WO2023223877A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2023223877A1
WO2023223877A1 PCT/JP2023/017360 JP2023017360W WO2023223877A1 WO 2023223877 A1 WO2023223877 A1 WO 2023223877A1 JP 2023017360 W JP2023017360 W JP 2023017360W WO 2023223877 A1 WO2023223877 A1 WO 2023223877A1
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WO
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photodiodes
photodiode
detection device
lower electrode
organic semiconductor
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PCT/JP2023/017360
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元 小出
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株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/14—Vascular patterns
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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/14—Vascular patterns
    • G06V40/145—Sensors therefor

Definitions

  • the present invention relates to a detection device.
  • Optical sensors capable of detecting fingerprint patterns and vein patterns are known (for example, Patent Document 1).
  • Such an optical sensor has a plurality of photodiodes in which an organic semiconductor material is used as an active layer.
  • the photodiode is arranged between a lower electrode and an upper electrode, and for example, the lower electrode, electron transport layer, active layer, hole transport layer, and upper electrode are stacked in this order.
  • An electron transport layer or a hole transport layer is also called a buffer layer.
  • An organic semiconductor layer including an electron transport layer, an active layer, and a hole transport layer may be provided with a larger area than the lower electrode.
  • Photocarriers generated in a portion of the organic semiconductor layer that does not overlap with the lower electrode reach the lower electrode later than photocarriers generated in a portion of the organic semiconductor layer that overlaps with the lower electrode.
  • photocarriers generated in the organic semiconductor layer in the portions that do not overlap with the lower electrode may not be sufficiently read out, which may reduce detection accuracy.
  • the photocarriers generated in the organic semiconductor layer in the portion that does not overlap with the lower electrode are also read out, the readout period becomes longer and the detection speed may decrease.
  • An object of the present invention is to provide a detection device that can improve detection accuracy.
  • a detection device includes a substrate, and a photodiode in which a lower electrode, a lower buffer layer, an active layer, an upper buffer layer, and an upper electrode are stacked in this order on the substrate, and in a plan view.
  • the lower electrode is provided extending from a region overlapping with the organic semiconductor layer including the lower buffer layer, the active layer, and the upper buffer layer to a region outside a side surface of the organic semiconductor layer.
  • FIG. 1 is a plan view showing a detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III' in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the connection configuration between the upper electrode and the terminal portion.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV' in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view showing a detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged plan view showing four photodiodes arranged at the corners of the detection area.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX' in FIG.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX' in FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing a detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the detection device according to the first embodiment.
  • the detection device 1 includes a substrate 21, a plurality of photodiodes PD, a plurality of signal lines SL, a power supply line CL1, and a control circuit 122.
  • the substrate 21 has a detection area AA and a peripheral area GA.
  • the detection area AA is an area where a plurality of photodiodes PD are provided.
  • the peripheral area GA is an area between the outer periphery of the detection area AA and the end of the substrate 21, and is an area where a plurality of photodiodes PD are not provided.
  • the plurality of signal lines SL and the control circuit 122 are provided in the peripheral area GA of the substrate 21.
  • the first direction Dx is one direction within a plane parallel to the substrate 21.
  • the second direction Dy is one direction within a plane parallel to the substrate 21, and is a direction orthogonal to the first direction Dx. Note that the second direction Dy may not be perpendicular to the first direction Dx but may intersect with the first direction Dx.
  • the third direction Dz is a direction orthogonal to the first direction Dx and the second direction Dy. The third direction Dz is the normal direction of the substrate 21.
  • plane view refers to the positional relationship when viewed from a direction perpendicular to the substrate 21.
  • the detection device 1 has a plurality of photodiodes PD as optical sensor elements. Each photodiode PD outputs an electrical signal according to the light irradiated onto it. More specifically, the photodiode PD is an OPD (Organic Photodiode) using an organic semiconductor. The plurality of photodiodes PD are arranged in line in the second direction Dy in the detection area AA.
  • OPD Organic Photodiode
  • the cathodes (lower electrodes 23) of the plurality of photodiodes PD are each connected to the detection circuit 48 via the signal line SL. Further, the anodes (upper electrodes 24) of the plurality of photodiodes PD are connected to the power supply circuit 123 via a common power supply wiring CL1.
  • the plurality of photodiodes PD include an organic semiconductor layer 30 (lower buffer layer 32, active layer 31, upper buffer layer 33 (see FIG. 3)) and an organic semiconductor layer 30. , and an upper electrode 24 located above the organic semiconductor layer 30 .
  • the plurality of lower electrodes 23 are provided corresponding to each of the plurality of photodiodes PD, and are arranged in line in the second direction Dy in the detection area AA. Further, the plurality of lower electrodes 23 are arranged to be spaced apart in the second direction Dy.
  • the organic semiconductor layer 30 and the upper electrode 24 are provided extending in the second direction Dy across the plurality of photodiodes PD, and are provided continuously in the detection area AA.
  • the organic semiconductor layer 30 has four side surfaces 30e1, 30e2, 30e3, and 30e4, and is formed into a substantially rectangular shape in plan view.
  • the organic semiconductor layer 30 has one side surface 30e1 in the first direction Dx, the other side surface 30e2 in the first direction Dx, one side surface 30e3 in the second direction Dy, and the other side surface 30e4 in the second direction Dy. has.
  • the side surface 30e2 is located on the opposite side of the side surface 30e1.
  • the side surface 30e4 is located on the opposite side of the side surface 30e3. Note that the stacked structure of the organic semiconductor layer 30, the lower electrode 23, and the upper electrode 24 of the photodiode PD will be described later with reference to FIG.
  • the plurality of signal lines SL are electrically connected to each of the lower electrodes 23 of the plurality of photodiodes PD. Specifically, in the example shown in FIG. 1, the plurality of signal lines SL are connected to each of the plurality of lower electrodes 23 via contact holes CH1 formed in the insulating film 27 (see FIG. 3). be done.
  • Each of the plurality of signal lines SL extends in the first direction Dx from the connection point (contact hole CH1) with the lower electrode 23, is bent in the second direction Dy, and is bent along the arrangement direction of the plurality of photodiodes PD. It extends in the second direction Dy. Portions of the plurality of signal lines SL extending in the second direction Dy are arranged in the first direction Dx.
  • the plurality of signal lines SL are connected to a detection circuit 48 included in the control circuit 122. In other words, the detection circuit 48 is electrically connected to the lower electrodes 23 of the plurality of photodiodes PD via the plurality of signal lines SL.
  • the upper electrodes 24 are provided extending in the second direction Dy over the detection area AA and the peripheral area GA, respectively.
  • Connecting portions 24a and 30a are provided at the outer edges of the upper electrode 24 and the organic semiconductor layer 30 on the other side (lower side in FIG. 1) in the second direction Dy, respectively.
  • the connecting portions 24 a and 30 a are provided extending from the detection area AA toward the peripheral area GA side, and are electrically connected to the terminal portion 25 via the conductive layer 26 .
  • Terminal portion 25 is electrically connected to power supply line CL1 via contact hole CH2.
  • the upper electrodes 24 of the plurality of photodiodes PD are connected to the power supply circuit 123 included in the control circuit 122 via the conductive layer 26, the terminal portion 25, and the power supply wiring CL1.
  • the power supply circuit 123 supplies the sensor reference voltage COM to the upper electrode 24 of the photodiode PD.
  • the control circuit 122 (detection circuit 48 and power supply circuit 123) is arranged adjacent to the photodiode PD in the second direction Dy in the peripheral area GA of the substrate 21.
  • the control circuit 122 is a circuit that supplies control signals to the plurality of photodiodes PD to control detection operations.
  • the plurality of photodiodes PD output electric signals corresponding to the light irradiated onto each photodiode to the detection circuit 48 as a detection signal Vdet.
  • the detection signals Vdet of the plurality of photodiodes PD are sequentially outputted to the detection circuit 48 in a time-sharing manner.
  • the plurality of signal lines SL are sequentially electrically connected to the detection circuit 48 in a time-division manner.
  • the detection device 1 detects information regarding the detected object based on the detection signals Vdet from the plurality of photodiodes PD.
  • control circuit 122 (detection circuit 48 and power supply circuit 123) is provided on the same substrate 21 as the plurality of photodiodes PD, the present invention is not limited thereto.
  • the control circuit 122 (detection circuit 48 and power supply circuit 123) may be provided on another control board connected to the board 21 via a flexible printed circuit board or the like, for example.
  • the detection circuit 48 and the power supply circuit 123 may be formed as separate circuits.
  • the detection device 1 may include one or more light sources.
  • the light source for example, an inorganic LED (Light Emitting Diode) or an organic EL (OLED) is used.
  • the light emitted from the light source is reflected by the surface of the object to be detected, such as a finger, and enters the plurality of photodiodes PD.
  • the detection device 1 can detect a fingerprint by detecting the shape of the unevenness on the surface of a finger or the like.
  • the light emitted from the light source may be reflected inside the finger or the like or transmitted through the finger or the like and enter the plurality of photodiodes PD.
  • the detection device 1 can detect information regarding a living body inside a finger or the like.
  • the information regarding the living body includes, for example, pulse waves of fingers and palms, pulses, blood vessel images, and the like. That is, the detection device 1 may be configured as a fingerprint detection device that detects a fingerprint or a vein detection device that detects blood vessel patterns such as veins.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III' in FIG.
  • the direction from the substrate 21 toward the sealing film 28 in the direction perpendicular to the surface of the substrate 21 is referred to as "upper side” or simply “upper”. Further, the direction from the sealing film 28 toward the substrate 21 is referred to as “lower side” or simply “lower side.”
  • the substrate 21 is an insulating substrate, and is made of, for example, glass or resin material.
  • the substrate 21 is not limited to a flat plate shape, and may have a curved surface. In this case, the substrate 21 may be a film-like resin.
  • the signal line SL is provided on the substrate 21.
  • the signal line SL is formed of, for example, a metal wiring, and is formed of a material having better conductivity than the lower electrode 23 of the photodiode PD.
  • a part of the signal line SL (the right end side of the signal line SL in FIG. 3) is provided in a layer between the substrate 21 and the lower electrode 23 of the photodiode PD in the third direction Dz.
  • the insulating film 27 is provided on the substrate 21 to cover the signal line SL.
  • the insulating film 27 may be an inorganic insulating film or an organic insulating film. Further, the insulating film 27 may be a single layer or a laminated film.
  • the photodiode PD is provided on the insulating film 27. More specifically, the photodiode PD includes a lower electrode 23, a lower buffer layer 32, an active layer 31, an upper buffer layer 33, and an upper electrode 24. In the photodiode PD, a lower electrode 23, a lower buffer layer 32 (electron transport layer), an active layer 31, an upper buffer layer 33 (hole transport layer), and an upper electrode 24 are stacked in the order perpendicular to the substrate 21. .
  • the lower electrode 23 is provided on the insulating film 27 and electrically connected to the signal line SL via the contact hole CH1 provided in the insulating film 27.
  • the lower electrode 23 is a cathode electrode of the photodiode PD, and is made of a light-transmitting conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the detection device 1 of this embodiment is formed as a bottom light receiving type optical sensor in which light from a detected object passes through the substrate 21 and enters the photodiode PD.
  • the characteristics (for example, voltage-current characteristics and resistance value) of the active layer 31 change depending on the light irradiated with it.
  • An organic material is used as the material for the active layer 31.
  • the active layer 31 is a bulk heterostructure in which a p-type organic semiconductor and an n-type fullerene derivative (PCBM), which is an n-type organic semiconductor, coexist.
  • PCBM Phenyl C61-butyric acid methyl ester
  • CuPc Copper Phthalocyanine
  • F16CuPc fluorinated copper phthalocyanine
  • rubrene (5,6,11,12-tetraphenyltetracene
  • PDI a derivative of Perylene
  • the active layer 31 can be formed using these low-molecular organic materials by vapor deposition (dry process).
  • the active layer 31 may be, for example, a laminated film of CuPc and F16CuPc, or a laminated film of rubrene and C60.
  • the active layer 31 can also be formed by a wet process.
  • the active layer 31 is made of a combination of the above-described low-molecular organic material and high-molecular organic material.
  • the polymeric organic material for example, P3HT (poly(3-hexylthiophene)), F8BT (F8-alt-benzothiadiazole), etc. can be used.
  • the active layer 31 can be a film containing a mixture of P3HT and PCBM, or a film containing a mixture of F8BT and PDI.
  • the lower buffer layer 32 is an electron transport layer
  • the upper buffer layer 33 is a hole transport layer.
  • the lower buffer layer 32 and the upper buffer layer 33 are provided so that holes and electrons generated in the active layer 31 can easily reach the lower electrode 23 or the upper electrode 24.
  • the lower buffer layer 32 (electron transport layer) is in direct contact with the top of the lower electrode 23.
  • the active layer 31 is in direct contact with the lower buffer layer 32 .
  • Ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) is used as the material for the electron transport layer.
  • the upper buffer layer 33 (hole transport layer) is in direct contact with the top of the active layer 31 , and the top electrode 24 is in direct contact with the top of the top buffer layer 33 .
  • the material of the hole transport layer is a metal oxide layer. Tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide, or the like is used as the metal oxide layer.
  • the materials and manufacturing methods for the lower buffer layer 32, active layer 31, and upper buffer layer 33 are merely examples, and other materials and manufacturing methods may be used.
  • the lower buffer layer 32 and the upper buffer layer 33 are not limited to single-layer films, and may be formed as a laminated film including an electron blocking layer and a hole blocking layer.
  • the upper electrode 24 is provided on the upper buffer layer 33.
  • the upper electrode 24 is an anode electrode of the photodiode PD, and is continuously formed over the entire detection area AA. In other words, the upper electrode 24 is continuously provided on the plurality of photodiodes PD.
  • the upper electrode 24 faces the plurality of lower electrodes 23 with the lower buffer layer 32, the active layer 31, and the upper buffer layer 33 in between.
  • the upper electrode 24 is made of a light-transmitting conductive material such as ITO or IZO, for example.
  • the sealing film 28 is provided on the upper electrode 24.
  • an inorganic film such as a silicon nitride film or an aluminum oxide film, or a resin film such as acrylic film is used.
  • the sealing film 28 is not limited to a single layer, and may be a laminated film of two or more layers, which is a combination of the above-mentioned inorganic film and resin film.
  • the photodiode PD is well sealed by the sealing film 28, and moisture can be prevented from entering from the upper surface side.
  • the lower electrode 23 extends from a region overlapping with the organic semiconductor layer 30 including the lower buffer layer 32, the active layer 31, and the upper buffer layer 33 to a region outside the side surfaces 30e1 and 30e2 of the organic semiconductor layer 30. It is provided. More specifically, the lower electrode 23 is provided extending to a region outside one side surface 30e1 of the organic semiconductor layer 30 in the first direction Dx, and extends to a region outside the side surface 30e1 of the organic semiconductor layer 30 in the first direction Dx. It is provided so as to extend to an area outside the side surface 30e2. That is, the width W2 of the lower electrode 23 in the first direction Dx is larger than the width W1 of the organic semiconductor layer 30 in the first direction Dx.
  • the lower electrode 23 includes a portion where the organic semiconductor layer 30 overlaps and a portion where the organic semiconductor layer 30 does not overlap in the first direction Dx. Further, the organic semiconductor layer 30 is arranged to overlap the lower electrode 23 from one side surface 30e1 in the first direction Dx to the other side surface 30e2 in the first direction Dx.
  • the organic semiconductor layer 30 does not have a portion that does not overlap with the lower electrode 23 at least in the first direction Dx. Therefore, compared to a configuration in which the organic semiconductor layer 30 covers the lower electrode 23 and extends beyond the outer edge of the lower electrode 23, photocarriers generated in the organic semiconductor layer 30 quickly reach the lower electrode 23. Therefore, the detection device 1 can suppress delay in optical response and improve detection accuracy.
  • the width W2-L of the portion of the lower electrode 23 extending outward from the side surface 30e1 of the organic semiconductor layer 30 is the width W2-L of the portion extending outward from the side surface 30e2 of the organic semiconductor layer 30 on the opposite side of the first direction Dx. It is equivalent to the width W2-R of the existing portion. However, the present invention is not limited to this, and the width W2-L may be different from the width W2-R.
  • the lengths of the widths W2-L and W2-R are determined, for example, to be larger than the amount of positional deviation in the coating and patterning steps when forming the organic semiconductor layer 30.
  • FIG. 3 shows a configuration in which the lower electrode 23 extends to a region outside the side surfaces 30e1 and 30e2 of the organic semiconductor layer 30 in the first direction Dx
  • the present invention is not limited to this.
  • the outermost lower electrode 23 (lower electrode 23 furthest from the terminal portion 25) is the lower electrode 23 of the organic semiconductor layer 30. It is provided to extend to a region outside of the side surfaces 30e1 and 30e2 in one direction Dx, and is provided to extend to a region outside of one side surface 30e3 in the second direction Dy.
  • the lower electrode 23 (the lower electrode 23 closest to the terminal portion 25) disposed at the outermost side on the other side in the second direction Dy (lower side in FIG. 1) is a side surface of the organic semiconductor layer 30 in the first direction Dx. It is provided so as to extend to a region outside of 30e1 and 30e2, and also to a region outside of the other side surface 30e4 in the second direction Dy.
  • one side surface 30e3 in the second direction Dy and the other side surface 30e4 in the second direction Dy of the organic semiconductor layer 30 are respectively arranged inside the outermost periphery of the plurality of lower electrodes 23.
  • photocarriers generated in the organic semiconductor layer 30 quickly reach the lower electrode 23 in the outermost photodiode PD in one and the other side of the second direction Dy, suppressing photoresponse delay. be able to.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the connection configuration between the upper electrode and the terminal portion.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV' in FIG.
  • the lower electrode 23 of the photodiode PD corresponding to the location where the upper electrode 24 and the power supply line CL1 are electrically connected is located at the cutout portion 23a.
  • the photodiode PD corresponding to the location where the upper electrode 24 and the power supply wiring CL1 are electrically connected is the photodiode arranged outermost in the other direction Dy of the plurality of photodiodes PD.
  • PD photodiode PD closest to the terminal section 25).
  • the notch 23a of the lower electrode 23 is formed to be recessed in a trapezoidal shape from the center of the outer edge 23e of the lower electrode 23 toward one side of the second direction Dy.
  • the connecting portion 30a of the organic semiconductor layer 30 is arranged to overlap the notch portion 23a of the lower electrode 23, and protrudes from the side surface 30e4 of the organic semiconductor layer 30 in the second direction Dy.
  • a widened portion in which the width of the connection portion 30a in the first direction Dx gradually increases is provided at a connection location between the side surface 30e4 of the organic semiconductor layer 30 and the connection portion 30a.
  • the connection portion 24a connected to the upper electrode 24 is provided to overlap the connection portion 30a of the organic semiconductor layer 30.
  • the conductive layer 26 is provided to cover the upper surface of the connecting portion 24a of the upper electrode 24, and to cover the side surface of the connecting portion 24a of the upper electrode 24 and the side surface of the connecting portion 30a of the organic semiconductor layer 30. .
  • the conductive layer 26 extends from the side surface of the connecting portion 30a in the second direction Dy, and is provided to overlap with the terminal portion 25.
  • the connecting portion 30a of the organic semiconductor layer 30 and the connecting portion 24a of the upper electrode 24 are integrally and continuously formed with the organic semiconductor layer 30 and the upper electrode 24, and have the same laminated structure as the organic semiconductor layer 30 and the upper electrode 24. has.
  • the terminal portion 25 is electrically connected to the power supply line CL1 via the contact hole CH2 provided in the insulating film 27.
  • the upper electrode 24 of the photodiode PD is electrically connected to the power supply line CL1 via the conductive layer 26 and the terminal portion 25.
  • the detection device 1 can ensure insulation between the lower electrode 23 and the conductive layer 26, and can achieve a narrow frame.
  • connection configuration between the upper electrode 24, the terminal portion 25, and the power supply line CL1 shown in FIGS. 4 and 5 is merely an example, and can be changed as appropriate.
  • the notch 23a of the lower electrode 23 can be omitted depending on the characteristics.
  • the photodiode PD corresponding to the location where the upper electrode 24 and the power supply wiring CL1 are electrically connected (the one located at the outermost position in the other direction Dy in FIG.
  • the photodiode PD) may be a dummy photodiode.
  • the dummy photodiode has the same laminated structure as the photodiode PD, it is configured so that it does not substantially function as a photodiode.
  • a configuration may be adopted in which the signal line SL is not connected to the lower electrode 23 of the dummy photodiode, and the detection signal from the dummy photodiode is not output to the detection circuit 48.
  • the detection circuit 48 may be configured not to use the detection signal received from the dummy photodiode to detect information regarding the living body.
  • the detection device 1 may include five or more photodiodes PD without being limited thereto.
  • the detection device 1 is not limited to a configuration having a plurality of photodiodes PD, and may have at least one photodiode PD.
  • the plurality of photodiodes PD are arranged in the second direction Dy in the detection area AA.
  • the present invention is not limited to this, and the plurality of photodiodes PD may be arranged in the first direction Dx in the detection area AA, or may be arranged in the first direction Dx and the second direction Dy in the detection area AA. may be arranged in a matrix.
  • FIG. 6 is a plan view showing a detection device according to the second embodiment.
  • the same components as those described in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the detection device 1A further includes a sensor section 10 including a plurality of photodiodes PD, a plurality of gate lines GL, a plurality of signal lines SL, and a gate line drive circuit. 15, a signal line selection circuit 16, a first light source base material 51, a second light source base material 52, and light sources 53 and 54.
  • a plurality of light sources 53 are provided on the first light source base material 51 .
  • a plurality of light sources 54 are provided on the second light source base material 52 .
  • a control board 121 is electrically connected to the board 21 via a wiring board 71.
  • the wiring board 71 is, for example, a flexible printed circuit board or a rigid board.
  • a detection circuit 48 is provided on the wiring board 71.
  • the control board 121 is provided with a control circuit 122 and a power supply circuit 123.
  • the control circuit 122 supplies control signals to the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 to control the detection operation of the sensor unit 10. Further, the control circuit 122 supplies control signals to the light sources 53 and 54 to control whether the light sources 53 and 54 are turned on or off.
  • the power supply circuit 123 supplies voltage signals such as the sensor power supply signal VDDSNS (see FIG. 7) to the sensor section 10, the gate line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16. Further, the power supply circuit 123 supplies power supply voltage to the light sources 53 and 54.
  • the plurality of light sources 53 are provided on the first light source base material 51 and arranged along the second direction Dy.
  • the plurality of light sources 54 are provided on the second light source base material 52 and arranged along the second direction Dy.
  • the first light source base material 51 and the second light source base material 52 are electrically connected to the control circuit 122 and the power supply circuit 123 via terminal portions 124 and 125 provided on the control board 121, respectively.
  • the plurality of light sources 53 and the plurality of light sources 54 for example, inorganic LEDs (Light Emitting Diodes), organic EL (OLEDs), etc. are used.
  • the plurality of light sources 53 and the plurality of light sources 54 each emit light of a different wavelength.
  • the detection device 1 is provided with a plurality of types of light sources 53 and 54 as light sources.
  • the present invention is not limited to this, and the number of light sources may be one.
  • a plurality of light sources 53 and a plurality of light sources 54 may be arranged on each of the first light source base material 51 and the second light source base material 52.
  • the number of light source base materials on which the light source 53 and the light source 54 are provided may be one or three or more.
  • at least one light source may be provided.
  • a plurality of photodiodes PD are arranged in a matrix in the detection area AA of the substrate 21.
  • the plurality of lower electrodes 23 are provided corresponding to each of the plurality of photodiodes PD, and are arranged in a matrix in the detection area AA.
  • the plurality of photodiodes PD (the plurality of lower electrodes 23) are arranged in parallel in the first direction Dx and the second direction Dy.
  • the organic semiconductor layer 30 and the upper electrode 24 are provided across the plurality of photodiodes PD, and are provided continuously in the detection area AA. Although illustration of the upper electrode 24 is omitted in FIG. 6, the upper electrode 24 is formed to have substantially the same shape as the organic semiconductor layer 30.
  • the lower electrode 23 of the photodiode PD arranged at the outermost periphery extends to a region outside the side surfaces 30e1, 30e2, 30e3, and 30e4 of the organic semiconductor layer 30 in plan view. It will be established. The configuration of the outermost lower electrode 23 will be described in detail with reference to FIG. 8.
  • the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 are provided in the peripheral area GA.
  • the plurality of gate lines GL extend in the first direction Dx and are connected to the gate line drive circuit 15.
  • the plurality of signal lines SL extend in the second direction Dy and are connected to the signal line selection circuit 16.
  • the plurality of photodiodes PD perform detection according to gate drive signals supplied from the gate line drive circuit 15. Further, the plurality of photodiodes PD output electric signals corresponding to the light irradiated to each photodiode to the signal line selection circuit 16 as a detection signal Vdet. Thereby, the detection device 1A detects information regarding the detected object based on the detection signals Vdet from the plurality of photodiodes PD.
  • the gate line drive circuit 15 drives the plurality of gate lines GL for each row. That is, the gate line drive circuit 15 selects a plurality of gate lines GL sequentially or simultaneously and supplies a gate drive signal to the selected gate lines GL. As a result, the drive transistor Tr (see FIG. 14) connected to the gate line GL is turned on (conductive state), and the lower electrodes 23 of the plurality of photodiodes PD connected to the gate line GL are connected to each other via the drive transistor Tr. It is electrically connected to the signal line SL.
  • the signal line selection circuit 16 is a switch circuit that selects a plurality of signal lines SL sequentially or simultaneously.
  • the signal line selection circuit 16 is, for example, a multiplexer.
  • the signal line selection circuit 16 sequentially reads out the plurality of signal lines SL. That is, the signal line selection circuit 16 connects the selected signal line SL and the detection circuit 48 based on the selection signal supplied from the control circuit 122 (see FIG. 1).
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a detection device according to the second embodiment. Note that FIG. 7 also shows the circuit configuration of the detection circuit 48. As shown in FIG. 7, the partial detection area PAA includes a photodiode PD, a capacitive element Ca, and a drive transistor Tr.
  • the capacitive element Ca is a capacitor (sensor capacitor) formed in the photodiode PD, and is equivalently connected in parallel with the photodiode PD.
  • FIG. 7 shows two gate lines GL(m) and GL(m+1) lined up in the second direction Dy among the plurality of gate lines GL. Also, among the plurality of signal lines SL, two signal lines SL(n) and SL(n+1) lined up in the first direction Dx are shown. Partial detection area PAA is an area surrounded by gate line GL and signal line SL.
  • the drive transistor Tr is provided corresponding to each of the plurality of photodiodes PD.
  • the drive transistor Tr is constituted by a thin film transistor, and in this example, is constituted by an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) type TFT (Thin Film Transistor).
  • Each of the plurality of gate lines GL is connected to the gates of the plurality of drive transistors Tr arranged in the first direction Dx.
  • Each of the plurality of signal lines SL is connected to one of the sources and drains of the plurality of drive transistors Tr arranged in the second direction Dy.
  • the other of the sources and drains of the plurality of drive transistors Tr is connected to the cathode of the photodiode PD and the capacitive element Ca.
  • a sensor power signal VDDSNS is supplied to the anode of the photodiode PD from the power supply circuit 123 (see FIG. 1). Further, the signal line SL and the capacitive element Ca are supplied with the sensor reference voltage COM, which is the initial potential of the signal line SL and the capacitive element Ca, from the power supply circuit 123 via the reset transistor TrR.
  • the detection device 1A can detect a signal corresponding to the amount of light irradiated onto the photodiode PD for each partial detection area PAA.
  • the switch SSW is turned on during the read period, and the detection circuit 48 is connected to the signal line SL.
  • the detection signal amplification circuit 42 of the detection circuit 48 converts the current fluctuation supplied from the signal line SL into voltage fluctuation and amplifies the voltage fluctuation.
  • a reference potential (Vref) having a fixed potential is input to the non-inverting input section (+) of the detection signal amplification circuit 42, and the signal line SL is connected to the inverting input section (-).
  • the same signal as the sensor reference voltage COM is input as the reference potential (Vref) voltage.
  • the control circuit 122 see FIG.
  • the detection signal amplification circuit 42 includes a capacitive element Cb and a reset switch RSW. During the reset period, the reset switch RSW is turned on, and the charge of the capacitive element Cb is reset.
  • FIG. 8 is an enlarged plan view showing four photodiodes arranged at the corners of the detection area.
  • FIG. 8 shows an enlarged view of four photodiodes PD11, PD12, PD13, and PD14 arranged at the corners among the plurality of photodiodes PD in the detection area AA.
  • the photodiode PD11 is arranged on the center side of the detection area AA, that is, further away from the sides of the detection area AA than the photodiodes PD12, PD13, and PD14.
  • the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 is provided in a region surrounded by two gate lines GL and two signal lines SL.
  • Photodiodes PD12, PD13, and PD14 are arranged at the outermost periphery of the detection area AA.
  • the areas of the lower electrodes 23-12, 23-13, and 23-14 of the photodiodes PD12, PD13, and PD14 arranged at the outermost periphery are larger than the area of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 arranged inside. .
  • the photodiode PD12 is adjacent to the photodiode PD11 in the second direction Dy, and is provided along the side of the detection area AA extending in the first direction Dx.
  • the lower electrode 23-12 of the photodiode PD12 arranged at the outermost periphery in the second direction Dy is provided to extend in the second direction Dy to a region outside the side surface 30e4 of the organic semiconductor layer 30 in plan view.
  • the width Wx12 of the lower electrode 23-12 of the photodiode PD12 in the first direction Dx is equal to the width Wx11 of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 in the first direction Dx.
  • the width Wy12 of the lower electrode 23-12 of the photodiode PD12 in the second direction Dy is larger than the width Wy11 of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 in the second direction Dy.
  • the photodiode PD13 is adjacent to the photodiode PD11 in the first direction Dx, and is provided along the side of the detection area AA extending in the second direction Dy.
  • the lower electrode 23-13 of the photodiode PD13 arranged at the outermost periphery in the first direction Dx is provided to extend in the first direction Dx to a region outside the side surface 30e2 of the organic semiconductor layer 30 in plan view. .
  • the width Wx13 of the lower electrode 23-13 of the photodiode PD13 in the first direction Dx is larger than the width Wx11 of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 in the first direction Dx.
  • the width Wy13 of the lower electrode 23-13 of the photodiode PD13 in the second direction Dy is equal to the width Wy11 of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 in the second direction Dy.
  • the photodiode PD14 is diagonally adjacent to the photodiode PD11 and is provided at a corner of the detection area AA.
  • the lower electrode 23-14 of the photodiode PD14 disposed at the corner of the outermost periphery of the detection area AA extends in the first direction Dx and up to a region outside the side surface 30e2 and the side surface 30e4 of the organic semiconductor layer 30 in plan view. It is provided extending in the second direction Dy.
  • the width Wx14 of the lower electrode 23-14 of the photodiode PD14 in the first direction Dx is larger than the width Wx11 of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 in the first direction Dx.
  • the width Wy14 of the lower electrode 23-14 of the photodiode PD14 in the second direction Dy is larger than the width Wy11 of the lower electrode 23-11 of the photodiode PD11 in the second direction Dy.
  • FIG. 8 illustrates four photodiodes PD11, PD12, PD13, and PD14, the explanation in FIG. The present invention can also be applied to other photodiodes PD arranged at the outermost periphery of the area AA.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX' in FIG. 8.
  • the organic semiconductor layer 30 is provided spanning a plurality of photodiodes PD (photodiodes PD12 and PD14 are shown in FIG. 9).
  • the lower electrode 23-12 of the photodiode PD12 and the lower electrode 23-14 of the photodiode PD14 are spaced apart from each other with a space provided at a position overlapping the signal line SL.
  • the lower electrode 23-14 of the photodiode PD14 is provided extending from a region overlapping with the organic semiconductor layer 30 to a region outside the side surface 30e2 of the organic semiconductor layer 30. A portion of the lower electrode 23-14 extending outward from the side surface 30e2 is provided to overlap with the outermost signal line SL.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX' in FIG. 6.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a connection configuration between the upper electrode 24 of the detection device 1A, the terminal portion 25, and the power supply line CL2.
  • the connection portion 24a of the upper electrode 24 and the connection portion 30a of the organic semiconductor layer 30 are provided at a position corresponding to the photodiode PD14, and extend from the side surface 30e4 of the organic semiconductor layer 30 in the second direction Dy. Exists.
  • the connection portion 30 a of the organic semiconductor layer 30 is provided over the signal line selection circuit 16 and extends to a position closer to the terminal portion 25 than the signal line selection circuit 16 .
  • the conductive layer 26 is provided to cover the upper surface of the connecting portion 24a of the upper electrode 24, as well as the side surface of the connecting portion 24a of the upper electrode 24 and the side surface of the connecting portion 30a of the organic semiconductor layer 30.
  • the conductive layer 26 extends from the side surface of the connecting portion 30a in the second direction Dy, and is provided to overlap with the terminal portion 25.
  • the terminal portion 25 is electrically connected to the power supply line CL2 via a contact hole CH11 provided in the insulating film 27.
  • the upper electrodes 24 of the plurality of photodiodes PD are electrically connected to the power supply line CL2 via the conductive layer 26 and the terminal portion 25.
  • the sensor power signal VDDSNS (see FIG. 7) is supplied to the upper electrode 24, which is the anode of the plurality of photodiodes PD, via the power supply line CL2.
  • a cutout portion 23a may be provided in the lower electrode 23-14 of the photodiode PD14 provided with the connection portion 30a of the organic semiconductor layer 30.
  • the photodiode disposed at the outermost periphery The area of the organic semiconductor layer 30 of the PD that does not overlap with the lower electrode 23 can be reduced. As a result, photocarriers generated at the outer edge of the organic semiconductor layer 30 quickly reach the lower electrode 23. Therefore, the detection device 1A can suppress delay in optical response and improve detection accuracy.
  • the lower electrode 23 is the cathode electrode of the photodiode PD
  • the upper electrode 24 is the anode electrode of the photodiode PD
  • the present invention is not limited thereto, and the lower electrode 23 may be the anode electrode of the photodiode PD, and the upper electrode 24 may be the cathode electrode of the photodiode PD.
  • the photodiode PD is configured such that the lower buffer layer 32 includes a hole transport layer, and the upper buffer layer 33 includes an electron transport layer.
  • the lower electrode 23 has a rectangular outer shape, but the outer shape is not limited to this.
  • the lower electrode 23 may have other shapes such as a polygonal shape or a circular shape.

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Abstract

検出装置は、基板と、基板の上に下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層されたフォトダイオードと、を有し、平面視で、下部電極は、下部バッファ層、活性層及び上部バッファ層を含む有機半導体層と重なる領域から、有機半導体層の側面よりも外側の領域まで延在して設けられる。また、検出装置は、複数のフォトダイオードを有し、複数の下部電極は、複数のフォトダイオードのそれぞれに対応して配列され、有機半導体層の少なくとも第１方向の側面よりも外側の領域まで延在して設けられ、複数のフォトダイオードは、第１方向と交差する第２方向に配列され、上部電極は、複数のフォトダイオードに跨がって第２方向に延在して設けられる。

Description

検出装置
　本発明は、検出装置に関する。
　指紋パターンや静脈パターンを検出可能な光センサが知られている（例えば、特許文献１）。このような光センサは、活性層として有機半導体材料が用いられた複数のフォトダイオードを有する。特許文献２に記載されるように、フォトダイオードは、下部電極と上部電極との間に配置され、例えば、下部電極、電子輸送層、活性層、正孔輸送層、上部電極の順に積層される。電子輸送層又は正孔輸送層は、バッファ層とも呼ばれる。
特開２００９－３２００５号公報 国際公開第２０２０／１８８９５９号
　電子輸送層、活性層及び正孔輸送層を含む有機半導体層が、下部電極よりも大きい面積を有して設けられる場合がある。下部電極と重ならない部分の有機半導体層で生成されたフォトキャリアは、下部電極と重なる部分の有機半導体層で生成されたフォトキャリアよりも遅れて下部電極に到達する。この結果、下部電極と重ならない部分の有機半導体層で生成されたフォトキャリアを十分に読み出すことができず検出精度が低下する可能性がある。あるいは、下部電極と重ならない部分の有機半導体層で生成されたフォトキャリアも読み出すために読み出し期間が長くなり、検出速度が低下する可能性がある。
　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、基板と、前記基板の上に下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層されたフォトダイオードと、を有し、平面視で、前記下部電極は、前記下部バッファ層、前記活性層及び前記上部バッファ層を含む有機半導体層と重なる領域から、前記有機半導体層の側面よりも外側の領域まで延在して設けられる。
図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図２は、第１実施形態に係る検出装置を示す回路図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ’断面図である。 図４は、上部電極と端子部との接続構成を模式的に示す平面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ’断面図である。 図６は、第２実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図７は、第２実施形態に係る検出装置を示す回路図である。 図８は、検出領域の隅部に配置された４つのフォトダイオードを拡大して示す平面図である。 図９は、図８のＩＸ－ＩＸ’断面図である。 図１０は、図６のＸ－Ｘ’断面図である。
　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
　本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る検出装置を示す回路図である。図１及び図２に示すように、検出装置１は、基板２１と、複数のフォトダイオードＰＤと、複数の信号線ＳＬと、給電配線ＣＬ１と、制御回路１２２と、を有する。
　基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、複数のフォトダイオードＰＤが設けられた領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と、基板２１の端部との間の領域であり、複数のフォトダイオードＰＤが設けられない領域である。複数の信号線ＳＬ及び制御回路１２２は、基板２１の周辺領域ＧＡに設けられる。
　なお、以下の説明において、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る。第３方向Ｄｚは、基板２１の法線方向である。また、「平面視」とは、基板２１と垂直な方向から見た場合の位置関係をいう。
　検出装置１は、光センサ素子として複数のフォトダイオードＰＤを有する。フォトダイオードＰＤは、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。より具体的には、フォトダイオードＰＤは、有機半導体を用いたＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）である。複数のフォトダイオードＰＤは、検出領域ＡＡで第２方向Ｄｙに並んで配列される。
　図２に示すように、複数のフォトダイオードＰＤのカソード（下部電極２３）は、それぞれ信号線ＳＬを介して検出回路４８に接続される。また、複数のフォトダイオードＰＤのアノード（上部電極２４）は、共通の給電配線ＣＬ１を介して電源回路１２３に接続される。
　より具体的には、図１に示すように、複数のフォトダイオードＰＤは、有機半導体層３０（下部バッファ層３２、活性層３１、上部バッファ層３３（図３参照））と、有機半導体層３０の下部に配置された下部電極２３と、有機半導体層３０の上部に配置された上部電極２４と、を含む。複数の下部電極２３は、複数のフォトダイオードＰＤのそれぞれに対応して設けられ、検出領域ＡＡで第２方向Ｄｙに並んで配列される。また、複数の下部電極２３は、第２方向Ｄｙで離隔して配置される。
　有機半導体層３０及び上部電極２４は、複数のフォトダイオードＰＤに跨がって第２方向Ｄｙに延在して設けられ、検出領域ＡＡに連続して設けられる。有機半導体層３０は、４つの側面３０ｅ１、３０ｅ２、３０ｅ３、３０ｅ４を有し、平面視で略矩形状に形成される。有機半導体層３０は、第１方向Ｄｘの一方の側面３０ｅ１と、第１方向Ｄｘの他方の側面３０ｅ２と、第２方向Ｄｙの一方の側面３０ｅ３と、第２方向Ｄｙの他方の側面３０ｅ４と、を有する。第１方向Ｄｘで、側面３０ｅ２は側面３０ｅ１の反対側に位置する。また、第２方向Ｄｙで、側面３０ｅ４は側面３０ｅ３の反対側に位置する。なお、フォトダイオードＰＤの、有機半導体層３０、下部電極２３及び上部電極２４の積層構成については、図３で後述する。
　複数の信号線ＳＬは、複数のフォトダイオードＰＤの下部電極２３のそれぞれに電気的に接続される。具体的には、図１に示す例では、複数の信号線ＳＬは、絶縁膜２７（図３参照）に形成されたコンタクトホールＣＨ１を介して、複数の下部電極２３のぞれぞれに接続される。
　複数の信号線ＳＬはそれぞれ、下部電極２３との接続箇所（コンタクトホールＣＨ１）から第１方向Ｄｘに延在し、第２方向Ｄｙに屈曲して、複数のフォトダイオードＰＤの配列方向に沿って第２方向Ｄｙに延在する。複数の信号線ＳＬの第２方向Ｄｙに延在する部分は、第１方向Ｄｘに配列される。複数の信号線ＳＬは、制御回路１２２が有する検出回路４８に接続される。言い換えると検出回路４８は、複数の信号線ＳＬを介して複数のフォトダイオードＰＤの下部電極２３に電気的に接続される。
　また、上部電極２４は、それぞれ検出領域ＡＡ及び周辺領域ＧＡに亘って第２方向Ｄｙに延在して設けられる。上部電極２４及び有機半導体層３０の第２方向Ｄｙの他方（図１において下側）の外縁部には、それぞれ接続部２４ａ、３０ａが設けられる。接続部２４ａ、３０ａは、検出領域ＡＡから周辺領域ＧＡ側に延在して設けられ、導電層２６を介して端子部２５と電気的に接続される。端子部２５は、コンタクトホールＣＨ２を介して給電配線ＣＬ１と電気的に接続される。
　このような構成により、複数のフォトダイオードＰＤの上部電極２４は、導電層２６、端子部２５及び給電配線ＣＬ１を介して、制御回路１２２が有する電源回路１２３に接続される。電源回路１２３は、センサ基準電圧ＣＯＭをフォトダイオードＰＤの上部電極２４に供給する。
　制御回路１２２（検出回路４８及び電源回路１２３）は、基板２１の周辺領域ＧＡで、フォトダイオードＰＤと第２方向Ｄｙに隣り合って配置される。制御回路１２２は、複数のフォトダイオードＰＤに制御信号を供給して検出動作を制御する回路である。複数のフォトダイオードＰＤ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として検出回路４８に出力する。本実施形態では、複数のフォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔは、時分割的に順次、検出回路４８に出力される。言い換えると、複数の信号線ＳＬは、時分割的に順次、検出回路４８と電気的に接続される。これにより、検出装置１は、複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、被検出体に関する情報を検出する。
　なお、制御回路１２２（検出回路４８及び電源回路１２３）は、複数のフォトダイオードＰＤと同じ基板２１に設けられているが、これに限定されない。制御回路１２２（検出回路４８及び電源回路１２３）は、例えば、フレキシブルプリント基板等を介して基板２１と接続された別の制御基板に設けられていてもよい。また、検出回路４８と電源回路１２３とは、それぞれ個別の回路として形成されていてもよい。
　また、図１では図示を省略するが、検出装置１は、１又は複数の光源を有していてもよい。光源は、例えば、無機ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等が用いられる。
　光源から出射された光は、指等の被検出体の表面で反射され複数のフォトダイオードＰＤに入射する。これにより、検出装置１は、指等の表面の凹凸の形状を検出することで指紋を検出することができる。あるいは、光源から出射された光は、指等の内部で反射し又は指等を透過して複数のフォトダイオードＰＤに入射してもよい。これにより、検出装置１は、指等の内部の生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報とは、例えば、指や掌の脈波、脈拍、血管像等である。すなわち、検出装置１は、指紋を検出する指紋検出装置や、静脈などの血管パターンを検出する静脈検出装置として構成されてもよい。
　次にフォトダイオードＰＤの有機半導体層３０、下部電極２３及び上部電極２４の積層構成について説明する。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ’断面図である。
　以下の説明では、基板２１の表面に垂直な方向において、基板２１から封止膜２８に向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。また、封止膜２８から基板２１に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。
　図３に示すように、基板２１は、絶縁性基板であり、例えば、ガラスや樹脂材料が用いられる。基板２１は、平板状に限定されず、曲面を有していてもよい。この場合、基板２１は、フィルム状の樹脂であってもよい。
　信号線ＳＬは、基板２１の上に設けられる。信号線ＳＬは、例えば金属配線で形成され、フォトダイオードＰＤの下部電極２３よりも良好な導電性を有する材料で形成される。信号線ＳＬの一部（図３の信号線ＳＬの右端側）は、第３方向Ｄｚで、基板２１とフォトダイオードＰＤの下部電極２３との間の層に設けられる。絶縁膜２７は、信号線ＳＬを覆って基板２１の上に設けられる。絶縁膜２７は、無機絶縁膜であってもよいし、有機絶縁膜であってもよい。また、絶縁膜２７は、単層であってもよいし、積層膜であってもよい。
　フォトダイオードＰＤは、絶縁膜２７の上に設けられる。より詳細には、フォトダイオードＰＤは、下部電極２３と、下部バッファ層３２と、活性層３１と、上部バッファ層３３と、上部電極２４と、を有する。フォトダイオードＰＤは、基板２１に垂直な方向で、下部電極２３、下部バッファ層３２（電子輸送層）、活性層３１、上部バッファ層３３（正孔輸送層）、上部電極２４の順に積層される。
　下部電極２３は、絶縁膜２７の上に設けられ、絶縁膜２７に設けられたコンタクトホールＣＨ１を介して信号線ＳＬと電気的に接続される。下部電極２３は、フォトダイオードＰＤのカソード電極であり、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料で形成される。本実施形態の検出装置１は、被検出体からの光が基板２１を透過してフォトダイオードＰＤに入射する、下面受光型の光センサとして形成される。
　活性層３１は、照射される光に応じて特性（例えば、電圧電流特性や抵抗値）が変化する。活性層３１の材料として、有機材料が用いられる。具体的には、活性層３１は、ｐ型有機半導体と、ｎ型有機半導体であるｎ型フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ）とが混在するバルクヘテロ構造である。活性層３１として、例えば、低分子有機材料であるＣ６０（フラーレン）、ＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル：Phenyl　C61-butyric　acid　methyl　ester）、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン：Copper　Phthalocyanine）、Ｆ１６ＣｕＰｃ（フッ素化銅フタロシアニン）、ｒｕｂｒｅｎｅ（ルブレン：5,6,11,12-tetraphenyltetracene）、ＰＤＩ（Perylene（ペリレン）の誘導体）等を用いることができる。
　活性層３１は、これらの低分子有機材料を用いて蒸着型（Dry　Process）で形成することができる。この場合、活性層３１は、例えば、ＣｕＰｃとＦ１６ＣｕＰｃとの積層膜、又はｒｕｂｒｅｎｅとＣ６０との積層膜であってもよい。活性層３１は、塗布型（Wet　Process）で形成することもできる。この場合、活性層３１は、上述した低分子有機材料と高分子有機材料とを組み合わせた材料が用いられる。高分子有機材料として、例えばＰ３ＨＴ（poly（3-hexylthiophene））、Ｆ８ＢＴ（F8-alt-benzothiadiazole）等を用いることができる。活性層３１は、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとが混合した状態の膜、又はＦ８ＢＴとＰＤＩとが混合した状態の膜とすることができる。
　下部バッファ層３２は電子輸送層であり、上部バッファ層３３は正孔輸送層である。下部バッファ層３２及び上部バッファ層３３は、活性層３１で発生した正孔及び電子が下部電極２３又は上部電極２４に到達しやすくするために設けられる。下部バッファ層３２（電子輸送層）は、下部電極２３の上に直接接する。活性層３１は、下部バッファ層３２の上に直接接する。電子輸送層の材料は、エトキシ化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）が用いられる。
　上部バッファ層３３（正孔輸送層）は、活性層３１の上に直接接し、上部電極２４は、上部バッファ層３３の上に直接接する。正孔輸送層の材料は、酸化金属層とされる。酸化金属層として、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化モリブデン等が用いられる。
　なお、下部バッファ層３２、活性層３１及び上部バッファ層３３の材料、製法はあくまで一例であり、他の材料、製法であってもよい。例えば、下部バッファ層３２及び上部バッファ層３３は、それぞれ単層膜に限定されず、電子ブロック層や、正孔ブロック層を含んで積層膜として形成されていてもよい。
　上部電極２４は上部バッファ層３３の上に設けられる。上部電極２４は、フォトダイオードＰＤのアノード電極であり、検出領域ＡＡの全体に亘って連続して形成される。言い換えると、上部電極２４は複数のフォトダイオードＰＤの上に連続して設けられる。上部電極２４は、下部バッファ層３２、活性層３１及び上部バッファ層３３を挟んで、複数の下部電極２３と対向する。上部電極２４は、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等の透光性を有する導電材料で形成される。
　封止膜２８は、上部電極２４の上に設けられる。封止膜２８は、シリコン窒化膜や酸化アルミニウム膜などの無機膜、あるいはアクリルなどの樹脂膜が用いられる。封止膜２８は、単層に限定されず、上記の無機膜及び樹脂膜を組み合わせた２層以上の積層膜であってもよい。封止膜２８によりフォトダイオードＰＤは良好に封止され、上面側からの水分の侵入を抑制することができる。
　本実施形態では、下部電極２３は、下部バッファ層３２、活性層３１及び上部バッファ層３３を含む有機半導体層３０と重なる領域から、有機半導体層３０の側面３０ｅ１、３０ｅ２よりも外側の領域まで延在して設けられる。より詳細には、下部電極２３は、有機半導体層３０の第１方向Ｄｘの一方の側面３０ｅ１よりも外側の領域まで延在して設けられ、かつ、有機半導体層３０の第１方向Ｄｘの他方の側面３０ｅ２よりも外側の領域まで延在して設けられる。すなわち、下部電極２３の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ２は、有機半導体層３０の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ１よりも大きい。言い換えると、下部電極２３は、第１方向Ｄｘで、有機半導体層３０が重なる部分と、有機半導体層３０が重ならない部分とを含む。また、有機半導体層３０は、第１方向Ｄｘの一方の側面３０ｅ１から第１方向Ｄｘの他方の側面３０ｅ２に亘って、下部電極２３の上に重なって配置される。
　このような構成により、有機半導体層３０は、少なくとも第１方向Ｄｘで下部電極２３と重ならない部分を有さない。したがって、有機半導体層３０が下部電極２３を覆って下部電極２３の外縁部よりも外側まで設けられた構成に比べて、有機半導体層３０で発生したフォトキャリアは速やかに下部電極２３に到達する。したがって、検出装置１は、光応答の遅延を抑制して、検出精度を向上させることができる。
　また、下部電極２３の、有機半導体層３０の側面３０ｅ１よりも外側に延在する部分の幅Ｗ２－Ｌは、第１方向Ｄｘの反対側で、有機半導体層３０の側面３０ｅ２よりも外側に延在する部分の幅Ｗ２－Ｒと同等である。ただしこれに限定されず、幅Ｗ２－Ｌは、幅Ｗ２－Ｒと異なっていてもよい。幅Ｗ２－Ｌ、Ｗ２－Ｒのそれぞれの長さは、例えば、有機半導体層３０を形成する際の塗布及びパターニングの工程での位置ずれ量よりも大きい幅で決定される。
　図３では、第１方向Ｄｘで、下部電極２３が有機半導体層３０の側面３０ｅ１、３０ｅ２よりも外側の領域まで延在する構成を示したが、これに限定されない。図１に示すように、第２方向Ｄｙの一方（図１における上側）で、最も外側に配置された下部電極２３（端子部２５から最も離れた下部電極２３）は、有機半導体層３０の第１方向Ｄｘの側面３０ｅ１、３０ｅ２よりも外側の領域まで延在して設けられ、かつ、第２方向Ｄｙの一方の側面３０ｅ３よりも外側の領域まで延在して設けられる。
　また、第２方向Ｄｙの他方（図１における下側）で、最も外側に配置された下部電極２３（端子部２５に最も近い下部電極２３）は、有機半導体層３０の第１方向Ｄｘの側面３０ｅ１、３０ｅ２よりも外側の領域まで延在して設けられ、かつ、第２方向Ｄｙの他方の側面３０ｅ４よりも外側の領域まで延在して設けられる。
　このような構成により、有機半導体層３０の第２方向Ｄｙの一方の側面３０ｅ３及び第２方向Ｄｙの他方の側面３０ｅ４は、それぞれ、複数の下部電極２３の最外周よりも内側に配置される。これにより、第２方向Ｄｙの一方及び他方で、それぞれ最も外側に配置されたフォトダイオードＰＤにおいて、有機半導体層３０で発生したフォトキャリアは速やかに下部電極２３に到達し、光応答遅延を抑制することができる。
　次に、複数のフォトダイオードＰＤの上部電極２４と、端子部２５及び給電配線ＣＬ１との接続構成について詳細に説明する。図４は、上部電極と端子部との接続構成を模式的に示す平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ’断面図である。
　図４及び図５に示すように、複数のフォトダイオードＰＤのうち、上部電極２４と給電配線ＣＬ１とが電気的に接続される箇所に対応するフォトダイオードＰＤの下部電極２３は、切り欠き部２３ａを有する。ここで、上部電極２４と給電配線ＣＬ１とが電気的に接続される箇所に対応するフォトダイオードＰＤは、複数のフォトダイオードＰＤのうち、第２方向Ｄｙの他方で最も外側に配置されたフォトダイオードＰＤ（端子部２５に最も近いフォトダイオードＰＤ）である。
　下部電極２３の切り欠き部２３ａは、下部電極２３の外縁部２３ｅの中央部から、第２方向Ｄｙの一方に向かって台形状に凹んで形成される。有機半導体層３０の接続部３０ａは、下部電極２３の切り欠き部２３ａと重なって配置され、有機半導体層３０の側面３０ｅ４から第２方向Ｄｙに突出する。有機半導体層３０の側面３０ｅ４と、接続部３０ａとの接続箇所には、接続部３０ａの第１方向Ｄｘの幅が徐々に大きくなる拡幅部が設けられる。また、上部電極２４に接続された接続部２４ａは、有機半導体層３０の接続部３０ａと重なって設けられる。
　図５に示すように、導電層２６は、上部電極２４の接続部２４ａの上面を覆うとともに、上部電極２４の接続部２４ａの側面及び有機半導体層３０の接続部３０ａの側面を覆って設けられる。導電層２６は、接続部３０ａの側面から第２方向Ｄｙに延在し、端子部２５と重なって設けられる。なお、有機半導体層３０の接続部３０ａ及び上部電極２４の接続部２４ａは、有機半導体層３０及び上部電極２４と一体に連続して形成され、有機半導体層３０及び上部電極２４と同等の積層構造を有する。
　上述したように、端子部２５は、絶縁膜２７に設けられたコンタクトホールＣＨ２を介して給電配線ＣＬ１と電気的に接続される。このような構成により、フォトダイオードＰＤの上部電極２４は、導電層２６及び端子部２５を介して給電配線ＣＬ１と電気的に接続される。
　本実施形態では、下部電極２３に切り欠き部２３ａが設けられているので、導電層２６が下部電極２３の外縁部２３ｅに近づけて配置された場合であっても、第２方向Ｄｙでの下部電極２３の切り欠き部２３ａと導電層２６との間の距離Ｍ１を確保することができる。これにより、検出装置１は、下部電極２３と導電層２６との絶縁を確保するとともに、狭額縁化を図ることができる。
　なお、図４及び図５に示す上部電極２４と端子部２５及び給電配線ＣＬ１との接続構成は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、下部電極２３の切り欠き部２３ａは特性に応じて省略可能である。
　あるいは、複数のフォトダイオードＰＤのうち、上部電極２４と給電配線ＣＬ１とが電気的に接続される箇所に対応するフォトダイオードＰＤ（図１における、第２方向Ｄｙの他方で最も外側に配置されたフォトダイオードＰＤ）は、ダミーフォトダイオードであってもよい。ここで、ダミーフォトダイオードは、フォトダイオードＰＤと同等の積層構造を有するものの、実質的にフォトダイオードとして機能しないように構成される。例えばダミーフォトダイオードの下部電極２３には、信号線ＳＬが接続されておらず、ダミーフォトダイオードからの検出信号が検出回路４８に出力されない構成とすることができる。あるいは、検出回路４８は、ダミーフォトダイオードから受け取った検出信号を、生体に関する情報の検出に使用しない構成とすることができる。
　なお、上述した第１実施形態では、検出装置１が４つのフォトダイオードＰＤを有する構成について説明した。これに限定されず、検出装置１は、５つ以上のフォトダイオードＰＤを有していてもよい。あるいは、検出装置１は、複数のフォトダイオードＰＤを有する構成に限定されず、少なくとも１つのフォトダイオードＰＤを有していてもよい。
　また、上述した第１実施形態では、複数のフォトダイオードＰＤは、検出領域ＡＡで第２方向Ｄｙに並んで配列される例を示した。ただし、これに限定されず、複数のフォトダイオードＰＤは、検出領域ＡＡで第１方向Ｄｘに並んで配列されてもよいし、あるいは、検出領域ＡＡで第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに並んでマトリクス状に配列されてもよい。
（第２実施形態）
　図６は、第２実施形態に係る検出装置を示す平面図である。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。
　図６に示すように、第２実施形態に係る検出装置１Ａは、さらに、複数のフォトダイオードＰＤを含むセンサ部１０と、複数のゲート線ＧＬと、複数の信号線ＳＬと、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、第１光源基材５１と、第２光源基材５２と、光源５３、５４と、を有する。第１光源基材５１には、複数の光源５３が設けられる。第２光源基材５２には複数の光源５４が設けられる。
　基板２１には、配線基板７１を介して制御基板１２１が電気的に接続される。配線基板７１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７１には、検出回路４８が設けられている。制御基板１２１には、制御回路１２２及び電源回路１２３が設けられている。制御回路１２２は、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給して、センサ部１０の検出動作を制御する。また、制御回路１２２は、光源５３、５４に制御信号を供給して、光源５３、５４の点灯又は非点灯を制御する。電源回路１２３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図７参照）等の電圧信号をセンサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。また、電源回路１２３は、電源電圧を光源５３、５４に供給する。
　複数の光源５３は、第１光源基材５１に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。複数の光源５４は、第２光源基材５２に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。第１光源基材５１及び第２光源基材５２は、それぞれ、制御基板１２１に設けられた端子部１２４、１２５を介して、制御回路１２２及び電源回路１２３と電気的に接続される。
　複数の光源５３及び複数の光源５４は、例えば、無機ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等が用いられる。複数の光源５３及び複数の光源５４は、それぞれ異なる波長の光を出射する。検出装置１は、光源として複数種類の光源５３、５４が設けられている。ただし、これに限定されず、光源は１種類であってもよい。例えば、第１光源基材５１及び第２光源基材５２のそれぞれに、複数の光源５３及び複数の光源５４が配置されていてもよい。また、光源５３及び光源５４が設けられる光源基材は１つ又は３つ以上であってもよい。あるいは、光源は、少なくとも１つ以上配置されていればよい。
　図６に示すように、第２実施形態に係る検出装置１Ａにおいて、複数のフォトダイオードＰＤは、基板２１の検出領域ＡＡにマトリクス状に配置される。複数の下部電極２３は、複数のフォトダイオードＰＤのそれぞれに対応して設けられ、検出領域ＡＡでマトリクス状に配置される。言い換えると、複数のフォトダイオードＰＤ（複数の下部電極２３）は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに並んで配列される。
　有機半導体層３０及び上部電極２４は、複数のフォトダイオードＰＤに跨がって設けられ、検出領域ＡＡに連続して設けられる。なお、図６では上部電極２４の図示を省略するが、上部電極２４は有機半導体層３０と実質的に等しい形状で形成される。本実施形態の検出装置１Ａでは、最外周に配置されたフォトダイオードＰＤの下部電極２３は、平面視で、有機半導体層３０の側面３０ｅ１、３０ｅ２、３０ｅ３、３０ｅ４よりも外側の領域まで延在して設けられる。最外周の下部電極２３の構成については、図８にて詳細に説明する。
　ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。複数のゲート線ＧＬは、第１方向Ｄｘに延在し、ゲート線駆動回路１５に接続される。複数の信号線ＳＬは、第２方向Ｄｙに延在し、信号線選択回路１６に接続される。複数のフォトダイオードＰＤは、ゲート線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号に従って検出を行う。また、複数のフォトダイオードＰＤ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。これにより、検出装置１Ａは、複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、被検出体に関する情報を検出する。
　より詳細には、ゲート線駆動回路１５は、行ごとに複数のゲート線ＧＬを駆動する。すなわち、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＬを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線ＧＬにゲート駆動信号を供給する。これにより、ゲート線ＧＬに接続された駆動トランジスタＴｒ（図１４参照）がオン（導通状態）となり、ゲート線ＧＬに接続された複数のフォトダイオードＰＤの下部電極２３は、駆動トランジスタＴｒを介して信号線ＳＬと電気的に接続される。
　信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＬ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、複数の信号線ＳＬを順次読み出す。すなわち、信号線選択回路１６は、制御回路１２２（図１参照）から供給される選択信号に基づいて、選択された信号線ＳＬと検出回路４８とを接続する。
　図７は、第２実施形態に係る検出装置を示す回路図である。なお、図７では、検出回路４８の回路構成も併せて示している。図７に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、フォトダイオードＰＤと、容量素子Ｃａと、駆動トランジスタＴｒとを含む。容量素子Ｃａは、フォトダイオードＰＤに形成される容量（センサ容量）であり、等価的にフォトダイオードＰＤと並列に接続される。
　図７では、複数のゲート線ＧＬのうち、第２方向Ｄｙに並ぶ２つのゲート線ＧＬ（ｍ）、ＧＬ（ｍ＋１）を示す。また、複数の信号線ＳＬのうち、第１方向Ｄｘに並ぶ２つの信号線ＳＬ（ｎ）、ＳＬ（ｎ＋１）を示す。部分検出領域ＰＡＡは、ゲート線ＧＬと信号線ＳＬとで囲まれた領域である。
　駆動トランジスタＴｒは、複数のフォトダイオードＰＤのそれぞれに対応して設けられる。駆動トランジスタＴｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。
　複数のゲート線ＧＬのそれぞれは、第１方向Ｄｘに配列された複数の駆動トランジスタＴｒのゲートに接続される。複数の信号線ＳＬのそれぞれは、第２方向Ｄｙに配列された複数の駆動トランジスタＴｒのソース及びドレインの一方に接続される。複数の駆動トランジスタＴｒのソース及びドレインの他方は、フォトダイオードＰＤのカソード及び容量素子Ｃａに接続される。
　フォトダイオードＰＤのアノードには、電源回路１２３（図１参照）からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、信号線ＳＬ及び容量素子Ｃａには、電源回路１２３からリセットトランジスタＴｒＲを介して、信号線ＳＬ及び容量素子Ｃａの初期電位となるセンサ基準電圧ＣＯＭが供給される。
　露光期間で部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。読み出し期間で駆動トランジスタＴｒがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、信号線ＳＬに電流が流れる。信号線ＳＬは、信号線選択回路１６の出力トランジスタＴｒＳを介して検出回路４８に接続される。これにより、検出装置１Ａは、部分検出領域ＰＡＡごとにフォトダイオードＰＤに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。
　検出回路４８は、読み出し期間にスイッチＳＳＷがオンになり、信号線ＳＬと接続される。検出回路４８の検出信号増幅回路４２は、信号線ＳＬから供給された電流の変動を電圧の変動に変換して増幅する。検出信号増幅回路４２の非反転入力部（＋）には、固定された電位を有する基準電位（Ｖｒｅｆ）が入力され、反転入力部（－）には、信号線ＳＬが接続される。実施形態では、基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧としてセンサ基準電圧ＣＯＭと同じ信号が入力される。制御回路１２２（図１参照）は、光が照射された場合の検出信号Ｖｄｅｔと、光が照射されていない場合の検出信号Ｖｄｅｔとの差分をセンサ出力電圧Ｖｏとして演算する。また、検出信号増幅回路４２は、容量素子Ｃｂ及びリセットスイッチＲＳＷを有する。リセット期間においてリセットスイッチＲＳＷがオンになり、容量素子Ｃｂの電荷がリセットされる。
　図８は、検出領域の隅部に配置された４つのフォトダイオードを拡大して示す平面図である。図８は、検出領域ＡＡの複数のフォトダイオードＰＤのうち、隅部に配置された４つのフォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４について拡大して示す。
　フォトダイオードＰＤ１１は、検出領域ＡＡの中央側、すなわちフォトダイオードＰＤ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４よりも検出領域ＡＡの辺から離れて配置される。フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１は、２つのゲート線ＧＬと、２つの信号線ＳＬとで囲まれた領域に設けられる。フォトダイオードＰＤ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４は、検出領域ＡＡの最外周に配置される。最外周に配置されたフォトダイオードＰＤ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４の下部電極２３－１２、２３－１３、２３－１４の面積は、内側に配置されたフォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の面積よりも大きい。
　より詳細には、フォトダイオードＰＤ１２は、フォトダイオードＰＤ１１と第２方向Ｄｙに隣り合い、検出領域ＡＡの第１方向Ｄｘに延在する辺に沿って設けられる。第２方向Ｄｙで最外周に配置されたフォトダイオードＰＤ１２の下部電極２３－１２は、平面視で、有機半導体層３０の側面３０ｅ４よりも外側の領域まで第２方向Ｄｙに延在して設けられる。フォトダイオードＰＤ１２の下部電極２３－１２の第１方向Ｄｘの幅Ｗｘ１２は、フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の第１方向Ｄｘの幅Ｗｘ１１と同等である。フォトダイオードＰＤ１２の下部電極２３－１２の第２方向Ｄｙの幅Ｗｙ１２は、フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の第２方向Ｄｙの幅Ｗｙ１１よりも大きい。
　フォトダイオードＰＤ１３は、フォトダイオードＰＤ１１と第１方向Ｄｘに隣り合い、検出領域ＡＡの第２方向Ｄｙに延在する辺に沿って設けられる。第１方向Ｄｘで最外周に配置されたフォトダイオードＰＤ１３の下部電極２３－１３は、平面視で、有機半導体層３０の側面３０ｅ２よりも外側の領域まで第１方向Ｄｘに延在して設けられる。フォトダイオードＰＤ１３の下部電極２３－１３の第１方向Ｄｘの幅Ｗｘ１３は、フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の第１方向Ｄｘの幅Ｗｘ１１よりも大きい。フォトダイオードＰＤ１３の下部電極２３－１３の第２方向Ｄｙの幅Ｗｙ１３は、フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の第２方向Ｄｙの幅Ｗｙ１１と同等である。
　フォトダイオードＰＤ１４は、フォトダイオードＰＤ１１と斜め方向に隣り合い、検出領域ＡＡの隅部に設けられる。検出領域ＡＡの最外周で隅部に配置されたフォトダイオードＰＤ１４の下部電極２３－１４は、平面視で、有機半導体層３０の側面３０ｅ２及び側面３０ｅ４よりも外側の領域まで、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに延在して設けられる。フォトダイオードＰＤ１４の下部電極２３－１４の第１方向Ｄｘの幅Ｗｘ１４は、フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の第１方向Ｄｘの幅Ｗｘ１１よりも大きい。フォトダイオードＰＤ１４の下部電極２３－１４の第２方向Ｄｙの幅Ｗｙ１４は、フォトダイオードＰＤ１１の下部電極２３－１１の第２方向Ｄｙの幅Ｗｙ１１よりも大きい。
　なお、図８では、４つのフォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４について例示しているが、図８での説明は、検出領域ＡＡの中央部に配置された他のフォトダイオードＰＤ、及び、検出領域ＡＡの最外周に配置された他のフォトダイオードＰＤにも適用できる。
　図９は、図８のＩＸ－ＩＸ’断面図である。図９に示すように、有機半導体層３０は、複数のフォトダイオードＰＤ（図９ではフォトダイオードＰＤ１２、ＰＤ１４について示す）に跨がって設けられる。フォトダイオードＰＤ１２の下部電極２３－１２と、フォトダイオードＰＤ１４の下部電極２３－１４とは、信号線ＳＬと重なる位置に設けられた空間を介して離隔して配置される。
　フォトダイオードＰＤ１４の下部電極２３－１４は、有機半導体層３０と重なる領域から、有機半導体層３０の側面３０ｅ２よりも外側の領域まで延在して設けられる。下部電極２３－１４の側面３０ｅ２よりも外側に延在する部分は、最外周の信号線ＳＬと重なって設けられる。
　図１０は、図６のＸ－Ｘ’断面図である。図１０は、検出装置１Ａの上部電極２４と、端子部２５及び給電配線ＣＬ２との接続構成について示す断面図である。図１０に示すように、上部電極２４の接続部２４ａ及び有機半導体層３０の接続部３０ａは、フォトダイオードＰＤ１４に対応する位置に設けられ、有機半導体層３０の側面３０ｅ４から第２方向Ｄｙに延在する。有機半導体層３０の接続部３０ａは、信号線選択回路１６の上側に跨がって設けられ、信号線選択回路１６よりも端子部２５に近い位置まで延在する。
　導電層２６は、上部電極２４の接続部２４ａの上面を覆うとともに、上部電極２４の接続部２４ａの側面及び有機半導体層３０の接続部３０ａの側面を覆って設けられる。導電層２６は、接続部３０ａの側面から第２方向Ｄｙに延在し、端子部２５と重なって設けられる。端子部２５は、絶縁膜２７に設けられたコンタクトホールＣＨ１１を介して給電配線ＣＬ２と電気的に接続される。
　このような構成により、複数のフォトダイオードＰＤの上部電極２４は、導電層２６及び端子部２５を介して給電配線ＣＬ２と電気的に接続される。複数のフォトダイオードＰＤのアノードである上部電極２４には、給電配線ＣＬ２を介してセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図７参照）が供給される。
　なお、第２実施形態においても、有機半導体層３０の接続部３０ａが設けられたフォトダイオードＰＤ１４の下部電極２３－１４に、切り欠き部２３ａ（図４参照）が設けられていてもよい。
　以上のような構成により、有機半導体層３０が下部電極２３を覆って下部電極２３の最外周よりも外側まで設けられた構成に比べて、第２実施形態では、最外周に配置されたフォトダイオードＰＤの有機半導体層３０は、下部電極２３と重ならない部分の面積を小さくすることができる。これにより、有機半導体層３０の外縁部で発生したフォトキャリアは速やかに下部電極２３に到達する。したがって、検出装置１Ａは、光応答の遅延を抑制して、検出精度を向上させることができる。
　なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、下部電極２３がフォトダイオードＰＤのカソード電極であり、上部電極２４がフォトダイオードＰＤのアノード電極である。ただし、これに限定されず、下部電極２３がフォトダイオードＰＤのアノード電極であり、上部電極２４がフォトダイオードＰＤのカソード電極であってもよい。この場合において、フォトダイオードＰＤは、下部バッファ層３２が正孔輸送層を含み構成され、上部バッファ層３３が電子輸送層を含み構成される。
　また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、下部電極２３は、いずれも外形が四角形状であるが、これに限定されない。下部電極２３は、多角形状、円形状等の他の形状であってもよい。
　以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
　１、１Ａ　検出装置
　１５　ゲート線駆動回路
　１６　信号線選択回路
　２１　基板
　２３、２３－１１、２３－１２、２３－１３、２３－１４　下部電極
　２３ａ　切り欠き部
　２４　上部電極
　２４ａ　接続部
　２７　絶縁膜
　２８　封止膜
　３０　有機半導体層
　３０ａ　接続部
　３０ｅ１、３０ｅ２、３０ｅ３、３０ｅ４　側面
　３１　活性層
　３２　下部バッファ層
　３３　上部バッファ層
　４８　検出回路
　ＰＤ、ＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４　フォトダイオード
　ＡＡ　検出領域
　ＣＬ１、ＣＬ２　給電配線
　ＧＡ　周辺領域
　ＧＬ　ゲート線
　ＳＬ　信号線

Claims (10)

  1. 　基板と、
    　前記基板の上に下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層されたフォトダイオードと、を有し、
    　平面視で、前記下部電極は、前記下部バッファ層、前記活性層及び前記上部バッファ層を含む有機半導体層と重なる領域から、前記有機半導体層の側面よりも外側の領域まで延在して設けられる
    　検出装置。
  2. 　複数の前記フォトダイオードを有し、
    　複数の前記下部電極は、複数の前記フォトダイオードのそれぞれに対応して配列されるとともに、前記有機半導体層の少なくとも第１方向の側面よりも外側の領域まで延在して設けられ、
    　複数の前記フォトダイオードは、前記第１方向と交差する第２方向に配列され、
    　前記上部電極は、複数の前記フォトダイオードに跨がって前記第２方向に延在して設けられる
    　請求項１に記載の検出装置。
  3. 　複数の前記下部電極は、前記第２方向に配列され、
    　前記第２方向で最も外側に配置された前記下部電極は、前記有機半導体層の前記第１方向の側面よりも外側の領域まで延在して設けられ、かつ、前記第２方向の側面よりも外側の領域まで延在して設けられる
    　請求項２に記載の検出装置。
  4. 　前記フォトダイオードの前記下部電極に電気的に接続された信号線と、
    　前記信号線を介して前記フォトダイオードに電気的に接続された検出回路と、
    　導電層を介して前記上部電極に電気的に接続された給電配線と、を有し、
    　前記上部電極は、前記導電層及び前記給電配線を介して所定の電位が供給される
    　請求項１に記載の検出装置。
  5. 　第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向にマトリクス状に配列された複数の前記フォトダイオードを有し、
    　複数の前記下部電極は、複数の前記フォトダイオードのそれぞれに対応して配列され、
    　前記上部電極は、複数の前記フォトダイオードに跨がって設けられ、
    　最外周に配置された前記フォトダイオードの前記下部電極は、平面視で、前記有機半導体層の側面よりも外側の領域まで延在して設けられる
    　請求項１に記載の検出装置。
  6. 　最外周に配置された前記フォトダイオードの前記下部電極の面積は、内側に配置された前記フォトダイオードの前記下部電極の面積よりも大きい
    　請求項５に記載の検出装置。
  7. 　ゲート線駆動回路に接続された複数のゲート線と、
    　信号線選択回路に接続された複数の信号線と、
    　前記フォトダイオードのそれぞれに設けられたトランジスタと、をさらに備え、
    　複数の前記ゲート線のそれぞれは、前記第１方向に配列された複数の前記トランジスタに接続され、
    　複数の前記信号線のそれぞれは、前記第２方向に配列された複数の前記トランジスタに接続され、
    　前記ゲート線駆動回路は、行ごとに複数の前記ゲート線を駆動し、
    　前記信号線選択回路は、複数の前記信号線を順次読み出す
    　請求項５又は請求項６に記載の検出装置。
  8. 　複数の前記フォトダイオードのうち、前記上部電極と給電配線とが電気的に接続される箇所に対応する前記フォトダイオードはダミーフォトダイオードである
    　請求項２に記載の検出装置。
  9. 　複数の前記フォトダイオードのうち、前記上部電極と給電配線とが電気的に接続される箇所に対応する前記フォトダイオードの前記下部電極は、切り欠き部を有する
    　請求項２に記載の検出装置。
  10. 　前記下部バッファ層は、正孔輸送層又は電子輸送層のいずれか一方を含み、
    　前記上部バッファ層は、前記正孔輸送層又は前記電子輸送層のいずれか他方を含む
    　請求項１に記載の検出装置。
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JP2022002276A (ja) * 2020-06-22 2022-01-06 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置

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