專利名稱：內(nèi)置指紋識別裝置的液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種具有內(nèi)置指紋識別裝置的液晶顯示裝置以及制造該液晶顯示裝置的方法。
背景技術(shù)：
非晶硅(α-Si)薄膜晶體管液晶顯示裝置(TFT-LCD)是一種平板顯示器(FPD)。α-Si TFT-LCD裝置用在膝上電腦、監(jiān)視器、電視機(jī)和移動電話中。
α-Si TFT-LCD裝置通過開關(guān)薄膜晶體管顯示圖像。此外，α-SiTFT-LCD裝置還具有光敏特性，在生物統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域中被用作光學(xué)傳感器。
在個人驗(yàn)證系統(tǒng)中，使用指紋識別裝置的指紋識別法尤其得到了廣泛的使用，因?yàn)橹讣y識別法能夠以很低的成本實(shí)現(xiàn)并具有高可用性和高精確度的特征。
可以將常規(guī)指紋識別裝置分成使用光學(xué)傳感器的光學(xué)指紋識別裝置和使用半導(dǎo)體傳感器的半導(dǎo)體類型指紋識別裝置。
光學(xué)指紋識別裝置提供了高質(zhì)量的指紋圖像。不過，光學(xué)指紋識別裝置對圖像的畸變敏感，不能容易地小型化且制造成本高。特別是，光學(xué)指紋識別裝置不適于諸如蜂窩式電話的移動設(shè)備，因?yàn)楣鈱W(xué)指紋識別裝置使用了多個透鏡，使得光學(xué)指紋識別裝置不能很容易地做薄做輕。
通過互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝制造的半導(dǎo)體類型指紋識別裝置可以很容易地小型化。不過，利用CMOS工藝制造的指紋識別裝置對靜電和外部環(huán)境敏感，并且可靠性低。用在移動設(shè)備中的指紋識別裝置應(yīng)當(dāng)具有更薄更輕的結(jié)構(gòu)、長待機(jī)時間(long endurance)和高可靠性。
最近開發(fā)出了一種滿足移動設(shè)備要求的α-Si TFT指紋識別裝置。該α-SiTFT指紋識別裝置利用了α-Si TFT中的α-Si溝道的光敏特性。該α-SiTFT指紋識別裝置具有較薄的結(jié)構(gòu)且在傳感器工作期間具有高的光敏特性。
此外，使用α-Si TFT指紋識別裝置的TFT-LCD裝置已經(jīng)被用在了蜂窩式電話中。
圖1為示出具有安裝有TFT指紋識別基板的α-Si TFT-LCD面板的蜂窩式電話(或移動電話)的透視圖，而圖2是示出圖1的安裝有TFT指紋識別基板的α-Si TFT-LCD面板的剖視圖。
參照圖1和2，使用α-Si TFT的TFT指紋識別基板10被貼附到TFT-LCD面板20上。TFT-LCD面板20包括一具有多個彩色濾光片的彩色濾光片基板和一TFT基板。
TFT指紋識別基板10包括第一透明基板12、指紋識別薄膜晶體管14和層間絕緣膜16。第一透明基板包括諸如玻璃的透明材料。指紋識別薄膜晶體管14形成在第一透明基板12上且包括用于感測指紋圖案的傳感器TFT和開關(guān)TFT。層間絕緣膜16形成在所得結(jié)構(gòu)上。
常規(guī)TFT-LCD面板20包括TFT基板25，彩色濾光片基板32和插入在TFT基板25和彩色濾光片基板32之間的液晶層35。TFT基板25包括形成在第二透明基板22上的薄膜晶體管(未示出)，該第二透明基板22包括諸如玻璃的透明材料。彩色濾光片基板32包括形成在第三透明基板34上的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)彩色濾光片，該第三透明基板34包括諸如玻璃的透明材料。彩色濾光片基板32貼附到TFT基板25上與TFT基板25相對，而液晶層35插入到彩色濾光片基板32和TFT基板25之間。
為了精確地進(jìn)行指紋識別操作，TFT指紋識別基板10通常具有比TFT-LCD面板20更高的分辨率。例如，n個高寬比(aspect ratio)為1∶1的TFT單位單元對應(yīng)高寬比為1∶n的TFT-LCD面板的一個像素。即，n個高寬比為1∶1的TFT單位單元布置在高寬比為1∶n的TFT-LCD面板的一個像素上方。
例如，TFT指紋識別基板10的分辨率比TFT-LCD面板20的分辨率大，為其n倍。當(dāng)TFT指紋識別基板10未與TFT-LCD面板20精確對準(zhǔn)時，與TFT-LCD面板20的開口率相比，TFT指紋識別基板10的開口率(apertureratio)可能會減小n倍。
特別是，當(dāng)TFT-LCD面板20的TFT基板25未與TFT-LCD面板20的彩色濾光片基板32精確對準(zhǔn)時，開口率大大地降低了。因此，可能會留有很少的設(shè)計(jì)裕度，且制造過程的管理可能困難。
此外，精確對準(zhǔn)過程可能不容易完成，而考慮基板之間的不對準(zhǔn)來設(shè)計(jì)安裝有TFT指紋識別基板10的TFT-LCD面板20時，由于開口率降低，圖像質(zhì)量可能會下降。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供本發(fā)明以基本消除因相關(guān)技術(shù)的局限和不足而引起的一個或多個問題。
本發(fā)明的第一個要點(diǎn)是要提供一種包括內(nèi)置的指紋識別裝置的液晶顯示裝置，其通過降低基板之間的不對準(zhǔn)具有高的光透射率及大的開口率。
本發(fā)明的第二個要點(diǎn)是要提供一種制造包括內(nèi)置的指紋識別裝置的液晶顯示裝置的過程，該液晶顯示裝置通過降低基板之間的不對準(zhǔn)具有高的光透射率及大的開口率。
根據(jù)本發(fā)明的第一要點(diǎn)的一個方面，提供了液晶顯示裝置，其包括 包括多個單位單元的第一基板；設(shè)置在第一基板下表面上的第一透明電極；包括像素的第二基板；以及插入第一和第二基板之間的液晶層。第一基板包括多個單位單元，及設(shè)置在第一基板下表面上的第一透明電極。其中每一單位單元具有i)傳感器薄膜晶體管，用于接收從指紋反射的光以生成與反射光強(qiáng)度對應(yīng)的電荷，ii)用于存儲電荷的存儲裝置，iii)第一開關(guān)薄膜晶體管，用于接收來自存儲裝置的電荷以響應(yīng)于外部控制信號而輸出電荷。第二基板的像素具有i)第二開關(guān)薄膜晶體管，ii)與第二開關(guān)薄膜晶體管的第一電極電連接的數(shù)據(jù)線，iii)與第二開關(guān)薄膜晶體管的第二電極電連接的柵極線，iv)形成在柵極線、數(shù)據(jù)線和第二開關(guān)薄膜晶體管的第一部分上的彩色濾光片層，v)形成在彩色濾光片層上且與第一電極的第二部份電連接的第二透明電極。
根據(jù)本發(fā)明的第一要點(diǎn)的另一個方面，提供了一種液晶顯示裝置，其包括包括多個單位單元的第一基板；設(shè)置在第一基板下表面上的第一透明電極；第二基板；像素；以及插入第一和第二基板之間的液晶層。其中每一單位單元具有i)傳感器薄膜晶體管，用于接收從指紋反射的光以生成與反射光強(qiáng)度對應(yīng)的電荷，ii)用于存儲電荷的存儲裝置，iii)第一開關(guān)薄膜晶體管，用于接收來自存儲裝置的電荷以響應(yīng)于外部控制信號而輸出電荷；該像素包括i)具有形成在第二基板中的數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)線路，ii)在其上形成有數(shù)據(jù)線路的第二基板上的彩色濾光片層，該彩色濾光片層覆蓋數(shù)據(jù)線路的第一部分，iii)覆蓋數(shù)據(jù)線路和彩色濾光片層的絕緣層，iv)形成在絕緣層上的第二開關(guān)薄膜晶體管，以及v)與第二開關(guān)薄膜晶體管的第一電極的第二部份電連接的第二透明電極。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二要點(diǎn)，提供了一種制造液晶顯示裝置的方法，該方法包括在包括絕緣材料的第一基板上形成傳感器薄膜晶體管、存儲裝置和第一開關(guān)薄膜晶體管，傳感器薄膜晶體管接收從指紋反射的光以生成與反射光強(qiáng)度對應(yīng)的電荷，存儲裝置存儲電荷，第一開關(guān)薄膜晶體管接收來自存儲裝置的電荷以響應(yīng)于外部控制信號而輸出電荷；在第一基板的下表面上形成第一透明電極；在包括絕緣材料的第二基板上形成第二開關(guān)薄膜晶體管；在第二開關(guān)薄膜晶體管上形成彩色濾光片層；在彩色濾光片層上形成第二透明電極；根據(jù)第一基板的第一像素單元的高寬比和第二基板的第二像素單元的高寬比在第二基板上方對準(zhǔn)第一基板；以及在第一和第二基板之間形成液晶層。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種液晶顯示裝置，其中具有用于感測指紋的傳感器TFT的指紋識別裝置安裝在TFT-LCD面板上。該TFT-LCD面板具有陣列上彩色濾光片(color-filter-on-array，COA)結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中彩色濾光片自動對準(zhǔn)薄膜晶體管。
因此，當(dāng)具有傳感器TFT的指紋識別裝置安裝在TFT-LCD面板上時，可以減少玻璃基板的數(shù)量，從而可以降低制造成本。根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置只需要兩個玻璃基板，而常規(guī)液晶顯示裝置則需要三個玻璃基板。尤其是，當(dāng)在諸如蜂窩電話的移動設(shè)備中使用液晶顯示裝置時，可以減少移動設(shè)備的厚度和總重量。
此外，具有指紋識別裝置的TFT-LCD面板的透射率隨著玻璃基板數(shù)量的減少而提高，因此可以提高指紋識別的靈敏度。
此外，在具有指紋識別裝置的TFT-LCD面板中，TFT基板具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)。因此，可以消除彩色濾光片和薄膜晶體管之間的不對準(zhǔn)，可以提高具有指紋識別裝置的TFT-LCD面板的開口率，并可以提高圖像顯示質(zhì)量。
此外，在設(shè)計(jì)和制造這種具有指紋識別裝置的液晶顯示裝置時，可以增加設(shè)計(jì)裕度，且容易進(jìn)行制造過程的管理。


通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他優(yōu)勢將會更加明顯，在附圖中圖1為示出具有安裝有TFT指紋識別基板的α-Si TFT-LCD面板的蜂窩式電話的透視圖；圖2是示出圖1的安裝有TFT指紋識別基板的α-Si TFT-LCD面板的剖視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的安裝有TFT指紋識別基板的α-Si TFT-LCD面板的陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4是示出圖3的TFT指紋識別基板的單位單元的剖視圖；圖5是示出圖4的TFT指紋識別基板的單位單元的等效電路圖；圖6是一示意性方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的TFT指紋識別基板、具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的TFT基板、柵極驅(qū)動器集成(integrating)電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路之間的布置；圖7是示出圖4的TFT指紋識別基板的單位單元的平面圖；圖8是沿圖7的線A-A′截取的剖視圖；圖9A到14C是示出制造圖7的TFT指紋識別基板的單位單元的過程的平面圖和剖視圖；圖15A是示出圖3的TFT指紋識別基板的像素的平面圖；圖15B是沿圖15A的線B-B’截取的剖視圖；圖15C是沿圖15A的線C-C’截取的剖視圖；和圖16A到20C是示出制造圖15A的TFT指紋識別基板的像素的過程的平面圖和剖視圖；圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的圖3中的安裝有TFT指紋識別基板的TFT-LCD面板的像素的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的安裝有TFT指紋識別基板的α-Si TFT-LCD面板的陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的剖視圖。
陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)是指這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在TFT基板上形成彩色濾光片，使之與TFT基板的薄膜晶體管對準(zhǔn)。即，彩色濾光片和薄膜晶體管具有自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。因此，提高了TFT-LCD面板的開口率。此外，彩色濾光片可以與TFT基板的薄膜晶體管精確對準(zhǔn)。
參考圖3，TFT指紋識別基板400被貼附到具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的TFT-LCD面板上。
TFT指紋識別基板400包括第一透明基板412、指紋識別薄膜晶體管410、層間絕緣膜440和公共電極450。第一透明基板412包括諸如玻璃的透明材料。指紋識別薄膜晶體管410形成在第一透明基板412上且包括用于感測指紋圖案的傳感器TFT和開關(guān)TFT。層間絕緣膜440形成在所得結(jié)構(gòu)上。公共電極450包括諸如氧化銦錫(ITO)的透明導(dǎo)電材料且形成在第一透明基板412的下表面上。
在具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的TFT-LCD面板中，在薄膜晶體管(未示出)上形成的是紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)彩色濾光片336而不是絕緣層(例如，有機(jī)絕緣層)。具體地講，薄膜晶體管和電連接到薄膜晶體管的數(shù)據(jù)線334形成在包括諸如玻璃的透明材料的第二透明基板330上。然后，在形成有薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線334的第二透明基板上，形成彩色濾光片336而不是絕緣層。在彩色濾光片處形成接觸孔345以便暴露數(shù)據(jù)線，像素電極340形成在所得結(jié)構(gòu)上。不過，可以在具有接觸孔345的彩色濾光片上形成絕緣層338，然后可以在絕緣層338上形成像素電極340。
薄膜晶體管形成在第二透明基板330上，并包括柵極、柵極絕緣層、源極、漏極、有源圖案和歐姆接觸圖案。(參見圖4和15B)圖4是示出圖3的TFT指紋識別基板的單位單元的剖視圖，圖5是示出圖4的TFT指紋識別基板的單位單元的等效電路圖。以下說明指紋識別原理。
參照圖4和5，TFT指紋識別基板400包括傳感器TFT410b、開關(guān)TFT410a和存儲電容(Cst)，它們形成在第一透明基板412上。
傳感器TFT 410b的漏極427連接至外電源線VDD(參見圖7)，傳感器TFT 410b的源極425和開關(guān)TFT的源極409通過第一電極層432彼此連接。開關(guān)TFT 410a的漏極407連接至傳感器信號輸出線(參照圖5)。傳感器TFT410b的柵極421電連接至傳感器TFT 410b的柵極線，開關(guān)TFT 410a的柵極401電連接至開關(guān)TFT 410a的柵極線。第二電極層436電連接至傳感器TFT的柵極線(參照圖5)。柵極線和數(shù)據(jù)線可以包括ITO，以便降低因TFT指紋識別基板400和TFT基板之間的不對準(zhǔn)而造成的開口率的下降。
第二電極層436面對第一電極層432，絕緣層434設(shè)置在第一和第二電極層432和436之間。第一和第二電極層起到存儲電容(Cst)的作用。存儲電容(Cst)積累與輸入到傳感器TFT 410b的光的量成正比的電荷。
溝道區(qū)域423形成在傳感器TFT 410b的源極425和漏極427之間。溝道區(qū)域423包括非晶硅(α-Si)。因此，當(dāng)溝道區(qū)域423接收超過預(yù)定量的光時，源極425與漏極427電導(dǎo)通。
當(dāng)用戶將手指緊貼到TFT指紋識別基板400上時，從設(shè)置在第一透明基板412下的背光部件(未示出)發(fā)出的光通過液晶層350入射到TFT指紋識別基板400中。入射到TFT指紋識別基板400中的光被指紋的脊和谷所反射并入射到溝道區(qū)域423中。于是傳感器TFT電導(dǎo)通，且存儲電容器(Cst)積累與入射到溝道區(qū)域423中的光量成正比的電荷。
光屏蔽層(或黑矩陣)438形成在開關(guān)薄膜晶體管410a的漏極407和源極409上方。光屏蔽層438防止光入射到開關(guān)薄膜晶體管410a的溝道區(qū)域405中。
下文參照圖5介紹指紋識別的原理。
將具有預(yù)定電平的直流(DC)電壓(VDD)施加到傳感器薄膜晶體管410b的漏極(D)上，并將具有預(yù)定電平的偏壓施加到傳感器TFT 410b的柵極(G)。
開關(guān)TFT 410a的柵極接收到來自柵極驅(qū)動器部分(未示出)的柵極驅(qū)動信號，開關(guān)TFT 410a響應(yīng)于柵極驅(qū)動信號而開啟或關(guān)閉。柵極驅(qū)動器部分在掃描指紋的每一幀期間輸出柵極驅(qū)動信號，以便開啟或關(guān)閉開關(guān)TFT410a，從而為每一傳感器TFT 410b輸出圖像幀。圖像幀是利用通過TFT指紋識別基板400輸入的指紋圖像形成的。
此外，開關(guān)TFT 410a的漏極(D)通過傳感器信號輸出線連接到外部數(shù)據(jù)讀取部分的放大電路。當(dāng)開關(guān)TFT 410a開啟時，與充在存儲電容(Cst)的電荷量成正比的電壓被輸出。從傳感器TFT 410b的源極(S)輸出的信號通過放大電路被放大。放大電路的輸出端子連接到多工器(multiplexer)，從多工器輸出單個信號。
圖6是一示意性方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的TFT指紋識別基板、具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的TFT基板、柵極驅(qū)動器集成電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路之間的布置。柵極驅(qū)動器部分集成為柵極驅(qū)動器集成電路，數(shù)據(jù)驅(qū)動器部分集成為數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路。
參考圖6，第一數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路612可以鄰接TFT-LCD基板610的上側(cè)面設(shè)置，以與TFT-LCD基板610的上側(cè)面連接。第一柵極驅(qū)動器集成電路614可以鄰接TFT-LCD基板610的左側(cè)面設(shè)置，以與TFT-LCD基板610的左側(cè)面連接。此外，第二數(shù)據(jù)驅(qū)動器積分電路可以鄰接TFT指紋識別基板620的下側(cè)面設(shè)置，以與TFT指紋識別基板620的下側(cè)面連接。第二柵極驅(qū)動器集成電路624可以鄰接TFT指紋識別基板620的右側(cè)面設(shè)置，以與TFT指紋識別基板620的右側(cè)面連接。TFT指紋識別基板620可以設(shè)置在TFT-LCD基板610上方。
當(dāng)TFT-LCD基板610貼附到TFT指紋識別基板620時，應(yīng)當(dāng)防止TFT-LCD面板的總厚度的增加，該TFT-LCD面板包括具有柵極驅(qū)動器集成電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路的TFT指紋識別基板620。因此，貼附于TFT-LCD基板610和TFT指紋識別基板620的柵極驅(qū)動器集成電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路設(shè)置為彼此不交迭。例如，當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路612鄰接TFT-LCD基板610的上(或下)側(cè)面設(shè)置時，第二數(shù)據(jù)驅(qū)動器集成電路622可以鄰接TFT指紋識別基板620的下(或上)側(cè)面設(shè)置。當(dāng)?shù)谝粬艠O驅(qū)動器積分電路614鄰接TFT-LCD基板610的左(或右)側(cè)面設(shè)置時，第二柵極驅(qū)動器積分電路624可以鄰接TFT指紋識別基板620的右(或左)側(cè)面設(shè)置。
在下文中，首先說明制造TFT指紋識別基板400的單位單元的方法，然后說明制造TFT-LCD面板的像素的方法。
圖7是示出圖4的TFT指紋識別基板的單位單元的平面圖，圖8是沿圖7的線A-A′截取的剖視圖。圖9A到14C是示出制造圖7的TFT指紋識別基板的單位單元的過程的平面圖和剖視圖。
參照圖7和8，TFT指紋識別基板的單位單元包括傳感器TFT 410b、開關(guān)TFT 410a和具有第一和第二電極層432和436的存儲電容(Cst)。傳感器TFT 410b的柵極421和開關(guān)TFT 410a的柵極401可以分別是傳感器TFT410b的柵極線470-n和開關(guān)TFT 410a的柵極線460-n的部分或分支。第二電極層436連接至傳感器TFT 410b的柵極線470-n。
參照圖9A和9B，傳感器TFT 410b的柵極421和開關(guān)TFT 410a的柵極401形成在包括玻璃、石英或藍(lán)寶石等的第一透明基板412上。
參照圖10A和10B，包括SiNx的柵極絕緣層形成在傳感器TFT 410b的柵極421和開關(guān)TFT 410a的柵極401上。傳感器TFT 410b的溝道區(qū)域423和開關(guān)TFT 410a的溝道區(qū)域405利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成在柵極絕緣層403上。溝道區(qū)域423和405可以包括非晶硅(α-Si)和n+非晶硅。
參照圖11A和11B，包括金屬層的數(shù)據(jù)線路形成在所得結(jié)構(gòu)上。數(shù)據(jù)線路包括傳感器薄膜晶體管410b的源極425、傳感器薄膜晶體管410b的漏極427、開關(guān)薄膜晶體管410a的源極409、開關(guān)薄膜晶體管410a的漏極407、傳感器信號輸出線480-m和外電源線(VDD)485-m。傳感器信號輸出線480-m與柵極線460-n和470-n相交。例如，柵極線460-n和470-n和傳感器信號輸出線480-m包括諸如ITO的透明電極。
參照圖12A和12B，包括ITO的第一電極層432形成在所得結(jié)構(gòu)上以便形成存儲電容(Cst)。
參照圖13A和13B，絕緣層434形成在數(shù)據(jù)線路和第一電極層432上。包括ITO的第二電極層436形成在絕緣層上以面對第一電極層432，如此形成存儲電容(Cst)。
參照圖14A和14B，光屏蔽層(或黑矩陣)438形成在絕緣層434上以設(shè)在溝道區(qū)域405上。光屏蔽層438可以形成為第二電極層436的同一層。光屏蔽層438可以包括Cr/CrXOY。層間絕緣膜440形成在光屏蔽層438、第二電極層436和絕緣層434上。層間絕緣膜440保護(hù)光屏蔽層438、第二電極層436和絕緣層434不受外部環(huán)境影響。
光屏蔽層438可不與第二電極層436形成為同一層。參考圖14C，在形成層間絕緣層440之后，可以在層間絕緣層440的一部分上形成光屏蔽層438。第三部分設(shè)置在開關(guān)薄膜晶體管410a的溝道區(qū)域405上方。
圖15A是示出圖3的TFT指紋識別基板的像素的平面圖，圖15B是沿圖15A的線B-B’截取的剖視圖，而圖15C是沿圖15A的線C-C’截取的剖視圖。
參照圖15A、15B和15C，該TFT-LCD面板具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)。在該陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)中，彩色濾光片336與薄膜晶體管310和數(shù)據(jù)線334-j和334-(j+1)對準(zhǔn)。即，彩色濾光片、薄膜晶體管310和數(shù)據(jù)線334-j和334-(j+1)具有自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
TFT-LCD面板的像素包括薄膜晶體管310、絕緣層335、柵極線321-i、數(shù)據(jù)線334-j、彩色濾光片340、有機(jī)絕緣層338和像素電極340。柵極線321-i和數(shù)據(jù)線334-j與薄膜晶體管310電連接。
在具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)的TFT-LCD面板中，在薄膜晶體管310上形成的是感光的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)彩色濾光片336而不是絕緣層(例如，有機(jī)絕緣層)。即，開關(guān)薄膜晶體管310形成在包括玻璃的第二透明基板330上，彩色濾光片336形成在其上形成有開關(guān)薄膜晶體管310的第二透明基板330上。然后，在彩色濾光片處形成第一接觸孔以暴露漏極311的第一部分。
具有第二接觸孔的有機(jī)絕緣層338形成在包括第一接觸孔的所得結(jié)構(gòu)的整個表面上。第二接觸孔暴露出開關(guān)薄膜晶體管310的漏極311的第二部份。漏極311的第二部份設(shè)置在漏極311的第一部分上方以對應(yīng)于漏極311的第一部分。
具有第三接觸孔的像素電極340形成在包括第二接觸孔的所得結(jié)構(gòu)的整個表面上。第三接觸孔暴露出開關(guān)薄膜晶體管310的漏極311的第三部分以實(shí)現(xiàn)與漏極311電接觸。漏極311的第三部份設(shè)置在漏極311的第二部分上方以對應(yīng)于漏極311的第二部分。
不過，可以不形成有機(jī)絕緣層。即，在其上形成有開關(guān)薄膜晶體管310的第二透明基板330上形成彩色濾光片336之后，可以在包括第一接觸孔的所得結(jié)構(gòu)的整個表面上形成像素電極340而不是有機(jī)絕緣層。
開關(guān)薄膜晶體管310包括柵極301、柵極絕緣層303、有源圖案305、歐姆接觸圖案307、源極309和漏極311。柵極301、柵極絕緣層303、有源圖案305、歐姆接觸圖案307、源極309和漏極311形成在包括玻璃的第二透明基板330上。
圖16A到20C是示出制造圖15A的TFT指紋識別基板的像素的過程的平面圖和剖視圖。
參照圖16A和16B，在第二透明基板330上利用濺射法沉積包括Al-Nd或Al-Nd/Cr的第一金屬層。利用第一掩模通過光刻工藝構(gòu)圖第一金屬層以形成柵極線321和從柵極線321分支的柵極301。
參照圖17A和17B，包括氮化硅的柵極絕緣層303形成在第二透明基板330的整個表面上，在第二透明基板330上形成有柵極線321和柵極301。有源圖案305和歐姆接觸圖案307利用第二掩模形成在柵極絕緣層303上，設(shè)置在柵極301上方。有源圖案305由非晶硅構(gòu)成，歐姆接觸圖案307由n+摻雜的非晶硅構(gòu)成。
參照圖18A、18B和18C，利用濺射法在歐姆接觸圖案307和柵極絕緣層303上沉積包括諸如Cr的金屬的第二金屬層。利用第三掩模通過光刻工藝構(gòu)圖第二金屬層以形成數(shù)據(jù)線路。數(shù)據(jù)線路包括開關(guān)薄膜晶體管410a的漏極311、開關(guān)薄膜晶體管410a的源極309、第二電極層323、數(shù)據(jù)線334-j和334-(j+1)和數(shù)據(jù)焊接點(diǎn)(未示出)。第二電極層323被稱為存儲電極，并與柵極線一起起到存儲電容(Cst)的作用。
參照圖19A、19B和19C，利用第四掩模通過反應(yīng)離子蝕刻除去歐姆接觸圖案307，從而在柵極301上方形成開關(guān)薄膜晶體管410a的溝道區(qū)域。接下來，在所得結(jié)構(gòu)的整個表面上沉積包括氮化硅的絕緣層335。在絕緣層335上形成紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)彩色濾光片336之后，利用第五掩模通過光刻工藝構(gòu)圖彩色濾光片336，從而在彩色濾光片336上形成接觸孔345a和345b。
參見圖20A、20B和20C，包括丙烯酸樹脂的有機(jī)絕緣層338形成在所得結(jié)構(gòu)的整個表面上，然后利用第六掩模通過光刻工藝構(gòu)圖有機(jī)絕緣層338。利用第七掩模通過光刻工藝在所得結(jié)構(gòu)的整個表面上構(gòu)圖包括ITO的像素電極340。像素電極340與第三電極323電連接。
在根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實(shí)施例的安裝有TFT指紋識別基板的TFT-LCD面板的TFT基板的結(jié)構(gòu)中，彩色濾光片層可以形成在薄膜晶體管上，或者薄膜晶體管可以形成在彩色濾光片層上。
圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的圖3的安裝有TFT指紋識別基板的TFT-LCD面板的像素的剖視圖。
參考圖21，TFT基板500包括下透明基板330、數(shù)據(jù)線路、彩色濾光片層336、絕緣層338、柵極線路、薄膜晶體管310和像素電極340。
數(shù)據(jù)線路形成在包括諸如玻璃的透明材料的下透明基板330上并包括數(shù)據(jù)線334a和334b以及數(shù)據(jù)焊接點(diǎn)(未示出)。如圖21所示，數(shù)據(jù)線可以包括具有上膜334a和下膜334b的雙層，或者可以包括由導(dǎo)電材料構(gòu)成的單層。例如，上膜334a包括易于和其他材料形成接合的材料。例如，上膜334a包括鉻(Cr)。例如，下膜334b包括具有低電阻的材料，如鋁(Al)、鋁合金或銅(Cu)。數(shù)據(jù)線的一部分可以起到光屏蔽層(或黑矩陣)的作用，用于阻擋從下透明基板330的下表面入射的光。
彩色濾光片336形成在其上形成有數(shù)據(jù)線路的下透明基板330上。彩色濾光片336包括紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)彩色濾光片。彩色濾光片層336的周邊部分覆蓋數(shù)據(jù)線334a和334b以及數(shù)據(jù)焊接點(diǎn)。
絕緣層338形成在彩色濾光片層336上，且可以包括有機(jī)絕緣層。
柵極線路形成在絕緣層338上且包括柵極線321和柵極焊接點(diǎn)(未示出)。
薄膜晶體管310包括柵極301、柵極絕緣層303、有源圖案305、歐姆接觸圖案307、源極309和漏極311。
像素電極340包括諸如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料。像素電極電連接至薄膜晶體管310的漏極311。
接觸孔345c形成在源極309上，源極309電連接至數(shù)據(jù)線334a和334b。
根據(jù)本發(fā)明的以上實(shí)施例，由于柵極線321和數(shù)據(jù)線334a和334b起到光屏蔽層的作用，可以不在設(shè)置在液晶層(未示出)上的上透明基板(未示出)上形成光屏蔽層，該液晶層設(shè)置在上下透明基板之間。因此，可以減少上下透明基板之間的不對準(zhǔn)，可以提高TFT-LCD面板的開口率，并可以提高圖像顯示的質(zhì)量。
設(shè)置在TFT基板上的TFT指紋識別基板的結(jié)構(gòu)與根據(jù)以上所述實(shí)施例的TFT指紋識別基板的結(jié)構(gòu)相同或相似。
已經(jīng)參照示范性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，顯然，按照以上描述的許多可選的修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的。因此，本發(fā)明涵蓋了屬于所附權(quán)利要求書的精神和范圍之內(nèi)的所有此類可選的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括一包括多個單位單元的第一基板，每一單位單元具有i)一用于接收從指紋反射的光以生成對應(yīng)于反射光強(qiáng)度的電荷的傳感器薄膜晶體管，ii)一用于存儲電荷的存儲裝置，iii)一用于接收來自存儲裝置的電荷以響應(yīng)于一外部控制信號而輸出電荷的第一開關(guān)薄膜晶體管；一設(shè)置在所述第一基板下表面上的第一透明電極；一包括像素的第二基板，所述像素具有i)一第二開關(guān)薄膜晶體管，ii)一與所述第二開關(guān)薄膜晶體管的一第一電極電連接的數(shù)據(jù)線，iii)一與第二開關(guān)薄膜晶體管的一第二電極電連接的柵極線，iv)一形成在所述柵極線、所述數(shù)據(jù)線和所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第一部分上的彩色濾光片層，v)一形成在所述彩色濾光片層上且與所述第一電極的一第二部分電連接的第二透明電極；以及一插入所述第一和第二基板之間的液晶層。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述第二基板進(jìn)一步包括一設(shè)置在所述彩色濾光片層和所述第二透明電極之間以覆蓋所述彩色濾光片層的第一絕緣層，所述第一絕緣層與所述第一電極的第二部分電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中至少兩個單位單元布置在一個像素上方。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其中三個單位單元布置在具有1∶3的第一高寬比的像素上方，每一單位單元具有1∶1的第二高寬比。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其中所述第一基板進(jìn)一步包括一用于輸出讀出(sensing)信號的傳感器信號輸出線，所述傳感器信號輸出線與傳感器薄膜晶體管、柵極線和所述傳感器薄膜晶體管的一第三電極連接，所述傳感器信號輸出線包括透明導(dǎo)電材料。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述第一基板進(jìn)一步包括一覆蓋所述傳感器薄膜晶體管、所述存儲裝置和所述第一開關(guān)薄膜晶體管的第二絕緣層。
7.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中所述第一開關(guān)薄膜晶體管包括一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及一設(shè)置在所述第二絕緣層的一第三部分上的光屏蔽層，用于保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，所述第三部分設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方，且所述光屏蔽層包括Cr/CrxOY。
8.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中所述第一開關(guān)薄膜晶體管包括一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及一設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方的光屏蔽層，用于保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所述液晶顯示裝置進(jìn)一步包括一數(shù)據(jù)讀出部分，其鄰接所述第一基板的一第一側(cè)面設(shè)置以連接到所述第一基板的所述第一側(cè)面，用于接收來自所述第一開關(guān)薄膜晶體管的一第一電極的電荷以生成對應(yīng)于所述指紋的指紋識別信號；一第一柵極驅(qū)動器部分，其鄰接所述第一基板的一第二側(cè)面設(shè)置以連接到所述第一基板的所述第二側(cè)面，用于開啟或關(guān)閉所述第一開關(guān)薄膜晶體管的一第二電極和所述傳感器薄膜晶體管的一第二電極；一數(shù)據(jù)驅(qū)動器部分，其鄰接所述第二基板的一第一側(cè)面設(shè)置以連接到所述第二基板的第一側(cè)面，用于通過所述數(shù)據(jù)線將圖像數(shù)據(jù)信號施加到所述第二薄膜晶體管的一第三電極上；以及一第二柵極驅(qū)動器部分，其鄰接所述第二基板的一第二側(cè)面設(shè)置以連接到所述第二基板的第二側(cè)面，用于開啟或關(guān)閉所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第二電極，其中所述數(shù)據(jù)驅(qū)動器部分與所述數(shù)據(jù)讀出部分相對且所述第一柵極驅(qū)動器部分與所述第二柵極驅(qū)動器部分相對。
10.一種制造液晶顯示裝置的方法，所述方法包括在包括絕緣材料的一第一基板上形成一傳感器薄膜晶體管、一存儲裝置和一第一開關(guān)薄膜晶體管，所述傳感器薄膜晶體管接收從指紋反射的光以生成對應(yīng)于反射光強(qiáng)度的電荷，所述存儲裝置存儲電荷，所述第一開關(guān)薄膜晶體管接收來自所述存儲裝置的電荷以響應(yīng)于一外部控制信號而輸出電荷；在所述第一基板的下表面上形成一第一透明電極；在包括絕緣材料的第二基板上形成一第二開關(guān)薄膜晶體管、一數(shù)據(jù)線和一柵極線，所述數(shù)據(jù)線與所述第二開關(guān)薄膜晶體管的一第一電極電連接，且所述柵極線與所述第二開關(guān)薄膜晶體管的一第二電極電連接；在所述柵極線、數(shù)據(jù)線和第二開關(guān)薄膜晶體管的諸第一部分上形成一彩色濾光片層；在所述彩色濾光片層上形成一第二透明電極，所述第二透明電極與所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第一電極的一第二部份電連接；以及在所述第一和第二基板之間形成一液晶層。
11.如權(quán)利要求10所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括在所述彩色濾光片層和所述第二透明電極之間形成一第一絕緣層以覆蓋所述彩色濾光片層，所述第一絕緣層與所述第一電極的第二部份電連接。
12.如權(quán)利要求10所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括在所述傳感器薄膜晶體管、所述存儲裝置和所述第一開關(guān)薄膜晶體管上形成一第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述傳感器薄膜晶體管、所述存儲裝置和所述第一開關(guān)薄膜晶體管。
13.如權(quán)利要求12所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括形成一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及在所述第二絕緣層的一第三部分形成一光屏蔽層，所述第三部分設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方，所述光屏蔽層保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，且所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
14.如權(quán)利要求13所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括形成一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及形成一光屏蔽層，其設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方，用于保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
15.一種制造液晶顯示裝置的方法，所述方法包括在包括絕緣材料的一第一基板上形成一傳感器薄膜晶體管、一存儲裝置和一第一開關(guān)薄膜晶體管，所述傳感器薄膜晶體管接收從指紋反射的光以生成對應(yīng)于反射光強(qiáng)度的電荷，所述存儲裝置存儲電荷，所述第一開關(guān)薄膜晶體管接收來自所述存儲裝置的電荷以響應(yīng)于一外部控制信號而輸出電荷；在所述第一基板的下表面上形成一第一透明電極；在包括絕緣材料的一第二基板上形成一第二開關(guān)薄膜晶體管；在所述第二開關(guān)薄膜晶體管上形成一彩色濾光片層；在所述彩色濾光片層上形成一第二透明電極；根據(jù)所述第一基板的一第一像素單元的高寬比和所述第二基板的一第二像素單元的高寬比在所述第二基板上方對準(zhǔn)所述第一基板；以及在所述第一和第二基板之間形成一液晶層。
16.如權(quán)利要求15所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括在所述彩色濾光片上形成一第一接觸孔，所述第一接觸孔露出所述第二開關(guān)薄膜晶體管的一第一電板的一第一部分。
17.如權(quán)利要求16所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括在所述第二透明電極上形成一第二接觸孔，所述第二接觸孔露出所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第一電極的一第二部分，所述第二部分對應(yīng)于所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第一電極的第一部分。
18.如權(quán)利要求17所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括在所述彩色濾光片層和所述第二透明電極之間形成一第一絕緣層以覆蓋所述彩色濾光片層，所述第一絕緣層具有一暴露所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第一電極的第二部分的第三接觸孔。
19.如權(quán)利要求18所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括在所述傳感器薄膜晶體管、所述存儲裝置和所述第一開關(guān)薄膜晶體管上形成一第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述傳感器薄膜晶體管、所述存儲裝置和所述第一開關(guān)薄膜晶體管。
20.如權(quán)利要求19所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括形成一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及在所述第二絕緣層的一第三部分形成一光屏蔽層，所述第三部分設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方，所述光屏蔽層保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，且所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
21.如權(quán)利要求15所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括形成一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及形成一光屏蔽層，其設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方，用于保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
22.如權(quán)利要求15所述的制造液晶顯示裝置的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括將一數(shù)據(jù)讀出部分連接到所述第一基板的一第一側(cè)面，所述數(shù)據(jù)讀出部分鄰接所述第一基板的第一側(cè)面設(shè)置并接收來自所述第一開關(guān)薄膜晶體管的一第一電極的電荷以生成對應(yīng)于所述指紋的指紋識別信號；將一第一柵極驅(qū)動器部分連接到所述第一基板的一第二側(cè)面，所述第一柵極驅(qū)動器部分鄰接所述第一基板的第二側(cè)面設(shè)置并開啟或關(guān)閉所述第一開關(guān)薄膜晶體管的一第二電極和所述傳感器薄膜晶體管的一第二電極；將一數(shù)據(jù)驅(qū)動器部分連接到所述第二襯底的一第一側(cè)面，所述數(shù)據(jù)驅(qū)動器部分鄰接所述第二基板的第一側(cè)面設(shè)置并通過所述數(shù)據(jù)線將圖像數(shù)據(jù)信號施加到所述第二薄膜晶體管的一第三電極上；以及將一第二柵極驅(qū)動器部分連接到所述第二基板的一第二側(cè)面，所述第二柵極驅(qū)動器部分鄰接所述第二基板的第二側(cè)面設(shè)置并開啟或關(guān)閉所述第二開關(guān)薄膜晶體管的第二電極，其中所述數(shù)據(jù)驅(qū)動器部分與所述數(shù)據(jù)讀出部分相對且所述第一柵極驅(qū)動器部分與所述第二柵極驅(qū)動器部分相對。
23.一種液晶顯示裝置，其包括一包括多個單位單元的第一基板，每一單位單元具有i)一用于接收從指紋反射的光以生成對應(yīng)于反射光強(qiáng)度的電荷的傳感器薄膜晶體管，ii)一用于存儲電荷的存儲裝置，iii)一用于接收來自存儲裝置的電荷以響應(yīng)于一外部控制信號而輸出電荷的第一開關(guān)薄膜晶體管；一設(shè)置在所述第一基板下表面上的第一透明電極；一第二基板；一像素，其包括i)一數(shù)據(jù)線路，其具有一形成在所述第二基板中的數(shù)據(jù)線ii)一在其上形成有所述數(shù)據(jù)線路的第二基板上的彩色濾光片層，所述彩色濾光片層覆蓋所述數(shù)據(jù)線路的一第一部分，iii)一覆蓋所述數(shù)據(jù)線路和所述彩色濾光片層的絕緣層，iv)一形成在所述絕緣層上的第二開關(guān)薄膜晶體管，和v)一與所述第二開關(guān)薄膜晶體管的一第一電極的一第二部分電連接的第二透明電極；以及以及一插入所述第一和第二基板之間的液晶層。
24.如權(quán)利要求23所述的液晶顯示裝置，其中三個單位單元布置在具有1∶3的第一高寬比的像素上方，每一單位單元具有1∶1的第二高寬比。
25.如權(quán)利要求24所述的液晶顯示裝置，其中所述第一基板進(jìn)一步包括一用于輸出讀出信號的傳感器信號輸出線，所述傳感器信號輸出線與所述傳感器薄膜晶體管、柵極線和所述傳感器薄膜晶體管的一第三電極連接，所述傳感器信號輸出線包括透明導(dǎo)電材料。
26.如權(quán)利要求23所述的液晶顯示裝置，其中所述第一基板進(jìn)一步包括一覆蓋所述傳感器薄膜晶體管、所述存儲裝置和所述第一開關(guān)薄膜晶體管的第二絕緣層。
27.如權(quán)利要求26所述的液晶顯示裝置，其中所述第一開關(guān)薄膜晶體管包括一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及一設(shè)置在所述第二絕緣層的一第三部分上的光屏蔽層，用于保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，所述第三部分設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方，且所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
28.如權(quán)利要求26所述的液晶顯示裝置，其中所述第一開關(guān)薄膜晶體管包括一包括非晶硅的溝道區(qū)域；以及一設(shè)置在所述溝道區(qū)域上方的光屏蔽層，用于保護(hù)所述溝道區(qū)域不被從指紋反射的光照射，所述光屏蔽層包括Cr/CrXOY。
全文摘要
公開了一種具有用于提高開口率和TFT－LCD面板的透射率的指紋識別裝置的液晶顯示裝置。指紋識別基板(400)貼附到TFT基板(300)上。該TFT基板具有陣列上彩色濾光片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可取消彩色濾光片(336)和薄膜晶體管，增大了開口率，且提高了圖像顯示質(zhì)量。此外，透射率隨著液晶顯示裝置中所用的玻璃基板數(shù)量的減少而增大，因此提高了指紋識別的靈敏度。
文檔編號G06K9/00GK1689025SQ03823930
公開日2005年10月26日 申請日期2003年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者宋溱鎬, 梁成勛, 蔡鐘哲, 崔埈厚 申請人:三星電子株式會社