特開 2022-155491 光電変換素子の製造方法、及び光学式センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155491

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】光電変換素子の製造方法、及び光学式センサ

(51)【国際特許分類】

   H01L 51/42 20060101AFI20221005BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20221005BHJP

   C08G 73/10 20060101ALI20221005BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

H01L31/08 T

H01L31/02 D

C08G73/10

G06T1/00 400G

G06T1/00 420D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021332

(22)【出願日】2022-02-15

(31)【優先権主張番号】P 2021058790

(32)【優先日】2021-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨岡 安

(72)【発明者】

【氏名】瀧本 昭雄

【テーマコード（参考）】

4J043

5B047

5F849

【Ｆターム（参考）】

4J043PA02

4J043QB31

4J043RA35

4J043SA06

4J043SA47

4J043SB01

4J043TA14

4J043TA71

4J043TB01

4J043UA132

4J043UA141

4J043UA161

4J043UB152

4J043UB281

4J043VA031

4J043VA041

4J043YA06

4J043ZA41

4J043ZA51

4J043ZB11

4J043ZB47

4J043ZB49

5B047AA25

5B047AB02

5B047BB04

5B047BC01

5B047BC04

5B047BC05

5B047BC07

5B047BC12

5F849AA01

5F849AB11

5F849BA01

5F849BB07

5F849CB05

5F849CB11

5F849DA27

5F849DA30

5F849EA04

5F849EA13

5F849FA04

5F849HA07

5F849HA12

5F849XA02

5F849XA25

5F849XA45

5F849XA46

5F849XA47

5F849XA64

5F849XA66

(57)【要約】

【課題】光電効果の感度が高い活性層を有する光電変換素子の製造方法を提供する。活性層の光電効果の感度が高い光電変換素子を備えた光学式センサを提供する。
【解決手段】光電変換素子の製造方法は、化学式１に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有する。活性層生成工程は、ポリアミック酸を含む第１液を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、第１層を２３０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、を有する。光学式センサは、基板と、基板に積層されるセンサ部と、を備え、センサ部は、検出電極、電子輸送層、活性層、正孔輸送層、及び対向電極を有し、かつ基板に積層される光電変換素子を有し、活性層は、下記の化学式５で表示される繰り返し単位を有するポリイミド系材料により成る。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記の化学式１に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有し、
前記活性層生成工程は、
前駆体であるポリアミック酸を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、
前記第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、
前記第１層を２３０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、
を有する光電変換素子の製造方法。

【化1】

【請求項2】

下記の化学式２に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有し、
前記活性層生成工程は、
下記の化学式２の前駆体であるポリアミック酸溶液を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、
前記第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、
前記第１層を１８０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、
を有する光電変換素子の製造方法。

【化2】

【請求項3】

下記の化学式３に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有し、
前記活性層生成工程は、
前駆体であって下記の化学式４に示される繰り返し単位を有するポリアミド酸を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、
前記第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、
前記第１層を１８０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、
を有する光電変換素子の製造方法。

【化3】

【化4】

【請求項4】

可溶性ポルフィリン又はフタロシアニン化合物を塗布し、活性層の下地層を形成する下地層形成工程と、
前記下地層を１５０℃で加熱処理する下地層加熱工程と、
を有し、
前記第１層形成工程は、前記下地層加熱工程の後に、前記前駆体に前記下地層で選択した前記可溶性ポルフィリン又はフタロシアニン化合物を加えて混合したものを塗布し、前記第１層を形成する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。

【請求項5】

基板と、
前記基板に積層されるセンサ部と、
を備え、
前記センサ部は、検出電極、電子輸送層、活性層、正孔輸送層、及び対向電極を有し、かつ前記基板に積層される光電変換素子を有し、
前記活性層は、下記の化学式５で表示される繰り返し単位を有するポリイミド系材料により成る光学式センサ。

【化5】

【請求項6】

前記センサ部に積層される光フィルタを備え、
前記光フィルタは、前記センサ部に直接形成される
請求項５に記載の光学式センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光電変換素子の製造方法、及び光学式センサに関する。

【背景技術】

【0002】

光学式センサは、フォトダイオードなどの光電変換素子を有する。非特許文献１に開示される光電変換素子は、ポリイミドで製造された活性層（ポリイミド層）を有している。また、非特許文献１には、ポリイミドが結晶化し、光電効果を発揮する活性層（ポリイミド層）を製造するため、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を３００℃で２時間加熱処理することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Ａｋｉｏ Ｔａｋｉｍｏｔｏ等著「Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｎｏｖｅｌ ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｌｍｓ」 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ １９９１年発行 第７０巻（５号）、ｐ２７９９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１で得られる活性層は、光電効果の感度が低い。

【0005】

本開示は、活性層の光電効果の感度が高い光電変換素子の製造方法を提供することを目的とする。また、活性層の光電効果の感度が高い光電変換素子を備えた光学式センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様に係る光電変換素子の製造方法は、下記の化学式１に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有する。前記活性層生成工程は、前駆体であるポリアミック酸を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、前記第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、前記第１層を２３０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、を有する。

【0007】

【化1】

【0008】

本開示の第２の態様に係る光電変換素子の製造方法は、下記の化学式２に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有する。前記活性層生成工程は、下記の化学式２の前駆体であるポリアミック酸溶液を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、前記第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、前記第１層を１８０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、を有する。

【0009】

【化2】

【0010】

本開示の第３の態様に係る光電変換素子の製造方法は、下記の化学式３に示される繰り返し単位を有する活性層を生成する活性層生成工程を有する。前記活性層生成工程は、前駆体であり下記の化学式４に示される繰り返し単位を有するポリアミド酸を塗布し、第１層を形成する第１層形成工程と、前記第１層を１２０℃で２０分から６０分加熱する第１加熱工程と、前記第１層を１８０℃から２８０℃で１０分加熱する第２加熱工程と、を有する。

【0011】

【化3】

【0012】

【化4】

【0013】

本開示の一態様に係る光学式センサは、基板と、前記基板に積層されるセンサ部と、を備える。前記センサ部は、検出電極、電子輸送層、活性層、正孔輸送層、及び対向電極を有し、かつ前記基板に積層される光電変換素子を有する。前記活性層は、下記の化学式５で表示される繰り返し単位を有するポリイミド系材料により成る。

【0014】

【化5】

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A】図１Ａは、実施形態１に係る光学式センサの断面図である。

【図1B】図１Ｂは、変形例１に係る光学式センサの断面図である。

【図1C】図１Ｃは、変形例２に係る光学式センサの断面図である。

【図1D】図１Ｄは、変形例３に係る光学式センサの断面図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るセンサ基板を示す平面図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る検出装置を示す回路図である。

【図5】図５は、実施形態１の複数の部分検出領域を示す回路図である。

【図6】図６は、センサ部の概略断面構成を示す断面図である。

【図7】図７は、実施形態１に係るフォトダイオードの製造工程を示す図である。

【図8】図８は、実施形態１に係る活性層の製造工程を示す図である。

【図9】図９は、実施形態２に係るセンサ部の概略断面構成を示す断面図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係る活性層の製造工程を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態３に係るセンサ部の概略断面構成を示す断面図である。

【図12】図１２は、実施形態３に係る活性層の製造工程を示す図である。

【図13】図１３は、実施形態４に係るセンサ部の概略断面構成を示す断面図である。

【図14】図１４は、実施形態４に係る活性層の製造工程を示す図である。

【図15】図１５は、実施形態４の活性層の変形例を示す断面図である。

【図16】図１６は、光電変換素子の変形例を示す断面図である。

【図17】図１７は、試料１から試料８のＸ線回折分析結果を示すチャートである。

【図18】図１８は、試料２、試料３、試料４、試料５、試料６、試料７、試料８におけるＸ線スペクトルの半値幅と成膜時の基板温度との関係を示すグラフである。

【図19】図１９は、試料１１から試料１６のＸ線回折分析結果を示すチャートである。

【図20】図２０は、試料１１から試料１６におけるＸ線スペクトルの半値幅と成膜時の基板温度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示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。

【0017】

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。

【0018】

（実施形態１）
図１Ａは、実施形態１に係る光学式センサの断面図である。図１Ｂは、変形例１に係る光学式センサの断面図である。図１Ｃは、変形例２に係る光学式センサの断面図である。図１Ｄは、変形例３に係る光学式センサの断面図である。

【0019】

実施形態の説明では、光電変換素子（実施形態中においてフォトダイオード３０と称する）を光学式センサ１２０に適用した場合を例に挙げて説明する。図１Ａに示すように、光学式センサ１２０は、検出装置１と、照明装置１２１と、を有する照明装置付き検出機器である。検出装置１は、センサ基板２と、光フィルタ７と、接着層１２５と、カバー部材１２２と、を有する。また、センサ基板２の表面に垂直な方向に、センサ基板２、光フィルタ７、接着層１２５、カバー部材１２２、照明装置１２１の順に積層される。

【0020】

接着層１２５は、光フィルタ７とカバー部材１２２を接着する。なお、接着層１２５は、光フィルタ７とカバー部材１２２の全面同士を接着する必要はない。例えば、検出領域ＡＡに対応する領域を接着せず、周辺領域ＧＡに対応する領域のみを接着する構造であってもよい。カバー部材１２２は、センサ基板２及び光フィルタ７を保護するための部材であり、センサ基板２及び光フィルタ７を覆っている。カバー部材１２２は、例えばガラス基板である。

【0021】

照明装置１２１は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの光源又は表示パネルが挙げられる。表示パネルは、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や無機ＥＬディスプレイ（マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤ）であってもよい。或いは、表示パネルは、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネル（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル（ＥＰＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。

【0022】

このような光学式センサ１２０において、照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、指Ｆｇで反射する。検出装置１は、指Ｆｇで反射した光Ｌ２を検出し、指Ｆｇの表面の凹凸（例えば、指紋）を検出する。検出装置１は、指紋の検出に加え、指Ｆｇの内部で反射した光Ｌ２を検出し、生体に関する情報を検出してもよい。生体に関する情報は、例えば、静脈等の血管像や脈拍、脈波等である。照明装置１２１から照射される光Ｌ１の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。

【0023】

なお、光学式センサ１２０は、図１Ａに示す例に限定されない。図１Ｂに示すように、照明装置１２１は、例えば、カバー部材１２２を検出装置１の検出領域ＡＡに対応する位置に設けられた導光板として用い、カバー部材１２２の一方端又は両端に並ぶ複数の光源１２３を有する、いわゆるサイドライト型のフロントライトであってもよい。つまり、カバー部材１２２は、光を照射する光照射面１２１ａを有し、照明装置１２１の一構成要素となっている。この照明装置１２１によれば、カバー部材１２２の光照射面１２１ａから検出対象である指Ｆｇに向けて光Ｌ１を照射する。光源として、例えば、所定の色の光を発するＬＥＤが用いられる。

【0024】

また、図１Ｃに示すように、照明装置１２１をカバー部材１２２の側方や上方に設け、指Ｆｇの側方や上方から指Ｆｇに光Ｌ１を照射するようにしてもよい。

【0025】

また、図１Ｄに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の背面に設けられた、いわゆる直下型のバックライトであってもよい。

【0026】

そのほか、特に図示しないが、照明装置１２１そのものが、カバー部材１２２となっていてもよい。または、照明装置１２１を備えず、指Ｆｇから反射した太陽光を検出してもよい。

【0027】

図２は、実施形態１に係るセンサ基板を示す平面図である。なお、図２以下で示す、第１方向Ｄｘは、基板２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、基板２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、基板２１の法線方向である。

【0028】

図２に示すように、センサ基板２は、基板２１と、センサ部１０と、走査線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１０２と、電源回路１０３と、を有する。

【0029】

基板２１は、スイッチング素子Ｔｒ等のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の各種配線を有し、センサ部１０を駆動する駆動回路基板である。基板２１は、バックプレーン又はアレイ基板とも呼ばれる。基板２１には、配線基板１１０を介して制御基板１０１が電気的に接続される。配線基板１１０は、例えば、フレキシブルプリント基板やリジット基板である。配線基板１１０には、検出回路４８が設けられている。制御基板１０１には、制御回路１０２及び電源回路１０３が設けられている。制御回路１０２は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。制御回路１０２は、センサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給する。電源回路１０３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図５参照）等の電圧信号をセンサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。なお、本実施形態においては、検出回路４８が配線基板１１０に配置される場合を例示したが、検出回路４８は基板２１の上に配置されてもよい。

【0030】

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内には、センサ部１０の各素子（検出素子３）が設けられている。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、各素子（検出素子３）が設けられない領域である。周辺領域ＧＡ内には、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６が設けられる。

【0031】

センサ部１０は、光センサとして、複数の検出素子３を備える。検出素子３は、フォトダイオード３０である。フォトダイオード３０は、光電変換素子であり、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。より具体的には、フォトダイオード３０は、ＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。検出素子３（フォトダイオード３０）は、検出領域ＡＡにマトリクス状に配列される。フォトダイオード３０は、走査線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ）に従って検出を行う。複数のフォトダイオード３０は、それぞれに照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線選択回路１６に出力する。検出装置１は、複数のフォトダイオード３０からの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて生体に関する情報を検出する。

【0032】

図３は、実施形態１に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、検出装置１は、さらに検出制御回路１１と検出部４０と、を有する。検出制御回路１１の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。

【0033】

検出制御回路１１は、走査線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御回路１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ等の各種制御信号を走査線駆動回路１５に供給する。また、検出制御回路１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。

【0034】

走査線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数の走査線（ゲート線ＧＣＬ（図４参照））を駆動する回路である。走査線駆動回路１５は、複数の走査線を順次又は同時に選択し、選択された走査線にゲート駆動信号を供給する。これにより、走査線駆動回路１５は、走査線に接続された複数のフォトダイオード３０を選択する。

【0035】

信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬ（図４参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された出力信号線ＳＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、フォトダイオード３０の検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。

【0036】

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

【0037】

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

【0038】

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

【0039】

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

【0040】

座標抽出回路４５は、信号処理回路４４において指Ｆｇの接触又は近接が検出されたときに、指Ｆｇ等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出回路４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。座標抽出回路４５は、センサ部１０の各検出素子３から出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出回路４５は、検出座標を算出せずにセンサ出力Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。

【0041】

次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図４は、実施形態１に係る検出装置を示す回路図である。図４に示すように、センサ部１０は、マトリクス状に配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを有する。複数の部分検出領域ＰＡＡには、それぞれフォトダイオード３０が設けられている。

【0042】

ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列する複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。また、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）は、第２方向Ｄｙに配列され、それぞれ走査線駆動回路１５に接続される。なお、以下の説明において、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を区別して説明する必要がない場合、単にゲート線ＧＣＬと表す。また、図４では説明を分かりやすくするために、８本のゲート線ＧＣＬを示しているが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＣＬは、Ｍ本（Ｍは８以上、例えばＭ＝２５６）配列されていてもよい。

【0043】

信号線ＳＧＬは、第２方向Ｄｙに延在し、第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオード３０に接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）は、第１方向Ｄｘに配列されて、それぞれ信号線選択回路１６及びリセット回路１７に接続される。なお、以下の説明において、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）を区別して説明する必要がない場合には、単に信号線ＳＧＬと表す。

【0044】

また、説明を分かりやすくするために、１２本の信号線ＳＧＬを示しているが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、Ｎ本（Ｎは１２以上、例えばＮ＝２５２）配列されていてもよい。また、図４では、信号線選択回路１６とリセット回路１７との間にセンサ部１０が設けられている。これに限定されず、信号線選択回路１６とリセット回路１７とは、信号線ＳＧＬの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。また、１つのセンサの実質的な面積は例えば実質５０×５０ｕｍ^２とされ、検出領域ＡＡの解像度は例えば実質５０８ｐｐｉとされ、検出領域ＡＡに配置されるセンサ数は例えば２５２セル×２５６セルとされ、検出領域ＡＡの面積は例えば１２．６×１２．８ｍｍ^２とされる。

【0045】

走査線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号を、制御回路１０２（図２参照）から受け取る。走査線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を時分割的に順次選択する。走査線駆動回路１５は、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線ＧＣＬに接続された複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号が供給され、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡが、検出対象として選択される。

【0046】

なお、走査線駆動回路１５は、指紋の検出及び異なる複数の生体に関する情報（脈波、脈拍、血管像、血中酸素濃度等）のそれぞれの検出モードごとに、異なる駆動を実行してもよい。例えば、走査線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよい。

【0047】

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

【0048】

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

【0049】

制御回路１０２（図２参照）は、選択信号ＡＳＷを順次選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて信号線ＳＧＬを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路１６は、複数の信号線ブロックでそれぞれ１本ずつ信号線ＳＧＬを選択する。このような構成により、検出装置１は、検出回路４８を含むＩＣ（Integrated Circuit）の数、又はＩＣの端子数を少なくすることができる。なお、信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬを束ねて検出回路４８に接続してもよい。

【0050】

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

【0051】

制御回路１０２は、リセット信号ＲＳＴ２をリセット信号線Ｌｒｓｔに供給する。これにより、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲがオンになり、複数の信号線ＳＧＬは基準信号線Ｌｖｒと電気的に接続される。電源回路１０３は、基準信号ＣＯＭを基準信号線Ｌｖｒに供給する。これにより、複数の部分検出領域ＰＡＡに含まれる容量素子Ｃａ（図５参照）に基準信号ＣＯＭが供給される。

【0052】

図５は、実施形態１の複数の部分検出領域を示す回路図である。なお、図５では、検出回路４８の回路構成も併せて示している。図５に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、フォトダイオード３０と、容量素子Ｃａと、第１スイッチング素子Ｔｒとを含む。容量素子Ｃａは、フォトダイオード３０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３０と並列に接続される。

【0053】

図５では、複数のゲート線ＧＣＬのうち、第２方向Ｄｙに並ぶ２つのゲート線ＧＣＬ（ｍ）、ＧＣＬ（ｍ＋１）を示す。また、複数の信号線ＳＧＬのうち、第１方向Ｄｘに並ぶ２つの信号線ＳＧＬ（ｎ）、ＳＧＬ（ｎ＋１）を示す。部分検出領域ＰＡＡは、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとで囲まれた領域である。

【0054】

第１スイッチング素子Ｔｒは、フォトダイオード３０に対応して設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。

【0055】

第１方向Ｄｘに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのゲートは、ゲート線ＧＣＬに接続される。第２方向Ｄｙに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのソースは、信号線ＳＧＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオード３０のカソード及び容量素子Ｃａに接続される。

【0056】

フォトダイオード３０のアノードには、電源回路１０３からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａには、電源回路１０３から、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＣＯＭが供給される。

【0057】

部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオード３０には光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。第１スイッチング素子Ｔｒがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、信号線ＳＧＬに電流が流れる。信号線ＳＧＬは、信号線選択回路１６の第３スイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８に接続される。これにより、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに、又はブロック単位ＰＡＧごとにフォトダイオード３０に照射される光の光量に応じた信号を検出できる。

【0058】

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ＳＧＬ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ＳＧＬから供給された電流の変動を電圧の変動に変換して増幅する。検出信号増幅回路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、反転入力端子（－）には、信号線ＳＧＬが接続される。実施形態では、基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧として基準信号ＣＯＭと同じ信号が入力される。信号処理回路４４（図２参照）は、光が照射された場合の検出信号Ｖｄｅｔと、光が照射されていない場合の検出信号Ｖｄｅｔとの差分をセンサ出力電圧Ｖｏとして演算する。また、検出信号増幅回路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。

【0059】

次に、フォトダイオード３０及び光フィルタ７の構成について説明する。図６は、センサ部の概略断面構成を示す断面図である。図６に示すように、センサ部１０は、フォトダイオード３０（光電変換素子）３０と、封止層２５と、を備える。そして、封止層２５の上に、光フィルタ７が設けられる。

【0060】

フォトダイオード３０は、検出電極３１と、電子輸送層３２と、活性層３３と、正孔輸送層３４と、対向電極３５とを有する。センサ基板２の上に、検出電極３１、電子輸送層３２、活性層３３、正孔輸送層３４、対向電極３５の順で積層されている。

【0061】

検出電極３１は、コンタクトホール（図示しない）を介してセンサ基板２の第１スイッチング素子Ｔｒ（図５参照）と電気的に接続される。検出電極３１は、フォトダイオード３０のカソードであり、検出信号Ｖｄｅｔを読み出すための電極である。検出電極３１は、例えば、銀（Ａｇ）又はチタン（Ｔｉ）が用いられる。または、検出電極３１は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料により製造されてもよい。

【0062】

電子輸送層３２及び正孔輸送層３４は、活性層３３で発生した正孔及び電子を対向電極３５又は検出電極３１に到達しやすくするために設けられる。電子輸送層３２及び正孔輸送層３４は、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）およびポリチオフェン系導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）が用いられる。

【0063】

活性層３３は、下記の化学式６で表示される繰り返し単位を有するポリイミドにより製造された薄膜である。また、活性層３３は、ポリイミドが結晶構造となっており、光電変換機能を有する。よって、活性層３３に光が照射されると、活性層３３内に正孔及び電子が発生する。活性層３３で発生した正孔及び電子は、それぞれ電子輸送層３２及び正孔輸送層３４を移動し検出電極３１又は対向電極３５の方向に移動する。

【0064】

【化6】

【0065】

対向電極３５は、フォトダイオード３０のアノードであり、電源信号ＶＤＤＳＮＳを活性層３３に供給するための電極である。対向電極３５と、検出電極３１とは、活性層３３を挟んで対向する。対向電極３５は、例えばＩＴＯが用いられる。

【0066】

封止層２５は、フォトダイオード３０を覆い、センサ部１０の平坦化するための層である。より具体的には、封止層２５は、フォトダイオード３０間に充填されるとともに、各フォトダイオード３０の対向電極３５の上を覆っている。封止層２５の材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）である。

【0067】

光フィルタ７は、第３方向Ｄｚに沿って光を透過させて、第３方向Ｄｚ以外の迷光を抑制する光学要素である。光フィルタ７は、基部７０と、複数のアパーチャ７１と、を備える。基部７０は、光を透過しない遮光性の部材として機能する。アパーチャ７１は、基部７０に形成された円筒状の貫通孔である。また、基部７０は、封止層２５の上に直接形成されている。複数のアパーチャ７１は、基部７０の第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面に沿って配置される。なお、本開示の光フィルタは、これに限定されない。複数の穴（ピンホール）が設けられた層と透明樹脂層を交互に複数重ねて成る多層ピンホール式であってもよい。又は、ピンホールが設けられた層と透明樹脂層とを交互に重ね、光が入射してくる面のピンホールにマイクロレンズが重ねられたマイクロレンズ式であってもよい。

【0068】

次に、フォトダイオード３０の製造方法について説明する。図７は、実施形態１に係るフォトダイオードの製造工程を示す図である。図８は、実施形態１に係る活性層の製造工程を示す図である。フォトダイオード３０の製造方法は、検出電極３１を生成する工程Ｓ１、電子輸送層３２を生成する工程Ｓ２、活性層３３を生成する工程Ｓ３、正孔輸送層３４を生成する工程Ｓ４、対向電極３５を生成する工程Ｓ５と、を備える。

【0069】

工程Ｓ１は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、及びめっき法により、ＩＴＯ等の導電性材料をセンサ基板２上にし、検出電極３１を生成する。

【0070】

工程Ｓ２は、酢酸亜鉛エタノール溶液を検出電極３１上に塗布し、酢酸亜鉛ゾルゲルの薄膜を作る。次に、薄膜を加熱し、ＺｎＯからなる電子輸送層３２を生成する。

【0071】

活性層を生成する工程Ｓ３は、図８に示すように、第１層形成工程Ｓ１１と、第１加熱工程Ｓ１２と、第２加熱工程Ｓ１３と、を有する。活性層を生成する工程Ｓ３は、活性層生成工程と呼ばれることがある。

【0072】

第１層形成工程Ｓ１１は、電子輸送層３２の上にポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の溶液を塗布し、第１層５１を形成する工程である。

【0073】

第１加熱工程Ｓ１２は、第１層５１を１２０℃で６０分加熱する工程である。加熱方法としては、例えば、図８に示すように、センサ基板２ごとオーブン５０に入れて加熱するよう法が挙げられる。なお、ポリアミック酸は、２００℃以上の加熱により、イミド化反応する。よって、第１加熱工程Ｓ１２において、第１層５１は、イミド化反応せず、溶媒の残存量が減り、粘性が高くなる。

【0074】

第２加熱工程Ｓ１３は、例えばオーブン５０などで、第１層５１を２３０℃から２８０℃で１０分加熱する工程である。この第２加熱工程Ｓ１３により、第１層５１がイミド化反応し、活性層３３となる。なお、本開示の第１加熱工程Ｓ１２及び第２加熱工程Ｓ１３は、オーブン５０以外の加熱手段を用いてもよい。

【0075】

次に図７に示すように、工程Ｓ４において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを活性層３３上に塗布し、さらに加熱する。これにより、正孔輸送層３４が成膜される。

【0076】

工程Ｓ５は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、及びめっき法により、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の導電性材料を正孔輸送層３４の上に成膜する。これにより、対向電極３５を生成する工程である。

【0077】

以上、実施形態１の製造方法で製造されたフォトダイオード（光電変換素子）３０は、従来のものよりも結晶性が高く、光電変換の感度に優れる。また、活性層３３は、ポリイミドにより形成され、３２０℃までは熱劣化がない。なお、ＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル：Ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１-ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）と、Ｐ３ＨＴ（ｐｏｌｙ（３-ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））、Ｆ８ＢＴ（Ｆ８-ａｌｔ-ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）とが混合するバルクヘテロ構造の活性層の場合、耐熱温度は１００℃である。よって、実施形態１の製造方法で製造されたフォトダイオード（光電変換素子）３０は、従来の物よりも耐熱温度が高い。よって、従来、フォトダイオード３０を覆う封止層２５の上に光フィルタ７を生成する場合、活性層３３に熱影響を与える可能性があった。そして、光フィルタ７を別途に製造し、粘着テープでセンサ部１０の上に粘着していた。しかしながら、実施形態１の活性層３３によれば、例えばフォトリソプロセスによって封止層２５の上に直接、光フィルタ７を形成したとしても、活性層３３に与える影響が低い。つまり、光フィルタ７を粘着させるための粘着テープが不要となり、検出装置１が薄くなる。

【0078】

以上、実施形態１に係る光電変換素子について説明したが、本開示の光電変換素子は上記したものに限定されない。以下、他の実施形態について説明するが、実施形態１に係る光電変換素子との相違点に絞って説明する。

【0079】

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係るセンサ部の概略断面構成を示す断面図である。実施形態２に係るフォトダイオード３０Ａは、活性層３３に代えて活性層３３Ａを備える点で、実施形態１に係るフォトダイオード３０と相違する。

【0080】

実施形態２に係る活性層３３Ａは、下記の化学式７で表示される繰り返し単位を有するポリイミドにより形成された薄膜である。また、活性層３３Ａは、結晶構造を有し、光電変換機能を有する。

【0081】

【化7】

【0082】

図１０は、実施形態２に係る活性層の製造工程を示す図である。フォトダイオード３０Ａの製造方法は、実施形態１と同様に、検出電極３１を生成する工程Ｓ１、電子輸送層３２を生成する工程Ｓ２、活性層３３Ａを生成する工程Ｓ３、正孔輸送層３４を生成する工程Ｓ４、対向電極３５を生成する工程Ｓ５と、を備える（図７参照）。また、活性層３３Ａを生成する工程は、図１０に示すように、第１層形成工程Ｓ２１と、第１加熱工程Ｓ２２と、第２加熱工程Ｓ２３と、を有する。

【0083】

第１層形成工程Ｓ２１は、電子輸送層３２の上に前駆体であるポリアミック酸溶液を塗布し第１層５２を形成する。

【0084】

第１加熱工程Ｓ２２は、センサ基板２ごとオーブン５０に入れ、第１層５２を１２０℃で２０分から６０分加熱する工程である。なお、ポリアミック酸（前駆体）は、２００℃以上の加熱により、イミド化反応する。よって、第１加熱工程Ｓ２２において、第１層５２は、イミド化反応せず、溶媒の残存量が減る。

【0085】

第２加熱工程Ｓ２３は、オーブン５０で第１層５２を１８０℃から２６０℃で１０分加熱する工程である。これによれば、第１層５２のポリアミック酸（前駆体）がイミド化反応し、活性層３３Ａが成膜される。

【0086】

実施形態２の製造方法によっても、活性層３３Ａの結晶性が高く、光電変換の感度に優れたフォトダイオード３０を製造できる。また、活性層３３Ａの耐熱温度が３００℃以上であり高く、封止層２５の上に直接、光フィルタ７を形成することができ、検出装置１の薄くすることができる。

【0087】

（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係るセンサ部の概略断面構成を示す断面図である。実施形態３に係るフォトダイオード３０Ｂは、活性層３３に代えて活性層３３Ｂを備える点で、実施形態１に係るフォトダイオード３０と相違する。

【0088】

実施形態３に係る活性層３３Ｂは、下記の化学式８で表示される繰り返し単位を有するポリイミドにより形成された薄膜である。また、活性層３３Ｂは、結晶構造を有し、光電変換機能を有する。

【0089】

【化8】

【0090】

図１２は、実施形態３に係る活性層の製造工程を示す図である。フォトダイオード３０Ｂの製造方法は、実施形態１と同様に、検出電極３１を生成する工程Ｓ１、電子輸送層３２を生成する工程Ｓ２、活性層３３Ｂを生成する工程Ｓ３、正孔輸送層３４を生成する工程Ｓ４、対向電極３５を生成する工程Ｓ５と、を備える（図７参照）。また、活性層３３Ｂを生成する工程は、図１２に示すように、第１層形成工程Ｓ３１と、第１加熱工程Ｓ３２と、第２加熱工程Ｓ３３と、を有する。

【0091】

第１層形成工程Ｓ３１は、電子輸送層３２の上に前駆体であってポリアミド酸を塗布し、第１層５３を形成する工程である。また、ポリアミド酸は、下記の化学式９で表示される繰り返し単位を有している。なお、下記式のポリアミド酸は、酸無水物とジアミン化合物とを脱水縮合反応させることで得られる。

【0092】

【化9】

【0093】

第１加熱工程Ｓ３２は、オーブン５０に入れて第１層５３を１２０℃で２０分加熱する工程である。また、下記式のポリアミド酸は、２００℃以上の加熱により、イミド化反応する。よって、第１加熱工程Ｓ３２において、第１層５３はイミド化反応しない。

【0094】

第２加熱工程Ｓ３３は、オーブン５０で第１層５３を２００℃から２４０℃で１０分加熱する工程である。これによれば、第１層５３のポリアミド酸がイミド化反応し、活性層３３Ｂが成膜される。

【0095】

以上、実施形態３の製造方法であっても、活性層３３Ｂの結晶性が高く、光電変換の感度に優れたフォトダイオード３０Ｂを製造することができる。活性層３３Ｂの耐熱温度が３００℃であり高く、封止層２５（センサ部１０）の上に直接、光フィルタ７を形成することができる。このため、検出装置１の薄くすることができる。

【0096】

（実施形態４）
図１３は、実施形態４に係るセンサ部の概略断面構成を示す断面図である。実施形態４に係るフォトダイオード３０Ｃは、活性層３３に代えて活性層３３Ｃを備える点で、実施形態１に係るフォトダイオード３０と相違する。

【0097】

実施形態３に係る活性層３３Ｃは、ｎ型半導体３８とｐ型半導体３７とをヘテロ接合して成る。ｐ型半導体３７は、実施形態１から実施形態３で説明した化学式５、化学式６、化学式７で示したポリイミドのうちの１つであり、結晶構造を有している。よって、ｐ型半導体３７の単体で光電変換機能を有している。

【0098】

また、ｎ型半導体３８は、可溶性ポルフィリン又はフタロシアン化合物を加熱処理し、結晶化したものである。ｎ型半導体３８は、正孔輸送層３４の方に延びる柱状の柱部３８ａを複数有しており、ｎ型半導体３８と、ｐ型半導体３７と、三次元的なｐ-ｎ接合を成している。よって、ｎ型半導体３８とｐ型半導体３７との界面から多くの電流を取り出すことができる。よって、ｐ型半導体３７単層よりも、言い換えると、実施形態１から実施形態３の活性層３３、３３Ａ、３３Ｂよりも、活性層３３Ｄの方が光電効果の感度が向上している。次に、実施形態４の活性層３３Ｃの製造方法について説明する。

【0099】

図１４は、実施形態４に係る活性層の製造工程を示す図である。活性層３３Ｃを生成する工程は、図１４に示すように、下地層形成工程Ｓ４１と、下地層加熱工程Ｓ４２と、第１層形成工程Ｓ４３と、第１加熱工程Ｓ４４と、第２加熱工程Ｓ４５と、を有する。

【0100】

下地層形成工程Ｓ４１は、電子輸送層３２の上に可溶性ポルフィリン又はフタロシアニン化合物を塗布し、下地層５４を形成する工程である。

【0101】

下地層加熱工程Ｓ４２は、オーブン５０で下地層５４を１５０℃で３０分加熱する工程である。これにより、下地層５４が硬化し、ｎ型半導体３８の一部となる。

【0102】

第１層形成工程Ｓ４３は、化学式５、化学式６、化学式７で示したポリイミドのうちの１つと、下地層５４で用いた可溶性ポルフィリン又はフタロシアニン化合物と、を混合したものを、ｎ型半導体３８の一部に上方に塗布し、第１層５５を形成する工程である。

【0103】

第１加熱工程Ｓ４４は、センサ基板２ごとオーブン５０に入れ、第１層５５を１２０℃で６０分加熱する。

【0104】

続いて、第２加熱工程Ｓ４５において、第１層５５を１２０℃から１８０℃で１０分加熱する。これによれば、図１４に示すように、第１層５５に含まれる可溶性ポルフィリン又はフタロシアニン化合物は、ｎ型半導体３８を基材として、正孔輸送層３４の方に向かうように延びる柱部３８ａ（図１３参照）が形成される。また、ポリイミドもイミド化反応し、結晶化したｐ型半導体３７が生成される。

【0105】

図１５は、実施形態４の活性層の変形例を示す断面図である。なお、本開示において、ヘテロ接合している活性層３３Ｃは、第２加熱工程Ｓ４５において、第１層５５の可溶性ポルフィリン又はフタロシアニン化合物が柱状とならなくてもよい。例えば、図１５に示すように、ｎ型半導体３８とｐ型半導体３７とが混在した状態となってもよい。

【0106】

以上、実施形態４の製造方法によれば、光電効果の感度をさらに向上したフォトダイオード３０Ｄ（光電変換素子）を製造できる。

【0107】

図１６は、光電変換素子の変形例を示す断面図である。以上、実施形態について説明したが、本開示のフォトダイオード（光電変換素子）は、図１６に示すように、検出電極３１、電子輸送層３２、活性層３３、正孔輸送層３４、及び対向電極３５の積層順が、実施形態１から実施形態４で説明したものと逆になっているフォトダイオード３０Ｄであってもよい。

【0108】

（実施例）
次に実施例について説明する。実施例１では、実施形態１の製造方法によりフォトダイオード（光電変換素子）を製造し、その結晶性を確認した。実施例２では、実施形態１の製造方法によりフォトダイオード（光電変換素子）を製造し、その結晶性を確認した。以下、実施例１、実施例２について説明する。

【0109】

（実施例１）
図１７は、試料１から試料８のＸ線回折分析結果を示すチャートである。図１８は、試料２、試料３、試料４、試料５、試料６、試料７、試料８におけるＸ線スペクトルの半値幅と成膜時の基板温度との関係を示すグラフである。実施例１では、合計で８個のフォトダイオード（以下、試料１、試料２、・・・、試料８と呼ぶ）を製造した。試料の一部は、実施形態１の製造方法によるものであり、残りは実施形態１の製造方法以外の製造方法（比較例）によるものである。

【0110】

詳細に説明すると、試料１から試料８は、第１層形成工程Ｓ１１において、ポリアミック酸からなる第１液で第１層５１を生成した。試料１から試料６は、第１加熱工程Ｓ１２で第１層５１を１２０℃で６０分加熱した。一方で、試料７、８は、第１加熱工程Ｓ１２を実施していない。したがって、試料７、８は比較例である。

【0111】

また、試料１から試料８において、第２加熱工程Ｓ１３で、加熱温度と時間をそれぞれ変えた。具体的に、試料１は１２０℃で２０分から６０分加熱した。試料２は２００℃で１０分加熱した。試料３は２２０℃で１０分加熱した。試料４は２４０℃で１０分加熱した。試料５は２６０℃で１０分加熱した。試料６は２８０℃で１０分加熱した。試料７は２８０℃で６０分加熱した。試料８は２９０℃で６０分加熱したものである。以上から、試料１、試料２、試料３、試料７、試料８は、実施形態で示した２３０℃から２８０℃で１０分加熱する、という条件を満たさない比較例である。

【0112】

次に、Ｘ線回折装置を用いて試料１から試料８の結晶性を分析した。その分析結果を図１７に示す。

【0113】

図１７に示すように、試料１から試料３及び試料７は、明瞭なピークが見当たらなかった。つまり、試料１から試料３及び試料７のポリイミド（活性層３３）は、第２加熱工程Ｓ１３で結晶化せずに主にアモルファス状態となっていることがわかった。試料４から試料６は、２θ＝１８．５°と２θ＝２２．３°に、明瞭な回折ピークがあった。また、回折ピーク値も高い。したがって、ポリイミド（活性層３３）は、十分に結晶化していることがわかった。また、試料８においては、２θ＝２２．３°に、回折ピークがあるものの、ピーク値が小さく、結晶性が十分でなかった。

【0114】

続いて、試料２、試料３、試料４、試料５、試料６、試料７、試料８について、Ｘ線回折時（試料２、試料３、試料４、試料５、試料６は２θ＝１８．５°、試料７、８は、２θ＝２２．３°）のＸ線スペクトルの半値幅を求め、結晶子のサイズを求めた。なお、試料８は、試料７と同様に第１加熱工程Ｓ１２を経ずに生成されたフォトダイオードであり、第２加熱工程Ｓ１３の加熱温度は、２８０、２９０℃である。Ｘ線スペクトルの半値幅を図１８に示す。

【0115】

図１８に示すように、試料２、試料３、試料４、試料５、試料６の順で半値幅が小さくなった。よって、第２加熱工程の加熱温度が２００℃から２６０℃の範囲においては、加熱温度が高くなるにつれて結晶子のサイズが大きくなり、結晶性が向上することがわかった。一方、試料７、試料８は、半値幅の値が０．７以上となっており、多結晶性が高い結果となった。以上から、第２加熱工程Ｓ１３での加熱温度が２３０℃から２８０℃に含まれる試料４、試料５、試料６は、試料７、８よりも結晶性が高く、光電変換の感度に優れる結果となった。

【0116】

（実施例２）
図１９は、試料１１から試料１６のＸ線回折分析結果を示すチャートである。図２０は、実施例２に係る試料１１から試料１６におけるＸ線スペクトルの半値幅と成膜時の基板温度との関係を示すグラフである。次に実施例２について説明する。実施例２では、合計で６個のフォトダイオード（以下、試料１１、試料１２、・・・、試料１６と呼ぶ）を製造した。試料の一部は、実施形態２の製造方法によるものであり、残りは実施形態２の製造方法以外の製造方法（比較例）によるものである。

【0117】

詳細に説明すると、試料１１から試料１６は、第１層形成工程Ｓ２１において、化学式２の前駆体であるアミック酸溶液を塗布して第１層５２を形成した。試料１１から試料１６は、第１加熱工程Ｓ１２で第１層５２を１２０℃で２０分から６０分加熱した。

【0118】

また、試料１１から試料１６において、第２加熱工程Ｓ１３で、加熱温度をそれぞれ変えた。具体的に、試料１１は１８０℃で加熱した。試料１２は２００℃で加熱した。試料１３は２２０℃で加熱した。試料１４は２４０℃で加熱した。試料１５は２６０℃で加熱した。試料１６は２８０℃で加熱した。以上から、試料１１から試料１５までは、実施形態２で示した１８０℃から２６０℃で１０分加熱する、という条件を満たし、試料１６のみが実施形態の条件を満たさない比較例である。なお、加熱時間は、試料１１から試料１６の全てで１０分とした。

【0119】

次に、Ｘ線回折装置を用いて試料１１から試料１６の結晶性を分析した。その分析結果を図１９に示す。また、Ｘ線回折時（２θ＝１８．６°と２θ＝２２．０°）のＸ線スペクトルの半値幅を求め、結晶子のサイズを求めた。そのＸ線スペクトルの半値幅について図２０に示す。

【0120】

図１９に示すように、試料１１から試料１６は、２θ＝１８．６°と２θ＝２２．０°に、回折ピークがあった。また、試料１１から試料１５は、回折ピーク値も高く、ポリイミド膜は十分に結晶化していた。試料１６は、ピーク値が小さく、結晶性が十分でなかった。よって、第２加熱工程Ｓ２３において、１８０℃から２６０℃で１０分加熱する、という条件を満たした場合、十分に結晶化することがわかった。

【0121】

また、図２０に示すように、試料１１から試料１５のうち、試料１３（加熱温度が２２０℃）とき、半値幅の値が０．４以下を示し、最も結晶の単一性が強くなった。よって、試料１１から試料１５のうち試料１３が最も結晶性が高く、光電変換の感度に優れることがわかった。

【符号の説明】

【0122】

１２０ 光学式センサ
１２１ 照明装置
１ 検出装置
２ センサ基板
３ 検出素子
７ 光フィルタ
１０ センサ部
１５ 走査線駆動回路
１６ 信号線選択回路
２１ 基板
２５ 封止層
３０ フォトダイオード（光電変換素子）
３１ 検出電極
３２ 電子輸送層
３３ 活性層
３４ 正孔輸送層
３５ 対向電極
５１、５２、５３、５５ 第１層
７０ 基部
７１ アパーチャ
１０２ 制御回路
１０３ 電源回路
Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４３ 第１層形成工程
Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４４ 第１加熱工程
Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ３３、Ｓ４５ 第２加熱工程
Ｓ４１ 下地層形成工程
Ｓ４２ 下地層加熱工程

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】