CN116207117A - 检测装置及显示装置 - Google Patents

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inorganic insulating
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gate
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Abstract

检测装置具有：绝缘基板；多个光电转换元件，排列在绝缘基板的检测区域，并分别输出与被照射的光相应的信号；第一开关元件，与多个光电转换元件分别对应设置，并包括第一半导体、源极电极和漏极电极；以及无机绝缘层，在绝缘基板的法线方向上设置在光电转换元件与第一开关元件之间。

Description

检测装置及显示装置
本申请是国际申请日为2019年11月05日、国际申请号为PCT/JP2019/043292、发明名称为“检测装置及显示装置”的PCT申请的进入国家阶段日为2021年05月20日、申请号为201980076544.7的中国国家阶段申请的分案申请，其全部内容结合于此以作为参考。
技术领域
本发明涉及检测装置及显示装置。
背景技术
近年来，作为用于个人认证等的指纹传感器，已知有光学式指纹传感器(例如专利文献1)。光学式指纹传感器具有输出的信号根据被照射的光量而变化的光电转换元件。专利文献1所记载的指纹传感器中，在半导体基板上排列有多个光电二极管等光电转换元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2018/0012069号说明书
发明内容
发明要解决的技术问题
在绝缘基板上形成薄膜晶体管、各种布线以作为驱动光电转换元件的背板的情况下，对光电转换元件、电极进行成膜时，存在杂质侵入薄膜晶体管的可能性。因此，薄膜晶体管的可靠性有可能降低。
本发明的目的在于，提供能够确保可靠性的检测装置及显示装置。
用于解决技术问题的方案
本发明的一方面的检测装置具有：绝缘基板；多个光电转换元件，排列于所述绝缘基板的检测区域，并分别输出与被照射的光相应的信号；第一开关元件，与多个所述光电转换元件分别对应设置，并包括第一半导体、源极电极和漏极电极；以及无机绝缘层，在所述绝缘基板的法线方向上设置于所述光电转换元件与所述第一开关元件之间。
本发明的一方面的显示装置具有：上述检测装置；以及显示面板，具有用于显示图像的显示元件，并且所述显示面板与所述检测装置相对配置。
附图说明
图1为示出第一实施方式涉及的检测装置的俯视图。
图2为示出第一实施方式涉及的检测装置的构成例的框图。
图3为示出检测装置的电路图。
图4为示出局部检测区域的电路图。
图5为示出检测装置的动作例的时序波形图。
图6为示意性地示出第一实施方式涉及的检测装置的局部检测区域的俯视图。
图7为沿着图6的VII-VII’线的剖视图。
图8为示出第二实施方式涉及的检测装置的概要剖面构成的剖视图。
图9为示出第三实施方式涉及的检测装置的概要剖面构成的剖视图。
图10为示意性地示出第四实施方式涉及的检测装置的局部检测区域的俯视图。
图11为沿着图10的XI-XI’线的剖视图。
图12为示出第五实施方式涉及的显示装置的概要剖面构成的剖视图。
具体实施方式
参照附图对用于实施发明的方式(实施方式)进行详细说明。本发明并不限定于以下的实施方式所记载的内容。另外，以下所记载的构成要素中包括本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。而且，以下所记载的构成要素能够适当组合。需要说明的是，公开只不过是一个例子，对于本领域技术人员在保持发明主旨的范围内容易想到的适当变更，当然也包括在本发明的范围内。另外，为了使说明更加清楚，在附图中有时与实际的样式相比示意性地示出各部分的宽度、厚度、形状等，但终究不过是一个例子，并不限定本发明的解释。另外，在本说明书和各图中，对于与在已出现的图中所述的要素相同的要素标注相同的附图标记并适当省略详细说明。
(第一实施方式)
图1为示出第一实施方式涉及的检测装置的俯视图。图2为示出第一实施方式涉及的检测装置的构成例的框图。如图1所示，检测装置1具有：绝缘基板21、传感器部10、栅极线驱动电路15、信号线选择电路16、模拟前端电路(以下表示为AFE(Analog Front End：模拟前端))48、控制电路102以及电源电路103。
如图1所示，控制基板101经由柔性印刷基板71与绝缘基板21电连接。在柔性印刷基板71设置有AFE48。在控制基板101设置有控制电路102和电源电路103。控制电路102例如是FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程逻辑门阵列)。控制电路102向传感器部10、栅极线驱动电路15以及信号线选择电路16供给控制信号，并控制传感器部10的检测动作。电源电路103将电源信号SVS(参照图4)等电压信号提供给传感器部10和栅极线驱动电路15。
如图1所示，绝缘基板21具有检测区域AA和周边区域GA。检测区域AA是与传感器部10所具有的多个光电二极管PD(参照图4)重叠的区域。周边区域GA是检测区域AA的外侧的区域，是不与光电二极管PD重叠的区域。即，周边区域GA是检测区域AA的外周与绝缘基板21的端部之间的区域。栅极线驱动电路15及信号线选择电路16设置于周边区域GA。
如图2所示，检测装置1还具有检测控制部11和检测部40。检测控制部11的功能的一部分或全部包括于控制电路102。另外，检测部40之中的AFE48以外的功能的一部分或者全部包括于控制电路102。
传感器部10是具有作为光电转换元件的光电二极管PD的光传感器。传感器部10具有的光电二极管PD将对应于被照射的光的电信号作为检测信号Vdet输出至信号线选择电路16。另外，传感器部10按照从栅极线驱动电路15供给的栅极驱动信号VGCL来进行检测。
检测控制部11是向栅极线驱动电路15、信号线选择电路16及检测部40分别供给控制信号，并对这些部件的动作进行控制的电路。检测控制部11将开始信号STV、时钟信号CK、复位信号RST1等各种控制信号供给至栅极线驱动电路15。另外，检测控制部11将选择信号SEL等各种控制信号供给至信号线选择电路16。
栅极线驱动电路15是基于各种控制信号驱动多个栅极线GCL(参照图3)的电路。栅极线驱动电路15按照顺序或同时选择多个栅极线GCL，并将栅极驱动信号VGCL供给至所选择的栅极线GCL。由此，栅极线驱动电路15选择与栅极线GCL连接的多个光电二极管PD。
信号线选择电路16是按照顺序或同时选择多个信号线SGL(参照图3)的开关电路。信号线选择电路16根据从检测控制部11供给的选择信号SEL，连接被选择的信号线SGL和AFE48。由此，信号线选择电路16将光电二极管PD的检测信号Vdet输出到检测部40。信号线选择电路16例如是多路复用器。
检测部40具备AFE48、信号处理部44、坐标提取部45、存储部46以及检测定时控制部47。检测定时控制部47根据从检测控制部11供给的控制信号进行控制，以使得AFE48、信号处理部44以及坐标提取部45同步地动作。
AFE48是至少具有检测信号放大部42和A/D转换部43的功能的信号处理电路。检测信号放大部42放大检测信号Vdet。A/D转换部43将从检测信号放大部42输出的模拟信号转换为数字信号。
信号处理部44是根据AFE48的输出信号来检测输入到传感器部10的规定的物理量的逻辑电路。信号处理部44在手指接触或接近检测面的情况下，能够根据来自AFE48的信号检测手指、手掌的表面的凹凸。
存储部46临时保存由信号处理部44运算出的信号。存储部46例如也可以是RAM(RandomAccessMemory：随机存取存储器)、寄存器电路等。
坐标提取部45是在信号处理部44中检测到手指接触或接近时求出手指等的表面的凹凸的检测坐标的逻辑电路。坐标提取部45对从传感器部10的各光电二极管PD输出的检测信号Vdet进行组合，以生成表示手指等的表面的凹凸的形状的二维信息。需要说明的是，坐标提取部45也可以不计算检测坐标而是将检测信号Vdet作为传感器输出Vo来进行输出。
接着，对检测装置1的电路构成例以及动作例进行说明。图3为示出检测装置的电路图。图4为示出局部检测区域的电路图。图5是示出检测装置的动作例的时序波形图。
如图3所示，传感器部10具有以矩阵状排列的多个局部检测区域PAA。如图4所示，局部检测区域PAA包括光电二极管PD、电容元件Ca以及第一开关元件Tr。第一开关元件Tr与光电二极管PD对应地设置。第一开关元件Tr由薄膜晶体管构成，在该例子中，由n沟道的MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)型的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)构成。第一开关元件Tr的栅极与栅极线GCL连接。第一开关元件Tr的源极与信号线SGL连接。第一开关元件Tr的漏极与光电二极管PD的阳极及电容元件Ca连接。
从电源电路103向光电二极管PD的阴极供给电源信号SVS。另外，从电源电路103向电容元件Ca供给成为电容元件Ca的初始电位的基准信号VR1。
若光照射到局部检测区域PAA，则与光量相应的电流会在光电二极管PD中流动，由此电荷蓄积在电容元件Ca中。若第一开关元件Tr导通，则电流与蓄积在电容元件Ca中的电荷相应地在信号线SGL中流动。信号线SGL经由信号线选择电路16连接至AFE48。由此，检测装置1能够按照局部检测区域PAA来检测与照射到光电二极管PD的光的光量相应的信号。
如图3所示，栅极线GCL在第一方向Dx上延伸，并与在第一方向Dx上排列的多个局部检测区域PAA连接。另外，多个栅极线GCL1、GCL2、……、GCL8沿第二方向Dy排列，并分别与栅极线驱动电路15连接。需要说明的是，在以下的说明中，在无需区分说明多个栅极线GCL1、GCL2、……、GCL8的情况下，仅表示为栅极线GCL。栅极线GCL的数量虽为8条，但终究不过是一个例子，栅极线GCL也可以排列8条以上、例如256条。
需要说明的是，第一方向Dx是与绝缘基板21平行的面内的一方向，例如是与栅极线GCL平行的方向。另外，第二方向Dy是与绝缘基板21平行的面内的一方向，是与第一方向Dx正交的方向。需要说明的是，第二方向Dy也可以与第一方向Dx不是正交而是交叉。绝缘基板21的法线方向是与第一方向Dx及第二方向Dy正交的方向。
信号线SGL在第二方向Dy上延伸，并与在第二方向Dy上排列的多个局部检测区域PAA连接。另外，多个信号线SGL1、SGL2、……、SGL12排列在第一方向Dx上，并分别与信号线选择电路16以及复位电路17连接。信号线SGL的数量是12条，但终究不过是一个例子，信号线SGL也可以排列12条以上、例如252条。另外，在图3中，在信号线选择电路16与复位电路17之间设置有传感器部10。并不限定于此，信号线选择电路16和复位电路17也可以分别连接到信号线SGL的相同方向上的端部。
栅极线驱动电路15经由电平移位器151接收开始信号STV、时钟信号CK、复位信号RST1等各种控制信号。栅极线驱动电路15具有多个第二开关元件TrG(参照图7)。栅极线驱动电路15通过第二开关元件TrG的动作，以分时方式依次选择多个栅极线GCL1、GCL2、……、GCL8。栅极线驱动电路15经由所选择的栅极线GCL向多个第一开关元件Tr供给栅极驱动信号VGCL。由此，在第一方向Dx上排列的多个局部检测区域PAA被选择为检测对象。
信号线选择电路16具有多个选择信号线Lsel、多个输出信号线Lout以及第三开关元件TrS。多个第三开关元件TrS分别对应于多个信号线SGL而设置。6条信号线SGL1、SGL2、……、SGL6与共同的输出信号线Lout1连接。6条信号线SGL7、SGL8、……、SGL12与共同的输出信号线Lout2连接。输出信号线Lout1、Lout2分别与AFE48连接。
这里，将信号线SGL1、SGL2、……、SGL6设为第一信号线块，将信号线SGL7、SGL8、……、SGL12设为第二信号线块。多个选择信号线Lsel分别与一个信号线块中包括的第三开关元件TrS的栅极连接。此外，一条选择信号线Lsel与多个信号线块的第三开关元件TrS的栅极连接。具体而言，选择信号线Lsel1、Lsel2、……、Lsel6与和信号线SGL1、SGL2、……、SGL6对应的第三开关元件TrS连接。另外，选择信号线Lsel1连接到与信号线SGL1对应的第三开关元件TrS和与信号线SGL7对应的第三开关元件TrS。选择信号线Lsel2连接到与信号线SGL2对应的第三开关元件TrS和与信号线SGL8对应的第三开关元件TrS。
控制电路102(参照图1)经由电平移位器161将选择信号SEL依次供给到选择信号线Lsel。由此，信号线选择电路16通过第三开关元件TrS的动作，在一个信号线块中以分时方式依次选择信号线SGL。另外，信号线选择电路16在多个信号线块中同时一条一条地选择信号线SGL。通过这样的构成，检测装置1能够减少包括AFE48的IC(Integrated Circuit：集成电路)的数量或IC的端子数。
如图3所示，复位电路17具有基准信号线Lvr、复位信号线Lrst以及第四开关元件TrR。第四开关元件TrR与多个信号线SGL对应地设置。基准信号线Lvr与多个第四开关元件TrR的源极或者漏极中的一方连接。复位信号线Lrst与多个第四开关元件TrR的栅极连接。
控制电路102经由电平移位器171将复位信号RST2供给到复位信号线Lrst。由此，多个第四开关元件TrR导通，多个信号线SGL与基准信号线Lvr电连接。电源电路103向基准信号线Lvr供给基准信号VR1。由此，基准信号VR1被供给至多个局部检测区域PAA中包括的电容元件Ca。
如图5所示，检测装置1具有复位期间Prst、曝光期间Pex以及读出期间Pdet。电源电路103在复位期间Prst、曝光期间Pex以及读出期间Pdet，向光电二极管PD的阴极供给电源信号SVS。此外，在复位期间Prst开始前的时刻，控制电路102向复位电路17供给高电平电压信号的基准信号VR1和复位信号RST2。控制电路102向栅极线驱动电路15供给开始信号STV，复位期间Prst开始。
在复位期间Prst中，栅极线驱动电路15中包括的移位寄存器根据开始信号STV、时钟信号CK及复位信号RST1，依次选择栅极线GCL。栅极线驱动电路15将栅极驱动信号VGCL依次供给至栅极线GCL。栅极驱动信号VGCL具有包括高电平电压VGH和低电平电压VGL的脉冲状波形。在图5中，设置有256条栅极线GCL，栅极驱动信号VGCL1、……、VGCL256被依次供给到各栅极线GCL。
由此，在复位期间Prst中，所有的局部检测区域PAA的电容元件Ca依次与信号线SGL电连接，并被供给基准信号VR1。其结果，电容元件Ca的电容被复位。
在栅极驱动信号VGCL256被供给至栅极线GCL之后，曝光期间Pex开始。需要说明的是，与各栅极线GCL对应的局部检测区域PAA中的实际的曝光期间Pex1、……、Pex256的开始的定时及结束的定时不同。曝光期间Pex1、……、Pex256分别在栅极驱动信号VGCL在复位期间Prst从高电平电压VGH变化为低电平电压VGL的定时开始。此外，曝光期间Pex1、……、Pex256分别在栅极驱动信号VGCL在读出期间Pdet从低电平电压VGL变化为高电平电压VGH的定时结束。曝光期间Pex1、……、Pex256的曝光时间的长度相等。
在曝光期间Pex中，电流与照射到光电二极管PD的光相应地在各局部检测区域PAA中流动。其结果，电荷蓄积在各电容元件Ca中。
在读出期间Pdet开始之前的定时，控制电路102使复位信号RST2成为低电平电压。由此，复位电路17的动作停止。在读出期间Pdet中，与复位期间Prst同样，栅极线驱动电路15向栅极线GCL依次供给栅极驱动信号VGCL1、……、VGCL256。
例如，在栅极驱动信号VGCL1为高电平电压VGH的期间，控制电路102将选择信号SEL1、……、SEL6依次供给到信号线选择电路16。由此，由栅极驱动信号VGCL1选择的局部检测区域PAA的信号线SGL依次或者同时连接到AFE48。其结果，检测信号Vdet被供给到AFE48。同样地，在各栅极驱动信号VGCL成为高电平电压VGH的每个期间，信号线选择电路16依次选择信号线SGL。由此，在读出期间Pdet中，检测装置1能够将所有的局部检测区域PAA的检测信号Vdet输出至AFE48。
检测装置1也可以反复执行复位期间Prst、曝光期间Pex以及读出期间Pdet来进行指纹检测。或者，检测装置1也可以在检测出手指等接触或接近检测面的定时开始检测动作。
接着，对检测装置1的详细构成进行说明。图6为示意性地示出第一实施方式涉及的检测装置的局部检测区域的俯视图。图7为沿着图6的VII-VII’线的剖视图。在图7中，为了示出检测区域AA的层构造与周边区域GA的层构造之间的关系，示意性地连续示出沿着VII-VII’线的剖面和周边区域GA的包括第二开关元件TrG的部分的剖面。并且，在图7中，示意性地连续示出周边区域GA的包括端子部72的部分的剖面。
需要说明的是，在检测装置1的说明中，在与绝缘基板21的表面垂直的方向上，将从绝缘基板21朝向光电二极管PD的方向设为“上侧”。将从光电二极管PD朝向绝缘基板21的方向设为“下侧”。另外，“俯视观察”表示从与绝缘基板21的表面垂直的方向观察的情况。
如图6所示，局部检测区域PAA是由栅极线GCL和信号线SGL包围的区域。在本实施方式中，栅极线GCL包括第一栅极线GCLA及第二栅极线GCLB。第一栅极线GCLA与第二栅极线GCLB重叠设置。第一栅极线GCLA和第二栅极线GCLB隔着绝缘层(第五无机绝缘层22c以及第六无机绝缘层22d(参照图7))设置在不同的层。第一栅极线GCLA与第二栅极线GCLB在任意部位电连接，并被供给具有相同电位的栅极驱动信号VGCL。第一栅极线GCLA及第二栅极线GCLB中的至少一方与栅极线驱动电路15连接。需要说明的是，在图6中，第一栅极线GCLA和第二栅极线GCLB具有不同的宽度，但是也可以是相同的宽度。
光电二极管PD设置于由栅极线GCL和信号线SGL包围的区域。光电二极管PD包括第三半导体31、上部电极34以及下部电极35。光电二极管PD例如是PIN(Positive IntrinsicNegative Diode：正-本征-负二极管)型的光电二极管。
如图6所示，上部电极34经由连接布线36与电源信号线Lvs连接。电源信号线Lvs是向光电二极管PD供给电源信号SVS的布线。在本实施方式中，电源信号线Lvs与信号线SGL重叠并在第二方向Dy上延伸。在第二方向Dy上排列的多个局部检测区域PAA连接到共用的电源信号线Lvs。通过这样的构成，能够增大局部检测区域PAA的开口。下部电极35、第三半导体31及上部电极34在俯视观察时为四边形。但是，不限于此，下部电极35、第三半导体31及上部电极34的形状能够适当变更。
第一开关元件Tr设置在栅极线GCL与信号线SGL之间的交叉部附近。第一开关元件Tr包括第一半导体61、源极电极62、漏极电极63、第一栅极电极64A以及第二栅极电极64B。
第一半导体61是氧化物半导体。更优选的是，第一半导体61是氧化物半导体中的透明非晶氧化物半导体(TAOS：Transparent Amorphous Oxide Semiconductor：透明非晶氧化物半导体)。通过在第一开关元件Tr中使用氧化物半导体，能够抑制第一开关元件Tr的漏电流。即，第一开关元件Tr在图5所示的读出期间Pdet中，能够降低来自非选择的局部检测区域PAA的漏电流。因此，检测装置1能够提高S/N比。
第一半导体61沿着第一方向Dx设置，并在俯视观察时与第一栅极电极64A及第二栅极电极64B交叉。第一栅极电极64A及第二栅极电极64B设置为分别从第一栅极线GCLA及第二栅极线GCLB分支。换言之，第一栅极线GCLA及第二栅极线GCLB中的与第一半导体61重叠的部分作为第一栅极电极64A及第二栅极电极64B而发挥功能。第一栅极电极64A及第二栅极电极64B使用铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)或它们的合金。另外，在第一半导体61的与第一栅极电极64A及第二栅极电极64B重叠的部分形成有沟道区域。
第一半导体61的一端经由接触孔H1与源极电极62连接。第一半导体61的另一端经由接触孔H2与漏极电极63连接。信号线SGL中的与第一半导体61重叠的部分是源极电极62。另外，第三导电层67中的与第一半导体61重叠的部分作为漏极电极63发挥功能。第三导电层67经由接触孔H3与下部电极35连接。通过这样的构成，第一开关元件Tr能够切换光电二极管PD与信号线SGL之间的连接和切断。
接着，对第一开关元件Tr以及光电二极管PD的层结构进行说明。如图7所示，光电二极管PD设置在背板2上。背板2是按每个规定的局部检测区域PAA驱动传感器的驱动电路基板。背板2具有绝缘基板21、设置于绝缘基板21的第一开关元件Tr、第二开关元件TrG以及各种布线等。
第一开关元件Tr设置于绝缘基板21。绝缘基板21例如是玻璃基板。或者，绝缘基板21也可以是由聚酰亚胺等树脂构成的树脂基板或树脂膜。检测装置1在绝缘基板21上形成包括氧化物半导体的第一开关元件Tr。因此，与使用例如硅基板等半导体基板的情况相比，检测装置1容易增大检测区域AA的面积。
第二栅极电极64B隔着第三无机绝缘层22a及第四无机绝缘层22b设置在绝缘基板21之上。第三无机绝缘层22a至第九无机绝缘层22g使用氧化硅膜(SiO)、氮化硅膜(SiN)或者氮氧化硅膜(SiON)等。另外，各无机绝缘层不限于单层，也可以是层叠膜。
第五无机绝缘层22c以覆盖第二栅极电极64B的方式设置在第四无机绝缘层22b之上。第一半导体61、第一导电层65及第二导电层66设置于第五无机绝缘层22c之上。第一导电层65设置为覆盖第一半导体61中的与源极电极62连接的端部。第二导电层66设置为覆盖第一半导体61中的与漏极电极63连接的端部。
第六无机绝缘层22d以覆盖第一半导体61、第一导电层65及第二导电层66的方式设置在第五无机绝缘层22c之上。第一栅极电极64A设置在第六无机绝缘层22d之上。第一半导体61在与绝缘基板21垂直的方向上，设置在第一栅极电极64A与第二栅极电极64B之间。也就是说，第一开关元件Tr是所谓的双栅极构造。但是，第一开关元件Tr可以是设置有第一栅极电极64A且未设置第二栅极电极64B的顶栅构造，也可以是不设置第一栅极电极64A而仅设置有第二栅极电极64B的底栅构造。
第七无机绝缘层22e以覆盖第一栅极电极64A的方式设置在第六无机绝缘层22d之上。源极电极62(信号线SGL)和漏极电极63(第三导电层67)设置在第七无机绝缘层22e之上。在本实施方式中，漏极电极63是隔着第六无机绝缘层22d和第七无机绝缘层22e设置在第一半导体61之上的第三导电层67。另外，第五无机绝缘层22c至第七无机绝缘层22e是将第一开关元件Tr的层间进行绝缘的层间绝缘层，源极电极62和漏极电极63隔着层间绝缘层设置在第一半导体61的上侧。在第六无机绝缘层22d和第七无机绝缘层22e设置有接触孔H1、接触孔H2。在接触孔H1的底部露出第一导电层65。源极电极62经由接触孔H1和第一导电层65与第一半导体61电连接。同样地，在接触孔H2的底部露出第二导电层66。漏极电极63经由接触孔H2和第二导电层66与第一半导体61电连接。
第一导电层65在源极电极62与第一半导体61之间至少设置于与接触孔H1的底部重叠的部分处，并与第一半导体61接触。第二导电层66在漏极电极63与第一半导体61之间至少设置于与接触孔H2的底部重叠的部分处，并与第一半导体61接触。由于设置有第一导电层65和第二导电层66，所以在通过蚀刻形成接触孔H1、H2时，检测装置1能够抑制第一半导体61被蚀刻液去除。也就是说，由于能够通过相同的工序形成检测区域AA的第一开关元件Tr和周边区域GA的第二开关元件TrG，所以能够抑制制造成本。
第一导电层65、第二导电层66及第三导电层67使用铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)等金属材料或它们的合金。第一导电层65及第二导电层66只要是在形成接触孔H1、H2时抑制蚀刻的进展的导电材料即可。
第三导电层67在俯视观察时设置于与光电二极管PD重叠的区域。第三导电层67也设置于第一半导体61、第一栅极电极64A及第二栅极电极64B的上侧。也就是说，第三导电层67在与绝缘基板21垂直的方向上，设置在第一栅极电极64A与下部电极35之间。由此，第三导电层67具有作为保护第一开关元件Tr的保护层的功能。
第二导电层66在不与第一半导体61重叠的区域中，以与第三导电层67相对的方式延伸。另外，在不与第一半导体61重叠的区域中，在第六无机绝缘层22d之上设置有第四导电层68。第四导电层68设置于第二导电层66与第三导电层67之间。由此，在第二导电层66与第四导电层68之间形成电容，在第三导电层67与第四导电层68之间形成电容。由第二导电层66、第三导电层67及第四导电层68形成的电容是图4所示的电容元件Ca的电容。
第一有机绝缘层23a以覆盖源极电极62(信号线SGL)和漏极电极63(第三导电层67)的方式设置在第七无机绝缘层22e之上。第一有机绝缘层23a是使由第一开关元件Tr、各种导电层形成的凹凸平坦化的平坦化层。
在绝缘基板21的法线方向上，第一无机绝缘层25设置在第一有机绝缘层23a与光电二极管PD之间。第一无机绝缘层25覆盖第一有机绝缘层23a的上表面。光电二极管PD的下部电极35设置在第一无机绝缘层25之上。换言之，第一无机绝缘层25在绝缘基板21的法线方向上设置在光电二极管PD与第一开关元件Tr之间。第一无机绝缘层25在俯视观察下遍及多个局部检测区域PAA而连续设置。需要说明的是，第一无机绝缘层25既可以针对每个局部检测区域PAA而设置，也可以至少遍及与光电二极管PD重叠的区域以及与第一开关元件Tr重叠的区域而设置。
第一无机绝缘层25使用氧化铝膜(Al2O3)、氧化硅膜(SiO)、氮化硅膜(SiN)或者氮氧化硅膜(SiON)等。第一无机绝缘层25不限于单层，也可以是层叠膜。
如图7所示，光电二极管PD在背板2的第一无机绝缘层25之上依次层叠有下部电极35、第三半导体31、上部电极34。
第三半导体31是非晶硅(a-Si)。第三半导体31包括i型半导体32a、p型半导体32b以及n型半导体32c。i型半导体32a、p型半导体32b以及n型半导体32c是光电转换元件的一个具体例子。在图7中，在与绝缘基板21的表面垂直的方向上，按照n型半导体32c、i型半导体32a以及p型半导体32b的顺序层叠。但是，也可以按相反的构成、也就是p型半导体32b、i型半导体32a以及n型半导体32c的顺序层叠。
下部电极35是光电二极管PD的阳极，是用于读出检测信号Vdet的电极。下部电极35例如使用钼(Mo)、铝(Al)等金属材料。或者，下部电极35也可以是层叠有多层这些金属材料的层叠膜。下部电极35也可以是ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等具有透光性的导电材料。
下部电极35经由设置于第一有机绝缘层23a的接触孔H3以及设置于第一无机绝缘层25的开口25a与第三导电层67电连接。开口25a设置为与接触孔H3连通。另外，第三导电层67与作为光电二极管PD的阳极的下部电极35电连接，并且设置在光电二极管PD与第一开关元件Tr的第一栅极电极64A之间。
n型半导体32c通过向a-Si掺杂杂质而形成n+区域。p型半导体32b通过向a-Si掺杂杂质而形成p+区域。i型半导体32a例如是未掺杂的本征半导体，具有比n型半导体32c以及p型半导体32b低的导电性。
上部电极34是光电二极管PD的阴极，是用于将电源信号SVS供给至光电转换层的电极。上部电极34例如是ITO等透光性导电层，并按照每个光电二极管PD一个一个地设置。
在第一无机绝缘层25之上设置有第八无机绝缘层22f和第九无机绝缘层22g。第八无机绝缘层22f覆盖上部电极34的周缘部，并在与上部电极34重叠的位置设置有开口。连接布线36在上部电极34中的未设置有第八无机绝缘层22f的部分处与上部电极34连接。第九无机绝缘层22g以覆盖上部电极34和连接布线36的方式设置在第八无机绝缘层22f之上。在第九无机绝缘层22g之上设置有作为平坦化层的第二有机绝缘层23b。
在周边区域GA设置有栅极线驱动电路15的第二开关元件TrG。第二开关元件TrG设置于与第一开关元件Tr相同的绝缘基板21。第二开关元件TrG包括第二半导体81、源极电极82、漏极电极83和栅极电极84。
第二半导体81为多晶硅。更优选的是，第二半导体81是低温多晶硅(以下表示为LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicone：低温多晶硅))。使用了LTPS的第二开关元件TrG能够在600℃以下的工艺温度下制造。因此，能够将栅极线驱动电路15、信号线选择电路16等电路形成在与第一开关元件Tr相同的基板上。多晶硅的载流子的迁移率比a-Si高。因此，检测装置1通过在第二开关元件TrG中使用多晶硅，能够使栅极线驱动电路15小型化。其结果，检测装置1能够缩小周边区域GA的面积。另外，使用了多晶硅的第二开关元件TrG与a-Si相比可靠性高。
第二半导体81设置在第三无机绝缘层22a之上。也就是说，第一开关元件Tr的第一半导体61在与绝缘基板21垂直的方向上，设置在比第二开关元件TrG的第二半导体81离绝缘基板21更远的位置处。由此，能够将由多晶硅构成的第二半导体81和由氧化物半导体构成的第一半导体61形成于同一绝缘基板21。
栅极电极84隔着第四无机绝缘层22b设置在第二半导体81的上侧。栅极电极84与第二栅极电极64B设置在同一层。第二开关元件TrG是所谓的顶栅构造。但是，第二开关元件TrG既可以是双栅极构造，也可以是底栅构造。
源极电极82和漏极电极83设置在第七无机绝缘层22e之上。源极电极82和漏极电极83与第一开关元件Tr的源极电极62和漏极电极63设置在同一层。接触孔H4、H5跨第四无机绝缘层22b到第七无机绝缘层22e而设置。源极电极82经由接触孔H4与第二半导体81电连接。漏极电极83经由接触孔H5与第二半导体81电连接。
接触孔H4、H5形成于四层无机绝缘层(第四无机绝缘层22b至第七无机绝缘层22e)，接触孔H1、H2形成于两层无机绝缘层(第六无机绝缘层22d、第七无机绝缘层22e)。也就是说，与接触孔H1、H2相比，接触孔H4、H5的与绝缘基板21垂直的方向上的长度更长。即使在该情况下，由于在第一开关元件Tr设置有第一导电层65及第二导电层66，所以检测装置1也能够在同一工序中形成接触孔H1、H2和接触孔H4、H5。
第一无机绝缘层25遍及检测区域AA和周边区域GA而设置。即，第一无机绝缘层25遍及与第二开关元件TrG重叠的区域而设置。
需要说明的是，图3所示的信号线选择电路16所具有的第三开关元件TrS也能够设为与第二开关元件TrG同样的构成。即，第三开关元件TrS的半导体是多晶硅，更优选是LTPS。在该情况下，检测装置1能够抑制信号线选择电路16的电路规模。并不限于此，第三开关元件TrS的半导体也可以是包含TAOS的氧化物半导体。同样地，图3所示的复位电路17所具有的第四开关元件TrR也能够设为与第二开关元件TrG同样的构成。即，第四开关元件TrR的半导体是多晶硅，更优选是LTPS。在该情况下，检测装置1能够抑制复位电路17的电路规模。并不限于此，第四开关元件TrR的半导体也可以是包含TAOS的氧化物半导体。
端子部72设置在周边区域GA中的与设置有栅极线驱动电路15的区域不同的位置处。端子部72具有第一端子导电层73、第二端子导电层74、第三端子导电层75以及第四端子导电层76。第一端子导电层73与第二栅极电极64B同层，设置在第四无机绝缘层22b之上。接触孔H6设置为连通第五无机绝缘层22c、第六无机绝缘层22d、第七无机绝缘层22e和第一有机绝缘层23a。
第二端子导电层74、第三端子导电层75及第四端子导电层76按照该顺序层叠在接触孔H6内，并与第一端子导电层73电连接。第二端子导电层74使用与第三导电层67等相同的材料，并且能够在相同的工序中形成。另外，第三端子导电层75使用与下部电极35相同的材料，并且能够在相同的工序中形成。第四端子导电层76使用与连接布线36及电源信号线Lvs(参照图6)相同的材料，并且能够在相同工序中形成。
需要说明的是，在图7中示出了一个端子部72，但是端子部72以具有间隔的方式排列有多个。多个端子部72例如通过ACF(Anisotropic Conductive Film：异方性导电胶膜)等与柔性印刷基板71(参照图1)电连接。
如以上说明的那样，本实施方式的检测装置1具有：绝缘基板21；多个光电转换元件(光电二极管PD)，排列在绝缘基板21的检测区域AA，并分别输出与被照射的光相应的信号；第一开关元件Tr，与多个光电转换元件分别对应设置，并包括第一半导体61、源极电极62和漏极电极63；以及第一无机绝缘层25，在绝缘基板21的法线方向上设置在光电转换元件与第一开关元件Tr之间。
由此，第一无机绝缘层25能够抑制从光电二极管PD产生的氢(H)向第一开关元件Tr扩散。也就是说，第一无机绝缘层25作为抑制氢(H)透过的阻挡层而发挥功能。从光电二极管PD产生的氢(H)例如在对由非晶硅(a-Si)构成的第三半导体31进行成膜时、对由ITO形成的下部电极35进行热处理时产生。由此，检测装置1能够抑制因氢(H)扩散而导致的第一开关元件Tr的第一半导体61等的特性的变化，而确保可靠性。
另外，本实施方式的检测装置1具有覆盖第一开关元件Tr的平坦化膜(第一有机绝缘层23a)，在绝缘基板21的法线方向上，第一无机绝缘层25设置在平坦化膜与光电转换元件之间。
由此，第一无机绝缘层25能够抑制在光电二极管PD的制造工序中对平坦化膜的影响。此外，虽然已经说明了使用非晶硅(a-Si)作为光电二极管PD的构成，但是不限于此。光电二极管PD也可以使用有机材料。即使在该情况下，由于通过第一无机绝缘层25，光电二极管PD的有机材料与第一有机绝缘层23a不接触，所以也能够抑制在光电二极管PD的制造工序中对平坦化膜的影响。
另外，在本实施方式的检测装置1中，源极电极62和漏极电极63隔着层间绝缘层(第六无机绝缘层22d、第七无机绝缘层22e)设置于第一半导体61的上侧，并分别经由设置于层间绝缘层的接触孔H1、H2与第一半导体61电连接，平坦化膜覆盖源极电极62和漏极电极63。即，第一无机绝缘层25设置于与第一开关元件Tr所具有的多个层间绝缘层不同的层，并作为抑制氢(H)透过的阻挡层而发挥功能。
另外，在本实施方式的检测装置1中，第一无机绝缘层25遍及与第二开关元件TrG重叠的区域而设置。由此，检测装置1能够抑制因氢(H)的扩散而导致的第二开关元件TrG的特性的变化。
(第二实施方式)
图8为示出第二实施方式涉及的检测装置的概要剖面构成的剖视图。需要说明的是，在以下的说明中，对于上述实施方式中说明过的构成要素，标注相同的附图标记并省略说明。
如图8所示，在本实施方式的检测装置1A中，代替第一无机绝缘层25而设置有第二无机绝缘层25A。在绝缘基板21的法线方向上，第二无机绝缘层25A设置在第一有机绝缘层23a与第一开关元件Tr之间。具体而言，第二无机绝缘层25A以覆盖源极电极62(信号线SGL)和漏极电极63(第三导电层67)的方式设置在第七无机绝缘层22e之上。此外，光电二极管PD的下部电极35设置在第一有机绝缘层23a之上。
即便是在本实施方式中，第二无机绝缘层25A也能够抑制从光电二极管PD产生的氢(H)透过第一开关元件Tr的情况。
另外，第二无机绝缘层25A遍及与第二开关元件TrG重叠的区域而设置，并覆盖源极电极82和漏极电极83。由此，能够抑制从光电二极管PD产生的氢(H)透过第二开关元件TrG的情况。
(第三实施方式)
图9为示出第三实施方式涉及的检测装置的概要剖面构成的剖视图。如图9所示，在本实施方式的检测装置1B中，除了第一无机绝缘层25之外还设置有第二无机绝缘层25A。第一无机绝缘层25在绝缘基板21的法线方向上设置在第一有机绝缘层23a与光电二极管PD之间。第二无机绝缘层25A设置在第一有机绝缘层23a与第一开关元件Tr之间。具体而言，第二无机绝缘层25A覆盖第一开关元件Tr的源极电极62(信号线SGL)和漏极电极63(第三导电层67)。在绝缘基板21的法线方向上，第一有机绝缘层23a配置为夹在第一无机绝缘层25与第二无机绝缘层25A之间。
即便是在本实施方式中，第一无机绝缘层25和第二无机绝缘层25A也能够抑制从光电二极管PD产生的氢(H)透过第一开关元件Tr的情况。由此，与第一实施方式和第二实施方式相比，能够提高遮挡从光电二极管PD产生的氢(H)的效果。另外，第一无机绝缘层25和第二无机绝缘层25A也设置于周边区域GA，并且遍及与第二开关元件TrG重叠的区域而设置。
(第四实施方式)
图10为示意性地示出第四实施方式涉及的检测装置的局部检测区域的俯视图。图11为沿着图10的XI-XI’线的剖视图。如图10所示，第一栅极线GCLA(第一栅极电极64A)和第二栅极线GCLB(第二栅极电极64B)在由多个第二栅极线GCLB和多个信号线SGL包围的区域中电连接。需要说明的是，由多个第二栅极线GCLB和多个信号线SGL所包围的区域还包括相邻的信号线SGL之间的与第二栅极线GCLB重叠的区域。
具体而言，第一栅极线GCLA在第二方向Dy上延伸，第二栅极线GCLB在第一方向Dx上延伸。第二栅极线分支部GCLBa从第二栅极线GCLB分支并在第二方向Dy上延伸。第一栅极线GCLA设置为与第二栅极线分支部GCLBa重叠。栅极线连接层CNGCL设置为与第一栅极线GCLA及第二栅极线GCLB的一部分重叠。
如图11所示，第二栅极线GCLB设置在第四无机绝缘层22b之上。第一栅极线GCLA设置在第六无机绝缘层22d之上。栅极线连接层CNGCL设置在第七无机绝缘层22e之上。第一栅极线GCLA经由设置于第七无机绝缘层22e的接触孔GH1与栅极线连接层CNGCL连接。第二栅极线GCLB经由贯通从第五无机绝缘层22c到第七无机绝缘层22e而设置的接触孔GH2与栅极线连接层CNGCL连接。由此，第一栅极线GCLA与第二栅极线GCLB经由栅极线连接层CNGCL电连接。
在本实施方式中，在每个局部检测区域PAA中，第一栅极线GCLA(第一栅极电极64A)与第二栅极线GCLB(第二栅极电极64B)电连接。因此，与在周边区域GA中第一栅极线GCLA与第二栅极线GCLB电连接的构成相比，能够减小施加到第一栅极电极64A的电压与施加到第二栅极电极64B的电压之差。
(第五实施方式)
图12为示出第五实施方式涉及的显示装置的概要剖面构成的剖视图。如图12所示，显示装置120具有检测装置1、显示面板121、触摸面板122、防护玻璃123。显示面板121例如可以是使用发光元件作为显示元件的有机EL显示面板(OLED：Organic Light EmittingDiode：有机发光二极管)、无机EL显示面板(微型发光二极管、次毫米发光二极管(Mini-LED))。或者，显示面板121也可以是使用液晶元件作为显示元件的液晶显示面板(LCD：Liquid Crystal Display：液晶显示器)、使用电泳元件作为显示元件的电泳型显示面板(EPD：Electrophoretic Display：电泳显示器)。另外，虽然使用非晶硅材料作为用于检测装置1的光电转换元件，但也可以使用有机材料等来代替。
显示面板121具有第一主面121a和第一主面121a的相反侧的第二主面121b。第一主面121a是向防护玻璃123照射来自显示元件的光L1以显示图像的面。第一主面121a具有显示图像的显示区域DA。
触摸面板122例如通过静电电容方式检测接触或接近防护玻璃123的表面的手指Fg。触摸面板122具有透光性，能够使光L1以及由防护玻璃123与空气之间的界面反射的光L2透过。需要说明的是，显示装置120也可以是不具有触摸面板122的构成。另外，显示面板121可以与触摸面板122一体化，也可以内置触摸面板122的功能。
防护玻璃123是用于保护显示面板121等的部件，并覆盖显示面板121等。防护玻璃123例如是玻璃基板。需要说明的是，并不限定于防护玻璃123，树脂基板等也可以设置在触摸面板122上。
检测装置1与显示面板121的第二主面121b相对设置。检测装置1能够通过检测由防护玻璃123与空气之间的界面反射的光L2来检测手指Fg的表面的凹凸。由于检测装置1容易大面积化，所以检测装置1的检测区域AA与显示面板121的整个显示区域DA相对设置。需要说明的是，并不限于此，检测区域AA也可以与显示面板121的显示区域DA的一部分相对。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这样的实施方式。实施方式所公开的内容只不过是一个例子，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。关于在不脱离本发明的主旨的范围内进行的适当的变更，当然也属于本发明的技术范围。
例如，检测装置1、1A、1B不限于用作检测手指Fg的指纹的指纹传感器的情况。检测装置1、1A、1B也可以用作检测手指Fg、手掌的血管图像、脉波、脉搏、血氧浓度等各种与生物体相关的信息的生物体传感器。
附图标记说明
1、1A、1B检测装置；2背板；10传感器部；15栅极线驱动电路；16信号线选择电路；17复位电路；21绝缘基板；25第一无机绝缘层；25A第二无机绝缘层；31第三半导体；34上部电极；35下部电极；36连接布线；48AFE；61第一半导体；62源极电极；63漏极电极；64A第一栅极电极；64B第二栅极电极；81第二半导体；82源极电极；83漏极电极；84栅极电极；120显示装置；AA检测区域；GA周边区域；GCL栅极线；PAA局部检测区域；PD光电二极管；SGL信号线；Tr第一开关元件；TrG第二开关元件；TrS第三开关元件；TrR第四开关元件。

Claims (13)

1.一种检测装置，具有：
绝缘基板；
多个栅极线，配置在所述绝缘基板上且在第一方向上延伸，并排列在与所述第一方向交叉的第二方向上；
多个信号线，在所述第二方向上延伸且排列在所述第一方向上；
多个光电转换元件，在所述绝缘基板的检测区域中，分别配置在由所述多个栅极线和所述多个信号线包围的区域；以及
多个第一开关元件，与所述多个光电转换元件分别对应设置，
所述多个第一开关元件分别具有第一半导体，并包括在所述绝缘基板的法线方向上隔着所述第一半导体而设置的第一栅极电极和第二栅极电极。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述第一栅极电极和所述第二栅极电极与对应于所述多个栅极线的一个栅极线电连接。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述检测装置具有覆盖所述多个第一开关元件的平坦化膜和无机绝缘层，
在所述绝缘基板的法线方向上，所述无机绝缘层设置在所述平坦化膜与所述光电转换元件之间。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述检测装置具有覆盖所述第一开关元件的平坦化膜和无机绝缘层，
在所述绝缘基板的法线方向上，所述无机绝缘层设置在所述平坦化膜与所述第一开关元件之间。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中，
所述多个第一开关元件分别具有与所述第一半导体电连接的源极电极以及漏极电极，
所述源极电极以及所述漏极电极隔着层间绝缘层设置在所述第一半导体的上侧，且分别经由设置于所述层间绝缘层的接触孔与所述第一半导体电连接，
所述无机绝缘层覆盖所述源极电极和所述漏极电极。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测装置，其中，
所述检测装置在所述检测区域的外侧的周边区域中具有第二开关元件，所述第二开关元件具有第二半导体，
所述无机绝缘层遍及与所述第二开关元件重叠的区域而设置。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，
所述第一半导体是氧化物半导体，
所述第二半导体是多晶硅。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述无机绝缘层包括第一无机绝缘层和第二无机绝缘层，
所述检测装置具有覆盖所述第一开关元件的平坦化膜，
在所述绝缘基板的法线方向上，所述第一无机绝缘层设置在所述平坦化膜与所述光电转换元件之间，所述第二无机绝缘层设置在所述平坦化膜与所述第一开关元件之间。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其中，
所述多个第一开关元件分别具有与所述第一半导体电连接的源极电极及漏极电极，
所述源极电极以及所述漏极电极隔着层间绝缘层设置在所述第一半导体的上侧，并分别经由设置于所述层间绝缘层的接触孔与所述第一半导体电连接，
所述第二无机绝缘层覆盖所述源极电极及所述漏极电极。
10.一种显示装置，具有：
权利要求1至9中任一项所述的检测装置；以及
显示面板，具有用于显示图像的显示元件，并且所述显示面板与所述检测装置相对配置。
11.一种检测装置，具有：
绝缘基板；
多个光电转换元件，排列在所述绝缘基板的检测区域，并分别输出与被照射的光相应的信号；
第一开关元件，与多个所述光电转换元件分别对应设置，并包括第一半导体、源极电极和漏极电极；以及
平坦化膜，在所述绝缘基板的法线方向上，设置在所述光电转换元件与所述第一开关元件之间，
所述多个光电转换元件在所述平坦化膜一侧具有下部电极，
所述下部电极经由设置于所述平坦化膜的接触孔与所述源极电极及所述漏极电极中的一方连接，
所述检测装置在所述下部电极与所述平坦化膜之间具有第一无机绝缘膜。
12.根据权利要求11所述的检测装置，其中，
所述检测装置在所述平坦化膜与所述源极电极及所述漏极电极之间具有第二无机绝缘膜。
13.根据权利要求11或12所述的检测装置，其中，
所述检测装置具有：
多个栅极线，与所述第一开关元件连接且在第一方向上延伸；以及
栅极线驱动电路，包括具有第二半导体的第二开关元件，所述栅极线驱动电路设置在所述检测区域的外侧的周边区域，用于驱动多个所述栅极线，
所述第二无机绝缘层遍及与所述第二开关元件重叠的区域而设置。
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