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(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】P2024124899
(43)【公開日】2024-09-13
(54)【発明の名称】検出装置
(51)【国際特許分類】
H04N 25/70 20230101AFI20240906BHJP
H01L 31/02 20060101ALI20240906BHJP
H01L 31/0232 20140101ALI20240906BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240906BHJP
G01J 1/04 20060101ALI20240906BHJP
H01L 31/10 20060101ALN20240906BHJP
【ＦＩ】
H04N25/70
H01L31/02 B
H01L31/02 D
H01L27/146 E
H01L27/146 D
G01J1/04 B
H01L31/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023032877
(22)【出願日】2023-03-03
(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】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】湯川 統央
【テーマコード（参考）】
2G065
4M118
5C024
5F149
【Ｆターム（参考）】
2G065AA04
2G065AB02
2G065BA02
2G065BA09
2G065BA34
2G065BB25
4M118AA10
4M118AB01
4M118BA07
4M118CA14
4M118CA33
4M118CA34
4M118CB20
4M118GC11
4M118GD07
5C024EX51
5C024GX07
5C024GX16
5C024GY31
5F149AA01
5F149BA04
5F149BA25
5F149BB03
5F149EA04
5F149EA13
5F149HA07
5F149HA10
5F149HA12
5F149HA20
5F149XB02
5F149XB03
(57)【要約】
【課題】光フィルタとしての機能を備えると共に薄型化を実現可能な検出装置１を提供する。
【解決手段】検出装置１は、下部電極２１０と、下部電極２１０の上に設けられる有機層２２０と、有機層２２０の上に設けられる上部電極２３０と、を含む光検出センサと、少なくとも、光検出センサの上に設けられる第１無機層３１０と、第１無機層３１０の上に設けられる第１樹脂層３２０と、を含む封止構造３００と、光検出センサの上に設けられると共に、第１無機層３１０及び第１樹脂層３２０の少なくともいずれかを層厚調整層として、光検出センサに入射される光の一部を遮蔽する光フィルタと、を有し、第１無機層３１０の端部３１０ｅは有機層２２０の端部２２０ｅよりも外側に位置している。
【選択図】図２
【解決手段】検出装置１は、下部電極２１０と、下部電極２１０の上に設けられる有機層２２０と、有機層２２０の上に設けられる上部電極２３０と、を含む光検出センサと、少なくとも、光検出センサの上に設けられる第１無機層３１０と、第１無機層３１０の上に設けられる第１樹脂層３２０と、を含む封止構造３００と、光検出センサの上に設けられると共に、第１無機層３１０及び第１樹脂層３２０の少なくともいずれかを層厚調整層として、光検出センサに入射される光の一部を遮蔽する光フィルタと、を有し、第１無機層３１０の端部３１０ｅは有機層２２０の端部２２０ｅよりも外側に位置している。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検出体で反射した反射光又は被検出体を透過した透過光を受光する光検出センサであって、下部電極と、前記下部電極の上に設けられる有機層と、前記有機層の上に設けられる上部電極と、を含む光検出センサと、
少なくとも、前記光検出センサの上に設けられる第１無機層と、前記第１無機層の上に設けられる第１樹脂層と、を含む封止構造と、
前記光検出センサの上に設けられると共に、前記第１無機層及び前記第１樹脂層の少なくともいずれかを層厚調整層として、前記光検出センサに入射される光の一部を遮蔽する光フィルタと、
を有し、
前記第１無機層の端部は前記有機層の端部よりも外側に位置している、
検出装置。
少なくとも、前記光検出センサの上に設けられる第１無機層と、前記第１無機層の上に設けられる第１樹脂層と、を含む封止構造と、
前記光検出センサの上に設けられると共に、前記第１無機層及び前記第１樹脂層の少なくともいずれかを層厚調整層として、前記光検出センサに入射される光の一部を遮蔽する光フィルタと、
を有し、
前記第１無機層の端部は前記有機層の端部よりも外側に位置している、
検出装置。
【請求項2】
前記第１無機層は、前記有機層の端部に接している、
請求項１に記載の検出装置。
請求項１に記載の検出装置。
【請求項3】
前記第１無機層の端部は、当該第１無機層以外の無機材料からなる層に接している、
請求項１に記載の検出装置。
請求項１に記載の検出装置。
【請求項4】
前記封止構造は、前記第１樹脂層の上に設けられる第２無機層を有し、
前記第２無機層の端部は前記有機層の端部よりも外側に位置している、
請求項１に記載の検出装置。
前記第２無機層の端部は前記有機層の端部よりも外側に位置している、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項5】
前記第２無機層の端部は、前記第１無機層に接している、
請求項４に記載の検出装置。
請求項４に記載の検出装置。
【請求項6】
前記封止構造は、前記第２無機層の上に設けられる第２樹脂層を有する、
請求項４に記載の検出装置。
請求項４に記載の検出装置。
【請求項7】
前記層厚調整層は、前記第１無機層、前記第１樹脂層、前記第２無機層、及び前記第２樹脂層を含む、
請求項６に記載の検出装置。
請求項６に記載の検出装置。
【請求項8】
前記有機層の端部よりも外側に配置されると共に凹凸を構成する壁部を有し、
前記第１無機層は、前記壁部を覆うように設けられている、
請求項１に記載の検出装置。
前記第１無機層は、前記壁部を覆うように設けられている、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項9】
前記壁部は、外側に向かう方向に並んで複数設けられている、
請求項８に記載の検出装置。
請求項８に記載の検出装置。
【請求項10】
前記第１無機層は、複数の前記壁部を覆うと共に、当該複数の壁部の少なくとも一部の形状に沿うように形成されている、
請求項８に記載の検出装置。
請求項８に記載の検出装置。
【請求項11】
前記封止構造は、前記第１樹脂層の上に設けられる第２無機層を有し、
前記第２無機層は、前記複数の壁部の少なくとも一部の形状に沿うように形成されている、
請求項１０に記載の検出装置。
前記第２無機層は、前記複数の壁部の少なくとも一部の形状に沿うように形成されている、
請求項１０に記載の検出装置。
【請求項12】
前記光フィルタは、前記第１無機層の上に設けられると共に、前記光検出センサへの光の入射を許容する第１開口が形成される第１遮光層を含む、
請求項１に記載の検出装置。
請求項１に記載の検出装置。
【請求項13】
前記光フィルタは、前記第１遮光層の上に設けられると共に、前記光検出センサへの光の入射を許容する、第１開口よりも大きい第２開口が形成される第２遮光層を含む、
請求項１２に記載の検出装置。
請求項１２に記載の検出装置。
【請求項14】
前記光フィルタは、前記第１遮光層の上に設けられており、平面視において前記第１開口と重なるように設けられるレンズを含む、
請求項１２に記載の検出装置。
請求項１２に記載の検出装置。
【請求項15】
前記封止構造は、前記レンズを設けるための下地層を有する、
請求項１４に記載の検出装置。
請求項１４に記載の検出装置。
【請求項16】
前記下地層は無機材料から成る、
請求項１５に記載の検出装置。
請求項１５に記載の検出装置。
【請求項17】
前記下地層の端部は、前記有機層の端部よりも外側に位置している、
請求項１６に記載の検出装置。
請求項１６に記載の検出装置。
【請求項18】
前記下地層の端部は、前記第１無機層に接している、
請求項１７に記載の検出装置。
請求項１７に記載の検出装置。
【請求項19】
前記光検出センサが配置される検出領域と、当該検出領域よりも外側の額縁領域とを含み、
前記第１無機層の端部は、前記額縁領域に位置している、
請求項１に記載の検出装置。
前記第１無機層の端部は、前記額縁領域に位置している、
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、フォトダイオード（ＯＰＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）を用いた光センサ装置が開示されている。特許文献２には、指等の被検出体で反射された光のうち法線方向に進行する成分をフォトダイオードに向けて透過させ、斜め方向に進行する成分を遮蔽する光フィルタであるコリメータが開示されている。このようにコリメータを用いることにより、斜め方向に進行する光成分に起因して生じるクロストークを抑制することができる。その結果、検出画像にぼやけが生じることを抑制でき、検出精度を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－６８７９３号公報
【特許文献2】特開２０２２－２３６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
コリメータは、斜め方向に進行する光成分を遮蔽するのに十分な厚みが必要であり、フォトダイオード素子と比較して厚みが厚い。そのため、コリメータを設けた場合、装置全体の厚みが厚くなってしまう。
【0005】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、光フィルタとしての機能を備えると共に薄型化を実現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】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る検出装置は、被検出体で反射した反射光又は被検出体を透過した透過光を受光する光検出センサであって、下部電極と、前記下部電極の上に設けられる有機層と、前記有機層の上に設けられる上部電極と、を含む光検出センサと、少なくとも、前記光検出センサの上に設けられる第１無機層と、前記第１無機層の上に設けられる第１樹脂層と、を含む封止構造と、前記光検出センサの上に設けられると共に、前記第１無機層及び前記第１樹脂層の少なくともいずれかを層厚調整層として、前記光検出センサに入射される光の一部を遮蔽する光フィルタと、を有し、前記第１無機層の端部は前記有機層の端部よりも外側に位置している。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】本実施形態に係る検出装置の構成の概要を示す平面図である。
【図1B】本実施形態に係る検出装置の構成及び機能の概要を示すブロック図である。
【図3】第１変形例に係る検出装置を示す断面図である。
【図4】第２変形例に係る検出装置を示す断面図である。
【図5】第３変形例に係る検出装置を示す断面図である。
【図6】第４変形例に係る検出装置を示す断面図である。
【図7】第５変形例に係る検出装置を示す断面図である。
【図8A】マイクロレンズ上の積層構造の一例を模式的に示す図である。
【図8B】マイクロレンズ上の積層構造の一例を模式的に示す図である。
【図8C】マイクロレンズ上の積層構造の一例を模式的に示す図である。
【0008】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0009】
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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
【0010】
さらに、実施形態において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。
【0011】
また、以下の説明において、「外側」とは、検出装置１の外縁に近い側である。また、以下の説明において、各層の「端部」とは、各層のうち検出装置１の外縁に近い部分であって、端面を含む部分である。
【0012】
［検出装置の概要］
本実施形態に係る検出装置１は、後述のマイクロレンズ３６０上に位置する被検出体であるユーザの指で反射された反射光、又はユーザの指を透過した透過光を検出することで、指紋情報等の生体情報を検出可能な装置であるとよい。また、検出装置１は、クロストークによりコントラストが低下するのを抑制するための光フィルタであるコリメータとして機能する構成を備えている。なお、検出装置１は、センシングに用いる反射光又は透過光を得るために、被検出体に光を照射する光源を有しているとよいが、本実施形態においては説明を省略する。
本実施形態に係る検出装置１は、後述のマイクロレンズ３６０上に位置する被検出体であるユーザの指で反射された反射光、又はユーザの指を透過した透過光を検出することで、指紋情報等の生体情報を検出可能な装置であるとよい。また、検出装置１は、クロストークによりコントラストが低下するのを抑制するための光フィルタであるコリメータとして機能する構成を備えている。なお、検出装置１は、センシングに用いる反射光又は透過光を得るために、被検出体に光を照射する光源を有しているとよいが、本実施形態においては説明を省略する。
【0013】
【0014】
図１Ａに示すように、検出装置１は、基板１１０と、センサ部１０と、ゲート線駆動回路２０と、信号線選択回路２１と、検出回路２４と、制御回路２６と、電源回路２８と、を有する。
【0015】
基板１１０には、フレキシブルプリント基板５００を介して制御基板６００が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板５００には、検出回路２４が設けられている。制御基板６００には、制御回路２６及び電源回路２８が設けられている。制御回路２６は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。制御回路２６は、センサ部１０、ゲート線駆動回路２０及び信号線選択回路２１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２８は、電源電圧をセンサ部１０、ゲート線駆動回路２０及び信号線選択回路２１に供給する。
【0016】
検出装置１は、検出領域ＤＡと額縁領域ＰＡとを有する。検出領域ＤＡは、センサ部１０が設けられる領域である。額縁領域ＰＡは、検出領域ＤＡの外側の領域であり、センサ部１０が設けられない領域である。すなわち、額縁領域ＰＡは、検出領域ＤＡの端部と基板１１０の端部との間の領域である。額縁領域ＰＡは、折曲領域ＢＡと端子領域ＴＡとを含む。折曲領域ＢＡと端子領域ＴＡとは、額縁領域ＰＡの一端に設けられる。折曲領域ＢＡ及び端子領域ＴＡには、検出領域ＤＡに繋がる配線が配置される。端子領域ＴＡにおいて、基板１１０とフレキシブルプリント基板５００とが接続される。
【0017】
センサ部１０は、複数の画素ＰＸを備え、被検出体からの光を受光する。複数の画素ＰＸは、検出領域ＤＡに行列状に配列される。複数の画素ＰＸは、フォトダイオードである光検出センサを含み、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。各画素ＰＸ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２１に出力する。検出装置１は、各画素ＰＸからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、例えば、指や掌等の血管像、脈波、脈拍、血中酸素飽和度等の生体に関する情報を検出可能であるとよい。また、各画素ＰＸは、ゲート線駆動回路２０から供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌに従って検出を行う。
【0018】
ゲート線駆動回路２０及び信号線選択回路２１は、額縁領域ＰＡに設けられる。具体的には、図１Ａに示すように、ゲート線駆動回路２０は、額縁領域ＰＡのうち信号線ＳＧＬの延伸方向に沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路２１は、額縁領域ＰＡのうちゲート線ＧＣＬの延伸方向に沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と折曲領域ＢＡとの間に設けられる。
【0019】
図１Ｂに示すように、検出装置１は、さらに検出制御部３０と検出部４０とを有する。検出制御部３０の機能の一部又は全部は、制御回路２６に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路２４以外の機能の一部又は全部は、制御回路２６に含まれる。
【0020】
検出制御部３０は、ゲート線駆動回路２０、信号線選択回路２１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３０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ゲート線駆動回路２０に供給する。また、検出制御部３０は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路２１に供給する。ゲート線駆動回路２０は、各種制御信号に基づいてゲート線ＧＣＬを駆動する回路である。ゲート線駆動回路２０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にゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線駆動回路２０は、ゲート線ＧＣＬに接続された画素ＰＸを選択する。信号線選択回路２１は、複数の信号線ＳＧＬ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２１は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路２１は、検出制御部３０から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された信号線ＳＧＬと検出回路２４とを接続する。これにより、信号線選択回路２１は、画素ＰＸの検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。
【0021】
検出部４０は、検出回路２４と、信号処理部４４と、記憶部４５と、座標抽出部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３０から供給される制御信号に基づいて、検出回路２４と、信号処理部４４と、座標抽出部４６と、が同期して動作するように制御する。
【0022】
検出回路２４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２４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、検出回路２４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、指や掌等の検出対象が検出面に接触又は近接した場合に、検出回路２４からの信号に基づいて指や掌等の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理部４４は、検出回路２４からの信号に基づいて、指や掌等の血管像、脈波、脈拍、血中酸素飽和度等の生体に関する情報を検出できる。記憶部４５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４５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４６は、信号処理部４４において指や掌等の接触又は近接が検出されたときに、指や掌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、座標抽出部４６は、指や掌等の血管の検出座標を求める論理回路である。座標抽出部４６は、センサ部１０の各画素ＰＸから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指や掌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４６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。
【0023】
［検出装置の積層構造］
図２は、図１ＡのＩＩ－ＩＩ切断線で切り取った切断面を模式的に示す断面図である。図２では、検出領域ＤＡの端部付近の部分と、額縁領域ＰＡの一部が示されている。図２では、断面構造を見易くするため、一部の層のハッチングを省略している（後述の図３～図７においても同様）。
図２は、図１ＡのＩＩ－ＩＩ切断線で切り取った切断面を模式的に示す断面図である。図２では、検出領域ＤＡの端部付近の部分と、額縁領域ＰＡの一部が示されている。図２では、断面構造を見易くするため、一部の層のハッチングを省略している（後述の図３～図７においても同様）。
【0024】
図２に示すように、検出装置１は、薄膜トランジスタＴＦＴを含むＴＦＴ層１００と、ＴＦＴ層１００上に設けられるＯＰＤ層２００と、ＯＰＤ層２００上に設けられる封止構造３００と、を有する。
【0025】
ＴＦＴ層１００は、基板１１０と、基板１１０上に設けられるバリア無機層１２０とを有する。基板１１０は、例えば、ガラス基板と、その上に設けられる樹脂基板との二層構造であるとよい。樹脂基板は、例えば、ポリイミドにより形成されるとよい。ただし、これに限られず、基板１１０は、ガラス基板を有しておらず、可撓性を有する樹脂基板のみから成るものであってもよい。バリア無機層１２０は複数の層から成る積層構造であってもよい。ＴＦＴ層１００は、薄膜トランジスタＴＦＴを形成する箇所に合わせて付加層１２５を有してもよい。
【0026】
薄膜トランジスタＴＦＴは、半導体層１３１と、ゲート電極１３２と、ソース電極１３３と、ドレイン電極１３４と、を有する。半導体層１３１とゲート電極１３２との間には、ゲート絶縁層１４０が設けられている。ゲート絶縁層１４０としてはシリコン酸化層を用いるとよい。ゲート電極１３２上には、層間絶縁層１５０が形成されている。層間絶縁層１５０は、シリコン窒化層及びシリコン酸化層が積層した構造をとるとよい。
【0027】
層間絶縁層１５０を覆うように平坦化層１６０が設けられている。平坦化層１６０は、表面の平坦性に優れる感光性アクリル等の樹脂から成るとよい。平坦化層１６０は、ＯＰＤ層２００とＴＦＴ層１００とを電気的に接続する部分において除去されているとよい。また、平坦化層１６０の端部は額縁領域ＰＡに位置しているとよい。また。平坦化層１６０は、額縁領域ＰＡにおいて部分的に除去されているとよい。平坦化層１６０の上に絶縁層１７０が設けられているとよい。さらに、絶縁層１７０上には無機材料から成る無機絶縁層１８０が設けられているとよい。無機絶縁層１８０は、ＯＰＤ層２００に含まれる下部電極２１０を露出させるように、下部電極２１０上にも設けられているとよい。また、無機絶縁層１８０は、額縁領域ＰＡにおいて、平坦化層１６０上に設けられているとよい。
【0028】
ＯＰＤ層２００は光検出センサを含む層である。光検出センサは、絶縁層１７０上に設けられる下部電極２１０と、下部電極２１０上に設けられる有機層２２０と、有機層２２０上に設けられる上部電極２３０とで構成される。有機層２２０は、光電変換層として機能する層である。上部電極２３０は、各画素に跨って設けられる共通電極である。下部電極２１０は、各画素それぞれに対応して設けられており、ＴＦＴ層１００のドレイン電極１３４と電気的に接続している。
【0029】
封止構造３００は、上部電極２３０上に設けられる第１無機層３１０と、第１無機層３１０上に設けられる第１樹脂層である第１透明樹脂層３２０と、第１透明樹脂層３２０上に設けられる第２無機層３３０と、第２無機層３３０上に設けられる第２樹脂層である第２透明樹脂層３４０と、を有する。なお、第１無機層３１０、第１透明樹脂層３２０、第２無機層３３０、及び第２透明樹脂層３４０はいずれも光透過性を有する層であるとよい。
【0030】
第１無機層３１０の端部（図２において不図示）は、有機層２２０の端部２２０ｅよりも外側に位置している。すなわち、第１無機層３１０の端部は、額縁領域ＰＡに位置している。また、第１無機層３１０は、有機層２２０の端部２２０ｅに接している。また、第１無機層３１０は、有機層２２０の端部２２０ｅの外側で無機絶縁層１８０に接している。
【0031】
また、第２無機層３３０は、額縁領域ＰＡにおいて、第１無機層３１０上に接している。このように、封止構造３００においては、無機材料からなる複数層により、有機層２２０に外部から水分が侵入することを抑制している。
【0032】
また、図２に示すように、額縁領域ＰＡにおいては、平坦化層１６０と、平坦化層１６０に沿うように形成される無機絶縁層１８０により壁部１６５が形成されている。壁部１６５は、額縁領域ＰＡにおいて形成された平坦化層１６０の一部が除去され、平坦化層１６０の残存した部分の上に無機絶縁層１８０が設けられることで形成されるとよい。壁部１６５は、ＯＰＤ層２００及び封止構造３００を構成する樹脂材料が、それら層を形成する際に額縁領域ＰＡよりも外側に漏れ出すことを塞き止めるために形成されている。図２においては、壁部１６５が外側に向けて並んで４つ形成される例を示すが、壁部１６５の数はこれに限られない。また、壁部１６５は設けられていなくてもよい。すなわち、平坦化層１６０は額縁領域ＰＡに設けられていなくてもよい。
【0033】
図２に示すように、本実施形態においては、第１無機層３１０及び第２無機層３３０は、額縁領域ＰＡにおいて壁部１６５の形状に沿うように形成されている。このように、複数の壁部１６５による凹凸に沿うように無機層が形成されることにより、水分に対する遮蔽性がより向上する。また、図２に示すように、第１透明樹脂層３２０の端部３２０ｅは第２無機層３３０に覆われているとよい。
【0034】
本実施形態において、封止構造３００は、ＯＰＤ層２００を覆うことで有機層２２０に外部から水分が侵入することを抑制する機能に加えて、光フィルタであるコリメータとしての機能を有している。そのため、封止構造３００は、第２透明樹脂層３４０上に設けられる下地層３５０と、下地層３５０上に設けられるレンズであるマイクロレンズ３６０と、第１無機層３１０上に設けられる第１遮光層３７０と、第２無機層３３０上に設けられる第２遮光層３８０とを有している。また、第１透明樹脂層３２０及び第２透明樹脂層３４０は、高透過率かつ低透湿の材料から成るとよい。
【0035】
下地層３５０は、有機材料から成るとよい。下地層３５０として有機材料を用いることにより、マイクロレンズ３６０との密着性が向上する。また、マイクロレンズ３６０の加工性が向上する。また、下地層３５０は無機材料から成るものであってもよい。下地層３５０として無機材料を用いることにより、水分に対する遮蔽性をより一層向上させることができる。また、下地層３５０は、コリメータにおける焦点距離を調整する層としても機能するとよい。
【0036】
第１遮光層３７０には、ＯＰＤ層２００に光が入射することを許容する第１開口Ｈ１が形成されている。第２遮光層３８０には、ＯＰＤ層２００に光が入射することを許容する第２開口Ｈ２が形成されている。第２開口Ｈ２の開口幅は、第１開口Ｈ１の開口幅よりも大きいとよい。第１開口Ｈ１及び第２開口Ｈ２は、平面視において円形であるとよい。この場合、平面視における第２開口Ｈ２の直径は、第１開口Ｈ１の直径よりも大きいとよい。
【0037】
第１遮光層３７０及び第２遮光層３８０は、光の入射を遮断する樹脂又は金属から成るとよい。例えば第１遮光層３７０は、薄膜の金属で構成することで加工が容易となり、幅の小さい開口を形成しやすくなる。一方第２遮光層３８０は厚膜の黒色の樹脂で構成することで外部からの不要な光を遮蔽しやすくなる。
【0038】
第１遮光層３７０及び第２遮光層３８０は、指等の被検出体で反射された光のうち法線方向に進行する成分を第１開口Ｈ１及び第２開口Ｈ２を通じてＯＰＤ層２００に入射させると共に、斜め方向に進行する成分を遮蔽する。
【0039】
マイクロレンズ３６０は凸レンズである。マイクロレンズ３６０は、平面形状が円形であって、その直径は第２開口Ｈ２も大きく、平面視において第２開口Ｈ２と重なるように設けられているとよい。なお、これに限られず、マイクロレンズ３６０は、平面視において少なくとも一部が第１開口Ｈ１及び第２開口Ｈ２と重なるように設けられているとよい。指等の被検出体で反射された光等のうち一部は、マイクロレンズ３６０で集光され、第２開口Ｈ２及び第１開口Ｈ１を通過してＯＰＤ層２００に入射することとなる。
【0040】
また、封止構造３００は、図２に示すように、特定の波長の光を遮蔽するフィルタ層３７５を第１遮光層３７０上に有していてもよい。フィルタ層３７５は、第１遮光層３７０の第１開口Ｈ１の内側にも設けられているとよい。フィルタ層３７５は、例えば、ＩＲ（赤外線）カットフィルタであるとよい。
【0041】
以上説明したように、本実施形態においては、封止構造３００に光フィルタの機能を持たせた。言い換えると、本来、光フィルタにおいて遮光性を確保するための層厚調整層として機能するに過ぎない第１無機層３１０、第１透明樹脂層３２０、第２無機層３３０、及び第２透明樹脂層３４０に、有機層２２０に外部から水分が侵入することを抑制する機能を持たせた。このため、別途光フィルタが積層される構成に比較して、検出装置１の厚みを薄くすることができる。また、光フィルタを構成する層に別の機能を付与することで、光フィルタを構成する層を有効利用することができる。
【0042】
なお、図２においては、額縁領域ＰＡにおいて、検出領域ＤＡを囲うように形成されるカットラインＣＬが形成されている例を示している。カットラインＣＬにおいては、基板１１０よりも上の層が除去されている。ただし、額縁領域ＰＡの構成は図示のものに限られない。
【0043】
［第１変形例］
次に、図３を参照して、本実施形態の第１変形例に係る検出装置について説明する。図３は、第１変形例に係る検出装置を示す断面図である。図３においては、図２で示した断面図に対応する部分を示している。図２を参照して説明した層と同様の機能を有する層については同じ符号を用いて、その詳細な説明について省略する。以下、図２を参照して説明した構成と異なる構成について主に説明する。
次に、図３を参照して、本実施形態の第１変形例に係る検出装置について説明する。図３は、第１変形例に係る検出装置を示す断面図である。図３においては、図２で示した断面図に対応する部分を示している。図２を参照して説明した層と同様の機能を有する層については同じ符号を用いて、その詳細な説明について省略する。以下、図２を参照して説明した構成と異なる構成について主に説明する。
【0044】
上記図２においては、第２無機層３３０が額縁領域ＰＡにおいてカットラインＣＬよりも外側に延びている例を示したが、第１変形例においては、図３に示すように、第２無機層３３０の端部３３０ｅがカットラインＣＬよりも内側で第１無機層３１０と接している例について説明する。また、第１変形例においては、下地層３５０は無機材料から成るとよい。
【0045】
第１変形例において、第２無機層３３０の端部３３０ｅは、額縁領域ＰＡにおいて第１無機層３１０に接している。さらに、下地層３５０が、額縁領域ＰＡにおいて第１無機層３１０に接している。すなわち、額縁領域ＰＡにおいては、第２無機層３３０の端部３３０ｅよりも外側において、下地層３５０が第１無機層３１０に接している。このような構成を採用するため、有機層２２０に外部から水分が侵入することを抑制できる。また、図３に示すように、第１透明樹脂層３２０の端部３２０ｅは第２無機層３３０の端部３３０ｅに覆われているとよい。
【0046】
［第２変形例］
次に、図４を参照して、本実施形態の第２変形例に係る検出装置について説明する。図４は、第２変形例に係る検出装置を示す断面図である。図４においては、図２で示した断面図に対応する部分を示している。なお、図２を参照して説明した層と同様の機能を有する層については同じ符号を用いて、その詳細な説明について省略する。以下、図２を参照して説明した構成と異なる構成について主に説明する。
次に、図４を参照して、本実施形態の第２変形例に係る検出装置について説明する。図４は、第２変形例に係る検出装置を示す断面図である。図４においては、図２で示した断面図に対応する部分を示している。なお、図２を参照して説明した層と同様の機能を有する層については同じ符号を用いて、その詳細な説明について省略する。以下、図２を参照して説明した構成と異なる構成について主に説明する。
【0047】
第２変形例においては、額縁領域ＰＡに壁部１６５が形成されていない。また、額縁領域ＰＡにおいて、層間絶縁層１５０に接して無機絶縁層１８０が設けられている。
【0048】
また、額縁領域ＰＡにおいて、第１無機層３１０、第１透明樹脂層３２０、第２無機層３３０、第２透明樹脂層３４０、及び下地層３５０はそれぞれ、外側に向かうに従い段階的に下方に下がるように積層されている。
【0049】
また、第１無機層３１０の端部３１０ｅ、第１透明樹脂層３２０の端部３２０ｅ、第２無機層３３０の端部３３０ｅ、第２透明樹脂層３４０の端部３４０ｅ、及び下地層３５０の端部はそれぞれ、有機層２２０の端部２２０ｅの外側に位置している。また、第１無機層３１０の端部３１０ｅ、第１透明樹脂層３２０の端部３２０ｅ、第２無機層３３０の端部３３０ｅ、第２透明樹脂層３４０の端部３４０ｅ、及び下地層３５０の端部それぞれ額縁領域ＰＡに位置すると共に、無機絶縁層１８０に接している。第２変形例においては、下地層３５０は無機材料から成るとよい。
【0050】
以上説明した第２変形例においては、本実施形態及び第１変形例と同様に、封止構造３００により有機層２２０の端部２２０ｅを覆う構成を採用している。さらに、無機材料から成る下地層３５０が無機絶縁層１８０に接する構成を採用している。このような構成を採用することにより、有機層２２０に外部から水分が侵入することを抑制できる。また、図２で示した壁部１６５が設けられていないことより、額縁領域ＰＡにおける封止構造３００の構造が簡易であり、その成形が容易である。
【0051】
［他の変形例］
さらに、図５～図７を参照して、本実施形態の他の変形例に係る検出装置について説明する。図５は、第３変形例に係る検出装置を示す断面図である。図６は、第４変形例に係る検出装置を示す断面図である。図７は、第５変形例に係る検出装置を示す断面図である。図５～図７においては、図２及び図３で示した断面図に対応する部分を示している。なお、図２及び図３を参照して説明した層と同様の機能を有する層については同じ符号を用いて、その詳細な説明について省略する。以下、図２及び図３を参照して説明した構成と異なる構成について主に説明する。
さらに、図５～図７を参照して、本実施形態の他の変形例に係る検出装置について説明する。図５は、第３変形例に係る検出装置を示す断面図である。図６は、第４変形例に係る検出装置を示す断面図である。図７は、第５変形例に係る検出装置を示す断面図である。図５～図７においては、図２及び図３で示した断面図に対応する部分を示している。なお、図２及び図３を参照して説明した層と同様の機能を有する層については同じ符号を用いて、その詳細な説明について省略する。以下、図２及び図３を参照して説明した構成と異なる構成について主に説明する。
【0052】
図５に示すように、第３変形例に係る検出装置は、図２で示した検出装置１と同様に、壁部１６５が形成されている。また、額縁領域ＰＡにおいて、第１無機層３１０と第２無機層３３０とが接している。第３変形例に係る検出装置は、図２で示した検出装置１と異なり、第２透明樹脂層３４０が壁部１６５に沿って設けられる第２無機層３３０を覆うと共に、カットラインＣＬよりも外側まで延びている。また、下地層３５０が、第２透明樹脂層３４０上に設けられると共に、カットラインＣＬよりも外側まで延びている。それにより、額縁領域ＰＡの厚みは、検出領域ＤＡの厚みとほぼ同じとなっている。
【0053】
図６に示すように、第４変形例に係る検出装置は、図３で示した検出装置１と同様に、壁部１６５が形成されている。また、額縁領域ＰＡにおいて、第１無機層３１０と第２無機層３３０とが接している。第４変形例に係る検出装置は、図３で示した検出装置１と異なり、下地層３５０が壁部１６５に沿って設けられる第１無機層３１０を覆うと共に、カットラインＣＬよりも外側まで延びている。それにより、額縁領域ＰＡの厚みは、検出領域ＤＡの厚みとほぼ同じとなっている。なお、第４変形例においては、下地層３５０は有機材料から成るとよい。
【0054】
図７に示すように、第５変形例に係る検出装置は、図２で示した検出装置１と同様に、壁部１６５が形成されている。また、額縁領域ＰＡにおいて、第１無機層３１０と第２無機層３３０とが接している。第５変形例に係る検出装置は、下地層３５０が壁部１６５に沿って設けられる第２無機膜３３０を覆うと共に、カットラインＣＬよりも外側まで延びている。それにより、額縁領域ＰＡの厚みは、検出領域ＤＡの厚みとほぼ同じとなっている。なお、第５変形例においては、下地層３５０は有機材料から成るとよい。
【0055】
［上部基板］
さらに、図８Ａ～図８Ｃを参照して、マイクロレンズ３６０より上の積層構造を説明する。図８Ａ～図８Ｃは、マイクロレンズ上の積層構造の一例を模式的に示す図である。図８Ａ～図８Ｃに示すように、マイクロレンズ３６０の上には上部基板３９０が設けられているとよい。上部基板３９０は、例えば、マイクロレンズ３６０の保護基板や、波長変換を行うためのシンチレータであるとよい。
さらに、図８Ａ～図８Ｃを参照して、マイクロレンズ３６０より上の積層構造を説明する。図８Ａ～図８Ｃは、マイクロレンズ上の積層構造の一例を模式的に示す図である。図８Ａ～図８Ｃに示すように、マイクロレンズ３６０の上には上部基板３９０が設けられているとよい。上部基板３９０は、例えば、マイクロレンズ３６０の保護基板や、波長変換を行うためのシンチレータであるとよい。
【0056】
図８Ａにおいては、膜厚方向に延伸すると共に、マイクロレンズ３６０と上部基板３９０との間に空気層Ａを形成するスペーサ３９１が設けられる例を示している。スペーサ３９１の下端は下地層３５０上に設けられており、スペーサ３９１の上端は上部基板３９０の下面に設けられている。
【0057】
図８Ｂにおいては、光学用透明粘着シート（OCA:Optical Clear Adhesive）３９２を用いて、マイクロレンズ３６０上に上部基板３９０が貼り付けられる例を示している。
【0058】
図８Ｃにおいては、マイクロレンズ３６０を保護層３９３で覆うと共に、光学用透明粘着シート３９２を用いて、保護層３９３上に上部基板３９０が貼り付けられる例を示している。
【0059】
【0060】
［その他］
本実施形態及びその変形例においては、封止構造３００においてマイクロレンズ３６０を設けるための下地層３５０が設けられる例を説明したが、これに限られない。すなわち、下地層３５０は設けられておらず、マイクロレンズ３６０が第２透明樹脂層３４０上に直接設けられていてもよい。また、マイクロレンズ３６０も必須ではない。
本実施形態及びその変形例においては、封止構造３００においてマイクロレンズ３６０を設けるための下地層３５０が設けられる例を説明したが、これに限られない。すなわち、下地層３５０は設けられておらず、マイクロレンズ３６０が第２透明樹脂層３４０上に直接設けられていてもよい。また、マイクロレンズ３６０も必須ではない。
【0061】
また、本実施形態及びその変形例においては、遮光層が２層設けられる例を説明したが、これに限られず、３層以上設けられていてもよい。この場合、遮光層の総数に応じて、封止構造３００における透明樹脂層及び無機層を増やすとよい。
【0062】
また、図２～図７においては、封止構造３００に含まれる各層の端部が額縁領域ＰＡに位置する例を説明したが、これに限られない。少なくとも、封止構造３００に含まれる無機材料から成る層の端部が、有機層２２０の端部２２０ｅよりも外側に位置しているとよい。すなわち、封止構造３００に含まれる無機材料から成る層の端部は、検出領域ＤＡに位置していてもよい。
【0063】
また、封止構造３００は、第１無機層３１０により封止性能が十分であれば、第２無機層３３０を有していなくてもよい。また、封止構造３００は、第２無機層３３０上に、さらに透明樹脂層及び無機層を有していてもよい。
【0064】
また、図示は省略するが、検出装置１は、封止構造３００上に有機ＥＬディスプレイなどの表示パネルを有していてもよい。
【0065】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【符号の説明】
【0066】
１ 検出装置、１０ センサ部、２０ ゲート線駆動回路、２１ 信号線選択回路、２４ 検出回路、２６ 制御回路、２８ 電源回路、３０ 検出制御部、４２ 検出信号増幅部、４３ Ａ／Ｄ変換部、４４ 信号処理部、４５ 記憶部、４６ 座標抽出部、４７ 検出タイミング制御部、１００ ＴＦＴ層、１１０ 基板、１２０ バリア無機層、１３１ 半導体層、１３２ ゲート電極、１３３ ソース電極、１３４ ドレイン電極、１４０ ゲート絶縁層、１５０ 層間絶縁層、１６０ 平坦化層、１７０ 絶縁層、１８０ 無機絶縁層、２００ ＯＰＤ層、２１０ 下部電極、２２０ 有機層、２３０ 上部電極、３００ 封止構造、３１０ 第１無機層、３２０ 第１透明樹脂層、３３０ 第２無機層、３４０ 第２透明樹脂層、３５０ 下地層、３６０ マイクロレンズ、３７０ 第１遮光層、３７５ フィルタ層、３８０ 第２遮光層、３９０ 上部基板、３９１ スペーサ、３９２ 光学用透明粘着シート、３９３ 保護層。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】