WO2024257502A1 - 検出装置 - Google Patents
検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024257502A1 WO2024257502A1 PCT/JP2024/016776 JP2024016776W WO2024257502A1 WO 2024257502 A1 WO2024257502 A1 WO 2024257502A1 JP 2024016776 W JP2024016776 W JP 2024016776W WO 2024257502 A1 WO2024257502 A1 WO 2024257502A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- insulating film
- film
- inorganic
- organic
- substrate
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/60—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation in which radiation controls flow of current through the devices, e.g. photoresistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/30—Devices controlled by radiation
- H10K39/32—Organic image sensors
Definitions
- the present invention relates to a detection device.
- Optical sensors capable of detecting fingerprint patterns and vein patterns are known (for example, see Patent Document 1). Such optical sensors have multiple photodiodes (OPD: Organic Photodiodes) that use an organic semiconductor material as the active layer. As described in Patent Document 2, the photodiodes are stacked in the following order: a lower electrode, an electron transport layer, an active layer, a hole transport layer, and an upper electrode. The electron transport layer or the hole transport layer is also called a buffer layer.
- OPD Organic Photodiodes
- the detection accuracy may decrease.
- the present invention aims to provide a detection device that can prevent moisture from entering.
- the detection device of one embodiment of the present invention comprises a substrate, an inorganic insulating film, an organic insulating film, and a barrier film stacked on the substrate, an organic photosensor stacked in the detection region of the substrate in the order of a lower electrode, a lower buffer layer, an active layer, an upper buffer layer, and an upper electrode, and a first inorganic sealing film covering the organic photosensor, and in the detection region, the inorganic insulating film, the organic insulating film, the barrier film, the organic photosensor, and the first inorganic sealing film are stacked in that order, and in the peripheral region outside the detection region, the inorganic insulating film, the organic insulating film, the barrier film, and the first inorganic sealing film are stacked in that order, and on the outer edge side of the substrate, the side of the organic insulating film and the side of the inorganic insulating film are located closer to the detection region than the side of the substrate, and the side of the organic insulating film and the side of the inorganic
- a detection device includes a substrate, an inorganic insulating film, an organic insulating film, and a barrier film stacked on the substrate, an organic photosensor stacked in the detection region of the substrate in the order of a lower electrode, a lower buffer layer, an active layer, an upper buffer layer, and an upper electrode, and a first inorganic sealing film covering the organic photosensor.
- the inorganic insulating film, the organic insulating film, the barrier film, the organic photosensor, and the first inorganic sealing film are stacked in that order, and in a peripheral region outside the detection region, the inorganic insulating film, the organic insulating film, the barrier film, and the first inorganic sealing film are stacked in that order, and in the peripheral region, the organic insulating film is formed on the upper surface of the organic insulating film and has a plurality of grooves extending along the outer edge of the substrate in a plan view.
- FIG. 1 is a plan view that illustrates a detection device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the detection device according to the embodiment.
- FIG. 3 is a circuit diagram showing a detection device according to an embodiment.
- FIG. 4 is a plan view showing a schematic diagram of a plurality of photodiodes in the detection region and a plurality of grooves in the peripheral region.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V' of FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI' of FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view that illustrates a detection device according to a comparative example.
- FIG. 8 is a plan view showing a schematic diagram of the detection device before the outer shape is cut.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX' of FIG.
- the term "on top” is used, unless otherwise specified, to include both a case in which another structure is placed directly on top of a structure so as to be in contact with the structure, and a case in which another structure is placed above a structure via yet another structure.
- Fig. 1 is a plan view showing a detection device according to an embodiment.
- the detection device 1 has a substrate 21, a sensor unit 10, a gate line driving circuit 15, a signal line selection circuit 16, a detection circuit 48, a control circuit 122, a power supply circuit 123, a first light source substrate 51, a second light source substrate 52, and light sources 53 and 54.
- a plurality of light sources 53 are provided on the first light source substrate 51.
- a plurality of light sources 54 are provided on the second light source substrate 52.
- the control board 121 is electrically connected to the board 21 via the wiring board 71.
- the wiring board 71 is, for example, a flexible printed circuit board or a rigid board.
- the detection circuit 48 is provided on the wiring board 71.
- the control board 121 is provided with a control circuit 122 and a power supply circuit 123.
- the control circuit 122 is, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
- the control circuit 122 supplies control signals to the sensor unit 10, the gate line driving circuit 15, and the signal line selection circuit 16 to control the detection operation of the sensor unit 10.
- the control circuit 122 also supplies control signals to the light sources 53 and 54 to control the lighting or non-lighting of the light sources 53 and 54.
- the power supply circuit 123 supplies voltage signals such as a sensor power supply signal VDDSNS (see FIG. 3) to the sensor unit 10, the gate line driving circuit 15, and the signal line selection circuit 16. In addition, the power supply circuit 123 supplies the power supply voltage to the light sources 53 and 54.
- VDDSNS sensor power supply signal
- the substrate 21 has a detection area AA and a peripheral area GA.
- the detection area AA is an area in which the multiple photodiodes PD (see FIG. 4) of the sensor unit 10 are provided.
- the peripheral area GA is an area between the outer periphery of the detection area AA and the outer edge of the substrate 21, and is an area in which the multiple photodiodes PD are not provided.
- the gate line driving circuit 15 and the signal line selection circuit 16 are provided in the peripheral area GA. Specifically, the gate line driving circuit 15 is provided in a region of the peripheral area GA that extends along the second direction Dy. The signal line selection circuit 16 is provided in a region of the peripheral area GA that extends along the first direction Dx, and is provided between the sensor unit 10 and the detection circuit 48.
- the first direction Dx is a direction in a plane parallel to the substrate 21.
- the second direction Dy is a direction in a plane parallel to the substrate 21, and is a direction perpendicular to the first direction Dx.
- the second direction Dy may intersect the first direction Dx without being perpendicular to it.
- the third direction Dz is a direction perpendicular to the first direction Dx and the second direction Dy, and is the normal direction of the main surface of the substrate 21.
- plane view refers to the positional relationship when viewed from a direction perpendicular to the substrate 21.
- the multiple light sources 53 are provided on the first light source substrate 51 and are arranged along the second direction Dy.
- the multiple light sources 54 are provided on the second light source substrate 52 and are arranged along the second direction Dy.
- the first light source substrate 51 and the second light source substrate 52 are electrically connected to the control circuit 122 and the power supply circuit 123 via terminal portions 124 and 125, respectively, provided on the control board 121.
- the multiple light sources 53 and the multiple light sources 54 may be, for example, inorganic light-emitting diodes (LEDs) or organic light-emitting diodes (OLEDs).
- the multiple light sources 53 and the multiple light sources 54 each emit light of a different wavelength.
- the first light emitted from the light source 53 is mainly reflected by the surface of the object to be detected, such as a finger, and enters the sensor unit 10. This allows the sensor unit 10 to detect a fingerprint by detecting the uneven shape of the surface of the finger.
- the second light emitted from the light source 54 is mainly reflected inside the finger or passes through the finger and enters the sensor unit 10. This allows the sensor unit 10 to detect information about a living body inside the finger.
- Information about a living body includes, for example, the pulse waves, pulse, and blood vessel images of the finger or palm.
- the detection device 1 may be configured as a fingerprint detection device that detects fingerprints, or a vein detection device that detects blood vessel patterns such as veins.
- the detection device 1 is provided with multiple types of light sources 53, 54 as light sources. However, this is not limited to this, and there may be only one type of light source. For example, multiple light sources 53 and multiple light sources 54 may be arranged on each of the first light source substrate 51 and the second light source substrate 52. Furthermore, there may be one or three or more light source substrates on which the light sources 53 and the light sources 54 are arranged. Alternatively, it is sufficient that at least one or more light sources are arranged.
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a detection device according to an embodiment.
- the detection device 1 further includes a detection control circuit 11 and a detection unit 40. Some or all of the functions of the detection control circuit 11 are included in the control circuit 122. In addition, some or all of the functions of the detection unit 40 other than the detection circuit 48 are included in the control circuit 122.
- the sensor unit 10 has multiple photodiodes PD.
- the photodiodes PD of the sensor unit 10 output an electrical signal corresponding to the irradiated light as a detection signal Vdet to the signal line selection circuit 16.
- the sensor unit 10 also performs detection according to the gate drive signal VGL supplied from the gate line drive circuit 15.
- the detection control circuit 11 is a circuit that supplies control signals to the gate line drive circuit 15, the signal line selection circuit 16, and the detection unit 40, respectively, and controls their operation.
- the detection control circuit 11 supplies various control signals, such as a start signal STV and a clock signal CK, to the gate line drive circuit 15.
- the detection control circuit 11 also supplies various control signals, such as a selection signal ASW, to the signal line selection circuit 16.
- the detection control circuit 11 also supplies various control signals to the light sources 53 and 54, controlling their lighting and non-lighting.
- the gate line driving circuit 15 is a circuit that drives multiple gate lines GL (see FIG. 3) based on various control signals.
- the gate line driving circuit 15 selects multiple gate lines GL sequentially or simultaneously, and supplies a gate driving signal VGL to the selected gate lines GL. In this way, the gate line driving circuit 15 selects multiple photodiodes PD connected to the gate lines GL.
- the signal line selection circuit 16 is a switch circuit that sequentially or simultaneously selects multiple signal lines SL (see FIG. 3).
- the signal line selection circuit 16 is, for example, a multiplexer.
- the signal line selection circuit 16 connects the selected signal line SL to the detection circuit 48 based on the selection signal ASW supplied from the detection control circuit 11. As a result, the signal line selection circuit 16 outputs the detection signal Vdet of the photodiode PD to the detection unit 40.
- the detection unit 40 includes a detection circuit 48, a signal processing circuit 44, a coordinate extraction circuit 45, a memory circuit 46, and a detection timing control circuit 47.
- the detection timing control circuit 47 controls the detection circuit 48, the signal processing circuit 44, and the coordinate extraction circuit 45 to operate in synchronization based on a control signal supplied from the detection control circuit 11.
- the detection circuit 48 is, for example, an analog front-end circuit (AFE).
- the detection circuit 48 is a signal processing circuit having at least the functions of a detection signal amplifier circuit 42 and an A/D conversion circuit 43.
- the detection signal amplifier circuit 42 amplifies the detection signal Vdet.
- the A/D conversion circuit 43 converts the analog signal output from the detection signal amplifier circuit 42 into a digital signal.
- the signal processing circuit 44 is a logic circuit that detects a predetermined physical quantity input to the sensor unit 10 based on the output signal of the detection circuit 48. When a finger is in contact with or close to the detection surface, the signal processing circuit 44 can detect unevenness on the surface of the finger or palm based on the signal from the detection circuit 48. The signal processing circuit 44 can also detect information about the living body based on the signal from the detection circuit 48. The information about the living body is, for example, an image of the blood vessels in the finger or palm, pulse waves, pulse rate, blood oxygen concentration, etc.
- the memory circuit 46 temporarily stores the signal calculated by the signal processing circuit 44.
- the memory circuit 46 may be, for example, a RAM (Random Access Memory), a register circuit, etc.
- the coordinate extraction circuit 45 is a logic circuit that determines the detection coordinates of the unevenness of the surface of a finger, etc., when the signal processing circuit 44 detects contact or proximity of a finger.
- the coordinate extraction circuit 45 is also a logic circuit that determines the detection coordinates of the blood vessels of the finger or palm.
- the coordinate extraction circuit 45 combines the detection signals Vdet output from each photodiode PD of the sensor unit 10 to generate two-dimensional information indicating the shape of the unevenness of the surface of the finger, etc., and two-dimensional information indicating the shape of the blood vessels of the finger or palm.
- the coordinate extraction circuit 45 may output the detection signal Vdet as the sensor output voltage Vo without calculating the detection coordinates.
- FIG. 3 is a circuit diagram showing a detection device according to an embodiment. Note that FIG. 3 also shows the circuit configuration of a detection circuit 48.
- a sensor pixel PX includes a photodiode PD, a capacitance element Ca, and a drive transistor Tr.
- the capacitance element Ca is a capacitance (sensor capacitance) formed in the photodiode PD, and is equivalently connected in parallel with the photodiode PD.
- FIG. 3 of the multiple gate lines GL, two gate lines GL(m) and GL(m+1) aligned in the second direction Dy are shown. Also, of the multiple signal lines SL, two signal lines SL(n) and SL(n+1) aligned in the first direction Dx are shown.
- the sensor pixel PX is the area surrounded by the gate line GL and the signal line SL.
- the drive transistor Tr is provided corresponding to each of the multiple photodiodes PD.
- the drive transistor Tr is composed of a thin film transistor, and in this example, is composed of an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) type TFT (Thin Film Transistor).
- Each of the multiple gate lines GL is connected to the gates of multiple drive transistors Tr arranged in a first direction Dx.
- Each of the multiple signal lines SL is connected to one of the sources and drains of multiple drive transistors Tr arranged in a second direction Dy.
- the other of the sources and drains of the multiple drive transistors Tr is connected to the cathode of the photodiode PD and the capacitance element Ca.
- the anode of the photodiode PD is supplied with a sensor power supply signal VDDSNS from the power supply circuit 123 (see FIG. 1).
- the signal line SL and the capacitance element Ca are supplied with a sensor reference voltage COM, which is the initial potential of the signal line SL and the capacitance element Ca, from the power supply circuit 123 via the reset transistor TrR.
- the switch SSW of the detection circuit 48 is turned on and connected to the signal line SL.
- the detection signal amplifier circuit 42 of the detection circuit 48 converts the current or charge supplied from the signal line SL into a voltage corresponding to the current or charge.
- a reference potential (Vref) having a fixed potential is input to the non-inverting input section (+) of the detection signal amplifier circuit 42, and the signal line SL is connected to the inverting input section (-).
- a signal equal to the sensor reference voltage COM is input as the reference potential (Vref) voltage.
- the control circuit 122 see FIG.
- the detection signal amplifier circuit 42 also has a capacitance element Cb and a reset switch RSW. During the reset period, the reset switch RSW is turned on and the charge of the capacitance element Cb is reset.
- the driving transistor Tr is not limited to an n-type TFT, and may be a p-type TFT.
- the pixel circuit of the sensor pixel PX shown in FIG. 3 is merely an example, and the sensor pixel PX may be provided with multiple transistors corresponding to one photodiode PD.
- Figure 4 is a plan view that shows a schematic diagram of the multiple photodiodes in the detection region and the multiple grooves in the peripheral region.
- the photodiodes PD (organic photosensors) are arranged in a matrix in the detection area AA.
- the photodiodes PD have a lower electrode 31, a lower buffer layer 32, an active layer 33, an upper buffer layer 34, and an upper electrode 35.
- the lower electrodes 31 are provided separately for each of the photodiodes PD and arranged in a matrix in the detection area AA.
- the lower buffer layer 32, the active layer 33, the upper buffer layer 34, and the upper electrode 35 are provided continuously across the photodiodes PD and are provided throughout the detection area AA.
- a portion of the upper electrode 35 extends into the peripheral area GA and is connected to the contact portion CN, and is electrically connected to an external circuit (e.g., the control circuit 122 or the power supply circuit 123 (see FIG. 1)) through wiring on the substrate 21.
- an external circuit e.g., the control circuit 122 or the power supply circuit 123 (see FIG. 1)
- the detection device 1 has a sealing film 90 that covers the multiple photodiodes PD.
- the sealing film 90 is provided across the detection area AA and the peripheral area GA, and is provided up to the outer edge side of the substrate 21. Furthermore, multiple grooves 26G are provided in the peripheral area GA.
- the sealing film 90 is provided to cover the multiple grooves 26G.
- the sealing film 90 and the multiple grooves 26G can prevent moisture from entering from the outer edge side of the substrate 21 to the detection area AA side. The detailed configuration of the sealing film 90 and the multiple grooves 26G will be described later with reference to FIG. 6.
- the multiple grooves 26G are provided around the outer periphery of the detection area AA.
- Each of the multiple grooves 26G is a continuous frame.
- FIG. 4 is merely a schematic illustration, and the multiple grooves 26G may not be provided in some parts along the outer periphery of the detection area AA.
- the wiring board 71 shown in FIG. 1 may be connected to a terminal provided on the substrate 21 outside the multiple grooves 26G, or may be connected to a terminal provided on the substrate 21 through an opening provided in the sealing film 90.
- Figure 5 is a cross-sectional view taken along line V-V' in Figure 4.
- the direction perpendicular to the surface of the substrate 21, from the substrate 21 toward the sealing film 90 is referred to as the "upper side” or simply “upper”.
- the direction from the sealing film 90 toward the substrate 21 is referred to as the "lower side” or simply “lower”.
- the detection device 1 has a substrate 21, a drive transistor Tr, a plurality of inorganic insulating films (undercoat film 22, gate insulating film 23, interlayer insulating film 24, and superimposed insulating film 25), an organic insulating film 26, a barrier film 27, a photodiode PD, and a sealing film 90.
- a plurality of inorganic insulating films (undercoat film 22, gate insulating film 23, interlayer insulating film 24, and superimposed insulating film 25), an organic insulating film 26, a barrier film 27, a photodiode PD, and a sealing film 90 (a first inorganic sealing film 91, an organic sealing film 92, and a second inorganic sealing film 93) are stacked in this order on the substrate 21.
- the substrate 21 is an insulating substrate formed from a film-like resin.
- the drive transistor Tr is provided in a region that overlaps with the lower electrode 31 of the photodiode PD. Specifically, the drive transistor Tr has a semiconductor layer 61, a source electrode 62, a drain electrode 63, and a gate electrode 64.
- the light-shielding film 65 is provided on the substrate 21.
- the light-shielding film 65 is provided between the semiconductor layer 61 and the substrate 21.
- the light-shielding film 65 prevents light from penetrating into the channel region of the semiconductor layer 61 from the substrate 21 side.
- the undercoat film 22 is provided on the substrate 21, covering the light-shielding film 65.
- the undercoat film 22 is formed of an inorganic insulating film, such as a silicon nitride film or a silicon oxide film.
- the configuration of the undercoat film 22 is not limited to that shown in FIG. 5.
- the undercoat film 22 may be a laminated film having two or more layers stacked on top of each other.
- the drive transistor Tr is provided on the substrate 21.
- the semiconductor layer 61 is provided on the undercoat film 22.
- the gate insulating film 23 is provided on the undercoat film 22, covering the semiconductor layer 61.
- the gate insulating film 23 is an inorganic insulating film, such as a silicon oxide film.
- the gate electrode 64 is provided on the gate insulating film 23.
- the driving transistor Tr has a top gate structure. However, this is not limited to this, and the driving transistor Tr may have a bottom gate structure, or a dual gate structure in which a gate electrode 64 is provided on both the upper and lower sides of the semiconductor layer 61.
- the interlayer insulating film 24 is provided on the gate insulating film 23, covering the gate electrode 64.
- the interlayer insulating film 24 has, for example, a laminated structure of a silicon nitride film and a silicon oxide film.
- the source electrode 62 and the drain electrode 63 are provided on the interlayer insulating film 24.
- the source electrode 62 is connected to the source region of the semiconductor layer 61 through a contact hole CH2 provided through the gate insulating film 23 and the interlayer insulating film 24.
- the drain electrode 63 is connected to the drain region of the semiconductor layer 61 through a contact hole CH3 provided through the gate insulating film 23 and the interlayer insulating film 24.
- the superimposed insulating film 25 is provided on the interlayer insulating film 24, covering the source electrode 62 and the drain electrode 63.
- connection wiring 64a is provided in the same layer as the gate electrode 64.
- the connection wiring 64a is electrically connected to the gate electrode 64.
- a connection wiring 65a is provided in the same layer as the light-shielding film 65.
- the connection wiring 65a is electrically connected to the light-shielding film 65.
- the connection wiring 64a and the connection wiring 65a are connected via a contact hole CH4 that penetrates the undercoat film 22 and the gate insulating film 23. As a result, the light-shielding film 65 is electrically connected to the gate electrode 64 via the connection wirings 64a and 65a, and is supplied with the same potential as the gate electrode 64.
- the organic insulating film 26 is provided on the overlapping insulating film 25, covering the source electrode 62 and drain electrode 63 of the drive transistor Tr.
- the organic insulating film 26 is a planarizing film formed of an organic insulating material.
- the contact hole CH1 in the organic insulating film 26 is provided in a region that overlaps with the source electrode 62.
- the lower electrode 31 of the photodiode PD is electrically connected to the source electrode 62 at the bottom of the contact hole CH1.
- the detection device 1 may be configured such that the overlapping insulating film 25 of the inorganic insulating films (undercoat film 22, gate insulating film 23, interlayer insulating film 24, and overlapping insulating film 25) is not provided.
- the organic insulating film 26 is provided on the interlayer insulating film 24, covering the source electrode 62 and the drain electrode 63.
- the barrier film 27 is provided on the organic insulating film 26.
- the barrier film 27 is made of an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN).
- the photodiode PD is provided on the barrier film 27.
- the photodiode PD is stacked in the following order, perpendicular to the substrate 21: lower electrode 31, lower buffer layer 32, active layer 33, upper buffer layer 34, and upper electrode 35.
- the photodiode PD of this embodiment is an organic photodiode (OPD) that uses an organic semiconductor as the active layer 33.
- OPD organic photodiode
- the lower electrode 31 is formed of a conductive material having light transmission properties, such as ITO (Indium Tin Oxide).
- the lower buffer layer 32, the active layer 33, the upper buffer layer 34, and the upper electrode 35 are provided continuously across multiple photodiodes PD. Specifically, the lower buffer layer 32, the active layer 33, the upper buffer layer 34, and the upper electrode 35 are provided overlapping the lower electrode 31, and are also provided overlapping the barrier film 27 located between adjacent lower electrodes 31.
- the insulating film 36 is provided to cover the periphery of the lower electrode 31.
- the insulating film 36 is also provided to cover the contact hole CH1, and covers the lower electrode 31 in the region overlapping with the contact hole CH1.
- the insulating film 36 insulates the lower electrodes 31 of adjacent photodiodes PD. Even if a step occurs in the lower buffer layer 32 in the region overlapping with the contact hole CH1, the insulating film 36 is provided, so that the occurrence of a short circuit between the active layer 33 and the lower electrode 31 can be suppressed.
- the insulating film 36 is formed of an inorganic insulating material such as a silicon nitride film (SiN) or a silicon oxide film (SiO 2 ).
- the active layer 33 changes its characteristics (for example, voltage-current characteristics and resistance value) depending on the light irradiated thereto.
- An organic material is used as the material of the active layer 33.
- the active layer 33 has a bulk heterostructure in which a p-type organic semiconductor and an n-type fullerene derivative (PCBM) which is an n-type organic semiconductor are mixed.
- PCBM n-type fullerene derivative
- low molecular weight organic materials such as C 60 (fullerene), PCBM (phenyl C 61 -butyric acid methyl ester), CuPc (copper phthalocyanine), F 16 CuPc (fluorinated copper phthalocyanine) , rubrene (5,6,11,12-tetraphenyltetracene), and PDI (perylene derivative) can be used as the active layer 33.
- C 60 fulllerene
- PCBM phenyl C 61 -butyric acid methyl ester
- CuPc copper phthalocyanine
- F 16 CuPc fluorinated copper phthalocyanine
- rubrene 5,6,11,12-tetraphenyltetracene
- PDI perylene derivative
- the active layer 33 can be formed by a deposition type (dry process) using these low molecular weight organic materials.
- the active layer 33 may be, for example, a laminated film of CuPc and F 16 CuPc, or a laminated film of rubrene and C 60.
- the active layer 33 can also be formed by a coating type (wet process).
- the active layer 33 is made of a material that combines the above-mentioned low molecular weight organic material and a polymer organic material.
- the polymer organic material for example, P3HT (poly(3-hexylthiophene)), F8BT (F8-alt-benzothiadiazole), etc. can be used.
- the active layer 33 can be a film in a state where P3HT and PCBM are mixed, or a film in a state where F8BT and PDI are mixed.
- the active layer 33 is not limited to a bulk heterostructure, and may be a PIN type.
- the lower buffer layer 32 and the upper buffer layer 34 are provided to facilitate the holes and electrons generated in the active layer 33 reaching the lower electrode 31 or the upper electrode 35.
- the lower buffer layer 32 is provided between the lower electrode 31 and the active layer 33, and is in direct contact with the lower electrode 31 and the active layer 33.
- the lower buffer layer 32 is also provided between adjacent lower electrodes 31, covering the barrier film 27.
- the upper buffer layer 34 is provided between the active layer 33 and the upper electrode 35, and is in direct contact with the active layer 33 and the upper electrode 35.
- the upper electrode 35 is provided on the upper buffer layer 34.
- the upper electrode 35 is formed of a conductive material having light-transmitting properties, such as ITO or IZO. However, without being limited thereto, the upper electrode 35 may be formed of a conductive material having no light-transmitting properties, such as silver (Ag).
- the lower electrode 31 is the cathode electrode of the photodiode PD
- the upper electrode 35 is the anode electrode of the photodiode PD
- the lower buffer layer 32 is an electron transport layer
- the upper buffer layer 34 is a hole transport layer.
- the material of the electron transport layer is ethoxylated polyethyleneimine (PEIE).
- PEIE polyethyleneimine
- the material of the hole transport layer is a metal oxide layer.
- tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide, or the like is used as the metal oxide layer.
- the lower electrode 31 may be the anode electrode of the photodiode PD, and the upper electrode 35 may be the cathode electrode of the photodiode PD.
- the lower buffer layer 32 may be a hole transport layer, and the upper buffer layer 34 may be an electron transport layer.
- the sealing film 90 is provided on the upper electrode 35. Specifically, the sealing film 90 is formed by stacking a first inorganic sealing film 91, an organic sealing film 92, and a second inorganic sealing film 93 on the upper electrode 35 in this order.
- the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93 are formed of inorganic films such as silicon nitride films and aluminum oxide films.
- the organic sealing film 92 is formed of a resin film such as acrylic.
- the photodiode PD is well sealed by the sealing film 90, and the intrusion of moisture from the upper surface side can be suppressed.
- Figure 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI' in Figure 4. Note that, for ease of understanding, Figure 6 shows the layered configuration of the multiple inorganic insulating films, organic insulating film 26, barrier film 27, photodiode PD, and sealing film 90 in the detection area AA, along with the configuration of the peripheral area GA.
- the configuration of the detection area AA in Figure 6 is the same as that described in Figure 5, and a repeated description will be omitted.
- FIG. 6 shows the bottommost undercoat film 22 and the topmost superimposed insulating film 25 of the multiple inorganic insulating films (undercoat film 22, gate insulating film 23, interlayer insulating film 24, and superimposed insulating film 25), and omits illustration of the intermediate layers, gate insulating film 23, and interlayer insulating film 24.
- the topmost superimposed insulating film 25 of the multiple inorganic insulating films is shown, but the description of the superimposed insulating film 25 may also refer to a laminated film from the undercoat film 22 to the superimposed insulating film 25.
- the superimposed insulating film 25, organic insulating film 26, barrier film 27, and sealing film 90 are provided across the detection area AA and the peripheral area GA. That is, in the detection area AA, the superimposed insulating film 25 (inorganic insulating film), organic insulating film 26, barrier film 27, photodiode PD (organic photosensor), and sealing film 90 (first inorganic sealing film 91, organic sealing film 92, second inorganic sealing film 93) are stacked in this order. In the peripheral area GA outside the detection area AA, the superimposed insulating film 25, organic insulating film 26, barrier film 27, and sealing film 90 (first inorganic sealing film 91, organic sealing film 92, second inorganic sealing film 93) are stacked in this order.
- the peripheral area GA has multiple grooves 26G formed on the upper surface of the organic insulating film 26.
- the multiple grooves 26G extend along the outer edge of the substrate 21 in a plan view.
- four grooves 26G-1, 26G-2, 26G-3, and 26G-4 are arranged from the outer edge side of the substrate 21 toward the detection area AA side.
- the number of grooves 26G is not limited to four, and may be one to three or more, or five or more.
- the multiple grooves 26G each penetrate from the top to the bottom of the organic insulating film 26, and the superimposed insulating film 25 forms the bottom of the groove 26G.
- the barrier film 27 is provided along the top surface of the organic insulating film 26 and the side and bottom of the multiple grooves 26G.
- the superimposed insulating film 25 and the barrier film 27 are in direct contact with each other at the bottom of the groove 26G.
- the width W1 of each of the multiple grooves 26G is 50 ⁇ m or more. This can improve the adhesion between the superimposed insulating film 25 and the barrier film 27 at the bottom of the groove 26G.
- the width W1 of the groove 26G is the width W1 of the bottom of the groove 26G, and is the length of the part where the superimposed insulating film 25 and the barrier film 27 contact each other between adjacent organic insulating films 26.
- the sealing film 90 is provided across the area that overlaps with the multiple grooves 26G in the peripheral area GA.
- the edge on the outer edge side of the organic sealing film 92 is located inside (on the detection area AA side) relative to the edges on the outer edges side of the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93.
- the second inorganic sealing film 93 of the sealing film 90 is provided to cover the organic sealing film 92 and is provided outside the organic sealing film 92 in direct contact with the first inorganic sealing film 91.
- first inorganic sealing film 91 covers the barrier film 27 and is provided along the upper surface of the organic insulating film 26 and the side and bottom of the multiple grooves 26G-3 and 26G-4.
- the organic sealing film 92 of the sealing film 90 is provided to fill the grooves 26G-3 and 26G-4.
- the other grooves 26G-1, 26G-2 on the outer edge side of the substrate 21 are covered with a first inorganic sealing film 91 and a second inorganic sealing film 93.
- the inorganic insulating film from the undercoat film 22 to the overlapping insulating film 25
- the barrier film 27, the first inorganic sealing film 91, and the second inorganic sealing film 93 are laminated in this order.
- the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93 of the sealing film 90 cover the barrier film 27 and are provided along the upper surface of the organic insulating film 26 and the side and bottom of the multiple grooves 26G-1, 26G-2.
- the length along the surface of the organic insulating film 26, specifically the total length along the top surface of the organic insulating film 26 and the side and bottom of the multiple grooves 26G, is longer than when multiple grooves 26G are not provided. This lengthens the path for moisture to penetrate from the outer edge side of the substrate 21 to the detection area AA, making it possible to suppress the penetration of moisture into the detection area AA.
- the side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface 25s of the superimposed insulating film 25 are located closer to the detection area AA than the side surface 21s of the substrate 21.
- the side surface 26s of the organic insulating film 26 is located closer to the detection area AA than the side surface 25s of the superimposed insulating film 25.
- steps are formed along the upper surface and side surface 26s of the organic insulating film 26, the upper surface and side surface 25s of the superimposed insulating film 25, and the upper surface and side surface 21s of the substrate 21.
- the upper surface of the superimposed insulating film 25 has an area between the side surface 25s and the side surface 26s of the organic insulating film 26 where the organic insulating film 26 is not provided.
- the upper surface of the substrate 21 has an area between the side surface 21s and the side surface 22s of the undercoat film 22 where the inorganic insulating film (from the undercoat film 22 to the superimposed insulating film 25) is not provided.
- the barrier film 27 contacts the superimposed insulating film 25 (inorganic insulating film) on the outer edge side of the substrate 21. More specifically, the barrier film 27 is provided to cover the upper surface and side surface 26s of the organic insulating film 26 on the outer edge side of the substrate 21. Furthermore, the barrier film 27 contacts the upper surface of the superimposed insulating film 25 between the side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface 25s of the superimposed insulating film 25. Furthermore, the barrier film 27 and the superimposed insulating film 25 are provided in direct contact with each other on the outer edge side of the substrate 21.
- the width W2 of the portion where the barrier film 27 and the superimposed insulating film 25 contact each other between the side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface 25s of the superimposed insulating film 25 is 3 ⁇ m or more. This ensures adhesion between the barrier film 27 and the superimposed insulating film 25 on the outer edge side of the substrate 21. With this configuration, a blocking structure is formed to prevent moisture from entering from the outer edge side of the substrate 21.
- the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93 extend beyond the groove 26G-1 to the outer edge side of the substrate 21 and are provided overlapping the barrier film 27.
- the top surface and side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface 25s of the superimposed insulating film 25 are covered with the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93.
- the side surface 25s of the superimposed insulating film 25 (including the side surface 22s of the undercoat film 22 to the side surface 25s of the superimposed insulating film 25) is provided with residues 26R of the organic insulating film 26 and residues 33R of the active layer 33 of the photodiode PD.
- the residues 26R of the organic insulating film 26 and residues 33R of the active layer 33 are formed during the manufacturing process of the substrate 21.
- the residues 26R of the organic insulating film 26 and residues 33R of the active layer 33 will be described later with reference to FIG. 9.
- the side surface 26s of the organic insulating film 26 is located closer to the detection area AA than the side surface 25s of the superimposed insulating film 25, and the residue 26R of the organic insulating film 26 is provided at a distance from the organic insulating film 26 on the superimposed insulating film 25.
- the barrier film 27 is provided to cover at least a portion of the residue 26R of the organic insulating film 26. Furthermore, the residue 26R of the organic insulating film 26 and the residue 33R of the active layer 33 are covered with a first inorganic sealing film 91 and a second inorganic sealing film 93.
- the detection device 1 can suppress the penetration of moisture from the outer edge side of the substrate 21.
- FIG. 7 is a cross-sectional view that shows a schematic view of a detection device according to a comparative example.
- the configuration of the detection area AA is the same as that of the detection device 1 according to this embodiment, and the same components as those described in the above embodiment are given the same reference numerals and duplicated descriptions will be omitted.
- FIG. 9 shows the detection device before the outer shape is cut.
- the detection device of the comparative example is formed by cutting along the outer shape cut line L1 and the outer shape cut line L2.
- the outer shape cut line L1 and the outer shape cut line L2 will be described in FIG. 8 and FIG. 9.
- the upper surface of the organic insulating film 26 is formed flat in the peripheral area GA, and multiple grooves 26G are not formed. Also, on the outer edge side of the substrate 21, the side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface of the inorganic insulating film (from the side surface 22s of the undercoat film 22 to the side surface 25s of the superimposed insulating film 25) form the same surface. That is, in the comparative example, no steps are formed along the organic insulating film 26 and the superimposed insulating film 25 on the outer edge side of the substrate 21.
- the grooves 55A, 56A provided in the area overlapping the outer cut line L1 and the outer cut line L2 may be formed deep, and the lower part of the side surface 26s of the organic insulating film 26 may not be covered with the barrier film 27.
- the residue 26R of the organic insulating film 26 and the residue 33R of the active layer 33 are present in the grooves 55A, 56A, at least one of the residue 26R of the organic insulating film 26 and the residue 33R of the active layer 33 may be formed in contact with the side surface 26s of the organic insulating film 26.
- an intrusion path R1 for external moisture is formed on the outer edge side of the substrate 21, as shown by the dashed arrow. External moisture may intrude into the detection area AA side by passing through the residue 26R of the organic insulating film 26 and the side surface 26s of the organic insulating film 26 along the intrusion path R1.
- the side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface 25s of the superimposed insulating film 25 are covered with a first inorganic sealing film 91 and a second inorganic sealing film 93.
- the barrier film 27 contacts the upper surface of the superimposed insulating film 25 between the side surface 26s of the organic insulating film 26 and the side surface 25s of the superimposed insulating film 25. This forms a blocking structure for the moisture intrusion path on the outer edge side of the substrate 21, and the detection device 1 can suppress the intrusion of moisture from the outer edge side of the substrate 21.
- FIG. 8 is a plan view showing a schematic diagram of the detection device before the outer shape is cut.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX' of FIG. 8.
- the substrate 21 is bonded onto a support substrate 101 made of glass or the like.
- the detection device 1 of this embodiment is formed by cutting the detection device 100 before the outer shape is cut along the outer shape cut line L1 and the outer shape cut line L2.
- the detection device 100 Before the outer shape is cut, the detection device 100 has a groove 55 at a position overlapping the outer shape cut line L1, and a groove 56 at a position overlapping the outer shape cut line L2.
- the grooves 55 and 56 are formed by removing the inorganic insulating film (from the undercoat film 22 to the overlying insulating film 25) and the organic insulating film 26, respectively, on the substrate 21.
- the manufacturing process of the detection device 100 before the outer shape is cut is described below.
- grooves 55a and 56a are formed in the inorganic insulating film (from the undercoat film 22 to the overlapping insulating film 25) in the areas on the substrate 21 that overlap with the outer shape cut lines L1 and L2, respectively. This makes it possible to prevent cracks from occurring in the inorganic insulating film when the outer shape is cut.
- the organic insulating film 26 is applied over the entire detection area AA and peripheral area GA, covering the overlapping insulating film 25 and grooves 55a, 56a.
- the organic insulating film 26 is then patterned by etching or the like to form multiple grooves 26G in the peripheral area GA of the substrate 21, and grooves 55b, 56b are formed in the areas that overlap with the outer cut lines L1, L2, respectively.
- some of the organic insulating film 26 applied and formed in the grooves 55a, 56b of the inorganic insulating film may not be removed and may remain as residue 26R.
- width W4 of grooves 55b formed in organic insulating film 26 is larger than width W3 of grooves 55a in inorganic insulating film (from undercoat film 22 to superimposed insulating film 25).
- width W6 of grooves 56b formed in organic insulating film 26 is larger than width W5 of grooves 56a in inorganic insulating film (from undercoat film 22 to superimposed insulating film 25).
- the barrier film 27 is formed, and the photodiode PD is formed on the barrier film 27.
- the active layer 33 of the photodiode PD is formed by coating over the entire surface of the detection area AA and the peripheral area GA, covering the barrier film 27 and the grooves 55 and 56. Thereafter, the active layer 33 in the peripheral area GA is removed by etching or the like. At this time, there are cases where a part of the active layer 33 in the grooves 55 and 56 is not removed and remains as a residue 33R.
- a sealing film 90 is formed to cover the photodiode PD.
- the sealing film 90 is patterned so that the end on the outer edge side of the organic sealing film 92 is located inside (on the detection area AA side) relative to the ends on the outer edge sides of the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93.
- the detection device 100 before the outer cut is first cut, for example, by dicing, along the outer cut line L1 in the area overlapping the bottom of the groove 55. After that, the detection device 100 before the outer cut is cut, for example, by laser processing, along the outer cut line L2 in the area overlapping the bottom of the groove 56, inside the outer cut line L1. This forms the detection device 1.
- the configuration of the outer edge side of the substrate 21 in the detection device 1 is formed according to the shape of the groove 56 of the detection device 100 before the outer shape is cut. Specifically, as shown in FIG. 6, steps of the organic insulating film 26 and the superimposed insulating film 25 are formed on the outer edge side of the substrate 21. Furthermore, on the outer edge side of the substrate 21, residues 26R of the organic insulating film 26 and residues 33R of the active layer 33 may be provided on the side surface 25s of the superimposed insulating film 25.
- the detection device 100 and manufacturing method before the outline cutting shown in Figures 8 and 9 are merely examples and can be modified as appropriate.
- the groove 55 formed at a position overlapping the outline cut line L1 and the groove 56 formed at a position overlapping the outline cut line L2 have the same shape, but are not limited to this.
- the widths W3 and W4 of the groove 55 may be different from the widths W5 and W6 of the groove 56.
- the residue 26R of the organic insulating film 26 or the residue 33R of the active layer 33 may be provided on the outer edge side of the substrate 21. That is, on the outer edge side of the substrate 21, the residue 26R of the organic insulating film 26 may be provided on the side 25s of the superimposed insulating film 25 (including the side 22s of the undercoat film 22 to the side 25s of the superimposed insulating film 25), and the residue 26R of the organic insulating film 26 may be covered with the first inorganic sealing film 91 and the second inorganic sealing film 93. Alternatively, the residue 26R of the organic insulating film 26 and the residue 33R of the active layer 33 may not be provided.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
検出装置は、基板と、基板の上に積層された無機絶縁膜、有機絶縁膜及びバリア膜と、基板の検出領域に、下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層された有機光センサと、有機光センサを覆う第1無機封止膜と、を有し、検出領域で、無機絶縁膜、有機絶縁膜、バリア膜、有機光センサ及び第1無機封止膜の順に積層され、検出領域の外側の周辺領域で、無機絶縁膜、有機絶縁膜、バリア膜及び第1無機封止膜の順に積層され、基板の外縁側で、有機絶縁膜の側面及び無機絶縁膜の側面は、基板の側面よりも検出領域側に位置し、有機絶縁膜の側面及び無機絶縁膜の側面は、第1無機封止膜で覆われている。
Description
本発明は、検出装置に関する。
指紋パターンや静脈パターンを検出可能な光センサが知られている(例えば、特許文献1)。このような光センサは、活性層として有機半導体材料が用いられた複数のフォトダイオード(OPD:Organic Photodiode)を有する。特許文献2に記載されるように、フォトダイオードは、例えば、下部電極、電子輸送層、活性層、正孔輸送層、上部電極の順に積層される。電子輸送層又は正孔輸送層は、バッファ層とも呼ばれる。
OPDを有する検出装置において、検出装置の外部からOPDが設けられた検出領域に水分が侵入すると、検出精度が低下する可能性がある。
本発明は、水分の侵入を抑制することが可能な検出装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の検出装置は、基板と、前記基板の上に積層された無機絶縁膜、有機絶縁膜及びバリア膜と、前記基板の検出領域に、下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層された有機光センサと、前記有機光センサを覆う第1無機封止膜と、を有し、前記検出領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜、前記有機光センサ及び前記第1無機封止膜の順に積層され、前記検出領域の外側の周辺領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜及び前記第1無機封止膜の順に積層され、前記基板の外縁側で、前記有機絶縁膜の側面及び前記無機絶縁膜の側面は、前記基板の側面よりも前記検出領域側に位置し、前記有機絶縁膜の側面及び前記無機絶縁膜の側面は、前記第1無機封止膜で覆われている。
本発明の一態様の検出装置は、基板と、前記基板の上に積層された無機絶縁膜、有機絶縁膜及びバリア膜と、前記基板の検出領域に、下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層された有機光センサと、前記有機光センサを覆う第1無機封止膜と、を有し、前記検出領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜、前記有機光センサ及び前記第1無機封止膜の順に積層され、前記検出領域の外側の周辺領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜及び前記第1無機封止膜の順に積層され、前記周辺領域で、前記有機絶縁膜の上面に形成され、平面視で前記基板の外縁に沿って延在する複数の溝を有する。
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開示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、本開示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、当然に本開示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、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、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。
本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
(実施形態)
図1は、実施形態に係る検出装置を模式的に示す平面図である。図1に示すように、検出装置1は、基板21と、センサ部10と、ゲート線駆動回路15と、信号線選択回路16と、検出回路48と、制御回路122と、電源回路123と、第1光源基材51と、第2光源基材52と、光源53、54と、を有する。第1光源基材51には、複数の光源53が設けられる。第2光源基材52には複数の光源54が設けられる。
図1は、実施形態に係る検出装置を模式的に示す平面図である。図1に示すように、検出装置1は、基板21と、センサ部10と、ゲート線駆動回路15と、信号線選択回路16と、検出回路48と、制御回路122と、電源回路123と、第1光源基材51と、第2光源基材52と、光源53、54と、を有する。第1光源基材51には、複数の光源53が設けられる。第2光源基材52には複数の光源54が設けられる。
基板21には、配線基板71を介して制御基板121が電気的に接続される。配線基板71は、例えばフレキシブルプリント基板やリジット基板である。配線基板71には、検出回路48が設けられている。制御基板121には、制御回路122及び電源回路123が設けられている。制御回路122は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)である。制御回路122は、センサ部10、ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16に制御信号を供給して、センサ部10の検出動作を制御する。また、制御回路122は、光源53、54に制御信号を供給して、光源53、54の点灯又は非点灯を制御する。電源回路123は、センサ電源信号VDDSNS(図3参照)等の電圧信号をセンサ部10、ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16に供給する。また、電源回路123は、電源電圧を光源53、54に供給する。
基板21は、検出領域AAと、周辺領域GAとを有する。検出領域AAは、センサ部10が有する複数のフォトダイオードPD(図4参照)が設けられた領域である。周辺領域GAは、検出領域AAの外周と、基板21の外縁との間の領域であり、複数のフォトダイオードPDが設けられない領域である。
ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16は、周辺領域GAに設けられる。具体的には、ゲート線駆動回路15は、周辺領域GAのうち第2方向Dyに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路16は、周辺領域GAのうち第1方向Dxに沿って延在する領域に設けられ、センサ部10と検出回路48との間に設けられる。
なお、以下の説明において、第1方向Dxは、基板21と平行な面内の一方向である。第2方向Dyは、基板21と平行な面内の一方向であり、第1方向Dxと直交する方向である。なお、第2方向Dyは、第1方向Dxと直交しないで交差してもよい。第3方向Dzは、第1方向Dx及び第2方向Dyと直交する方向であり、基板21の主面の法線方向である。また、「平面視」とは、基板21と垂直な方向から見た場合の位置関係をいう。
複数の光源53は、第1光源基材51に設けられ、第2方向Dyに沿って配列される。複数の光源54は、第2光源基材52に設けられ、第2方向Dyに沿って配列される。第1光源基材51及び第2光源基材52は、それぞれ、制御基板121に設けられた端子部124、125を介して、制御回路122及び電源回路123と電気的に接続される。
複数の光源53及び複数の光源54は、例えば、無機LED(Light Emitting Diode)や、有機EL(OLED:Organic Light Emitting Diode)等が用いられる。複数の光源53及び複数の光源54は、それぞれ異なる波長の光を出射する。
光源53から出射された第1光は、主に指等の被検出体の表面で反射されセンサ部10に入射する。これにより、センサ部10は、指等の表面の凹凸の形状を検出することで指紋を検出することができる。光源54から出射された第2光は、主に指等の内部で反射し又は指等を透過してセンサ部10に入射する。これにより、センサ部10は、指等の内部の生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報とは、例えば、指や掌の脈波、脈拍、血管像等である。すなわち、検出装置1は、指紋を検出する指紋検出装置や、静脈などの血管パターンを検出する静脈検出装置として構成されてもよい。
なお、図1に示す光源53、54の配置は、あくまで一例であり適宜変更することができる。検出装置1は、光源として複数種類の光源53、54が設けられている。ただし、これに限定されず、光源は1種類であってもよい。例えば、第1光源基材51及び第2光源基材52のそれぞれに、複数の光源53及び複数の光源54が配置されていてもよい。また、光源53及び光源54が設けられる光源基材は1つ又は3つ以上であってもよい。あるいは、光源は、少なくとも1つ以上配置されていればよい。
図2は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図2に示すように、検出装置1は、さらに検出制御回路11と検出部40と、を有する。検出制御回路11の機能の一部又は全部は、制御回路122に含まれる。また、検出部40のうち、検出回路48以外の機能の一部又は全部は、制御回路122に含まれる。
センサ部10は、複数のフォトダイオードPDを有する。センサ部10が有するフォトダイオードPDは、照射される光に応じた電気信号を、検出信号Vdetとして信号線選択回路16に出力する。また、センサ部10は、ゲート線駆動回路15から供給されるゲート駆動信号VGLにしたがって検出を行う。
検出制御回路11は、ゲート線駆動回路15、信号線選択回路16及び検出部40にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御回路11は、スタート信号STV、クロック信号CK等の各種制御信号をゲート線駆動回路15に供給する。また、検出制御回路11は、選択信号ASW等の各種制御信号を信号線選択回路16に供給する。また、検出制御回路11は、各種制御信号を光源53、54に供給して、それぞれの点灯及び非点灯を制御する。
ゲート線駆動回路15は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線GL(図3参照)を駆動する回路である。ゲート線駆動回路15は、複数のゲート線GLを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線GLにゲート駆動信号VGLを供給する。これにより、ゲート線駆動回路15は、ゲート線GLに接続された複数のフォトダイオードPDを選択する。
信号線選択回路16は、複数の信号線SL(図3参照)を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路16は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路16は、検出制御回路11から供給される選択信号ASWに基づいて、選択された信号線SLと検出回路48とを接続する。これにより、信号線選択回路16は、フォトダイオードPDの検出信号Vdetを検出部40に出力する。
検出部40は、検出回路48と、信号処理回路44と、座標抽出回路45と、記憶回路46と、検出タイミング制御回路47と、を備える。検出タイミング制御回路47は、検出制御回路11から供給される制御信号に基づいて、検出回路48と、信号処理回路44と、座標抽出回路45と、が同期して動作するように制御する。
検出回路48は、例えばアナログフロントエンド回路(AFE、Analog Front End)である。検出回路48は、少なくとも検出信号増幅回路42及びA/D変換回路43の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅回路42は、検出信号Vdetを増幅する。A/D変換回路43は、検出信号増幅回路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。
信号処理回路44は、検出回路48の出力信号に基づいて、センサ部10に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理回路44は、指が検出面に接触又は近接した場合に、検出回路48からの信号に基づいて指や掌の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理回路44は、検出回路48からの信号に基づいて生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、指や掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素濃度等である。
記憶回路46は、信号処理回路44で演算された信号を一時的に保存する。記憶回路46は、例えばRAM(Random Access Memory)、レジスタ回路等であってもよい。
座標抽出回路45は、信号処理回路44において指の接触又は近接が検出されたときに、指等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出回路45は、指や掌の血管の検出座標を求める論理回路である。座標抽出回路45は、センサ部10の各フォトダイオードPDから出力される検出信号Vdetを組み合わせて、指等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報及び指や掌の血管の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出回路45は、検出座標を算出せずにセンサ出力電圧Voとして検出信号Vdetを出力してもよい。
図3は、実施形態に係る検出装置を示す回路図である。なお、図3では、検出回路48の回路構成も併せて示している。図3に示すように、センサ画素PXは、フォトダイオードPDと、容量素子Caと、駆動トランジスタTrとを含む。容量素子Caは、フォトダイオードPDに形成される容量(センサ容量)であり、等価的にフォトダイオードPDと並列に接続される。
図3では、複数のゲート線GLのうち、第2方向Dyに並ぶ2つのゲート線GL(m)、GL(m+1)を示す。また、複数の信号線SLのうち、第1方向Dxに並ぶ2つの信号線SL(n)、SL(n+1)を示す。センサ画素PXは、ゲート線GLと信号線SLとで囲まれた領域である。
駆動トランジスタTrは、複数のフォトダイオードPDのそれぞれに対応して設けられる。駆動トランジスタTrは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFT(Thin Film Transistor)で構成されている。
複数のゲート線GLのそれぞれは、第1方向Dxに配列された複数の駆動トランジスタTrのゲートに接続される。複数の信号線SLのそれぞれは、第2方向Dyに配列された複数の駆動トランジスタTrのソース及びドレインの一方に接続される。複数の駆動トランジスタTrのソース及びドレインの他方は、フォトダイオードPDのカソード及び容量素子Caに接続される。
フォトダイオードPDのアノードには、電源回路123(図1参照)からセンサ電源信号VDDSNSが供給される。また、信号線SL及び容量素子Caには、電源回路123からリセットトランジスタTrRを介して、信号線SL及び容量素子Caの初期電位となるセンサ基準電圧COMが供給される。
露光期間でセンサ画素PXに光が照射されると、フォトダイオードPDには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Caに電荷が蓄積される。読み出し期間で駆動トランジスタTrがオンになると、容量素子Caに蓄積された電荷に応じて、信号線SLに電流が流れる。信号線SLは、信号線選択回路16の出力トランジスタTrSを介して検出回路48に接続される。これにより、検出装置1は、センサ画素PXごとにフォトダイオードPDに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。
検出回路48は、読み出し期間にスイッチSSWがオンになり、信号線SLと接続される。検出回路48の検出信号増幅回路42は、信号線SLから供給された電流または電荷に応じた電圧に変換する。検出信号増幅回路42の非反転入力部(+)には、固定された電位を有する基準電位(Vref)が入力され、反転入力部(-)には、信号線SLが接続される。実施形態では、基準電位(Vref)電圧としてセンサ基準電圧COMと同じ信号が入力される。制御回路122(図1参照)は、光が照射された場合の検出信号Vdetと、光が照射されていない場合の検出信号Vdetとの差分をセンサ出力電圧Voとして演算する。また、検出信号増幅回路42は、容量素子Cb及びリセットスイッチRSWを有する。リセット期間においてリセットスイッチRSWがオンになり、容量素子Cbの電荷がリセットされる。
なお、駆動トランジスタTrは、n型TFTに限定されず、p型TFTで構成されてもよい。また、図3に示すセンサ画素PXの画素回路はあくまで一例であり、センサ画素PXには、1つのフォトダイオードPDに対応して、複数のトランジスタが設けられていてもよい。
次に、図4から図6を参照して、フォトダイオードPD、封止膜90及び複数の溝26Gの構成について説明する。図4は、検出領域の複数のフォトダイオード及び周辺領域の複数の溝を模式的に示す平面図である。
図4に示すように、複数のフォトダイオードPD(有機光センサ)は、検出領域AAにマトリクス状に配置される。複数のフォトダイオードPDは、下部電極31と、下部バッファ層32と、活性層33と、上部バッファ層34と、上部電極35と、を有する。複数の下部電極31は、複数のフォトダイオードPDごとに離隔して設けられ、検出領域AAにマトリクス状に配置される。下部バッファ層32、活性層33、上部バッファ層34及び上部電極35は、複数のフォトダイオードPDに亘って連続して設けられ、検出領域AA全体に設けられる。上部電極35の一部は周辺領域GAに延在し、コンタクト部CNに接続され、基板21の配線を通して、外部回路(例えば制御回路122や電源回路123(図1参照))に電気的に接続される。
検出装置1は、複数のフォトダイオードPDを覆う封止膜90を有する。封止膜90は、検出領域AA及び周辺領域GAに亘って設けられ、基板21の外縁側まで設けられる。また、周辺領域GAには複数の溝26Gが設けられる。封止膜90は複数の溝26Gを覆って設けられる。封止膜90及び複数の溝26Gにより、基板21の外縁側から検出領域AA側への水分の侵入を抑制できる。封止膜90及び複数の溝26Gの詳細な構成は図6にて後述する。
なお、複数の溝26Gは、検出領域AAの外周を囲んで設けられる。複数の溝26Gは、それぞれ連続した枠状である。ただし、図4はあくまで模式的に示したものであり、複数の溝26Gは、検出領域AAの外周に沿った一部で設けられていない部分があってもよい。なお、図1に示す配線基板71は、複数の溝26Gの外側で基板21に設けられた端子と接続されていてもよいし、封止膜90に設けられた開口を通して基板21に設けられた端子と接続されていてもよい。
次に、検出装置1の複数のフォトダイオードPD及び封止膜90の積層構造について説明する。図5は、図4のV-V’断面図である。
なお、以下の説明では、基板21の表面に垂直な方向において、基板21から封止膜90に向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。また、封止膜90から基板21に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。
図5に示すように、検出装置1は、基板21、駆動トランジスタTr、複数の無機絶縁膜(アンダーコート膜22、ゲート絶縁膜23、層間絶縁膜24及び重畳絶縁膜25)、有機絶縁膜26、バリア膜27、フォトダイオードPD、及び、封止膜90を有する。検出領域AAで、基板21の上に複数の無機絶縁膜(アンダーコート膜22、ゲート絶縁膜23、層間絶縁膜24及び重畳絶縁膜25)、有機絶縁膜26、バリア膜27、フォトダイオードPD、封止膜90(第1無機封止膜91、有機封止膜92、第2無機封止膜93)の順に積層される。
基板21は、フィルム状の樹脂で形成された絶縁性基板である。駆動トランジスタTrは、フォトダイオードPDの下部電極31と重なる領域に設けられる。具体的には、駆動トランジスタTrは、半導体層61、ソース電極62、ドレイン電極63及びゲート電極64を有する。
遮光膜65は、基板21の上に設けられる。遮光膜65は、半導体層61と基板21との間に設けられる。遮光膜65により、半導体層61のチャネル領域への、基板21側からの光の侵入が抑制される。
アンダーコート膜22は、遮光膜65を覆って基板21の上に設けられる。アンダーコート膜22は、例えば、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の無機絶縁膜で形成される。なお、アンダーコート膜22の構成は、図5に示すものに限定されない。例えば、アンダーコート膜22は、2層あるいは3層以上積層された積層膜であってもよい。
駆動トランジスタTrは、基板21の上に設けられる。半導体層61は、アンダーコート膜22の上に設けられる。ゲート絶縁膜23は、半導体層61を覆ってアンダーコート膜22の上に設けられる。ゲート絶縁膜23は、例えばシリコン酸化膜等の無機絶縁膜である。ゲート電極64は、ゲート絶縁膜23の上に設けられる。
図5に示す例では、駆動トランジスタTrは、トップゲート構造である。ただし、これに限定されず、駆動トランジスタTrは、ボトムゲート構造でもよく、半導体層61の上側及び下側の両方にゲート電極64が設けられたデュアルゲート構造でもよい。
層間絶縁膜24は、ゲート電極64を覆ってゲート絶縁膜23の上に設けられる。層間絶縁膜24は、例えば、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造を有する。ソース電極62及びドレイン電極63は、層間絶縁膜24の上に設けられる。ソース電極62は、ゲート絶縁膜23及び層間絶縁膜24を貫通して設けられたコンタクトホールCH2を介して、半導体層61のソース領域に接続される。ドレイン電極63は、ゲート絶縁膜23及び層間絶縁膜24を貫通して設けられたコンタクトホールCH3を介して、半導体層61のドレイン領域に接続される。重畳絶縁膜25は、ソース電極62及びドレイン電極63を覆って層間絶縁膜24の上に設けられる。
なお、ゲート電極64と同層に接続配線64aが設けられる。接続配線64aはゲート電極64と電気的に接続される。また、遮光膜65と同層に接続配線65aが設けられる。接続配線65aは遮光膜65と電気的に接続される。接続配線64aと接続配線65aとは、アンダーコート膜22及びゲート絶縁膜23を貫通するコンタクトホールCH4を介して接続される。これにより、遮光膜65は、接続配線64a、65aを介してゲート電極64と電気的に接続され、ゲート電極64と同じ電位が供給される。
有機絶縁膜26は、駆動トランジスタTrのソース電極62及びドレイン電極63を覆って重畳絶縁膜25の上に設けられる。有機絶縁膜26は、有機絶縁材料で形成された平坦化膜である。本実施形態では、有機絶縁膜26のコンタクトホールCH1は、ソース電極62と重なる領域に設けられる。フォトダイオードPDの下部電極31は、コンタクトホールCH1の底部でソース電極62と電気的に接続される。
なお、検出装置1において、無機絶縁膜(アンダーコート膜22、ゲート絶縁膜23、層間絶縁膜24及び重畳絶縁膜25)のうち重畳絶縁膜25が設けられない構成であってもよい。この場合、有機絶縁膜26は、ソース電極62及びドレイン電極63を覆って層間絶縁膜24の上に設けられる。
バリア膜27は、有機絶縁膜26の上に設けられる。バリア膜27は、例えばシリコン窒化膜(SiN)等の無機絶縁材料で形成される。
フォトダイオードPDは、バリア膜27の上に設けられる。フォトダイオードPDは、基板21に垂直な方向で、下部電極31、下部バッファ層32、活性層33、上部バッファ層34、上部電極35の順に積層される。本実施形態のフォトダイオードPDは、活性層33として有機半導体が用いられた有機フォトダイオード(OPD:Organic Photodiode)である。
下部電極31は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性を有する導電材料で形成される。下部バッファ層32、活性層33、上部バッファ層34及び上部電極35は、複数のフォトダイオードPDに亘って連続して設けられる。具体的には、下部バッファ層32、活性層33、上部バッファ層34及び上部電極35は、下部電極31に重なって設けられるとともに、隣接する下部電極31の間に位置するバリア膜27に重なって設けられる。
絶縁膜36は下部電極31の周縁部を覆って設けられる。また、絶縁膜36は、コンタクトホールCH1を覆って設けられ、コンタクトホールCH1と重なる領域で下部電極31を覆う。絶縁膜36により、隣り合うフォトダイオードPDの下部電極31間が絶縁される。コンタクトホールCH1と重なる領域で、下部バッファ層32に段切れが生じた場合であっても、絶縁膜36が設けられているので、活性層33と下部電極31とのショート(短絡)が発生することを抑制できる。本実施形態では、絶縁膜36は、シリコン窒化膜(SiN)あるいはシリコン酸化膜(SiO2)等の無機絶縁材料で形成される。
活性層33は、照射される光に応じて特性(例えば、電圧電流特性や抵抗値)が変化する。活性層33の材料として、有機材料が用いられる。具体的には、活性層33は、p型有機半導体と、n型有機半導体であるn型フラーレン誘導体(PCBM)とが混在するバルクヘテロ構造である。活性層33として、例えば、低分子有機材料であるC60(フラーレン)、PCBM(フェニルC61酪酸メチルエステル:Phenyl C61-butyric acid methyl ester)、CuPc(銅フタロシアニン:Copper Phthalocyanine)、F16CuPc(フッ素化銅フタロシアニン)、rubrene(ルブレン:5,6,11,12-tetraphenyltetracene)、PDI(Perylene(ペリレン)の誘導体)等を用いることができる。
活性層33は、これらの低分子有機材料を用いて蒸着型(Dry Process)で形成することができる。この場合、活性層33は、例えば、CuPcとF16CuPcとの積層膜、又はrubreneとC60との積層膜であってもよい。活性層33は、塗布型(Wet Process)で形成することもできる。この場合、活性層33は、上述した低分子有機材料と高分子有機材料とを組み合わせた材料が用いられる。高分子有機材料として、例えばP3HT(poly(3-hexylthiophene))、F8BT(F8-alt-benzothiadiazole)等を用いることができる。活性層33は、P3HTとPCBMとが混合した状態の膜、又はF8BTとPDIとが混合した状態の膜とすることができる。なお、活性層33は、バルクヘテロ構造に限定されずPIN型であってもよい。
下部バッファ層32及び上部バッファ層34は、活性層33で発生した正孔及び電子が下部電極31又は上部電極35に到達しやすくするために設けられる。下部バッファ層32は、下部電極31と活性層33との間に設けられ、下部電極31及び活性層33と直接接する。また、下部バッファ層32は、隣り合う下部電極31の間でバリア膜27を覆って設けられる。
上部バッファ層34は、活性層33と上部電極35との間に設けられ、活性層33及び上部電極35と直接接する。上部電極35は上部バッファ層34の上に設けられる。上部電極35は、例えば、ITOやIZO等の透光性を有する導電材料で形成される。ただし、これに限定されず、上部電極35は、例えば、銀(Ag)等の非透光性を有する導電材料で形成されてもよい。
本実施形態では、下部電極31がフォトダイオードPDのカソード電極であり、上部電極35がフォトダイオードPDのアノード電極である。この場合、下部バッファ層32は電子輸送層であり、上部バッファ層34は正孔輸送層である。電子輸送層の材料は、エトキシ化ポリエチレンイミン(PEIE)が用いられる。正孔輸送層の材料は、酸化金属層とされる。酸化金属層として、酸化タングステン(WO3)、酸化モリブデン等が用いられる。
なお、下部電極31がフォトダイオードPDのアノード電極であり、上部電極35がフォトダイオードPDのカソード電極であってもよい。この場合、下部バッファ層32は正孔輸送層であり、上部バッファ層34は電子輸送層であってもよい。
封止膜90は、上部電極35の上に設けられる。具体的には、封止膜90は、上部電極35の上に第1無機封止膜91、有機封止膜92、第2無機封止膜93の順に積層される。第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93は、シリコン窒化膜や酸化アルミニウム膜などの無機膜で形成される。有機封止膜92は、アクリルなどの樹脂膜で形成される。封止膜90によりフォトダイオードPDは良好に封止され、上面側からの水分の侵入を抑制することができる。
次に、周辺領域GAの封止膜90及び複数の溝26Gの構成について説明する。図6は、図4のVI-VI’断面図である。なお、図6では、理解を容易にするために、周辺領域GAの構成とともに、検出領域AAの複数の無機絶縁膜、有機絶縁膜26、バリア膜27、フォトダイオードPD及び封止膜90の積層構成を示す。図6における検出領域AAの構成は、図5にて説明したものと同様であり繰り返しの説明は省略する。
また、図6では、複数の無機絶縁膜(アンダーコート膜22、ゲート絶縁膜23、層間絶縁膜24及び重畳絶縁膜25)のうち、最下層のアンダーコート膜22、及び、最上層の重畳絶縁膜25を示し、中間層のゲート絶縁膜23、層間絶縁膜24の図示は省略する。以下の説明では、複数の無機絶縁膜のうち最上層の重畳絶縁膜25を示しているが、重畳絶縁膜25の記載は、アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25の積層膜であってもよい。
図6に示すように、重畳絶縁膜25、有機絶縁膜26、バリア膜27及び封止膜90は、検出領域AA及び周辺領域GAに亘って設けられる。すなわち、検出領域AAで、重畳絶縁膜25(無機絶縁膜)、有機絶縁膜26、バリア膜27、フォトダイオードPD(有機光センサ)及び封止膜90(第1無機封止膜91、有機封止膜92、第2無機封止膜93)の順に積層される。検出領域AAの外側の周辺領域GAで重畳絶縁膜25、有機絶縁膜26、バリア膜27及び封止膜90(第1無機封止膜91、有機封止膜92、第2無機封止膜93)の順に積層される。
本実施形態では、周辺領域GAで、有機絶縁膜26の上面に形成された複数の溝26Gを有する。また、図4にて上述したように、複数の溝26Gは、平面視で基板21の外縁に沿って延在する。図6に示す例では、基板21の外縁側から検出領域AA側に向かって、4つの溝26G-1、26G-2、26G-3、26G-4が配列されている。なお、以下の説明では、4つの溝26G-1、26G-2、26G-3、26G-4を区別して説明する必要が無い場合には、単に溝26Gと表す。なお、溝26Gの数は4つに限定されず、1つ以上3つ以下、あるいは、5つ以上設けられていてもよい。
複数の溝26Gは、それぞれ有機絶縁膜26の上面から下面まで貫通しており、重畳絶縁膜25が溝26Gの底部を構成する。バリア膜27は、有機絶縁膜26の上面、複数の溝26Gの側面及び底部に沿って設けられる。重畳絶縁膜25とバリア膜27とは、溝26Gの底部で直接接している。複数の溝26Gの各々の幅W1は50μm以上である。これにより、溝26Gの底部での重畳絶縁膜25とバリア膜27との密着性を向上させることができる。ここで溝26Gの幅W1は、溝26Gの底部の幅W1であって、隣接する有機絶縁膜26の間で、重畳絶縁膜25とバリア膜27とが接触する部分の長さとする。
封止膜90は、周辺領域GAで複数の溝26Gと重なる領域に亘って設けられる。封止膜90において、有機封止膜92の外縁側の端部は、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93の外縁側の端部よりも、内側(検出領域AA側)に位置する。封止膜90の第2無機封止膜93は、有機封止膜92を覆って設けられ、有機封止膜92よりも外側で第1無機封止膜91と直接接して設けられる。
複数の溝26Gのうち、検出領域AA側の溝26G-3、26G-4は第1無機封止膜91、有機封止膜92及び第2無機封止膜93で覆われる。すなわち、溝26G-3、26G-4と重なる領域では、重畳絶縁膜25、バリア膜27及び封止膜90(第1無機封止膜91、有機封止膜92、第2無機封止膜93)の順に積層される。封止膜90の第1無機封止膜91は、バリア膜27を覆って、有機絶縁膜26の上面、複数の溝26G-3、26G-4の側面及び底部に沿って設けられる。封止膜90の有機封止膜92は溝26G-3、26G-4を充填して設けられる。
基板21の外縁側の他の溝26G-1、26G-2は、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93で覆われる。また、基板21の外縁側の溝26G-1、26G-2と重なる領域では、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)、バリア膜27、第1無機封止膜91、第2無機封止膜93の順に積層される。封止膜90の第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93は、バリア膜27を覆って、有機絶縁膜26の上面、複数の溝26G-1、26G-2の側面及び底部に沿って設けられる。
このように、周辺領域GAにおいて、有機絶縁膜26の複数の溝26G及び封止膜90が設けられているので、少なくとも溝26G-1、26G-2において、有機膜(有機絶縁膜26及び有機封止膜92)を有さず複数の無機絶縁膜が積層される領域が形成される。これにより、溝26G-1、26G-2において、基板21の外縁側と検出領域AAとの間で、水分の侵入経路の遮断構造が形成される。
また、本実施形態では、有機絶縁膜26に複数の溝26Gが設けられているので、複数の溝26Gを設けない場合に比べて、有機絶縁膜26の表面に沿った長さ、具体的には、有機絶縁膜26の上面、複数の溝26Gの側面及び底部に沿った合計の長さが長くなる。これにより、基板21の外縁側から検出領域AAまでの水分の侵入経路が長くなるので、検出領域AAへの水分の侵入を抑制できる。
図6に示すように、本実施形態の検出装置1において、基板21の外縁側で、有機絶縁膜26の側面26s及び重畳絶縁膜25の側面25s(アンダーコート膜22の側面22sから重畳絶縁膜25の側面25sまでを含む)は、基板21の側面21sよりも検出領域AA側に位置する。また、有機絶縁膜26の側面26sは、重畳絶縁膜25の側面25sよりも検出領域AA側に位置する。
言い換えると、有機絶縁膜26の上面、側面26s、重畳絶縁膜25の上面、側面25s、基板21の上面、側面21sに沿って段差が形成される。基板21の外縁側で、重畳絶縁膜25の上面は、側面25sと有機絶縁膜26の側面26sとの間で、有機絶縁膜26が設けられない領域を有する。また、基板21の上面は、側面21sとアンダーコート膜22の側面22sとの間で、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)が設けられない領域を有する。
バリア膜27は、基板21の外縁側で重畳絶縁膜25(無機絶縁膜)と接している。より具体的には、バリア膜27は、基板21の外縁側で、有機絶縁膜26の上面、側面26sを覆って設けられる。さらに、バリア膜27は、有機絶縁膜26の側面26sと重畳絶縁膜25の側面25sとの間で、重畳絶縁膜25の上面と接する。また、基板21の外縁側で、バリア膜27と重畳絶縁膜25とは直接接して設けられる。有機絶縁膜26の側面26sと重畳絶縁膜25の側面25sとの間で、バリア膜27と重畳絶縁膜25とが接する部分の幅W2は3μm以上である。これにより、基板21の外縁側でのバリア膜27と重畳絶縁膜25との密着性を確保できる。このような構成により、基板21の外縁側からの水分の侵入経路の遮断構造が形成される。
封止膜90のうち、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93は、溝26G-1よりも基板21の外縁側まで延在し、バリア膜27と重なって設けられる。言い換えると、基板21の外縁側で、有機絶縁膜26の上面、側面26s及び重畳絶縁膜25の側面25sは、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93で覆われている。
また、基板21の外縁側で、重畳絶縁膜25の側面25s(アンダーコート膜22の側面22sから重畳絶縁膜25の側面25sを含む)には、有機絶縁膜26の残渣26R及びフォトダイオードPDの活性層33の残渣33Rが設けられる。有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rは、基板21の製造工程において形成される。有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rについては、図9にて後述する。
本実施形態では、有機絶縁膜26の側面26sは、重畳絶縁膜25の側面25sよりも検出領域AA側に位置しており、有機絶縁膜26の残渣26Rは、重畳絶縁膜25上の有機絶縁膜26と離隔して設けられる。また、バリア膜27は、有機絶縁膜26の残渣26Rの少なくとも一部を覆って設けられる。さらに、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rは、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93で覆われている。
このような構成により、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rと、有機絶縁膜26とが離隔しているので、基板21の外縁側で、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rを経由する水分の侵入経路が形成されない。したがって、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rが設けられた場合であっても、検出装置1は、基板21の外縁側からの水分の侵入を抑制することができる。
ここで、図7を参照して比較例に係る検出装置200について説明する。図7は、比較例に係る検出装置を模式的に示す断面図である。なお、図7に示す比較例に係る検出装置200において、検出領域AAの構成は、本実施形態に係る検出装置1と同様であり、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。また、図9では、外形カット前の検出装置について示している。外形カットラインL1及び外形カットラインL2で切断加工されて比較例の検出装置が形成される。外形カットラインL1及び外形カットラインL2については、図8、図9にて説明する。
図7に示す検出装置200は、周辺領域GAで、有機絶縁膜26の上面は平坦に形成され、複数の溝26Gが形成されない。また、基板21の外縁側で、有機絶縁膜26の側面26s及び無機絶縁膜の側面(アンダーコート膜22の側面22sから重畳絶縁膜25の側面25s)は、同一面を構成する。すなわち、比較例では、基板21の外縁側で、有機絶縁膜26及び重畳絶縁膜25に沿って段差が形成されない。
この場合、外形カットラインL1及び外形カットラインL2と重なる領域に設けられた溝55A、56Aが深く形成され、有機絶縁膜26の側面26sの下部がバリア膜27で覆われない場合がある。また、溝55A、56Aに有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rがある場合、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rの少なくとも一方が、有機絶縁膜26の側面26sと接して形成される場合がある。これにより、基板21の外縁側で、一点鎖線の矢印に示すように、外部の水分の侵入経路R1が形成される。外部の水分は、侵入経路R1に沿って、有機絶縁膜26の残渣26R、有機絶縁膜26の側面26sを通って、有機絶縁膜26内部を進行して検出領域AA側に侵入する場合がある。
これに対して、本実施形態では、図6にて説明したように、有機絶縁膜26の側面26s及び重畳絶縁膜25の側面25sは、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93で覆われている。さらに、基板21の外縁側で、バリア膜27は、有機絶縁膜26の側面26sと重畳絶縁膜25の側面25sとの間で、重畳絶縁膜25の上面と接する。これにより、基板21の外縁側で、水分の侵入経路の遮断構造が形成され、検出装置1は、基板21の外縁側からの水分の侵入を抑制することができる。
次に検出装置1の製造方法について説明する。図8は、外形カット前の検出装置を模式的に示す平面図である。図9は、図8のIX-IX’断面図である。図8及び図9に示すように、外形カット前の検出装置100において、基板21は、ガラス等で形成された支持基板101の上に貼り合わされている。本実施形態の検出装置1は、外形カット前の検出装置100を、外形カットラインL1及び外形カットラインL2に沿って切断加工することで形成される。
外形カット前の検出装置100は、外形カットラインL1と重なる位置に溝55が設けられ、外形カットラインL2と重なる位置に溝56が設けられている。溝55、56は、それぞれ、基板21上の、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)及び有機絶縁膜26が除去されて形成される。
以下、外形カット前の検出装置100の製造工程について説明する。まず、外形カット前の検出装置100の製造工程において、基板21上の、外形カットラインL1、L2のそれぞれと重なる領域において、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)に溝55a、56aが形成される。これにより、外形カットの際に、無機絶縁膜にクラックが生じることを抑制できる。
有機絶縁膜26は、重畳絶縁膜25及び溝55a、56aを覆って、検出領域AA及び周辺領域GAの全面に塗布形成される。その後、エッチング等により有機絶縁膜26がパターニングされ、基板21の周辺領域GAにて複数の溝26Gが形成されるとともに、外形カットラインL1、L2のそれぞれと重なる領域に、溝55b、56bが形成される。この際、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)の溝55a、56b内に塗布形成された有機絶縁膜26の一部が除去されず、残渣26Rとして残る場合がある。
本実施形態では、外形カットラインL1と重なる位置に形成された溝55において、有機絶縁膜26に形成された溝55bの幅W4は、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)の溝55aの幅W3よりも大きい。また、外形カットラインL2と重なる位置に形成された溝56において、有機絶縁膜26に形成された溝56bの幅W6は、無機絶縁膜(アンダーコート膜22から重畳絶縁膜25)の溝56aの幅W5よりも大きい。これにより、溝55、56のそれぞれにおいて、有機絶縁膜26と重畳絶縁膜25とで段差が形成される。
次に、バリア膜27を成膜し、バリア膜27上にフォトダイオードPDを形成する。フォトダイオードPDの活性層33は、バリア膜27及び溝55、56を覆って、検出領域AA及び周辺領域GAの全面に塗布形成される。その後、エッチング等により周辺領域GAの活性層33が除去される。この際、溝55、56内の活性層33の一部が除去されず、残渣33Rとして残る場合がある。
その後、フォトダイオードPDを覆って封止膜90が成膜される。封止膜90において、有機封止膜92の外縁側の端部は、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93の外縁側の端部よりも、内側(検出領域AA側)に位置するようにパターニングされる。
外形カット前の検出装置100は、まず溝55の底部と重なる領域で外形カットラインL1に沿って、例えばダイシングにより切断加工される。その後、外形カット前の検出装置100は、外形カットラインL1よりも内側の、溝56の底部と重なる領域で外形カットラインL2に沿って、例えばレーザー加工により切断加工される。これにより、検出装置1が形成される。
以上のような工程により、検出装置1において、基板21の外縁側の構成は、外形カット前の検出装置100の溝56の形状に応じて形成される。具体的には、図6に示すように、基板21の外縁側に、有機絶縁膜26及び重畳絶縁膜25の段差が形成される。また、基板21の外縁側で、重畳絶縁膜25の側面25sには、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rが設けられる場合がある。
なお、図8、図9に示す外形カット前の検出装置100及び製造方法は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、外形カットラインL1と重なる位置に形成された溝55と、外形カットラインL2と重なる位置に形成された溝56とは同じ形状を有しているが、これに限定されない。溝55の幅W3、W4は、溝56の幅W5、W6と異なっていてもよい。
なお、図7及び図9では、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rが両方設けられる構成について説明したが、これに限定されない。基板21の外縁側には、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rの一方が設けられていてもよい。すなわち、基板21の外縁側で、重畳絶縁膜25の側面25s(アンダーコート膜22の側面22sから重畳絶縁膜25の側面25sを含む)には、有機絶縁膜26の残渣26Rが設けられ、有機絶縁膜26の残渣26Rは、第1無機封止膜91及び第2無機封止膜93で覆われていてもよい。あるいは、有機絶縁膜26の残渣26R及び活性層33の残渣33Rは設けられていなくてもよい。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の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。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。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。
1 検出装置
10 センサ部
21 基板
22 アンダーコート膜
23 ゲート絶縁膜
24 層間絶縁膜
25 重畳絶縁膜
26 有機絶縁膜
26G、26G-1、26G-2、26G-3、26G-4 溝
27 バリア膜
31 下部電極
32 下部バッファ層
33 活性層
34 上部バッファ層
35 上部電極
40 検出部
90 封止膜
91 第1無機封止膜
92 有機封止膜
93 第2無機封止膜
100 外形カット前の検出装置
101 支持基板
AA 検出領域
GA 周辺領域
PD フォトダイオード
10 センサ部
21 基板
22 アンダーコート膜
23 ゲート絶縁膜
24 層間絶縁膜
25 重畳絶縁膜
26 有機絶縁膜
26G、26G-1、26G-2、26G-3、26G-4 溝
27 バリア膜
31 下部電極
32 下部バッファ層
33 活性層
34 上部バッファ層
35 上部電極
40 検出部
90 封止膜
91 第1無機封止膜
92 有機封止膜
93 第2無機封止膜
100 外形カット前の検出装置
101 支持基板
AA 検出領域
GA 周辺領域
PD フォトダイオード
Claims (14)
- 基板と、
前記基板の上に積層された無機絶縁膜、有機絶縁膜及びバリア膜と、
前記基板の検出領域に、下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層された有機光センサと、
前記有機光センサを覆う第1無機封止膜と、を有し、
前記検出領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜、前記有機光センサ及び前記第1無機封止膜の順に積層され、
前記検出領域の外側の周辺領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜及び前記第1無機封止膜の順に積層され、
前記基板の外縁側で、前記有機絶縁膜の側面及び前記無機絶縁膜の側面は、前記基板の側面よりも前記検出領域側に位置し、
前記有機絶縁膜の側面及び前記無機絶縁膜の側面は、前記第1無機封止膜で覆われている
検出装置。 - 前記バリア膜は、前記基板の外縁側で前記無機絶縁膜と接している
請求項1に記載の検出装置。 - 前記有機絶縁膜の側面は、前記無機絶縁膜の側面よりも前記検出領域側に位置し、
前記バリア膜は、前記有機絶縁膜の側面と前記無機絶縁膜の側面との間で、前記無機絶縁膜の上面と接する
請求項1に記載の検出装置。 - 前記有機絶縁膜の側面と前記無機絶縁膜の側面との間で、前記バリア膜と前記無機絶縁膜とが接する部分の幅は3μm以上である
請求項3に記載の検出装置。 - 前記無機絶縁膜の側面には、前記有機絶縁膜の残渣及び前記有機光センサの残渣の少なくとも一方が設けられ、
前記有機絶縁膜の残渣及び前記有機光センサの残渣の少なくとも一方は、前記第1無機封止膜で覆われている
請求項1に記載の検出装置。 - 前記無機絶縁膜の側面には、前記有機絶縁膜の残渣が設けられ、
前記バリア膜は、前記有機絶縁膜の残渣の少なくとも一部を覆う
請求項1に記載の検出装置。 - 前記第1無機封止膜の上に積層された有機封止膜及び第2無機封止膜を有する
請求項1に記載の検出装置。 - 前記周辺領域で、前記有機絶縁膜の上面に形成され、平面視で前記基板の外縁に沿って延在する複数の溝を有する
請求項1に記載の検出装置。 - 前記複数の溝の各々の幅は50μm以上である
請求項8に記載の検出装置。 - 前記第1無機封止膜の上に積層された有機封止膜及び第2無機封止膜を有し、
前記複数の溝のうち、前記検出領域側の前記溝は前記第1無機封止膜、前記有機封止膜及び前記第2無機封止膜で覆われ、
前記基板の外縁側の他の前記溝は、前記第1無機封止膜及び前記第2無機封止膜で覆われる
請求項8に記載の検出装置。 - 基板と、
前記基板の上に積層された無機絶縁膜、有機絶縁膜及びバリア膜と、
前記基板の検出領域に、下部電極、下部バッファ層、活性層、上部バッファ層及び上部電極の順に積層された有機光センサと、
前記有機光センサを覆う第1無機封止膜と、を有し、
前記検出領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜、前記有機光センサ及び前記第1無機封止膜の順に積層され、
前記検出領域の外側の周辺領域で、前記無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、前記バリア膜及び前記第1無機封止膜の順に積層され、
前記周辺領域で、前記有機絶縁膜の上面に形成され、平面視で前記基板の外縁に沿って延在する複数の溝を有する
検出装置。 - 前記無機絶縁膜と前記バリア膜とは、前記溝の底部で直接接している
請求項11に記載の検出装置。 - 前記第1無機封止膜の上に積層された有機封止膜及び第2無機封止膜を有する
請求項11に記載の検出装置。 - 前記複数の溝のうち、前記検出領域側の前記溝は前記第1無機封止膜、前記有機封止膜及び前記第2無機封止膜で覆われ、
前記基板の外縁側の他の前記溝は、前記第1無機封止膜及び前記第2無機封止膜で覆われる
請求項13に記載の検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025527538A JPWO2024257502A1 (ja) | 2023-06-14 | 2024-05-01 | |
| US19/412,257 US20260096276A1 (en) | 2023-06-14 | 2025-12-08 | Detection device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023-097917 | 2023-06-14 | ||
| JP2023097917 | 2023-06-14 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| US19/412,257 Continuation US20260096276A1 (en) | 2023-06-14 | 2025-12-08 | Detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024257502A1 true WO2024257502A1 (ja) | 2024-12-19 |
Family
ID=93851944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/016776 Ceased WO2024257502A1 (ja) | 2023-06-14 | 2024-05-01 | 検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20260096276A1 (ja) |
| JP (1) | JPWO2024257502A1 (ja) |
| WO (1) | WO2024257502A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014199739A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | ソニー株式会社 | 有機el表示装置および電子機器 |
| JP2020134715A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置及び表示装置の製造方法 |
| JP2022083171A (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-03 | 株式会社ジャパンディスプレイ | トランジスタ基板およびその製造方法 |
| JP2023012380A (ja) * | 2021-07-13 | 2023-01-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置 |
-
2024
- 2024-05-01 JP JP2025527538A patent/JPWO2024257502A1/ja active Pending
- 2024-05-01 WO PCT/JP2024/016776 patent/WO2024257502A1/ja not_active Ceased
-
2025
- 2025-12-08 US US19/412,257 patent/US20260096276A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014199739A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | ソニー株式会社 | 有機el表示装置および電子機器 |
| JP2020134715A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置及び表示装置の製造方法 |
| JP2022083171A (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-03 | 株式会社ジャパンディスプレイ | トランジスタ基板およびその製造方法 |
| JP2023012380A (ja) * | 2021-07-13 | 2023-01-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20260096276A1 (en) | 2026-04-02 |
| JPWO2024257502A1 (ja) | 2024-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7633109B2 (ja) | 検出装置 | |
| JP7751416B2 (ja) | 検出装置 | |
| US20250241110A1 (en) | Detection device | |
| JP7645689B2 (ja) | 検出装置及び撮像装置 | |
| US12364091B2 (en) | Detection device | |
| US20240393173A1 (en) | Detection device | |
| JP7606941B2 (ja) | 検出装置 | |
| WO2024257502A1 (ja) | 検出装置 | |
| JP7684887B2 (ja) | 検出装置 | |
| WO2023223877A1 (ja) | 検出装置 | |
| JP2025148873A (ja) | 電子機器 | |
| US20250255085A1 (en) | Detection device | |
| US20250310628A1 (en) | Detection device | |
| US20250316111A1 (en) | Detection device | |
| US20240196634A1 (en) | Detection device and method for manufacturing same | |
| WO2026048984A1 (ja) | 検出装置 | |
| WO2026053915A1 (ja) | 検出装置及び検出装置の製造方法 | |
| US20260047264A1 (en) | Detection device and method for manufacturing detection device | |
| WO2026034159A1 (ja) | 検出装置及び検出装置の製造方法 | |
| US20220399403A1 (en) | Detection device | |
| US20250311524A1 (en) | Detection device | |
| WO2026042483A1 (ja) | 検出装置及び検出装置の製造方法 | |
| JP7745081B2 (ja) | 検出装置 | |
| WO2024262191A1 (ja) | 検出装置及び検出装置の製造方法 | |
| WO2025105160A1 (ja) | 検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24823124 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2025527538 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2025527538 Country of ref document: JP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |