特開 2025-8083 検出装置

(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】P2025008083

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   H10F 77/00 20250101AFI20250109BHJP

   H10F 30/20 20250101ALI20250109BHJP

   H10F 39/18 20250101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H01L31/02 D

H01L31/10 A

H01L27/146 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109950

(22)【出願日】2023-07-04

(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】尾関 芳孝

(72)【発明者】

【氏名】竹内 崇展

【テーマコード（参考）】

4M118

5F149

【Ｆターム（参考）】

4M118AA10

4M118AB01

4M118BA05

4M118CA02

4M118CA11

4M118CA14

4M118GA03

4M118GA04

4M118GA09

4M118GB03

4M118GB11

4M118GD04

5F149AA04

5F149AB03

5F149AB04

5F149AB05

5F149BA01

5F149BB07

5F149BB08

5F149CB07

5F149EA04

5F149EA13

5F149EA14

5F149FA04

5F149FA05

5F149FA13

5F149FA18

5F149GA02

5F149HA10

5F149HA20

5F149JA05

5F149JA12

5F149JA13

5F149KA13

5F149KA14

5F149KA20

5F149XB05

5F149XB37

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】検出装置は、基板と、基板に設けられたフォトダイオードと、フォトダイオードに重なって設けられたレンズと、フォトダイオードとレンズとの間に設けられ、フォトダイオードと重なる領域に開口が設けられた遮光層と、遮光層とレンズとの間に積層された透光性樹脂層及びバッファ層と、を有し、レンズは、バッファ層の上に直接接して設けられる。バッファ層は、透光性樹脂層と異なる材料を含む樹脂材料で形成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に設けられたフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに重なって設けられたレンズと、
前記フォトダイオードと前記レンズとの間に設けられ、前記フォトダイオードと重なる領域に開口が設けられた遮光層と、
前記遮光層と前記レンズとの間に積層された透光性樹脂層及びバッファ層と、を有し、
前記レンズは、前記バッファ層の上に直接接して設けられる
検出装置。

【請求項2】

前記バッファ層は、前記透光性樹脂層と異なる材料を含む樹脂材料で形成される
請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記バッファ層は、前記レンズに用いられる材料と同系統の界面活性剤を含む樹脂材料で形成される
請求項１に記載の検出装置。

【請求項4】

前記バッファ層の膜厚は、前記透光性樹脂層の膜厚よりも薄い
請求項１に記載の検出装置。

【請求項5】

前記遮光層と前記透光性樹脂層との間に設けられ、アクリル系樹脂で形成されたバリア層を有する
請求項１に記載の検出装置。

【請求項6】

前記遮光層及び前記開口を覆って設けられ、所定の波長帯域の光を遮光するフィルタ層を有し、
前記バリア層は、前記フィルタ層を覆って設けられ、
前記透光性樹脂層は、前記バリア層の上に設けられる
請求項５に記載の検出装置。

【請求項7】

前記フォトダイオードを覆う有機保護膜を有し、
前記遮光層は、
前記有機保護膜の上に設けられ、前記フォトダイオードと重なる領域に第１開口が設けられた第１遮光層と、
前記第１遮光層と、前記レンズとの間に設けられ、前記フォトダイオード及び前記第１開口と重なる領域に第２開口が設けられた第２遮光層と、を含み、
前記透光性樹脂層は、
前記第１遮光層と前記第２遮光層との間に設けられた第１透光性樹脂層と、
前記第２遮光層と前記バッファ層との間に設けられた第２透光性樹脂層と、を有する
請求項１に記載の検出装置。

【請求項8】

複数の前記レンズを有し、
１つの前記フォトダイオードと重なる領域に複数の前記レンズが設けられる
請求項１に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数のフォトダイオードと、複数のフォトダイオードを覆う透光性樹脂層と、複数のフォトダイオードのそれぞれに重畳して設けられた複数のレンズと、を有する検出装置が記載されている。複数のレンズは、透光性樹脂層の上に直接設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－８４２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような検出装置において、レンズの形状のばらつきが生じると、レンズを透過してフォトダイオードに集光される光の状態が異なり、検出精度が低下する可能性がある。このため、検出装置においてレンズの形状のばらつきを抑制することが要求される。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様の検出装置は、基板と、前記基板に設けられたフォトダイオードと、前記フォトダイオードに重なって設けられたレンズと、前記フォトダイオードと前記レンズとの間に設けられ、前記フォトダイオードと重なる領域に開口が設けられた遮光層と、前記遮光層と前記レンズとの間に積層された透光性樹脂層及びバッファ層と、を有し、前記レンズは、前記バッファ層の上に直接接して設けられる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】図１Ａは、実施形態に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。

【図1B】図１Ｂは、変形例１に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。

【図1C】図１Ｃは、変形例２に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。

【図1D】図１Ｄは、変形例３に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、検出素子を示す回路図である。

【図5】図５は、実施形態に係る光フィルタを示す平面図である。

【図6】図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。

【図7】図７は、実施例に係るレンズの断面構成を模式的に示す説明図である。

【図8】図８は、比較例に係るレンズの断面構成を模式的に示す説明図である。

【図9】図９は、実施例に係るレンズ及び比較例に係るレンズ構造の測定結果を示す表である。

【図10】図１０は、実施形態に係る検出装置のフォトダイオードを模式的に示す平面図である。

【図11】図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ’断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

（実施形態）
図１Ａは、実施形態に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｂは、変形例１に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｃは、変形例２に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｄは、変形例３に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。

【0011】

図１Ａに示すように、検出装置１と、アレイ基板２（フォトダイオード３０）と、光フィルタ７と、接着層１２５と、照明装置１２１（カバー部材１２２）と、を有する。つまり、アレイ基板２の表面に垂直な方向において、アレイ基板２（フォトダイオード３０）、光フィルタ７、接着層１２５、カバー部材１２２の順に積層されている。なお、後述するようにカバー部材１２２を照明装置１２１に置き換えることもできる。接着層１２５は、光フィルタ７とカバー部材１２２とを接着させるものであればよく、検出領域ＡＡに相当する領域に接着層１２５は無い構造であっても構わない。検出領域ＡＡに接着層１２５が無い場合、検出領域ＡＡの外側の周辺領域ＧＡに相当する領域で接着層１２５がカバー部材１２２と光フィルタ７とを接着させている構造となる。また、検出領域ＡＡに設けられる接着層１２５は、単に光フィルタ７の保護層と言い換えてもよい。

【0012】

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

【0013】

また、図１Ｂに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の検出領域ＡＡの直下に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有するものであってもよく、光源を備えた照明装置１２１はカバー部材１２２としても機能する。

【0014】

また、照明装置１２１は、図１Ｂの例に限らず、図１Ｃに示すように、カバー部材１２２の側方や上方に設けられていてもよく、指Ｆｇの側方や上方から指Ｆｇに光Ｌ１を照射してもよい。

【0015】

さらには、図１Ｄに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の検出領域ＡＡに設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有する、いわゆる直下型のバックライトであってもよい。

【0016】

照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、検出対象である指Ｆｇにより光Ｌ２として反射される。検出装置１は、指Ｆｇで反射された光Ｌ２を検出することで、指Ｆｇの表面の凹凸（例えば、指紋）を検出する。さらに、検出装置１は、指紋の検出に加え、指Ｆｇの内部で反射した光Ｌ２を検出することで、生体に関する情報を検出してもよい。生体に関する情報は、例えば、静脈等の血管像や脈拍、脈波等である。照明装置１２１からの光Ｌ１の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。

【0017】

カバー部材１２２は、アレイ基板２及び光フィルタ７を保護するための部材であり、アレイ基板２及び光フィルタ７を覆っている。上述のように、照明装置１２１がカバー部材１２２を兼ねる構造でもよい。図１Ｃ及び図１Ｄに示すカバー部材１２２が照明装置１２１と分離されている構造においては、カバー部材１２２は、例えばガラス基板である。なお、カバー部材１２２はガラス基板に限定されず、樹脂基板等であってもよい。また、カバー部材１２２が設けられていなくてもよい。この場合、アレイ基板２及び光フィルタ７の表面に絶縁膜等の保護層が設けられ、指Ｆｇは検出装置１の保護層に接する。

【0018】

また、図１Ｂにおいて、照明装置１２１に換えて表示パネルが設けられていてもよい。表示パネルは、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や無機ＥＬディスプレイ（マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤ）であってもよい。或いは、表示パネルは、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネル（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル（ＥＰＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。この場合であっても、表示パネルから照射された表示光（光Ｌ１）が指Ｆｇで反射された光Ｌ２に基づいて、指Ｆｇの指紋や生体に関する情報を検出することができる。

【0019】

図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。なお、図２以下で示す、第１方向Ｄｘは、基板２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、基板２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、基板２１の法線方向である。また、「平面視」とは、第３方向Ｄｚから見た場合の位置関係をいう。

【0020】

図２に示すように、検出装置１は、アレイ基板２（基板２１）と、センサ部１０と、走査線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１０２と、電源回路１０３と、を有する。

【0021】

基板２１には、配線基板１１０を介して制御基板１０１が電気的に接続される。配線基板１１０は、例えば、フレキシブルプリント基板やリジット基板である。配線基板１１０には、検出回路４８が設けられている。制御基板１０１には、制御回路１０２及び電源回路１０３が設けられている。制御回路１０２は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。制御回路１０２は、センサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給し、センサ部１０の動作を制御する。電源回路１０３は、電源電位ＶＤＤや基準電位ＶＣＯＭ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。なお、本実施形態においては、検出回路４８が配線基板１１０に配置される場合を例示したがこれに限られない。検出回路４８は、基板２１の上に配置されてもよい。

【0022】

基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡ及び周辺領域ＧＡは、基板２１と平行な面方向に延在している。検出領域ＡＡ内には、センサ部１０の各素子（検出素子３）が設けられている。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、各素子（検出素子３）が設けられない領域である。すなわち、周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と基板２１の端部との間の領域である。周辺領域ＧＡ内には、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６が設けられる。走査線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。

【0023】

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

【0024】

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

【0025】

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。

【0026】

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

【0027】

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

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図４は、検出素子を示す回路図である。図４に示すように、検出素子３は、フォトダイオード３０、リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆを有する。リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、１つのフォトダイオード３０に対応して設けられる。リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、それぞれｎ型ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。ただし、これに限定されず、各トランジスタは、それぞれｐ型ＴＦＴで構成されてもよい。

【0034】

フォトダイオード３０のアノードには、基準電位ＶＣＯＭが印加される。フォトダイオード３０のカソードは、ノードＮ１に接続される。ノードＮ１は、容量素子Ｃｓ、リセットトランジスタＭｒｓｔのソース又はドレインの一方及びソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに接続される。さらにノードＮ１には、寄生容量Ｃｐが存在する。フォトダイオード３０に光が入射した場合、フォトダイオード３０から出力された信号（電荷）は、容量素子Ｃｓに蓄積される。ここで、容量素子Ｃｓは、例えば、フォトダイオード３０に接続された上部電極３４と下部電極３５（図１１参照）との間に形成される容量である。寄生容量Ｃｐは、容量素子Ｃｓに付加された容量であり、アレイ基板２に設けられた各種配線、電極間に形成される容量である。

【0035】

リセットトランジスタＭｒｓｔのゲートは、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに接続される。リセットトランジスタＭｒｓｔのソース又はドレインの他方には、リセット電位Ｖｒｓｔが供給される。リセットトランジスタＭｒｓｔがリセット制御信号ＲＳＴに応答してオン（導通状態）になると、ノードＮ１の電位がリセット電位Ｖｒｓｔにリセットされる。基準電位ＶＣＯＭは、リセット電位Ｖｒｓｔよりも低い電位を有しており、フォトダイオード３０は、逆バイアス駆動される。

【0036】

ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、電源電位ＶＤＤが供給される端子と読出トランジスタＭｒｄ（ノードＮ２）との間に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートは、ノードＮ１に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートには、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）が供給される。これにより、ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号を読出トランジスタＭｒｄに出力する。

【0037】

読出トランジスタＭｒｄは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのソース（ノードＮ２）と出力信号線ＳＬ（ノードＮ３）との間に接続される。読出トランジスタＭｒｄのゲートは、読出制御走査線ＧＬｒｄに接続される。読出トランジスタＭｒｄが読出制御信号ＲＤに応答してオンになると、ソースフォロワトランジスタＭｓｆから出力される信号、すなわち、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号が、検出信号Ｖｄｅｔとして出力信号線ＳＬに出力される。

【0038】

なお、図４に示す例では、リセットトランジスタＭｒｓｔ及び読出トランジスタＭｒｄは、それぞれ、２つのトランジスタが直列に接続されて構成されたいわゆるダブルゲート構造である。ただし、これに限定されず、リセットトランジスタＭｒｓｔ及び読出トランジスタＭｒｄは、シングルゲート構造でもよく、３つ以上のトランジスタが直列に接続されたマルチゲート構造でもよい。また、１つの検出素子３の回路は、リセットトランジスタＭｒｓｔ、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄの３つのトランジスタを有する構成に限定されない。検出素子３は、２つ、又は、４つ以上のトランジスタを有していてもよい。

【0039】

次に、検出素子３及び光フィルタ７の詳細な構成について説明する。図５は、実施形態に係る光フィルタを示す平面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。なお、図６ではアレイ基板２の構成を簡略化して示しており、絶縁膜２６、２８、保護膜２９及びフォトダイオード３０を模式的に示す。アレイ基板２の詳細な構成例については、図１１にて後述する。

【0040】

図５及び図６に示すように、光フィルタ７は、マトリクス状に配列された複数の検出素子３（フォトダイオード３０）を覆って設けられる。光フィルタ７は、指Ｆｇ等の被検出体で反射された光Ｌ２のうち、第３方向Ｄｚに進行する成分をフォトダイオード３０に向けて透過させ、斜め方向に進行する成分を遮蔽する光学素子である。光フィルタ７は、コリメートアパーチャ、あるいは、コリメータとも呼ばれる。

【0041】

光フィルタ７は、複数の検出素子３のそれぞれに設けられた複数のレンズ７８を有する。１つの検出素子３（フォトダイオード３０）と重なる領域に複数のレンズ７８が配置される。図５に示す例では、１つの検出素子３に、７個のレンズ７８が設けられる。複数のレンズ７８は、三角格子状に配置される。より詳細には、１つの検出素子３で、幾何中心に位置する１個のレンズ７８を囲んで、６個のレンズ７８が正六角形状に配置される。

【0042】

ただし、１つの検出素子３に配置される複数のレンズ７８の数は、６個以下でもよいし、８個以上でもよい。複数のレンズ７８の配置も、三角格子状に限定されず、マトリクス状等、他の配置であってもよい。

【0043】

図６に示すように、光フィルタ７は、第１遮光層７１と、第２遮光層７２と、フィルタ層７３と、バリア層７４と、第１透光性樹脂層７５と、第２透光性樹脂層７６と、バッファ層７７と、レンズ７８と、を有する。本実施形態では、フォトダイオード３０を覆う保護膜２９の上に、第１遮光層７１、フィルタ層７３、バリア層７４と、第１透光性樹脂層７５、第２遮光層７２、第２透光性樹脂層７６、バッファ層７７、レンズ７８の順に積層されている。

【0044】

レンズ７８は、バッファ層７７の上に直接接して設けられる。レンズ７８は、凸レンズである。レンズ７８の光軸ＣＬは、第３方向Ｄｚと平行方向に設けられ、フォトダイオード３０と交差する。図６に示す例では、１つのフォトダイオード３０に重畳する領域に複数のレンズ７８が設けられ、複数のレンズ７８の光軸ＣＬがそれぞれフォトダイオード３０と交差する。

【0045】

第１遮光層７１は、アレイ基板２の保護膜２９の上に直接、接して設けられる。言い換えると、第１遮光層７１は、第３方向Ｄｚでフォトダイオード３０とレンズ７８との間に設けられる。また、第１遮光層７１には、フォトダイオード３０に重畳する領域に第１開口ＯＰ１が設けられる。第１開口ＯＰ１は、レンズ７８の光軸ＣＬと重なる領域に形成される。第１遮光層７１は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料で形成されている。

【0046】

第１遮光層７１は、第１開口ＯＰ１を透過する光Ｌ２以外の、斜め方向に進行する光Ｌ２の成分を反射することができる。また、第１遮光層７１が金属材料で形成されているので、第１開口ＯＰ１の径Ｗ１（第１方向Ｄｘでの幅）を精度よく形成することができる。したがって、レンズ７８の配置ピッチや面積（径Ｗ３）が小さい場合でも、レンズ７８に対応させて第１開口ＯＰ１を設けることができる。

【0047】

第１遮光層７１は、アレイ基板２の保護膜２９上にスパッタなどで堆積された金属材料に第１開口ＯＰ１を形成する加工が施されるものであり、いわゆる外付けの光フィルタをアレイ基板２の保護膜２９上に貼り合わせるものとは異なる。外付け光フィルタをアレイ基板２に貼り合わせることは、特に本実施形態の第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１に相当する遮光層の小さな開口とフォトダイオード３０との位置合わせの難易度が高い。一方、本実施形態の光フィルタ７はアレイ基板２の保護膜２９上に直接形成していくものであるため、外付けの光フィルタを貼り合わせるよりも精度よく第１開口ＯＰ１をフォトダイオード３０上に設けることが可能となる。

【0048】

さらに第１遮光層７１は、後述する樹脂材料で形成される第２遮光層７２と異なり金属材料により形成されるものであるため、第２遮光層７２よりも薄く形成することができ、第２遮光層７２に形成される第２開口ＯＰ２よりも小さな第１開口ＯＰ１を形成することができる。第１遮光層７１の厚さは、第２遮光層７２の厚さの１０分の１以下である。一例として、第１遮光層７１の厚さは、０．０５５μｍ以上であり、例えば０．０６５μｍであり、第２遮光層の厚さは例えば１μｍである。第１遮光層７１は第２遮光層７２の厚さに比べ極めて薄く形成されることになる。

【0049】

フィルタ層７３は、第１遮光層７１の上に直接、接して設けられ、第１遮光層７１及び第１開口ＯＰ１を覆って設けられる。フィルタ層７３は、第３方向Ｄｚで、第１遮光層７１と第１透光性樹脂層７５との間に設けられる。フィルタ層７３は、所定の波長帯域の光を遮光するフィルタである。フィルタ層７３は、例えば、緑色に着色された樹脂材料で形成され、赤外線を遮光するＩＲカットフィルタである。これにより、光フィルタ７は、光Ｌ２のうち、例えば指紋検出に必要な波長帯域の成分をフォトダイオード３０に入射させて、検出感度を向上させることができる。

【0050】

バリア層７４は、フィルタ層７３を覆って設けられる。第１透光性樹脂層７５は、バリア層７４の上に設けられる。バリア層７４は、第３方向Ｄｚで、第１遮光層７１及びフィルタ層７３と、第１透光性樹脂層７５との間に設けられる。

【0051】

本実施形態では、第１遮光層７１の上にバリア層７４が設けられているので、第１遮光層７１としてモリブデン（Ｍｏ）等のイオン化しやすい金属材料が用いられている場合であっても、バリア層７４により、第１遮光層７１から生成される反応物（例えばＭｏ系イオン）の拡散を抑制することができる。より具体的には、第１透光性樹脂層７５及び第２透光性樹脂層７６まで第１遮光層７１からの反応物（例えばＭｏ系イオン）が拡散、到達した場合、第１透光性樹脂層７５及び第２透光性樹脂層７６と反応して金属錯体が形成され変色が生じる可能性がある。本実施形態では、バリア層７４が設けられているので、Ｍｏ系イオンの拡散による第１透光性樹脂層７５及び第２透光性樹脂層７６の変色を防ぎ、第１透光性樹脂層７５及び第２透光性樹脂層７６の光の透過率の低下を抑制することができる。

【0052】

バリア層７４は、透光性の樹脂材料であり、例えば、アクリル系樹脂材料で形成される。バリア層７４は、反応物の透過を抑制できる材料であればよく、例えば、アレイ基板２に用いられる絶縁膜２６、あるいは、保護膜２９と同じ材料、すなわち、有機材料で形成されたハードコート膜を用いることができる。バリア層７４の膜厚は、例えば２．０μｍ以上３．０μｍ以下程度である。バリア層７４の膜厚は、第１遮光層７１及びフィルタ層７３の膜厚よりも厚く、第１透光性樹脂層７５の膜厚よりも薄い。

【0053】

第１透光性樹脂層７５は、バリア層７４の上に直接、接して設けられる。また、第１透光性樹脂層７５は、第３方向Ｄｚで、第１遮光層７１と第２遮光層７２との間に設けられる。第１透光性樹脂層７５及び第２透光性樹脂層７６は、例えば透光性のアクリル系樹脂で形成される。

【0054】

第２遮光層７２は、第１透光性樹脂層７５の上に直接、接して設けられる。第２遮光層７２は、第３方向Ｄｚで第１遮光層７１と、レンズ７８との間に設けられる。また、第２遮光層７２には、フォトダイオード３０及び第１開口ＯＰ１に重畳する領域に第２開口ＯＰ２が設けられる。第２開口ＯＰ２は、レンズ７８の光軸ＣＬと重なる領域に形成される。より好ましくは、第２開口ＯＰ２の中心及び第１開口ＯＰ１の中心は、光軸ＣＬと重なって設けられる。

【0055】

第２遮光層７２は、例えば黒色に着色された樹脂材料で形成される。これにより、第２遮光層７２は、第２開口ＯＰ２を透過する光Ｌ２以外の、斜め方向に進行する光Ｌ２の成分を吸収する光吸収層として機能する。また、第２遮光層７２は、第１遮光層７１で反射された光を吸収する。これにより、第２遮光層７２が金属材料で形成された構成に比べて、第１遮光層７１で反射された光が、複数回反射を繰り返して迷光として第１透光性樹脂層７５を進行し、他のフォトダイオード３０に入射することを抑制できる。また、第２遮光層７２は、隣接するレンズ７８の間から入射した外光を吸収することができる。これにより、第２遮光層７２が金属材料で形成された構成に比べて、第２遮光層７２での反射光を抑制できる。ただし、第２遮光層７２は、黒色に着色された樹脂材料により形成される例に限らず、表面に黒色化処理された金属材料により形成されるものであってもよい。

【0056】

第２透光性樹脂層７６は、第２遮光層７２の上に直接、接して設けられる。第２透光性樹脂層７６は、第２遮光層７２と、バッファ層７７及びレンズ７８との間に設けられる。

【0057】

第２透光性樹脂層７６は、第１透光性樹脂層７５と同じ材料が用いられ、第２透光性樹脂層７６の屈折率は、第１透光性樹脂層７５の屈折率と実質的に等しい。これにより、第２開口ＯＰ２での、第１透光性樹脂層７５と第２透光性樹脂層７６との界面での光Ｌ２の反射を抑制することができる。ただしこれに限定されず、第１透光性樹脂層７５と第２透光性樹脂層７６とは異なる材料で形成されていてもよく、第１透光性樹脂層７５の屈折率と第２透光性樹脂層７６の屈折率とが異なっていてもよい。

【0058】

本実施形態では、レンズ７８の径Ｗ３（第１方向Ｄｘでの幅）、第２開口ＯＰ２の径Ｗ２（第１方向Ｄｘでの幅）、第１開口ＯＰ１の径Ｗ１（第１方向Ｄｘでの幅）の順に小さくなっている。また、レンズ７８の径Ｗ３、第２開口ＯＰ２の径Ｗ２及び第１開口ＯＰ１の径Ｗ１は、それぞれ、フォトダイオード３０の幅よりも小さい。第２開口ＯＰ２の径Ｗ２及び第１開口ＯＰ１の径Ｗ１は、レンズ７８の形状（径Ｗ３、曲率等）及び、レンズ７８とフォトダイオード３０との間の距離に応じて適切に設定される。

【0059】

第１透光性樹脂層７５の膜厚、及び、第２透光性樹脂層７６の膜厚は、それぞれ、１０μｍ以上３０μｍ以下程度である。図６に示す例では、第１透光性樹脂層７５の膜厚は、第２透光性樹脂層７６の膜厚よりも薄く形成される。ただし、これに限定されず、第１透光性樹脂層７５の膜厚は、第２透光性樹脂層７６の膜厚と同等であってもよい。あるいは、第１透光性樹脂層７５の膜厚は、第２透光性樹脂層７６の膜厚より厚く形成されていてもよい。

【0060】

バッファ層７７は、第２透光性樹脂層７６の上に直接、接して設けられる。レンズ７８は、バッファ層７７の上に直接、接して設けられる。言い換えると、第２透光性樹脂層７６及びバッファ層７７は第２遮光層７２とレンズ７８との間に積層される。バッファ層７７の膜厚は、例えば１．０μｍ以上２．０μｍ以下程度である。バッファ層７７の膜厚は、第１透光性樹脂層７５及び第２透光性樹脂層７６の膜厚よりも薄い。

【0061】

バッファ層７７は、透光性の樹脂材料で形成され、第２透光性樹脂層７６と異なる材料を含む樹脂材料で形成される。より詳細には、バッファ層７７は、透光性のアクリル系樹脂、及び、レンズ７８に用いられる材料と同系統の界面活性剤を含んで形成される。バッファ層７７は、例えばフッ素系界面活性剤あるいはＳｉ系界面活性剤を含む。これにより、検出装置１の製造工程においてレンズ７８の樹脂材料を塗布形成する際に、バッファ層７７が設けられず第２透光性樹脂層７６上に直接、塗布形成する場合に比べて、レンズ７８の樹脂材料とバッファ層７７との濡れ性が向上する。この結果、バッファ層７７上に形成されたレンズ７８の形状が安定し、レンズ７８の曲率半径が一定に形成される。すなわち、１つのレンズ７８において、断面構造における円弧に沿って複数に分割した場合に、分割された円弧のそれぞれの曲率半径のばらつきを抑制することができる。

【0062】

このような構成により、指Ｆｇ等の被検出体で反射された光Ｌ２のうち、第３方向Ｄｚに進行する光Ｌ２は、レンズ７８で設計通りに集光され、第２開口ＯＰ２及び第１開口ＯＰ１を良好に透過して、フォトダイオード３０に入射する。また、第３方向Ｄｚに対して所定の角度を有して傾斜した光Ｌ２は、第１遮光層７１及び第２遮光層７２で遮光される。これにより、本実施形態の検出装置１は、バッファ層７７を有さず、第２透光性樹脂層７６上にレンズ７８が形成された場合に比べて、検出精度を向上させることができる。

【0063】

上述したように、光フィルタ７は、アレイ基板２上に直接、成膜され、パターニング等の工程が施されて形成される。すなわち、光フィルタ７の第１遮光層７１は、保護膜２９の上に直接、接して設けられており、第１遮光層７１と保護膜２９との間に粘着層等の部材が設けられていない。ただし、これに限定されず、光フィルタ７は、接着層を介してアレイ基板２の保護膜２９上に貼り合わされた、いわゆる外付けの光フィルタであってもよい。

【0064】

また、光フィルタ７は、第１遮光層７１及び第２遮光層７２を有する構成に限定されず、１層の遮光層で形成されていてもよい。例えば、図６において第２遮光層７２及び第２透光性樹脂層７６を省略し、第１透光性樹脂層７５の上にバッファ層７７及びレンズ７８が設けられていてもよい。また、フィルタ層７３は、第１遮光層７１と第１透光性樹脂層７５との間に設けられているが、フィルタ層７３の位置はこれに限定されない。フィルタ層７３の位置は、光フィルタ７に要求される特性や製造プロセスに応じて適宜変更することができる。また、光フィルタ７は、遮光層と透光性樹脂層とが積層された構成に限定されない。例えば、光フィルタ７は、導光柱タイプの構造であってもよい。すなわち、光フィルタ７は、黒色の樹脂材料で形成された非透光性部材と、非透光性部材の上下面を貫通する柱状に形成された複数の透光領域（導光柱）と、を有する構成であってもよい。

【0065】

（実施例）
図７は、実施例に係るレンズの断面構成を模式的に示す説明図である。図８は、比較例に係るレンズの断面構成を模式的に示す説明図である。図９は、実施例に係るレンズ及び比較例に係るレンズ構造の測定結果を示す表である。なお、図８では、理解を容易にするために、実施例に係るレンズ７８を二点鎖線で示している。

【0066】

図７に示す実施例では、第２透光性樹脂層７６の上にバッファ層７７が設けられ、レンズ７８はバッファ層７７の上に形成される。図８に示す比較例の検出装置２００及び光フィルタ２０７では、バッファ層７７が設けられず、レンズ２７８は第２透光性樹脂層７６の上に形成される。

【0067】

図９に示すように、実施例のレンズ７８及び比較例のレンズ２７８のそれぞれについて、高さＨ、Ｈａ、径Ｗ３、Ｗ３ａ、曲率半径、曲率半径のばらつき、及び、レンズ剥がれの有無を測定した。曲率半径は、レンズ７８、２７８の領域ごとに測定している。具体的には、レンズ７８、２７８の円弧のうち、頂部から、高さＨ、Ｈａの１／４までの範囲における円弧の曲率半径、レンズ７８、２７８の頂部から、高さＨ、Ｈａの１／２までの範囲における円弧の曲率半径、レンズ７８、２７８の頂部から、高さＨ、Ｈａの１／１までの範囲（全範囲）における円弧の曲率半径をそれぞれ求めた。

【0068】

図９に示す曲率半径ばらつきは、実施例及び比較例のそれぞれについて、上述した３つの領域の曲率半径のうち最大曲率半径をＲｍａｘとし、最小曲率半径をＲｍｉｎとしたときに、下記の式（１）で算出した。

【0069】

（（Ｒｍａｘ－Ｒｍｉｎ）／（Ｒｍａｘ＋Ｒｍｉｎ））×１００（％） ・・・（１）

【0070】

図７から図９に示すように、実施例のレンズ７８の高さＨは、比較例のレンズ２７８の高さＨａに比べて高く形成され、実施例のレンズ７８の径Ｗ３は、比較例のレンズ２７８の径Ｗ３ａに比べて小さい。

【0071】

実施例のレンズ７８の曲率半径は、（１／４）×Ｈ、（１／２）×Ｈ、Ｈの各領域で、ほぼ一定の値で形成される。また、実施例のレンズ７８では、式（１）により算出された曲率半径ばらつきは２．６１％と小さい値に抑制される。

【0072】

比較例のレンズ２７８は、実施例のレンズ７８に比べて（１／４）×Ｈ、（１／２）×Ｈ、Ｈの各領域で、曲率半径が大きく形成される。また、比較例のレンズ２７８の曲率半径は、（１／４）×Ｈ、（１／２）×Ｈ、Ｈの各領域で、ばらつきを有して形成される。具体的には、比較例のレンズ２７８は、頂部に近いほど（例えば高さ（１／４）×Ｈまでの領域で）曲率半径が大きく、頂部から離れるほど（例えば高さＨまでの領域で）曲率半径が小さくなる。比較例のレンズ２７８では、式（１）で算出された曲率半径ばらつきは１０．５１％である。

【0073】

図９に示す「レンズ剥がれ」は、検出領域ＡＡに設けられた複数のレンズ７８、２７８のうち、バッファ層７７（比較例では第２透光性樹脂層７６）から剥離し、レンズ７８、２７８が脱落して形成されない部分の有無を示す。図９に示すように、実施例では、レンズ剥がれが発生せず、全てのレンズ７８が良好に形成されている。これに対し、比較例では、レンズ剥がれが発生し、一部のレンズ２７８で脱落して形成されない部分がある。

【0074】

以上のように、実施例に係るレンズ７８は、バッファ層７７を設けることにより、比較例に比べてレンズ７８とバッファ層７７との濡れ性が向上し、曲率の均一性が向上することが示された。すなわち、実施例に係るレンズ７８の断面構造において、円弧に沿って複数に分割した部分ごとの曲率半径のばらつきが抑制される。さらに、実施例に係るレンズ７８は、レンズ剥がれの発生も抑制されることが示された。

【0075】

次に、フォトダイオード３０及びアレイ基板２の構成例について説明する。図１０は、実施形態に係る検出装置のフォトダイオードを模式的に示す平面図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ’断面図である。なお、図１０では、図面を見やすくするために、フォトダイオード３０に重なる複数のレンズ７８を二点鎖線で示している。また、図１１では、検出素子３が有する３つのトランジスタのうち、リセットトランジスタＭｒｓｔの断面構成を示しているが、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄの断面構成もリセットトランジスタＭｒｓｔと同様である。

【0076】

図１０に示すように、複数の走査線ＧＬは、それぞれ第１方向Ｄｘに延在し、第２方向Ｄｙに並んで配置される。複数の出力信号線ＳＬは、それぞれ第２方向Ｄｙに延在し、第１方向Ｄｘに並んで配置される。１つの検出素子３（フォトダイオード３０）は、２つの走査線ＧＬと、２つの出力信号線ＳＬとで囲まれた領域に形成される。なお、図１０に示す走査線ＧＬは、読出制御走査線ＧＬｒｄ及びリセット制御走査線ＧＬｒｓｔ（図４参照）のいずれか一方である。

【0077】

図１１に示すように、フォトダイオード３０は、アレイ基板２の上、すなわち、基板２１の第１主面Ｓ１側に設けられる。基板２１は絶縁基板である。基板２１は、例えば、石英、無アルカリガラス等のガラス基板が用いられる。基板２１は、第１主面Ｓ１と、第１主面Ｓ１と反対側の第２主面Ｓ２とを有する。基板２１の第１主面Ｓ１に、リセットトランジスタＭｒｓｔを含む各種トランジスタ、各種配線（走査線及び信号線）及び絶縁膜が設けられてアレイ基板２が形成される。

【0078】

アンダーコート膜２２は、基板２１の第１主面Ｓ１上に設けられる。アンダーコート膜２２、絶縁膜２３、２４、２５及び絶縁膜２７、２８は、無機絶縁膜であり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。

【0079】

半導体層６１は、アンダーコート膜２２の上に設けられる。半導体層６１は、例えば、ポリシリコンが用いられる。ただし、半導体層６１は、これに限定されず、微結晶酸化物半導体、アモルファス酸化物半導体、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）等であってもよい。

【0080】

絶縁膜２３は、半導体層６１を覆ってアンダーコート膜２２の上に設けられる。ゲート電極６４は、絶縁膜２３の上に設けられる。なお、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲート電極６８も、ゲート電極６４と同層に、絶縁膜２３の上に設けられる。また、走査線ＧＬ（リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ及び読出制御走査線ＧＬｒｄ）もゲート電極６４と同層に設けられる。絶縁膜２４は、ゲート電極６４を覆って絶縁膜２３の上に設けられる。

【0081】

図１１に示すように、リセットトランジスタＭｒｓｔは、ゲート電極６４が半導体層６１の上側に設けられたトップゲート構造である。ただし、検出装置１において、ゲート電極６４が半導体層６１の下側に設けられたボトムゲート構造でもよく、ゲート電極６４が半導体層６１の上側及び下側に設けられたデュアルゲート構造でもよい。

【0082】

絶縁膜２４及び絶縁膜２５は、ゲート電極６４を覆って絶縁膜２３の上に設けられる。ソース電極６２及びドレイン電極６３は、絶縁膜２５の上に設けられる。ソース電極６２は、絶縁膜２３、２４、２５を貫通するコンタクトホールＣＨ４を介して半導体層６１のソース領域と接続される。ドレイン電極６３は、絶縁膜２３、２４、２５を貫通するコンタクトホールＣＨ３を介して半導体層６１のドレイン領域と接続される。ソース電極６２及びドレイン電極６３は、例えば、チタンとアルミニウムとの積層構造であるＴｉＡｌＴｉ又はＴｉＡｌの積層膜で構成されている。

【0083】

また、出力信号線ＳＬ及び接続配線ＳＬｃｎは、ソース電極６２及びドレイン電極６３と同層に設けられる。検出素子３の接続配線ＳＬｃｎは、絶縁膜２４、２５を貫通するコンタクトホールを介してソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲート電極６８に接続される。

【0084】

また、フォトダイオード３０と重なる領域に、第１電極８１及び第２電極８２が設けられる。第１電極８１と第２電極８２との間に容量Ｃａｄが形成される。容量Ｃａｄは、フォトダイオード３０に付加される容量であり、図４に示す容量素子Ｃｓと並列に接続される。第１電極８１及び第２電極８２は、トランジスタ（例えば、リセットトランジスタＭｒｓｔ）を構成する各層のうち２つの層を利用して設けられる。本実施形態では、第２電極８２は、半導体層６１と同層であり、半導体層６１と同じ材料で形成される。第１電極８１は、ゲート電極６４と同層であり、ゲート電極６４と同じ材料で形成される。

【0085】

絶縁膜２６は、リセットトランジスタＭｒｓｔ等の複数の各種トランジスタを覆って絶縁膜２５の上に設けられる。絶縁膜２６は、感光性アクリル等の有機材料からなる。絶縁膜２６は、絶縁膜２５よりも厚い。絶縁膜２６は、無機絶縁材料に比べ、段差のカバレッジ性が良好であり、各種トランジスタ及び各種配線で形成される段差を平坦化することができる。

【0086】

フォトダイオード３０は、絶縁膜２６の上に設けられる。具体的には、下部電極３５は、絶縁膜２６の上に設けられ、コンタクトホールＣＨ２を介して接続配線ＳＬｃｎに電気的に接続される。フォトダイオード３０は、下部電極３５に接続される。下部電極３５は、例えば、チタン（Ｔｉ）及び窒化チタン（ＴｉＮ）の積層構造を採用することができる。下部電極３５は、基板２１と、フォトダイオード３０の半導体層との間に設けられので、下部電極３５は、遮光層として機能し、フォトダイオード３０への基板２１の第２主面Ｓ２側からの光の侵入を抑制できる。

【0087】

フォトダイオード３０は、光起電力効果を有する半導体層を含み構成される。具体的には、フォトダイオード３０の半導体層は、ｉ型半導体層３１、ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３を含む。ｉ型半導体層３１、ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３は、例えば、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）である。なお、半導体層の材料は、これに限定されず、ポリシリコン、微結晶シリコン等であってもよい。

【0088】

ｐ型半導体層３２は、ａ－Ｓｉに不純物がドープされてｐ＋領域を形成する。ｎ型半導体層３３は、ａ－Ｓｉに不純物がドープされてｎ＋領域を形成する。ｉ型半導体層３１は、例えば、ノンドープの真性半導体であり、ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３よりも低い導電性を有する。

【0089】

基板２１の表面に垂直な方向（第３方向Ｄｚ）において、ｉ型半導体層３１は、ｎ型半導体層３３とｐ型半導体層３２との間に設けられる。本実施形態では、下部電極３５の上に、ｎ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１、ｐ型半導体層３２の順に積層されている。また、本実施形態では、上部電極３４がフォトダイオード３０のアノード電極であり、下部電極３５がフォトダイオード３０のカソード電極である。

【0090】

下部電極３５は、フォトダイオード３０の外側、すなわち、ｎ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｐ型半導体層３２と重ならない領域まで延在して設けられる。下部電極３５は、絶縁膜２６に設けられたコンタクトホールＣＨ２を介して接続配線ＳＬｃｎ、リセットトランジスタＭｒｓｔ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆに電気的に接続される。

【0091】

上部電極３４は、ｐ型半導体層３２の上に設けられる。上部電極３４は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料である。絶縁膜２７は、フォトダイオード３０及び上部電極３４を覆って絶縁膜２６の上に設けられる。絶縁膜２７には上部電極３４と重なる領域にコンタクトホールＣＨ１（開口）が設けられる。

【0092】

接続配線３６は、絶縁膜２７の上に設けられ、コンタクトホールＣＨ１（開口）を介して上部電極３４と電気的に接続される。ｐ型半導体層３２には、接続配線３６及び上部電極３４を介して基準電位ＶＣＯＭ（図４参照）が供給される。

【0093】

絶縁膜２８は、上部電極３４及び接続配線３６を覆って絶縁膜２７の上に設けられる。絶縁膜２８は、フォトダイオード３０への水分の侵入を抑制する保護層として設けられる。さらに、保護膜２９は、絶縁膜２８の上に設けられる。保護膜２９は、有機材料で形成されたハードコート膜（有機保護膜）である。保護膜２９は、フォトダイオード３０や接続配線３６で形成された絶縁膜２８の表面の段差を平坦化する。

【0094】

光フィルタ７は保護膜２９の上に設けられる。光フィルタ７は、接着層を介さず保護膜２９の上に直接設けられる。カバー部材１２２は、光フィルタ７の上に設けられる。カバー部材１２２は、接着層１２５（図１参照）によって光フィルタ７に貼り合わされる。接着層１２５は、例えば、透光性の光学粘着シート（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）である。

【0095】

なお、図１０及び図１１に示すフォトダイオード３０の構成はあくまで一例であり、適宜変更できる。例えば、フォトダイオード３０の積層順は逆であってもよく、下部電極３５の上に、ｐ型半導体層３２、ｉ型半導体層３１、ｎ型半導体層３３の順に積層されていてもよい。

【0096】

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。

【符号の説明】

【0097】

１、２００ 検出装置
２ アレイ基板
７、２０７ 光フィルタ
２１ 基板
３０ フォトダイオード
７１ 第１遮光層
７２ 第２遮光層
７３ フィルタ層
７４ バリア層
７５ 第１透光性樹脂層
７６ 第２透光性樹脂層
７７ バッファ層
７８、２７８ レンズ

【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】