检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置。

背景技术

近年来，作为用于个人认证等的生物体传感器已知一种光学式生物体传感器。作为生物体传感器已知指纹传感器(例如参照专利文献1)和静脉传感器。专利文献1记载的指纹传感器在半导体基板上排列有多个光电二极管等光电转换元件。在光电转换元件中，输出的信号根据照射的光量而变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2018/0012069号说明书

利用光学式传感器的生物体传感器不限于检测手指或手掌等被检测体的指纹的形状，而且需要检测被检测体的各种生物体信息。例如，在指纹检测和静脉检测中，光的波长、检测灵敏度不同。例如，在专利文献1中，由光电转换元件的特性确定具有灵敏度的波长区域。因此，有时难以通过同一检测装置良好地检测指纹或静脉等多种不同的生物体信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够通过同一设备检测各种生物体信息的检测装置。

本发明的一种方式的检测装置具有：绝缘基板；多个栅极线，设置于所述绝缘基板，在第一方向上延伸；多个信号线，设置于所述绝缘基板，在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸；开关元件，与多个所述栅极线及多个所述信号线连接；第一光电转换元件，具有包含非晶态硅的第一半导体层，与所述开关元件连接；以及第二光电转换元件，具有包含多晶硅的第二半导体层，与所述开关元件连接。

附图说明

图1是示出具有第一实施方式的检测装置的带照明装置的检测设备的概略剖面构成的剖视图。

图2是示出第一实施方式的检测装置的俯视图。

图3是示出第一实施方式的检测装置的构成例的框图。

图4是示出检测装置的电路图。

图5是示出部分检测区域的电路图。

图6是示出检测装置的动作例的时序波形图。

图7是示意性示出第一实施方式的检测装置的部分检测区域的俯视图。

图8是图7的VIII-VIII’剖视图。

图9是示意性示出第一光电二极管及第二光电二极管的波长与光吸收系数的关系的曲线图。

图10是示出驱动电路所具有的开关元件的概略剖面构成的剖视图。

图11是示意性示出第一实施方式的第一变形例的检测装置的部分检测区域的俯视图。

图12是图11的XII-XII’剖视图。

图13是示出第二实施方式的部分检测区域的电路图。

图14是示出第二实施方式的检测装置的概略剖面构成的剖视图。

图15是示意性示出第三实施方式的检测装置的部分检测区域的俯视图。

图16是图15的XVI-XVI’剖视图。

图17是示意性示出第三实施方式的第二变形例的检测装置的部分检测区域的俯视图。

图18是示出第四实施方式的检测装置的概略剖面构成的剖视图。

图19是示出第五实施方式的检测装置的部分检测区域的电路图。

图20是示出第五实施方式的检测装置的动作例的时序波形图。

具体实施方式

参照附图，对用于实施发明的方式(实施方式)进行详细说明。本发明不限定于以下实施方式记载的内容。此外，以下记载的构成要素包括本领域技术人员能够容易想到的实质上相同的构成要素。此外，能够适当地组合以下记载的构成要素。另外，公开仅是一个例子，本领域技术人员能够容易想到保持发明宗旨的适当变更当然包含于本发明的范围。此外，为了使说明更明确，附图与实际的形态相比，有时示意性示出各部分的宽度、厚度、形状等，但是只是一个例子，并不限定本发明的解释。此外，在本说明书和各图中，对于已述的图，与所述的要素相同的要素赋予相同的附图标记，有时适当地省略详细的说明。

(第一实施方式)

图1是示出具有第一实施方式的检测装置的带照明装置的检测设备的概略剖面构成的剖视图。如图1所示，带照明装置的检测设备120具有检测装置1、照明装置121和玻璃盖片122。在与检测装置1的表面垂直的方向上以照明装置121、检测装置1、玻璃盖片122的顺序层叠。

照明装置121具有照射光的光照射面121a，从光照射面121a向检测装置1照射光L1。照明装置121是背光源。照明装置121例如可以是所谓的测光型背光源，该测光型背光源具有设置于与检测区域AA对应的位置的导光板和在导光板的一端或两端排列的多个光源。作为光源例如使用发出规定颜色的光的发光二极管(LED：Light Emitting Diode))。此外，照明装置121也可以是具有设置于检测区域AA的正下方的光源(例如LED)的所谓的直下型背光源。此外，照明装置121不限定于背光源，也可以设置于检测装置1的侧方或上方，可以从手指Fg的侧方或上方照射光L1。

检测装置1与照明装置121的光照射面121a相对设置。换言之，在照明装置121和玻璃盖片122之间设置有检测装置1。从照明装置121照射的光L1透射检测装置1及玻璃盖片122。检测装置1例如是光反射型指纹传感器，通过检测在玻璃盖片122与空气的界面反射的光L2，能够检测手指Fg的表面的凹凸(例如指纹)。或者检测装置1除了指纹检测以外，还可以通过检测在手指Fg的内部反射的光L2，检测与生物体相关的信息。与生物体相关的信息例如是静脉等血管图像或脉搏、脉搏波等。来自照明装置121的光L1的颜色可以根据检测对象而不同。例如，在指纹检测的情况下，照明装置121能够照射蓝色或绿色的光L1，在静脉检测的情况下，照明装置121能够照射红外光的光L1。

玻璃盖片122是用于保护检测装置1及照明装置121的部件，覆盖检测装置1及照明装置121。玻璃盖片122例如是玻璃基板。另外，玻璃盖片122不限定于玻璃基板，也可以是树脂基板等。此外，也可以不设置玻璃盖片122。在这种情况下，在检测装置1的表面设置保护层，手指Fg与检测装置1的保护层接触。

带照明装置的检测设备120也可以设置显示面板来代替照明装置121。显示面板例如可以是有机EL显示面板(OLED：Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)或无机EL显示器(μ-LED、Mini-LED)。或者显示面板也可以是使用液晶元件作为显示元件的液晶显示面板(LCD：Liquid Crystal Display，液晶显示器)或使用电泳元件作为显示元件的电泳型显示面板(EPD：Electrophoretic Display，电泳显示器)。在这种情况下，从显示面板照射的显示光透射检测装置1，基于由手指Fg反射的光L2，也能够检测手指Fg的指纹或与生物体相关的信息。

图2是示出第一实施方式的检测装置的俯视图。图3是示出第一实施方式的检测装置的构成例的框图。如图2所示，检测装置1具有：绝缘基板21、传感器部10、栅极线驱动电路15、信号线选择电路16、模拟前端电路(以下表示为AFE(Analog Front End，模拟前端))48、控制电路102和电源电路103。

如图2所示，在绝缘基板21经由柔性印刷基板110电连接有控制基板101。在柔性印刷基板110设置有AFE48。在控制基板101设置有控制电路102及电源电路103。控制电路102例如是FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。控制电路102向传感器部10、栅极线驱动电路15及信号线选择电路16供给控制信号，控制传感器部10的检测动作。电源电路103将电源信号SVS(参照图6)等电压信号供给到传感器部10及栅极线驱动电路15。

绝缘基板21具有检测区域AA和周边区域GA。检测区域AA是与传感器部10所具有的多个第一光电二极管PD1及多个第二光电二极管PD2(参照图5)重叠的区域。周边区域GA是检测区域AA的外侧的区域，是不与多个第一光电二极管PD1及多个第二光电二极管PD2重叠的区域。即，周边区域GA是检测区域AA的外周和绝缘基板21的端部之间的区域。栅极线驱动电路15及信号线选择电路16设置于周边区域GA。

如图3所示，检测装置1还具有检测控制部11和检测部40。检测控制部11的功能的一部分或全部包含于控制电路102。此外，检测部40中的AFE48以外的功能的一部分或全部包含于控制电路102。

传感器部10是具有作为光电转换元件的第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2的光传感器。传感器部10所具有的第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2将与照射的光对应的电信号作为检测信号Vdet输出到信号线选择电路16。此外，传感器部10按照从栅极线驱动电路15供给的栅极驱动信号VGCL进行检测。

检测控制部11是分别向栅极线驱动电路15、信号线选择电路16及检测部40供给控制信号并控制它们的动作的电路。检测控制部11将起始信号STV、时钟信号CK、复位信号RST1等各种控制信号供给到栅极线驱动电路15。此外，检测控制部11将选择信号SEL等各种控制信号供给到信号线选择电路16。

栅极线驱动电路15是基于各种控制信号驱动多个栅极线GCL(参照图4)的电路。栅极线驱动电路15依次或同时选择多个栅极线GCL，向选择的栅极线GCL供给栅极驱动信号VGCL。由此，栅极线驱动电路15选择与栅极线GCL连接的多个第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2。

信号线选择电路16是依次或同时选择多个信号线SGL(参照图4)的开关电路。信号线选择电路16基于从检测控制部11供给的选择信号SEL，连接所选择的信号线SGL和作为检测电路的AFE48。由此，信号线选择电路16将第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2的检测信号Vdet输出到检测部40。信号线选择电路16例如是复用器。

检测部40具备：AFE48、信号处理部44、坐标提取部45、存储部46和检测定时控制部47。检测定时控制部47基于从检测控制部11供给的控制信号进行控制，以使AFE48、信号处理部44、坐标提取部45同步动作。

AFE48是至少具有检测信号放大部42及A/D转换部43的功能的信号处理电路。检测信号放大部42放大检测信号Vdet。A/D转换部43将从检测信号放大部42输出的模拟信号转换为数字信号。

信号处理部44是基于AFE48的输出信号来检测输入到传感器部10的规定的物理量的逻辑电路。在手指Fg接触或接近检测面的情况下，信号处理部44能够基于来自AFE48的信号，检测手指Fg或手掌的表面的凹凸。

存储部46临时保存由信号处理部44计算出的信号。存储部46例如可以是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、寄存器电路等。

坐标提取部45是在信号处理部44中检测到手指Fg的接触或接近时求出手指Fg等表面的凹凸的检测坐标的逻辑电路。坐标提取部45组合从传感器部10的各第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2输出的检测信号Vdet，生成表示手指Fg等表面的凹凸形状的二维信息。另外，坐标提取部45也可以不计算检测坐标而输出检测信号Vdet作为传感器输出Vo。

接着，对检测装置1的电路构成例及动作例进行说明。图4是示出检测装置的电路图。图5是示出部分检测区域的电路图。图6是示出检测装置的动作例的时序波形图。

如图4所示，传感器部10具有排列为矩阵状的多个部分检测区域PAA。如图5所示，部分检测区域PAA包括第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2、电容元件Ca、第一开关元件Tr。第一开关元件Tr与第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2对应设置。第一开关元件Tr由薄膜晶体管构成，在该例子中，由n沟道的MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)型TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)构成。

第一开关元件Tr的栅极与栅极线GCL连接。第一开关元件Tr的源极与信号线SGL连接。第一开关元件Tr的漏极与第一光电二极管PD1的阴极电极34、第二光电二极管PD2的阴极电极54及电容元件Ca的一端连接。第一光电二极管PD1的阳极电极35、第二光电二极管PD2的阳极电极55及电容元件Ca的另一端与基准电位、例如接地电位连接。由此，第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2与第一开关元件Tr在相同方向上并联连接。

在信号线SGL连接有第三开关元件TrS及第四开关元件TrR。第三开关元件TrS及第四开关元件TrR是构成驱动第一开关元件Tr的驱动电路的元件。在本实施方式中，驱动电路包括设置于周边区域GA的栅极线驱动电路15、信号线选择电路16及复位电路17等。第三开关元件TrS例如由组合了p沟道晶体管p-TrS和n沟道晶体管n-TrS的CMOS(互补型MOS)晶体管构成。第四开关元件TrR也同样由CMOS晶体管构成。

如果复位电路17的第四开关元件TrR导通，则从电源电路103向电容元件Ca供给成为电容元件Ca的初始电位的基准信号VR1。由此，电容元件Ca复位。如果向部分检测区域PAA照射光，则与光量对应的电流分别流过第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2，由此电荷积蓄于电容元件Ca。如果第一开关元件Tr导通，则根据积蓄于电容元件Ca的电荷，电流流过信号线SGL。信号线SGL经由信号线选择电路16的第三开关元件TrS与AFE48连接。由此，检测装置1能够对每个部分检测区域PAA，检测与照射到第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2的光的光量对应的信号。

如图4所示，栅极线GCL在第一方向Dx上延伸，与在第一方向Dx上排列的多个部分检测区域PAA连接。此外，多个栅极线GCL1、GCL2、…、GCL8在第二方向Dy上排列，分别与栅极线驱动电路15连接。另外，在以下的说明中，在不需要区分多个栅极线GCL1、GCL2、…、GCL8来进行说明的情况下，仅表示为栅极线GCL。栅极线GCL的数量是八根，但是仅是一个例子，栅极线GCL也可以是八根以上，例如排列256根。

另外，第一方向Dx是与绝缘基板21平行的面内的一个方向，例如是与栅极线GCL平行的方向。此外，第二方向Dy是与绝缘基板21平行的面内的一个方向，是与第一方向Dx正交的方向。另外，第二方向Dy也可以不与第一方向Dx正交而交叉。第三方向Dz是与第一方向Dx及第二方向Dy正交的方向，是与绝缘基板21垂直的方向。

信号线SGL在第二方向Dy上延伸，与在第二方向Dy上排列的多个部分检测区域PAA连接。此外，多个信号线SGL1、SGL2、…、SGL12在第一方向Dx上排列，分别与信号线选择电路16及复位电路17连接。信号线SGL的数量是12根，但是仅是一个例子，信号线SGL也可以是12根以上，例如排列252根。此外，在图4中，在信号线选择电路16和复位电路17之间设置有传感器部10。不限定于此，信号线选择电路16和复位电路17也可以分别与信号线SGL的相同方向的端部连接。

栅极线驱动电路15经由电平移位器151接收起始信号STV、时钟信号CK、复位信号RST1等各种控制信号。栅极线驱动电路15具有多个第二开关元件TrG(省略图示)。栅极线驱动电路15通过第二开关元件TrG的动作，以时分方式依次选择多个栅极线GCL1、GCL2、…、GCL8。栅极线驱动电路15经由选择的栅极线GCL，向多个第一开关元件Tr供给栅极驱动信号VGCL。由此，选择在第一方向Dx上排列的多个部分检测区域PAA作为检测对象。

信号线选择电路16具有多个选择信号线Lsel、多个输出信号线Lout和第三开关元件TrS。多个第三开关元件TrS分别与多个信号线SGL对应设置。六根信号线SGL1、SGL2、…、SGL6与共同的输出信号线Lout1连接。六根信号线SGL7、SGL8、…、SGL12与共同的输出信号线Lout2连接。输出信号线Lout1、Lout2分别与AFE48连接。

在此，将信号线SGL1、SGL2、…、SGL6作为第一信号线块，将信号线SGL7、SGL8、…、SGL12作为第二信号线块。多个选择信号线Lsel分别与包含于一个信号线块的第三开关元件TrS的栅极连接。此外，一根选择信号线Lsel与多个信号线块的第三开关元件TrS的栅极连接。具体地说，选择信号线Lsel1、Lsel2、…、Lsel6与对应于信号线SGL1、SGL2、…、SGL6的第三开关元件TrS连接。此外，选择信号线Lsel1与对应于信号线SGL1的第三开关元件TrS和对应于信号线SGL7的第三开关元件TrS连接。选择信号线Lsel2与对应于信号线SGL2的第三开关元件TrS和对应于信号线SGL8的第三开关元件TrS连接。

控制电路102(参照图2)经由电平移位器161将选择信号SEL依次供给到选择信号线Lsel。由此，信号线选择电路16通过第三开关元件TrS的动作，在一个信号线块中以时分方式依次选择信号线SGL。此外，信号线选择电路16在多个信号线块中同时选择各一根信号线SGL。根据这种构成，检测装置1能够减少包括AFE48的IC(Integrated Circuit，集成电路)的数量或IC的端子数。

如图4所示，复位电路17具有基准信号线Lvr、复位信号线Lrst及第四开关元件TrR。第四开关元件TrR与多个信号线SGL对应地设置。基准信号线Lvr与多个第四开关元件TrR的源极或漏极的一方连接。复位信号线Lrst与多个第四开关元件TrR的栅极连接。

控制电路102将复位信号RST2经由电平移位器171供给到复位信号线Lrst。由此，多个第四开关元件TrR导通，多个信号线SGL与基准信号线Lvr电连接。电源电路103将基准信号VR1供给到基准信号线Lvr。由此，向包含于多个部分检测区域PAA的电容元件Ca供给基准信号VR1。

如图6所示，检测装置1具有复位期间Prst、曝光期间Pex及读出期间Pdet。电源电路103遍及复位期间Prst、曝光期间Pex及读出期间Pdet，将电源信号SVS供给到第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2。此外，在复位期间Prst开始之前的时刻，控制电路102将高电平电压信号的基准信号VR1及复位信号RST2供给到复位电路17。控制电路102向栅极线驱动电路15供给起始信号STV，复位期间Prst开始。

在复位期间Prst，栅极线驱动电路15基于起始信号STV、时钟信号CK及复位信号RST1，依次选择栅极线GCL。栅极线驱动电路15将栅极驱动信号VGCL依次供给到栅极线GCL。栅极驱动信号VGCL具有脉冲状的波形，该脉冲状的波形具有高电平电压VGH和低电平电压VGL。在图6中设置有256根栅极线GCL，向各栅极线GCL依次供给栅极驱动信号VGCL1、…、VGCL256。

由此，在复位期间Prst，所有部分检测区域PAA的电容元件Ca依次与信号线SGL电连接，供给基准信号VR1。其结果，电容元件Ca的电容被复位。

在栅极驱动信号VGCL256供给到栅极线GCL之后，曝光期间Pex开始。另外，在与各栅极线GCL对应的部分检测区域PAA中的实际的曝光期间Pex1、…、Pex256中，开始定时及结束定时不同。曝光期间Pex1、…、Pex256分别在复位期间Prst中栅极驱动信号VGCL从高电平电压VGH变化为低电平电压VGL的定时开始。此外，曝光期间Pex1、…、Pex256分别在读出期间Pdet中栅极驱动信号VGCL从低电平电压VGL变化为高电平电压VGH的定时结束。曝光期间Pex1、…、Pex256的曝光时间的长度相等。

在曝光期间Pex，在各部分检测区域PAA中，电流根据照射到第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2的光而流动。其结果，电荷积蓄于各电容元件Ca。

在读出期间Pdet开始之前的定时，控制电路102使复位信号RST2为低电平电压。由此，复位电路17的动作停止。在读出期间Pdet，与复位期间Prst同样，栅极线驱动电路15向栅极线GCL依次供给栅极驱动信号VGCL1、…、VGCL256。

例如，在栅极驱动信号VGCL1为高电平电压VGH的期间，控制电路102将选择信号SEL1、…、SEL6依次供给到信号线选择电路16。由此，由栅极驱动信号VGCL1选择的部分检测区域PAA的信号线SGL依次或同时与AFE48连接。其结果，检测信号Vdet被供给到AFE48。同样，在每个各栅极驱动信号VGCL成为高电平电压VGH的期间，信号线选择电路16依次选择信号线SGL。由此，在读出期间Pdet，检测装置1能够将所有部分检测区域PAA的检测信号Vdet输出到AFE48。

检测装置1可以反复执行复位期间Prst、曝光期间Pex及读出期间Pdet来进行检测。或者检测装置1也可以在检测到手指Fg等接触或接近检测面的定时，开始检测动作。

接着，对检测装置1的详细构成进行说明。图7是示意性示出第一实施方式的检测装置的部分检测区域的俯视图。图8是图7的VIII-VIII’剖视图。另外，在图7中为了容易观察附图，由双点划线表示阴极电极34及阳极电极35。

另外，在以下的说明中，在与绝缘基板21的表面垂直的方向上，将从绝缘基板21朝向第一光电二极管PD1的方向作为“上侧”或仅作为“上”。将从第一光电二极管PD1朝向绝缘基板21的方向作为“下侧”或仅作为“下”。此外，“俯视”表示从与绝缘基板21的表面垂直的方向观察的情况。

如图7所示，部分检测区域PAA是由多个栅极线GCL和多个信号线SGL包围的区域。第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr设置于部分检测区域PAA、即由多个栅极线GCL和多个信号线SGL包围的区域。第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2例如是PIN(Positive Intrinsic Negative Diode，正-本征-负二极管)型光电二极管。

第一光电二极管PD1包括第一半导体层31、阴极电极34和阳极电极35。第一半导体层31包括第一部分半导体层31a和第二部分半导体层31b。第一光电二极管PD1的第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b是非晶态硅(a-Si)。第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b在第一方向Dx上具有间隔SP而相邻设置。阴极电极34及阳极电极35遍及与第一部分半导体层31a、第二部分半导体层31b及间隔SP重叠的区域连续设置。另外，在以下的说明中，在没有必要区分第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b来进行说明的情况下，有时仅表示为第一半导体层31。

第一光电二极管PD1与第二光电二极管PD2重叠设置。具体地说，第一光电二极管PD1的第一部分半导体层31a与第二光电二极管PD2重叠。第二光电二极管PD2包括第二半导体层51、阴极电极54和阳极电极55。第二半导体层51是多晶硅。更优选的是，第二半导体层51是低温多晶硅(以下表示为LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicone))。

第二半导体层51具有i区域52a、p区域52b及n区域52c。俯视观察下，i区域52a配置于p区域52b和n区域52c之间。具体地说，在第一方向Dx上，以p区域52b、i区域52a、n区域52c的顺序配置。n区域52c在多晶硅中掺杂杂质而形成n+区域。p区域52b在多晶硅中掺杂杂质而形成p+区域。i区域52a例如是未掺杂的本征半导体，具有比p区域52b及n区域52c低的导电性。

第二半导体层51和第一光电二极管PD1的第一部分半导体层31a经由第一中继电极56及第二中继电极57连接。在本实施方式中，第一中继电极56中的与第二半导体层51重叠的部分作为阴极电极54发挥功能。第二中继电极57中的与第二半导体层51重叠的部分作为阳极电极55发挥功能。另外，在后面说明第二半导体层51和第一光电二极管PD1的详细的连接构成。

第一开关元件Tr设置于与第一光电二极管PD1的第二部分半导体层31b重叠的区域。第一开关元件Tr具有第三半导体层61、源电极62、漏电极63及栅电极64。第三半导体层61与第二半导体层51同样是多晶硅。更优选的是，第三半导体层61是LTPS。

在本实施方式中，第一中继电极56中的与第三半导体层61重叠的部分作为源电极62发挥功能。信号线SGL中的与第三半导体层61重叠的部分作为漏电极63发挥功能。此外，栅电极64从栅极线GCL向第二方向Dy分支并与第三半导体层61重叠。在本实施方式中，两个栅电极64是与第三半导体层61重叠设置的所谓的双栅结构。

第一开关元件Tr经由第一中继电极56与第一光电二极管PD1的阴极电极34及第二光电二极管PD2的阴极电极54连接。此外，第一开关元件Tr也与信号线SGL连接。

更具体地说，如图8所示，第一开关元件Tr设置于绝缘基板21。绝缘基板21例如是具有透光性的玻璃基板。或者绝缘基板21也可以是由具有透光性的聚酰亚胺等树脂构成的树脂基板或树脂膜。在检测装置1中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr形成在绝缘基板21上。因此，与使用例如硅基板等半导体基板的情况相比，检测装置1容易增大检测区域AA的面积。

在绝缘基板21上设置有遮光层67、68。底涂膜22覆盖遮光层67、68，设置在绝缘基板21上。底涂膜22、栅极绝缘膜23、第一层间绝缘膜24是无机绝缘膜，使用氧化硅膜(SiO)、氮化硅膜(SiN)或氮氧化硅膜(SiON)等。此外，各无机绝缘膜不限定于单层，也可以是层叠膜。

第二半导体层51及第三半导体层61设置在底涂膜22上。即，第二光电二极管PD2的第二半导体层51及第一开关元件Tr的第三半导体层61设置于同一层。此外，在第三方向Dz上，在第二半导体层51和绝缘基板21之间设置有遮光层67。由此，能够抑制来自照明装置121(参照图1)的光L1直接照射到第二光电二极管PD2。此外，在第三方向Dz上，在第三半导体层61和绝缘基板21之间设置有遮光层68。由此，能够抑制第一开关元件Tr的光泄漏电流。

第三半导体层61包括i区域61a、LDD(Lightly Doped Drain，轻掺杂漏极)区域61b及n区域61c。i区域61a分别形成于与栅电极64重叠的区域。此外，n区域61c是高浓度杂质区域，形成于与源电极62及漏电极63连接的区域。LDD区域61b是低浓度杂质区域，形成于n区域61c和i区域61a之间及两个i区域61a之间。

栅极绝缘膜23覆盖第二半导体层51及第三半导体层61，设置在底涂膜22上。栅电极64设置在栅极绝缘膜23上。即，第一开关元件Tr是在第三半导体层61的上侧设置有栅电极64的所谓的顶栅结构。但是，第一开关元件Tr也可以是栅电极64设置于第三半导体层61的上侧及下侧的两方的所谓的双栅结构，还可以是栅电极64设置于第三半导体层61的下侧的底栅结构。

第一层间绝缘膜24覆盖栅电极64，设置在栅极绝缘膜23上。第一层间绝缘膜24也设置于第二半导体层51的上侧。第一中继电极56、第二中继电极57及信号线SGL设置在第一层间绝缘膜24上。在第一开关元件Tr中，源电极62(第一中继电极56)经由接触孔H8与第三半导体层61连接。漏电极63(信号线SGL)经由接触孔H7与第三半导体层61连接。

在第二光电二极管PD2中，阴极电极54(第一中继电极56)经由接触孔H6与第二半导体层51的n区域52c连接。由此，第二光电二极管PD2的阴极电极54与第一开关元件Tr连接。此外，阳极电极55(第二中继电极57)经由接触孔H5与第二半导体层51的p区域52b连接。

第二层间绝缘膜25覆盖第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr，设置在第一层间绝缘膜24上。第二层间绝缘膜25是有机膜，是使由各种导电层形成的凹凸平坦化的平坦化膜。另外，第二层间绝缘膜25也可以由上述无机材料形成。

第一光电二极管PD1的阳极电极35设置在底板2的第二层间绝缘膜25上。第一光电二极管PD1以阳极电极35、第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b、阴极电极34的顺序层叠。底板2是对每个规定的检测区域驱动传感器的驱动电路基板。底板2具有绝缘基板21、设置于绝缘基板21的第一开关元件Tr、第二开关元件TrG及各种布线等。

第一部分半导体层31a包括i型半导体层32a、p型半导体层32b及n型半导体层32c。第二部分半导体层31b包括i型半导体层33a、p型半导体层33b及n型半导体层33c。i型半导体层32a、33a、p型半导体层32b、33b及n型半导体层32c、33c是光电转换元件的一个具体例。在图8中，在与绝缘基板21的表面垂直的方向(第三方向Dz)上，i型半导体层32a、33a设置于p型半导体层32b、33b和n型半导体层32c、33c之间。在本实施方式中，在阳极电极35上以p型半导体层32b、33b、i型半导体层32a、33a及n型半导体层32c、33c的顺序层叠。

n型半导体层32c、33c在a-Si中掺杂杂质而形成n+区域。p型半导体层32b、33b在a-Si中掺杂杂质而形成p+区域。i型半导体层32a、33a例如是未掺杂的本征半导体，具有比n型半导体层32c、33c及p型半导体层32b、33b低的导电性。

阴极电极34及阳极电极35是ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)等具有透光性的导电材料。阴极电极34是用于将电源信号SVS供给到光电转换层的电极。阳极电极35是用于读出检测信号Vdet的电极。

阳极电极35设置在第二层间绝缘膜25上。阳极电极35遍及第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b连续设置。阳极电极35经由设置于第二层间绝缘膜25的接触孔H4与第二中继电极57连接。

覆盖第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b而设置有第三层间绝缘膜26。第三层间绝缘膜26是有机膜，是使由第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b形成的凹凸平坦化的平坦化膜。阴极电极34设置在第三层间绝缘膜26上。阴极电极34在第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b上连续设置。阴极电极34经由设置于第三层间绝缘膜26的接触孔H2、H1与第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b连接。由此，第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b并联连接于阳极电极35和阴极电极34之间，作为一个光电转换元件发挥功能。

阴极电极34在第一部分半导体层31a和第二部分半导体层31b的间隔SP中，经由接触孔H3与第一中继电极56连接。接触孔H3是在第三方向Dz上贯通第二层间绝缘膜25及第三层间绝缘膜26的贯通孔。在阳极电极35的与接触孔H3重叠的部分设置有开口35a，接触孔H3通过开口35a而形成。通过这种构成，第一光电二极管PD1的阴极电极34及第二光电二极管PD2的阴极电极54经由第一中继电极56与第一开关元件Tr连接。此外，第一光电二极管PD1的阳极电极35和第二光电二极管PD2的阳极电极55经由第二中继电极57连接。

另外，图5所示的电容元件Ca的电容在间隔SP中设置于隔着第三层间绝缘膜26相对的阳极电极35和阴极电极34之间。或者在第一光电二极管PD1的周向边缘的间隔SPa中形成于隔着第三层间绝缘膜26相对的阳极电极35和阴极电极34之间。电容元件Ca在曝光期间Pex保持正电荷。

图9是示意性示出第一光电二极管及第二光电二极管的波长与光吸收系数的关系的曲线图。图9的横轴表示波长，纵轴表示光吸收系数。光吸收系数是表示在物质中进行的光的吸收的程度的光学常数。

如图9所示，包含a-Si的第一光电二极管PD1在可见光区域、例如300nm以上800nm以下的波长区域显示良好的光吸收系数。另一方面，包含多晶硅的第二光电二极管PD2在从可见光区域到包含红外区域的区域、例如500nm以上1100nm以下的波长区域显示良好的光吸收系数。换言之，第一光电二极管PD1在可见光区域具有高灵敏度，第二光电二极管PD2在作为与第一光电二极管PD1不同的波长区域的从红色的波长区域到红外区域具有高灵敏度。

本实施方式的检测装置1层叠有灵敏度波长区域不同的第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2。因此，与具有任一方的光电二极管的构成相比，能够扩大具有灵敏度的波长区域。

光L1(参照图1)通过间隔SP及间隔SPa透射检测装置1。由手指Fg反射的光L2(参照图1)入射到第一光电二极管PD1。此外，光L2中的未被第一光电二极管PD1吸收的波长区域的光透射第一光电二极管PD1入射到第二光电二极管PD2。例如，在指纹检测中，第一光电二极管PD1能够良好地检测蓝色或绿色的光L2。此外，在静脉检测中，红外光的光L2未被第一光电二极管PD1吸收而入射到第二光电二极管PD2。由此，第二光电二极管PD2能够良好地检测红外光的光L2。由此检测装置1能够通过同一设备(检测装置1)检测与各种生物体相关的信息。

此外，在由于第一层间绝缘膜24等绝缘膜的带电、杂质的影响，第二光电二极管PD2的i区域52a成为n型的情况下，i区域52a也被第一光电二极管PD1的阴极电极34中性化。因此，检测装置1能够提高光灵敏度。

此外，第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2设置于部分检测区域PAA、即由多个栅极线GCL和多个信号线SGL包围的区域。由此，与分别在第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2设置第一开关元件Tr、栅极线GCL及信号线SGL的情况相比，能够减少开关元件的数量及布线的数量。因此，检测装置1能够提高检测的分辨率。

另外，检测装置1不限定于用作检测手指Fg指纹的指纹传感器及检测静脉的传感器的情况。检测装置1也能够用作检测手指Fg、手掌的血管图像、脉搏波、脉搏、血氧浓度等与各种生物体相关的信息的生物体传感器。

图10是示出驱动电路所具有的开关元件的概略剖面构成的剖视图。图10对作为驱动电路开关元件而信号线选择电路16所具有的第三开关元件TrS进行说明。但是，图10的说明也能够应用于其他驱动电路所具有的开关元件。即，栅极线驱动电路15所具有的第二开关元件TrG及复位电路17所具有的第四开关元件TrR也能够应用与图10相同的构成。

如图10所示，第三开关元件TrS的n沟道晶体管n-TrS包括第四半导体层71、源电极72、漏电极73及栅电极74。此外，p沟道晶体管p-TrS包括第五半导体层81、源电极82、漏电极83及栅电极84。在第四半导体层71和绝缘基板21之间设置有遮光层75，在第五半导体层81和绝缘基板21之间设置有遮光层85。

第四半导体层71及第五半导体层81均为多晶硅。更优选的是，第四半导体层71及第五半导体层81是LTPS。第四半导体层71包括i区域71a、LDD区域71b及n区域61c。此外，第五半导体层81包括i区域81a及p区域81b。

n沟道晶体管n-TrS及p沟道晶体管p-TrS的层构成与图8所示的第一开关元件Tr相同。即，第四半导体层71及第五半导体层81与图8所示的第二半导体层51及第三半导体层61设置于同一层。栅电极74及栅电极84与图8所示的栅电极64设置于同一层。源电极72、漏电极73、源电极82及漏电极83与图8所示的源电极62(第一中继电极56)、漏电极63(信号线SGL)设置于同一层。

由此，设置于检测区域AA的第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr、设置于周边区域GA的第三开关元件TrS等开关元件使用相同的材料，设置于同一层。由此，能够简化检测装置1的制造工序，抑制制造成本。另外，设置于周边区域GA的驱动电路不限定于CMOS晶体管，也可以由n沟道晶体管n-TrS或p沟道晶体管p-TrS中的任一方构成。

(第一实施方式的第一变形例)

图11是示意性示出第一实施方式的第一变形例的检测装置的部分检测区域的俯视图。另外，与在上述第一实施方式中说明的构成要素相同的构成要素赋予相同的附图标记并省略重复的说明。如图11所示，在第一变形例中，与上述第一实施方式相比，俯视观察下，第一光电二极管PD1与第二光电二极管PD2相邻设置的构成不同。

如图11所示，第一光电二极管PD1在第二方向Dy上与栅极线GCL分开配置。具体地说，第一光电二极管PD1的阳极电极35的一边35s俯视观察下与栅极线GCL在第二方向Dy上分开配置，在阳极电极35的一边35s和栅极线GCL之间设置有间隔SPb。一边35s是阳极电极35的沿着第一方向Dx的边中的接近第二光电二极管PD2的位置的边。

第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr在第二方向Dy上设置于相邻的第一光电二极管PD1和栅极线GCL之间。第一中继电极56及第二中继电极57分别具有与第一光电二极管PD1的阳极电极35重叠的部分和与第一光电二极管PD1的阳极电极35不重叠的部分。第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr与第一实施方式同样，经由第一中继电极56及第二中继电极57连接。

如图12所示，第二光电二极管PD2设置于与第一光电二极管PD1不重叠的区域。即，在第二光电二极管PD2的阳极电极55上层叠有第二层间绝缘膜25及第三层间绝缘膜26。此外，在第三方向Dz上，在绝缘基板21和第一光电二极管PD1之间未设置第二半导体层51。

通过这种构成，由手指Fg反射的光L2不透射第一光电二极管PD1而入射到第二光电二极管PD2。因此，在第一变形例中，与第一实施方式相比，入射到第二光电二极管PD2的光L2的强度变大，因此提高了第二光电二极管PD2的光利用效率。

(第二实施方式)

图13是示出第二实施方式的部分检测区域的电路图。图14是示出第二实施方式的检测装置的概略剖面构成的剖视图。如图13所示，第一光电二极管PD1的阳极电极35及第二光电二极管PD2的阳极电极55与第一开关元件Tr连接。第一光电二极管PD1的阴极电极34及第二光电二极管PD2的阴极电极54与基准电位、例如接地电位连接。即，在第二实施方式中，第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2在与第一实施方式相反方向上并联连接于第一开关元件Tr。

如图14所示，第一光电二极管PD1的阴极电极34设置在第二层间绝缘膜25上。第一光电二极管PD1以阴极电极34、第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b、阳极电极35的顺序层叠。在第三方向Dz上，第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b分别在阴极电极34上，以n型半导体层32c、33c、i型半导体层32a、33a及p型半导体层32b、33b的顺序层叠。

阳极电极35设置在第一部分半导体层31a及第二部分半导体层31b上。此外，阳极电极35在第一部分半导体层31a和第二部分半导体层31b之间的间隔SP中，经由接触孔H3与第一中继电极56连接。在这种情况下，在阴极电极34的与接触孔H3重叠的区域形成开口34a。此外，阴极电极34经由接触孔H4与第二中继电极57连接。

第二光电二极管PD2的第二半导体层51在第一方向Dx上，以n区域52c、i区域52a、p区域52b的顺序配置。第一中继电极56中的与第二半导体层51重叠的部分作为阳极电极55发挥功能，第二中继电极57中的与第二半导体层51重叠的部分作为阴极电极54发挥功能。阳极电极55(第一中继电极56)经由接触孔H6与第二半导体层51的p区域52b连接。阴极电极54(第二中继电极57)经由接触孔H5与第二半导体层51的n区域52c连接。

通过这种构成，第一光电二极管PD1的阴极电极34和第二光电二极管PD2的阴极电极54经由第二中继电极57连接。此外，第一光电二极管PD1的阳极电极35及第二光电二极管PD2的阳极电极55经由第一中继电极56与第一开关元件Tr连接。

在本实施方式中，在电容元件Ca中在曝光期间Pex保持负电荷。在第二实施方式中，也与第一实施方式同样，检测装置1能够扩大具有高灵敏度的波长区域。另外，由于第二实施方式的俯视构成与图7相同，所以省略图示。具体地说，在图7中，作为将第一光电二极管PD1的阴极电极34与阳极电极35调换，将第二光电二极管PD2的阴极电极54及n区域52c与阳极电极55和p区域52b调换的构成。此外，在第二实施方式中，也能够应用第一变形例的构成。

(第三实施方式)

图15是示意性示出第三实施方式的检测装置的部分检测区域的俯视图。图16是图15的XVI-XVI’剖视图。如图15所示，第一光电二极管PD1具有一个第一半导体层31而构成。阳极电极35在与第二光电二极管PD2重叠的部分的附近，具有比阴极电极34的外周更向外侧伸出的部分。具体地说，阴极电极34的一边34s在第二方向Dy上与栅极线GCL分开配置。阳极电极35的一边35s配置于与栅极线GCL重叠的位置。阳极电极35在与栅极线GCL重叠的区域、即阴极电极34的一边34s和阳极电极35的一边35s之间的区域与第二中继电极57连接。

第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr设置于与第一光电二极管PD1重叠的区域。第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr的俯视观察下的构成与第一实施方式相同。

如图16所示，第一光电二极管PD1在第二层间绝缘膜25上，以阴极电极34、第一半导体层31、阳极电极35的顺序层叠。第一半导体层31包括i型半导体层36a、p型半导体层36b及n型半导体层36c。在第三方向Dz上，在阴极电极34上以n型半导体层36c、i型半导体层36a、p型半导体层36b的顺序层叠。

阴极电极34经由接触孔H3与第一中继电极56连接。接触孔H3在第三方向Dz上贯通第二层间绝缘膜25而形成。第二中继电极57从与第二半导体层51重叠的区域向与栅极线GCL重叠的区域延伸。换言之，第二中继电极57包括与第二半导体层51重叠的部分和与栅极线GCL重叠的部分。阳极电极35经由接触孔H4与第二中继电极57的与栅极线GCL重叠的部分连接。接触孔H4在第三方向Dz上贯通第二层间绝缘膜25及第三层间绝缘膜26而形成。另外，第二光电二极管PD2的层叠构成与图8所示的第一实施方式相同。

通过这种构成，第一光电二极管PD1的阴极电极34及第二光电二极管PD2的阴极电极54经由第一中继电极56与第一开关元件Tr连接。此外，第一光电二极管PD1的阳极电极35和第二光电二极管PD2的阳极电极55经由第二中继电极57连接。即，第三实施方式的电路构成与第一实施方式的图5相同。

在第三实施方式中，第一光电二极管PD1由一个第一半导体层31构成，不具有图8所示的间隔SP。因此，由于能够增大能够接受第一光电二极管PD1的光L2的面积，所以提高了第一光电二极管PD1的光利用效率。另外，电容元件Ca的电容在图7所示的第一半导体层31的外周和信号线SGL的间隔SPa等中，形成于对置的阴极电极34和阳极电极35之间。

(第三实施方式的第二变形例)

图17是示意性示出第三实施方式的第二变形例的检测装置的部分检测区域的俯视图。如图17所示，在第二变形例中，第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr在第二方向Dy上设置于相邻的第一光电二极管PD1和栅极线GCL之间。更具体地说，第二光电二极管PD2及第一开关元件Tr设置于阳极电极35的一边35s和栅极线GCL之间。

阳极电极35具有从一边35s朝向栅极线GCL的方向突出的连接部35t。第二中继电极57沿栅极线GCL延伸。第二中继电极57的一端侧经由接触孔H4与阳极电极35的连接部35t连接。第二中继电极57的另一端侧(阳极电极55)经由接触孔H5与第二光电二极管PD2的第二半导体层51连接。

在第二变形例中，与第三实施方式相比，入射到第二光电二极管PD2的光L2的强度变大，因此提高了第二光电二极管PD2的光利用效率。

(第四实施方式)

图18是示出第四实施方式的检测装置的概略剖面构成的剖视图。第四实施方式的电路构成与第二实施方式的图13所示的电路构成相同，第一光电二极管PD1的阳极电极35及第二光电二极管PD2的阳极电极55与第一开关元件Tr连接。第一光电二极管PD1的阴极电极34及第二光电二极管PD2的阴极电极54与基准电位、例如接地电位连接。即，在第四实施方式中，第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2在与第三实施方式相反方向上并联连接于第一开关元件Tr。

如图18所示，第一光电二极管PD1在第二层间绝缘膜25上，以阳极电极35、第一半导体层31、阴极电极34的顺序层叠。在第三方向Dz上，第一半导体层31在阳极电极35上，以p型半导体层36b、i型半导体层36a、n型半导体层36c的顺序层叠。

阳极电极35经由接触孔H3与第一中继电极56连接。阴极电极34比阳极电极35更向外侧伸出。阴极电极34的一边34s侧的端部设置于与阳极电极35不重叠的位置，经由接触孔H4与第二中继电极57连接。

第二光电二极管PD2的第二半导体层51在第一方向Dx上，以n区域52c、i区域52a、p区域52b的顺序配置。第一中继电极56中的与第二半导体层51重叠的部分作为阳极电极55发挥功能，第二中继电极57中的与第二半导体层51重叠的部分作为阴极电极54发挥功能。

通过这种构成，第一光电二极管PD1的阴极电极34与第二光电二极管PD2的阴极电极54连接。此外，第一光电二极管PD1的阳极电极35及第二光电二极管PD2的阳极电极55与第一开关元件Tr连接。

在本实施方式中，在电容元件Ca中在曝光期间Pex保持负电荷。另外，第四实施方式的俯视构成与第三实施方式的图15相同，因此省略图示。具体地说，在图15中，作为将第一光电二极管PD1的阴极电极34与阳极电极35调换，将第二光电二极管PD2的阴极电极54及n区域52c与阳极电极55和p区域52b调换的构成。此外，在第四实施方式中，也能够应用第二变形例的构成。

(第五实施方式)

图19是示出第五实施方式的检测装置的部分检测区域的电路图。图20是示出第五实施方式的检测装置的动作例的时序波形图。如图19所示，在第五实施方式中，部分检测区域PAA不具有电容元件Ca。即，第一开关元件Tr的源极与信号线SGL连接，第一开关元件Tr的漏极与第一光电二极管PD1的阴极电极34及第二光电二极管PD2的阴极电极54连接。另外，第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2的连接方向也可以与第二实施方式相同。

如果在第一开关元件Tr导通的期间向部分检测区域PAA照射光，则与光量对应的电流流过第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2。并且，电流从第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2经由信号线SGL流过AFE48。即，在第五实施方式中，能够省略电荷积蓄于电容元件Ca的时间。

如图20所示，在复位期间Prst，在向栅极线GCL256供给栅极驱动信号VGCL256之后，省略曝光期间Pex，读出期间Pdet开始。在读出期间Pdet，如果栅极驱动信号VGCL被依次供给到各栅极线GCL，则第一开关元件Tr导通，第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2与信号线SGL连接。在第一开关元件Tr导通的期间，电流从第一光电二极管PD1及第二光电二极管PD2向AFE48流动。换言之，在读出期间Pdet，供给有高电平电压信号的栅极驱动信号VGCL的期间是曝光期间Pex。

在第五实施方式中，由于不具有电容元件Ca，所以能够简化部分检测区域PAA的电路构成。此外，能够迅速地进行检测区域AA的全部区域的检测，因此例如能够良好地检测脉搏波等血管图像的随时间的变化。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限定于这样的实施方式。在实施方式中公开的内容仅是一个例子，能够在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更。在不脱离本发明宗旨的范围内进行的适当的变更当然也属于本发明的技术范围。

附图标记说明

1 检测装置

10 传感器部

15 栅极线驱动电路

16 信号线选择电路

17 复位电路

21 绝缘基板

24 第一层间绝缘膜

25 第二层间绝缘膜

31 第一半导体层

31a 第一部分半导体层

31b 第二部分半导体层

32a、33a、36a i型半导体层

32b、33b、36b p型半导体层

32c、33c、36c n型半导体层

34、54 阴极电极

35、55 阳极电极

51 第二半导体层

52a i区域

52b p区域

52c n区域

56 第一中继电极

57 第二中继电极

GCL 栅极线

PD1 第一光电二极管

PD2 第二光电二极管

SGL 信号线

Tr 第一开关元件