の検出処理を行う回路である。検出回路５は、例えば分割領域３０から出力される信号をＡＤ変換し、後段の処理装置（不図示）等に出力する。
　図３は、比較例に係る検出装置の各分割領域における構成及び検出回路との接続例を示す図である。図３では、ｍ列ｎ－１行及びｍ列ｎ行の分割領域３０における構成及び検出回路５との接続例を示している。
　図３に示すように、各分割領域３０には、光センサＰＤ、読出トランジスタＭｒｄ、及びリセットトランジスタＭｒｓｔが設けられている。また、各分割領域３０には、電源回路４から電源電位ＰＶＳＳ及びリセット電位ＶＲＳＴが供給される。電源電位ＰＶＳＳは、例えば、０．７５［Ｖ］とされる。リセット電位ＶＲＳＴは、例えば、２．７５［Ｖ］とされる。
　検出回路４８には、読出トランジスタＭｒｄにバイアス電流Ｉｂを流すための定電流源が接続されている。これにより、読み出し期間Ｐｒｄ（図４参照）において、読出トランジスタＭｒｄを介して各分割領域３０の出力を検出可能となる。この定電流源は、検出回路５に設けられていても良いし、基板２の周辺領域ＧＡに設けられていても良い。
　光センサＰＤのアノードには、電源電位ＰＶＳＳが供給される。光センサＰＤのカソードには、リセット期間Ｐｒｓｔ（図４参照）において、リセットトランジスタＭｒｓｔを介してリセット電位ＶＲＳＴが供給される。これにより、光センサＰＤが逆バイアス（２．０［Ｖ］）される。
　上述した比較例に係る構成における動作について説明する。図４は、比較例に係る検出装置の動作例を示すタイミングチャートである。
　図４に示すように、比較例に係る構成において、検出装置は、検出動作における１フレーム期間１Ｆ内に、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｃｈ、及び読み出し期間Ｐｒｄを有する。電源回路４は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｃｈ、及び読み出し期間Ｐｒｄに亘り、電源電位ＰＶＳＳを光センサＰＤのアノードに供給する。
　駆動回路６は、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、順次、リセット信号ＲＳＴ＜ｎ＞をハイ電位「Ｈ」に制御する（以下、「Ｈ制御」とも称する）。これにより、各分割領域３０のリセットトランジスタＭｒｓｔがオン制御され、光センサＰＤのカソードにリセットトランジスタＭｒｓｔを介してリセット電位ＶＲＳＴ（例えば、２．７５［Ｖ］）が印加され、光センサＰＤが逆バイアス（２．０［Ｖ］）される。このとき、光センサＰＤには、逆バイアス電圧に応じた電荷がチャージされる。
　リセット信号ＲＳＴ＜ｎ＞がロー電位「Ｌ」に制御されると（以下、「Ｌ制御」とも称する）、各分割領域３０のリセットトランジスタＭｒｓｔがオフ制御され、光センサＰＤごとの露光期間Ｐｃｈが開始される。この露光期間Ｐｃｈにおいて、光センサＰＤに逆方向電流が流れることにより、リセット期間Ｐｒｓｔに光センサＰＤにチャージされた電荷が徐々に減少する。露光期間Ｐｃｈに流れる逆方向電流は、光センサＰＤに入射した光量に応じて異なる。
　その後、駆動回路６は、読み出し期間Ｐｒｄにおいて、順次、読み出し信号ＲＤ＜ｎ＞をＨ制御する。これにより、各分割領域３０の読出トランジスタＭｒｄがオン制御されてバイアス電流Ｉｂが流れ、光センサＰＤにチャージされた電荷に応じた電圧が検出回路５によって検出される。各分割領域３０のリセットトランジスタＭｒｓｔがオフ制御されてから、読出トランジスタＭｒｄがオン制御されるまでの期間を、「実効露光期間」と称する。
　上述したリセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｃｈ、及び読み出し期間Ｐｒｄを複数フレームに亘って繰り返し実行することにより、脈波のような時間変化する生体情報を取得することができる。
　ここで、ＯＰＤ（光センサＰＤ）の有機半導体層にバラツキが生じた場合、逆バイアス特性にバラツキが生じて検出精度が低下する可能性がある。以下、有機半導体層にバラツキが生じた場合の光センサＰＤのダイオード特性について、図５、図６Ａ、図６Ｂを参照して説明する。
　図５は、光センサのダイオード特性の一例を示す図である。図５において、横軸は電流を示し、縦軸は電圧を示している。また、図５において、実線は正常時のダイオード特性を示し、破線はＯＰＤの特性バラツキによる特性変化の一例を示している。図５において、電流の正方向が光センサＰＤのダイオードに順方向電流を流した時で、電流の負方向が光センサＰＤのダイオードに逆方向電流を流した時である。
　図６Ａ及び図６Ｂは、各分割領域における出力レベルを検出領域において可視化した例を示す図である。図６Ａは、検出動作開始直後の検出領域ＡＡを可視化した例を示し、図６Ｂは、検出動作開始から１５分経過後の検出領域ＡＡを可視化した例を示している。図６Ａ及び図６Ｂに示す例では、出力レベルが異常値となった箇所が輝点として現れている。
　ＯＰＤの有機半導体層のバラツキにより、図５に破線で示すように、ＯＰＤの逆バイアス特性が経時変化する場合がある。これにより、露光期間Ｐｃｈ（実効露光期間）において各分割領域３０の光センサＰＤに流れる逆方向電流にバラツキが生じ、検出精度が低下する場合がある。
　特に、脈波のような時間変化する生体情報を取得する構成では、比較的長時間に亘って観測する必要がある。このような構成では、図６Ｂに示すように、ＯＰＤの逆バイアス特性の経時変化による精度低下が顕著となる。
　さらに、脈波のように時間変化するデータを高精度に取得する場合、高フレームレートでの検出を行う必要がある。
　有機半導体層のバラツキに起因するＯＰＤの逆バイアス特性バラツキの経時変化は、光センサＰＤを順バイアスして順方向バイアス電流を流し初期状態に戻すことにより解消することができる。本開示では、このＯＰＤの特性を初期状態に戻す動作を、「リフレッシュ動作」と称する。以下、実施形態に係る検出装置１の構成例及び動作例について、図７から図９を参照して説明する。
　図７は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。図８は、実施形態に係る検出装置の各分割領域における構成及び検出回路との接続例を示す図である。図９は、実施形態に係る検出装置の動作例を示すタイミングチャートである。なお、以下の説明では、上述した比較例の構成と同じ構成部についての説明を省略する。
　図７に示す実施形態に係る検出装置１の構成において、検出領域ＡＡは、Ｘ方向（第１方向）にＭ個の第１分割領域３０＿１が並び、Ｘ方向（第１方向）にＭ個の第２分割領域３０＿２が並び、Ｙ方向（第２方向）にＮ個の第１分割領域３０＿１及びＮ個の第２分割領域３０＿２が交互に並ぶＭ列２Ｎ行に分割された例を示している。
　また、実施形態に係る検出装置１では、図７に示すように、互いに隣接する奇数行（２ｎ－１行）の逆Ｌ字型の第１分割領域３０＿１と偶数行（２ｎ行）のＬ字型の第２分割領域３０＿２とがＸ方向（第１方向）に一部重複するように組み合わされている。
　図８に示すように、第１分割領域３０＿１には、第１光センサＰＤ１、読出トランジスタＭｒｄ１、リセットトランジスタＭｒｓｔ１（第２トランジスタ）が設けられている。また、第１分割領域３０＿１には、電源回路４から電源電位ＰＶＳＳ（第１電位）及びリセット電位ＶＲＳＴ（第３電位）が供給される。電源電位ＰＶＳＳ（第１電位）は、例えば、０．７５［Ｖ］とされる。リセット電位ＶＲＳＴ（第３電位）は、例えば、２．７５［Ｖ］とされる。
　また、実施形態に係る検出装置１の第１分割領域３０＿１には、図８に示すように、図３に示す比較例の構成に加えて、リフレッシュトランジスタＭｒｅｆ１（第１トランジスタ）が設けられている。また、第１分割領域３０＿１には、電源回路４からリフレッシュ電位ＶＲＥＦが供給される。リフレッシュ電位ＶＲＥＦは、例えば、－１．２５［Ｖ］とされる。
　また、図８に示すように、第２分割領域３０＿２には、第２光センサＰＤ２、読出トランジスタＭｒｄ２、リセットトランジスタＭｒｓｔ２（第４トランジスタ）が設けられている。また、第２分割領域３０＿２には、電源回路４から電源電位ＰＶＳＳ（第１電位）及びリセット電位ＶＲＳＴ（第３電位）が供給される。
　また、実施形態に係る検出装置１の第２分割領域３０＿２には、図８に示すように、図３に示す比較例の構成に加えて、リフレッシュトランジスタＭｒｅｆ２（第３トランジスタ）が設けられている。また、第２分割領域３０＿２には、電源回路４からリフレッシュ電位ＶＲＥＦが供給される。
　第１光センサＰＤ１及び第２光センサＰＤ２のカソードには、リフレッシュ期間Ｐｒｓｔ１，Ｐｒｓｔ２（図９参照）において、リフレッシュトランジスタＭｒｅｆ１，Ｍｒｅｆ２を介してリフレッシュ電位（第２電位）ＶＲＥＦが供給される。これにより、第１光センサＰＤ１及び第２光センサＰＤ２が順バイアス（２．０［Ｖ］）される。
　図９に示すように、実施形態に係る検出装置１は、検出動作における奇数フレーム期間１Ｆ＿ｏｄｄ（第１期間）内に、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１のリセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ－１＞、露光期間Ｐｃｈ＜２ｎ－１＞、及び読み出し期間Ｐｒｄ＜２ｎ－１＞を有する。また、実施形態に係る検出装置１は、検出動作における奇数フレーム期間１Ｆ＿ｏｄｄ（第１期間）内に、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤのリフレッシュ期間Ｐｒｅｆ＜２ｎ＞を有する。
　駆動回路６は、リセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ－１＞において、順次、リセット信号ＲＳＴ＜２ｎ－１＞をＨ制御する。これにより、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１のリセットトランジスタＭｒｓｔ１（第２トランジスタ）がオン制御され、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１のカソードにリセットトランジスタＭｒｓｔ１（第２トランジスタ）を介してリセット電位ＶＲＳＴ（例えば、２．７５［Ｖ］）が印加され、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１が逆バイアス（２．０［Ｖ］）される。このとき、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１には、逆バイアス電圧に応じた電荷がチャージされる。
　また、駆動回路６は、リフレッシュ期間Ｐｒｅｆ＜２ｎ＞において、順次、リフレッシュ信号ＲＥＦ＜２ｎ＞をＨ制御する。これにより、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２のリフレッシュトランジスタＭｒｅｆ２（第３トランジスタ）がオン制御され、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２のカソードにリフレッシュトランジスタＭｒｅｆ２（第３トランジスタ）を介してリフレッシュ電位ＶＲＥＦ（例えば、－１．２５［Ｖ］）が印加され、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２が順バイアス（２．０［Ｖ］）される。これにより、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２の逆バイアス特性を初期状態に戻すことができる。なお、奇数行（２ｎ－１行）のリセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ－１＞と偶数行（２ｎ行）のリフレッシュ期間Ｐｒｅｆ＜２ｎ＞とは、重複した期間を有する。
　リセット信号ＲＳＴ＜２ｎ－１＞がＬ制御されると、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１のリセットトランジスタＭｒｓｔ１（第２トランジスタ）がオフ制御され、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１ごとの露光期間Ｐｃｈ＜２ｎ－１＞が開始される。この露光期間Ｐｃｈ＜２ｎ－１＞において、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１に逆方向電流が流れることにより、リセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ－１＞に奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１にチャージされた電荷が徐々に減少する。
　その後、駆動回路６は、読み出し期間Ｐｒｄ＜２ｎ－１＞において、順次、読み出し信号ＲＤ＜２ｎ－１＞をＨ制御する。これにより、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の読出トランジスタＭｒｄ１がオン制御されてバイアス電流Ｉｂが流れ、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１にチャージされた電荷に応じた電圧が検出回路５によって検出される。
　また、図９に示すように、実施形態に係る検出装置１は、検出動作における偶数フレーム期間１Ｆ＿ｅｖｅｎ（第２期間）内に、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２のリセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ＞、露光期間Ｐｃｈ＜２ｎ＞、及び読み出し期間Ｐｒｄ＜２ｎ＞を有する。また、実施形態に係る検出装置１は、検出動作における偶数フレーム期間１Ｆ＿ｅｖｅｎ（第２期間）内に、奇数行（２ｎ－１行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２のリフレッシュ期間Ｐｒｅｆ＜２ｎ－１＞を有する。
　駆動回路６は、リセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ＞において、順次、リセット信号ＲＳＴ＜２ｎ＞をＨ制御する。これにより、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２のリセットトランジスタＭｒｓｔ２（第４トランジスタ）がオン制御され、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２のカソードにリセットトランジスタＭｒｓｔ２（第４トランジスタ）を介してリセット電位ＶＲＳＴ（第３電位）が印加され、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２が逆バイアス（２．０［Ｖ］）される。このとき、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２には、逆バイアス電圧に応じた電荷がチャージされる。
　また、駆動回路６は、リフレッシュ期間Ｐｒｅｆ＜２ｎ－１＞において、順次、リフレッシュ信号ＲＥＦ＜２ｎ－１＞をＨ制御する。これにより、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１のリフレッシュトランジスタＭｒｅｆ１（第１トランジスタ）がオン制御され、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１のカソードにリフレッシュトランジスタＭｒｅｆ（第１トランジスタ）を介してリフレッシュ電位ＶＲＥＦ（例えば、－１．２５［Ｖ］）が印加され、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１が順バイアス（２．０［Ｖ］）される。これにより、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１の逆バイアス特性を初期状態に戻すことができる。なお、偶数行（２ｎ行）のリセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ＞と奇数行（２ｎ－１行）のリフレッシュ期間Ｐｒｅｆ＜２ｎ－１＞とは、重複した期間を有する。
　リセット信号ＲＳＴ＜２ｎ＞がＬ制御されると、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２のリセットトランジスタＭｒｓｔ２（第４トランジスタ）がオフ制御され、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２ごとの露光期間Ｐｃｈ＜２ｎ＞が開始される。この露光期間Ｐｃｈ＜２ｎ＞において、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２に逆方向電流が流れることにより、リセット期間Ｐｒｓｔ＜２ｎ＞に偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２にチャージされた電荷が徐々に減少する。
　その後、駆動回路６は、読み出し期間Ｐｒｄ＜２ｎ＞において、順次、読み出し信号ＲＤ＜２ｎ＞をＨ制御する。これにより、奇数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の読出トランジスタＭｒｄ１がオン制御されてバイアス電流Ｉｂが流れ、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２にチャージされた電荷に応じた電圧が検出回路５によって検出される。
　上述した奇数フレーム期間１Ｆ＿ｏｄｄ（第１期間）と偶数フレーム期間１Ｆ＿ｅｖｅｎ（第２期間）とを交互に繰り返し実行することにより、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１の検出動作と偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２の検出動作とが交互に実行される。また、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２のリフレッシュ動作は、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１の検出動作を行っている奇数フレーム期間１Ｆ＿ｏｄｄ（第１期間）に実行され、奇数行（２ｎ－１行）の各第１分割領域３０＿１の第１光センサＰＤ１のリフレッシュ動作は、偶数行（２ｎ行）の各第２分割領域３０＿２の第２光センサＰＤ２の検出動作を行っている偶数フレーム期間１Ｆ＿ｅｖｅｎ（第２期間）に実行される。これにより、フレームレートを低下させることなく、脈波のような時間変化する生体情報を高精度に取得することができる。
　なお、検出領域ＡＡ内における分割例は、図７に示すような奇数行（２ｎ－１行）の逆Ｌ字型の第１分割領域３０＿１と偶数行（２ｎ行）のＬ字型の第２分割領域３０＿２とがＸ方向（第１方向）に一部重複するように組み合わされた態様に限定されない。なお、以下の各変形例における説明では、上述した実施形態の構成と同じ構成部についての説明を省略する。
　図１０は、実施形態の第１変形例に係る検出装置を示す平面図である。図１０に示す実施形態の第１変形例に係る検出装置１ａの構成では、図２に示す比較例と同様に、検出領域ＡＡ内において方形状の第１分割領域３０＿１及び第２分割領域３０＿２が行列状に並び配列された例を示している。
　図１１は、実施形態の第２変形例に係る検出装置を示す平面図である。実施形態の第２変形例に係る検出装置１ｂの構成では、図１１に示すように、菱形状の第１分割領域３０＿１及び第２分割領域３０＿２が検出領域ＡＡ内において千鳥配置された例を示している。換言すれば、検出領域ＡＡ内において、第１分割領域３０＿１のＸ方向（第１方向）の位置に対し、第２分割領域３０＿２のＸ方向（第１方向）の位置がずれて配置されている。この構成では、図７に示す構成と同様に、互いに隣接する奇数行（２ｎ－１行）の第１分割領域３０＿１と偶数行（２ｎ行）の第２分割領域３０＿２とがＸ方向（第１方向）に一部重複するように組み合わされる。また、第１分割領域３０＿１のＹ方向（第２方向）の位置に対し、第２分割領域３０＿２のＹ方向（第２方向）の位置がずれて配置されている。
　また、上述した実施形態は、各構成要素を適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
　１，１ａ，１ｂ　検出装置
　２　基板
　３　センサ部
　４　電源回路
　５　検出回路
　６　駆動回路
　３０　分割領域
　３０＿１　分割領域（第１分割領域）
　３０＿２　分割領域（第２分割領域）
　ＡＡ　検出領域
　ＧＡ　周辺領域
　Ｍｒｄ，Ｍｒｄ１，Ｍｒｄ２　読出トランジスタ
　Ｍｒｓｔ　リセットトランジスタ
　Ｍｒｓｔ１　リセットトランジスタ（第２トランジスタ）
　Ｍｒｓｔ２　リセットトランジスタ（第４トランジスタ）
　Ｍｒｅｆ　リフレッシュトランジスタ
　Ｍｒｅｆ１　リフレッシュトランジスタ（第１トランジスタ）
　Ｍｒｅｆ２　リフレッシュトランジスタ（第３トランジスタ）
　Ｐｃｈ　露光期間
　ＰＤ　光センサ
　Ｐｒｄ　読み出し期間
　Ｐｒｅｆ　リフレッシュ期間
　Ｐｒｓｔ　リセット期間
　ＰＶＳＳ　電源電位（第１電位）
　ＲＤ　読み出し信号
　ＲＳＴ　リセット信号
　ＲＥＦ　リフレッシュ信号
　ＶＲＥＦ　リフレッシュ電位（第２電位）
　ＶＲＳＴ　リセット電位（第３電位）

Claims (12)

  1. 　第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとを有するセンサ部と、
    　前記第１のフォトダイオードの出力と前記第２のフォトダイオードの出力とを交互に検出する検出回路と、
    　を備え、
    　前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードのアノードに第１電位が供給され、
    　前記第１のフォトダイオードの出力が検出される第１期間において、前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第１電位よりも低い第２電位が供給され、
    　前記第２のフォトダイオードの出力が検出される第２期間において、前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第２電位が供給される、
    　検出装置。
  2. 　前記第１期間において、前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第１電位よりも高い第３電位が供給され、
    　前記第２期間において、前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第３電位が供給される、
    　請求項１に記載の検出装置。
  3. 　前記センサ部は、
    　前記第１のフォトダイオードが設けられる第１分割領域と、前記第２のフォトダイオードが設けられる第２分割領域と、を含む検出領域を有し、
    　前記検出領域内において、前記第１分割領域と前記第２分割領域とが隣接している、
    　請求項２に記載の検出装置。
  4. 　前記第１分割領域は、
    　前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第２電位を供給する第１トランジスタと、
    　前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第３電位を供給する第２トランジスタと、
    　が設けられ、
    　前記第２分割領域は、
    　前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第２電位を供給する第３トランジスタと、
    　前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第３電位を供給する第４トランジスタと、
    　が設けられている、
    　請求項３に記載の検出装置。
  5. 　前記第１トランジスタがオン制御されているときに前記第４トランジスタがオン制御され、
    　前記第３トランジスタがオン制御されているときに前記第２トランジスタがオン制御される、
    　請求項４に記載の検出装置。
  6. 　前記センサ部は、前記第１分割領域及び前記第２分割領域をそれぞれ複数有し、
    　複数の前記第１分割領域が第１方向に並び、
    　複数の前記第２分割領域が前記第１方向に並び、
    　前記第１分割領域と前記第２分割領域とが前記第１方向とは異なる第２方向に交互に並び設けられている、
    　請求項３から５の何れか一項に記載の検出装置。
  7. 　前記第２方向に隣接する前記第１分割領域と前記第２分割領域とが互いに前記第１方向に一部重複して設けられている、
    　請求項６に記載の検出装置。
  8. 　前記センサ部は、前記第１分割領域及び前記第２分割領域をそれぞれ複数有し、
    　複数の前記第１分割領域が第１方向に並び、
    　複数の前記第２分割領域が前記第１方向に並び、
    　前記検出領域内において、前記第１分割領域の前記第１方向の位置に対し、前記第２分割領域の前記第１方向の位置がずれて配置されている、
    　請求項３から５の何れか一項に記載の検出装置。
  9. 　前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードは、有機フォトダイオードである、
    　請求項３から８の何れか一項に記載の検出装置。
  10. 　前記第１分割領域及び前記第２分割領域に有機半導体層が設けられている、
    　請求項９に記載の検出装置。
  11. 　前記第１分割領域の有機半導体層と前記第２分割領域の有機半導体層とが絶縁されている、
    　請求項１０に記載の検出装置。
  12. 　前記第１期間は、
    　前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第２電位が供給されるリフレッシュ期間と、
    　前記第１のフォトダイオードを露光する露光期間と、
    　前記第１のフォトダイオードにチャージされた電荷を読み出す読み出し期間と、
    　を有し、
    　前記第２期間は、
    　前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第２電位が供給されるリフレッシュ期間と、
    　前記第２のフォトダイオードを露光する露光期間と、
    　前記第２のフォトダイオードにチャージされた電荷を読み出す読み出し期間と、
    　を有し、
    　前記第１期間のリフレッシュ期間において、前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第３電位が供給され、
    　前記第２期間のリフレッシュ期間において、前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第３電位が供給される、
    　請求項１から１１の何れか一項に記載の検出装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016006949A (ja) * 2014-05-28 2016-01-14 日本放送協会 撮像装置、撮像方法および画像フレーム読出し制御回路
JP2021118417A (ja) * 2020-01-24 2021-08-10 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. イメージセンサ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016006949A (ja) * 2014-05-28 2016-01-14 日本放送協会 撮像装置、撮像方法および画像フレーム読出し制御回路
JP2021118417A (ja) * 2020-01-24 2021-08-10 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. イメージセンサ

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