(57)【要約】【課題】光電変換素子の特性に影響を受けることなく、異なる期間における信号を取得することが可能な光検出回路を提供する。【解決手段】光検出回路の構造を、光電変換素子にｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号出力回路が接続された構造とする。そして、ｎ個の信号出力回路を、（１）光電変換素子への光の入射量に応じてゲート電位が変動し、当該ゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタ、（２）トランジスタのゲート電位を保持する第１のスイッチング素子、（３）トランジスタからの出力信号を制御する第２のスイッチング素子を備えた構造とする。これにより、光電変換素子への光の入射量に基づく情報を、各信号出力回路のトランジスタのゲート電位として保持した後、第２のスイッチング素子をオン状態として、光電変換素子の特性に影響を受けることなく異なる期間における信号を取得することができる。【選択図】図１
2014074713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子と接続されたｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号出力回路と、を備え、
ｎ個の前記信号出力回路は、
前記光電変換素子への光の入射量に応じてゲート電位が変動し、前記ゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタと、
前記光電変換素子と前記トランジスタ間に接続され、前記ゲート電位を保持する第１のスイッチング素子と、
前記信号の出力制御を行う第２のスイッチング素子と、を有し、
ｎ個の前記信号出力回路に保持される前記ゲート電位は、各々が異なる期間における前記光電変換素子への光の入射量に基づく電位であり、
ｎ個の前記信号出力回路に前記ゲート電位を保持した後に、ｎ個の前記信号出力回路の各々から前記ゲート電位に応じた前記信号を出力することを特徴とする光検出回路。
【請求項２】
ｎ個の前記信号出力回路の前記第２のスイッチング素子に接続され、前記第２のスイッチング素子の動作状態を制御する信号を伝送する配線を有する、請求項１に記載の光検出回路。
【請求項３】
前記第１のスイッチング素子が、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタである、請求項１または請求項２に記載の光検出回路。
【請求項４】
前記トランジスタおよび前記第２のスイッチング素子が、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタである、請求項３に記載の光検出回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光検出回路をマトリクス状に備え、
マトリクス状の前記光検出回路の全てにおいて、前記光検出回路の備えるｎ個の前記信号出力回路に前記ゲート電位を保持した後、各々の前記光検出回路から前記ゲート電位に応じたｎ個の信号を出力することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
放射線照射源と、
前記放射線照射源から出力される放射線を受けて光を出力するシンチレータと、
マトリクス状に設置された請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光検出回路および前記光検出回路の動作を制御する光検出回路制御部を備えた光検出機構と、
前記光検出回路制御部から出力される信号の比較処理を行う検出信号比較部と、を有し、
前記光検出機構は、マトリクス状の前記光検出回路の全てにおいて、前記光検出回路の備えるｎ個の前記信号出力回路に前記ゲート電位を保持した後、各々の前記光検出回路から前記ゲート電位に応じたｎ個の前記信号を出力し、
前記検出信号比較部は、各々の前記光検出回路から出力されるｎ個の前記信号について、前記光検出回路毎に比較処理を行うことを特徴とする、放射線撮像装置。
【請求項７】
表示素子および請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光検出回路を有する画素をマトリクス状に備える表示部と、
前記表示素子の動作を制御する表示素子制御部と、
前記光検出回路の動作を制御する光検出回路制御部と、
前記光検出回路制御部から出力される信号を用いて画像信号を生成する画像信号生成部と、を有し、
マトリクス状の前記画素が備える前記光検出回路の全てにおいて、前記光検出回路の備えるｎ個の前記信号出力回路にゲート電位を保持した後、各々の前記光検出回路から前記ゲート電位に応じたｎ個の前記信号を出力し、
前記画像信号生成部は、各々の前記光検出回路から出力されるｎ個の前記信号について、前記光検出回路毎に画像信号生成処理を行うことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項８】
光電変換素子と、
前記光電変換素子と接続されたｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号出力回路と、を備え、
ｎ個の前記信号出力回路は、
前記光電変換素子への光の入射量に応じてゲート電位が変動し、前記ゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタと、
前記光電変換素子と前記トランジスタ間に接続され、前記ゲート電位を保持する第１のスイッチング素子と、
前記トランジスタから出力される前記信号の制御を行う第２のスイッチング素子と、を有し、
前記光電変換素子への光の入射量に基づく電位を、前記第１のスイッチング素子をオフ状態とすることで前記ゲート電位として保持する工程を、前記信号出力回路毎に異なる期間で行った後、
前記第２のスイッチング素子をオン状態として前記ゲート電位に応じた前記信号を出力する工程を行うことを特徴とする、光検出回路の動作方法。
【請求項９】
前記ゲート電位を初期状態とする動作を、ｎ個の前記信号出力回路において同時に行う、請求項８に記載の光検出回路の動作方法。
【請求項１０】
前記第２のスイッチング素子をオン状態とする動作およびオフ状態とする動作を、ｎ個の前記信号出力回路において同時に行う、請求項８または請求項９に記載の光検出回路の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出回路および光検出回路を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野において、外部からの光を受光して当該光の入射量に応じた信号を出力する回路（以下、「光検出回路」とも記載する）を備えた半導体装置が用いられている。
【０００３】
光検出回路としては、例えばＣＭＯＳ回路を備えた光検出回路（以下、ＣＭＯＳセンサとも記載する）などがあり、ＣＭＯＳセンサは、光の入射量に応じた電流を流すことのできる光電変換素子（例えば、フォトダイオードなど）と、光電変換素子への光の入射量に基づいた電位を保持し、当該電位に応じた信号を出力する信号出力回路とを有している。
【０００４】
なお、ＣＭＯＳセンサは、信号出力回路に保持された電位（電荷ともいえる）を初期状態にする動作（リセット動作ともいう）と、光電変換素子に流れる光電流の量に対応した電位を生成する動作（電位生成動作ともいう）と、当該電位に応じた信号を出力する動作（出力動作ともいう）を、ＭＯＳトランジスタを含んだ信号出力回路で行うことにより、光電変換素子への光の入射量を検出する。
【０００５】
光検出回路を備えた半導体装置として、例えば、マトリクス状に配置された複数の画素の各々に光検出回路が設けられた画像表示装置などが一例として挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
当該画像表示装置では、表示画面上に被検出物（例えば、ペンや指など）が存在した場合、当該画像表示装置から発せられた光の一部が被検出物により反射され、その反射光の量を光検出回路により検出することにより、被検出物の表示画面上での存在領域の検出を行うことができる。
【０００７】
また、光検出回路を備えた半導体装置としては、シンチレータ、および複数の光検出回路を備えるフラットパネルディテクタが設けられた医療用画像診断装置などが一例として挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
当該医療用画像診断装置では、放射線照射源から照射された放射線（例えば、Ｘ線など）を人体に照射し、人体を透過した放射線をシンチレータにより光（例えば、可視光など）に変換し、当該光をフラットパネルディテクタが備える光検出回路により検出して撮像データを構成することで、人体内部の画像を電子データとして取得することができる。
【０００９】
しかし、上記のように、半導体装置内に設けられた光検出回路により各種情報を取得する半導体装置において、光検出回路から出力される信号（検出信号ともいう）は、情報取得に必要な信号（必須信号ともいう）だけでなく、不要な信号（ノイズ信号ともいう）を含んだ複合信号である場合がある。
【００１０】
例えば、上述の画像表示装置では、「被検出物により反射されて光検出回路に入射する光」に応じて光検出回路から出力される信号は必須信号であるのに対し、「太陽光や蛍光灯など装置の外部から入射する光（外光）」に応じて光検出回路から出力される信号はノイズ信号となる。
【００１１】
また、上述の医療用画像診断装置において、シンチレータより発せられる光には、放射線照射停止後も発光が続く現象（いわゆる、アフターグローと呼ばれる現象）が存在するため、フラットパネルディテクタの受ける光は、「放射線の照射により発せられる光」と、「アフターグローにより発せられる光」の両方を含んだ光となる場合がある。
【００１２】
この場合、「放射線の照射により発せられる光」に応じて光検出回路から出力される信号は必須信号であるのに対し、「アフターグローにより発せられる光」に応じて光検出回路から出力される信号はノイズ信号となる。
【００１３】
上述のように、光検出回路から出力される検出信号に必須信号だけでなくノイズ信号も含まれてしまう問題を解決するためには、複合信号からノイズ信号のみを選択的に除去することが有効である。これを行うために、例えば画像表示装置では、非特許文献１のようにマトリクス状に配置された光検出回路（ＣＭＯＳセンサ）を有する装置が提案されている。
【００１４】
非特許文献１の画像表示装置（非特許文献１の図３参照）では、マトリクス状に配置された光検出回路（非特許文献１では、フォトセンサと記載されている）は、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２および容量ＣＩＮＴが信号出力回路として機能し、素子Ｄ１が光電変換素子として機能する。
【００１５】
そして、バックライトを点灯して被検出物に光を照射する期間において、奇数行目の光検出回路でリセット動作及び電位生成動作を行った後、バックライトを非点灯として被検出物に光を照射しない期間において、偶数行目の光検出回路でリセット動作及び電位生成動作を行う。
【００１６】
なお、バックライトの点滅の間隔は短く、バックライトの点灯時と非点灯時とで被検出物はほとんど移動しないと見なす。
【００１７】
その後、隣接する２行の光検出回路において同時に出力動作を行い、それらの検出信号の差分をとる。そして、当該動作を順次繰り返し、全行の光検出回路の出力動作を行う。
【００１８】
こうして得られた隣接する２行の光検出回路により得られた検出信号の差分は、バックライト点灯時における光検出回路への光の入射量に応じた信号（複合信号）から、バックライト非点灯時における光検出回路への光の入射量に応じた信号（ノイズ信号）が排除されているため、必須信号のみが含まれた正確な信号であるといえる。
【００１９】
つまり、光検出回路を用いて複数の検出信号（少なくとも２個以上の検出信号）を取得し、当該複数の検出信号を用いて正確な検出信号を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−０７９５８９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０７８５号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】Ｋ．Ｔａｎａｋａ  ｅｔ．ａｌ，  ”Ａ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＬＣＤ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｐｕｔ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ”，  ＳＩＤ  ２０１０  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ．６８０−６８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、非特許文献１に記載の構造では、異なる期間（バックライト点灯時およびバックライト非点灯時）における検出信号を取得するためには、少なくとも隣接する２つの光検出回路を必要とする。
【００２３】
このため、２つの光検出回路の光電変換素子の特性（例えば受光感度など）に差がある場合、２つの光検出回路から出力される検出信号には光電変換素子の特性差が含まれてしまう。
【００２４】
上記の課題に鑑み、開示する発明の一態様は、光電変換素子の特性に影響を受けることなく、異なる期間における検出信号を取得することが可能な光検出回路を提供することを目的の一つとする。
【００２５】
また、開示する発明の一態様は、上記光検出回路を備える半導体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】
【００２６】
上述課題を解決するため、開示する発明の一態様では、光検出回路の構造を、一つの光電変換素子にｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号出力回路が接続し、ｎ個の信号出力回路を、（１）光電変換素子への光の入射量に応じてゲート電位が変動し、当該ゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタ、（２）光電変換素子とトランジスタ間に接続され、トランジスタのゲート電位を保持する第１のスイッチング素子、（３）トランジスタから出力される信号の制御を行う第２のスイッチング素子、を備えた構造とする。
【００２７】
信号出力回路を上述した構造とした場合、第１のスイッチング素子をオフ状態とすることでトランジスタのゲート電位を保持できるため、光電変換素子への光の入射量に基づく情報を、異なる期間毎に別の信号出力回路に保持できる。そして、ｎ個の信号出力回路において、それぞれ異なる期間における情報（光電変換素子への光の入射量に基づく情報）を保持した後に、第２のスイッチング素子をオン状態とすることで、光電変換素子の特性に影響を受けることなく、異なる期間における信号を取得することが可能となる。
【００２８】
すなわち、本発明の一態様は、光電変換素子と、光電変換素子と接続されたｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号出力回路を備え、ｎ個の前記信号出力回路は、光電変換素子への光の入射量に応じてゲート電位が変動しゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタと、光電変換素子とトランジスタ間に接続されゲート電位を保持する第１のスイッチング素子と、信号の出力制御を行う第２のスイッチング素子を有し、ｎ個の信号出力回路に保持されるゲート電位は、各々が異なる期間における光電変換素子への光の入射量に基づく電位であり、ｎ個の信号出力回路にゲート電位を保持した後にｎ個の信号出力回路の各々からゲート電位に応じた信号を出力することを特徴とする光検出回路である。
【００２９】
光検出回路を上述した構造とすることにより、光電変換素子の特性に影響を受けることなく、異なる期間における信号を取得することが可能な光検出回路とすることができる。
【００３０】
なお、上述の光検出回路において、ｎ個の信号出力回路の第２のスイッチング素子に接続され、第２のスイッチング素子の動作状態を制御する信号を伝送する配線を有する構造とする事により、各々の信号出力回路における第２のスイッチング素子のオンオフ動作に必要な配線を少なくすることができる。また、ｎ個の信号出力回路からの信号の出力を同時に行うこともできるため、信号の取得を短時間で行うことができる。
【００３１】
そして、上述の光検出回路において、第１のスイッチング素子を、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタとした場合、第１のスイッチング素子はオフ電流が非常に低く、トランジスタのゲート電位を長時間保持できる。このため、信号出力回路から出力される信号は、光電変換素子への光の入射量に対応した情報を極めて正確に含む信号となる。
【００３２】
なお、第１のスイッチング素子に加えて更に、第２のスイッチング素子およびトランジスタを、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタとした場合、信号出力回路の備える素子を同一の工程で作製することができるため、光検出回路の作製に係る時間やコストを低減できる。
【００３３】
また、上述の光検出回路を半導体装置に用いる場合は、光検出回路をマトリクス状に備え、マトリクス状の光検出回路の全てにおいて、光検出回路の備えるｎ個の信号出力回路にゲート電位を保持した後、各々の光検出回路からゲート電位に応じたｎ個の信号を出力する構造とすることで、全ての光検出回路から短時間で、異なる期間における信号を取得することが可能となる。
【００３４】
半導体装置の具体的な一例としては、例えば放射線撮像装置がある。放射線撮像装置に上述の光検出回路を用いる場合は、放射線照射源と、放射線照射源から出力される放射線を受けて光を出力するシンチレータと、マトリクス状に設置された光検出回路および光検出回路の動作を制御する光検出回路制御部を備えた光検出機構と、光検出回路制御部から出力される信号の比較処理を行う検出信号比較部を有し、光検出機構は、マトリクス状の光検出回路の全てにおいて光検出回路の備えるｎ個の信号出力回路にゲート電位を保持した後、各々の光検出回路からゲート電位に応じたｎ個の前記信号を出力し、検出信号比較部は、各々の光検出回路から出力されるｎ個の信号について光検出回路毎に比較処理を行う構造とすればよい。
【００３５】
放射線撮像装置とは異なる半導体装置の具体的な一例としては、例えば画像表示装置がある。画像表示装置に上述の光検出回路を用いる場合は、表示素子および光検出回路を有する画素をマトリクス状に備える表示部と、表示素子の動作を制御する表示素子制御部と、光検出回路の動作を制御する光検出回路制御部と、光検出回路制御部から出力される信号を用いて画像信号を生成する画像信号生成部を有し、マトリクス状の画素が備える光検出回路の全てにおいて、光検出回路の備えるｎ個の信号出力回路にゲート電位を保持した後、各々の光検出回路からゲート電位に応じたｎ個の前記信号を出力し、画像信号生成部は、各々の光検出回路から出力されるｎ個の信号について、光検出回路毎に画像信号生成処理を行う構造とすればよい。
【００３６】
また、本発明の一態様は、光電変換素子と、光電変換素子と接続されたｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号出力回路を備え、ｎ個の信号出力回路は、光電変換素子への光の入射量に応じてゲート電位が変動してゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタと、光電変換素子とトランジスタ間に接続されゲート電位を保持する第１のスイッチング素子と、トランジスタから出力される信号の制御を行う第２のスイッチング素子を有し、ｎ個の信号出力回路において、光電変換素子への光の入射量に基づく電位を第１のスイッチング素子をオフ状態とすることでゲート電位として保持する工程を、信号出力回路毎に異なる期間で行った後、第２のスイッチング素子をオン状態としてゲート電位に応じた信号を出力する工程を行うことを特徴とする光検出回路の動作方法である。
【００３７】
光検出回路を上述の動作方法で駆動させることにより、光検出回路において、光電変換素子の特性に影響を受けることなく、異なる期間における光電変換素子への光の入射量に応じた信号を短時間で取得することができる。
【００３８】
なお、上述の光検出回路の動作方法において、ゲート電位を初期状態とする動作をｎ個の信号出力回路において同時に行うことにより、ｎ個の信号出力回路におけるゲート電位のリセットを同時に行うことができるため、信号の取得を短時間で行うことができる。
【００３９】
また、上述の光検出回路の動作方法において、第２のスイッチング素子をオン状態とする動作およびオフ状態とする動作をｎ個の信号出力回路において同時に行うことにより、ｎ個の信号出力回路からの信号の出力を同時に行うこともできるため、信号の取得を短時間で行うことができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の一態様のように、光検出回路の構造を、光電変換素子にｎ個（ｎは２以上の自然数）の出力回路が接続された構造とし、当該出力回路においては、生成された電位の大きさにより出力される信号が変化するトランジスタと、出力回路からの電位のリークを防止する第１のスイッチング素子と、トランジスタからの出力信号の制御を行う第２のスイッチング素子を有した構造とする。そして、ｎ個の出力回路において、出力回路毎に異なる期間で（タイミングで）信号を保持した後、ｎ個の出力回路から信号を出力する。
【００４１】
これにより、光電変換素子の特性に影響を受けることなく、かつ、異なる期間における信号の取得が可能な光検出回路とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】光検出回路の構造および動作フローを説明する図。
【図２】光検出回路の動作フローを説明する図。
【図３】光検出回路の構造および動作フローを説明する図。
【図４】光検出回路の動作フローを説明する図。
【図５】光検出回路の構造を説明する図。
【図６】光検出回路の構造を説明する図。
【図７】演算増幅回路を説明する図。
【図８】光検出回路のレイアウトを説明する図。
【図９】光検出回路のレイアウトを説明する図。
【図１０】放射線撮像装置の構造を説明する図。
【図１１】放射線撮像装置の動作を説明する図。
【図１２】画像表示装置の構造を説明する図。
【図１３】画像表示装置の構造を説明する図。
【図１４】画像表示装置の動作を説明する図。
【図１５】光検出回路の構造を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、発明を実施するための形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００４４】
なお、以下に説明する実施の形態において、トランジスタの「一方の端子」とは「ソース電極およびドレイン電極の一方」を表し、トランジスタの「他方の端子」とは、「ソース電極およびドレイン電極の他方」を表す。つまり、トランジスタの「一方の端子」が「ソース電極」である場合、トランジスタの「他方の端子」は「ドレイン電極」を表す。
【００４５】
また、本明細書中において、電気的な接続とは、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、電気的に接続している状態とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
【００４６】
なお、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも高い電位とした状態において、ソース電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以下であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。また、ｐチャネル型トランジスタにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも低い電位とした状態において、ソース電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以上であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、光検出回路の構造および動作方法について、図１および図２を用いて説明する。
【００４８】
＜光検出回路の構造＞
図１（Ａ）は、光検出回路の構成を表す回路図の一例である。光検出回路は、光電変換素子１００と、光電変換素子１００と接続された２個の信号出力回路（第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２）を備えている。
【００４９】
＜光電変換素子の説明＞
光電変換素子１００として、図１ではフォトダイオードを記載している。当該フォトダイオードは、外部からの光の入射により電流が発生する性質を有しており、入射した光の強度により流れる光電流の値が変化する。なお、光電変換素子１００がフォトダイオードに限定されることはない。例えば、光電変換素子１００を可変抵抗素子とした構成でもよい。可変抵抗素子には、一対の電極と、その一対の電極間に設けられたｉ型の導電型を有する非晶質シリコン層を有する構成を用いることができる。当該ｉ型非晶質シリコン層は、光が照射されることにより抵抗が変化するため、フォトダイオードと同様に用いることができる。
【００５０】
光電変換素子１００は、一方の電極が配線１１１（配線ＰＲとも記載する）と接続され、他方の電極が第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２と接続されている。
【００５１】
勿論、光電変換素子１００の一方の電極を、第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２と接続し、他方の電極を配線１１１と接続した構造としてもよい。
【００５２】
信号出力回路（第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２）は、光電変換素子１００への光の入射量を情報として含む電位を各々の回路内に保持する役割および、当該電位に応じた検出信号を外部に出力する役割を担っている。
【００５３】
本実施の形態の説明において、２個の信号出力回路（第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２）は同一の構造であるため、信号出力回路の備える構成要素については同一の符号を使用する。例えば、第１の信号出力回路１０１の備えるトランジスタと第２の信号出力回路１０２の備えるトランジスタは、共に「トランジスタ１２０」と記載する。
【００５４】
＜検出回路の説明＞
第１の信号出力回路１０１は、光電変換素子１００への光の入射量に応じてゲート電位が変動し、当該ゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタ１２０と、光電変換素子１００とトランジスタ１２０間に接続され両者の接続状態を制御し、トランジスタ１２０のゲートに加わる電位を保持する役割を担う第１のスイッチング素子１２１と、トランジスタ１２０から出力される信号の制御を行う第２のスイッチング素子１２２を有している。
【００５５】
第１の信号出力回路１０１の備えるトランジスタ１２０は、ゲートが配線１１２（配線ＦＤ１とも記載する）と、ソースおよびドレインの一方が配線１１３（配線ＶＲとも記載する）と、ソースおよびドレインの他方が第２のスイッチング素子１２２のソースおよびドレインの一方と接続されている。
【００５６】
第１の信号出力回路１０１の備える第１のスイッチング素子１２１は、トランジスタ１２０のゲートに加わる電位を保持する役割を担うため、オフ時のリーク電流が極力小さいことが好ましい。
【００５７】
オフ時のリーク電流が小さいスイッチング素子としては、例えば、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタを用いることができる。
【００５８】
上述酸化物半導体材料としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体材料を用いたトランジスタの電気的特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。
【００５９】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種または複数種を含んでいてもよい。
【００６０】
酸化物半導体材料を用いた膜は、バンドギャップが３．０電子ボルト以上であり、シリコンのバンドギャップ（１．１電子ボルト）と比較して非常に大きい。
【００６１】
トランジスタのオフ抵抗（トランジスタがオフ状態の時における、ソースとドレイン間の抵抗をいう）は、チャネル形成領域における熱的に励起するキャリアの濃度に反比例する。ドナーやアクセプタによるキャリアが全く存在しない状態（真性半導体）であっても、シリコンの場合にはバンドギャップが１．１電子ボルトであるため、室温（３００Ｋ）での熱励起キャリアの濃度は１×１０１１ｃｍ−３程度である。
【００６２】
一方、酸化物半導体材料を用いた膜のバンドギャップは、上述のとおり一般的に３．０電子ボルト以上と大きく、例えばバンドギャップが３．２電子ボルトの場合では、熱励起キャリアの濃度は１×１０−７ｃｍ−３程度となる。電子移動度が同じ場合、抵抗率は、キャリア濃度に反比例するので、バンドギャップ３．２電子ボルトの半導体の抵抗率は、シリコンより１８桁も大きい。
【００６３】
このようなバンドギャップの広い酸化物半導体材料をチャネル形成領域に適用したトランジスタは極めて低いオフ電流を実現できる。
【００６４】
そして、当該トランジスタを第１のスイッチング素子１２１として用い、光電変換素子１００への光の入射量に基づいてトランジスタ１２０のゲート電位が変動した後に第１のスイッチング素子１２１をオフ状態とすることで、トランジスタ１２０のゲート電位を配線１１２に長時間保持することができる。
【００６５】
なお、上述では第１のスイッチング素子１２１の一例として、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタについての説明を行ったが、オフ電流が低い他のスイッチング素子を用いてもよい。例えば、磁気抵抗効果を用いたトランジスタ（スピントランジスタなどとも言われる）や、ゲート絶縁膜として強誘電体材料を用いたトランジスタ（強誘電体トランジスタなどとも言われる）などを用いることができる。
【００６６】
トランジスタ１２０のドレイン（またはソース）からは、トランジスタ１２０のゲート電位に応じた信号が出力される。したがって、当該信号は「光電変換素子１００への光の入射量を情報として含む信号」と捉えることもできる。
【００６７】
第１のスイッチング素子１２１である、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタは、ソースおよびドレインの一方が光電変換素子１００の他方の電極と、ソースおよびドレインの他方がトランジスタ１２０のゲートと、ゲートが配線１１４（配線ＴＸ１とも記載する）と接続されている。
【００６８】
なお、本実施の形態等では、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタを第１のスイッチング素子１２１として記載しているが、接続状態（導通状態）のオンオフを切り替えることが可能な素子であればトランジスタに限定されるものではなく、様々な公知技術を用いることができる。
【００６９】
第１の信号出力回路１０１が備える第２のスイッチング素子１２２は、ソースおよびドレインの一方がトランジスタ１２０のソースおよびドレインの他方と、ソースおよびドレインの他方が配線１１５（配線ＯＵＴとも記載する）と、ゲートが配線１１６（配線ＳＥ１とも記載する）と接続されている。
【００７０】
図１（Ａ）のように第２のスイッチング素子１２２をトランジスタとした場合、当該トランジスタのＶｇｓ（ソースを基準とした場合のゲートとソース間の電圧差）をしきい値電圧より十分大きな電圧とすることにより、トランジスタ１２０から出力される信号が配線１１５（ＯＵＴ）に出力される。
【００７１】
なお、配線１１５（ＯＵＴ）には、積分回路が接続されていてもよい。配線１１５（ＯＵＴ）に積分回路が接続されていることにより、信号のＳ／Ｎ比を高めることができ、より微弱な光を検出することができる。積分回路の具体的な構成例については、実施の形態２にて記載する。
【００７２】
第２の信号出力回路１０２は、光電変換素子１００への光の入射量に応じてゲート電位が変動し、当該ゲート電位に応じた信号を出力するトランジスタ１２０と、光電変換素子１００とトランジスタ１２０間に接続され両者の接続状態を制御し、トランジスタ１２０のゲートに加わる電位を保持する役割を担う第１のスイッチング素子１２１と、トランジスタ１２０から出力される信号の制御を行う第２のスイッチング素子１２２を有している。
【００７３】
第２の信号出力回路１０２の備えるトランジスタ１２０は、ゲートが配線１３２（配線ＦＤ２とも記載する）と、ソースおよびドレインの一方が配線１１３（配線ＶＲとも記載する）と、ソースおよびドレインの他方が第２のスイッチング素子１２２の一方の電極と電気的に接続されている。
【００７４】
トランジスタ１２０のソースおよびドレインの一方と接続された配線は、第１の信号出力回路１０１における配線１１３と共通の配線を用いている。
【００７５】
第２の信号出力回路１０２の備える第１のスイッチング素子１２１は、トランジスタ１２０のゲートに加わる電位を保持する役割を担うため、オフ電流が極力小さいことが好ましく、例えば、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタを用いることができる。チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタについての説明は、上述した「第１の信号出力回路１０１の説明」に記載した内容を参酌することができる。
【００７６】
チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、第１のスイッチング素子１２１として用い、光電変換素子１００への光の入射量に基づいてトランジスタ１２０のゲート電位が変動した後に第１のスイッチング素子１２１をオフ状態とすることで、トランジスタ１２０のゲート電位を配線１３２に長時間保持することができる。
【００７７】
また、トランジスタ１２０のドレイン（またはソース）からは、トランジスタ１２０のゲート電位に応じた信号（以下、第２の信号出力回路１０２から出力される信号を、第２の信号とも記載する）が出力される。
【００７８】
第１のスイッチング素子１２１である、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタは、ソースおよびドレインの一方が光電変換素子１００の他方の電極と、ソースおよびドレインの他方がトランジスタ１２０のゲートと、ゲートが配線１３４（配線ＴＸ２とも記載する）と接続されている。
【００７９】
なお、本実施の形態等では、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタを第１のスイッチング素子１２１として記載しているが、接続状態（導通状態）のオンオフを切り替えることが可能な素子であれば、トランジスタに限定されるものではない。
【００８０】
第２の信号出力回路１０２の備える第２のスイッチング素子１２２は、ソースおよびドレインの一方がトランジスタ１２０のソースおよびドレインの他方と、ソースおよびドレインの他方が配線１１５（配線ＯＵＴとも記載する）と、ゲートが配線１３６（配線ＳＥ２とも記載する）と接続されている。
【００８１】
第２のスイッチング素子１２２のソースおよびドレインの他方と接続された配線は、第１の信号出力回路１０１における配線１１５と共通の配線を用いている。
【００８２】
光検出回路を上述の構造とすることにより、各々の信号出力回路の備える第１のスイッチング素子１２１を異なるタイミングでオン状態とすることで、異なるタイミングでの光電変換素子１００への光の入射量を検出することができる。第１のスイッチング素子１２１をオフ状態とすることで当該情報をゲート電位として保持できるため、例えば、第１の期間において光電変換素子１００に入射する光が「複合信号」を生成する光であっても、当該光を情報として含む電位を第１の信号出力回路１０１内に保持し、さらに第２の期間において「ノイズ信号」を生成する光を検出し、当該光を情報として含む電位を第２の信号出力回路１０２内に保持することで、光検出回路から「必須信号」の生成に必要な信号を得ることができる。
【００８３】
なお、本実施の形態において、トランジスタ１２０は光電変換素子１００が生成する電気信号を増幅する機能を有するため、高い移動度を有することが好ましい。
【００８４】
高い移動度を備えるトランジスタ１２０としては、例えば、非晶質シリコンや微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどをチャネル形成領域に用いた薄膜トランジスタを適用することが可能である。
【００８５】
一方で、配線１１３（ＶＲ）に不必要な電位を出力することを防ぐため、低いオフ電流特性が必要である。そのため、高い移動度と低いオフ電流を両立できる、酸化物半導体材料をチャネル形成領域に用いたトランジスタでトランジスタ１２０を構成することも有効である。
【００８６】
また、本実施の形態において、第２のスイッチング素子１２２は、信号出力回路からの信号の出力を制御する機能を有するため、高い移動度を有することが好ましい。
【００８７】
高い移動度を備える第２のスイッチング素子１２２としては、例えば、非晶質シリコンや微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどをチャネル形成領域に用いた薄膜トランジスタを適用することが可能である。
【００８８】
一方で、配線１１５（ＯＵＴ）に不必要な電位を出力することを防ぐため、低いオフ電流特性が必要である。そのため、高い移動度と低いオフ電流を両立できる、酸化物半導体材料をチャネル形成領域に用いたトランジスタで第２のスイッチング素子１２２を構成する構成も有効である。
【００８９】
なお、各々の信号出力回路の備える全ての構成要素（トランジスタ１２０、第１のスイッチング素子１２１および第２のスイッチング素子１２２）に、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタを用いることで、信号出力回路の作製プロセスを簡略化することができる。
【００９０】
また、トランジスタ１２０及び第２のスイッチング素子１２２のチャネル形成領域に、例えば、多結晶または単結晶のシリコンなどのように、酸化物半導体材料よりも高い移動度が得られる半導体材料を用いた場合は、信号出力回路からの情報の読み出しを高速で行うことができる。
【００９１】
また、配線１１５（ＯＵＴ）の電位を安定させるために、配線１１５（ＯＵＴ）に容量素子を設けることも有効である。
【００９２】
また、図１（Ａ）では、配線１１３（ＶＲ）と配線１１５（ＯＵＴ）の間に、トランジスタ１２０、第２のスイッチング素子１２２の順に両者が直列に接続された構成であるが、トランジスタ１２０と第２のスイッチング素子１２２の接続順が逆であってもよい。
【００９３】
また、図１（Ａ）では、トランジスタ１２０は半導体層の片側にのみにゲートを備えた構造であるが、トランジスタ１２０が、半導体層を挟んで存在する一対のゲートを備えた構造であってもよい。トランジスタ１２０が半導体層を挟んで存在する一対のゲートを有している場合、一方のゲートは配線１１２（または配線１３２）の電位を与えるフロントゲートとして機能し、他方のゲートはトランジスタ１２０のしきい値等を制御するバックゲートとしての機能することができる。この場合、他方のゲートに印加する電位は、ソース電位に対して−２０Ｖ以上＋２Ｖ以下の範囲とすればよい。なお、他方のゲートに印加する電位を上述範囲で変動させても、トランジスタ１２０のしきい値電圧の変動が信号出力回路の動作に影響を与えないようならば、他方のゲートは電気的に絶縁されたフローティングの状態であってもよい。
【００９４】
以上が、光検出回路の回路構成についての説明である。当該実施の形態にて記載した図１（Ａ）に示す回路構成のレイアウト例について、実施の形態４にて記載する。
【００９５】
なお、本実施の形態に記載の光検出回路は、１つの光電変換素子および当該光電変換素子に接続された２つの信号出力回路を備えた構造であるが、ｎ個（ｎは２以上自然数）の信号出力回路を備えた構造としてもよい。例えば、図１５のように、１つの光電変換素子に対して４つの信号出力回路（第１の信号出力回路１０１、第２の信号出力回路１０２、第３の信号出力回路１０３、および第４の信号出力回路１０４）を備えた構造であってもよい。１つの光電変換素子を４つの信号出力回路で共通化することができるため、配線の共用化、光電変換素子の大面積化が可能となる。また、光電変換素子の面積を大きくする必要が無い場合は、光検出回路の面積を小さくすることができる。
【００９６】
また、本実施の形態に記載の光検出回路の構成は、図５に示すように、第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２にトランジスタ５０１が加えられた構成でもよい。当該トランジスタのゲートは配線１１１（ＰＲ）と電気的に接続され、ソースおよびドレインの一方は配線１１２（ＦＤ１）（または、配線１３２（ＦＤ２））と電気的に接続され、ソースおよびドレインの他方は配線５０２ａ（または、配線５０２ｂ）と電気的に接続され、光電変換素子１００の一方の電極が配線５０３と電気的に接続されている。ここで、配線５０３は光電変換素子１００に逆バイアスを印加するための信号線（低電位線）である。また、配線５０２ａおよび配線５０２ｂは、配線１１２（ＦＤ１）（または、配線１３２（ＦＤ２））を高電位にリセットするための信号線（高電位線）である。
【００９７】
トランジスタ５０１は、配線１１２（ＦＤ１）（または、配線１３２（ＦＤ２））をリセットするためのリセットトランジスタとして機能する。したがって、図１（Ａ）に示す検出回路とは異なり、光電変換素子１００を介したリセット動作は行われず、該光電変換素子は常時逆バイアスが印加されている。配線１１２（ＦＤ１）および配線１３２（ＦＤ２）のリセットは、配線１１１（ＰＲ）の電位を”Ｈｉｇｈ”に制御することで行うことができる。
【００９８】
トランジスタ５０１は、非晶質シリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどのシリコン半導体を用いて形成することも可能であるが、リーク電流が大きいと、電荷蓄積部で電荷が保持できる時間が十分でなくなってしまう。したがって、トランジスタ１２０と同じく、酸化物半導体材料で半導体層（少なくともチャネル形成領域）を形成したオフ電流が極めて小さい特性を有するトランジスタを用いることが好ましい。
【００９９】
＜光検出回路の動作フロー＞
次に、図１（Ａ）に示す光検出回路の動作フローについて、図１（Ｂ）を用いて説明する。
【０１００】
図１（Ｂ）において、１１４Ｓ、１１２Ｓ、１１６Ｓはそれぞれ、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）、配線１１２（ＦＤ１）、配線１１６（ＳＥ１）の電位に相当し、１３４Ｓ、１３２Ｓ、１３６Ｓはそれぞれ、第２の信号出力回路１０２における配線１３４（ＴＸ２）、配線１３２（ＦＤ２）、配線１３６（ＳＥ２）の電位に相当する。また、１１１Ｓ、１１５Ｓはそれぞれ、第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２に共通して用いられている配線１１１（ＰＲ）、配線１１５（ＯＵＴ）の電位に相当する。なお、配線１１３（ＶＲ）の電位は”Ｌｏｗ”で一定値とする。
【０１０１】
まず、時刻Ｔ１において、配線１１１の電位（信号１１１Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）の電位（信号１１４Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”とする（リセット動作開始）。
【０１０２】
これにより、光電変換素子１００に順方向バイアスが印加され、第１の信号出力回路１０１における配線１１２（ＦＤ１）の電位（信号１１２Ｓ）が”Ｈｉｇｈ”となる。なお、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）は”Ｈｉｇｈ”にプリチャージしておく。
【０１０３】
次に、時刻Ｔ２において、配線１１１（ＰＲ）の電位（信号１１１Ｓ）を”Ｌｏｗ”、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）の電位（信号１１４Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”とする（リセット動作終了、電位生成動作開始）。
【０１０４】
これにより、光電変換素子１００への光の入射量に基づいて光電変換素子１００に逆方向電流が流れ、第１の信号出力回路１０１における配線１１２（ＦＤ１）の電位（信号１１２Ｓ）が低下し始める。
【０１０５】
光電変換素子１００は、光が照射されると逆方向電流が増大するので、照射される光の量に応じて第１の信号出力回路１０１における配線１１２（ＦＤ）の電位（信号１１２Ｓ）の低下速度は変化する。すなわち、光電変換素子１００への光の入射量に基づいて、第１の信号出力回路１０１におけるトランジスタ１２０のソースとドレイン間のチャネル抵抗が変化する。
【０１０６】
次に、時刻Ｔ３において、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）の電位（信号１１４Ｓ）を”Ｌｏｗ”とする（電位生成動作終了）。
【０１０７】
本実施の形態等における第１のスイッチング素子１２１は、上述のとおりチャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いたトランジスタであり、オフ電流が極めて小さいため、後の出力動作を行うまで、第１の信号出力回路１０１におけるトランジスタ１２０のゲートに加わる電位を、配線１１２（ＦＤ１）に保持することが可能である。
【０１０８】
なお、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）の電位（信号１１４Ｓ）を”Ｌｏｗ”とする際に、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）と配線１１２（ＦＤ１）の間の寄生容量により、配線１１２（ＦＤ）の電位変化が生じる場合がある。電位変化の変化量が大きい場合、電位生成動作中に光電変換素子１００が生成した電荷量を正確に取得できないことになる。
【０１０９】
電位変化の変化量を低減するには、第１のスイッチング素子１２１として用いているトランジスタのゲートとソース（もしくはゲートとドレイン）間容量を低減する、トランジスタ１２０のゲート容量を増大する、第１の信号出力回路１０１における配線１１２（ＦＤ１）に保持容量を設ける、などの対策が有効である。なお、図１（Ｂ）では、これらの対策を施し、上記電位変化を無視できるものとしている。
【０１１０】
次に、第２の信号出力回路１０２においても、光電変換素子１００への光の入射量を情報として含む電位を第２の信号出力回路１０２内に保持するため、第１の信号出力回路１０１にて行われた上述動作と同様に「リセット動作」、「電位生成動作」を行う。これにより、後の出力動作を行うまで、光電変換素子１００への光の入射量を情報として含む電位を配線１３２に保持できる（時刻Ｔ４から時刻Ｔ６までの動作が、当該内容に相当する）。
【０１１１】
次に、時刻Ｔ７において、第１の信号出力回路１０１における配線１１６（ＳＥ１）の電位（信号１１６Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”（出力動作開始）にすると、第２のスイッチング素子１２２のソースとドレイン間に、トランジスタ１２０のゲート電位に応じた電流が流れ、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）が低下していく。なお、時刻Ｔ７以前に、配線１１５（ＯＵＴ）のプリチャージを終了しておく。
【０１１２】
ここで、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）が低下する速さは、第１の信号出力回路１０１におけるトランジスタ１２０のソースとドレイン間のチャネル抵抗に依存する。すなわち、第１の信号出力回路１０１での電位生成動作中における光電変換素子１００への光の入射量に応じて、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）が低下する速さが変化する。
【０１１３】
そして、時刻Ｔ８において、第１の信号出力回路１０１における配線１１６（ＳＥ１）の電位（信号１１６Ｓ）を”Ｌｏｗ”（出力動作終了）にすると、第２のスイッチング素子１２２のソースとドレイン間に流れる電流が遮断され、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）は、一定値となる。
【０１１４】
ここで、一定値となる値は、第１の信号出力回路１０１の電位生成動作中における光電変換素子１００への光の入射量に応じて変化する。したがって、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）を取得することで、第１の信号出力回路１０１の電位生成動作中における、光電変換素子１００への光の入射量を知ることができる。つまり、出力動作後に第１の信号出力回路１０１から出力される信号が、第１の信号出力回路１０１における検出信号となる。
【０１１５】
より具体的には、光電変換素子１００への光の入射量が多い場合、第１の信号出力回路１０１において、配線１１２（ＦＤ１）の電位（信号１１２Ｓ）は低くなり、トランジスタ１２０のゲート電位は低くなるので、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）が低下する速さは遅くなる。したがって、配線１１５（ＯＵＴ）の電位は高くなる。
【０１１６】
また、光電変換素子１００への光の入射量が少ない場合、第１の信号出力回路１０１において、配線１１２（ＦＤ１）の電位（信号１１２Ｓ）は高くなり、トランジスタ１２０のゲート電位は高くなるので、配線１１５（ＯＵＴ）の電位（信号１１５Ｓ）が低下する速さは速くなる。したがって、配線１１５（ＯＵＴ）の電位は低くなる。
【０１１７】
次に、配線１１５（ＯＵＴ）をプリチャージする。
【０１１８】
そして、第２の信号出力回路１０２においても、第１の信号出力回路１０１にて行われた上述動作と同様に「出力動作」を行う。これにより、第２の信号出力回路１０２における検出信号が得られる（時刻Ｔ９から時刻Ｔ１０までの動作が、当該内容に相当する）。
【０１１９】
以上のように、異なる期間（第１の信号出力回路１０１における電位生成動作期間と、第２の信号出力回路１０２における電位生成動作期間）における、光電変換素子１００への光の入射量に基づく電位（データ）を、トランジスタ１２０および第１のスイッチング素子１２１を用いて各々の信号出力回路内に保持することができる。そして、全ての信号出力回路において当該電位が保持された後に、信号出力回路の備える第２のスイッチング素子を用いて、各々の信号出力回路から検出信号を得ることにより、光電変換素子の特性に影響を受けることなく、異なる期間における検出信号を取得することができる。
【０１２０】
以上が、本実施の形態の光検出回路における動作フローの説明である。
【０１２１】
＜光検出回路の異なる動作フロー＞
なお、図１（Ａ）に記載の光検出回路の動作フローは、図１（Ｂ）を用いて説明した上述以外の動作フローであってもよい。以下に、上述とは異なる動作フローについて、図２を用いて説明する。
【０１２２】
まず、時刻Ｔ１において、配線１１１の電位（信号１１１Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”にすると共に、第１の信号出力回路１０１における配線１１４（ＴＸ１）の電位（信号１１４Ｓ）および第２の信号出力回路１０２における配線１３４（ＴＸ２）の電位（信号１３４Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”とする（リセット動作開始）。
【０１２３】
図１（Ｂ）に記載の動作フローでは、第１の信号出力回路１０１と第２の信号出力回路１０２のリセット動作を別々に行っていたが、図２のように第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２において同時にリセット動作を行うことにより、リセット動作開始から出力動作終了までの時間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ１０までの時間）を短縮することができるため、異なる期間における検出信号を短時間で取得することが可能となる。
【０１２４】
なお、以降の動作フローについては、図１（Ｂ）を用いて説明した上述動作フローのうち、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５間の動作フローを除いたものであるため、図１（Ｂ）を用いて説明した動作フローを参酌することができる。
【０１２５】
以上が、光検出回路の異なる動作フローについての説明である。
【０１２６】
上述の動作を採用する場合、配線１１２（ＦＤ１）および配線１３２（ＦＤ２）における容量が、光電変換素子１００と第１の信号出力回路１０１における第１のスイッチング素子１２１間における配線容量、および光電変換素子１００と第２の信号出力回路１０２における第１のスイッチング素子１２１間の配線容量より大きいことが好ましい。
【０１２７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、構造および動作方法が実施の形態１とは異なる光検出回路について、図３および図４を用いて説明する。
【０１２８】
＜光検出回路の構造＞
図３（Ａ）は、光検出回路の構成を表す回路図の一例である。光検出回路は実施の形態１と同様に、光電変換素子１００と、光電変換素子１００と接続された２個の信号出力回路（第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２）を備えている。
【０１２９】
＜光電変換素子の説明＞
光電変換素子１００としては、実施の形態１と同様にフォトダイオードを記載しているが、光電変換素子１００がフォトダイオードに限定されることはない。
【０１３０】
光電変換素子１００は、一方の電極が配線１１１（ＰＲ）と、他方の電極が第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２と接続されている。
【０１３１】
信号出力回路（第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２）は、光電変換素子１００への光の入射量を情報として含む電位を各々の回路内に保持する役割および、当該電位（データ）に応じた検出信号を外部に出力する役割を担っている。
【０１３２】
＜検出回路の説明＞
図３（Ａ）に記載の第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２は、構成要素としてトランジスタ１２０、第１のスイッチング素子１２１および第２のスイッチング素子１２２を有しているという点では実施の形態１と同様であるが、第２のスイッチング素子１２２の動作状態を制御する配線を、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２とで共用している点、信号出力回路から検出信号を出力するための配線を、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２とで異なる配線を用いている点について、実施の形態１とは異なる。
【０１３３】
具体的には、図１（Ａ）に記載された光検出回路では、第１の信号出力回路１０１の備える第２のスイッチング素子１２２は配線１１６（ＳＥ１）に接続され、第２の信号出力回路１０２の備える第２のスイッチング素子１２２は配線１３６（ＳＥ２）に接続されている。
【０１３４】
これに対し、図３（Ａ）に記載された光検出回路では、第１の信号出力回路３０１の備える第２のスイッチング素子１２２および第２の信号出力回路３０２の備える第２のスイッチング素子１２２は、共に配線３１６（ＳＥ）と接続されている。
【０１３５】
また、図１（Ａ）に記載された光検出回路では、第１の信号出力回路１０１の備える第２のスイッチング素子１２２および第２の信号出力回路１０２の備える第２のスイッチング素子１２２は、共に配線１１５（ＯＵＴ）と接続されている。
【０１３６】
これに対し、図３（Ａ）に記載された光検出回路では、第１の信号出力回路３０１の備える第２のスイッチング素子１２２は配線３１５（ＯＵＴ１）と接続され、第２の信号出力回路３０２の備える第２のスイッチング素子１２２は配線３３５（ＯＵＴ２）に接続されている。
【０１３７】
光検出回路を上述の構造とすることにより、第１の信号出力回路３０１と第２の信号出力回路３０２から同時に検出信号を出力することができるため、検出信号の取得を短時間で行うことができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態に記載の光検出回路の構成は、図６に示すように、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２にトランジスタ６０１が加えられた構成でもよい。当該トランジスタのゲートは配線１１１（ＰＲ）と電気的に接続され、ソースおよびドレインの一方は配線１１２（ＦＤ１）（または、配線１３２（ＦＤ２））と電気的に接続され、ソースおよびドレインの他方は配線６０２ａ（または、配線６０２ｂ）と電気的に接続され、光電変換素子１００の一方の電極が配線６０３と電気的に接続されている。ここで、配線６０３は光電変換素子１００に常時逆バイアスを印加するための信号線（低電位線）である。また、配線６０２ａおよび配線６０２ｂは、配線１１２（ＦＤ１）（または、配線１３２（ＦＤ２））を高電位にリセットするための信号線（高電位線）である。
【０１３９】
トランジスタ６０１は、配線１１２（ＦＤ１）（または、配線１３２（ＦＤ２））をリセットするためのリセットトランジスタとして機能する。したがって、図３（Ａ）に示す検出回路とは異なり、光電変換素子１００を介したリセット動作は行われず、該光電変換素子は常時逆バイアスが印加されている。配線１１２（ＦＤ１）および配線１３２（ＦＤ２）のリセットは、配線１１１（ＰＲ）の電位を”Ｈｉｇｈ”に制御することで行うことができる。
【０１４０】
トランジスタ６０１は、非晶質シリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどのシリコン半導体を用いて形成することも可能であるが、リーク電流が大きいと、電荷蓄積部で電荷が保持できる時間が十分でなくなってしまう。したがって、トランジスタ１２０と同じく、オフ電流が極めて小さい特性を有する酸化物半導体材料で半導体層（少なくともチャネル形成領域）を形成したトランジスタを用いることが好ましい。
【０１４１】
＜光検出回路の動作フロー＞
次に、図３（Ａ）に示す光検出回路の動作フローについて、図３（Ｂ）を用いて説明する。
【０１４２】
まず、実施の形態１にて説明した光検出回路の動作フローと同様に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ６において、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２のリセット動作および電位生成動作を行う。
【０１４３】
次に、時刻Ｔ７において、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２の出力動作を行う。実施の形態１では第１の信号出力回路１０１の出力動作および第２の信号出力回路１０２の出力動作を順次行ったが、本実施の形態における光検出回路の動作フローは、図３（Ｂ）に示すように、第１の信号出力回路３０１と第２の信号出力回路３０２の出力動作を一度に行う（配線３１６（ＳＥ）の電位（信号３１６Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”とする）。
【０１４４】
これにより、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２が備える第２のスイッチング素子１２２のソースとドレイン間に、トランジスタ１２０のゲート電位に応じた電流が流れ、配線３１５（ＯＵＴ１）の電位（信号３１５Ｓ）および配線３３５（ＯＵＴ２）の電位（信号３３５Ｓ）が低下していく。
【０１４５】
そして、時刻Ｔ８において、第１の信号出力回路３０１における配線３１６（ＳＥ）の電位（信号３１６Ｓ）を”Ｌｏｗ”（出力動作終了）にすると、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２が備える第２のスイッチング素子１２２のソースとドレイン間に流れる電流が遮断され、第１の信号出力回路３０１から出力される検出信号の伝搬路である配線３１５（ＯＵＴ１）の電位（信号３１５Ｓ）および、第２の信号出力回路から出力される検出信号の伝搬路である配線３３５（ＯＵＴ２）の電位（信号３３５Ｓ）は、一定値となる。
【０１４６】
図３（Ａ）に示すように、第２のスイッチング素子１２２の動作状態を制御する配線（配線３１６（ＳＥ））を、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２とで共用し、また、信号出力回路から検出信号を出力するための配線を、第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２とで異なる配線（配線３１５（ＯＵＴ１）および配線３３５（ＯＵＴ２））を用いることにより、第１の信号出力回路３０１からの検出信号の出力と、第２の信号出力回路３０２からの検出信号の出力を同時に行うことができるため、異なる期間における検出信号の取得を短期間で行うことができる。
【０１４７】
以上が、本実施の形態の光検出回路における動作フローの説明である。
【０１４８】
＜光検出回路の異なる動作フロー＞
なお、図３（Ａ）に記載の光検出回路の動作フローは、図３（Ｂ）を用いて説明した上述以外の動作フローであってもよい。以下に、上述とは異なる動作フローについて、図４を用いて説明する。
【０１４９】
まず、時刻Ｔ１において、配線１１１の電位（信号１１１Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”にすると共に、第１の信号出力回路３０１における配線１１４（ＴＸ１）の電位（信号１１４Ｓ）および第２の信号出力回路３０２における配線１３４（ＴＸ２）の電位（信号１３４Ｓ）を”Ｈｉｇｈ”とする（リセット動作開始）。
【０１５０】
図３（Ｂ）に記載の動作フローでは、第１の信号出力回路３０１と第２の信号出力回路３０２のリセット動作を別々に行っていたが、図４のように第１の信号出力回路３０１および第２の信号出力回路３０２において同時にリセット動作を行うことにより、リセット動作開始から出力動作終了までの時間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ８までの時間。）を短縮することができるため、異なる期間における検出信号を短時間で取得することが可能となる。
【０１５１】
なお、以降の動作フローについては、図３（Ｂ）を用いて説明した上述の動作フローのうち、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５間の動作フローを除いたものであるため、図３（Ｂ）を用いて説明した動作フローを参酌することができる。
【０１５２】
以上が、光検出回路の異なる動作フローについての説明である。
【０１５３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１の配線１１５（ＯＵＴ）、実施の形態２の配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）に接続して用いることのできる積分回路の構成の一例について説明する。
【０１５４】
図７（Ａ）は、演算増幅回路（ＯＰアンプともいう）を用いた積分回路である。演算増幅回路の反転入力端子は、抵抗素子Ｒを介して配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）に接続される。演算増幅回路の非反転入力端子は、接地電位に接続される。演算増幅回路の出力端子は、容量素子Ｃを介して演算増幅回路の反転入力端子に接続される。
【０１５５】
ここで、演算増幅回路は理想的と仮定する。すなわち、入力インピーダンスが無限大（入力端子に電流が流れ込まない）と仮定する。また、定常状態で非反転入力端子の電位と反転入力端子の電位とは等しいため、反転入力端子の電位を接地電位と考えることができる。
【０１５６】
配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）の電位をＶｉ、演算増幅回路の出力端子の電位をＶｏ、抵抗素子Ｒを流れる電流をｉ１、容量素子Ｃを流れる電流をｉ２とすると、式（１）、式（２）、式（３）の関係が成り立つ。
【０１５７】
【数１】
2014074713.tif 000003
【０１５８】
ここで、時刻ｔ＝０で容量素子Ｃの電荷を放電したとすると、時刻ｔ＝ｔにおける演算増幅回路の出力端子の電位Ｖｏは、式（４）で表される。
【０１５９】
【数２】
2014074713.tif 000004
すなわち、時間ｔ（積分時間）を長く設定することで、読み出しの電位（Ｖｉ）を高めて検出信号Ｖｏとして出力することができる。また、熱ノイズなどを平均化することにも相当し、検出信号ＶｏのＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【０１６０】
なお、実際の演算増幅回路では、入力端子に信号が入力されない時でもバイアス電流が流れるため、出力端子に出力電圧が生じ、容量素子Ｃに電荷が蓄積されてしまう。そのため、容量素子Ｃに並列に抵抗素子をつなぎ、放電する構成とすることが有効である。
【０１６１】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）とは異なる構成の演算増幅回路を用いた積分回路である。演算増幅回路の反転入力端子は、抵抗素子Ｒと容量素子Ｃ１を介して配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）に接続される。演算増幅回路の非反転入力端子は、接地電位に接続される。演算増幅回路の出力端子は、容量素子Ｃ２を介して演算増幅回路の反転入力端子に接続される。
【０１６２】
ここで、演算増幅回路は理想的と仮定する。すなわち、入力インピーダンスが無限大（入力端子に電流が流れ込まない）と仮定する。また、定常状態で非反転入力端子の電位と反転入力端子の電位とは等しいため、反転入力端子の電位を接地電位と考えることができる。
【０１６３】
配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）の電位をＶｉ、演算増幅回路の出力端子の電位をＶｏ、抵抗素子Ｒおよび容量素子Ｃ１を流れる電流をｉ１、容量素子Ｃ２を流れる電流をｉ２とすると、式（５）、式（６）、式（７）の関係が成り立つ。
【０１６４】
【数３】
2014074713.tif 000005
【０１６５】
ここで、時刻ｔ＝０で容量素子Ｃ２の電荷を放電したとすると、時刻ｔ＝ｔにおける演算増幅回路の出力端子の電位Ｖｏについて、高周波成分は式（８）のとき、式（９）となり、低周波成分は式（１０）のとき、式（１１）となる。
【０１６６】
【数４】
2014074713.tif 000006
【０１６７】
すなわち、容量素子Ｃ１およびＣ２の容量比を適当に設定することで、読み出しの電位（Ｖｉ）を高めて検出信号Ｖｏとして出力することができる。また、入力信号の高周波のノイズ成分は時間積分により平均化することができ、検出信号ＶｏのＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【０１６８】
なお、実際の演算増幅回路では、入力端子に信号が入力されない時でもバイアス電流が流れるため、出力端子に出力電圧が生じ、容量素子Ｃ２に電荷が蓄積されてしまう。そのため、容量素子Ｃ２に並列に抵抗素子をつなぎ、放電する構成とすることが有効である。
【０１６９】
図７（Ｃ）は、図７（Ａ）および図７（Ｂ）とは異なる構成の演算増幅回路を用いた積分回路である。演算増幅回路の非反転入力端子は、抵抗素子Ｒを介して配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）に接続され、また容量素子Ｃを介して接地電位に接続される。演算増幅回路の出力端子は、演算増幅回路の反転入力端子に接続される。なお、抵抗素子Ｒと容量素子Ｃは、ＣＲ積分回路を構成する。また、演算増幅回路はユニティゲインバッファを構成する。
【０１７０】
配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）の電位をＶｉ、演算増幅回路の出力端子の電位をＶｏとすると、Ｖｏは式（１２）であらわすことができる。なお、ＶｏはＶｉの値で飽和するが、ＣＲ積分回路により、入力信号Ｖｉに含まれるノイズ成分を平均化することができ、検出信号ＶｏのＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【０１７１】
【数５】
2014074713.tif 000007
【０１７２】
以上が、配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）に接続して用いることのできる積分回路の構成の一例である。配線１１５（ＯＵＴ）、配線３１５（ＯＵＴ１）、配線３３５（ＯＵＴ２）に上述の積分回路を接続することにより、検出信号のＳ／Ｎ比を高めることができ、より微弱な光を検出することができるため、半導体装置において、より正確な画像信号を生成できる。
【０１７３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１にて記載した、図１（Ａ）および図３（Ａ）に示す光検出回路のレイアウトの一例について、図８および図９を用いて説明する。
【０１７４】
＜図１（Ａ）に記載の光検出回路のレイアウト一例＞
図８（Ａ）は、図１（Ａ）に示す光検出回路の上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の一点鎖線Ａ１―Ａ２における断面図である。
【０１７５】
光検出回路は、絶縁膜８６１が形成された基板８６０上に、配線１１１（ＰＲ）として機能する導電膜８１１と、第１の信号出力回路１０１において配線１１２（ＦＤ１）として機能する導電膜８１２と、第２の信号出力回路１０２において配線１３２（ＦＤ２）として機能する導電膜８３２と、配線１１３（ＶＲ）として機能する導電膜８１３と、第１の信号出力回路１０１において配線１１４（ＴＸ１）として機能する導電膜８１４と、第２の信号出力回路１０２において配線１３４（ＴＸ２）として機能する導電膜８３４と、配線１１５（ＯＵＴ）として機能する導電膜８１５と、第１の信号出力回路１０１において配線１１６（ＳＥ１）として機能する導電膜８１６と、第２の信号出力回路１０２において配線１３６（ＳＥ２）として機能する導電膜８３６を有している。
【０１７６】
光電変換素子１００は、順に積層されたｐ型の半導体膜８０１、ｉ型の半導体膜８０２、およびｎ型の半導体膜８０３を有している。
【０１７７】
配線１１１（ＰＲ）として機能する導電膜８１１は、光電変換素子１００の一対の電極の一方（アノード）として機能するｐ型の半導体膜８０１に電気的に接続されている。
【０１７８】
導電膜８４１は、トランジスタ１２０のソースおよびドレインの一方と導電膜８１３を接続する配線として機能している。
【０１７９】
導電膜８４２は、第１のスイッチング素子１２１のソースおよびドレインの一方として機能する。
【０１８０】
導電膜８４３は、第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２に備えられた第１のスイッチング素子１２１のソースおよびドレインの一方同士を接続する配線として機能している。
【０１８１】
導電膜８４４は、トランジスタ１２０のソースおよびドレインの一方として機能する。
【０１８２】
導電膜８４５は、第１のスイッチング素子１２１のソースおよびドレインの他方として機能する。
【０１８３】
導電膜８４６は、トランジスタ１２０のソースおよびドレインの他方と第２のスイッチング素子１２２のソースおよびドレインの一方を接続する配線として機能する。
【０１８４】
導電膜８４７は、第１の信号出力回路１０１における第２のスイッチング素子１２２のゲートとして機能する。
【０１８５】
導電膜８４８は、第２の信号出力回路１０２における第２のスイッチング素子１２２のゲートとして機能する。
【０１８６】
導電膜８４９は、第１の信号出力回路１０１における第２のスイッチング素子１２２のゲートと、導電膜８１６を接続する配線として機能する。
【０１８７】
導電膜８５０は、第２の信号出力回路における第２のスイッチング素子１２２のゲートと、導電膜８３６を接続する配線として機能する。
【０１８８】
導電膜８１２、導電膜８１４、導電膜８１６、導電膜８３２、導電膜８３４、導電膜８３６、導電膜８４１、導電膜８４３、導電膜８４７および導電膜８４８は、絶縁表面上に形成された一つの導電膜を所望の形状に加工することで形成することができる。そして、これらの導電膜上には、ゲート絶縁膜８６２が形成されている。また、導電膜８１１、導電膜８１３、導電膜８１５、導電膜８４２、導電膜８４４、導電膜８４５、導電膜８４６、導電膜８４９および導電膜８５０は、ゲート絶縁膜８６２上に形成された一つの導電膜を所望の形状に加工することで形成することができる。
【０１８９】
また、導電膜８１１、導電膜８１３、導電膜８１５、導電膜８４２、導電膜８４４、導電膜８４５、導電膜８４６、導電膜８４９および導電膜８５０の上には、絶縁膜８６３および絶縁膜８６４が形成され、絶縁膜８６３および絶縁膜８６４の上に、導電膜８７０が形成される。
【０１９０】
第１のスイッチング素子１２１の半導体層８８０には、酸化物半導体を用いることが好ましい。光電変換素子１００に光が入射することにより生成された電荷を導電膜８１２（ＦＤ１）（または、導電膜８３２（ＦＤ２））で長時間保持するためには、当該導電膜と電気的に接続される第１のスイッチング素子１２１として、オフ電流が極めて低いトランジスタで構成することが好ましい。そのため、半導体層８８０として酸化物半導体材料を用いることで光検出回路の性能を高めることができる。
【０１９１】
また、図８に記載の光検出回路は、トランジスタなどの素子と光電変換素子１００が重畳する構成としてもよい。このような構成とすることで、画素密度を高めることができ、撮像装置の解像度を高めることができる。また、光電変換素子１００の面積を増大させることができるため、撮像装置の感度を高めることもできる。
【０１９２】
＜図３（Ａ）に記載の光検出回路のレイアウト一例＞
図９（Ａ）は、図３（Ａ）に示す光検出回路の上面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の一点鎖線Ｂ１―Ｂ２における断面図である。
【０１９３】
光検出回路は、絶縁膜９６１が形成された基板９６０上に、配線１１１（ＰＲ）として機能する導電膜９１１と、第１の信号出力回路３０１において配線１１２（ＦＤ１）として機能する導電膜９１２と、第２の信号出力回路３０２において配線１３２（ＦＤ２）として機能する導電膜９３２と、配線１１３（ＶＲ）として機能する導電膜９１３と、第１の信号出力回路３０１において配線１１４（ＴＸ１）として機能する導電膜９１４と、第２の信号出力回路３０２において配線１３４（ＴＸ２）として機能する導電膜９３４と、第１の信号出力回路３０１において配線３１５（ＯＵＴ１）として機能する導電膜９１５と、第２の信号出力回路３０２において配線３３５（ＯＵＴ２）として機能する導電膜９３５と、配線３１６（ＳＥ）として機能する導電膜９１６とを有している。
【０１９４】
光電変換素子１００は、順に積層されたｐ型の半導体膜９０１、ｉ型の半導体膜９０２、およびｎ型の半導体膜９０３を有している。
【０１９５】
配線１１１（ＰＲ）として機能する導電膜９１１は、光電変換素子１００の一対の電極の一方（アノード）として機能するｐ型の半導体膜９０１に電気的に接続されている。
【０１９６】
導電膜９４１は、配線１１３（ＶＲ）として機能する導電膜９１３と接続され、配線１１３（ＶＲ）の一部として機能している。
【０１９７】
導電膜９４２は、配線１１４（ＴＸ１）として機能する導電膜９１４または配線１３４（ＴＸ２）として機能する導電膜９３４と接続されており、第１のスイッチング素子１２１のゲートとして機能する。
【０１９８】
導電膜９４３は、第１のスイッチング素子１２１のソースおよびドレインの一方として機能する。
【０１９９】
導電膜９４４は、第１のスイッチング素子１２１のソースおよびドレインの他方として機能する。
【０２００】
導電膜９４５は、トランジスタ１２０のソースおよびドレインの他方、ならびに、第２のスイッチング素子１２２のソースおよびドレインの一方として機能する。
【０２０１】
導電膜９４６は、導電膜９１１とｐ型の半導体膜９０１を接続する配線として機能する。
【０２０２】
導電膜９１１、導電膜９１２、導電膜９１６、導電膜９３２、導電膜９４１、導電膜９４２は、絶縁表面上に形成された一つの導電膜を所望の形状に加工することで形成することができる。そして、これらの導電膜上には、ゲート絶縁膜９６２が形成されている。また、導電膜９１３、導電膜９１４、導電膜９１５、導電膜９３４、導電膜９３５、導電膜９４３、導電膜９４４、導電膜９４５、導電膜９４６は、ゲート絶縁膜９６２上に形成された一つの導電膜を所望の形状に加工することで形成することができる。
【０２０３】
また、導電膜９１１、導電膜９１２、導電膜９１６、導電膜９３２、導電膜９４１、導電膜９４２の上には、絶縁膜９６３および絶縁膜９６４が形成され、絶縁膜９６３および絶縁膜９６４の上に、導電膜９７０が形成される。
【０２０４】
第１のスイッチング素子１２１の半導体層９８０には、酸化物半導体を用いることが好ましい。光電変換素子１００に光が入射することにより生成された電荷を導電膜９１２（ＦＤ１）（または、導電膜９３２（ＦＤ２））で長時間保持するためには、当該導電膜と電気的に接続される第１のスイッチング素子１２１として、オフ電流が極めて低いトランジスタで構成することが好ましい。そのため、半導体層９８０として酸化物半導体材料を用いることで光検出回路の性能を高めることができる。
【０２０５】
また、図８に記載の光検出回路は、トランジスタなどの素子と光電変換素子１００が重畳する構成としてもよい。このような構成とすることで、画素密度を高めることができ、撮像装置の解像度を高めることができる。また、光電変換素子１００の面積を増大させることができるため、撮像装置の感度を高めることもできる。
【０２０６】
本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２０７】
（実施の形態５）
上述した実施の形態にて説明した光検出回路は、様々な半導体装置に設置して用いることができる。本実施の形態では、光検出回路を備える半導体装置の一例として、上述実施の形態にて説明した光検出回路を備えることでアフターグローの影響を低減した放射線撮像装置について、図１０および図１１を用いて説明する。
【０２０８】
また、上述した実施の形態にて説明した光検出回路を備えることでタッチパネル機能を付加した画像表示装置について、図１２乃至図１４を用いて説明する。
【０２０９】
＜放射線撮像装置の構成例＞
上述実施の形態にて説明した光検出回路を備える放射線撮像装置の構成について、図１０および図１１を用いて説明する。
【０２１０】
放射線撮像装置１０００は、図１０（Ａ）に示すように、放射線照射部１００１、放射線照射部１００１より出力される放射線１００２を受けて光１００３を出力するシンチレータ１００４、光１００３の入射量に応じた検出信号を出力する光検出機構１００５、光検出機構１００５より出力される検出信号を用いて画像信号を生成する画像信号生成部１００６を備えている。また、放射線撮像装置１０００は画像表示装置１００７と接続されており、画像信号生成部１００６から出力される画像信号を受けて、画像表示装置１００７には被写体１００８の内部情報等が表示される。
【０２１１】
なお、光検出機構１００５の構成の一例を、図１０（Ｂ）を用いて以下に説明する。
【０２１２】
＜光検出機構の構成例＞
本実施の形態に記載の光検出機構１００５は、光検出回路１０１２がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された光検出部１０１０と、光検出回路１０１２を制御するための第１の光検出回路駆動回路１０２１および第２の光検出回路駆動回路１０２２を有する光検出回路制御部１０２０を備えている。
【０２１３】
なお、光検出回路１０１２には、図１（Ａ）に記載の光検出回路が用いられているものとする（勿論、これに限定されることはない）。
【０２１４】
第１の光検出回路駆動回路１０２１は、配線１１３（ＶＲ）、配線１１１（ＰＲ）に出力する信号を生成する機能および、選択された行において、第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２からの検出信号を配線１１５（ＯＵＴ）から取り出す機能を有している。なお、第１の光検出回路駆動回路１０２１は、アフターグローの影響が低減された画像信号の生成を行う画像信号生成部１００６と接続されている。
【０２１５】
また、第１の光検出回路駆動回路１０２１はプリチャージ回路を有し、配線１１５（ＯＵＴ）の電位を所定の電位にする機能を有している。なお、第１の光検出回路駆動回路１０２１は、アナログ信号である光検出回路からの出力を、オペアンプ等を用いてアナログ信号のまま放射線撮像装置１０００の外部に取り出す構成や、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル信号に変換してから放射線撮像装置１０００の外部に取り出す構成とすることができる。
【０２１６】
第２の光検出回路駆動回路１０２２は、配線１１４（ＴＸ１）、配線１３４（ＴＸ２）、配線１１６（ＳＥ１）、配線１３６（ＳＥ２）に出力する信号を生成する機能を有している。
【０２１７】
以上が、光検出機構１００５の構成例について説明である。
【０２１８】
＜放射線撮像装置の動作例＞
次に、上述した構造を備える放射線撮像装置１０００の動作の一例について、図１１を用いて説明する。
【０２１９】
放射線撮像装置を用いて、血管中の血流をモニターするなどの動画、または時間的に連続した静止画を撮像する場合、放射線撮像装置の時間分解能を高めて高精細な画像を得る必要があるため、放射線照射停止時から次の放射線照射開始時までの期間を極力短くすることが望まれる。
【０２２０】
しかし、放射線照射停止時から次の放射線照射開始時までの期間を短くした場合、次の放射線照射開始時においてアフターグローに起因した光がシンチレータから出力されている場合がある。
【０２２１】
このような状態で放射線照射を開始すると、シンチレータから出力される光は、放射線照射による光に前回及びそれ以前の放射線照射のアフターグローによる光が上乗せされた光となってしまうため、シンチレータ１００４の受光する、被写体１００８を透過した放射線量と、光検出機構１００５から出力される、光検出機構１００５の受光した放射線量に応じたデータに違いが生じてしまうと場合がある。
【０２２２】
そこでまず、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、次の放射線照射を開始する直前の期間１１１１においてシンチレータ１００４から出力される光１１０１を各々の光検出回路１０１２の備える光電変換素子１００にて受光し、当該光の入射量に基づいた電位（データ）（以下、電位Ａとも記載する）を第１の信号出力回路１０１に保持する。
【０２２３】
期間１１１１においてシンチレータ１００４から出力される光１１０１は、前回およびそれ以前の放射線照射のアフターグローによる光であると言える。
【０２２４】
次に、図１１（Ｃ）および図１１（Ｄ）に示すように、次の放射線照射が行われている期間１１１２においてシンチレータ１００４から出力される光１１０２を各々の光検出回路１０１２の備える光電変換素子１００にて受光し、当該光の入射量に基づいた電位（データ）（以下、電位Ｂとも記載する）を第２の信号出力回路１０２に保持する。
【０２２５】
期間１１１２においてシンチレータ１００４から出力される光１１０２は、放射線照射による光に前回及びそれ以前の放射線照射のアフターグローによる光が上乗せされた光であると言える。
【０２２６】
そして、全ての光検出回路１０１２において、電位Ａおよび電位Ｂが保持された後、各々の光検出回路１０１２から、電位Ａを情報として含む検出信号および、電位Ｂを情報として含む検出信号が画像信号生成部１００６に出力される。
【０２２７】
そして、画像信号生成部１００６において、各々の光検出回路１０１２から入力された２つの検出信号の差分を用いて画像信号（１画素分）が生成され、当該画像信号を用いて画像表示装置１００７に撮像データが表示される。
【０２２８】
ここで、光検出回路１０１２が、１つの光電変換素子および１つの信号出力回路を備えた構造であるとする。
【０２２９】
当該構造では、期間１１１１において信号出力回路内に保持されたデータが残っている状態では、期間１１１２の電位（データ）取得を正確に行えない。つまり、期間１１１１の電位（データ）に期間１１１２の電位（データ）が上乗せされるため、期間１１１２開始までに、電位（データ）に応じた検出信号を出力する（出力動作）、信号出力回路内に保持された電位（データ）をリセットする（リセット動作）、という処理を行う必要がある。
【０２３０】
アフターグローによる光の発光量は時間経過と共に減少するため、期間１１１１終了後から期間１１１２開始までの間隔が長くなる程、上述のように２つの検出信号の差分を用いて画像信号を生成する際に、正確な画像信号が得られにくくなる。特に、アフターグローの時間的変動量が大きい場合においては、当該問題が顕著となる。
【０２３１】
これに対し、光検出回路１０１２が図１（Ａ）に示すように、光電変換素子１００に２つの信号出力回路（第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２）が接続されている場合、第１の信号出力回路１０１の備える第１のスイッチング素子１２１をオフ状態とすることにより、期間１１１１における電位（データ）を第１の信号出力回路１０１に保持でき、かつ、期間１１１１の後に第２の信号出力回路１０２に対してリセット動作を行うのみで、光電変換素子１００と第２の信号出力回路１０２を用いて期間１１１２における電位（データ）の取得を開始できる。なお、図３（Ａ）に記載の光検出回路を用いた場合、期間１１１１の後に行うリセット動作も不要となる場合がある。
【０２３２】
このため、各々の光検出回路１０１２から入力された２つの検出信号の差分を用いて生成された画像信号は、アフターグローの影響が低減された正確な画像信号となる。
【０２３３】
以上が、上述実施の形態にて説明した光検出回路を備える放射線撮像装置の説明である。
【０２３４】
なお、図１０では画像信号生成部１００６は、光検出機構１００５と接続された状態で放射線撮像装置１０００内に設けられているが、光検出機構１００５内に画像信号生成部１００６が設けられていてもよい。また、放射線撮像装置１０００の外部に画像信号生成部１００６が設けられていてもよい。
【０２３５】
また、図１０では画像表示装置１００７が放射線撮像装置１０００に外付けされているが、放射線撮像装置１０００内に画像表示装置１００７が設けられた構造であってもよい。
【０２３６】
＜画像表示装置の構成例＞
図１２に、複数の画素と、複数の画素を駆動する駆動回路を有する画像表示装置の構成の一例を示す。
【０２３７】
画像表示装置１２００は、表示部１２４０、表示素子制御部１２２０および光検出回路制御部１２３０を備えている。表示部１２４０は、マトリクス状に配置された複数の画素１２１０を有している。
【０２３８】
図１２では、画素１２１０が、赤色の光を発する表示素子１２０１Ｒ、緑色の光を発する表示素子１２０１Ｇ、青色の光を発する表示素子１２０１Ｂおよび光検出回路１２０２をそれぞれ１つずつ備える構成を例示している。光検出回路１２０２の構成は、上述実施の形態にて説明した構成と同様の構成を用いることができる。
【０２３９】
画素１２１０の構成の一例を、図１３を用いて以下に説明する。
【０２４０】
＜画素の構成例＞
本実施の形態に記載の画素１２１０は、３つの表示素子（表示素子１２０１Ｒ、表示素子１２０１Ｇ、表示素子１２０１Ｂ）と、１つの光検出回路１２０２とを有している。画素１２１０を基本構成とし、画素１２１０がｍ行ｎ列のマトリクス状に複数配置され、情報入力領域を兼ねる表示画面を構成する。図１３では、画素１２１０の光検出回路１２０２として、図１（Ａ）に示した構成の光検出回路を用いる場合を例示している。
【０２４１】
なお、各画素の有する表示素子と光検出回路の数は、図１３に示した形態に限定されない。複数の光検出回路と複数の表示素子とは配置密度が同じであっても良いし、異なっていてもよい。つまり、１つの表示素子に対して１つの光検出回路が配置されていてもよいし、２つ以上の表示素子に対して１つの光検出回路が配置されていてもよいし、２つ以上の光検出回路に対して１つの表示素子が配置されていてもよい。
【０２４２】
図１３に示す構成では、表示素子１２０１Ｒ、表示素子１２０１Ｇおよび表示素子１２０１Ｂは、液晶素子１２５０を有する構成を例示する。表示素子１２０１Ｒ、表示素子１２０１Ｇおよび表示素子１２０１Ｂは、液晶素子１２５０と、液晶素子１２５０の動作を制御するスイッチング素子として機能するトランジスタ１２５２と、容量素子１２５４を有している。液晶素子１２５０は、画素電極、対向電極、及び前記画素電極と前記対向電極とにより電圧が印加される液晶層を有する。
【０２４３】
なお、図示していないが、表示素子１２０１Ｒの備える液晶素子１２５０の光取り出し側には赤色のカラーフィルターが、表示素子１２０１Ｇの備える液晶素子１２５０の光取り出し側には緑色のカラーフィルターが、表示素子１２０１Ｂの備える液晶素子１２５０の光取り出し側には青色のカラーフィルターが設けられている。
【０２４４】
トランジスタ１２５２のゲートは、走査線ＧＬ（ＧＬ１、ＧＬ２）に接続されている。トランジスタ１２５２は、ソースおよびドレインの一方が信号線ＳＬ（ＳＬ１、ＳＬ２）に接続されており、ソースおよびドレインの他方が液晶素子１２５０の画素電極に接続されている。容量素子１２５４が有する一対の電極は、一方が液晶素子１２５０の画素電極に接続され、他方は固定電位が与えられる配線ＣＯＭに接続されている。信号線ＳＬには表示する画像に対応した電位が入力される。トランジスタ１２５２は走査線ＧＬの信号によってオン状態となると、信号線ＳＬの電位は、容量素子１２５４が有する一対の電極のうちの一方、および液晶素子１２５０の画素電極に与えられる。容量素子１２５４は、液晶層に印加する電圧に対応する電荷を保持する。電圧を印加することで液晶層の偏光方向が変化することを利用して液晶層を透過する光の明暗（階調）を作り、画像表示を行う。液晶層を透過する光にはバックライトから照射される光を用いる。
【０２４５】
図１３に示した構成において、マトリクス状に配置された表示素子の動作に関しては、公知の表示装置と同様とすることができる。
【０２４６】
なお、トランジスタ１２５２として、上述実施の形態にて説明した、チャネル形成領域に酸化物半導体材料を用いて形成したトランジスタを用いることもできる。当該トランジスタを用いる場合、そのオフ電流は非常に小さいので、容量素子１２５４を無くすことも可能である。
【０２４７】
なお、表示素子１２０１Ｒ、表示素子１２０１Ｇおよび表示素子１２０１Ｂは、必要に応じて、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、インダクタなどのその他の回路素子を、さらに有していても良い。
【０２４８】
なお、図１３では表示素子１２０１Ｒ、表示素子１２０１Ｇおよび表示素子１２０１Ｂが液晶素子１２５０を有する場合について説明したが、発光素子などの他の素子を有していてもよい。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子であり、具体的には発光ダイオード、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等が挙げられる。
【０２４９】
以上が画素１２１０の構成例についての説明である。
【０２５０】
表示素子制御部１２２０は、表示素子１２０１を制御する機能を備え、画像信号が伝送される信号線（「ソース信号線」ともいう。）を介して上述の表示素子１２０１に信号を入力する第１の表示素子駆動回路１２２１と、走査線（「ゲート信号線」ともいう。）を介して表示素子１２０１に信号を入力する第２の表示素子駆動回路１２２２を有する。例えば、第１の表示素子駆動回路１２２１は、選択された行の画素１２１０が有する表示素子１２０１に任意の電位を与える機能を有する。また、第２の表示素子駆動回路１２２２は、特定の行に配置された画素が有する表示素子１２０１を選択する機能を有する。
【０２５１】
光検出回路制御部１２３０は、光検出回路１２０２を制御するための駆動回路を有しており、表示部１２４０を挟んで第１の表示素子駆動回路１２２１と対向する、第１の光検出回路駆動回路１２３１と、表示部１２４０を挟んで第２の表示素子駆動回路１２２２と対向する、第２の光検出回路駆動回路１２３２を備えている。
【０２５２】
第１の光検出回路駆動回路１２３１は、配線１１１（ＰＲ）、配線１１３（ＶＲ）に出力する信号を生成する機能および、選択された行の画素１２１０が有する光検出回路の出力信号を配線１１５（ＯＵＴ）から取り出す機能を有している。なお、第１の光検出回路駆動回路１２３１は、各々の画素１２１０から出力される複数の検出信号を用いて各々の画素１２１０上に被検出物が存在するか否かの判断を行う検出信号比較部１２６０と接続されている。
【０２５３】
また、第１の光検出回路駆動回路１２３１はプリチャージ回路を有し、配線１１５（ＯＵＴ）の電位を所定の電位にする機能を有している。なお、第１の光検出回路駆動回路１２３１は、アナログ信号である光検出回路からの出力を、オペアンプ等を用いてアナログ信号のまま画像表示装置１２００の外部に取り出す構成や、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル信号に変換してから画像表示装置１２００の外部に取り出す構成とすることができる。
【０２５４】
第２の光検出回路駆動回路１２３２は、配線１１４（ＴＸ１）、配線１３４（ＴＸ２）、配線１１６（ＳＥ１）、配線１３６（ＳＥ２）に出力する信号を生成する機能を有している。
【０２５５】
以上が、画像表示装置１２００の構成例について説明である。
【０２５６】
＜画像表示装置の動作例＞
次に、上述した構造を備える画像表示装置の動作の一例について、図１４を用いて説明する。
【０２５７】
画像表示装置１２００内に備えられた光検出回路１２０２は、上記実施の形態にて説明したように、ある期間における光電変換素子１００への光の入射量を情報として含む電位（データ）を、光検出回路１２０２が備える信号出力回路の個数分だけ保持できる。
【０２５８】
例えば、図１３に記載の光検出回路では、第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２を用いて２つの期間の電位（データ）を保持できる。なお、本実施の形態では、当該２つの期間を「期間Ａ」および「期間Ｂ」と記載し、「期間Ｂ」は「期間Ａ」より時間的に後になるものとする。
【０２５９】
期間Ａは、図１４（Ａ）に示すように、表示素子１２０１上に指などの被検出物が存在しない期間であり、第１の表示素子駆動回路１２２１および第２の表示素子駆動回路１２２２を用いて表示素子１２０１から出力される光（画像）は、液晶層１４０１、液晶層１４０１を挟む一対の配向膜１４０２、一対の配向膜１４０２を挟む一対の電極１４０３、カラーフィルター１４０４、基板１４０５等を透過して外部に出力される。
【０２６０】
このため、基板１４０５等で反射された僅かな反射光や外光などが、光検出回路１２０２に入力され、期間Ａにおける光の入射量を情報として含む電位（データ）（以下、電位Ｃとも記載する）が、第１の信号出力回路１０１内に保持される。
【０２６１】
期間Ｂは、図１４（Ｂ）に示すように、表示素子１２０１上に被検出物１４１０が存在する期間であり、第１の表示素子駆動回路１２２１および第２の表示素子駆動回路１２２２を用いて表示素子１２０１から出力される光（画像）は、一部が被検出物１４１０により吸収され、残りの光が光検出回路１２０２に入射され、期間Ｂにおける光の入射量を情報として含む電位（データ）（以下、電位Ｄとも記載する）が、第２の信号出力回路１０２内に保持される。
【０２６２】
なお、期間Ｂにおける光検出回路１２０２への光の入射量は、期間Ａにおける光の入射量と比較して非常に多い。
【０２６３】
その後、表示部１２４０の備える全ての画素１２１０において、電位Ｃおよび電位Ｄが保持された後、各々の画素１２１０から、電位Ｃを情報として含む検出信号および、電位Ｄを情報として含む検出信号が検出信号比較部１２６０に出力される。
【０２６４】
そして、検出信号比較部１２６０において、各々の画素１２１０から入力された２つの検出信号が比較され、定められた値（実施者が適宜決定すればよい。）以上の差が見られた場合、当該画素１２１０上には被検出物が存在すると判断される。
【０２６５】
ここで、光検出回路１２０２が仮に、１つの光電変換素子および１つの信号出力回路を備えた構造である場合を考える。
【０２６６】
当該構造では、期間Ａにおいて信号出力回路内に保持されたデータが残っている状態では、期間Ｂの電位（データ）取得を正確に行えない。つまり、期間Ａの電位（データ）に期間Ｂの電位（データ）が上乗せされるため、期間Ｂ開始までに、電位（データ）に応じた検出信号を出力する（出力動作）、信号出力回路内に保持された電位（データ）をリセットする（リセット動作）、という処理を行う必要がある。
【０２６７】
このため、期間Ａ終了後かつ期間Ｂの開始前、例えば、期間Ａに得られた情報について出力動作を行い、また、期間Ａに得られた情報に対するリセット動作を行っている期間に被検出物１４１０が表示素子１２０１上を通過した場合などでは、期間Ａに得られた情報と期間Ｂに得られた情報を用いても、各々の画素１２１０上の被検出物１４１０の存在の判断を、検出信号比較部１２６０で正確に行えない場合がある。
【０２６８】
これに対し、本実施の形態に記載の画像表示装置１２００は、図１３のように光電変換素子１００に２つの信号出力回路（第１の信号出力回路１０１および第２の信号出力回路１０２）が接続されているため、第１の信号出力回路１０１の備える第１のスイッチング素子１２１をオフ状態とすることにより、期間Ａにおける電位（データ）を第１の信号出力回路に保持できる。また、期間Ａの後に第２の信号出力回路１０２に対してリセット動作を行うのみで、光電変換素子１００と第２の信号出力回路１０２を用いて期間Ｂにおける電位（データ）の取得を開始できる。
【０２６９】
このため、被検出物１４１０が非常に素早く動いている場合においても、各々の画素１２１０上の被検出物１４１０の存在判断を正確に行うことができる。
【０２７０】
以上が、上述した実施の形態にて説明した光検出回路を備える画像表示装置の説明である。
【０２７１】
なお、図１２では検出信号比較部１２６０は、第１の光検出回路駆動回路１２３１と接続された状態で画像表示装置１２００内に設けられているが、第１の光検出回路駆動回路１２３１内に検出信号比較部１２６０が設けられていてもよい。また、画像表示装置１２００の外部に検出信号比較部１２６０が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【０２７２】
１００        光電変換素子
１０１        第１の信号出力回路
１０２        第２の信号出力回路
１０３        第３の信号出力回路
１０４        第４の信号出力回路
１１１        配線
１１２        配線
１１３        配線
１１４        配線
１１５        配線
１１６        配線
１２０        トランジスタ
１２１        第１のスイッチング素子
１２２        第２のスイッチング素子
１３２        配線
１３４        配線
１３６        配線
３０１        第１の信号出力回路
３０２        第２の信号出力回路
３１５        配線
３１６        配線
３３５        配線
５０１        トランジスタ
５０２ａ      配線
５０２ｂ      配線
５０３        配線
６０１        トランジスタ
６０２ａ      配線
６０２ｂ      配線
６０３        配線
８０１        ｐ型の半導体膜
８０２        ｉ型の半導体膜
８０３        ｎ型の半導体膜
８１１        導電膜
８１２        導電膜
８１３        導電膜
８１４        導電膜
８１５        導電膜
８１６        導電膜
８３２        導電膜
８３４        導電膜
８３６        導電膜
８４１        導電膜
８４２        導電膜
８４３        導電膜
８４４        導電膜
８４５        導電膜
８４６        導電膜
８４７        導電膜
８４８        導電膜
８４９        導電膜
８５０        導電膜
８６０        基板
８６１        絶縁膜
８６２        ゲート絶縁膜
８６３        絶縁膜
８６４        絶縁膜
８７０        導電膜
８８０        半導体層
９０１        ｐ型の半導体膜
９０２        ｉ型の半導体膜
９０３        ｎ型の半導体膜
９１１        導電膜
９１２        導電膜
９１３        導電膜
９１４        導電膜
９１５        導電膜
９１６        導電膜
９３２        導電膜
９３４        導電膜
９３５        導電膜
９４１        導電膜
９４２        導電膜
９４３        導電膜
９４４        導電膜
９４５        導電膜
９４６        導電膜
９６０        基板
９６１        絶縁膜
９６２        ゲート絶縁膜
９６３        絶縁膜
９６４        絶縁膜
９７０        導電膜
９８０        半導体層
１０００      放射線撮像装置
１００１      放射線照射部
１００２      放射線
１００３      光
１００４      シンチレータ
１００５      光検出機構
１００６      画像信号生成部
１００７      画像表示装置
１００８      被写体
１０１０      光検出部
１０１２      光検出回路
１０２０      光検出回路制御部
１０２１      第１の光検出回路駆動回路
１０２２      第２の光検出回路駆動回路
１１０１      光
１１０２      光
１１１１      期間
１１１２      期間
１２００      画像表示装置
１２０１      表示素子
１２０１Ｒ    表示素子
１２０１Ｇ    表示素子
１２０１Ｂ    表示素子
１２０２      光検出回路
１２１０      画素
１２２０      表示素子制御部
１２２１      第１の表示素子駆動回路
１２２２      第２の表示素子駆動回路
１２３０      光検出回路制御部
１２３１      第１の光検出回路駆動回路
１２３２      第２の光検出回路駆動回路
１２４０      表示部
１２５０      液晶素子
１２５２      トランジスタ
１２５４      容量素子
１４０１      液晶層
１４０２      配向膜
１４０３      電極
１４０４      カラーフィルター
１４０５      基板
１４１０      被検出物
【図１】
2014074713.tif 000008
【図２】
2014074713.tif 000009
【図３】
2014074713.tif 000010
【図４】
2014074713.tif 000011
【図５】
2014074713.tif 000012
【図６】
2014074713.tif 000013
【図７】
2014074713.tif 000014
【図８】
2014074713.tif 000015
【図９】
2014074713.tif 000016
【図１０】
2014074713.tif 000017
【図１１】
2014074713.tif 000018
【図１２】
2014074713.tif 000019
【図１３】
2014074713.tif 000020
【図１４】
2014074713.tif 000021
【図１５】
2014074713.tif 000022