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WO2019130934A1 - 指紋センサおよび表示装置 - Google Patents

指紋センサおよび表示装置 Download PDF

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WO2019130934A1
WO2019130934A1 PCT/JP2018/043381 JP2018043381W WO2019130934A1 WO 2019130934 A1 WO2019130934 A1 WO 2019130934A1 JP 2018043381 W JP2018043381 W JP 2018043381W WO 2019130934 A1 WO2019130934 A1 WO 2019130934A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor film
light
fingerprint sensor
film
light shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/043381
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小松　裕司
茜 鈴木
木村　純
賢亮 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Connectec Japan Corp
Fujikin Inc
Original Assignee
Connectec Japan Corp
Fujikin Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Connectec Japan Corp, Fujikin Inc filed Critical Connectec Japan Corp
Priority to US16/772,463 priority Critical patent/US11113503B2/en
Priority to EP18897284.8A priority patent/EP3734541B8/en
Priority to CN201880084456.7A priority patent/CN111566692B/zh
Priority to KR1020207017252A priority patent/KR20200089294A/ko
Priority to JP2019562860A priority patent/JPWO2019130934A1/ja
Publication of WO2019130934A1 publication Critical patent/WO2019130934A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a fingerprint sensor capable of imaging a fingerprint or the like of a person and a display device provided with the fingerprint sensor in a display screen.
  • Patent documents 1 to 6 and the like disclose a liquid crystal display and an organic EL display in which a fingerprint sensor based on a photosensor is integrated.
  • a light shielding film that blocks light from the back light from incident on the semiconductor film for fingerprint imaging of each photo sensor from the back side is the back side of each semiconductor film Need to be
  • the light shielding film as described above is provided, light diffraction occurs at the periphery of the light shielding film, which causes loss of light output from the display screen.
  • the loss of light can be a factor that reduces the brightness of the display screen.
  • the fingerprint sensor is provided in part of the screen, the presence of the fingerprint sensor may be made more noticeable in the display screen.
  • An object of the present invention is to provide a fingerprint sensor for a display device capable of suppressing light loss due to light diffraction and a display device provided with the fingerprint sensor.
  • the fingerprint sensor according to the first aspect of the present invention is A fingerprint sensor for a display device having a plurality of photosensors arranged in a matrix, Each of the photo sensors is A semiconductor film for converting incident light into an electrical signal; And a light shielding film disposed on the lower layer side of the semiconductor film and for blocking the incidence of light on the semiconductor film from the lower layer side.
  • the outer contour shape of the light shielding film in top view is rounded to suppress diffraction of light from the lower layer side.
  • a fingerprint sensor is a fingerprint sensor for a display device having a plurality of photosensors arranged in a matrix.
  • Each of the photo sensors is A semiconductor film for converting incident light into an electrical signal; And a light shielding film disposed on the lower layer side of the semiconductor film and for blocking the incidence of light on the semiconductor film from the lower layer side.
  • the light shielding film has an outer contour shape in top view having four corner portions, Each of the four corner portions has a curvature radius which exceeds the curvature radius of the rounding that may occur at the corners of the light shielding film due to the formation process including the photolithography process.
  • the radius of curvature of each of the corner portions may be 2 ⁇ m or more.
  • the outer contour of the semiconductor film in top view can be rounded according to the light shielding film.
  • a fingerprint sensor is a fingerprint sensor for a display device having a plurality of photosensors arranged in a matrix.
  • Each of the photo sensors is A semiconductor film for converting incident light into an electrical signal;
  • a light shielding film which is disposed on the lower layer side of the semiconductor film and which blocks the incidence of light from the lower layer side to the semiconductor film;
  • the outer contour shape in the top view is substantially all formed by curves.
  • the outer contour shape of the semiconductor film in a top view can be substantially entirely curved according to the outer contour shape of the light shielding film.
  • the light shielding film has a substantially circular outer contour in a plan view, and the outer contour of the semiconductor film in a top view is substantially concentric with the light shielding film. It is also possible to adopt a configuration.
  • the fingerprint sensor described above is provided in the display screen.
  • the circumferential length of the light shielding film can be shortened, and the amount of light diffraction can be reduced according to the amount of shortening.
  • the loss of the light output to the display screen due to the light diffraction of the fingerprint sensor provided in the screen of the display device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a display device to which the present invention is applied. Sectional drawing of the direction orthogonal to FIG. 1A. The top view seen from the display surface side of the display apparatus of FIG. 1A.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of the structure of a photosensor. Sectional drawing in the 1E-1E line of FIG. 1D. The figure for demonstrating the diffraction of light (the Hoygens principle).
  • FIG. 6 is a view showing the relationship between a bottom gate electrode and a semiconductor film in top view of a photosensor according to an embodiment of the present invention. The figure for demonstrating the lower limit of the roundness of a bottom gate electrode.
  • FIG. 7 is a view showing the outer contour shape of the bottom gate electrode and the semiconductor film in top view of the photosensor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1A to 1C show an example of the structure of a display device to which the present invention is applied.
  • 1A to 1C show a part of the display device 1
  • FIG. 1A is a sectional view of thickness directions B1 and B2 along predetermined directions A1 and A2
  • FIG. 1B is orthogonal to the directions A1 and A2.
  • Sectional drawing of thickness direction B1, B2 along direction D1, D2 to be carried out FIG. 1C is a top view.
  • B1 indicates the display surface side
  • B2 indicates the non-display surface side opposite to the display surface side.
  • the transparent and semi-transparent ones are omitted, and only the black matrix BM, the photo sensor PS, and the switching element TR are shown. Of these, the portion hidden behind the black matrix BM is indicated by a dotted line.
  • the display device 1 is a thin film transistor (TFT) type active matrix liquid crystal display. Since the configuration of the active matrix liquid crystal display is well known, the detailed description of the well-known configuration is omitted in the following description.
  • TFT thin film transistor
  • glass substrates 20, 30, and 40 as transparent substrates are provided in order from the display surface side B1 to the non-display surface side B2.
  • a plastic substrate such as polycarbonate can be employed instead of the glass substrate.
  • a polarizing element PL is provided on the display surface side B1 of the glass substrate 20, and a transparent cover glass 60 is provided on the polarizing element PL.
  • a color filter 50 is provided on the non-display surface side B2 of the glass substrate 20.
  • the color filter 50 includes a black matrix BM having a light shielding property formed in a lattice shape corresponding to each pixel of the screen on the non-display side B2 of the glass substrate 20, and colored portions 50R, 50G, and 50B transmitting light.
  • a black matrix BM having a light shielding property formed in a lattice shape corresponding to each pixel of the screen on the non-display side B2 of the glass substrate 20, and colored portions 50R, 50G, and 50B transmitting light.
  • a metal chromium film can be adopted because of the light shielding property, the easiness of manufacture and the corrosion resistance.
  • the colored portions 50R, 50G, and 50B are made of a well-known resist material, and are, for example, an organic resin material containing a pigment.
  • switching elements TR made of thin film transistors (TFTs) are formed in a matrix corresponding to each pixel, and on the switching elements TR, pixel electrodes are formed via a protective insulating film 80.
  • EL2 is formed in a matrix.
  • TFT thin film transistors
  • LTPS low temperature poly Si
  • amorphous Si type is adopted.
  • a common electrode EL1 facing the pixel electrode EL2 is formed.
  • the common electrode EL1 and the pixel electrode EL2 are formed of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO).
  • a well-known liquid crystal material LC is filled between the common electrode EL1 and the pixel electrode EL2.
  • a polarizing element PL is provided on the non-display surface B2 side of the glass substrate 40, and a backlight 70 as a light source is provided on the non-display surface side B2 of the polarizing element PL.
  • a well-known backlight 70 is adopted.
  • an array of transparent photosensors PS arranged in a matrix on a part of the screen of the display device is formed on the display surface side B1 of the glass substrate 30, an array of transparent photosensors PS arranged in a matrix on a part of the screen of the display device is formed.
  • the photo sensor PS can also be provided in the entire area of the screen.
  • the present invention is not limited to this, and it is also possible to provide a plurality of photosensors PS for one pixel.
  • the array of photosensors PS receives light passing from the display surface side B1 to the non-display surface B2 side and passing through the colored portions 50R, 50G, 50B of the color filter 50 to obtain R (red) G (green) B (blue) The light intensity of each color can be detected. As shown in FIG.
  • the light L from the backlight 70 is reflected by the finger FG placed on the cover glass 60, and the reflected light passes through the colored portions 50R, 50G, 50B of the color filter 50, The light is incident on the photo sensor PS.
  • the finger FG is schematically represented small, in reality, a set of a plurality of RGB photosensors PS is disposed within an interval of one stripe of a fingerprint, and reflected light from the corresponding fingerprint location The intensity of each light of RGB is detected. By mapping this, it is possible to capture a color image of a fingerprint.
  • FIGS. 1D and 1E show an example of the structure of a single photosensor PS according to an embodiment of the present invention.
  • the photosensor PS shown in FIGS. 1D and 1E is a well-known double gate TFT (thin film transistor), 200 is a semiconductor film, 300 is a bottom gate electrode, 310 is a bottom gate line, 122 is a bottom gate insulating film, 124 Is a channel protective film, 125 is an impurity semiconductor film, 126 is an impurity semiconductor film, 127 is a source electrode, 128 is a drain electrode, 129 is an interlayer insulating film, 131 is a top gate electrode, 142 is a source line, 143 is a drain line, 144 Indicates a top gate line.
  • the semiconductor film 200, the bottom gate electrode 300 and the bottom gate line 310 are drawn in solid lines, and the other components are drawn in dotted lines.
  • the photo sensor PS is a photoelectric conversion element, and has a semiconductor film 200 facing the bottom gate electrode 300 and the bottom gate electrode 300 and sandwiching the bottom gate insulating film 122 between the bottom gate electrode 300 and the center of the semiconductor film 200.
  • a channel protective film 124 formed on the upper surface, impurity semiconductor films 125 and 126 formed spaced apart from each other on both ends of the semiconductor film 200, a source electrode 127 formed on the impurity semiconductor film 125, and impurities
  • a drain electrode 128 formed over the semiconductor film 126, and a top gate electrode 131 which sandwiches the interlayer insulating film 129 and the channel protective film 124 and is opposed to the semiconductor film 200, together with the semiconductor film 200.
  • the bottom gate electrode 300 is formed on the display surface side B1 of the glass substrate 30 described above in a matrix for each photosensor PS.
  • a bottom gate line 310 extending in the lateral direction is formed on the display surface side B1 of the glass substrate 30, and the bottom gate electrode 300 of each photosensor PS in the same row arranged in the lateral direction is a common bottom gate line 310. It is formed integrally with the
  • the bottom gate electrode 300 has conductivity and light blocking properties, and is formed of a material having conductivity and light blocking properties, such as Cr, Mo, Ta, and W.
  • the bottom gate line 310 may be formed of at least a conductive material, and at the same time, may be light transmissive.
  • indium oxide for example, indium oxide, zinc oxide or tin oxide or a mixture containing at least one of these (for example, tin-doped indium oxide (ITO), zinc-doped indium oxide)
  • ITO tin-doped indium oxide
  • zinc-doped indium oxide can be mentioned.
  • a bottom gate insulating film 122 common to all the photosensors PS is formed on the bottom gate electrode 300 and the bottom gate line 310.
  • the bottom gate insulating film 122 has insulating properties and light transmitting properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.
  • a semiconductor film 200 is formed on the bottom gate insulating film 122 for each photosensor PS.
  • the semiconductor film 200 is a layer formed of amorphous silicon or polysilicon.
  • a channel protective film 124 is formed on the semiconductor film 200.
  • the channel protective film 124 has a function of protecting the interface of the semiconductor film 200 from an etchant used for patterning, has insulating properties and light transmitting properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.
  • An impurity semiconductor film 125 is formed so as to partially overlap with the channel protective film 124 on one end of the semiconductor film 200, and an impurity semiconductor film 126 is partially formed on the other end of the semiconductor film 200. It is formed to overlap with the protective film 124.
  • the impurity semiconductor films 125 and 126 are made of polysilicon containing n-type impurity ions.
  • a patterned source electrode 127 is formed on the impurity semiconductor film 125.
  • a patterned drain electrode 128 is formed on the impurity semiconductor film 126.
  • the source line 142 and the drain line 143 extending in the vertical direction in FIG. 1D are formed on the bottom gate insulating film 122, and the source electrode 127 of each photosensor PS in the same row arranged in the vertical direction. Is integrally formed with the common source line 142, and the drain electrode 128 of each photosensor PS in the same row arranged in the vertical direction is integrally formed with the common drain line 143.
  • the source electrode 127, the drain electrode 128, the source line 142, and the drain line 143 have at least conductivity, and any light shielding or light transmitting material can be applied.
  • the light shielding conductive material examples include Cr, Mo, Ta, W, and the like.
  • the light-transmitting conductive material for example, indium oxide, zinc oxide or tin oxide, or a mixture containing at least one of these (for example, tin-doped indium oxide (ITO), zinc-doped indium oxide) can give.
  • ITO tin-doped indium oxide
  • FIG. 1D although the light-shielding source line 142 and the drain line 143 are hooked on each corner of the bottom gate electrode 300, the effect of the present invention is further exhibited by arranging so as not to be hooked.
  • each corner portion of the bottom gate electrode 300 and the source line can be exhibited while maximizing the effect of the present invention. It becomes possible to lay out each of 142 and drain line 143 freely.
  • a common interlayer insulating film 129 is formed on the channel protective film 124, the source electrode 127 and the drain electrode 128, and the source line 142 and the drain line 143 of the photosensor PS.
  • the interlayer insulating film 129 has insulating properties and light transmitting properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.
  • a patterned top gate electrode 131 is formed on the interlayer insulating film 129.
  • top gate lines 144 extending in the lateral direction are formed on the interlayer insulating film 129, and the top gate electrodes 131 of the photosensors PS in the same row arranged in the lateral direction are common top gate lines 144. And one-piece.
  • the top gate electrode 131 and the top gate line 144 are conductive and translucent metal oxides, and for example, indium oxide, zinc oxide or tin oxide, or a mixture containing at least one of them (for example, It is formed of tin-doped indium oxide (ITO) or zinc-doped indium oxide).
  • a common protective insulating film (not shown) is formed on the top gate electrode 131 and the top gate line 144.
  • This protective insulating film has insulating properties and light transmitting properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.
  • the photosensor PS configured as described above is a transparent photoelectric conversion element in which the semiconductor film 200 is a light receiving unit.
  • the layers are formed on the glass substrates 20, 30, and 40 by appropriately performing film forming processes such as the well-known PVD method and CVD method, mask processes such as the photolithography method, and thin film shaping processes such as the etching method. Ru. Thereafter, the color filter 50 and the photo sensor PS are opposed to each other, and the glass substrate 20 and the glass substrate 30 are bonded together using an adhesive such as an ultraviolet curing resin. The glass substrate 40 is bonded to this, and the display device 1 is manufactured through steps such as injecting a liquid crystal material LC.
  • the bottom gate electrode 300 as the light shielding film of the present invention plays a role of blocking the light from the backlight 70 from being incident on the semiconductor film 200.
  • a light diffraction phenomenon occurs at the outer peripheral edge of the bottom gate electrode 300.
  • the principle of the light diffraction phenomenon is shown in FIG.
  • An aperture AP is formed in the stop ST shown in FIG. 2.
  • the light L1 When the light L1 is irradiated toward the aperture AP, the light L1 normally travels straight like the light L2 in FIG.
  • the diffracted light L3 When passing through, a part of the light passing through the vicinity of the inner peripheral edge of the aperture AP is bent to be the diffracted light L3, which is a loss due to the diffracted light.
  • the amount of diffracted light L3 increases as the circumferential length of the peripheral portion of the aperture AP increases. Therefore, in order to reduce the amount of diffracted light L3 of the aperture AP, it is considered effective to shorten the perimeter of the peripheral portion of the aperture AP.
  • Table 1 below shows the perimeter and perimeter ratio when the shape of the opening AP is a circle with a radius R and when the area is a square under the same conditions.
  • the outer contour shape of the bottom gate electrode 300 in a top view is rounded.
  • the bottom gate electrode 300 has four corner portions C1 to C4, and the radius of curvature of each of the corner portions C1 to C4 is R1.
  • a rectangle indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 3 is a virtual electrode 400 having the same area as the bottom gate electrode 300. W1 in FIG.
  • 3 is the width of the bottom gate line 310
  • 3 ⁇ W1 is the vertical width of the virtual electrode 400
  • W2 is the horizontal width of the virtual electrode.
  • W1 is 10 ⁇ m and W2 is 30 ⁇ m.
  • the curvature radius R1 is 12 ⁇ m.
  • the radius of curvature R1 can be set variously, but the lower limit is preferably larger than 2 ⁇ m.
  • an elongated mask pattern 50 in which four corner portions CP are respectively orthogonal 0 is transferred to the film formed in the film forming process such as the well-known PVD method and CVD method by the mask process such as the photolithography method and the thin film shape processing process such as the etching method, variously changing the width Wd of the mask pattern 500
  • a film pattern 600 of the same material as the bottom gate electrode 300 was formed. Even if the corners CP of the mask pattern 500 are at right angles, roundness CR is formed at the four corners of the film pattern 600 to be formed. If the width Wd of the mask pattern 500 is up to about 6 ⁇ m, straight portions SL are formed at both ends in the longitudinal direction of the film pattern 600.
  • the linear portion SL disappears.
  • the radius of curvature R1 is made smaller than the radius of curvature of this rounding to be formed.
  • the lower limit value of the curvature radius R1 is made larger than 2 ⁇ m.
  • corner portions C 1 B to C 4 B of the semiconductor film 200 are rounded corresponding to the bottom gate electrode 300.
  • the corner portions C1B to C4B of the semiconductor film 200 are rounded in order to secure the distance between the outer peripheral portion of the bottom gate electrode 300 and the outer peripheral portion of the semiconductor film 200 at a certain level or more. If the distance between the corner portions C1 to C4 and the corner portions C1B to C4B of the bottom gate electrode 300 is too close, the light blocking function of the bottom gate electrode 300 may be partially lost, and this is to avoid this. Further, even if the corner portions C1B to C4B of the semiconductor film 200 are rounded, if the area of the semiconductor film 200 is maintained, the light reception sensitivity of the semiconductor film 200 is not reduced.
  • the radius of curvature R2 of the corner portions C1B to C4B is not particularly limited, but is set in a range in which the distance between the outer peripheral edge of the bottom gate electrode 300 and the outer peripheral edge of the semiconductor film 200 can be secured more than a certain amount.
  • the four corner portions C1B to C4B of the semiconductor film 200 are rounded, but the distance between the outer peripheral edge of the bottom gate electrode 300 and the outer peripheral edge of the semiconductor film 200 can be secured a certain amount or more Alternatively, a configuration in which the semiconductor film 200 is not rounded can be adopted.
  • the circumferential length of the bottom gate electrode 300 can be shortened, and as a result, The loss of light from the backlight 70 can be suppressed.
  • FIG. 5 shows outer contours of a bottom gate electrode and a semiconductor film in a top view of a photosensor according to a second embodiment of the present invention.
  • the configuration other than the shapes of the semiconductor film 200A and the bottom gate electrode 300A is the same as that of the first embodiment.
  • the outer contour of the bottom gate electrode 300A in a top view is circular except for the connection with the bottom gate line 310, and is substantially circular.
  • the outer contour of the bottom gate electrode 300A in top view is formed substantially entirely by curves except for the connection with the bottom gate line 310. As described above, by making the outer contour shape in a top view of the bottom gate electrode 300A substantially circular, as described with reference to FIG.
  • the outer contour of the semiconductor film 200A is a concentric circle having the same center as the center Ct, where Ct is the center of the bottom gate electrode 300A. By making the outer contour of the semiconductor film 200A concentric with the bottom gate electrode 300A, the light reception sensitivity of the semiconductor film 200A can be maintained.
  • the outer contour shape of the bottom gate electrode 300A and the semiconductor film 200A is not limited to this, and may be an elliptical shape or a curved shape other than that.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other types of liquid crystal panels. In addition to the above, application to other display devices such as an organic EL panel is also possible.
  • the photosensor of the present invention is provided in the inner layer of the liquid crystal panel is exemplified in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and may be provided on the surface of the display device.
  • bottom gate electrode 300, 300A was used as a light shielding film of this invention was illustrated in the said embodiment, this invention is not necessarily limited to this, An appropriate light shielding film can be selected as needed.
  • SYMBOLS 1 display 20 glass substrate 30 glass substrate 40 glass substrate 50 color filter 50R, 50G, 50B colored part BM black matrix 60 cover glass 70 back light 80 protective insulating layer EL1 common electrode EL2 pixel electrode PL polarization element PS photosensor TR switching element LC liquid crystal material 122 bottom gate insulating film 124 channel protective film 125 impurity semiconductor film 126 impurity semiconductor film 127 source electrode 128 drain electrode 129 interlayer insulating film 131 top gate electrode 142 source line 143 drain line 144 top gate line 200, 200 A semiconductor film 300 , 300A bottom gate electrode (light shielding film)

Landscapes

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Abstract

【課題】光の回折による光のロスを抑制可能な表示装置用の指紋センサおよびこの指紋センサを備えた表示装置を提供する。 【解決手段】マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、フォトセンサの各々は、入射光を電気信号に変換するための半導体膜２００と、半導体膜２００よりも下層側に配置され、当該下層側からの半導体膜への光の入射を遮るための遮光膜としてボトムゲート電極３００を有し、ボトムゲート電極３００は、上面視における外輪郭形状が、４つのコーナー部Ｃ１～Ｃ４を有し、コーナー部Ｃ１～Ｃ４の各々が丸み付けされている。

Description

指紋センサおよび表示装置
　本発明は、人の指紋等を撮像可能な指紋センサおよびこれが表示画面内に設けられた表示装置に関する。
　特許文献１～６等は、フォトセンサによる指紋センサを一体化した液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイを開示している。
特開２００３－２８７７３１号公報 特開２００４－３２６８０６号公報 特表２００６－５０３３３３号公報 特開２００６－０８６３３３号公報 特開２００２－２４５４４３号公報 特開２００９－０６４０７１号公報
　フォトセンサによる指紋センサを液晶パネルの画面内に設けた場合、バックライトからの光が各フォトセンサの指紋撮像用の半導体膜に背面側から入射するのを遮る遮光膜を各半導体膜の背面側に設ける必要がある。
　上記のような遮光膜を設けると、遮光膜の周縁で光の回折が生じ、表示画面から出力される光をロスさせる原因となる。この光のロスは、表示画面の明るさを低下させる要因となり得る。また、指紋センサを画面内の一部に設けたような場合には、指紋センサの存在を表示画面内でより目立たせる可能性もある。
　本発明の目的は、光の回折による光のロスを抑制可能な表示装置用の指紋センサおよびこの指紋センサを備えた表示装置を提供することにある。
　本発明の第１の観点に係る指紋センサは、
　マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、
　前記フォトセンサの各々は、
　入射光を電気信号に変換するための半導体膜と、
　前記半導体膜よりも下層側に配置され、当該下層側からの前記半導体膜への光の入射を遮るための遮光膜と、を有し、
　前記遮光膜の上面視における外輪郭形状は、前記下層側からの光の回折を抑制するべく丸み付けがされている。
　本発明の第２の観点に係る指紋センサは、マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、
　前記フォトセンサの各々は、
　入射光を電気信号に変換するための半導体膜と、
　前記半導体膜よりも下層側に配置され、当該下層側からの前記半導体膜への光の入射を遮るための遮光膜と、を有し、
　前記遮光膜は、上面視における外輪郭形状が、４つのコーナー部を有し、
　前記４つのコーナー部の各々は、フォトリソグラフィ工程を含む形成工程に起因して当該遮光膜の角部に発生し得る丸みの曲率半径を越える曲率半径を有する。
　好適には、前記コーナー部の各々の曲率半径は、２μｍ以上である、構成を採用できる。
　さらに好適には、前記半導体膜の上面視における外輪郭形状は、前記遮光膜に対応して丸み付けがされている、構成とすることができる。
　本発明の第３の観点に係る指紋センサは、マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、
　前記フォトセンサの各々は、
　入射光を電気信号に変換するための半導体膜と、
　前記半導体膜よりも下層側に配置され、前記半導体膜への当該下層側からの光の入射を遮るための遮光膜と、を有し、
　前記遮光膜は、上面視における外輪郭形状が、実質的に全て曲線で形成されている。
　好適には、前記半導体膜の上面視における外輪郭形状は、前記遮光膜の外輪郭形状に対応して実質的に全て曲線で形成されている、構成を採用できる。
　さらに好適には、前記遮光膜は、平面視における外輪郭形状が、実質的に円形であり、また、前記半導体膜の上面視における外輪郭形状は、前記遮光膜と実質的に同心円である、構成を採用することも可能である。
　本発明に係る表示装置は、上記の指紋センサが、表示画面内に設けられている。
　本発明によれば、遮光膜の外輪郭形状に丸みを付けることで、遮光膜の周長が短縮化され、短縮量に応じて光の回折量を削減できる。この結果、表示画面に出力される光の、表示装置の画面内に設けられた指紋センサの光の回折によるロスを抑制できる。
本発明が適用される表示装置の構造の一例を示す断面図。 図１Ａに直交する方向の断面図。 図１Ａの表示装置の表示面側から見た平面図。 フォトセンサの構造例を示す平面図。 図１Ｄの１Ｅ－１Ｅ線における断面図。 光の回折（ホイヘンスの原理）を説明するための図。 本発明の一実施形態に係るフォトセンサの上面視におけるボトムゲート電極と半導体膜の関係を示す図。 ボトムゲート電極の丸みの下限値を説明するための図。 本発明の第２実施形態に係るフォトセンサの上面視におけるボトムゲート電極と半導体膜の外輪郭形状を示す図。
　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。
第1実施形態
　図１Ａ～図１Ｃに本発明が適用される表示装置の構造の一例を示す。図１Ａ～図１Ｃは表示装置１の一部を切り出したものであり、図１Ａは所定の方向Ａ１，Ａ２に沿った厚さ方向Ｂ１，Ｂ２の断面図、図１Ｂは方向Ａ１，Ａ２に直交する方向Ｄ１，Ｄ２に沿った厚さ方向Ｂ１，Ｂ２の断面図、図１Ｃは平面図である。方向Ｂ１，Ｂ２のうち、Ｂ１は表示面側を示し、Ｂ２は表示面側とは反対の非表示面側を示す。図１Ｃの平面図においては、透明・半透明のものは省略し、ブラックマトリクスＢＭ、フォトセンサＰＳ、スイッチング素子ＴＲのみが示されている。これらのうち、ブラックマトリクスＢＭの裏に隠れる部分は点線で示されている。
　表示装置１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）方式アクティブマトリクス液晶ディスプレイである。アクティブマトリクス液晶ディスプレイの構成は周知であるので、以下の説明では、周知の構成について詳細説明は省略する。
　図に示すように、表示面側Ｂ１から非表示面側Ｂ２に向けて順に透明基板としてのガラス基板２０，３０，４０が設けられている。なお、ガラス基板の代わりにポリカーボネート等といったプラスチック基板を採用できる。
　ガラス基板２０の表示面側Ｂ１には偏光素子ＰＬが設けられ、偏光素子ＰＬ上には透明なカバーガラス６０が設けられている。カバーガラス６０の表面に人体の指ＦＧを接触させることにより、指紋画像を撮像できる。
　ガラス基板２０の非表示面側Ｂ２にはカラーフィルタ５０が設けられている。
　カラーフィルタ５０は、ガラス基板２０の非表示面側Ｂ２に画面の各画素に対応して格子状に形成された遮光性を有するブラックマトリクスＢＭと、光を透過させる着色部５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂとを有する。ブラックマトリクスＢＭの材料としては、種々の材料が採用できるが、遮光性、製造の容易性および耐腐食性などの理由から金属クロム膜を採用できる。着色部５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、周知のレジスト材料から形成されており、例えば、顔料を含有した有機樹脂材料である。
　ガラス基板４０の表示面側Ｂ１には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチング素子ＴＲが各画素に対応してマトリクス状に形成され、このスイッチング素子ＴＲ上には、保護絶縁膜８０を介して画素電極ＥＬ２がマトリクス状に形成されている。ＴＦＴとしては、周知の低温ポリＳｉ（ＬＴＰＳ）形やアモルファスＳｉ形が採用される。
　ガラス基板３０の非表示面側Ｂ２には、画素電極ＥＬ２に対向する共通電極ＥＬ１が形成されている。共通電極ＥＬ１および画素電極ＥＬ２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電膜で形成されている。
　共通電極ＥＬ１および画素電極ＥＬ２の間には、周知の液晶材料ＬＣが充填されている。
　ガラス基板４０の非表示面Ｂ２側には偏光素子ＰＬが設けられ、偏光素子ＰＬの非表示面側Ｂ２には光源としてのバックライト７０が設けられている。バックライト７０は、周知のものが採用される。
　ガラス基板３０の表示面側Ｂ１には、表示装置の画面の一部にマトリクス状に配置された透明なフォトセンサＰＳのアレイが形成されている。フォトセンサＰＳは、画面の全域に設けることも可能である。本実施形態では、画素毎に単一のフォトセンサＰＳが設けられているが、これに限定されるわけではなく、一画素に対して複数のフォトセンサＰＳを設けることも可能である。フォトセンサＰＳのアレイにより、表示面側Ｂ１から非表示面Ｂ２側に向かいカラーフィルタ５０の着色部５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを通過する光を受けてＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色の光の強度を検知可能となっている。
　図１Ａに示すように、バックライト７０からの光Ｌは、カバーガラス６０上に置かれた指ＦＧで反射し、この反射光がカラーフィルタ５０の着色部５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを通過して各フォトセンサＰＳに入射する。図１Ａでは、模式的に指ＦＧを小さく表しているが、実際には指紋の1つの縞の間隔内に複数のＲＧＢのフォトセンサＰＳのセットが配置され、対応する指紋の箇所からの反射光のＲＧＢの各光の強度を検知している。これをマッピングすることにより、指紋のカラー画像を撮像することができる。
　図１Ｄおよび図１Ｅに、本発明の一実施形態に係る単一のフォトセンサＰＳの構造例を示す。
　図１Ｄおよび図１Ｅに示すフォトセンサＰＳは、周知のダブルゲート構造のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であり、２００は半導体膜、３００はボトムゲート電極、３１０はボトムゲートライン、１２２はボトムゲート絶縁膜、１２４はチャネル保護膜、１２５は不純物半導体膜、１２６は不純物半導体膜、１２７はソース電極、１２８はドレイン電極、１２９は層間絶縁膜、１３１はトップゲート電極、１４２はソースライン、１４３はドレインライン、１４４はトップゲートラインを示す。
　なお、図１Ｄにおいて、半導体膜２００、ボトムゲート電極３００およびボトムゲートライン３１０は実線で描かれており、他の構成要素は点線で描かれている。
　フォトセンサＰＳは、光電変換素子であり、ボトムゲート電極３００と、ボトムゲート電極３００と対向しかつボトムゲート電極３００との間にボトムゲート絶縁膜１２２を挟む半導体膜２００と、半導体膜２００の中央部上に形成されたチャネル保護膜１２４と、半導体膜２００の両端部上に互いに離間して形成された不純物半導体膜１２５，１２６と、不純物半導体膜１２５上に形成されたソース電極１２７と、不純物半導体膜１２６上に形成されたドレイン電極１２８と、半導体膜２００とともに、層間絶縁膜１２９及びチャネル保護膜１２４を挟むとともに半導体膜２００に対向したトップゲート電極１３１とを有する。
　ボトムゲート電極３００は、フォトセンサＰＳごとにマトリクス状に上記したガラス基板３０の表示面側Ｂ１に形成される。ガラス基板３０の表示面側Ｂ１には、横方向に延在するボトムゲートライン３１０が形成され、横方向に配列された同一行の各フォトセンサＰＳのボトムゲート電極３００は共通のボトムゲートライン３１０と一体となって形成される。ボトムゲート電極３００は、導電性及び遮光性を有し、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗなどの導電性及び遮光性を有する材料で形成される。ボトムゲートライン３１０は、少なくとも導電性を有する材料で形成され、同時に透光性を有していても良い。導電性及び透光性を有した材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム）があげられる。
 
　ボトムゲート電極３００及びボトムゲートライン３１０上には、全てのフォトセンサＰＳに共通したボトムゲート絶縁膜１２２が形成されている。ボトムゲート絶縁膜１２２は、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。
　ボトムゲート絶縁膜１２２上には、半導体膜２００がフォトセンサＰＳごとに形成されている。半導体膜２００は、アモルファスシリコン又はポリシリコンで形成された層である。半導体膜２００上には、チャネル保護膜１２４が形成されている。チャネル保護膜１２４は、パターニングに用いられるエッチャントから半導体膜２００の界面を保護する機能を有し、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。半導体膜２００に光Ｌが入射すると半導体膜２００が感光し、光量に従った量の電子－正孔対がチャネル保護膜１２４と半導体膜２００との界面付近を中心に発生するようになっている。
　半導体膜２００の一端部上には、不純物半導体膜１２５が一部チャネル保護膜１２４に重なるようにして形成されており、半導体膜２００の他端部上には、不純物半導体膜１２６が一部チャネル保護膜１２４に重なるようにして形成されている。不純物半導体膜１２５，１２６は、ｎ型の不純物イオンを含むポリシリコンからなる。
　不純物半導体膜１２５上には、パターニングされたソース電極１２７が形成されている。不純物半導体膜１２６上には、パターニングされたドレイン電極１２８が形成されている。また、図１Ｄ上での縦方向に延在するソースライン１４２及びドレインライン１４３がボトムゲート絶縁膜１２２上に形成されており、縦方向に配列された同一列の各フォトセンサＰＳのソース電極１２７は共通のソースライン１４２と一体に形成されており、縦方向に配列された同一列の各フォトセンサＰＳのドレイン電極１２８は共通のドレインライン１４３と一体に形成されている。ソース電極１２７、ドレイン電極１２８、ソースライン１４２及びドレインライン１４３は少なくとも導電性を有し、遮光性または透光性の材料何れも適用可能である。遮光性の導電性材料としては、例えば、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗなどがある。また、透光性の導電性材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム）があげられる。
 
　尚、図１Ｄの例では、遮光性のソースライン１４２とドレインライン１４３がボトムゲート電極３００の各コーナーに掛っているが、掛からない配置にすれば、本発明の効果がさらに発揮される。
 
　また、ソースライン１４２とドレインライン１４３が導電性かつ透光性を有した材料から構成される場合は、本発明の効果を最大に発揮しながら、ボトムゲート電極３００の各コーナー部と、ソースライン１４２とドレインライン１４３それぞれを自由にレイアウトする事が可能となる。
 
　フォトセンサＰＳのチャネル保護膜１２４、ソース電極１２７及びドレイン電極１２８並びにソースライン１４２及びドレインライン１４３上には、共通した層間絶縁膜１２９が形成されている。層間絶縁膜１２９は、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。
　層間絶縁膜１２９上には、パターニングされたトップゲート電極１３１が形成されている。また、層間絶縁膜１２９上には横方向に延在するトップゲートライン１４４が形成されており、横方向に配列された同一行の各フォトセンサＰＳのトップゲート電極１３１は共通のトップゲートライン１４４と一体に形成されている。トップゲート電極１３１及びトップゲートライン１４４は、導電性及び透光性を有した金属酸化物であり、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム）で形成されている。
　トップゲート電極１３１及びトップゲートライン１４４上には、図示しない、共通の保護絶縁膜が形成される。この保護絶縁膜は、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。
　上記のように構成されたフォトセンサＰＳは、半導体膜２００を受光部とした透明な光電変換素子である。
　上記したガラス基板２０，３０，４０への各層の形成は、周知のＰＶＤ法及びＣＶＤ法といった成膜工程、フォトリソグラフィ法といったマスク工程、エッチング法といった薄膜の形状加工工程を適宜行うことによって形成される。その後、カラーフィルタ５０とフォトセンサＰＳとを向かい合わせにしてガラス基板２０とガラス基板３０とを紫外線硬化樹脂等の接着剤を用いて貼り合わせる。これにガラス基板４０を貼り合わせ、液晶材料ＬＣを注入する等の工程を経て表示装置１が製造される。
　上記したフォトセンサＰＳにおいては、本発明の遮光膜としてのボトムゲート電極３００が、バックライト７０からの光が半導体膜２００に入射するのを遮る役割を果たしている。ボトムゲート電極３００の外周縁部において光の回折現象が生じる。
　図２に光の回折現象の原理を示す。
　図２に示す絞りＳＴには、開口ＡＰが形成されており、この開口ＡＰに向けて光Ｌ１を照射すると、光Ｌ１は、図２の光Ｌ２のように通常は直進するが、開口ＡＰを通るときに、開口ＡＰの内周縁付近を通った光の一部が曲がって回折光Ｌ３となり、回折光によるロスとなる。回折光Ｌ３の量は、開口ＡＰの周縁部の周長が長いほど増加する。
　したがって、開口ＡＰの回折光Ｌ３の量を減らすためには、開口ＡＰの周縁部の周長を短縮化することが有効と考えられる。
　下記の表１は、開口ＡＰの形状が半径Ｒの円形である場合と、面積が同一条件で正方形である場合の、周長および周長比を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表1からわかるように、同じ面積であっても、開口ＡＰの形状が正方形の場合には、円形の場合と比較して、１０％程度回折光によって失われる光量が増加するといえる。
　本実施形態では、上記した回折光による光のロスを抑制する原理にしたがって、図３に示すように、ボトムゲート電極３００の上面視における外輪郭形状が丸み付けされている。
　図３において、ボトムゲート電極３００は、４つのコーナー部Ｃ１～Ｃ４を有し、コーナー部Ｃ１～Ｃ４の各々の曲率半径はＲ１となっている。
　図３に一点鎖線で示す矩形は、ボトムゲート電極３００と同じ面積の仮想電極４００である。
　図３におけるＷ１は、ボトムゲートライン３１０の幅であり、3×Ｗ１が仮想電極４００の縦方向の幅、Ｗ２が仮想電極の横方向の幅である。本実施形態では、Ｗ１は１０μｍ、Ｗ2は３０μｍとした。
　曲率半径Ｒ１は、１２μｍとした。
　曲率半径Ｒ１は、種々設定できるが、下限値は、２μｍよりも大きいことが好ましい。
　図４に示すように、４つのコーナー部ＣＰがそれぞれ直角である細長いマスクパターン５０
０を、周知のＰＶＤ法及びＣＶＤ法といった成膜工程で成膜した膜に、フォトリソグラフィ法といったマスク工程、エッチング法といった薄膜の形状加工工程により転写し、マスクパターン５００の幅Ｗｄを種々変更してボトムゲート電極３００と同じ材料の膜パターン６００を形成した。
　マスクパターン５００のコーナー部ＣＰが直角であっても、形成される膜パターン６００の４つのコーナー部には、丸みＣＲが形成される。
　マスクパターン５００の幅Ｗｄが、６μｍ程度までであれば、膜パターン６００の長手方向の両端部には直線部分ＳＬが形成される。
　マスクパターン５００の幅Ｗｄを４μｍまで狭めると、直線部分ＳＬが消失することが分かった。
　このように、ボトムゲート電極３００の各コーナー部Ｃ１～Ｃ４には、ボトムゲート電極３００の形成工程に起因して丸みが形成されるが、この形成される丸みの曲率半径よりも曲率半径Ｒ１を大きくすることにより、本発明の効果が発揮される。このため、曲率半径Ｒ１の下限値は、２μｍよりも大きくする。
　図３において、半導体膜２００の４つのコーナー部Ｃ１Ｂ～Ｃ４Ｂは、ボトムゲート電極３００に対応して丸み付けがされている。半導体膜２００のコーナー部Ｃ１Ｂ～Ｃ４Ｂを丸み付けするのは、ボトムゲート電極３００の外周縁部と半導体膜２００の外周縁部との距離を一定以上に確保するためである。ボトムゲート電極３００のコーナー部Ｃ１～Ｃ４とコーナー部Ｃ１Ｂ～Ｃ４Ｂとの距離が近づきすぎると、ボトムゲート電極３００の遮光機能が部分的に失われる可能性があり、これを回避するためである。また、半導体膜２００のコーナー部Ｃ１Ｂ～Ｃ４Ｂを丸み付けしたとしても、半導体膜２００の面積を維持すれば、半導体膜２００の受光感度が低下することもない。コーナー部Ｃ１Ｂ～Ｃ４Ｂの曲率半径Ｒ２は、特に限定されないが、ボトムゲート電極３００の外周縁部と半導体膜２００の外周縁部との距離を一定以上に確保できる範囲に設定される。
　なお、本実施形態では、半導体膜２００の４つのコーナー部Ｃ１Ｂ～Ｃ４Ｂを丸み付けしたが、ボトムゲート電極３００の外周縁部と半導体膜２００の外周縁部との距離を一定以上確保できる場合などには、半導体膜２００に丸み付けをしない構成も採用できる。
　以上のように、本実施形態によれば、遮光膜としてのボトムゲート電極３００のコーナー部Ｃ１～Ｃ４に丸み付け処理を施すことで、ボトムゲート電極３００の周長を短縮化でき、その結果、バックライト７０からの光のロスを抑制することができる。
第２実施形態
　図５に本発明の第２実施形態に係るフォトセンサの上面視におけるボトムゲート電極と半導体膜の外輪郭形状を示す。なお、第２実施形態において、半導体膜２００Ａおよびボトムゲート電極３００Ａの形状以外の構成は、第1実施形態と同様である。
　ボトムゲート電極３００Ａの上面視における外輪郭形状は、ボトムゲートライン３１０との接続部を除いて円形状であり、実質的に円形である。また、ボトムゲート電極３００Ａの上面視における外輪郭形状は、ボトムゲートライン３１０との接続部を除いて実質的に全て曲線で形成されている。
　このように、ボトムゲート電極３００Ａの上面視における外輪郭形状を実質的に、円形とすることで、図２および表１を参照して説明したように、回折光によるロスを最小化できる。
　加えて、半導体膜２００Ａの外輪郭形状は、ボトムゲート電極３００Ａの中心をＣｔとすると、この中心Ｃｔと同じ中心をもつ同心円である。半導体膜２００Ａの外輪郭形状をボトムゲート電極３００Ａと同心円とすることで、半導体膜２００Ａの受光感度を維持することができる。
　なお、ボトムゲート電極３００Ａおよび半導体膜２００Ａの外輪郭形状は、これに限定されるわけではなく、楕円形であってもよいし、それ以外の曲線形状であってもよい。
　上記した実施形態では、表示装置として、液晶パネルを例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、他のタイプの液晶パネルに本発明を適用することも可能であるし、液晶パネル以外に有機ＥＬパネル等の他の表示装置に適用することも可能である。
　上記した実施形態では、本発明のフォトセンサを液晶パネルの内層に設ける場合を例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、表示装置の表面に設けることも可能である。
　上記実施形態では、ボトムゲート電極３００，３００Ａを本発明の遮光膜として用いた場合を例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、必要に応じて適切な遮光膜を選択できる。
１　表示装置
２０　ガラス基板
３０　ガラス基板
４０　ガラス基板
５０　カラーフィルタ
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ　着色部
ＢＭ　ブラックマトリクス
６０　カバーガラス
７０　バックライト
８０　保護絶縁層
ＥＬ１　共通電極
ＥＬ２　画素電極
ＰＬ　偏光素子
ＰＳ　フォトセンサ
ＴＲ　スイッチング素子
ＬＣ　液晶材料
１２２　ボトムゲート絶縁膜
１２４　チャネル保護膜
１２５　不純物半導体膜
１２６　不純物半導体膜
１２７　ソース電極
１２８　ドレイン電極
１２９　層間絶縁膜
１３１　トップゲート電極
１４２　ソースライン
１４３　ドレインライン
１４４　トップゲートライン
２００，２００Ａ　半導体膜
３００，３００Ａ　ボトムゲート電極（遮光膜）

Claims (9)

  1. 　マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、
    　前記フォトセンサの各々は、
    　入射光を電気信号に変換するための半導体膜と、
    　前記半導体膜よりも下層側に配置され、当該下層側からの前記半導体膜への光の入射を遮るための遮光膜と、を有し、
    　前記遮光膜の上面視における外輪郭形状は、前記下層側からの光の回折を抑制するべく丸み付けがされている、指紋センサ。
  2. 　マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、
    　前記フォトセンサの各々は、
    　入射光を電気信号に変換するための半導体膜と、
    　前記半導体膜よりも下層側に配置され、当該下層側からの前記半導体膜への光の入射を遮るための遮光膜と、を有し、
    　前記遮光膜は、上面視における外輪郭形状が、４つのコーナー部を有し、
    　前記４つのコーナー部の各々は、フォトリソグラフィ工程を含む形成工程に起因して当該遮光膜の角部に発生し得る丸みの曲率半径を越える曲率半径を有する、指紋センサ。
  3. 　前記コーナー部の各々の曲率半径は、２μｍ以上である、請求項２に記載の指紋センサ。
  4. 　前記半導体膜の上面視における外輪郭形状は、前記遮光膜に対応して丸み付けがされている、請求項１～３のいずれかに記載の指紋センサ。
  5. 　マトリクス状に配列された複数のフォトセンサを有する表示装置用の指紋センサであって、
    　前記フォトセンサの各々は、
    　入射光を電気信号に変換するための半導体膜と、
    　前記半導体膜よりも下層側に配置され、前記半導体膜への当該下層側からの光の入射を遮るための遮光膜と、を有し、
    　前記遮光膜は、上面視における外輪郭形状が、実質的に全て曲線で形成されている、指紋センサ。
  6. 　前記半導体膜の上面視における外輪郭形状は、前記遮光膜の外輪郭形状に対応して実質的に全て曲線で形成されている、請求項５に記載の指紋センサ。
  7. 　前記遮光膜は、上面視における外輪郭形状が、実質的に円形である、請求項５または６に記載の指紋センサ。
  8. 　前記半導体膜の上面視における外輪郭形状は、前記遮光膜と実質的に同心円である、請求項７に記載の指紋センサ。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の指紋センサが、表示画面内に設けられた表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021232378A1 (zh) * 2020-05-21 2021-11-25 北京小米移动软件有限公司南京分公司 显示屏、终端设备以及屏下相机成像控制方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102814726B1 (ko) * 2019-03-28 2025-05-30 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002245443A (ja) 2001-02-15 2002-08-30 Nec Corp 表示機能を備えた指紋画像入力装置
JP2003287731A (ja) 2002-03-12 2003-10-10 Boe-Hydis Technology Co Ltd 画像表示モード及び指紋認識モードを実行する液晶ディスプレー装置
JP2004326806A (ja) 2003-04-25 2004-11-18 Samsung Electronics Co Ltd イメージ認識装置及びこれを有する液晶表示装置
JP2006503333A (ja) 2002-10-17 2006-01-26 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 指紋認識素子を内装した一体型液晶表示装置、及びこれの製造方法
JP2006086333A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Casio Comput Co Ltd 画像読取装置
JP2006126788A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Seiko Epson Corp 液晶装置及び電子機器
WO2008149706A1 (ja) * 2007-06-07 2008-12-11 Sharp Kabushiki Kaisha 表示装置、タッチパネル、及び、検知方法
JP2009064071A (ja) 2007-09-04 2009-03-26 Casio Comput Co Ltd 画像読取装置及び画像読取装置の製造方法
WO2009148084A1 (ja) * 2008-06-03 2009-12-10 シャープ株式会社 表示装置
JP2011118877A (ja) * 2009-10-26 2011-06-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置及び半導体装置
JP2017188522A (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 株式会社ジャパンディスプレイ フォトセンサ及びフォトセンサを有する表示装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3765466B2 (ja) * 2000-08-22 2006-04-12 カシオ計算機株式会社 光電変換素子及びフォトセンサアレイ
JP4658443B2 (ja) * 2002-12-19 2011-03-23 カシオ計算機株式会社 画像入力装置
JP4182988B2 (ja) * 2006-04-28 2008-11-19 日本電気株式会社 画像読取装置および画像読取方法
KR100762682B1 (ko) * 2006-05-03 2007-10-01 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법
KR100731774B1 (ko) 2006-06-08 2007-06-22 주식회사 유니팩시스템 리프트유압장치용 밸브블럭
JP4700665B2 (ja) * 2006-09-29 2011-06-15 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
KR101304902B1 (ko) * 2006-11-24 2013-09-05 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
KR20090064071A (ko) 2007-12-14 2009-06-18 현대자동차주식회사 차량용 시트 터닝장치
JP5616038B2 (ja) * 2008-07-31 2014-10-29 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
KR101681884B1 (ko) * 2009-03-27 2016-12-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치, 표시장치 및 전자기기
US8355109B2 (en) * 2009-11-24 2013-01-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Liquid crystal display device comprising a liquid crystal material exhibiting a blue phase and a structure body projecting into the liquid crystal layer
KR102114011B1 (ko) * 2010-01-15 2020-05-22 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 이를 구동하는 방법
US8686480B2 (en) * 2010-04-16 2014-04-01 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2014149429A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Japan Display Inc 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法
CN104318199B (zh) * 2014-06-23 2020-03-24 上海箩箕技术有限公司 复合式光学传感器及其制作方法和使用方法
KR102355558B1 (ko) * 2014-07-31 2022-01-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
US10386670B2 (en) * 2014-12-26 2019-08-20 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
CN104795496A (zh) * 2015-04-08 2015-07-22 深圳市华星光电技术有限公司 双栅极器件以及双栅极器件的制造方法
KR102563736B1 (ko) * 2016-04-08 2023-08-08 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 및 이를 구비하는 표시 장치
CN105977210A (zh) * 2016-05-20 2016-09-28 深圳市华星光电技术有限公司 一种阵列基板及其制备方法
US10763296B2 (en) * 2017-11-22 2020-09-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Biometric sensor and methods thereof

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002245443A (ja) 2001-02-15 2002-08-30 Nec Corp 表示機能を備えた指紋画像入力装置
JP2003287731A (ja) 2002-03-12 2003-10-10 Boe-Hydis Technology Co Ltd 画像表示モード及び指紋認識モードを実行する液晶ディスプレー装置
JP2006503333A (ja) 2002-10-17 2006-01-26 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 指紋認識素子を内装した一体型液晶表示装置、及びこれの製造方法
JP2004326806A (ja) 2003-04-25 2004-11-18 Samsung Electronics Co Ltd イメージ認識装置及びこれを有する液晶表示装置
JP2006086333A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Casio Comput Co Ltd 画像読取装置
JP2006126788A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Seiko Epson Corp 液晶装置及び電子機器
WO2008149706A1 (ja) * 2007-06-07 2008-12-11 Sharp Kabushiki Kaisha 表示装置、タッチパネル、及び、検知方法
JP2009064071A (ja) 2007-09-04 2009-03-26 Casio Comput Co Ltd 画像読取装置及び画像読取装置の製造方法
WO2009148084A1 (ja) * 2008-06-03 2009-12-10 シャープ株式会社 表示装置
JP2011118877A (ja) * 2009-10-26 2011-06-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置及び半導体装置
JP2017188522A (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 株式会社ジャパンディスプレイ フォトセンサ及びフォトセンサを有する表示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3734541A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021232378A1 (zh) * 2020-05-21 2021-11-25 北京小米移动软件有限公司南京分公司 显示屏、终端设备以及屏下相机成像控制方法
US11974034B2 (en) 2020-05-21 2024-04-30 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Nanjing Branch Display screen, terminal device and imaging control method for under-screen camera

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200089294A (ko) 2020-07-24
US11113503B2 (en) 2021-09-07
JPWO2019130934A1 (ja) 2021-01-21
CN111566692A (zh) 2020-08-21
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EP3734541B1 (en) 2024-09-11
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EP3734541A4 (en) 2021-10-06
TWI696118B (zh) 2020-06-11
EP3734541C0 (en) 2024-09-11
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CN111566692B (zh) 2024-02-02

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