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1. (WO2019065967) DÉTECTEUR D'EMPREINTES DIGITALES ET DISPOSITIF D'AFFICHAGE
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明 細 書

発明の名称 指紋検出装置及び表示装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006  

図面の簡単な説明

0007  

発明を実施するための形態

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108  

符号の説明

0109  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39  

明 細 書

発明の名称 : 指紋検出装置及び表示装置

技術分野

[0001]
 本発明は、指紋検出装置及び表示装置に関する。

背景技術

[0002]
 液晶パネル等を備える表示装置に指紋センサが設けられることがある。指紋センサは、指紋の凹凸に応じた容量変化を検出することで、表示装置に接触した指の指紋の形状を検出する(例えば、特許文献1)。指紋センサの検出結果は、例えば、個人認証等に用いられる。指紋センサの表面にはカバーガラスが設けられている。カバーガラスの表面に指が接触又は近接すると、指紋センサは指紋を検出することができる。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2001-52148号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 指紋検出領域の電極は、カバーガラス側から入射してくる光を反射する。表示装置の表示領域と重なる位置に指紋検出領域が配置されると、指紋検出領域の電極が光を反射することにより、指紋検出領域に意図しない模様(例えば、モアレ、光を反射した模様)が視認される可能性がある。
[0005]
 本発明は、光の反射を抑制することが可能な指紋検出装置及び表示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]
 一態様に係る指紋検出装置は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられ、第1方向に並んで配置された複数の駆動電極と、前記一方の面側に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に並んで配置された複数の検出電極と、前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の検出電極との間において、前記基板の法線方向に設けられた絶縁層と、を備え、前記基板の法線方向で、前記検出電極は、前記駆動電極と交差しており、前記検出電極は、第1金属層と、前記第1金属層よりも前記一方の面側に位置する第2金属層と、を有し、前記第1金属層は、前記第2金属層よりも可視光の反射率が低い。

図面の簡単な説明

[0007]
[図1] 図1は、実施形態1に係る表示装置を示す平面図である。
[図2] 図2は、図1に示した表示装置をA11-A12線で切断した断面図である。
[図3] 図3は、実施形態1に係る指紋検出装置の構成例を示す平面図である。
[図4] 図4は、指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。
[図5] 図5は、相互静電容量方式の検出の基本原理を説明するための説明図である。
[図6] 図6は、相互静電容量方式の検出の基本原理を説明するための等価回路の一例を示す説明図である。
[図7] 図7は、相互静電容量方式の検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。
[図8] 図8は、表示パネルの構成例を示す断面図である。
[図9] 図9は、実施形態1に係る指紋センサ部の構成例を示す平面図である。
[図10] 図10は、実施形態1に係る駆動電極の構成例を示す平面図である。
[図11] 図11は、実施形態1に係る駆動電極及び検出電極を示す平面図である。
[図12] 図12は、図11において電極部と検出電極の図示を省略した図である。
[図13] 図13は、電極部の構成例を示す平面図である。
[図14] 図14は、指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[図15] 図15は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図16] 図16は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図17] 図17は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図18] 図18は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図19] 図19は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図20] 図20は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図21] 図21は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図22] 図22は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図23] 図23は、検出電極を覆う絶縁膜の厚さと、光の反射率との関係を示す図である。
[図24] 図24は、実施形態2に係る指紋センサ部の構成例を示す平面図である。
[図25] 図25は、実施形態2に係る駆動電極及び検出電極を示す平面図である。
[図26] 図26は、図25において、検出電極と絶縁膜の図示を省略した図である。
[図27] 図27は、実施形態2に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[図28] 図28は、実施形態2に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図29] 図29は、実施形態2に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図30] 図30は、実施形態2に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図31] 図31は、実施形態2に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。
[図32] 図32は、実施形態3に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[図33] 図33は、実施形態4に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[図34] 図34は、実施形態5に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[図35] 図35は、駆動電極の電極部に入射する光の波長と、光の反射率との関係を示す図である。
[図36] 図36は、実施形態6に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[図37] 図37は、実施形態7に係る指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。
[図38] 図38は、実施形態7に係る検出電極の構成例を示す平面図である。
[図39] 図39は、実施形態7に係る検出電極の構成例を示す平面図である。

発明を実施するための形態

[0008]
 本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
[0009]
(実施形態1)
 図1は、実施形態1に係る表示装置を示す平面図である。図2は、図1に示した表示装置をA11-A12線で切断した断面図である。図1に示す表示装置1は、指紋検出機能付きの表示装置であり、画像を表示させるための表示領域AAと、指紋検出領域FAと、表示領域AA及び指紋検出領域FAの外側に設けられた額縁領域GAと、を有する。指紋検出領域FAは、カバー部材80に接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出するための領域である。本実施形態の表示装置1では、表示領域AAと指紋検出領域FAとが一致又はほぼ一致しており、表示領域AAの全面において指紋を検出することが可能となっている。表示領域AA及び指紋検出領域FAの形状は、例えば矩形である。
[0010]
 図2に示すように、本実施形態の表示装置1は、表示パネル30と、指紋検出装置100と、を備える。また、指紋検出装置100は、指紋センサ部10と、カバー部材80と、を有する。カバー部材80は、第1面80aと、第1面80aと反対側の第2面80bとを有する板状の部材である。カバー部材80の第1面80aは、接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出するための検出面であり、かつ、表示パネル30の画像を観察者が視認するための表示面である。カバー部材80の第2面80b側に、指紋センサ部10及び表示パネル30が設けられる。カバー部材80は指紋センサ部10及び表示パネル30を保護するための部材であり、指紋センサ部10及び表示パネル30を覆っている。カバー部材80は、例えばガラス基板、又は樹脂基板である。
[0011]
 なお、カバー部材80、指紋センサ部10及び表示パネル30は、平面視で長方形状の構成に限られず、円形状、長円形状、或いは、これらの外形形状の一部を欠落させた異形状の構成であってもよい。また、カバー部材80は、平板状に限られない。例えば表示領域AA及び指紋検出領域FAが曲面で構成され、或いは額縁領域GAが表示パネル30側に湾曲する曲面で構成される場合、カバー部材80の曲面を有してもよい。この場合、表示装置は、指紋検出機能を有する曲面ディスプレイとなり、曲面ディスプレイの曲面においても指紋を検出することが可能となる。なお、「平面視」とは、後述の図3に示す基板101の一方の面101aに垂直な方向から見た場合を示す。一方の面101aに垂直な方向が、「基板101の法線方向Dz」である。
[0012]
 図1及び図2に示すように、額縁領域GAにおいて、カバー部材80の第2面80bに加飾層81が設けられている。加飾層81は、カバー部材80よりも光の透過率が小さい着色層である。加飾層81は、額縁領域GAに重畳して設けられる配線や回路等が観察者に視認されることを抑制することができる。図2に示す例では、加飾層81は第2面80bに設けられているが、第1面80aに設けられていてもよい。また、加飾層81は、単層に限定されず、複数の層を重ねた構成であってもよい。
[0013]
 指紋センサ部10は、カバー部材80の第1面80aに接触又は近接する指Fin等の表面の凹凸を検出するための検出部である。図2に示すように、指紋センサ部10は、カバー部材80と表示パネル30との間に設けられている。第1面80aに対して垂直な方向(法線方向)から見たときに、指紋センサ部10は、指紋検出領域FAと、額縁領域GAの一部とに重なっている。指紋センサ部10には、額縁領域GAにおいてフレキシブル基板76が接続されている。フレキシブル基板76には、指紋センサ部10の検出動作を制御するための検出用IC(図示せず)が実装される。
[0014]
 指紋センサ部10は、一方の面が接着層71を介してカバー部材80の第2面80bと貼り合わされ、他方の面は接着層72を介して表示パネル30の偏光板35と貼り合わされる。接着層71及び接着層72は、透光性を有する接着剤又は樹脂であり、可視光を透過させる。
[0015]
 表示パネル30は、画素基板30Aと、対向基板30Bと、画素基板30Aの下側に設けられた偏光板34と、対向基板30Bの上側に設けられた偏光板35とを有する。画素基板30Aにフレキシブル基板75を介して、表示パネル30の表示動作を制御するための表示用IC(図示せず)が接続されている。本実施形態において、表示パネル30は、表示機能層として液晶表示素子が用いられる液晶パネルである。これに限定されず、表示パネル30は、例えば、有機EL表示パネルであってもよい。なお、上述の検出用IC及び表示用ICは、モジュール外部の制御基板に備えられていてもよい。又は、検出用ICは、指紋センサ部10の基板101(図3、図14参照)に備えられていてもよい。表示用ICは、画素基板30Aの第1基板31(図8参照)に備えられていてもよい。
[0016]
 図3は、実施形態1に係る指紋検出装置の構成例を示す平面図である。図3に示すように、指紋検出装置100は、基板101と、基板101の一方の面101a側に設けられた指紋センサ部10と、を備える。指紋センサ部10は、駆動電極Txと、基板101の一方の面101a側に設けられた検出電極Rxと、を含む。基板101は、可視光を透過可能な透光性を有するガラス基板である。または、基板101は、ポリイミド等の樹脂で構成された透光性の樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。指紋センサ部10は、透光性を有するセンサである。駆動電極Txは、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性の導電材料で構成されている。
[0017]
 駆動電極Txは、第1方向Dxに並んで配置されている。駆動電極Txは、第1方向Dxと交差する(例えば、直交する)第2方向Dyに延びている。検出電極Rxは、第2方向Dyに並んで配置されている。検出電極Rxは、第1方向Dxに延びている。このように、検出電極Rxは、駆動電極Txの延在方向と交差する方向に延びている。各検出電極Rxは、額縁配線(図示せず)を介して、基板101の額縁領域GAの短辺側に設けられたフレキシブル基板75に接続される。本実施形態において、駆動電極Txは、例えばITO等の透光性を有する導電性材料が用いられる。図3に示すように、駆動電極Tx及び検出電極Rxは、指紋検出領域FAに設けられている。
[0018]
 検出電極Rxと駆動電極Txとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。指紋センサ部10において、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ15は、駆動電極Txを時分割的に順次選択し、選択された駆動電極Txに駆動信号Vsを供給する。そして、接触又は近接する指等の表面の凹凸による容量変化に応じた検出信号Vdetが検出電極Rxから出力されることにより、指紋検出が行われる。なお、駆動電極ドライバ15は、複数の駆動電極Txを含む駆動電極ブロックごとに順次選択して駆動してもよい。
[0019]
 図3では、検出電極選択回路14、駆動電極ドライバ15等の各種回路が、基板101の額縁領域GAに設けられている場合を示しているが、これはあくまで一例である。各種回路の少なくとも一部は、フレキシブル基板76に実装された検出用ICに含まれていてもよい。
[0020]
 次に、指紋検出装置の詳細な構成について説明する。図4は、指紋センサ部を含む指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。図4に示すように、指紋検出装置100は、指紋センサ部10と、検出制御部11と、駆動電極ドライバ15と、検出電極選択回路14と、検出部40とを備える。
[0021]
 検出制御部11は、指紋センサ部10の検出動作を制御する回路である。駆動電極ドライバ15は、検出制御部11から供給される制御信号に基づいて、指紋センサ部10の駆動電極Txに検出用の駆動信号Vsを供給する回路である。検出電極選択回路14は、検出制御部11から供給される制御信号に基づいて、指紋センサ部10の検出電極Rxを選択して、検出部40に接続する。
[0022]
 検出部40は、検出制御部11から供給される制御信号と、絶縁膜150から出力される検出信号Vdetとに基づいて、カバー部材80の第1面80aに接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出して、指紋の形状を検出する回路である。検出部40は、検出信号増幅部42と、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45と、合成部46と、検出タイミング制御部47と、を備える。検出タイミング制御部47は、検出制御部11から供給される制御信号に基づいて、検出信号増幅部42と、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45と、合成部46とが同期して動作するように制御する。
[0023]
 検出信号Vdetは、指紋センサ部10から検出部40の検出信号増幅部42に供給される。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。
[0024]
 信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、指紋センサ部10に対する指の接触又は近接の有無を検出する論理回路である。信号処理部44は、指による検出信号の差分の信号(絶対値|ΔV|)を取り出す処理を行う。信号処理部44は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値|ΔV|がしきい値電圧未満であれば、指が非接触状態であると判断する。一方、信号処理部44は、絶対値|ΔV|がしきい値電圧以上であれば、指が接触又は近接状態であると判断する。このようにして、検出部40は、指の接触又は近接を検出することが可能となる。
[0025]
 座標抽出部45は、信号処理部44において指の接触又は近接が検出されたときに、その検出座標を求める論理回路である。座標抽出部45は、検出座標を合成部46に出力する。合成部46は、指紋センサ部10から出力される検出信号Vdetを組み合わせて、接触又は近接する指の形状を示す二次元情報を生成する。合成部46は、二次元情報を検出部40の出力Voutとして出力する。又は、合成部46は、二次元情報に基づいた画像を生成し、画像情報を出力Voutとしてもよい。
[0026]
 上述した検出用ICは、図4に示す検出部40として機能する。検出部40の機能の一部は、上述した表示用ICに含まれていてもよく、外部のMPU(Micro-processing unit)の機能として設けられてもよい。
[0027]
 指紋センサ部10は、静電容量型の検出の基本原理に基づいて動作する。ここで、図5から図7を参照して、指紋センサ部10の相互静電容量方式による検出の基本原理について説明する。図5は、相互静電容量方式の検出の基本原理を説明するための説明図である。図6は、相互静電容量方式の検出の基本原理を説明するための等価回路の一例を示す説明図である。図7は、相互静電容量方式の検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。なお、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
[0028]
 例えば、図5に示すように、容量素子C1は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極E1及び検出電極E2を備えている。容量素子C1は、駆動電極E1と検出電極E2との対向面同士の間に形成される電気力線(図示しない)に加え、駆動電極E1の端部から検出電極E2の上面に向かって延びるフリンジ分の電気力線が生じる。図6に示すように、容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端は電圧検出器DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば、図4に示した検出部40に含まれる積分回路である。
[0029]
 交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz~数百kHz程度)の交流矩形波Sgが印加されると、検出電極E2(容量素子C1の他端)側に接続された電圧検出器DETを介して、図7に示すような出力波形(検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、図4に示した駆動電極ドライバ15から入力される駆動信号Vsに相当するものである。
[0030]
 指が接触又は近接していない状態(非接触状態)では、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流が流れる。図6に示す電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流I の変動を電圧の変動(実線の波形V1(図7参照))に変換する。
[0031]
 一方、指が接触又は近接した状態(接触状態)では、図5に示すように、指によって形成される静電容量C2が、検出電極E2と接触し、又は近傍にある。これにより、駆動電極E1と検出電極E2との間にあるフリンジ分の電気力線が導体(指)により遮られる。このため、容量素子C1は、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子として作用する。そして、図6及び図7に示すように、電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流I の変動を電圧の変動(点線の波形V2)に変換する。
[0032]
 この場合、波形V2は、上述した波形V1と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形V1と波形V2との電圧差分の絶対値|ΔV|は、指などの外部から接触又は近接する外部物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、波形V1と波形V2との電圧差分の絶対値|ΔV|を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Resetを設けた動作とすることがより好ましい。
[0033]
 検出部40は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較し、絶対値|ΔV|がしきい値電圧未満であれば、指が非接触状態であると判断する。一方、検出部40は、絶対値|ΔV|がしきい値電圧以上であれば、指が接触又は近接状態であると判断する。また、指が接触又は近接状態であると判断されると、検出部40は、絶対値|ΔV|の差異に基づいて、指の表面の凹凸による容量変化を検出する。なお、図5に示した駆動電極E1は図3に示した駆動電極Txに対応し、図5に示した検出電極E2は図3に示した検出電極Rxに対応する。
[0034]
 図8は、表示パネルの構成例を示す断面図である。画素基板30Aは、第1基板31と、画素電極32と、共通電極33とを含む。共通電極33は、第1基板31の上に設けられる。画素電極32は、絶縁層38を介して共通電極33の上側に設けられ、平面視でマトリクス状に複数配置される。画素電極32は、表示パネル30の各画素Pixを構成する副画素に対応して設けられ、表示動作を行うための画素信号が供給される。また、共通電極33は、直流の表示用駆動信号が供給され、複数の画素電極32に対する共通電極として機能する。
[0035]
 本実施形態において、第1基板31に対して、共通電極33、絶縁層38、画素電極32は、この順で積層されている。第1基板31の下側には、接着層を介して偏光板34が設けられる。第1基板31には、表示用のスイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor、図示せず)が配置される。画素電極32及び共通電極33は、例えば、ITO等の透光性を有する導電性材料が用いられる。
[0036]
 なお、複数の画素電極32の配列は、第1方向及び該第1方向に直交する第2方向に沿って配列されるマトリクス状の配列のみならず、隣り合う画素電極32同士が第1方向又は第2方向にずれて配置される構成を採用することもできる。また、隣り合う画素電極32の大きさの違いから、第1方向に配列される画素列を構成する1つの画素電極32に対し、当該画素電極の一側に2又は3の複数の画素電極32が配列される構成も採用可能である。
[0037]
 対向基板30Bは、第2基板36と、この第2基板36の一方の面に形成されたカラーフィルタ37とを含む。カラーフィルタ37は、第1基板31と垂直な方向において、液晶層6と対向する。さらに、第2基板36の上には、接着層を介して偏光板35が設けられている。なお、カラーフィルタ37は第1基板31上に配置されてもよい。本実施形態において、第1基板31及び第2基板36は、例えば、ガラス基板又は樹脂基板である。
[0038]
 第1基板31と第2基板36との間に液晶層6が設けられる。液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、FFS(Fringe Field Switching:フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(In-Plane Switching:インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図8に示す液晶層6と画素基板30Aとの間、及び液晶層6と対向基板30Bとの間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
[0039]
 第1基板31の下方には、図示しない照明部(バックライト)が設けられる。照明部は、例えばLED等の光源を有しており、光源からの光を第1基板31に向けて射出する。照明部からの光は、画素基板30Aを通過して、その位置の液晶の状態により光が遮られて射出しない部分と射出する部分とが切り換えられることで、表示面(第1面80a)に画像が表示される。
[0040]
 図2に示したように、表示パネル30は、表示領域AAにおいて偏光板35の上に設けられた接着層72を介して指紋センサ部10と貼り合わされる。指紋センサ部10は、カバー部材80の第2面80bと垂直な方向において、表示パネル30よりもカバー部材80に近い位置に配置される。このように指紋センサ部10は、カバー部材80側に設けられているので、例えば、表示パネル30と一体に指紋検出用の検出電極を設けた場合に比べ、検出電極Rxと、検出面である第1面80aとの距離を小さくすることができる。したがって、本実施形態の表示装置1によれば、検出性能を向上させることができる。
[0041]
 図9は、実施形態1に係る指紋センサ部の検出電極の構成例を示す平面図である。図9に示すように、検出電極Rxは、複数の駆動電極Txと交差している。基板101の法線方向Dzから見て、検出電極Rxの形状は、ジグザグ状の線である。検出電極Rxは、ジグザグしながら第1方向Dxに延びている。例えば、検出電極Rxは、複数の第1直線部RxL1と、複数の第2直線部RxL2と、複数の屈曲部RxBと、を有する。第2直線部RxL2は、第1直線部RxL1と交差する方向に延びている。また、屈曲部RxBは、第1直線部RxL1と第2直線部RxL2とを接続している。
[0042]
 一例を挙げると、第1直線部RxL1は、第1方向Dx及び第2方向Dyと交差する方向に延びている。第2直線部RxL2も、第1方向Dx及び第2方向Dyと交差する方向に延びている。第1直線部RxL1と第2直線部RxL2は、第1方向Dxに平行な仮想線(図示せず)を軸に、左右対称となるように配置されている。
[0043]
 複数の検出電極Rxの各々において、第1方向Dxにおける屈曲部RxBの配置間隔をPrxとする。また、隣り合う検出電極Rx間において、第2方向Dyにおける屈曲部RxBの配置間隔をPryとする。本実施形態では、例えば、Pry<Prxとなっている。
[0044]
 また、第1方向Dxにおける駆動電極Txの配置間隔をPtとする。また、指紋検出装置100と貼り合せられる表示パネル30の画素電極32について、第1方向Dxにおける配置間隔をPpixとする。本実施形態では、駆動電極Txの配置間隔Ptと画素電極32の配置間隔Ppixは、以下の式(1)の関係を満たすことが好ましい。式(1)において、nは1以上の整数である。これにより、指紋センサ部10は、指紋検出領域FAに意図しない模様(例えば、モアレ、光を反射した模様)が発生することを抑制することができる。
0.6×(n-1)×Ppix≦Pt≦0.4×n×Ppix …(1)
[0045]
 次に、駆動電極Txの形状について、より具体的に説明する。図10は、実施形態1に係る駆動電極の構成例を示す平面図である。図10に示すように、第1方向Dxに並ぶ複数の駆動電極Txの各々(例えば、Tx-1、Tx-2、Tx-3、Tx-4…)は、複数の電極部130と、複数の接続部127とをそれぞれ有する。複数の駆動電極Txの各々において、複数の電極部130は第2方向Dyに並んでおり、互いに離して配置されている。また、複数の駆動電極Txの各々において、接続部127は、複数の電極部130のうち隣り合う電極部同士を接続している。また、図10に示すように、基板101(図3参照)の法線方向Dzから見て、1本の検出電極Rxは、隣り合う電極部130の間を通って接続部127と交差している。
[0046]
 第1方向Dxにおける接続部127の配置間隔をPbとする。接続部127の配置間隔Pbは、駆動電極Txの配置間隔Ptの0.5倍であることが好ましい。また、各駆動電極Txにおいて、接続部127は、第2方向Dyに平行で電極部130の中心を通る中心線Lcentを挟んで、一方の側と他方の側とに交互に配置されていることが好ましい。これにより、電極部130と比べて光の透過率が低い接続部127が一直線状に並ばないので、指紋センサ部10はモアレ等の意図しない模様の発生を抑制することができる。
[0047]
 また、複数の接続部127の長手方向は、一方向に揃っていることが好ましい。例えば、駆動電極Txが有する接続部127の長手方向は、全て第2方向となっている。これにより、検出電極Rxと交差する接続部127の形状が揃うため、駆動電極Txと接続部127との間の容量が揃いやすい。
[0048]
 図10に示す指紋センサ部10では、駆動電極Txの形状と検出電極Rxの形状、位置関係が電極間で揃っているこのため、駆動電極Txの容量のばらつきや、検出電極Rxの容量のばらつきが小さい。また、指紋センサ部10における座標の算出の補正等も実行し易いという利点がある。
[0049]
 図11は、実施形態1に係る駆動電極及び検出電極を示す平面図である。図12は、図11において、電極部と検出電極の図示を省略した図である。図11に示すように、接続部127と検出電極Rxとの間には、絶縁層129が配置されている。絶縁層129は、例えば樹脂絶縁膜である。絶縁層129は、第1絶縁膜129Aと、第1絶縁膜129Aよりも厚さが薄い第2絶縁膜129Bとを有する。また、第2絶縁膜129Bにはコンタクトホール129Hが設けられている。図12に示すように、コンタクトホール129Hの底部では、接続部127が露出している。
[0050]
 図13は、電極部の構成例を示す平面図である。図13に示すように、電極部130は、電極部本体131と、電極部本体131から隣り合う電極部130側に突き出た、平面視での凸部132と、を有する。凸部132と接続部127との間に第2絶縁膜129Bが配置されている。凸部132は、第2絶縁膜129Bに設けられたコンタクトホール129H(図11参照)を埋め込んでいる。これにより、凸部132はコンタクトホール129Hを介して接続部127(図11参照)に接続している。そして、複数の電極部130は、接続部127を介して、第2方向Dyに接続されている。
[0051]
 第2方向Dyにおいて、隣り合う電極部本体131間の距離をd1とし、隣り合う凸部132間の距離をd2としたとき、d1>d2となっている。法線方向Dzから見て、凸部132と重なるように検出電極Rxが配置されているので、電極部131本体と検出電極Rxとが重なる場合と比べて、電極部130と検出電極Rxとの間に生じる容量を小さくすることができる。
[0052]
 また、図10に示すように、法線方向Dzから見て、電極部130の形状は複数ある。例えば、電極部130は、第1電極部130Aと、電極部本体131(図13参照)の形状が第1電極部130Aとは異なる第2電極部130Bと、を含む。法線方向Dzから見て、第1電極部130Aの電極部本体131の形状と、第2電極部130Bの電極部本体131の形状はそれぞれ平行四辺形である。法線方向Dzから見て、第1電極部130Aの電極部本体131を上下反転させた形状が、第2電極部130Bの電極部本体131の形状となっている。
[0053]
 例えば、検出電極Rxの第1直線部RxL1(図9参照)と交差する駆動電極Tx-1、Tx-2は、第1直線部RxL1と平行な2辺を有する第1電極部130Aを備える。また、検出電極Rxの第2直線部RxL2(図9参照)と交差する駆動電極Tx-3、Tx-4は、第2直線部RxL2と平行な2辺を有する第2電極部130Bを備える。これにより、法線方向Dzから見て、ジグザグ状の検出電極Rxに沿って電極部本体131を配置することができ、ジグザグ状の検出電極Rxと、電極部本体131との離隔距離d3を一定の長さにすることができる。
[0054]
 次に、指紋センサ部の層構造について説明する。図14は、指紋センサ部の構成例を示す断面図である。図14において、指紋検出領域FAの断面は、図10に示した平面図をA13-A14線で切断した断面である。また、図14において、額縁領域GAの断面は、駆動電極ドライバ15(図3参照)の薄膜トランジスタTrを含む部分を切断した断面である。図14では、指紋検出領域FAの層構造と額縁領域GAの層構造との関係を示すために、指紋検出領域FAのA13-A14線に沿う断面と、額縁領域GAの薄膜トランジスタTrを含む部分の断面とを、模式的に繋げて示している。
[0055]
 図14に示すように、指紋センサ部10は、基板101と、基板101上に設けられたゲート電極103と、基板101上に設けられてゲート電極103を覆う第1層間絶縁膜111と、を有する。ゲート電極103は額縁領域GAに設けられている。ゲート電極103の材料としては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金が用いられる。第1層間絶縁膜111の材料としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜が用いられる。また、第1層間絶縁膜111は単層に限定されず、積層構造の膜でもよい。例えば、第1層間絶縁膜111は、シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜が形成された、積層構造の膜であってもよい。
[0056]
 また、指紋センサ部10は、第1層間絶縁膜111上に形成された半導体層113と、第1層間絶縁膜111上に形成されて半導体層113を覆う第2層間絶縁膜121と、を有する。第2層間絶縁膜121にはコンタクトホール121H1、121H2がそれぞれ設けられている。コンタクトホール121H1、121H2の底部では、半導体層113が露出している。半導体層113の材料としては、ポリシリコン又は酸化物半導体が用いられる。第2層間絶縁膜121の材料としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜が用いられる。また、第2層間絶縁膜121は単層に限定されず、積層構造の膜でもよい。例えば、第2層間絶縁膜121は、シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜が形成された、積層構造の膜であってもよい。
[0057]
 また、指紋センサ部10は、第2層間絶縁膜121上に設けられたソース電極123と、ドレイン電極125と、接続部127とを有する。ソース電極123は、コンタクトホール121H1を埋め込んでいる。ドレイン電極125は、コンタクトホール121H2を埋め込んでいる。これにより、ソース電極123は、コンタクトホール121H1を介して半導体層113に接続している。ドレイン電極125は、コンタクトホール121H2を介して半導体層113に接続している。ソース電極123と、ドレイン電極125及び接続部127の材料としては、チタンとアルミニウムとの合金である、チタンアルミニウム(TiAl)が用いられる。
[0058]
 上述のゲート電極103、半導体層113、ソース電極123及びドレイン電極125は、額縁領域GAに設けられている。ゲート電極103、半導体層113、ソース電極123及びドレイン電極125によって、額縁領域GAの薄膜トランジスタTrが構成されている。
[0059]
 第2層間絶縁膜121上に絶縁層129が設けられている。上述したように、絶縁層129は、第1絶縁膜129Aと、第1絶縁膜129Aよりも薄膜の第2絶縁膜129Bとを有する。額縁領域GAに設けられた第1絶縁膜129Aは、ソース電極123及びドレイン電極125を覆っている。また、額縁領域GAに設けられた第1絶縁膜129Aには、コンタクトホール129Hが設けられている。一方、指紋検出領域FAに設けられた第1絶縁膜129Aは、接続部127において、検出電極Rxの直下に位置する部位を覆っている。また、指紋検出領域FAに設けられた第2絶縁膜129Bは、接続部127において、電極部130の直下に位置する部位を覆っている。上述したように、第2絶縁膜129Bにはコンタクトホール129Hが設けられている。
[0060]
 絶縁層129として、例えば樹脂膜が用いられる。ただし、樹脂膜は高屈折率なため、絶縁層129としての樹脂膜は、表示領域AA内にはできるだけ配置されていないことが好ましい。表示領域AA内に樹脂膜ができるだけ配置されていないことにより、表示領域AAに表示される画像の視認性が向上する。上述したように、本実施形態の表示装置1では、表示領域AAと指紋検出領域FAとが一致又はほぼ一致している。図14の構成では、表示領域AAでは、絶縁層129として薄膜の第2絶縁膜129Bだけが配置されている。このため、表示領域AAに表示される画像の視認性が向上する。
[0061]
 さらに、第2層間絶縁膜121上に電極部130が設けられている。指紋検出領域FAにおいて、電極部130の周縁部(例えば、図13に示した凸部132)は、コンタクトホール129Hを埋め込んでいる。これにより、電極部130は、コンタクトホール129Hを介して接続部127に接続している。なお、この例では、電極部130は第2層間絶縁膜121に接している。
[0062]
 指紋検出領域FAにおいて、第1絶縁膜129A上に検出電極Rxが設けられている。第1絶縁膜129Aにより、検出電極Rxと駆動電極Txとの間が絶縁されている。検出電極Rxは、例えば、第1金属層141と、第2金属層142及び第3金属層143を有する。第3金属層143上に第2金属層142が設けられており、第2金属層142上に第1金属層141が設けられている。例えば、第1金属層141、第3金属層143の材料には、モリブデン又はモリブデン合金が用いられる。第2金属層142の材料には、アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられる。第1金属層141を構成するモリブデン又はモリブデン合金は、第2金属層142を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金よりも可視光の反射率が低い。
[0063]
 絶縁層129、電極部130及び検出電極Rx上に絶縁膜150が設けられている。絶縁膜150によって、検出電極Rxの上面及び側面は覆われている。絶縁膜150には、シリコン窒化膜など、高屈折率で低反射率の膜が用いられる。または、絶縁膜150は、遮光性樹脂膜(例えば、黒色の樹脂膜)であってもよい。
[0064]
 次に、図14に示した指紋センサ部の製造方法を工程順に説明する。図15から図22は、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。図15に示すように、まず、製造装置(図示せず)は、基板101上にアルミニウム等の導電膜(図示せず)を形成する。導電膜の形成は、スパッタ法等により行われる。
[0065]
 次に、製造装置は、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術により導電膜をパターニングして、ゲート電極103を形成する。例えば、製造装置は、導電膜の上にレジスト(図示せず)を形成する。レジストは、フォトリソグラフィによりパターニングされ、ゲート電極103が形成される領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状に形成される。次に、製造装置は、レジストから露出する領域の導電膜を、ドライエッチング技術により除去する。これにより、導電膜からゲート電極103が形成される。ゲート電極103の形成後、製造装置は、レジストを除去する。
[0066]
 次に、製造装置は、基板101上に第1層間絶縁膜111を形成する。第1層間絶縁膜111の形成は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により行われる。これにより、ゲート電極103は第1層間絶縁膜111で覆われる。次に、製造装置は、第1層間絶縁膜111上に半導体膜(図示せず)を形成する。半導体膜の形成は、CVD法等により行われる。次に、製造装置は、半導体膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、製造装置は、半導体膜から半導体層113を形成する。
[0067]
 次に、製造装置は、第1層間絶縁膜111上に第2層間絶縁膜121を形成する。第2層間絶縁膜121の形成は、CVD法等により行われる。これにより、半導体層113は第2層間絶縁膜121で覆われる。
[0068]
 次に、製造装置は、第2層間絶縁膜121にコンタクトホール121H1、121H2を形成する。例えば、製造装置は、第2層間絶縁膜121の上にレジスト(図示せず)を形成する。レジストは、フォトリソグラフィによりパターニングされ、コンタクトホール121H1、121H2が形成される領域を露出し、それ以外の領域を覆う形状に形成される。次に、製造装置は、レジストから露出する領域の第2層間絶縁膜121をドライエッチング技術により除去する。これにより、第2層間絶縁膜121にコンタクトホール121H1、121H2が形成される。コンタクトホール121H1、121H2の形成後、製造装置は、レジストを除去する。
[0069]
 次に、製造装置は、第2層間絶縁膜121上にチタンアルミニウム等の金属膜(図示せず)を形成する。導電体膜の形成は、スパッタ法等により行われる。次に、製造装置は、金属膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、図17に示すように、製造装置は、金属膜からソース電極123、ドレイン電極125及び接続部127を形成する。
[0070]
 次に、図18に示すように、製造装置は、第2層間絶縁膜121上に絶縁層129を形成する。絶縁層129は例えば樹脂膜であり、さらに例えばポジ型のレジストである。絶縁層129の形成は、スピンコート法等により行われる。絶縁層129によって、ソース電極123、ドレイン電極125及び接続部127が覆われる。
[0071]
 次に、製造装置は、絶縁層129に対して1回目の露光処理を行う。1回目の露光処理は、ハーフ露光である。図19に示すように、ハーフ露光では、絶縁層129の上面から絶縁層129の厚さ方向における途中位置expまでの範囲が部分的に露光される。次に、製造装置は、絶縁層129に対して2回目の露光処理を行う。これにより、絶縁層129において、コンタクトホール129H(図14参照)が形成される部分が露光される。
[0072]
 次に、製造装置は、絶縁層129に対して現像処理を行う。現像処理により、絶縁層129は、1回目の露光処理で露光された部分と、2回目の露光処理で露光された部分とが除去される。その結果、図20に示すように、絶縁層129から、第1絶縁膜129Aと、第1絶縁膜129Aよりも厚さが薄い第2絶縁膜129Bとが形成される。また、第2絶縁膜129Bにコンタクトホール129Hが形成される。
[0073]
 次に、製造装置は、基板101の上方にITO等の導電膜(図示せず)を形成する。導電体膜の形成は、スパッタリング法等により行われる。次に、製造装置は、導電膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、図21に示すように、製造装置は、導電膜から電極部130を形成する。
[0074]
 次に、製造装置は、基板101の上方に積層構造の金属膜(図示せず)を形成する。積層構造の金属膜は、例えば、基板101の側から、モリブデン又はモリブデン合金と、アルミニウム又はアルミニウム合金と、モリブデン又はモリブデン合金とがこの順で積層された膜である。金属膜の形成は、スパッタリング法等により行われる。次に、製造装置は、金属膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、図22に示すように、製造装置は、第1金属層141、第2金属層142及び第3金属層143を含む検出電極Rxを形成する。
[0075]
 その後、製造装置は、基板101の上方に絶縁膜150(図14参照)を形成する。絶縁膜150の形成は、CVD法等により行われる。以上の工程を経て、図14に示した指紋センサ部が完成する。
[0076]
 以上説明したように、実施形態1に係る指紋センサ部10は、基板101の一方の面101a側に設けられた複数の駆動電極Txと、一方の面101a側に設けられた複数の検出電極Rxと、を備える。複数の駆動電極Txは、第1方向Dxに並んで配置されている。複数の検出電極Rxは、第1方向Dxと交差する第2方向Dyに並んで配置されている。また、指紋センサ部10は、複数の駆動電極Txのそれぞれと複数の検出電極Rxとの間において、基板101の法線方向Dzに設けられた絶縁層129を備える。基板101の法線方向で、検出電極Rxは、駆動電極Txと交差している。検出電極Rxは、第1金属層141と、第1金属層141よりも一方の面101a側に位置する第2金属層142と、を有する。第1金属層141は、第2金属層142よりも可視光の反射率が低い。これによれば、カバー部材80側から入射してくる光(以下、入射光)の検出電極Rxにおける反射を小さくすることができ、検出電極Rxを目立ちにくくすることができる。このため、指紋センサ部10は、モアレ等の意図しない模様の発生を抑制することができる。
[0077]
 また、指紋センサ部10は、基板101の一方の面101a側に設けられた絶縁膜150、を備える。絶縁膜150は、検出電極Rxを覆っている。絶縁膜150は高屈折率で低反射率の膜であり、例えばシリコン窒化膜である。または、絶縁膜150は、遮光性樹脂膜(例えば、黒色の樹脂膜)である。これにより、指紋センサ部10は、光の反射をさらに低減することができる。
[0078]
 図23は、検出電極を覆う絶縁膜の厚さと、光の反射率との関係を示す図である。図23の横軸は、指紋検出領域FAに入射する光の波長(nm)を示す。380nmから780nmは、可視光の波長範囲である。図23の縦軸は、検出電極Rxからの光の反射率を示す。また、図23において、Dre1は、検出電極Rx上にシリコン窒化膜が設けられておらず、検出電極Rxが大気に晒されている場合の測定データである。Dre2は、検出電極Rx上に厚さ100nmのシリコン窒化膜が設けられている場合の測定データである。Dre3は、検出電極Rx上に厚さ50nmのシリコン窒化膜が設けられている場合の測定データである。図23に示すように、可視光の波長範囲では、データDre2、Dre3は、データDre1よりも反射率が低い。したがって、指紋センサ部10は、絶縁膜150を備えることにより、光の反射をさらに低減することができる。なお、図23に示すように、シリコン窒化膜の厚さと、可視光の反射率との間には相間がある。このため、指紋検出装置の設計者は、可視光の反射率が所望の値となるように、絶縁膜150の厚さを設定してもよい。
[0079]
 また、電極部130は透光性電極であり、検出電極Rxは金属細線である。これにより、検出電極Rxの低抵抗化、低容量化が可能である。また、検出電極Rxは金属細線であるため、電極幅が小さい。これにより、検出電極Rxで覆われる面積を小さくすることができる。このため、指紋センサ部10は、指紋検出領域FAを高開口化することが可能であり、指紋検出領域FAの透光性を高めることができる。
[0080]
 また、絶縁層129は、基板101の法線方向Dzで接続部127と検出電極Rxとの間に配置された第1絶縁膜129Aと、接続部127と電極部130との間に配置された第2絶縁膜129Bと、を備える。第2絶縁膜129Bは、第1絶縁膜129Aよりも厚さが薄い。これによれば、第1絶縁膜129A上に電極部130が配置される場合と比べて、指紋センサ部10は、電極部130の段差を小さくすることができる。これにより、指紋センサ部10は、電極部130に断線が生じる可能性を低減することができる。また、接続部127と検出電極Rxとの間に配置される第1絶縁膜129Aは、第2絶縁膜129Bよりも厚膜であるため、検出電極Rxと駆動電極Txとの間に生じる容量を小さくすることができる。
[0081]
 また、指紋センサ部10は、指紋検出領域FAにおいて、基板101の一方の面101a上に設けられた第1層間絶縁膜111と、第1層間絶縁膜111上に設けられた第2層間絶縁膜121と、を備える。第2層間絶縁膜上に駆動電極Txが設けられている。第1層間絶縁膜111の厚みと、第2層間絶縁膜121の厚みと、駆動電極Txの厚みとの和は、150nm以下であることが好ましい。これにより、駆動電極Txに入射した光の反射を低減することができる。
[0082]
(実施形態2)
 実施形態1では、接続部127がコンタクトホール129Hを介して電極部130に接続することを説明した。しかしながら、本実施形態において、接続部127はコンタクトホールを介さずに、電極部130に接続してもよい。また、第2方向Dyで隣り合う電極部130は、電極部130と同一工程で同時に形成された導電膜によって、互いに接続されていてもよい。
[0083]
 図24は、実施形態2に係る指紋センサ部の構成例を示す平面図である。図25は、実施形態2に係る駆動電極及び検出電極を示す平面図である。図26は、図24において、検出電極と絶縁膜の図示を省略した図である。図27は、実施形態2に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。
[0084]
 図24に示すように、実施形態2に係る指紋センサ部10Aでは、1つの駆動電極Txは、複数の電極部130と、複数の接続部(以下、第1接続部)127と、複数の第2接続部133と、を有する。1つの駆動電極Txにおいて、複数の電極部130は第2方向Dyに並んでおり、互いに離して配置されている。また、1つの駆動電極Txにおいて、第1接続部127及び第2接続部133は、複数の電極部130のうち隣り合う電極部同士をそれぞれ接続している。例えば、図27に示すように、第1接続部127上に第2接続部133が設けられている。
[0085]
 図25から図27に示すように、第1接続部127の両端は、電極部130において基板101と対向する側の面に接触している。また、第2接続部133は、電極部130と同一工程で同時に形成された膜である。第2接続部133は、電極部130と一体となっている。また、第2接続部133と検出電極Rxとの間には、絶縁膜135が設けられている。これにより、検出電極Rxと駆動電極Txとの間が絶縁されている。絶縁膜135は、例えば樹脂絶縁膜である。
[0086]
 次に、図27に示した指紋センサ部の製造方法を工程順に説明する。図28から図31は、実施形態2に係る指紋センサ部の製造方法を示す断面図である。図28において、製造装置(図示せず)がソース電極123、ドレイン電極125及び接続部127を形成する工程までは、実施形態1に係る指紋センサ部の製造方法(図15から図17参照)と同じである。
[0087]
 ソース電極123、ドレイン電極125及び接続部127の形成後、図29に示すように、製造装置は、額縁領域GAにのみ絶縁層129を形成する。また、製造装置は、絶縁層129にコンタクトホール129Hを形成する。例えば、製造装置は、基板101の上方に絶縁膜(図示せず)を形成する。絶縁膜によって、ソース電極123、ドレイン電極125及び接続部127が覆われる。次に、製造装置は、絶縁膜に対して露光処理を行う。これにより、絶縁膜において、指紋検出領域FAに位置する部分と、コンタクトホール129Hが形成される部分とが露光される。次に、製造装置は、絶縁膜に現像処理を行って、露光された部分を除去する。これにより、製造装置は、額縁領域GAに絶縁層129を形成すると共に、絶縁層129にコンタクトホール129Hを形成する。
[0088]
 次に、図30に示すように、製造装置は、基板101の上方にITO等の導電膜(図示せず)を形成する。導電体膜の形成は、スパッタリング法等により行われる。次に、製造装置は、導電膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、図21に示すように、製造装置は、導電膜から電極部130と、第2接続部133とを形成する。
[0089]
 次に、図31に示すように、製造装置は、指紋検出領域FAにのみ絶縁膜135を形成する。例えば、製造装置は、基板101の上方に絶縁膜(図示せず)を形成する。絶縁膜によって、電極部130等が覆われる。次に、製造装置は、絶縁膜に対して露光処理を行う。これにより、絶縁膜は、第2接続部133上に位置する部分を除いて露光される。次に、製造装置は、絶縁膜に現像処理を行って、露光された部分を除去する。これにより、製造装置は、第2接続部133上に絶縁層129を形成する。
[0090]
 これ以降の工程は、実施形態1と同じである。製造装置は、図27に示したように、第1金属層141、第2金属層142及び第3金属層143を含む検出電極Rxを絶縁層129上に形成する。そして、製造装置は、基板101の上方に絶縁膜150(図27参照)を形成する。絶縁膜150の形成は、CVD法等により行われる。以上の工程を経て、図27に示した指紋センサ部10Aが完成する。
[0091]
 実施形態2に係る指紋センサ部10Aにおいても、検出電極Rxは、第1金属層141と第2金属層142と、を有する。第1金属層141は、第2金属層142よりも可視光の反射率が低い。これにより、指紋センサ部10Aは、検出電極Rxによる光の反射を低減することができ、この反射に起因する意図しない模様(例えば、モアレ、光を反射した模様)の発生を抑制することができる。また、接続部127を小さくすることができ、接続部127で覆われる面積を小さくすることができる。これにより、指紋センサ部10Aは、指紋検出領域FAをさらに高開口化することが可能であり、指紋検出領域FAの透光性をさらに高めることができる。
[0092]
(実施形態3)
 図32は、実施形態3に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。図32に示すように、実施形態3に係る指紋センサ部10Bでは、指紋検出領域FAにおいて、基板101と電極部130との間に絶縁層129が配置されている。例えば、第2層間絶縁膜121上に絶縁層129が配置され、絶縁層129上に電極部130が配置されている。
[0093]
 指紋検出領域FAにおいて、基板101上に絶縁層129を配置する工程は、図29を参照しながら説明した絶縁層129の露光処理で、絶縁層129を残す領域に光が入射しないようにマスクすればよい。これにより、基板101上に絶縁層129が配置される。
[0094]
 実施形態3に係る指紋センサ部10Bにおいても、検出電極Rxは、第1金属層141と第2金属層142と、を有する。第1金属層141は、第2金属層142よりも可視光の反射率が低い。これにより、指紋センサ部10Bは、検出電極Rxによる光の反射を低減することができ、この反射に起因する意図しない模様の発生を抑制することができる。
[0095]
 また、絶縁層129が、指紋検出領域FAと一致又はほぼ一致する表示領域AAにも設けられることで、表示領域AAの表示面が平坦となる。また、上述の第1絶縁膜129A(図14参照)を除去する工程がなくなるため、指紋センサ部10A(図14参照)と比べて、指紋センサ部10Bの製造工程数を低減できる。
[0096]
(実施形態4)
 図33は、実施形態4に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。図33に示すように、実施形態4に係る指紋センサ部10Cでは、基板101と電極部130との間に第1層間絶縁膜111及び第2層間絶縁膜121は配置されていない。指紋検出領域FAにおいて、基板101上に絶縁層129が配置されており、絶縁層129上に電極部130が配置されている。
[0097]
 指紋検出領域FAから第1層間絶縁膜及111び第2層間絶縁膜121を除去する工程は、図16を参照しながら説明したコンタクトホール121H1、121H2の形成工程の前後で行えばよい。例えば、コンタクトホール121H1、121H2が形成される前又は後で、製造装置(図示せず)は、フォトリソグラフィ技術及びウェットエッチング技術により、指紋検出領域FAの第2層間絶縁膜121及び第1層間絶縁膜111を順次除去すればよい。
[0098]
 実施形態4に係る指紋センサ部10Cにおいても、検出電極Rxは、第1金属層141と第2金属層142と、を有する。第1金属層141は、第2金属層142よりも可視光の反射率が低い。これにより、指紋センサ部10Cは、検出電極Rxによる光の反射を低減することができ、この反射に起因する意図しない模様(例えば、モアレ、光を反射した模様)の発生を抑制することができる。また、指紋検出領域FAには、第1層間絶縁膜111及び第2層間絶縁膜121が配置されていない。これにより、指紋センサ部10Cは、指紋検出領域FAの電極部130の位置においても、光の反射を低減することができる。
[0099]
 また、第1層間絶縁膜111と第2層間絶縁膜121とにシリコン窒化膜が用いられる場合、電極部130側から入射した光の反射光に色がついてしまう(例えば、反射光が赤みを帯びてしまう)。このため、指紋検出領域FAと一致又はほぼ一致する表示領域AAには、第1層間絶縁膜111と第2層間絶縁膜121とが配置されていないことが好ましい。これにより、反射光が意図せず赤みを帯びることを防ぐことができ、反射光の色あいを改善することができる。このため、表示領域AAに表示される画像の質を高めることができる。
[0100]
(実施形態5)
 図34は、実施形態5に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。図34に示すように、実施形態4に係る指紋センサ部10Dでは、基板101と電極部130との間に第1層間絶縁膜111及び第2層間絶縁膜121が配置されていない。また、基板101と電極部130との間に、絶縁層129(図33参照)も配置されていない。指紋検出領域FAにおいて、基板101上に電極部130が配置されており、電極部130は基板101に接している。また、基板101上に接続部127が配置されており、接続部127は基板101に接している。
[0101]
 実施形態5に係る指紋センサ部10Dにおいても、検出電極Rxは、第1金属層141と第2金属層142と、を有する。第1金属層141は、第2金属層142よりも可視光の反射率が低い。これにより、指紋センサ部10Dは、検出電極Rxによる光の反射を低減することができ、この反射に起因する意図しない模様の発生を抑制することができる。また、指紋検出領域FAには、第1層間絶縁膜111及び第2層間絶縁膜121が配置されていない。これにより、指紋センサ部10Dは、指紋検出領域FAの電極部130の位置においても、光の反射を低減することができる。また、電極部130の位置には、絶縁層129(図33参照)も配置されていない。これにより、指紋センサ部10Dは、電極部130の位置の透光性を高めることができる。
[0102]
 図35は、駆動電極の電極部に入射する光の波長と、光の反射率との関係を示す図である。図35の横軸は、電極部130に入射する光の波長(nm)を示す。380nmから780nmは、可視光の波長範囲である。図35の縦軸は、電極部130からの光の反射率を示す。図35において、L11は、指紋センサ部10Dの測定データである。L12は、基板101と電極部130との間にシリコン窒化膜が配置されている指紋センサ部の測定データである。図35に示すように、可視光の波長範囲において、特に、赤色の波長範囲(例えば、620nmから780nm)では、L11はL12よりも反射率が低い。図35に示すように、指紋センサ部10Dは、特に、赤みを帯びた光の反射を低減することができるので、反射光の色あいを改善することができる。
[0103]
(実施形態6)
 図36は、実施形態6に係る指紋センサ部の構成例を示す断面図である。図36に示すように、図35の絶縁膜上150上に絶縁膜160を設けてもよい。絶縁膜160は、例えば樹脂膜であり、スピンコート法又は印刷により形成される。図36に示す構成によれば、駆動電極Txや検出電極Rxなど、指紋センサ部10Eの検出面は、絶縁膜160で保護される。このため、指紋検出装置100は信頼性を高めることができる。
[0104]
(実施形態7)
 図37は、実施形態7に係る指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。図38は、実施形態7に係る検出電極の構成例を示す平面図である。図39は、実施形態7に係る検出電極の構成例を示す平面図である。図39は、図38の部分拡大図である。実施形態7では、駆動電極ドライバ15と駆動電極Txとは、駆動電極Txが延びる第2方向Dyに並べられている。複数の検出電極選択回路14は、第1方向Dxに、複数の駆動電極Txを挟むように、配置されている。
[0105]
 駆動電極ドライバ15は、シフトレジスタ回路151と、バッファー回路152とを含む。シフトレジスタ回路151は、駆動電極Txを時分割的に順次選択する。バッファー回路152は、選択された駆動電極Txに駆動信号Vsを増幅して供給する。複数の給電線PLは、バッファー回路152への外部から給電する。給電線PLは、例えば、第2方向Dyの両端および中央部分へ給電する。これにより、上からの給電をせず、駆動電極ドライバ15の外から直接給電できるので、給電途中の負荷が抑制されている。
[0106]
 図39に示すように、ダミー電極dmpは、金属などの導電線材料が第1方向に連続せず、途切れている。図39に示すように、スリットSLTが、導電性材料を区切る。これにより、検出電極RXが目立たなくなり、不可視化される。
[0107]
 以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。実施形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、実施形態1では、表示装置1としてカラー表示可能な透過型液晶表示装置を示したが、本発明はカラー表示対応の透過型液晶表示装置に限定されず、モノクロ表示対応の透過型液晶表示装置であってもよい。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
[0108]
 例えば、本態様の指紋検出装置及び表示装置は、以下の態様をとることができる。
(1)基板と、
 前記基板の一方の面側に設けられ、第1方向に並んで配置された複数の駆動電極と、
 前記一方の面側に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に並んで配置された複数の検出電極と、
 前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の検出電極との間において、前記基板の法線方向に設けられた絶縁層と、を備え、
 前記基板の法線方向で、前記検出電極は、前記駆動電極と交差しており、
 前記検出電極は、
 第1金属層と、
 前記第1金属層よりも前記一方の面側に位置する第2金属層と、を有し、
 前記第1金属層は、前記第2金属層よりも可視光の反射率が低い、指紋検出装置。
(2)前記一方の面側に設けられて前記検出電極を覆う絶縁膜、をさらに備え、
 前記絶縁膜は、シリコン窒化膜及び遮光性絶縁膜の少なくとも一方を含む、上記(1)に記載の指紋検出装置。
(3)前記駆動電極は、
 平面視で互いに離して配置された複数の電極部と、
 前記複数の電極部のうちの隣り合う電極部同士を接続する接続部と、を有し、
 前記電極部は透光性電極であり、
 前記検出電極は金属細線である、上記(1)又は(2)に記載の指紋検出装置。
(4)前記絶縁層は、
 前記基板の法線方向で前記接続部と前記検出電極との間に配置された第1絶縁膜と、
 前記接続部と前記電極部との間に配置された第2絶縁膜と、をさらに備え、
 前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜よりも厚さが薄い、上記(3)に記載の指紋検出装置。
(5)前記電極部は、
 電極部本体と、
 前記電極部本体から隣り合う電極部側に突き出た、平面視での凸部と、を有し、
 前記接続部と前記凸部との間に前記第2絶縁膜が配置されている、上記(4)に記載の指紋検出装置。
(6)前記基板の一方の面側に設けられた層間絶縁膜、をさらに備え、
 前記層間絶縁膜は、前記基板と前記駆動電極との間に配置されており、
 前記層間絶縁膜の厚みと前記駆動電極の厚みとの和は、150nm以下である、上記(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の指紋検出装置。
(7)前記基板の一方の面に設けられた層間絶縁膜、をさらに備え、
 前記基板は、
 前記複数の駆動電極及び前記複数の検出電極が配置される指紋検出領域と、
 前記指紋検出領域に隣接する額縁領域と、を有し、
 前記層間絶縁膜は、前記額縁領域に配置され、前記指紋検出領域には配置されない、上記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の指紋検出装置。
(8)前記基板の一方の面に設けられた層間絶縁膜、をさらに備え、
 前記基板は、
 前記複数の駆動電極及び前記複数の検出電極が配置される指紋検出領域と、
 前記指紋検出領域に隣接する額縁領域と、を有し、
 前記額縁領域では、前記基板上に前記層間絶縁膜が配置され、
 前記指紋検出領域では、前記基板上に前記駆動電極が配置されている、上記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の指紋検出装置。
(9)表示パネルと、
 前記表示パネルと対向して配置される指紋検出装置と、を備え、
 前記指紋検出装置は、
 基板と、
 前記基板の一方の面側に設けられ、第1方向に並んで配置された複数の駆動電極と、
 前記一方の面側に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に並んで配置された複数の検出電極と、
 前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の検出電極との間において、前記基板の法線方向に設けられた絶縁層と、を備え、
 前記基板の法線方向で、前記検出電極は、前記駆動電極と交差しており、
 前記検出電極は、
 第1金属層と、
 前記第1金属層よりも前記一方の面側に位置する第2金属層と、を有し、
 前記第1金属層は、前記第2金属層よりも可視光の反射率が低い、表示装置。

符号の説明

[0109]
1 表示装置
10、10A、10B、10C、10D、10E 指紋センサ部
30 表示パネル
30A 画素基板
30B 対向基板
40 検出部
71、72 接着層
75、76 フレキシブル基板
80 カバー部材
81 加飾層
100 指紋検出装置
101 基板
101a 一方の面
103 ゲート電極
111 第1層間絶縁膜
121 第2層間絶縁膜
113 半導体層
121H1、121H2、129H コンタクトホール
123 ソース電極
125 ドレイン電極
127 接続部(第1接続部)
129、135 絶縁膜
129A 第1絶縁膜
129B 第2絶縁膜
130 電極部
130A 第1電極部
130B 第2電極部
131 電極部本体
132 凸部
133 第2接続部
135 絶縁膜
141 第1金属層
142 第2金属層
143 第3金属層
150 絶縁膜
Dx 第1方向
Dy 第2方向
Dz 法線方向
FA 指紋検出領域
GA 額縁領域
Lcent 中心線
Pb、Ppix、Prx、Pt 配置間隔
Pix 各画素
Rx 検出電極
RxB 屈曲部
RxL1 第1直線部
RxL2 第2直線部
Tr 薄膜トランジスタ
Tx 駆動電極

請求の範囲

[請求項1]
 基板と、
 前記基板の一方の面側に設けられ、第1方向に並んで配置された複数の駆動電極と、
 前記一方の面側に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に並んで配置された複数の検出電極と、
 前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の検出電極との間において、前記基板の法線方向に設けられた絶縁層と、を備え、
 前記基板の法線方向で、前記検出電極は、前記駆動電極と交差しており、
 前記検出電極は、
 第1金属層と、
 前記第1金属層よりも前記一方の面側に位置する第2金属層と、を有し、
 前記第1金属層は、前記第2金属層よりも可視光の反射率が低い、指紋検出装置。
[請求項2]
 前記一方の面側に設けられて前記検出電極を覆う絶縁膜、をさらに備え、
 前記絶縁膜は、シリコン窒化膜及び遮光性樹脂膜の少なくとも一方を含む、請求項1に記載の指紋検出装置。
[請求項3]
 前記駆動電極は、
 平面視で互いに離して配置された複数の電極部と、
 前記複数の電極部のうちの隣り合う電極部同士を接続する接続部と、を有し、
 前記電極部は透光性電極であり、
 前記検出電極は金属細線である、請求項1又は2に記載の指紋検出装置。
[請求項4]
 前記絶縁層は、
 前記基板の法線方向で前記接続部と前記検出電極との間に配置された第1絶縁膜と、
 前記接続部と前記電極部との間に配置された第2絶縁膜と、をさらに備え、
 前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜よりも厚さが薄い、請求項3に記載の指紋検出装置。
[請求項5]
 前記電極部は、
 電極部本体と、
 前記電極部本体から隣り合う電極部側に突き出た、平面視での凸部と、を有し、
 前記接続部と前記凸部との間に前記第2絶縁膜が配置されている、請求項4に記載の指紋検出装置。
[請求項6]
 前記基板の一方の面側に設けられた層間絶縁膜、をさらに備え、
 前記層間絶縁膜は、前記基板と前記駆動電極との間に配置されており、
 前記層間絶縁膜の厚みと前記駆動電極の厚みとの和は、150nm以下である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の指紋検出装置。
[請求項7]
 前記基板の一方の面に設けられた層間絶縁膜、をさらに備え、
 前記基板は、
 前記複数の駆動電極及び前記複数の検出電極が配置される指紋検出領域と、
 前記指紋検出領域に隣接する額縁領域と、を有し、
 前記層間絶縁膜は、前記額縁領域に配置され、前記指紋検出領域には配置されない、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の指紋検出装置。
[請求項8]
 前記基板の一方の面に設けられた層間絶縁膜、をさらに備え、
 前記基板は、
 前記複数の駆動電極及び前記複数の検出電極が配置される指紋検出領域と、
 前記指紋検出領域に隣接する額縁領域と、を有し、
 前記額縁領域では、前記基板上に前記層間絶縁膜が配置され、
 前記指紋検出領域では、前記基板上に前記駆動電極が配置されている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の指紋検出装置。
[請求項9]
 表示パネルと、
 前記表示パネルと対向して配置される指紋検出装置と、を備え、
 前記指紋検出装置は、
 基板と、
 前記基板の一方の面側に設けられ、第1方向に並んで配置された複数の駆動電極と、
 前記一方の面側に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に並んで配置された複数の検出電極と、
 前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の検出電極との間において、前記基板の法線方向に設けられた絶縁層と、を備え、
 前記基板の法線方向で、前記検出電極は、前記駆動電極と交差しており、
 前記検出電極は、
 第1金属層と、
 前記第1金属層よりも前記一方の面側に位置する第2金属層と、を有し、
 前記第1金属層は、前記第2金属層よりも可視光の反射率が低い、表示装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]

[ 図 25]

[ 図 26]

[ 図 27]

[ 図 28]

[ 図 29]

[ 図 30]

[ 図 31]

[ 図 32]

[ 図 33]

[ 図 34]

[ 図 35]

[ 図 36]

[ 図 37]

[ 図 38]

[ 図 39]