JPWO2019065967A1 - 指紋検出装置及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

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。指紋検出装置は、基板と、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、一方の面側に設けられ、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、複数の駆動電極のそれぞれと複数の検出電極との間において、基板の法線方向に設けられた絶縁層と、を備える。基板の法線方向で、検出電極は、駆動電極と交差しており、検出電極は、第１金属層と、第１金属層よりも一方の面側に位置する第２金属層と、を有し、第１金属層は、第２金属層よりも可視光の反射率が低い。

Description

本発明は、指紋検出装置及び表示装置に関する。
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。
特開２００１−５２１４８号公報
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。
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。
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は、指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。 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。 図８は、表示パネルの構成例を示す断面図である。 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１３は、電極部の構成例を示す平面図である。 図１４は、指紋センサ部の構成例を示す断面図である。 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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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Ｉ１の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ１（図７参照））に変換する。
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Ｉ１の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ２）に変換する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
（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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (9)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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