特開 2024-21185 光学式センサ

(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】P2024021185

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】光学式センサ

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

H01L27/146 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022123844

(22)【出願日】2022-08-03

(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】新田 淳

【テーマコード（参考）】

4M118

【Ｆターム（参考）】

4M118AA10

4M118AB01

4M118BA05

4M118CA02

4M118CA14

4M118CB14

4M118CB20

4M118FB03

4M118FB09

4M118FB13

4M118FB23

4M118GA02

4M118GA08

4M118GB03

4M118GB07

4M118GD15

4M118HA25

(57)【要約】

【課題】隣り合う画素間において発生した電荷に起因するコントラストの低下が抑制された光学式センサを提供する。
【解決手段】光学式センサ２は、互いに隣り合う複数の画素電極２１０と、入射光を電荷に変換する活性層２３２を含む有機光電変換層２３０であって、複数の画素電極２１０に共通して積層する有機光電変換層２３０と、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分の少なくとも一部を、入射光Ｌを受光する受光側において被覆する遮光層２６０と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに隣り合う複数の画素電極と、
入射光を電荷に変換する活性層を含む有機光電変換層であって、前記複数の画素電極に共通して積層する前記有機光電変換層と、
前記活性層のうち隣り合う前記画素電極間の部分の少なくとも一部を、前記入射光を受光する受光側において被覆する遮光層と、
を有する、光学式センサ。

【請求項2】

前記遮光層は、黒色樹脂により形成されている、
請求項１に記載の光学式センサ。

【請求項3】

前記有機光電変換層が前記複数の画素電極に共通して積層する側である第１の側と、前記第１の側と反対側である第２の側と、
前記複数の画素電極のそれぞれに対応する複数の開口を有する絶縁層と、
を更に有し、
前記絶縁層の前記第１の側における面は、前記画素電極の前記第１の側における面よりも前記第１の側に位置し、
前記第１の側において、前記有機光電変換層は前記絶縁層に積層する、
請求項１又は２に記載の光学式センサ。

【請求項4】

前記受光側は、前記第１の側である、
請求項３に記載の光学式センサ。

【請求項5】

前記第１の側において前記有機光電変換層に積層する共通電極と、
前記第１の側において前記共通電極に積層する封止層であって、第１無機材料層と、樹脂層と、第２無機材料層と、を前記第２の側から前記第１の側に向かってこの順に含む前記封止層を更に有し、
前記第１の側において、前記遮光層は前記第１無機材料層に積層する、
請求項４に記載の光学式センサ。

【請求項6】

前記活性層のうち隣り合う前記画素電極間の部分の少なくとも一部を、前記第２の側において被覆する補助遮光層を更に有する、
請求項４に記載の光学式センサ。

【請求項7】

前記第１の側において、前記補助遮光層は前記絶縁層に積層する、
請求項６に記載の光学式センサ。

【請求項8】

前記受光側は、前記第２の側である、
請求項３に記載の光学式センサ。

【請求項9】

前記活性層のうち隣り合う前記画素電極間の部分の少なくとも一部を、前記第１の側において被覆する補助遮光層を更に有する、
請求項８に記載の光学式センサ。

【請求項10】

前記第１の側において、前記遮光層は前記絶縁層に積層する、
請求項８に記載の光学式センサ。

【請求項11】

前記遮光層は、前記画素電極の導電性より低い導電性を有する材料により形成されている、
請求項１０に記載の光学式センサ。

【請求項12】

前記遮光層は、前記絶縁層により構成される、
請求項８に記載の光学式センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学式センサに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、有機光電変換素子（ＯＰＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）が基板上に配列された光学式センサが知られている。このような光学式センサは、例えば指紋や静脈等の生体情報を検出する生体センサとして用いられる。

【0003】

ＯＰＤを用いた光学式センサでは、例えば下記特許文献１及び特許文献２において示されるように、入射光を電荷に変換する活性層を含む有機光電変換層が画素電極間で共通に設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１２５６９１号公報

【特許文献2】特開２０２１－５７４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記構成を有する光学式センサでは、隣り合う画素間において発生した電荷が当該画素に流入することにより、コントラストが低下する。すなわち、かかる光学式センサでは、受光した際、活性層のうち隣り合う画素電極間の部分においても電荷が生成される。こうして生成された電荷が活性層のうち当該画素電極上の部分に流入すると、コントラストが低下する。

【0006】

本発明は、上記に鑑み、隣り合う画素間において発生した電荷に起因するコントラストの低下が抑制された光学式センサの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る光学式センサの一態様は、互いに隣り合う複数の画素電極と、入射光を電荷に変換する活性層を含む有機光電変換層であって、前記複数の画素電極に共通して積層する前記有機光電変換層と、前記活性層のうち隣り合う前記画素電極間の部分の少なくとも一部を、前記入射光を受光する受光側において被覆する遮光層と、を有する。

【0008】

本発明によれば、隣り合う画素間において発生した電荷に起因するコントラストの低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る光学式センサの概略を示す平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光学式センサの構成例を示すブロック図である。

【図3】図１の破線で囲んだ領域Ａの拡大平面図である。

【図4】第１実施形態における図１のＢ－Ｂ線切断面を示す部分断面図である。

【図5】図４を拡大して模式的に示す部分断面図である。

【図6】第２実施形態における図１のＢ－Ｂ線切断面を拡大して模式的に示す部分断面図である。

【図7】第３実施形態における図１のＢ－Ｂ線切断面を拡大して模式的に示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の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。

【0011】

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。

【0012】

さらに、本発明の詳細な説明において、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。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る光学式センサの概略を示す平面図である。図１に示すように、光学式センサ２は、樹脂基板１００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。

【0014】

樹脂基板１００には、フレキシブルプリント基板３００を介して制御基板４００が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板３００には、検出回路２４が設けられている。制御基板４００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。

【0015】

樹脂基板１００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の端部と樹脂基板１００の端部との間の領域である。

【0016】

額縁領域ＰＡは、折曲領域ＢＡと端子領域ＴＡとを有する。折曲領域ＢＡと端子領域ＴＡとは、額縁領域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、樹脂基板１００とフレキシブルプリント基板３００とが接続される。

【0017】

センサ部１０は、複数の画素ＰＸを有する。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り、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。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。本実施形態では、光学式センサ２は、各画素ＰＸからの検出信号Ｖｄｅｔ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する。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、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（第２方向Ｄｙ）に沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路２１は、額縁領域ＰＡのうちゲート線ＧＣＬの延伸方向（第１方向Ｄｘ）に沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と折曲領域ＢＡとの間に設けられる。

【0019】

図２は、本発明の実施形態に係る光学式センサの構成例を示すブロック図である。図２に示すように、光学式センサ２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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

［第１実施形態］
以下では、本発明の第１実施形態について説明する。図３は、図１の破線で囲んだ領域Ａの拡大平面図である。各画素ＰＸは、互いに隣り合うように、行列状に配置されている。各画素ＰＸは、対応する画素電極２１０を含む。

【0029】

平面視において、各画素電極２１０は、絶縁層２２０に囲まれている。具体的には、平面視において、絶縁層２２０は、複数の画素ＰＸの行方向（ここでは第１方向Ｄｘ）に延在する行方向延伸部２２１と、複数の画素ＰＸの列方向（ここでは第２方向Ｄｙ）に延在する列方向延伸部２２２と、を有する。本実施形態では、画素ＰＸが正方形状であるため、絶縁層２２０の行方向延伸部２２１の幅Ｗｒ１と列方向延伸部２２２の幅Ｗｒ２とは等しい。平面視において、行方向延伸部２２１と列方向延伸部２２２とは、各画素電極２１０を囲うように交差している。すなわち、平面視において、絶縁層２２０は、複数の画素電極２１０をそれぞれ囲うような格子形状を有する。勿論、平面視における絶縁層２２０の配置様式及び形状は上記に限定されず、画素ＰＸの配置様式及び形状に合わせた種々の変更が可能である。

【0030】

隣り合う画素電極２１０間には、遮光層２６０が、絶縁層２２０に平面視で重畳するように設けられている。具体的には、平面視において、遮光層２６０は、第１方向Ｄｘに延在する行方向延伸部２６１と、第２方向Ｄｙに延在する列方向延伸部２６２と、を有する。本実施形態では、画素ＰＸが正方形状であるため、遮光層２６０の行方向延伸部２６１の幅Ｗｓ１と列方向延伸部２６２の幅Ｗｓ２とは等しい。平面視において、行方向延伸部２６１と列方向延伸部２６２とは、各画素電極２１０を囲うように交差している。すなわち、平面視において、遮光層２６０は、複数の画素電極２１０をそれぞれ囲うような格子形状を有する。勿論、平面視における遮光層２６０の配置様式及び形状は上記に限定されず、画素ＰＸの配置様式及び形状に合わせた種々の変更が可能である。

【0031】

本実施形態では、遮光層２６０の幅Ｗｓは、絶縁層２２０の幅Ｗｒより狭い。より詳細には、平面視において、遮光層２６０の行方向延伸部２６１の幅Ｗｓ１は、絶縁層２２０の行方向延伸部２２１の幅Ｗｒ１より狭い。同様に、平面視において、遮光層２６０の列方向延伸部２６２の幅Ｗｓ２は、絶縁層２２０の列方向延伸部２２２の幅Ｗｒ２より狭い。なお、本実施形態では、遮光層２６０の幅Ｗｓが絶縁層２２０の幅Ｗｒより狭い場合を説明したが、遮光層２６０の幅Ｗｓを絶縁層２２０の幅Ｗｒと等しくしてもよい。

【0032】

このような構成によれば、遮光効果の確保と検出効率低下の抑制とを両立することができる。すなわち、遮光層２６０の幅Ｗｓが広ければ広いほど遮光効果は向上する一方で、画素電極２１０のうち絶縁層２２０の開口に重なる部分にまで遮光層２６０が侵入すると検出効率が低減する。この点、遮光層２６０の幅Ｗｓを絶縁層２２０の幅Ｗｒと等しく、又はより狭くすることによって、十分な遮光効果を得つつ、検出効率の低下を防ぐことができる。

【0033】

なお、本実施形態では、平面視において、遮光層２６０の幅方向における中心と絶縁層２２０の幅方向における中心とは一致している。そのため、平面視において、遮光層２６０は、絶縁層２２０の幅方向における中心を覆っている。

【0034】

図４は、第１実施形態における図１のＢ－Ｂ線切断面を示す部分断面図である。図４では、検出領域ＤＡの一部及び額縁領域ＰＡの一部が断面視において示されている。前述の通り、検出領域ＤＡは複数の画素ＰＸを有し、額縁領域ＰＡは折曲領域ＢＡ及び端子領域ＴＡを有する。各画素ＰＸは、対応する一の画素電極２１０と、対応する一の薄膜トランジスタＴＦＴとを有する。

【0035】

なお、図４では、第２方向Ｄｙにおける切断面が示されているが、検出領域ＤＡについては、第１方向Ｄｘにおいて切断した場合も図４と同様の断面構造が観察される。また、図４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（図５－７においても同様）。以下では、図４に示す断面構造を下層から順を追って説明する。

【0036】

樹脂基板１００上に、バリア無機膜１１０が積層されている。樹脂基板１００は、ポリイミドにより形成される。ただし、シート型光学検出装置として十分な可撓性を有する基材であれば他の樹脂材料を用いてもよい。一方、バリア無機膜１１０は、第１無機膜（例えばシリコン酸化膜）１１１、第２無機膜（例えばシリコン窒化膜）１１２及び第３無機膜（シリコン酸化膜）１１３の三層積層構造である。第１無機膜１１１は基材との密着性向上のため、第２無機膜１１２は外部からの水分及び不純物のブロック膜として、第３無機膜１１３は第２無機膜１１２中に含有する水素原子が半導体層１３１側に拡散しないようにするブロック膜として、それぞれ設けられるが、特にこの構造に限定するものではない。さらに積層があってもよいし、単層あるいは二層積層としてもよい。

【0037】

後述する薄膜トランジスタＴＦＴを形成する箇所に合わせて付加膜１２０を形成してもよい。付加膜１２０は、薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル裏面からの光の侵入等による薄膜トランジスタＴＦＴの特性の変化を抑制したり、導電材料で形成して所定の電位を与えることで、薄膜トランジスタＴＦＴにバックゲート効果を与えたりすることができる。ここでは、第１無機膜１１１を形成した後、薄膜トランジスタＴＦＴが形成される箇所に合わせて付加膜１２０を島状に形成し、その後第２無機膜１１２及び第３無機膜１１３を積層することで、バリア無機膜１１０に付加膜１２０を封入するように形成しているが、この限りではなく、樹脂基板１００上にまず付加膜１２０を形成し、その後にバリア無機膜１１０を形成してもよい。

【0038】

バリア無機膜１１０上には、薄膜トランジスタＴＦＴが画素ＰＸ毎に形成されている。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。ポリシリコン薄膜トランジスタを例に挙げて、ここではＮｃｈトランジスタのみを示しているが、Ｐｃｈトランジスタを同時に形成してもよい。薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層１３１は、チャネル領域とソース・ドレイン領域との間に低濃度不純物領域又は真性半導体領域を設けた構造をとる。なお、ゲート電極１３２は、各画素ＰＸにおいて、ゲート線ＧＣＬが半導体層１３１と電気的に接続する部分である。同様に、ソース電極１３３は、各画素ＰＸにおいて、信号線ＳＧＬが半導体層１３１と電気的に接続する部分である。

【0039】

半導体層１３１とゲート電極１３２との間には、ゲート絶縁膜１４０が設けられている。ここでは、ゲート絶縁膜１４０としてはシリコン酸化膜を用いる。ゲート電極１３２は、ＭｏＷから形成された第１配線層Ｗ１の一部である。第１配線層Ｗ１は、ゲート電極１３２に加え、第１保持容量線ＣｓＬ１を有する。第１保持容量線ＣｓＬ１と半導体層１３１（ソース・ドレイン領域）との間で、ゲート絶縁膜１４０を介して、保持容量Ｃｓの一部が形成される。

【0040】

ゲート電極１３２の上に、層間絶縁膜１５０が形成されている。層間絶縁膜１５０は、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜が積層した構造をとる。折曲領域ＢＡに相当する箇所では、バリア無機膜１１０乃至層間絶縁膜１５０はパターニングにより除去されている。折曲領域ＢＡに相当する箇所では、樹脂基板１００を構成するポリイミドが露出している。なお、バリア無機膜１１０をパターニングにより除去する際、ポリイミド表面が一部浸食されて膜減りを生ずる場合が有る。

【0041】

層間絶縁膜１５０の端部における段差部分及びバリア無機膜１１０の端部における段差部分のそれぞれの下層には、配線パターンが形成されている。次の工程で形成する引き回し配線ＲＷは、段差部分を横切る際に配線パターンの上を通る。層間絶縁膜１５０とバリア無機膜１１０との間には、例えばゲート電極１３２があり、バリア無機膜１１０と樹脂基板１００との間には、例えば付加膜１２０があるので、それらの層を利用して配線パターンを形成する。

【0042】

層間絶縁膜１５０の上に、ソース電極１３３、ドレイン電極１３４及び引き回し配線ＲＷとなる部分を含む第２配線層Ｗ２が形成されている。ここでは、Ｔｉ、Ａｌ及びＴｉの三層積層構造を採用する。層間絶縁膜１５０を介して、第１保持容量線ＣｓＬ１（第１配線層Ｗ１の一部）と第２保持容量線ＣｓＬ２（第２配線層Ｗ２の一部）とで、保持容量Ｃｓの他の一部が形成される。引き回し配線ＲＷは、折曲領域ＢＡを経由して端子領域ＴＡまで延在しており、フレキシブルプリント基板３００等を接続する端子部Ｔを形成している。

【0043】

なお、引き回し配線ＲＷは、折曲領域ＢＡを横切って端子部Ｔに到達するように形成されるため、層間絶縁膜１５０及びバリア無機膜１１０の段差部分を横切る。前述したとおり、段差部分には例えば付加膜１２０による配線パターンが形成されている。したがって、引き回し配線ＲＷが段差の凹部で段切れを生じたとしても、該配線パターンにコンタクトすることで電気的な接続を維持することができる。

【0044】

ソース電極１３３、ドレイン電極１３４及び層間絶縁膜１５０を覆うように、平坦化膜１６０が設けられている。平坦化膜１６０は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により形成される無機絶縁材料に比べ、表面の平坦性に優れることから、感光性アクリル等の樹脂が用いられる。平坦化膜１６０は、画素コンタクト部１７０、共通電極コンタクト部１７１、折曲領域ＢＡ及び端子領域ＴＡでは除去されている。

【0045】

平坦化膜１６０の上に、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）からなる透明導電膜１９０が画素ＰＸ毎に形成されている。透明導電膜１９０は、相互に分離された第１透明導電膜１９１及び第２透明導電膜１９２を含む。

【0046】

第１透明導電膜１９１は、画素コンタクト部１７０において、平坦化膜１６０の除去により表面が露出した第２配線層Ｗ２を被覆する。そして、第１透明導電膜１９１を被覆するように、平坦化膜１６０の上に無機絶縁膜（シリコン窒化膜）１８０が設けられている。無機絶縁膜１８０は、画素コンタクト部１７０に開口している。

【0047】

一方、第２透明導電膜１９２は、後述する画素電極２１０の下方（さらに無機絶縁膜１８０の下方）、画素コンタクト部１７０の隣に設けられている。第２透明導電膜１９２、無機絶縁膜３６及び画素電極２１０は重なっており、これらによって付加容量Ｃａｄが形成される。

【0048】

なお、端子部Ｔの表面に第３透明導電膜１９３が形成されてもよい。端子部Ｔの表面に形成される第３透明導電膜１９３は、以降の工程において配線露出部がダメージを負わないように保護することを目的の一として設けられ得る。

【0049】

以上、樹脂基板１００から無機絶縁膜１８０までの積層構造（以下、基板ＳＵＢという）について説明した。以下では、図４とともに図５を用いて、第１実施形態の場合における基板ＳＵＢより上層の構造について説明する。図５は、図４を拡大して模式的に示す部分断面図である。なお、第１実施形態に係る光学式センサ２は、表面照射型構造を有する。

【0050】

基板ＳＵＢ（より具体的には無機絶縁膜１８０）の上には、互いに隣り合う複数の画素電極２１０が設けられている。具体的には、画素コンタクト部１７０における無機絶縁膜１８０の開口を介してドレイン電極１３４に導通するように、画素電極２１０が画素ＰＸ毎に設けられる。画素電極２１０は、反射電極として形成され、酸化インジウム亜鉛膜、Ａｇ膜、酸化インジウム亜鉛膜の三層積層構造になっている。ここで、酸化インジウム亜鉛膜に代わって酸化インジウムスズ膜を用いてもよい。画素電極２１０は、画素コンタクト部１７０から側方に拡がり、薄膜トランジスタＴＦＴの上方に至る。

【0051】

さらに、基板ＳＵＢ（より具体的には無機絶縁膜１８０）の上には、複数の画素電極２１０のそれぞれに対応する複数の開口を有する絶縁層２２０が設けられている。絶縁層２２０としては、平坦化膜１６０と同じく感光性アクリル等が用いられる。また、絶縁層２２０の端部２２０ｂはなだらかなテーパー形状となるのが好ましい。絶縁層２２０の端部２２０ｂが急峻な形状になっていると、その上に形成される有機光電変換層２３０のカバレッジ不良を生ずる。

【0052】

複数の画素電極２１０の上には、有機光電変換層２３０が複数の画素ＰＸ（すなわち、複数の画素電極２１０）に共通して積層している。すなわち、有機光電変換層２３０は、検出領域ＤＡの全体にわたって設けられている。より具体的には、有機光電変換層２３０は、複数の画素電極２１０のそれぞれの表面２１０ａに積層している。

【0053】

有機光電変換層２３０は、下部電荷輸送層２３１と、活性層２３２と、上部電荷輸送層２３３と、を含む。より詳細には、有機光電変換層２３０は、下部電荷輸送層２３１と、活性層２３２と、上部電荷輸送層２３３と、が下からこの順に積層した構造を有する。活性層２３２は、光学式センサ２に入射する入射光Ｌを電荷に変換する。下部電荷輸送層２３１及び上部電荷輸送層２３３は、活性層２３２において生成された前記電荷を輸送する。表面照射型構造を採用する場合には、下部電荷輸送層２３１を正孔輸送層、上部電荷輸送層２３３を電子輸送層とするが、裏面照射型構造を採用する場合には、下部電荷輸送層２３１を電子輸送層、上部電荷輸送層２３３を正孔輸送層とする。本実施形態の光学式センサ２は表面照射型構造であるため、下部電荷輸送層２３１は正孔輸送層、上部電荷輸送層２３３は電子輸送層である。

【0054】

また、有機光電変換層２３０は、絶縁層２２０の上にも積層している。より具体的には、有機光電変換層２３０は、絶縁層２２０の表面２２０ａ及び端部２２０ｂに積層している。ここで、絶縁層２２０の表面２２０ａは、画素電極２１０の表面２１０ａよりも上側に位置している。このような構成によれば、隣り合う画素ＰＸ間での電荷のリークを抑えることができるので、コントラスト低下をより確実に抑制することができる。

【0055】

有機光電変換層２３０の上には、共通電極２４０が複数の画素ＰＸ（すなわち、複数の画素電極２１０）に共通に積層している。すなわち、共通電極２４０は、有機光電変換層２３０と同様に、検出領域ＤＡの全体にわたって設けられている。本実施形態では、表面照射型構造を採用しているため、共通電極２４０は透光性を有する。具体的には、有機光電変換層２３０と接する面にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを形成した後、Ａｇ、Ａｌ等の金属材料を用い、入射光Ｌが透過する程度の薄膜として共通電極２４０を形成する。共通電極２４０は、検出領域ＤＡに設けられた有機光電変換層２３０上から、額縁領域ＰＡに設けられた共通電極コンタクト部１７１上にわたって形成される。そして、共通電極コンタクト部１７１において、第２配線層Ｗ２の引き回し配線ＲＷと電気的に接続され、最終的には端子部Ｔに引き出される。

【0056】

共通電極２４０の上には、封止層２５０が積層している。封止層２５０は、外部より侵入する水分等から有機光電変換層２３０を保護することを機能の一としており、ガスバリア性の高いものが要求される。

【0057】

封止層２５０は、第１無機材料層２５１と、樹脂層２５２と、第２無機材料層２５３と、を下からこの順に含む。より詳細には、封止層２５０は、第１無機材料層２５１と、樹脂層２５２と、第２無機材料層２５３と、が下から上に向かってこの順に積層した構造を有する。本実施形態では、第１無機材料層２５１はシリコン窒化膜、樹脂層２５２はアクリル樹脂、第２無機材料層２５３はシリコン窒化膜である。第１無機材料層２５１と樹脂層２５２との間には、密着性向上を目的の一として、シリコン酸化膜やアモルファスシリコン層を設けてもよい。本実施形態では、封止層２５０は受光側に設けられる膜となるため、検出対象となる波長の光に対して吸収等の作用を及ぼさない材料が好ましい。

【0058】

光学式センサ２は、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分の少なくとも一部を、入射光Ｌを受光する受光側において被覆する遮光層２６０を有する。遮光層２６０は、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間に入射光Ｌが侵入しないよう、入射光Ｌを反射又は吸収する。遮光層２６０上において入射光が散乱することによるセンシング不良を防ぐ観点から、遮光層２６０は、反射率の低い材料により形成されていることが好ましい。本実施形態では、遮光層２６０は黒色樹脂により形成されているが、勿論この例に限られない。また、断面視においても、遮光層２６０の幅Ｗｓ方向における中心と絶縁層２２０の幅Ｗｒ方向における中心とは一致している。したがって、遮光層２６０は、断面視においても、絶縁層２２０の幅Ｗｒ方向における中心を覆っている。なお、図４を用いて説明したように、本実施形態では、遮光層２６０の幅Ｗｓは、絶縁層２２０の幅Ｗｒより狭くなっている。

【0059】

本実施形態では、光学式センサ２が表面照射型であるため、受光側は上側、すなわち有機光電変換層２３０が複数の画素電極２１０に共通して積層する側（第１の側）である。換言すれば、本実施形態では、遮光層２６０は、活性層２３１のうち隣り合う画素電極２１０間の部分の少なくとも一部を、活性層２３１の上側において被覆する。

【0060】

ここで、遮光層２６０は活性層２３２に近い方が好ましい。遮光層２６０と活性層２３２との間隔が広いと入射光Ｌが活性層２３２に回り込みやすくなり、遮光効果が低減するからである。この観点からは、活性層２３２の上に遮光層２６０が積層する構成が好ましい。勿論、この他にも種々の配置様式を採用することが可能である。例えば上部電荷輸送層２３３の上、共通電極２４０の上、又は封止層２５０の上に遮光層２６０を積層させてもよい。

【0061】

本実施形態では、第１無機材料層２５１の上に遮光層２６０が積層している。このようにシリコン窒化膜である第１無機材料層２５１の上に遮光層２６０を形成する場合、高精度での位置合わせが可能であるフォトリソグラフィを用いて遮光層２６０を形成することができるので、遮光層２６０の位置ずれ等が生じにくい。

【0062】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態における図１のＢ－Ｂ線切断面を拡大して模式的に示す部分断面図である。なお、第２実施形態に係る光学式センサ２では、第１実施形態と同様に表面照射型構造を採用しているため、受光側は上側となっている。以下では、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。

【0063】

図６に示すように、第２実施形態に係る光学式センサ２は、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分の少なくとも一部を、下側、すなわち有機光電変換層２３０が複数の画素電極２１０に共通して積層する側と反対側（第２の側）において被覆する補助遮光層２７０を更に有する点で、第１実施形態と異なる。このように、遮光層２７０に加えて補助遮光層２７０を設けることによって、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分への光の入射をより確実に防ぐことができる。なお、本実施形態では、補助遮光層２７０の幅Ｗａは遮光層２６０の幅Ｗｓより狭くなっているが、補助遮光層２７０の幅Ｗａは遮光層２６０の幅Ｗｓと等しくてもよい。

【0064】

本実施形態では、補助遮光層２７０は、絶縁層２２０の上に積層している。より詳細には、補助遮光層２７０は、絶縁層２２０の表面２２０ａに積層している。図６に示すように、有機光電変換層２３０のうち絶縁層２２０の端部２２０ｂに重なる部分を透過して斜めに入射した入射光Ｌが、基板ＳＵＢの配線等の表面にて反射される場合がある。このようにして反射された入射光Ｌ（いわゆる迷光）は、絶縁層２２０の中を通過し、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分に侵入しうる。この点、本実施形態では、絶縁層２２０の上に補助遮光層２７０を設けているため、かかる迷光の侵入を良好に抑制できる。

【0065】

なお、本実施形態の変形例として、補助遮光層２７０が絶縁層２２０により構成されるようにしてもよい。このような構成によれば、補助遮光層２７０を別途形成する必要がないため、工数の増加を抑えることができる。

【0066】

［第３実施形態］
最後に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態における図１のＢ－Ｂ線切断面を拡大して模式的に示す部分断面図である。以下では、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。

【0067】

第１実施形態及び第２実施形態と異なり、第３実施形態における光学式センサ２は、裏面照射型構造を有する。したがって、本実施形態では、受光側は下側（第２の側）である。なお、裏面照射型構造を採用する本実施形態では、薄膜トランジスタＴＦＴ等の回路部材を画素電極２１０と平面視で重畳しない位置に配置するか、又は薄膜トランジスタＴＦＴ等の回路部材を透光性材料により構成する必要がある。また、同様の理由から、本実施形態では、画素電極２１０は透光性材料により形成されている必要がある。

【0068】

本実施形態では、遮光層２６０は、活性層２３１のうち隣り合う画素電極２１０間の部分の少なくとも一部を、活性層２３１の下側において被覆する。これにより、下側から入射した入射光Ｌが、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分に侵入することを抑制できる。なお、本実施形態においても、遮光層２６０の幅Ｗｓは、絶縁層２２０の幅Ｗｒより狭い。

【0069】

第１実施形態について説明したのと同様に、遮光層２６０は活性層２３２に近い方が好ましい。この観点からは、下部電荷輸送層２３１の上に遮光層２６０が積層する構成が好ましい。勿論、この他にも種々の配置様式を採用することが可能である。例えば絶縁層２２０の上、基板ＳＵＢの上に遮光層２６０を積層させてもよいし、絶縁層２２０の内部に遮光層２６０を設けてもよい。

【0070】

本実施形態では、遮光層２６０は絶縁層２２０の上に積層している。より詳細には、遮光層２６０は、絶縁層２２０の表面２２０ａに積層している。この場合、遮光層２６０と画素電極２１０とが近接しているため、パターニング不良があると遮光層２６０と画素電極２１０とが接触し、ショートを引き起こすおそれがある。そのため、遮光層２６０の材料としては、低導電性のものを使用することが望ましい。具体的には、遮光層２６０は、画素電極２１０の導電性より低い導電性を有する材料により形成されている。本実施形態では、第１実施形態と同様に、遮光層２６０は黒色樹脂により形成されている。

【0071】

本実施形態の変形例として、第２実施形態と同様に、活性層２３２のうち隣り合う画素電極２１０間の部分の少なくとも一部を上側において被覆する補助遮光層を、光学式センサ２が更に有するような構成としてもよい。

【0072】

また、本実施形態の別の変形例として、遮光層２６０が絶縁層２２０により構成されるようにしてもよい。このような構成によれば、遮光層２６０を別途形成する必要がないため、工数の増加を抑えることができる。

【0073】

以上に説明した本発明に係る光学式センサによれば、プロセス上の負荷を低く抑えつつ、隣り合う画素間において発生した電荷に起因するコントラストの低下を抑制することができる。隣り合う画素間において発生する電荷が当該画素に流入することを抑制する手段としては、例えば、有機光電変換層のうち隣り合う画素間の部分をパターニングにより除去する手法や、当該部分をレーザーアニールにより改質する手法などが知られている。これら公知の手法と比較して、本発明では、プロセス上の負荷をより低く抑えることができる。

【0074】

本発明は、上記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、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成また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。

【0075】

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

２ 光学式センサ、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、４０ 検出部、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、１００ 樹脂基板、１１０ バリア無機膜、１１１ 第１無機膜、１１２ 第２無機膜、１１３ 第３無機膜、１２０ 付加膜、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 ゲート絶縁膜、１５０ 層間絶縁膜、１６０ 平坦化膜、１７０ 画素コンタクト部、１７１ 共通電極コンタクト部、１８０ 無機絶縁膜、１９０ 透明導電膜、１９１ 第１透明導電膜、１９２ 第２透明導電膜、１９３ 第３透明導電膜、２１０ 画素電極、２２０ 絶縁層、２３０ 有機光電変換層、２３１ 下部電荷輸送層、２３２ 活性層、２３３ 上部電荷輸送層、２４０ 共通電極、２５０ 封止層、２５１ 第１無機封止膜、２５２ 樹脂層、２５３ 第２無機封止膜、２６０ 遮光層、２７０ 補助遮光層、ＧＣＬ ゲート線、ＳＧＬ 信号線、ＳＴＶ スタート信号、ＣＫ クロック信号、ＲＳＴ リセット信号、Ｖｇｃｌ ゲート駆動信号、Ｖｄｅｔ 検出信号、Ｖｏ センサ出力、ＡＳＷ 選択信号、ＣＬ 回路層、ＴＦＴ 薄膜トランジスタ、Ｃｓ 保持容量、ＣｓＬ１ 第１保持容量線、ＣｓＬ２ 第２保持容量線、Ｗ１ 第１配線層、Ｗ２ 第２配線層、Ｃａｄ 付加容量、ＲＷ 引き回し配線、Ｔ 端子部、ＰＸ 画素、ＤＡ 検出領域、ＰＡ 額縁領域、ＢＡ 折曲領域、ＴＡ 端子領域、ＳＵＢ 基板、Ｌ 入射光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】