(57)【要約】  アレイ基板（１００）及びその製造方法、並びに表示装置（５００）に関する。前記アレイ基板（１００）は、ベース基板（１００）と、前記ベース基板（１０１）の第１の側（Ｓ１）に設置され、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換するように配置される複数の検知素子（１０２）と、前記ベース基板（１０１）の第１の側（Ｓ１）に対向する第２の側（Ｓ２）に設置される複数のスイッチングデバイスと、を含む。前記複数のスイッチングデバイスは、前記電気信号を伝送するように１つの検知素子（１０２）にそれぞれ電気的に接続される複数の第１のスイッチング素子（１０４）を含む。
2021531048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板の第１の側に設置され、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換するように配置される複数の検知素子と、
前記ベース基板の第１の側に対向する第２の側に設置される複数のスイッチングデバイスと、
を含み、
前記複数のスイッチングデバイスは、前記電気信号を伝送するように１つの検知素子にそれぞれ電気的に接続される複数の第１のスイッチング素子を含む
ことを特徴とするアレイ基板。
【請求項２】
各検知素子は、第１の電極と、第２の電極と、センシング層とを含み、前記センシング層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設置され、前記第１の電極は、前記第１のスイッチング素子に電気的に接続され、前記第２の電極は、基準電位を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項３】
前記ベース基板は、複数のビアホールを含み、各検知素子の第１の電極は、１つの前記ビアホールを介して１つの前記第１のスイッチング素子に電気的に接続され、各ビアホールの直径、及び隣接するビアホール間のピッチは、指の指紋の紋線距離以下である
ことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項４】
前記アレイ基板は、第１の領域及び第１の領域の周辺に位置する第２の領域を含む表示領域を含み、前記検知素子及び前記第１のスイッチング素子は、前記第１の領域内に位置している
ことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項５】
前記複数のスイッチングデバイスは、第２の領域内に位置する第２のスイッチング素子をさらに含み、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子はそれぞれ薄膜トランジスタを含み、前記検知素子の第１の電極は、第１のスイッチング素子のソースまたはドレインに電気的に接続され、
前記第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子のそれぞれのゲートは、第１の時間帯において、表示領域内の画素を駆動するように第１の制御信号を受信し、前記第１のスイッチング素子のゲートは、第２の時間帯において、前記電気信号の伝送を実現するように第２の制御信号を受信する
ことを特徴とする請求項４に記載のアレイ基板。
【請求項６】
前記アレイ基板は、前記検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、前記金属リードは、前記アレイ基板から独立したエネルギー貯蔵素子に電気的に接続される
ことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項７】
前記アレイ基板は、前記ベース基板の第２の側に位置し、前記スイッチングデバイスに電気的に接続されたエレクトロ有機発光素子をさらに含み、
前記ベース基板における前記センシング層の正射影と、前記ベース基板における前記第１のスイッチング素子および前記エレクトロ有機発光素子の非透光領域の正射影とは、重ならない
ことを特徴とする請求項６に記載のアレイ基板。
【請求項８】
前記ベース基板における前記センシング層の正射影と、前記ベース基板における前記第１のスイッチング素子の正射影とは、少なくとも部分的に重なる
ことを特徴とする請求項６に記載のアレイ基板。
【請求項９】
前記センシング層は、感光性材料または感音性材料を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項１０】
前記検知素子は、検知素子の第１の電極、第２の電極およびセンシング層を覆う媒介層を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項１１】
前記アレイ基板は、前記検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、前記センシング層は、感光性材料を含み、検知素子が指紋識別を行わない状態で、受信した光を電気信号に変換するように構成され、前記金属リードは、前記アレイ基板から独立したエネルギー貯蔵素子に電気的に接続して、当該電気信号をエネルギー貯蔵素子に伝送する
ことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のアレイ基板を含む
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
前記検知素子は、音波信号を電気信号に変換する音波センサーであり、前記表示装置は、音波を発生させる音波発生器をさらに含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記表示装置は、充電可能な電池をさらに含み、前記検知素子は、前記充電可能な電池にさらに電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記表示装置は、充電可能な電池をさらに含み、前記アレイ基板は、前記検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、前記センシング層は、感光性材料を含み、検知素子が指紋識別を行わない状態で、受信した光を電気信号に変換するように構成され、前記金属リードは、前記充電可能な電池に電気的に接続して、当該電気信号を前記充電可能な電池に伝送する
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１６】
ベース基板を提供する段階と、
前記ベース基板の第１の側に、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換するように配置される複数の検知素子を形成する段階と、
前記ベース基板の第１の側に対向する第２の側に、複数のスイッチングデバイスが形成される段階と、を含み、
前記複数のスイッチングデバイスは、前記電気信号を伝送するように１つの検知素子にそれぞれ電気的に接続される複数の第１のスイッチング素子を含む
ことを特徴とするアレイ基板の製造方法。
【請求項１７】
各検知素子は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に位置するセンシング層を含み、
前記アレイ基板の製造方法は、
前記ベース基板に複数のビアホールが形成される段階をさらに含み、
各検知素子の第１の電極は、１つの前記ビアホールを介して前記第１のスイッチング素子に電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１６に記載のアレイ基板の製造方法。
【請求項１８】
ベース基板の第１の側に、検知素子の第１の電極、第２の電極、およびセンシング層を覆う媒介層が形成される段階をさらに含む
ことを特徴とする請求項１７に記載のアレイ基板の製造方法。
【請求項１９】
前記アレイ基板は、第１の領域と、第１の領域の周辺に位置する第２の領域とを含む表示領域を含み、前記検知素子及び前記第１のスイッチング素子は、前記第１の領域内に位置している
ことを特徴とする請求項１７に記載のアレイ基板の製造方法。
【請求項２０】
前記複数のスイッチングデバイスは、第２の領域内に位置する第２のスイッチング素子をさらに含み、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子は、それぞれ薄膜トランジスタを含み、前記検知素子の第１の電極は、第１のスイッチング素子のソースまたはドレインに電気的に接続され、
前記第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれのゲートは、第１の時間帯において、表示領域内の画素を駆動するように第１の制御信号を受信し、前記第１のスイッチング素子のゲートは、第２の時間帯において、前記電気信号の伝送を実現するように第２の制御信号を受信する
ことを特徴とする請求項１９に記載のアレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年７月２０日に中国特許庁に出願された、出願番号２０１８１０８０３０７８．５の中国特許出願の優先権を主張し、当該出願の開示全体を参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示の実施例は、アレイ基板、その製造方法、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイやエレクトロ有機発光ダイオードディスプレイ等の表示装置は、通常、指紋識別機能を有している。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施例は、アレイ基板及びその製造方法、並びに当該アレイ基板を含む表示装置を提供する。アレイ基板は、ベース基板と、前記ベース基板の第１の側に配置され、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換する複数の検知素子と、前記ベース基板の第１の側に対向する第２の側に配置された複数のスイッチングデバイスと、を有する。スイッチングデバイスは、前記電気信号を伝送するように１つの検知素子にそれぞれ電気的に接続された複数の第１のスイッチング素子を含む。
【０００５】
いくつかの実施例では、各検知素子は、第１の電極と、第２の電極と、センシング層とを含み、センシング層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、第１の電極は、前記第１のスイッチング素子に電気的に接続され、第２の電極は、基準電位を受信する。
【０００６】
いくつかの実施例では、センシング層は、感光性材料または感音性材料を含む。
【０００７】
いくつかの実施例では、ベース基板は、複数のビアホールを含み、各検知素子の第１の電極は、１つのビアホールを介して１つの第１のスイッチング素子に電気的に接続され、各ビアホールの直径、及び隣接するビアホール間のピッチは、それぞれ、指の指紋の線間距離以下である。
【０００８】
いくつかの実施例では、アレイ基板は、第１の領域及び第１の領域の周辺に位置する第２の領域を含む表示領域を含み、検知素子及び第１のスイッチング素子は、第１の領域内に位置している。
【０００９】
いくつかの実施例では、スイッチングデバイスは、第２の領域内に位置する第２のスイッチング素子をさらに含み、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子はそれぞれ薄膜トランジスタを含み、前記検知素子の第１の電極は、第１のスイッチング素子のソースまたはドレインに電気的に接続される。第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子のそれぞれのゲートは、第１の時間帯において、表示領域内の画素を駆動するように第１の制御信号を受信し、前記第１のスイッチング素子のゲートは、第２の時間帯において、前記電気信号の伝送を実現するように第２の制御信号を受信する。
【００１０】
いくつかの実施例では、アレイ基板は、検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、金属リードは、アレイ基板から独立したエネルギー貯蔵素子に電気的に接続される。
【００１１】
いくつかの実施例では、アレイ基板は、ベース基板の第２の側に配置され、スイッチングデバイスに電気的に接続されたエレクトロ有機発光素子をさらに含む。前記ベース基板におけるセンシング層の正射影と、前記ベース基板における第１のスイッチング素子およびエレクトロ有機発光素子の非透光領域の正射影とは、重ならない。
【００１２】
いくつかの実施例では、前記ベース基板におけるセンシング層の正射影と、ベース基板における第１のスイッチング素子の正射影とは、少なくとも部分的に重なる。
【００１３】
いくつかの実施例では、前記検知素子は、検知素子の第１の電極、第２の電極およびセンシング層を覆う媒介層を含む。
【００１４】
いくつかの実施例では、前記アレイ基板は、前記検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、前記センシング層は、感光性材料を含み、検知素子が指紋識別を行わない状態で、受信した光を電気信号に変換するように構成され、前記金属リードは、前記アレイ基板から独立したエネルギー貯蔵素子に電気的に接続して、前記電気信号をエネルギー貯蔵素子に伝送する。
【００１５】
本開示の別の実施例は、前記実施例のいずれか１つに記載のアレイ基板を含む表示装置を提供する。
【００１６】
いくつかの実施例では、検知素子は、音波信号を電気信号に変換する音波センサーであり、表示装置は、音波を発生させる音波発生器をさらに含む。
【００１７】
いくつかの実施例では、表示装置は、さらに、検知素子がさらに電気的に接続される充電可能なバッテリを含む。
【００１８】
いくつかの実施例では、前記表示装置は、充電可能なバッテリをさらに含み、前記アレイ基板は、前記検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、前記センシング層は、感光性材料を含み、検知素子が指紋識別を行わない状態で、受信した光を電気信号に変換するように構成され、前記金属リードは、前記充電可能な電池に電気的に接続して、当該電気信号を前記充電可能な電池に伝送する。
【００１９】
本開示のさらなる実施例は、アレイ基板の製造方法を提供しており、ベース基板を提供する段階と、前記ベース基板の第１の側に、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換するように配置される複数の検知素子を形成する段階と、前記ベース基板の第１の側に対向する第２の側に、前記電気信号を伝送するように１つの検知素子に電気的に接続された複数の第１のスイッチング素子を含む複数のスイッチングデバイスを形成する段階と、を備える。
【００２０】
いくつかの実施例では、各検知素子は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に位置するセンシング層を含み、アレイ基板の製造方法は、ベース基板に複数のビアホールを形成する段階をさらに含み、各検知素子の第１の電極が１つビアホールを介して前記第１のスイッチング素子に電気的に接続される。
【００２１】
いくつかの実施例では、前記方法は、ベース基板の第１の側に、検知素子の第１の電極、第２の電極、およびセンシング層を覆う媒介層が形成されることをさらに含む。
【００２２】
いくつかの実施例では、前記アレイ基板は、第１の領域と、第１の領域の周辺に位置する第２の領域とを含む表示領域を含み、前記検知素子及び前記第１のスイッチング素子は、前記第１の領域内に位置している。
【００２３】
いくつかの実施例において、前記複数のスイッチングデバイスは、第２の領域内に位置する第２のスイッチング素子をさらに含み、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子は、それぞれ薄膜トランジスタを含み、前記検知素子の第１の電極は、第１のスイッチング素子のソースまたはドレインに電気的に接続され、前記第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれのゲートは、第１の時間帯において、表示領域内の画素を駆動するように第１の制御信号を受信し、第１のスイッチング素子のゲートは、第２の時間帯において、前記電気信号の伝送を実現するように第２の制御信号を受信する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本開示の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例を説明するために必要な図面を簡単に説明するが、以下の説明における図面は本開示のいくつかの実施例にのみ関連しており、本願の保護範囲を制限するものではない。
【００２５】
【図１】図１は、本開示の実施例によるアレイ基板の一部の構造ブロック図を概略的に示している。
【図２】図２は、本開示の一実施例によるアレイ基板の一部の断面模式図である。
【図３】図３は、本開示の一実施例によるアレイ基板の平面概略図である。
【図４】図４は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面模式図である。
【図５】図５は、本開示の別の実施例によるアレイ基板の一部の断面模式図である。
【図６】図６は、本開示の一実施例による表示装置の一部の構成模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【図７Ｆ】図７Ｆは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【図７Ｇ】図７Ｇは、本開示の更に別の実施例によるアレイ基板の製造方法のプロセスを概略的に説明している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本開示の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面を組み合わせて、本開示実施例の技術案を明確かつ完全に説明する。明らかに、記載された実施例は、本開示の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。記載された実施例に基づいて、当業者が創造的な労力を課すことなく得られる全ての他の実施例は、本開示の保護範囲に属する。
【００２７】
別段の定義がない限り、本開示で使用される技術的または科学的用語は、当業者によって理解される通常の意味である。本開示で使用される「第１の」、「第２の」及び類似の用語は、いかなる順序、数、又は重要性も示すものではなく、異なる構成素子を区別するために使用されるだけである。同様に、「一つ」、「一」、または「当該」などの類似の用語は、数の制限を意味しておらず、少なくとも１つが存在することを意味する。「含む」または「包含」などの類似の用語は、その用語の前に現れる素子または物品が、その用語の後に列挙される素子または物品およびその均等物を包含することを意味し、他の素子または物品を排除するものではない。「接続」または「接連」などの類似の用語は、物理的または機械的接続に限定されず、直接的または間接的のいずれかにかかわらず、電気的接続を含み得る。「上」、「下」、「左」、「右」などは、相対的な位置関係を示すためのものであり、記述されたオブジェクトの絶対的な位置が変化すると、相対的な位置関係も変化する可能性がある。
【００２８】
個人の指紋特徴の唯一性及び安定性により、指紋識別を実現することができる。例えば、現場で採取されたユーザの指紋と、予め保存された指紋とを比較することによって、ユーザの真の身分を検証することができる。指紋識別技術は、通常、感光性検知素子を利用し、感光性検知素子は、ユーザの指によって反射された光を受光し、反射光を電気信号に変換することができる。異なるユーザの指の指紋特徴の唯一性により、異なるユーザの指によって反射された反射光は、異なる特性を有し、相応的には、感光性検知素子によって得られる電気信号も異なる。指紋識別に用いられるプロセッサは、これらの電気信号を受信して分析し、指紋識別を実現することができる。
【００２９】
本開示の実施例によるアレイ基板は、ベース基板と、複数の検知素子と、複数のスイッチングデバイスとを備える。複数の検知素子は、ベース基板の第１の側に設けられ、少なくとも光信号又は音波信号のいずれかを電気信号に変換するように配置され、前記スイッチングデバイスは、ベース基板の第１の側に対向する第２の側に設けられ、電気信号を伝送するように１つの検知素子に電気的に接続される複数の第１のスイッチング素子を含む。
【００３０】
上記検知素子は、光電変換素子（例えば、光センサー）又は音響電気変換素子（例えば、音波センサー）を含むが、これらに限定されないことが理解されるべきである。第１のスイッチング素子は、検知素子によって生成された電気信号を伝送することができ、これらの電気信号は、プロセッサ又はコントローラに提供されて計算及び分析を行い、指紋識別を実現することができる。検知素子及びスイッチング素子がアレイ基板の構造の一部としてベース基板に取り付けられるので、このようなアレイ基板による表示装置は、指紋識別機能を表示装置に組み込むことができ、指紋識別機能と表示装置との本格的な融合を実現することができる。また、検知素子およびスイッチングデバイスがそれぞれベース基板の異なる側に形成されることにより、スイッチングデバイスの製造過程と検知素子の製造過程との干渉を低減または回避することができる。
【００３１】
以下、本開示に係るアレイ基板について具体例を用いて説明する。簡潔化にするために、既知の機能及び部品に対する詳細な説明は省略される。なお、いずれの部品が複数の図面に出現される場合、同一の符号によって当該部品を示している。
【００３２】
図１は、本開示の実施例によるアレイ基板１００の部分概略図（断面図）である。アレイ基板１００は、バックライトを有する液晶表示装置のアレイ基板であってもよいし、バックライトを有しないアクティブ発光表示装置（例えば、エレクトロ有機発光ダイオード表示装置）のアレイ基板であってもよく、本実施例では、アレイ基板１００の適用場合を限定しない。図１に示すように、当該アレイ基板１００は、ベース基板１０１と、ベース基板の第１の側Ｓ１に配置された複数の検知素子１０２と、ベース基板の第２の側Ｓ２に配置された複数のスイッチング素子とを備える。各検知素子１０２は、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換するように配置され、スイッチングデバイスは、検知素子１０２によって生成された電気信号を伝送するように１つの検知素子１０２に電気的に接続される第１のスイッチング素子１０４を含む。図１は、第１のスイッチング素子１０４と検知素子１０２との間の電気的な接続をラインで概略的に示すが、そのような電気的な接続は、当業者が実現できる任意の方法で実施することができ、本開示はこれに限定されない。
【００３３】
ベース基板１０１は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、または他の任意の適切な材料の基板であってもよく、本開示では、ベース基板１０１の材料を具体的に限定しない。例えば、ベース基板１０１は、透明基板であってもよい。一例では、ベース基板１０１は、可撓性ベース基板であってもよい。スイッチング素子及び第１のスイッチング素子１０４は、薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ等のスイッチング素子を含むが、これに限定されず、本開示では、スイッチングデバイスの具体的なタイプを限定しない。
【００３４】
図２は、本開示の一実施例に係るアレイ基板２００における検知素子及びスイッチングデバイスの構造の一例を概略的に示す。図２に示すように、アレイ基板２００において、検知素子１０２は、ベース基板１０１の第１の側Ｓ１に配置される。検知素子１０２は、第１の電極１０２１と、第２の電極１０２２と、第１の電極１０２１と第２の電極１０２２との間に設けるセンシング層１０２３とを含む。第１の電極１０２１は、第１のスイッチング素子１０４に電気的に接続され、第２の電極１０２２は、基準電位を受信する。一例として、第１の電極１０２１及び第２の電極１０２２は、透明な導電性材料からなり、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などが挙げられるが、これらに限定されない。前述したように、各検知素子１０２は、光信号及び音波信号のうち少なくとも一方を電気信号に変換するように配置され、これに対応して、センシング層１０２３の材料は、光信号を受信して電気信号を生成することができる感光性材料を含むか、又は、センシング層１０２３の材料は、音波信号を電気信号に変換するためのインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような感音性材料を含む。
【００３５】
センシング層１０２３が感光性材料を含む場合、検知素子１０２は、実質的に光電変換素子である。指紋識別段階では、指によって反射された光（例えば、アレイ基板が配置された表示装置のバックライトからの光）が、検知素子１０２に入射し、センシング層１０２３は、当該反射光を受信し、当該反射光に基づいて電気信号を生成することができる。各人の指紋が独特のテクスチャ特性を有し、異なるユーザの指から反射された反射光が異なる特性を有するので、検知素子１０２は、異なる反射光に応じて異なる電気信号も生成する。検知素子１０２によって生成された電気信号は、第１のスイッチング素子１０４を介してプロセッサ又はコントローラに伝送され、電気信号を分析算出し、指紋情報を得ることができる。代わりに、センシング層１０２３が感音性材料を含む例では、検知素子１０２は、実際に音響信号を電気信号に変換し、例えば、検知素子１０２は、超音波センサーである。このとき、ユーザの指が表示装置に接近または接触したときに、ユーザの指に超音波を発生させるように、当該アレイ基板が適用される表示装置に超音波発生器が備えられてもよい。超音波は、ユーザの指に当たると反射音波を形成し、感音性材料を含むセンシング層は、反射音波を受信して電気信号を生成することができる。同様に、ユーザの個々の指紋の特徴の唯一性により、異なるユーザの指から反射された反射音波の周波数が異なるので、検知素子は、異なるユーザの指によって反射された音波に基づいて異なる電気信号を生成することができる。同様に、当該電気信号を用いて、ユーザの指紋情報の分析や識別を行うことができる。
【００３６】
図２の例示では、検知素子１０２は、媒介層１０２４及び接続線１０２５などの構造をさらに含むことができる。媒介層１０２４は、検知素子１０２の第１の電極１０２１、センシング層１０２３、第２の電極１０２２を覆ってこれらを保護することができ、第２の電極１０２２は、例えば接続線１０２５によって基準電位に接続されることができる。検知素子１０２の第１の電極１０２１は、ベース基板におけるビアホール１０６を介して第１のスイッチング素子１０４に接続されている。この例では、第１のスイッチング素子１０４は、ゲート１０４１、ゲート絶縁層１０４２、活性層１０４３、ソース１０４４、及びドレイン１０４５を含む薄膜トランジスタである。
【００３７】
図２の例は、単一の検知素子１０２と、ビアホール１０６を介して接続された第１のスイッチング素子１０４のみを示す。しかしながら、実際には、アレイ基板が、複数の検知素子１０２及び複数の第１のスイッチング素子１０４を含むことができ、相応的には、アレイ基板に、複数のビアホール１０６が形成され、各検知素子の第１の電極が、１つのビアホール１０６を介して第１のスイッチング素子と電気的に接続されることが理解される。いくつかの実施例では、各ビアホールの直径および隣接するビアホール間の間隔は、いずれも指の指紋の紋線距離以下である。指紋画像は、稜線と谷線とを含み、紋線距離は、稜線とその稜線に隣接する谷線との間の間隔を意味する。例えば、一般人の指紋の紋間距離は、通常１００μｍ〜３００μｍ程度、ビアホール１０６の径寸法は１０μｍ〜１００μｍ程度、隣接する２つのビアホールのピッチは１００μｍ〜２００μｍ程度であり、このように、高い指紋識別の精度を実現することができる。
【００３８】
本開示の一実施例によるアレイ基板は、第１の領域と、第１の領域の周辺に位置する第２の領域とを含む表示領域を有し、センサー素子および第１のスイッチング素子は、前記第１の領域内に位置している。図３は、アレイ基板の表示領域Ａ、第１の領域Ａ１、及び第１の領域Ａ１の周辺に位置する第２の領域Ａ２を模式的に示している。この例では、第１の領域Ａ１を指紋識別領域として利用することができ、ユーザの指が第１の領域Ａ１に接近又は接触すると、ユーザの指に対する指紋識別を実現することができる。
【００３９】
図４は、図３中のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造の概略図である。図４に示すように、ベース基板の第２の側に配置されたスイッチングデバイスは、第２のスイッチング素子１０５をさらに含み、第１のスイッチング素子１０４及び第２のスイッチング素子１０５はいずれも薄膜トランジスタを含み得る。第１のスイッチング素子１０４は、ゲート１０４１、ゲート絶縁層１０４２、活性層１０４３、ソース１０４４、ドレイン１０４５等の構造を有し、第２のスイッチング素子１０５は、ゲート１０５１、ゲート絶縁層１０５２、活性層１０５３、ソース１０５４、ドレイン１０５５等の構造を有する。検知素子の第１の電極１０２１は、第１のスイッチング素子１０４のソース１０４４またはドレイン１０４５に電気的に接続される。図３及び図４を参照すると、検知素子１０２及び第１のスイッチング素子１０４は第１の領域Ａ１に配置され、第２のスイッチング素子１０５は第２の領域Ａ２に配置される。検知素子１０２は、ベース基板１０１に取り付けられ、アレイ基板３００の表示領域Ａに配置されるので、当該アレイ基板が適用される表示装置の他の部品（例えば、ベゼル又はハウジング）に指紋識別のためのセンサーを別に設置する必要がなく、表示装置の狭縁設計又はフルスクリーン表示に有利である。
【００４０】
本実施例では、第１のスイッチング素子１０４及び第２のスイッチング素子１０５における各ゲートは、第１の時間帯に第１の制御信号を受信して表示領域内の画素を駆動し、また、第１のスイッチング素子１０４のゲートは、第２の時間帯に第２の制御信号を受信して前記電気信号の転送を実現する。すなわち、第１の時間帯において、第１のスイッチング素子１０４及び第２のスイッチング素子１０５は、第１の制御信号に応じてオン又はオフし、表示領域Ａの画素を駆動して画像表示を実現している。第２の時間帯において、第１のスイッチング素子１０４は、第２の制御信号に応じてオン又はオフし、検知素子によって生成された電気信号をコントローラ又はプロセッサ（図示せず）に伝送して、電気信号を計算及び分析して、指紋識別の機能を実現する。いくつかの実施例では、第２の時間帯に、第２の領域Ａ２の第２のスイッチング素子を遮断状態にするように制御し、または第２のスイッチング素子に第１の制御信号を印加することを停止して表示装置のエネルギー消費を低減することができる。上記の第１の制御信号は、画像表示を実現するための画像表示走査信号とも呼ばれ、第２の制御信号は、指紋識別を行うための指紋識別走査信号とも呼ばれている。
【００４１】
図４に示される実施例に基づき、第１のスイッチング素子１０４は、実質的に２つの機能を有する。第１の時間帯（例えば表示段階）においては、第１のスイッチング素子１０４及び第２のスイッチング素子１０５は、第１の制御信号に応じて動作し、正常の画像表示を実現する。第２の時間帯（例えば、指紋識別段階）において、第１のスイッチング素子は、第２の制御信号に応じて動作し、検知素子によって生成された指紋認証のための電気信号を伝送する。したがって、第１のスイッチング素子１０４は、第１の時間帯において、画像表示のための画素スイッチとして機能し、第２の時間帯において、検知素子の電気信号を伝送するための信号伝送スイッチとして機能する。これにより、当該実施例により、アレイ基板や表示装置に指紋識別信号を伝送するための専用の指紋識別信号伝送スイッチを提供することを避け、指紋識別機能付きアレイ基板や表示装置に用いられるスイッチングデバイスの数が大幅に減少し、アレイ基板の回路構成が簡単になり、アレイ基板や表示装置の薄型化に有効である。
【００４２】
図４の例では、検知素子１０２の第１の電極１０２１は、第１のスイッチング素子１０４のソース１０４４に電気的に接続され、代わりに、検知素子１０２の第１の電極１０２１は、第１のスイッチング素子１０４のドレイン１０４５に電気的に接続されてもよい。本開示では、第１のスイッチング素子１０４が検知素子１０２の電気信号を伝送できる限り、検知素子１０２と第１のスイッチング素子１０４との具体的な電気的接続の方式を限定しない。
【００４３】
本願発明者は、通常の表示装置では、光源からの光を有効に利用されていないことを認識した。例えば、液晶表示装置に対して、バックライトから表示装置の光出射面までの光路中に、バックライトからの光の進行を遮る構造が存在する；有機発光ダイオード表示装置においても、表示装置の、光出射面に対向する裏面に向かう光は有効に利用されていない。したがって、本開示の別の実施例によれば、アレイ基板は、検知素子の第１の電極に電気的に接続された金属リードをさらに含み、金属リードは、アレイ基板から独立したエネルギー貯蔵素子に電気的に接続している。エネルギー貯蔵素子は、当該アレイ基板が適用される表示装置内の充電可能な電池を含むが、これに限定されない。これにより、検知素子は、有効に利用されない一部の光を受信して電気信号に変換し、これらの電気信号は、金属リード線を介してエネルギー貯蔵素子に伝送して貯蔵し、表示装置の光利用効率を向上させることができる。以下、例示によってこれをさらに説明する。
【００４４】
図５は、本開示の別の実施例によるアレイ基板４００の一部の断面構成概略図を示しており、当該アレイ基板４００は、上記実施例に記載の検知素子１０２を含み、当該検知素子１０２が本実施例では光電センサーとして具現化される。本実施例では、アレイ基板４００は、エレクトロ有機発光ダイオード（例えば、ＯＬＥＤ）表示装置のためのアレイ基板である。
【００４５】
図５に示すように、当該アレイ基板４００は、ベース基板１０１の第２の側Ｓ２に配置され、第１のスイッチング素子１０４に電気的に接続されたエレクトロ有機発光素子１０８を有する。エレクトロ有機発光素子１０８は、カソード１０８１、アノード１０８２、及びカソード１０８１とアノード１０８２との間に位置する有機発光層などの構造を含む。この例では、エレクトロ有機発光素子１０８のアノード１０８２は、第１のスイッチング素子１０４のドレイン１０４５に電気的に接続される。代わりに、エレクトロ有機発光素子１０８のアノード１０８２は、第１のスイッチング素子１０４のソース１０４４に電気的に接続され得る。
【００４６】
図５の例では、ベース基板１０１におけるセンシング層１０２３の正射影が、ベース基板１０１における第１のスイッチング素子１０４及びエレクトロ有機発光素子１０８の非透光領域の正射影と重ならないため、センシング層１０２３は、エレクトロ有機発光素子１０８から下方又は側方に向かう光を効率的に受光し、エレクトロ有機発光素子１０８からの光に対する利用効率を向上させることができる。すなわち、ベース基板１０１におけるセンシング層１０２３の正射影は、ベース基板１０１における第１のスイッチング素子１０４及びエレクトロ有機発光素子１０８の非透光領域の正射影の外側にある。ここで、「第１のスイッチング素子１０４及びエレクトロ有機発光素子１０８の非透光領域」とは、例えば、第１のスイッチング素子のゲート１０４１、ソース１０４４、ドレイン１０４５、エレクトロ有機発光素子１０８のカソード１０８１又はアノード１０８２等という第１のスイッチング素子１０４及びエレクトロ有機発光素子１０８が遮光性を有する構造をいう。図５に示すように、当該アレイ基板４００は、更に、検知素子１０２の第１の電極１０２１に電気的に接続された金属リード１０７を含み、当該金属リード１０７は、アレイ基板４００から独立したエネルギー貯蔵素子５０（例えば、充電可能な電池）に電気的に接続されてもよい。本開示の一例によれば、当該アレイ基板４００は、検知素子１０２の第１の電極１０２１に電気的に接続された金属リード１０７をさらに含み、センシング層１０２３は、感光性材料を含み、検知素子１０２が指紋識別を行わない状態で、受信した光を電気信号に変換するように構成され、金属リード１０７は、アレイ基板４００から独立したエネルギー貯蔵素子に電気的に接続して、当該電気信号をエネルギー貯蔵素子に伝送するように機能する。この電気信号は、例えば、充電可能な電池に伝送され、充電可能な電池を充電する。
【００４７】
以上のような光利用効率の向上原理は、エレクトロ有機発光ダイオード表示装置だけでなく、バックライトを備えた液晶表示装置にも適用できることが理解される。液晶表示装置では、バックライトは、通常、ベース基板の薄膜トランジスタから遠い側に配置される。薄膜トランジスタのゲート、ソースおよびドレイン等の遮光金属層に入射した光は、通常、有効に利用されず、エネルギーの浪費を招く。
【００４８】
再び図２を参照すると、本開示の一実施例によれば、当該アレイ基板２００は、液晶表示装置用のアレイ基板であり、ベース基板１０１における検知素子１０２のセンシング層１０２３の正射影と、ベース基板１０１における第１のスイッチング素子１０４の正射影とは少なくとも一部が重なる。表示装置の動作時には、アレイ基板２００から独立したバックライトは、通常、アレイ基板２００の下方から光を出射する。ベース基板１０１における検知素子１０２のセンシング層１０２３の正射影と、ベース基板１０１における第１のスイッチング素子１０４の正射影とは少なくとも一部が重なるため、第１のスイッチング素子１０４によって遮られていた一部のバックライト光をセンサー素子に入射させ、電気エネルギーに変換し蓄積して利用することができ、一方、画像表示を実現することが必要なバックライトの伝播に対する検知素子１０２の影響を低減することができる。いくつかの実施例において、ベース基板１０１における検知素子１０２のセンシング層１０２３の正射影は、ベース基板１０１における第１のスイッチング素子１０４の正射影内にある。これにより、画像表示を実現するに必要なバックライトの伝播に対する検知素子１０２の影響を極力低減することができる。
【００４９】
本開示の他の実施例には、上記のいずれかの実施例に記載のアレイ基板を備える表示装置が提供される。当該表示装置は、例えば、携帯電話、タブレット、ノート型パソコン、ビデオカメラ、カーナビゲーション等、如何なる表示機能を有する製品又は部品であってもよい。
【００５０】
表示装置のアレイ基板は、検知素子を含み、一実施例において、当該検知素子は、音波信号を電気信号に変換する音波センサーであり、この場合、表示装置は、音波を発生させる音波発生器をさらに含む。図６は、例示的な表示装置５００の一部の構成を模式的に示している。図６に示すように、表示装置５００は、アレイ基板上に配置された音波センサーである検知素子１０２と、表示装置の他の適切な構造に配置された、例えば、表示装置のバックプレーン、フレーム、筐体などの如何なる他の適切な部品に取り付けられ得る音波発生器５０１とを含む。音波発生器５０１は、例えば、超音波発生器であってよい。ユーザの指が表示装置の表面に接触または近接すると、音波発生器５０１は、音波信号を指に送信し、音波がユーザの指に当たると反射音波を生成し、音波センサー１０２は、反射音波を受信して電気信号を生成することができる。ユーザの個々の指の指紋特徴の唯一性により、異なるユーザの指から反射された反射音波の周波数が異なるため、検知素子は、異なるユーザの指から反射された音波に基づいて、異なる電気信号を発生することができ、この電気信号を用いてユーザの指紋情報に対する分析や識別を実現することができる。
【００５１】
別の実施例では、表示装置は、検知素子１０２が電気的に接続される充電可能な電池をさらに含む。前述したように、検知素子は、表示装置で有効に利用されない一部の光を受信して電気信号に変換し、検知素子は、充電可能な電池に電気的に接続されるので、表示装置の動作時に、検知素子が指紋識別を行わない状態で、上記電気信号を二次電池に伝送し、すなわち、充電可能な電池を充電することができる。これにより、表示装置の光利用効率を向上させることができる。
【００５２】
同一の主旨に基づいて、本開示の別の実施例は、アレイ基板の製造方法を提供しており、当該製造方法は、上記実施例に記載のアレイ基板を製作することができ、ベース基板を提供する段階と、ベース基板の第１の側に、光信号及び音波信号の少なくとも一方を電気信号に変換するように配置される複数の検知素子が形成される段階と、ベース基板の第１の側に対向する第２の側に複数のスイッチングデバイスが形成される段階と、を含む。前記複数のスイッチングデバイスは、前記電気信号を伝送するように１つの検知素子に電気的に接続される複数の第１のスイッチング素子を含む。
【００５３】
いくつかの実施例では、各検知素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に位置するセンシング層と、を含み、アレイ基板の製造方法は、ベース基板に複数のビアホールが形成され、各検知素子の第１の電極が１つの前記ビアホールを介して、１つの第１のスイッチング素子に電気的に接続される段階をさらに含む。以下、図７Ａ〜７Ｇを参照して、アレイ基板の製造方法の一例を概略的に説明する。
【００５４】
図７Ａに示すように、まず、例えばガラス基板、石英基板、プラスチック基板または他の適切な材料の基板であるベース基板１０１を提供する。一例では、ベース基板１０１は、可撓性ベース基板であってもよい。図７Ａに示すように、ベース基板１０１には、複数のビアホール（図７Ａでは１つのビアホール１０６のみが図示される）が形成されており、各ビアホール１０６の直径および隣接するビアホール間のピッチは、指の指紋の紋線距離以下である。一例では、各ビアホール１０６の直径寸法は約１０μｍ〜１００μｍであり、隣接する２つのビアホール間の間隔は約１００μｍ〜２００μｍである。また、複数のビアホール１０６が形成されたベース基板１０１の第１の側Ｓ１に、例えば化学蒸着法や物理蒸着法などによって金属薄膜を沈積し、フォトリソグラフィ工程によってパターニングして、ベース基板１０１の第１の側Ｓ１に第１の電極１０２１が形成されてもよい。ビアホール１０６内には、第１の電極１０２１の材料が充填されていてもよい。
【００５５】
図７Ｂに示すように、第１の電極１０２１が形成されたベース基板１０１上に、センシング層薄膜を沈積してパターニングすることにより、センシング層１０２３を形成する。センシング層１０２３は、例えば、水素が高いアモルファスシリコンという感光性材料を含む。代わりに、センシング層は、感音性材料を含む。本実施例では、センシング層の製造時に、検知素子によって生成された電気信号を伝送するためのスイッチング素子が形成されていないため、センシング層１０２３の製造工程が、その後のスイッチングデバイスの製造工程に悪影響を及ぼしないので、スイッチングデバイスの性能に影響を与えることを回避できる。
【００５６】
次に、図７Ｃに示すように、センシング層１０２３が形成されたベース基板１０１に第２の電極１０２２が形成される。第１の電極１０２１及び第２の電極１０２２を形成する材料は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＺｎＯ）などの任意の適切な材料のような透明な導電性材料を含む。
【００５７】
いくつかの実施例では、図７Ｄおよび７Ｅに示されるように、ベース基板１０１の第１の側Ｓ１に媒介層１０２４および接続線１０２５が形成され、媒介層１０２４は、第１の電極、第２の電極、およびセンシング層を基本的に覆って、検知素子の第１の電極、第２の電極、およびセンシング層を隔離および保護する役割を果たす。第２の電極１０２２は、接続線１０２５を介して基準電位に接続されてもよい。
【００５８】
いくつかの実施例では、図７Ｆに示すように、ベース基板１０１の第１の側Ｓ１に検知素子１０２が形成された後、検知素子１０２が形成されたベース基板１０１を裏返して、ベース基板の第２の側Ｓ２に電気信号を伝送するためのスイッチングデバイスを作成する。
【００５９】
図７Ｇに示すように、ベース基板１０１の第２の側Ｓ２には、例えば薄膜トランジスタである第１のスイッチング素子１０４が形成される。当該第１のスイッチング素子１０４の製造工程は、従来の薄膜トランジスタの製造工程と同様であり、その説明は省略する。形成された第１のスイッチング素子１０４及び検知素子１０２は、例えば、アレイ基板の表示領域内に位置することができる。
【００６０】
本実施例によるアレイ基板の製造方法によれば、検知素子１０２と、検知素子によって生成された電気信号を伝送するためのスイッチングデバイスとが、ベース基板１０１の互いに対向する２側にそれぞれ作成される。例えば、いくつかの実施例では、まず、ベース基板の第１の側に検知素子１０２が作成され、そして、ベース基板の第２の側に第１のスイッチング素子１０４が作成される。これにより、ベース基板の第１の側に検知素子が作成される際に第１のスイッチング素子１０４が形成されていないので、検知素子１０２を作成することが必要である複雑なプロセス条件は、第１のスイッチング素子１０４に影響を与えない。一方、ベース基板の第２の側に第１のスイッチング素子１０４が作成される際のエッチング工程は、ベース基板の第１の側に既に形成された検知素子に悪影響を与えることはない。
【００６１】
上記の説明は、本開示による例示的な実施例にすぎないが、本開示の保護範囲は、それらに限定されるものではなく、本開示の技術範囲内で当業者であれば容易に想到することができる変更または代替が、本開示の保護範囲内に含まれる。本開示の様々な実施例及び実施例の特徴は、矛盾なく、互いに組み合わせて新たな実施例を得ることができる。したがって、本開示の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されるべきである。
【符号の説明】
【００６２】
１００  アレイ基板
１０１  ベース基板
１０２  検知素子
１０４  スイッチング素子
５００  表示装置
【図１】
2021531048.tif 000003
【図２】
2021531048.tif 000004
【図３】
2021531048.tif 000005
【図４】
2021531048.tif 000006
【図５】
2021531048.tif 000007
【図６】
2021531048.tif 000008
【図７Ａ】
2021531048.tif 000009
【図７Ｂ】
2021531048.tif 000010
【図７Ｃ】
2021531048.tif 000011
【図７Ｄ】
2021531048.tif 000012
【図７Ｅ】
2021531048.tif 000013
【図７Ｆ】
2021531048.tif 000014
【図７Ｇ】
2021531048.tif 000015
【国際調査報告】
2021531048.tif 000016
2021531048.tif 000017
2021531048.tif 000018
2021531048.tif 000019