JP7365964B2 - 検出装置及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検出装置及び表示装置に関する。
指紋のような面状の被検出物を対象として複数の光センサが配置された検出装置において、光センサと被検出物との間に光フィルタが設けられた構成が知られている（例えば特許文献１）。
特開２０１９－００３６５０号公報
光フィルタには、被検出物から光センサに向かう光を透過させる複数のアパーチャが設けられる。ここで、複数の光センサの並び方向と複数のアパーチャの並び方向との関係によっては、複数の光センサの各々の検出結果を統合して得られた検出画像にモアレが生じることがある。このため、検出装置の製造工程等において意図せず複数の光センサの並び方向と複数のアパーチャの並び方向との関係にずれが生じた場合、意図しないモアレが生じる。従来の検出装置は、このような意図しないモアレへの対策が不十分であった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、意図しないモアレをより確実に抑制できる検出装置及び表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様による検出装置は、マトリクス状に配置された複数の光センサと、前記複数の光センサによる光の検出面側に設けられる光フィルタとを備え、前記光フィルタは、光を透過しない基部と、前記基部に設けられて光を透過させる複数のアパーチャとを備え、前記基部における前記複数のアパーチャの配置は、所定の一点側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置と、前記所定の一点側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置と、を含む。
図１は、実施形態に係る検出装置を備える電子機器の模式図である。 図２は、検出領域における積層構造の主要構成例を示す模式図である。 図３は、部分検出領域の回路構成例を示す図である。 図４は、複数の光センサの配置と複数のアパーチャの配置との第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面視点での関係の一例を示す模式図である。 図５は、検出領域における複数のアパーチャの配置例を示す模式図である。 図６は、図５における中心点付近の拡大図である。 図７は、図６において中心点側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ同士を結ぶ線を示す図である。 図８は、図６において中心点側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ同士を結ぶ線を示す図である。 図９は、複数のアパーチャの配置が図５に示す例とは異なる光フィルタの例を示す模式図である。 図１０は、参考例による光フィルタと光センサとの関係を示す模式図である。 図１１は、回転角度の大きさに応じて生じる検出画像のモアレをアパーチャピッチ毎に例示する表である。 図１２は、アパーチャピッチと回転角度の組み合わせ条件に応じた光の分布を参考例と実施形態とで比較した例を示す表である。 図１３は、変形例に係る表示装置の概略断面構成を示す断面図である。 図１４は、変形例に係る検出装置を示す平面図である。 図１５は、変形例に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。 図１６は、変形例に係る検出装置を示す回路図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図１は、実施形態に係る検出装置９０（図２参照）を備える電子機器５０の模式図である。電子機器５０は、例えばスマートフォンのように情報処理装置として機能する電子機器である。図示しないが、係る情報処理装置として機能するための演算回路等は、筐体５１内に設けられている。
電子機器５０は、表示部６０を備える。表示部６０は、画像を表示する。表示部６０は、画像の表示領域内に検出領域ＳＡを含む。なお、表示部６０における検出領域ＳＡの大きさ及び位置は図１に示すものに限定されるものでない。例えば、表示部６０全体が検出領域ＳＡとして機能してもよい。また、表示部６０は、複数の検出領域ＳＡを含んでいてもよい。
実施形態に係る説明において、互いに直交する２方向のうち一方を第１方向Ｄｘとし、他方を第２方向Ｄｙとする。第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙは、表示部６０の表示面に沿う。また、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに直交する方向を第３方向Ｄｚとする。
図２は、検出領域ＳＡにおける積層構造の主要構成例を示す模式図である。検出領域ＳＡには、表示部６１と、赤外線カットフィルタ６２と、光フィルタ７０と、センサ部８０と、が設けられている。これらの構成は、図２に示すように、第３方向Ｄｚに積層される。実施形態の検出装置９０は、少なくとも光フィルタ７０と、センサ部８０とを含む。
表示部６１は、例えばＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイのような、自発光型の表示パネル６１ａを備える。すなわち、表示パネル６１ａは、可視光を発光する機能を有する。具体的には、表示パネル６１ａは、複数の画素ＶＰｉｘを備える。複数の画素ＶＰｉｘは、例えば第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿ってマトリクス状に配置される。なお、複数の画素ＶＰｉｘの配置はこれに限られるものでなく、例えば千鳥状に配置されてもよいし、他の並びで配置されてもよい。
各画素ＶＰｉｘは、第１副画素ＳＰｉｘ１、第２副画素ＳＰｉｘ２及び第３副画素ＳＰｉｘ３のような複数の副画素を含む。第１副画素ＳＰｉｘ１と、第２副画素ＳＰｉｘ２と、第３副画素ＳＰｉｘ３は、例えば赤、青、緑のように、それぞれ異なる色の可視光を発する。各副画素から発せられる光は、表示パネル６１ａが備える図示しない有機発光層から発せられる光である。
図示しないが、表示パネル６１ａは、有機発光層に対して赤外線カットフィルタ６２側に設けられたガスバリア層を有する。ガスバリア層は、有機発光層の安定性をより高める。検出領域ＳＡにおけるガスバリア層は、有機発光層が発する可視光の少なくとも一部分を透過させる透光性のガスバリア層である。透光性のガスバリア層は、例えばＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）のような合成樹脂を用いて形成された薄膜層である。なお、透光性のガスバリア層の具体的な組成はこれに限られるものでなく、他の合成樹脂を用いたものであってもよいし、合成樹脂以外の透光性の素材を用いたものであってもよい。
また、表示部６０のうち検出領域ＳＡでない部分には、ガスバリア層として有機発光層が発する可視光を透過させない不透光性のガスバリア層が設けられる。不透光性のガスバリア層は、例えば金属の酸化物を用いて形成された薄膜層である。当該金属として利用可能なものとして、例えばケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）又はスズ（Ｓｎ）のいずれかが挙げられるが、これに限られるものでない。当該金属は、不透光性のガスバリア層として機能できる酸化物となる金属であればよい。
各副画素から発せられた光Ｌ１は、表示面側に出射される。表示面側は、表示パネル６１ａから見て赤外線カットフィルタ６２の反対側である。ここで、検出領域ＳＡにおいて表示パネル６１ａの表示面側に指Ｆｇのような被検出物がある場合、光Ｌ１の少なくとも一部は被検出物によって反射された光Ｌ２として表示パネル６１ａを透過して赤外線カットフィルタ６２側に向かう。
表示パネル６１ａの赤外線カットフィルタ６２側には、接着層６１ｂが設けられる。表示部６１と赤外線カットフィルタ６２とは、接着層６１ｂを介して接着されて積層される。
赤外線カットフィルタ６２は、例えば、ガラス基板６２ａと、接着層６２ｂと、干渉層６２ｃとを備える。ガラス基板６２ａは、接着層６１ｂを介して表示パネル６１ａと接着される透光性の基板である。接着層６２ｂは、赤外線カットフィルタ６２の光フィルタ７０側に設けられる。赤外線カットフィルタ６２と光フィルタ７０とは、接着層６２ｂを介して接着されて積層される。干渉層６２ｃは、ガラス基板６２ａと接着層６２ｂとの間に設けられる。干渉層６２ｃは、例えば、表示面側から入射する光Ｌ２及び外光のうち赤外線を表示面側に反射するために設けられる薄膜フィルムからなる。係る干渉層６２ｃは、赤外線の入射によるセンサ部８０の温度上昇を抑制する。具体的には、当該薄膜フィルムは、例えば銀（Ａｇ）の薄膜層を含む。当該薄膜層を含む薄膜フィルムは、光Ｌ２のような可視光の少なくとも一部を透光させる。なお、干渉層６２ｃの具体的な構成はこれに限られるものでなく、同様に機能する他の構成であってもよい。
光フィルタ７０は、第３方向Ｄｚに沿って光Ｌ２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。具体的には、光フィルタ７０は、基部７３と、複数のアパーチャ７２と、を備える。基部７３は、光を透過しない遮光性の部材として機能する。これにより、後述する複数の部分検出領域ＰＡＡにおいて隣り合う部分検出領域ＰＡＡの間のクロストークが抑制される。
複数のアパーチャ７２は、基部７３の第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面に沿って配置される。各アパーチャ７２は、例えば基部７３を第３方向Ｄｚ方向に貫通する孔である。アパーチャ７２の径は、例えば１５［μｍ］であるが、これに限られるものでなく、適宜変更可能である。アパーチャ７２は、コリメートアパーチャ、あるいは、コリメータとも言う。アパーチャ７２は、内周面が第３方向Ｄｚ方向に沿うよう基部７３に形成された円筒状の貫通孔であってもよい。この場合、内周面の第３方向Ｄｚ方向の長さは、赤外線カットフィルタ６２側のある一点からセンサ部８０側に向かって放射状に照射されてアパーチャ７２に進入する光のうち、第３方向Ｄｚに向かう光及びほぼ第３方向Ｄｚに向かう光がセンサ部８０側に到達する程度とされる。言い換えれば、内周面の第３方向Ｄｚ方向の長さは、当該内周面によって第３方向Ｄｚに交差する方向の光が遮光される程度の長さとされる。また、透光性のある材料が孔に埋められていてもよい。この場合、孔の内周面形状は、例えば赤外線カットフィルタ６２側からセンサ部８０側に向かって末広がりの形状になる。
センサ部８０には、複数の部分検出領域ＰＡＡが設けられる。複数の部分検出領域ＰＡＡは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿ってマトリクス状に配置される。なお、実施形態では、画素ＶＰｉｘのマトリクス状の並び方向と、部分検出領域ＰＡＡのマトリクス状の並び方向と、が一致しているが、不一致であってもよい。
図３は、部分検出領域ＰＡＡの回路構成例を示す図である。図３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、スイッチング素子Ｔｒとを含む。スイッチング素子Ｔｒは、フォトダイオードＰＤに対応して設けられる。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。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。スイッチング素子Ｔｒのソースは信号線ＳＧＬに接続される。スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのアノード及び容量素子Ｃａに接続される。
フォトダイオードＰＤのカソードには、電源信号ＳＶＳが供給される。また、容量素子Ｃａには、容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＶＲ１が供給される。電源信号ＳＶＳ及び基準信号ＶＲ１を供給する構成は、後述する変形例における電源回路１０３（図１４参照）と同等の構成であってもよいし、実施形態で設けられた図示しない専用の構成であってもよい。図１６に示すように、ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。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に接続される。
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。ゲート線ＧＣＬを介して伝送された駆動信号に応じてスイッチング素子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に流れた電流により、センサ部８０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。なお、駆動信号をゲート線ＧＣＬに供給する構成は、後述する変形例におけるゲート線駆動回路１５（図１４等参照）と同等の構成であってもよいし、実施形態で設けられた図示しない専用の構成であってもよい。
なお、実施形態においてマトリクス状に配置された複数の部分検出領域ＰＡＡに個別に設けられたフォトダイオードＰＤは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに所定ピッチでマトリクス状に配置されたマイクロフォトダイオードである。所定ピッチは、例えば５０［μｍ］である。当該所定ピッチは、指Ｆｇの指紋を検出することを想定して設定されているが、これに限られるものでない。所定ピッチは、主要な被検出対象に対応するよう適宜決定される。
図２に示す基板８５は、図３に示す各種構成が実装される基板である。基板８５は、不透光性の基板である。すなわち、複数の部分検出領域ＰＡＡが構成する光の検出面は、光フィルタ７０側に面する。なお、当該光の検出面は、複数の部分検出領域ＰＡＡがマトリクス状に設けられる第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面に沿う。
図２に基づいて、指Ｆｇの指紋検出の流れを説明する。指紋を表示部６１に対向させるよう指Ｆｇが検出領域ＳＡに位置した状態で、画素ＶＰｉｘを構成する各副画素から光Ｌ１が表示部６１から照射される。当該光Ｌ１の一部は、指Ｆｇによって反射された光Ｌ２として表示部６１を透過して赤外線カットフィルタ６２側に向かう。光Ｌ２は、赤外線カットフィルタ６２を透過して光フィルタ７０に向かう。赤外線カットフィルタ６２を透過した光Ｌ２のうち第３方向Ｄｚに沿う光がアパーチャ７２を通過し、フォトダイオードＰＤによって検出される。複数の部分検出領域ＰＡＡが個別に有する複数のフォトダイオードＰＤによる光の検出パターンは、指紋のパターンに対応する。係る光の検出パターンに応じて、容量素子Ｃａに蓄積される電荷及び信号線ＳＧＬに流れる電流が決定される。実施形態では、係る電流に基づいて二次元画像を生成する各種の処理を行う構成が設けられる。係る構成は、当該二次元画像を指紋の検出画像として出力する。このようにして、センサ部８０の出力に基づいた指紋検出が行われる。なお、係る構成は、例えば後述する変形例における検出部４０と同等の構成であってもよいし、実施形態で設けられた図示しない専用の構成であってもよい。
拡散光や迷光等、指紋の検出に不要な光がフォトダイオードＰＤに検出されてしまった場合、意図しないクロストークが発生することがある。係るクロストークは、検出画像にぼやけを生じさせる原因になりうる。実施形態では、部分検出領域ＰＡＡで検出される光を、アパーチャ７２を通過した光に限定することによって、係るクロストークの発生を抑制できる。すなわち、実施形態では、クロストークによる検出画像のぼやけを良好に抑制できる。
次に、複数の部分検出領域ＰＡＡの配置と複数のアパーチャ７２の配置との関係について、図４から図８を参照して説明する。図４は、複数の部分検出領域ＰＡＡの配置と複数のアパーチャ７２の配置との第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面視点での関係の一例を示す模式図である。図５は、検出領域ＳＡにおける複数のアパーチャ７２の配置例を示す模式図である。図６は、図５における中心点Ｃ付近の拡大図である。図７は、図６において中心点Ｃ側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２同士を結ぶ線Ｔ０１，Ｔ０２，…，Ｔ２１を示す図である。図８は、図６において中心点Ｃ側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２同士を結ぶ線Ａ０１，Ｔ０２，…，Ｔ３４を示す図である。
上述のように、複数の部分検出領域ＰＡＡの配置は、マトリクス状である。これに対し、複数のアパーチャ７２の配置は、中心点Ｃ側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置（図６、図７参照）と、中心点Ｃ側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置（図６、図８参照）と、を含む。所定の一点として機能する中心点Ｃは、複数のアパーチャ７２の配置における第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面の中心となる点であり、複数のアパーチャ７２の配置の決定に際して予め定められる。
なお、図４に示す部分検出領域ＰＡＡの配置は、図６に示す部分検出領域ＰＡＡのうち、検出領域ＳＡに対応した矩形状の範囲に含まれる一部の部分検出領域ＰＡＡの配置である。図４では、中心点Ｃと検出領域ＳＡの中心とが重なるように、図６における部分検出領域ＰＡＡの配置と図４における検出領域ＳＡとの位置関係が決定されている。
具体的には、アパーチャ７２の各々の位置は、ｘ座標を式（１）で求め、ｙ座標を式（２）で求めた第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面における（ｘ，ｙ）座標系の座標として表せる。なお、ｘ座標は、第１方向Ｄｘの座標である。また、ｙ座標は、第２方向Ｄｙの座標である。ここで、中心点Ｃの座標は、（ｘ，ｙ）＝（０，０）である。なお、式（１）及び式（２）におけるａは、０でない任意の定数である。また、式（１）及び式（２）におけるｔは、媒介変数である。媒介変数とは、配置されるアパーチャ７２の数に応じて１から順次設定される自然数である。例えば、式（１）及び式（２）におけるｔに１を代入することで１番目のアパーチャ７２の座標が求められる。また、式（１）及び式（２）におけるｔに２を代入することで２番目のアパーチャ７２の座標が求められる。以降、同様に、式（１）及び式（２）におけるｔにｍを代入することでｍ番目のアパーチャ７２の座標が求められる。ここで、ｍは３以上の自然数である。また、式（１）及び式（２）におけるαは、黄金角を示す。αは、式（３）のように表せる。式（３）を解くと、α＝１３７．５０７７６４…［°］である。また、式（１）及び式（２）におけるΦは、黄金比を示す。Φは、式（４）のように表せる。式（４）を解くと、Φ＝１．６１８…である。また、式（１）及び式（２）における（α／１８０）ｎは、黄金角をラジアン単位で示したものである。（α／１８０）ｎは、式（５）のように表せる。式（５）を解くと、（α／１８０）ｎは、約２．４である。
Figure 0007365964000001
上述の式（１）から式（５）及び予め定められたａに基づいて、ｔに代入される値を漸増させながら複数のアパーチャ７２の各々の配置を順次決定する演算を進行させることで、複数のアパーチャ７２の各々の具体的な配置を決定できる。このようにして配置が決定された複数のアパーチャ７２は、図５に示すように、中心点Ｃを中心した円状の範囲を形成するように配置される。ここで、より小さなｔの値が代入されることで配置が決定されたアパーチャ７２は、中心点Ｃにより近い配置になる。従って、図５に示す円状の範囲の円周を縁取るように配置された最外周のアパーチャ７２は、より内側に配置されたアパーチャ７２に比してより大きなｔの値が代入されることで配置が決定されたアパーチャ７２である。なお、図５では、代表的に１つの黒点に符号７２を付しているが、実際には、図５で図示された全ての黒点がアパーチャ７２である。なお、図１で例示する検出領域ＳＡは矩形である。基部７３が検出領域ＳＡに対応した形状となるよう設けられる場合、当該基部７３に設けられるアパーチャ７２は、例えば、図５に示す検出領域ＳＡ内のアパーチャ７２となる。なお、図５に示すアパーチャ７２の大きさ及び配置の密度は、図４に示すアパーチャ７２の大きさ及び配置の密度に比して実際のものにより近いが、実際のアパーチャ７２の大きさ及び配置の密度は、図５に比してより細密になる。
図６に示す複数のアパーチャ７２のうち、最も近接する２つのアパーチャ７２同士のピッチをピッチＰ１とする。この場合、ピッチＰ１は、所定ピッチ以下である。すなわち、ピッチＰ１は、第１方向Ｄｘに隣接する２つのフォトダイオードＰＤ同士のピッチ以下である。また、ピッチＰ１は、第２方向Ｄｙに隣接する２つのフォトダイオードＰＤ同士のピッチ以下である。
図６に示す複数のアパーチャ７２のうち、最も離隔された２つのアパーチャ７２同士のピッチをピッチＰ２とする。この場合、ピッチＰ２は、所定ピッチ以下である。すなわち、ピッチＰ２は、第１方向Ｄｘに隣接する２つのフォトダイオードＰＤ同士のピッチ以下である。また、ピッチＰ２は、第２方向Ｄｙに隣接する２つのフォトダイオードＰＤ同士のピッチ以下である。
ピッチＰ１及びピッチＰ２を所定ピッチ以下とすることで、第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面視点で各フォトダイオードＰＤに対して１つ以上のアパーチャ７２を配置しやすくなる。
図７では、図６に示す中心点Ｃ側を開始点として、外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の並びをなぞる線分Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ２１を示している。線分Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ２１は、円周方向に並ぶ。すなわち、光フィルタ７０における複数のアパーチャ７２の配置は、右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列を円周方向に第１所定数並べた配置であるといえる。図７に示す例の場合、第１所定数は、２１である。
図８では、図６に示す中心点Ｃ側を開始点として、外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の並びをなぞる線分Ａ１，Ａ２，…，Ａ３４を示している。線分Ａ１，Ａ２，…，Ａ３４は、円周方向に並ぶ。すなわち、光フィルタ７０における複数のアパーチャ７２の配置は、左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列を円周方向に第２所定数並べた配置であるといえる。図７に示す例の場合、第２所定数は、３４である。
ここで、第１所定数と第２所定数の関係は、フィボナッチ数列において連続する２つの異なる値の関係である。フィボナッチ数列は、Ｆ０＝０，Ｆ１＝１，Ｆ（ｎ＋２）＝Ｆｎ＋Ｆ（ｎ＋１）（ｎ≧０）の漸化式で定義される。フィボナッチ数列のうちＦ０，Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆ１０までを列挙すると、０，１，１，２，３，５，８，１３，２１，３４，５５である。図７に示す例の場合、第１所定数は、Ｆ８（＝２１）である。図８に示す例の場合、第２所定数は、Ｆ９（＝３４）である。すなわち、第１所定数は、フィボナッチ数列において連続する２つの異なる値のうち一方（例えば、小さい方）の値に対応する。また、第２所定数は、フィボナッチ数列において連続する２つの異なる値のうち他方（例えば、大きい方）の値に対応する。なお、図６から図８に示すアパーチャ７２の配置を鏡面反転させた場合、第１所定数と第２所定数との大小関係は逆転する。このように、図６に示す複数のアパーチャ７２の配置は、図７に示すような右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列を円周方向に第１所定数並べた配置であり、かつ、図８に示すような左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列を円周方向に第２所定数並べた配置である。
なお、図７では、中心点Ｃの図示を省略している。これは図７における線分Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ２１と、中心点Ｃの引き出し線との交錯を避けることを目的としている。実際には、図６に示す中心点Ｃと同様、図７に示す複数のアパーチャ７２の中心側に中心点Ｃが位置する。図８で中心点Ｃの図示を省略していることに関しても同様である。また、図７及び図８を参照して説明した第１所定数と第２所定数の具体的な値はあくまで一例であってこれに限られるものでない。第１所定数と第２所定数の組み合わせは、フィボナッチ数列において連続する２つの異なる値であって、より小さな値を含む組み合わせであってもよいし、より大きな値を含む組み合わせであってもよい。
また、図７では、線分Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ２１のうち、円周方向に隣接する２つの線分同士の間隔が外周側に向かうほど大きくなる傾向がある。また、図８では、線分Ａ１，Ａ２，…，Ａ３４のうち、円周方向に隣接する２つの線分同士の間隔が外周側に向かうほど大きくなる傾向がある。このように、上述の式（１）から式（５）及び予め定められたａに基づいて決定された複数のアパーチャ７２の配置では、外周側に向かうほど渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列同士の間隔が大きくなる傾向がある。すなわち、当該配置では、外周側に向かうほど円周方向に隣接するアパーチャ７２同士の間隔が大きくなる傾向がある。円周方向に隣接するアパーチャ７２同士の間隔は、内周側の最小間隔に対する外周側の最大間隔の比を１．１以下にすることが望ましい。
図９は、複数のアパーチャ７２の配置が図５に示す例とは異なる光フィルタ７０Ａの例を示す模式図である。実施形態では、光フィルタ７０に代えて光フィルタ７０Ａを設けてもよい。光フィルタ７０Ａは、複数の部分領域７５を有する。各部分領域７５には個別に中心点Ｃが設定される。各部分領域７５には複数のアパーチャ７２が配置される。各部分領域７５における複数のアパーチャ７２の配置は、中心点Ｃ側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置（図６、図７参照）と、中心点Ｃ側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置（図６、図８参照）と、を含む。
具体的には、各部分領域７５における複数の部分領域７５の配置は、上述の光フィルタ７０における複数のアパーチャ７２の配置と同様である。すなわち、各部分領域７５における複数の部分領域７５の配置は、上述の式（１）から式（５）及び予め定められたａに基づいて決定された複数のアパーチャ７２の配置である。
なお、図９では、正六角形状の部分領域７５がハニカム状に敷き詰められている。各部分領域７５は、図５に示すように複数の部分領域７５が配置された円状の範囲のうち正六角形状の範囲を抽出したものである。光フィルタ７０Ａは、正六角形状の部分領域７５がハニカム状に敷き詰められるように複数のアパーチャ７２が形成された基部７３を検出領域ＳＡに対応する形状となるように切り出したものである。
図９では、隣接する部分領域７５同士の境界を分かりやすくする目的で当該境界に空白状の隙間を設けているが、実際には当該隙間が生じないように隣接する部分領域７５同士が近接して配置される。光フィルタ７０Ａは、このように複数の部分領域７５を隙間なく敷き詰めることで、各部分領域７５における内周側（中心点Ｃ側）の最小間隔に対する外周側の最大間隔の比をより１に近くしやすくなる。従って、隣接する部分領域７５同士の間隔をより均一化しやすくなる。
なお、各部分領域７５の形状は正六角形状に限られるものでない。例えば、正方形状等、隙間なく配置可能な他の形状であってもよい。
以下、実施形態の光フィルタ７０及び光フィルタ７０Ａによる作用効果について、参考例と比較しながら説明する。
図１０は、参考例による光フィルタ１７０と部分検出領域１８１との関係を示す模式図である。参考例による光フィルタ１７０は、基部１７３に複数のアパーチャ１７２が設けられている。複数のアパーチャ１７２の配置は、マトリクス状である。基部１７３は、基部７３と同様の構成である。アパーチャ１７２の各々は、アパーチャ７２と同様である。部分検出領域１８１の各々は、部分検出領域ＰＡＡと同様である。部分検出領域１８１の配置は、マトリクス状である。
図１０に示すアパーチャ１７２のピッチは、部分検出領域１８１におけるフォトダイオードＰＤの所定ピッチと同様である。従って、理想的にアパーチャ１７２の配置と部分検出領域１８１の配置とが一致した場合、１つの部分検出領域１８１に１つのアパーチャ１７２が重なり、かつ、重なり合う部分検出領域１８１と基部１７３との位置関係が統一される。しかしながら、実際には、部分検出領域１８１が設けられたセンサ基板と光フィルタ１７０とを積層する製造工程で、センサ基板と光フィルタ１７０との間に回転角度θが生じることがある。図１０では、回転軸ｏを中心として、部分検出領域１８１のマトリクス状の並び方向に対してアパーチャ１７２のマトリクス状の並び方向が誤差を生じるように回転した場合の回転角度θを示している。例えば、複数の部分検出領域１８１が第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿うマトリクス状の配置であるとすると、回転軸ｏを中心として、アパーチャ１７２の並びが第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに交差する方向になるように回転することで回転角度θが０度（°）よりも大きくなる。
図１１は、回転角度の大きさに応じて生じる検出画像のモアレをアパーチャピッチ毎に例示する表である。なお、図１１におけるアパーチャピッチとは、アパーチャ１７２のピッチである。また、図１１及び後述する図１２における回転角度は、図１０に示す回転角度θをさす。
理想的には、図１０に示す回転角度θは０度（°）である。従って、参考例であっても、アパーチャピッチが２５［μｍ］又は５０［μｍ］であって、回転角度θが０度（°）である理想的な状況の場合、モアレはほとんど生じない。なお、図１１に示す例では、回転角度θが０度（°）であってもアパーチャピッチが３０［μｍ］又は４０［μｍ］である場合、モアレのようなパターンが生じている。ただし、これは回転角度θが０度（°）である場合に生じる設計上想定されたパターンであるものとして扱える。
一方、回転角度θが０度（°）でない場合、上述の理想的な状況の場合には生じなかったモアレが生じる。図１１では、回転角度θが０度（°）でない場合の例として、回転角度θが１５度（°）、３０度（°）又は４５度（°）である場合を例示しているが、いずれの場合であってもモアレが生じている。なお、回転角度θの大きさとモアレの顕著さとの間には特に相関は見られず、回転角度θが０度（°）でないことによってモアレが生じているものと考えられる。
図１２は、アパーチャピッチと回転角度の組み合わせ条件に応じた光の分布を参考例と実施形態とで比較した例を示す表である。係る光の分布とは、実施形態のアパーチャ７２又は参考例のアパーチャ１７２のようなアパーチャが通過させる光を限定することによって生じるものである。検出画像には、係る光の分布の影響が現れる。参考例のアパーチャ配列は例えばマトリックス状に配置される。実施形態のアパーチャ配置は例えば左右渦巻き状とされる。ここでいう左右渦巻き状とは、図７を参照して説明した「外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の並び」と及び図８を参照して説明した「外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の並び」の両方に該当する実施形態のアパーチャ配置をさす。
なお、図１２におけるアパーチャピッチのうち、参考例のアパーチャピッチについては、図１１におけるアパーチャピッチと同様、アパーチャ１７２のピッチである。また、実施形態のアパーチャピッチとは、複数のアパーチャ７２の配置において隣接するアパーチャ７２同士の平均的なピッチをさす。図１２では、回転角度θが０度（°）である場合と、回転角度θが０度（°）でない場合とを対比可能に示している。また、回転角度θが０度（°）でない場合として、回転角度θが３度（°）である場合と、回転角度θが５度（°）である場合とを示している。
なお、実施形態において回転角度θが０度（°）である場合とは、設計上意図された光フィルタ７０とセンサ部８０との第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面視点での理想的な重なりが得られた場合をさす。また、実施形態において回転角度θが０度（°）でない場合とは、係る理想的な重なりが得られず、光フィルタ７０とセンサ部８０の少なくとも一方が第１方向Ｄｘ、第２方向Ｄｙに対して傾くように配置されることで光フィルタ７０とセンサ部８０との間に第１方向Ｄｘ－第２方向Ｄｙ平面視点で角度のずれが生じた場合をさす。係る角度のずれの大きさとして、回転角度θが３度（°）である場合と、回転角度θが５度（°）である場合とが示されている。
図１２に示す例のうち、参考例に係る例では、回転角度θが０度（°）である場合に生じる規則的な格子状のパターンに対して、回転角度θが０度（°）でない場合に当該規則的なパターンのくずれが生じている。例えば、アパーチャピッチが２５［μｍ］であるとき、係るパターンのくずれによって意図しない黒ずんだぼやけがマトリクス状に現れる。また、アパーチャピッチが３７．５［μｍ］であるとき、係るパターンのくずれによって段差を生じさせるように噛み合った意図しないパターンが現れる。また、５０［μｍ］であるとき、係るパターンのくずれによって意図しない格子状の黒ずんだパターンが現れる。これらのようなパターンのくずれは、検出画像におけるモアレとして現れる。
これに対し、実施形態では、回転角度θが０度（°）であるか否かかに関わらず、光の分布がほとんど変わらない。従って、回転角度θが０度（°）でないことによるモアレは実施形態ではほとんど生じない。なお、図１２に示す実施形態の光の分布のうち、アパーチャピッチが２５［μｍ］である場合の光の分布は、黒く塗りつぶされた縁取り部の内周側に示す円状の範囲内のものである。係る縁取り部は、実際の光の分布として生じるものでない。
以上説明したように、実施形態の検出装置９０は、マトリクス状に配置された複数の部分検出領域ＰＡＡが個別に有する光センサ（例えば、フォトダイオードＰＤ）と、複数の光センサによる光の検出面側に設けられる光フィルタ７０とを備える。光フィルタ７０は、光を透過しない基部７３と、基部７３に設けられて光を透過させる複数のアパーチャ７２とを備える。基部７３における複数のアパーチャ７２の配置は、所定の一点（例えば、図４から図６に示す中心点Ｃ）側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置（図７参照）と、所定の一点側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置（図８参照）と、を含む。これによって、回転角度θが０度（°）でないことによるモアレの発生を抑制できる。従って、意図しないモアレをより確実に抑制できる。
また、複数のアパーチャ７２のうち最も近接した位置にある２つのアパーチャ７２同士のピッチ（ピッチＰ１）は、隣接する２つの光センサ（例えば、フォトダイオードＰＤ）同士のピッチ以下であることが望ましい。また、複数のアパーチャ７２のうち最も離れた位置にある２つのアパーチャ７２同士のピッチ（ピッチＰ２）は、隣接する２つの光センサ同士のピッチ以下であることが望ましい。これらによって、各光センサに対して１つ以上のアパーチャ７２を配置しやすくなる。
また、複数のアパーチャ７２の配置は、右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列を円周方向に第１所定数並べた配置（図７参照）であり、かつ、左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャ７２の列を円周方向に第２所定数並べた配置（図８参照）である。記第１所定数と第２所定数の関係は、フィボナッチ数列において連続する２つの異なる値の関係である。これによって、意図しないモアレをより確実に抑制できる複数のアパーチャ７２の配置を規則的に決定できる。
また、アパーチャ７２を、光の検出面に沿って配置される複数の部分領域７５を有する構成としてもよい（図９参照）。この場合、各部分領域７５における複数のアパーチャ７２の配置は、各部分領域７５の中心点Ｃ側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置と、中心点Ｃ側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置と、を含む。これによって、各部分領域７５における内周側（中心点Ｃ側）の最小間隔に対する外周側の最大間隔の比をより１に近くしやすくなる。従って、隣接する部分領域７５同士の間隔をより均一化しやすくなる。
なお、本発明の実施形態は上述のものに限られない。以下、実施形態の変形例について、図１３から図１６を参照して説明する。
（変形例）
図１３は、変形例に係る表示装置の概略断面構成を示す断面図である。図１３に示すように、表示装置１２０は、センサ部１と、表示パネル１２１と、タッチパネル１２２と、カバーガラス１２３とを有する。表示パネル１２１は、例えば、表示素子として発光素子を用いた有機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（Ｍｉｎｉ－ＬＥＤ））であってもよい。或いは、表示パネル２０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。また、センサ部１に用いる光電変換素子としてアモルファスシリコン材料を用いていたが、代わりに有機材料等を用いてもよい。
表示パネル１２１は、第１主面１２１ａと、第１主面１２１ａと反対側の第２主面１２１ｂとを有する。第１主面１２１ａは、表示素子からの光Ｌ１をカバーガラス１２３に向けて照射して、画像を表示する面である。第１主面１２１ａは、画像を表示する表示領域ＤＡを有する。
タッチパネル１２２は、例えば静電容量方式により、カバーガラス１２３の表面に接触又は近接する指Ｆｇを検出する。タッチパネル１２２は、透光性を有し、光Ｌ１及びカバーガラス１２３と空気との界面で反射した光Ｌ２を透過できる。なお、表示装置１２０は、タッチパネル１２２を有さない構成であってもよい。また、表示パネル１２１は、タッチパネル１２２と一体化されていてもよく、タッチパネル１２２の機能を内蔵してもよい。
カバーガラス１２３は、表示パネル１２１等を保護するための部材であり、表示パネル１２１等を覆っている。カバーガラス１２３は、例えばガラス基板である。なお、カバーガラス１２３に限定されず、樹脂基板等がタッチパネル１２２の上に設けられていてもよい。
センサ部１は、表示パネル１２１の第２主面１２１ｂと対向して設けられる。センサ部１は、カバーガラス１２３と空気との界面で反射した光Ｌ２を検出することで、指Ｆｇの表面の凹凸を検出できる。センサ部１は大面積化が容易であるため、センサ部１の検出領域ＡＡは、表示パネル１２１の表示領域ＤＡの全体と対向して設けられる。なお、これに限定されず、検出領域ＡＡは、表示パネル１２１の表示領域ＤＡの一部と対向していてもよい。
図１４は、変形例に係る検出装置を示す平面図である。図１５は、変形例に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、センサ部１は、絶縁基板２１と、センサ部１０と、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、アナログフロントエンド回路（以下、ＡＦＥ（Analog Front End）と表す）４８と、制御回路１０２と、電源回路１０３と、を有する。
図１４に示すように、絶縁基板２１には、フレキシブルプリント基板７１を介して制御基板１０１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板７１には、ＡＦＥ４８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、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。電源回路１０３は、電源信号ＳＶＳ（図３参照）等の電圧信号をセンサ部１０及びゲート線駆動回路１５に供給する。
図１４に示すように、絶縁基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、センサ部１０が有する複数のフォトダイオードＰＤ（図３参照）と重なる領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、フォトダイオードＰＤと重ならない領域である。すなわち、周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と絶縁基板２１の端部との間の領域である。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。
図１５に示すように、センサ部１は、さらに検出制御部１１と検出部４０と、を有する。検出制御部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、ＡＦＥ４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。
センサ部１０は、光電変換素子であるフォトダイオードＰＤを有する光センサである。センサ部１０が有するフォトダイオードＰＤは、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。また、センサ部１０は、ゲート線駆動回路１５から供給される駆動信号に従って検出を行う。
検出制御部１１は、ゲート線駆動回路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。検出制御部１１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ゲート線駆動回路１５に供給する。また、検出制御部１１は、選択信号ＳＥＬ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。
ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線ＧＣＬ（図１６参照）を駆動する回路である。ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線ＧＣＬに駆動信号を供給する。これにより、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬに接続された複数のフォトダイオードＰＤを選択する。
信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬ（図１６参照）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、検出制御部１１から供給される選択信号ＳＥＬに基づいて、選択された信号線ＳＧＬとＡＦＥ４８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ＰＤの検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。
検出部４０は、ＡＦＥ４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、記憶部４６と、検出タイミング制御部４７と、を備える。検出タイミング制御部４７は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、ＡＦＥ４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、が同期して動作するように制御する。
ＡＦＥ４８は、少なくとも検出信号増幅部４２及びＡ／Ｄ変換部４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換部４３は、検出信号増幅部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。
信号処理部４４は、ＡＦＥ４８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。信号処理部４４は、指が検出面に接触又は近接した場合に、ＡＦＥ４８からの信号に基づいて指や掌の表面の凹凸を検出できる。
記憶部４６は、信号処理部４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶部４６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ回路等であってもよい。
座標抽出部４５は、信号処理部４４において指の接触又は近接が検出されたときに、指等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。座標抽出部４５は、センサ部１０の各フォトダイオードＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指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、座標抽出部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。
次に、センサ部１のより具体的な回路構成例について説明する。図１６は、変形例に係る検出装置を示す回路図である。
図１６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。各部分検出領域ＰＡＡについては、図３を参照して説明したものと同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、変形例では、電源信号ＳＶＳ及び基準信号ＶＲ１は、電源回路１０３から供給される。
図１６に示すように、ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列された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ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８は、第２方向Ｄｙに配列され、それぞれゲート線駆動回路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ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８を区別して説明する必要がない場合には、単にゲート線ＧＣＬと表す。ゲート線ＧＣＬの数は８本であるが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＣＬは、８本以上、例えば２５６本配列されていてもよい。
信号線ＳＧＬは、信号線選択回路１６を介してＡＦＥ４８に接続される。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に接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ１２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。信号線ＳＧＬの数は１２本であるが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、１２本以上、例えば２５２本配列されていてもよい。また、図１６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。
ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ等の各種制御信号を、レベルシフタ１５１を介して受け取る。ゲート線駆動回路１５は、図示しない複数のスイッチング素子を有している。ゲート線駆動回路１５は、係るスイッチング素子の動作により、複数のゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路１５は、選択されたゲート線ＧＣＬを介して、複数のスイッチング素子Ｔｒに駆動信号を供給する。これにより、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。
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（例えば、出力信号線Ｌｏｕｔ１、Ｌｏｕｔ２）と、スイッチング素子ＴｒＳと、を有する。複数のスイッチング素子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ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＧＬ７、ＳＧＬ８、…、ＳＧＬ１２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ＡＦＥ４８に接続される。複数の選択信号線Ｌｓｅｌとは、図１６に示す選択信号線Ｌｓｅｌ１、Ｌｓｅｌ２、…、Ｌｓｅｌ６を包括した記載である。
ここで、信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＧＬ７、ＳＧＬ８、…、ＳＧＬ１２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スイッチング素子ＴｒＳのゲートに接続される。具体的には、選択信号線Ｌｓｅｌ１、Ｌｓｅｌ２、…、Ｌｓｅｌ６は、信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６に対応するスイッチング素子ＴｒＳと接続される。また、選択信号線Ｌｓｅｌ１は、信号線ＳＧＬ１に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ７に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。選択信号線Ｌｓｅｌ２は、信号線ＳＧＬ２に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ８に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。
制御回路１０２（図１４参照）は、レベルシフタ１６１を介して、選択信号を順次選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。図１６では、係る選択信号として、選択信号線Ｌｓｅｌ１に供給される選択信号ＳＥＬ１、選択信号線Ｌｓｅｌ２に供給される選択信号ＳＥＬ２、…、選択信号線Ｌｓｅｌ６に供給される選択信号ＳＥＬ６を示している。これにより、信号線選択回路１６は、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同時に１本ずつ信号線ＳＧＬを選択する。このような構成により、センサ部１は、ＡＦＥ４８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。
図１６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及びスイッチング素子ＴｒＲを有する。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、複数のスイッチング素子ＴｒＲのゲートに接続される。
制御回路１０２は、リセット信号ＲＳＴ２を、レベルシフタ１７１を介してリセット信号線Ｌｒｓｔに供給する。これにより、複数のスイッチング素子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ＶＲ１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に基準信号ＶＲ１が供給される。
電源回路１０３は、所定の電源信号をフォトダイオードＰＤのカソードに供給する。また、リセット期間が開始する前に、制御回路１０２は、高レベル電圧信号の基準信号ＶＲ１及びリセット信号ＲＳＴ２を、リセット回路１７に供給する。制御回路１０２は、ゲート線駆動回路１５にスタート信号ＳＴＶを供給し、リセット期間を開始する。
リセット期間において、ゲート線駆動回路１５に含まれるシフトレジスタは、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ及びリセット信号ＲＳＴ１に基づいて、順次ゲート線ＧＣＬを選択する。ゲート線駆動回路１５は、駆動信号をゲート線ＧＣＬに順次供給する。駆動信号は、高レベル電圧と低レベル電圧を含むパルス状の波形を有する。
リセット期間中に、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａが順次信号線ＳＧＬと電気的に接続され、基準信号ＶＲ１が供給される。この結果、容量素子Ｃａの容量がリセットされる。
駆動信号２５６がゲート線ＧＣＬに供給された後に、部分検出領域ＰＡＡでの露光期間が開始する。なお、各ゲート線ＧＣＬに対応する各部分検出領域ＰＡＡの露光期間は、開始のタイミング及び終了のタイミングが共有するゲート線ＧＣＬ毎に異なっている。露光期間は、例えば、駆動信号が高レベル電圧から低レベル電圧に変化したタイミングで開始される。また、露光期間は、駆動信号が低レベル電圧から高レベル電圧に変化したタイミングで終了する。各部分検出領域ＰＡＡの露光期間の長さは等しい。
露光期間では、各部分検出領域ＰＡＡで、フォトダイオードＰＤに照射された光に応じて電流が流れる。この結果、各容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。
各容量素子Ｃａの読み出し期間が開始する前のタイミングで、制御回路１０２は、リセット回路１７の動作を停止させるリセット期間を設ける。読み出し期間では、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬに駆動信号を順次供給する。
読み出し期間中、制御回路１０２は、選択信号ＳＥＬ１、…、ＳＥＬ６を、信号線選択回路１６に順次供給する。これにより、駆動信号により選択された部分検出領域ＰＡＡの信号線ＳＧＬが順次、又は同時にＡＦＥ４８に接続される。この結果、検出信号ＶｄｅｔがＡＦＥ４８に供給される。同様に、各駆動信号が高レベル電圧ＶＧＨとなる期間ごとに、信号線選択回路１６が順次信号線ＳＧＬを選択する。これにより、読み出し期間で、センサ部１は、全ての部分検出領域ＰＡＡの検出信号ＶｄｅｔをＡＦＥ４８に出力することができる。
センサ部１は、リセット期間、露光期間及び読み出し期間を、繰り返し実行して指紋検出を行ってもよい。或いは、センサ部１は、指等が検出面に接触又は近接したことを検出したタイミングで、検出動作を開始してもよい。
表示パネル１２１とセンサ部１との間には、実施形態の光フィルタ７０と同様の構成が設けられる。すなわち、変形例の検出装置９０Ａは、光フィルタ７０とセンサ部１とを備える。係る光フィルタ７０は、光フィルタ７０Ａに置換されてもよい。以上、変形例のセンサ部１について説明したが、実施形態のセンサ部８０は、変形例のセンサ部１であってもよい。その場合、図２及び図３を参照して説明したセンサ部８０の具体的構成が、変形例のセンサ部１に置換される。
なお、変形例においても、表示パネル１２１と光フィルタ７０との間に、実施形態の赤外線カットフィルタ６２と同様の構成が設けられてもよい。言い換えれば、実施形態及び変形例において、赤外線カットフィルタ６２は必須でない。
また、上述の説明では、実施形態における表示部６１及び変形例における表示パネル１２１のような表示パネルが設けられ、検出装置の光センサが検出する光の光源として当該表示パネルを利用する例を示しているが、検出装置の具体的な構成はこれに限られるものでない。検出装置は、表示パネルを備えなくてもよい。すなわち、画像を表示することを想定しない検出用の光を照射する専用の光源が設けられていてもよいし、外光を利用する想定で光源が省略されていてもよい。
また、実施形態及び変形例において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
７０ 光フィルタ
７１ 基部
７２ アパーチャ
７５ 部分領域
９０，９０Ａ 検出装置
Ｃ 中心点
ＰＤ フォトダイオード

Claims (6)

  1. マトリクス状に配置された複数の光センサと、
    前記複数の光センサによる光の検出面側に設けられる光フィルタとを備え、
    前記光フィルタは、光を透過しない基部と、前記基部に設けられて光を通過させる複数のアパーチャとを備え、
    前記基部における前記複数のアパーチャの配置は、所定の一点側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置と、前記所定の一点側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置と、を含む
    検出装置。
  2. 前記複数のアパーチャのうち最も近接した位置にある２つのアパーチャ同士のピッチは、隣接する２つの光センサ同士のピッチ以下である
    請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記複数のアパーチャのうち最も離れた位置にある２つのアパーチャ同士のピッチは、隣接する２つの光センサ同士のピッチ以下である
    請求項１又は２に記載の検出装置。
  4. 前記複数のアパーチャの配置は、前記右周りの渦巻き状に並ぶアパーチャの列を円周方向に第１所定数並べた配置であり、かつ、前記左周りの渦巻き状に並ぶアパーチャの列を円周方向に第２所定数並べた配置であり、
    前記第１所定数と前記第２所定数の関係は、フィボナッチ数列において連続する２つの異なる値の関係である
    請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
  5. 前記光フィルタは、前記光の検出面に沿って配置される複数の部分領域を有し、
    １つの部分領域における前記複数のアパーチャの配置は、当該１つの部分領域の中心点側から外側に向かって右周りの渦巻き状に並ぶ配置と、前記中心点側から外側に向かって左周りの渦巻き状に並ぶ配置と、を含む
    請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検出装置と、
    前記検出装置の検出面側に配置される表示パネルと、を有する
    表示装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019512762A (ja) 2016-01-29 2019-05-16 シナプティクス インコーポレイテッド ディスプレイ下の光学指紋センサ
JP2019003650A (ja) 2017-06-15 2019-01-10 神盾股▲ふん▼有限公司 光学指紋センサーおよびその感知モジュールの製造方法
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