专利名称：内置指纹识别装置的液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本公开涉及一种具有内置指纹识别装置的液晶显示装置以及制造该液晶显示装置的方法。
背景技术：
非晶硅(α-Si)薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-LCD)是一种平板显示器(FPD)。α-Si TFT-LCD装置用在膝上电脑、监视器、电视机和移动电话中。
α-Si TFT-LCD装置通过开关薄膜晶体管显示图像。此外，α-SiTFT-LCD装置还具有光敏特性，在生物统计领域中被用作光学传感器。
在个人验证系统中，使用指纹识别装置的指纹识别法尤其得到了广泛的使用，因为指纹识别法能够以很低的成本实现并具有高可用性和高精确度的特征。
可以将常规指纹识别装置分成使用光学传感器的光学指纹识别装置和使用半导体传感器的半导体类型指纹识别装置。
光学指纹识别装置提供了高质量的指纹图像。不过，光学指纹识别装置对图像的畸变敏感，不能容易地小型化且制造成本高。特别是，光学指纹识别装置不适于诸如蜂窝式电话的移动设备，因为光学指纹识别装置使用了多个透镜，使得光学指纹识别装置不能很容易地做薄做轻。
通过互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制造的半导体类型指纹识别装置可以很容易地小型化。不过，利用CMOS工艺制造的指纹识别装置对静电和外部环境敏感，并且可靠性低。用在移动设备中的指纹识别装置应当具有更薄更轻的结构、长待机时间(long endurance)和高可靠性。
最近开发出了一种满足移动设备要求的α-Si TFT指纹识别装置。该α-SiTFT指纹识别装置利用了α-Si TFT中的α-Si沟道的光敏特性。该α-SiTFT指纹识别装置具有较薄的结构且在传感器工作期间具有高的光敏特性。
此外，使用α-Si TFT指纹识别装置的TFT-LCD装置已经被用在了蜂窝式电话中。
图1为示出具有安装有TFT指纹识别基板的α-Si TFT-LCD面板的蜂窝式电话(或移动电话)的透视图，而图2是示出图1的安装有TFT指纹识别基板的α-Si TFT-LCD面板的剖视图。
参照图1和2，使用α-Si TFT的TFT指纹识别基板10被贴附到TFT-LCD面板20上。TFT-LCD面板20包括一具有多个彩色滤光片的彩色滤光片基板和一TFT基板。
TFT指纹识别基板10包括第一透明基板12、指纹识别薄膜晶体管14和层间绝缘膜16。第一透明基板包括诸如玻璃的透明材料。指纹识别薄膜晶体管14形成在第一透明基板12上且包括用于感测指纹图案的传感器TFT和开关TFT。层间绝缘膜16形成在所得结构上。
常规TFT-LCD面板20包括TFT基板25，彩色滤光片基板32和插入在TFT基板25和彩色滤光片基板32之间的液晶层35。TFT基板25包括形成在第二透明基板22上的薄膜晶体管(未示出)，该第二透明基板22包括诸如玻璃的透明材料。彩色滤光片基板32包括形成在第三透明基板34上的红(R)、绿(G)和蓝(B)彩色滤光片，该第三透明基板34包括诸如玻璃的透明材料。彩色滤光片基板32贴附到TFT基板25上与TFT基板25相对，而液晶层35插入到彩色滤光片基板32和TFT基板25之间。
为了精确地进行指纹识别操作，TFT指纹识别基板10通常具有比TFT-LCD面板20更高的分辨率。例如，n个高宽比(aspect ratio)为1∶1的TFT单位单元对应高宽比为1∶n的TFT-LCD面板的一个像素。即，n个高宽比为1∶1的TFT单位单元布置在高宽比为1∶n的TFT-LCD面板的一个像素上方。
例如，TFT指纹识别基板10的分辨率比TFT-LCD面板20的分辨率大，为其n倍。当TFT指纹识别基板10未与TFT-LCD面板20精确对准时，与TFT-LCD面板20的开口率相比，TFT指纹识别基板10的开口率(apertureratio)可能会减小n倍。
特别是，当TFT-LCD面板20的TFT基板25未与TFT-LCD面板20的彩色滤光片基板32精确对准时，开口率大大地降低了。因此，可能会留有很少的设计裕度，且制造过程的管理可能困难。
此外，精确对准过程可能不容易完成，而考虑基板之间的不对准来设计安装有TFT指纹识别基板10的TFT-LCD面板20时，由于开口率降低，图像质量可能会下降。
发明内容
因此，提供本发明以基本消除因相关技术的局限和不足而引起的一个或多个问题。
本发明的第一个要点是要提供一种包括内置的指纹识别装置的液晶显示装置，其通过降低基板之间的不对准具有高的光透射率及大的开口率。
本发明的第二个要点是要提供一种制造包括内置的指纹识别装置的液晶显示装置的过程，该液晶显示装置通过降低基板之间的不对准具有高的光透射率及大的开口率。
根据本发明的第一要点的一个方面，提供了液晶显示装置，其包括 包括多个单位单元的第一基板；设置在第一基板下表面上的第一透明电极；包括像素的第二基板；以及插入第一和第二基板之间的液晶层。第一基板包括多个单位单元，及设置在第一基板下表面上的第一透明电极。其中每一单位单元具有i)传感器薄膜晶体管，用于接收从指纹反射的光以生成与反射光强度对应的电荷，ii)用于存储电荷的存储装置，iii)第一开关薄膜晶体管，用于接收来自存储装置的电荷以响应于外部控制信号而输出电荷。第二基板的像素具有i)第二开关薄膜晶体管，ii)与第二开关薄膜晶体管的第一电极电连接的数据线，iii)与第二开关薄膜晶体管的第二电极电连接的栅极线，iv)形成在栅极线、数据线和第二开关薄膜晶体管的第一部分上的彩色滤光片层，v)形成在彩色滤光片层上且与第一电极的第二部份电连接的第二透明电极。
根据本发明的第一要点的另一个方面，提供了一种液晶显示装置，其包括包括多个单位单元的第一基板；设置在第一基板下表面上的第一透明电极；第二基板；像素；以及插入第一和第二基板之间的液晶层。其中每一单位单元具有i)传感器薄膜晶体管，用于接收从指纹反射的光以生成与反射光强度对应的电荷，ii)用于存储电荷的存储装置，iii)第一开关薄膜晶体管，用于接收来自存储装置的电荷以响应于外部控制信号而输出电荷；该像素包括i)具有形成在第二基板中的数据线的数据线路，ii)在其上形成有数据线路的第二基板上的彩色滤光片层，该彩色滤光片层覆盖数据线路的第一部分，iii)覆盖数据线路和彩色滤光片层的绝缘层，iv)形成在绝缘层上的第二开关薄膜晶体管，以及v)与第二开关薄膜晶体管的第一电极的第二部份电连接的第二透明电极。
为了实现本发明的第二要点，提供了一种制造液晶显示装置的方法，该方法包括在包括绝缘材料的第一基板上形成传感器薄膜晶体管、存储装置和第一开关薄膜晶体管，传感器薄膜晶体管接收从指纹反射的光以生成与反射光强度对应的电荷，存储装置存储电荷，第一开关薄膜晶体管接收来自存储装置的电荷以响应于外部控制信号而输出电荷；在第一基板的下表面上形成第一透明电极；在包括绝缘材料的第二基板上形成第二开关薄膜晶体管；在第二开关薄膜晶体管上形成彩色滤光片层；在彩色滤光片层上形成第二透明电极；根据第一基板的第一像素单元的高宽比和第二基板的第二像素单元的高宽比在第二基板上方对准第一基板；以及在第一和第二基板之间形成液晶层。
根据本发明，提供了一种液晶显示装置，其中具有用于感测指纹的传感器TFT的指纹识别装置安装在TFT-LCD面板上。该TFT-LCD面板具有阵列上彩色滤光片(color-filter-on-array，COA)结构，在该结构中彩色滤光片自动对准薄膜晶体管。
因此，当具有传感器TFT的指纹识别装置安装在TFT-LCD面板上时，可以减少玻璃基板的数量，从而可以降低制造成本。根据本发明的液晶显示装置只需要两个玻璃基板，而常规液晶显示装置则需要三个玻璃基板。尤其是，当在诸如蜂窝电话的移动设备中使用液晶显示装置时，可以减少移动设备的厚度和总重量。
此外，具有指纹识别装置的TFT-LCD面板的透射率随着玻璃基板数量的减少而提高，因此可以提高指纹识别的灵敏度。
此外，在具有指纹识别装置的TFT-LCD面板中，TFT基板具有阵列上彩色滤光片结构。因此，可以消除彩色滤光片和薄膜晶体管之间的不对准，可以提高具有指纹识别装置的TFT-LCD面板的开口率，并可以提高图像显示质量。
此外，在设计和制造这种具有指纹识别装置的液晶显示装置时，可以增加设计裕度，且容易进行制造过程的管理。
通过参考附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的上述和其他优势将会更加明显，在附图中图1为示出具有安装有TFT指纹识别基板的α-Si TFT-LCD面板的蜂窝式电话的透视图；图2是示出图1的安装有TFT指纹识别基板的α-Si TFT-LCD面板的剖视图；图3是示出根据本发明的一示范性实施例的安装有TFT指纹识别基板的α-Si TFT-LCD面板的阵列上彩色滤光片结构的剖视图；图4是示出图3的TFT指纹识别基板的单位单元的剖视图；图5是示出图4的TFT指纹识别基板的单位单元的等效电路图；图6是一示意性方框图，示出了根据本发明一示范性实施例的TFT指纹识别基板、具有阵列上彩色滤光片结构的TFT基板、栅极驱动器集成(integrating)电路和数据驱动器集成电路之间的布置；图7是示出图4的TFT指纹识别基板的单位单元的平面图；图8是沿图7的线A-A′截取的剖视图；图9A到14C是示出制造图7的TFT指纹识别基板的单位单元的过程的平面图和剖视图；图15A是示出图3的TFT指纹识别基板的像素的平面图；图15B是沿图15A的线B-B’截取的剖视图；图15C是沿图15A的线C-C’截取的剖视图；和图16A到20C是示出制造图15A的TFT指纹识别基板的像素的过程的平面图和剖视图；图21是示出根据本发明的另一示范性实施例的图3中的安装有TFT指纹识别基板的TFT-LCD面板的像素的剖视图。
具体实施例方式
下文将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图3是示出根据本发明的一示范性实施例的安装有TFT指纹识别基板的α-Si TFT-LCD面板的阵列上彩色滤光片结构的剖视图。
阵列上彩色滤光片结构是指这样一种结构，其中在TFT基板上形成彩色滤光片，使之与TFT基板的薄膜晶体管对准。即，彩色滤光片和薄膜晶体管具有自对准结构。因此，提高了TFT-LCD面板的开口率。此外，彩色滤光片可以与TFT基板的薄膜晶体管精确对准。
参考图3，TFT指纹识别基板400被贴附到具有阵列上彩色滤光片结构的TFT-LCD面板上。
TFT指纹识别基板400包括第一透明基板412、指纹识别薄膜晶体管410、层间绝缘膜440和公共电极450。第一透明基板412包括诸如玻璃的透明材料。指纹识别薄膜晶体管410形成在第一透明基板412上且包括用于感测指纹图案的传感器TFT和开关TFT。层间绝缘膜440形成在所得结构上。公共电极450包括诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料且形成在第一透明基板412的下表面上。
在具有阵列上彩色滤光片结构的TFT-LCD面板中，在薄膜晶体管(未示出)上形成的是红(R)、绿(G)和蓝(B)彩色滤光片336而不是绝缘层(例如，有机绝缘层)。具体地讲，薄膜晶体管和电连接到薄膜晶体管的数据线334形成在包括诸如玻璃的透明材料的第二透明基板330上。然后，在形成有薄膜晶体管和数据线334的第二透明基板上，形成彩色滤光片336而不是绝缘层。在彩色滤光片处形成接触孔345以便暴露数据线，像素电极340形成在所得结构上。不过，可以在具有接触孔345的彩色滤光片上形成绝缘层338，然后可以在绝缘层338上形成像素电极340。
薄膜晶体管形成在第二透明基板330上，并包括栅极、栅极绝缘层、源极、漏极、有源图案和欧姆接触图案。(参见图4和15B)图4是示出图3的TFT指纹识别基板的单位单元的剖视图，图5是示出图4的TFT指纹识别基板的单位单元的等效电路图。以下说明指纹识别原理。
参照图4和5，TFT指纹识别基板400包括传感器TFT410b、开关TFT410a和存储电容(Cst)，它们形成在第一透明基板412上。
传感器TFT 410b的漏极427连接至外电源线VDD(参见图7)，传感器TFT 410b的源极425和开关TFT的源极409通过第一电极层432彼此连接。开关TFT 410a的漏极407连接至传感器信号输出线(参照图5)。传感器TFT410b的栅极421电连接至传感器TFT 410b的栅极线，开关TFT 410a的栅极401电连接至开关TFT 410a的栅极线。第二电极层436电连接至传感器TFT的栅极线(参照图5)。栅极线和数据线可以包括ITO，以便降低因TFT指纹识别基板400和TFT基板之间的不对准而造成的开口率的下降。
第二电极层436面对第一电极层432，绝缘层434设置在第一和第二电极层432和436之间。第一和第二电极层起到存储电容(Cst)的作用。存储电容(Cst)积累与输入到传感器TFT 410b的光的量成正比的电荷。
沟道区域423形成在传感器TFT 410b的源极425和漏极427之间。沟道区域423包括非晶硅(α-Si)。因此，当沟道区域423接收超过预定量的光时，源极425与漏极427电导通。
当用户将手指紧贴到TFT指纹识别基板400上时，从设置在第一透明基板412下的背光部件(未示出)发出的光通过液晶层350入射到TFT指纹识别基板400中。入射到TFT指纹识别基板400中的光被指纹的脊和谷所反射并入射到沟道区域423中。于是传感器TFT电导通，且存储电容器(Cst)积累与入射到沟道区域423中的光量成正比的电荷。
光屏蔽层(或黑矩阵)438形成在开关薄膜晶体管410a的漏极407和源极409上方。光屏蔽层438防止光入射到开关薄膜晶体管410a的沟道区域405中。
下文参照图5介绍指纹识别的原理。
将具有预定电平的直流(DC)电压(VDD)施加到传感器薄膜晶体管410b的漏极(D)上，并将具有预定电平的偏压施加到传感器TFT 410b的栅极(G)。
开关TFT 410a的栅极接收到来自栅极驱动器部分(未示出)的栅极驱动信号，开关TFT 410a响应于栅极驱动信号而开启或关闭。栅极驱动器部分在扫描指纹的每一帧期间输出栅极驱动信号，以便开启或关闭开关TFT410a，从而为每一传感器TFT 410b输出图像帧。图像帧是利用通过TFT指纹识别基板400输入的指纹图像形成的。
此外，开关TFT 410a的漏极(D)通过传感器信号输出线连接到外部数据读取部分的放大电路。当开关TFT 410a开启时，与充在存储电容(Cst)的电荷量成正比的电压被输出。从传感器TFT 410b的源极(S)输出的信号通过放大电路被放大。放大电路的输出端子连接到多工器(multiplexer)，从多工器输出单个信号。
图6是一示意性方框图，示出了根据本发明一示范性实施例的TFT指纹识别基板、具有阵列上彩色滤光片结构的TFT基板、栅极驱动器集成电路和数据驱动器集成电路之间的布置。栅极驱动器部分集成为栅极驱动器集成电路，数据驱动器部分集成为数据驱动器集成电路。
参考图6，第一数据驱动器集成电路612可以邻接TFT-LCD基板610的上侧面设置，以与TFT-LCD基板610的上侧面连接。第一栅极驱动器集成电路614可以邻接TFT-LCD基板610的左侧面设置，以与TFT-LCD基板610的左侧面连接。此外，第二数据驱动器积分电路可以邻接TFT指纹识别基板620的下侧面设置，以与TFT指纹识别基板620的下侧面连接。第二栅极驱动器集成电路624可以邻接TFT指纹识别基板620的右侧面设置，以与TFT指纹识别基板620的右侧面连接。TFT指纹识别基板620可以设置在TFT-LCD基板610上方。
当TFT-LCD基板610贴附到TFT指纹识别基板620时，应当防止TFT-LCD面板的总厚度的增加，该TFT-LCD面板包括具有栅极驱动器集成电路和数据驱动器集成电路的TFT指纹识别基板620。因此，贴附于TFT-LCD基板610和TFT指纹识别基板620的栅极驱动器集成电路和数据驱动器集成电路设置为彼此不交迭。例如，当第一数据驱动器集成电路612邻接TFT-LCD基板610的上(或下)侧面设置时，第二数据驱动器集成电路622可以邻接TFT指纹识别基板620的下(或上)侧面设置。当第一栅极驱动器积分电路614邻接TFT-LCD基板610的左(或右)侧面设置时，第二栅极驱动器积分电路624可以邻接TFT指纹识别基板620的右(或左)侧面设置。
在下文中，首先说明制造TFT指纹识别基板400的单位单元的方法，然后说明制造TFT-LCD面板的像素的方法。
图7是示出图4的TFT指纹识别基板的单位单元的平面图，图8是沿图7的线A-A′截取的剖视图。图9A到14C是示出制造图7的TFT指纹识别基板的单位单元的过程的平面图和剖视图。
参照图7和8，TFT指纹识别基板的单位单元包括传感器TFT 410b、开关TFT 410a和具有第一和第二电极层432和436的存储电容(Cst)。传感器TFT 410b的栅极421和开关TFT 410a的栅极401可以分别是传感器TFT410b的栅极线470-n和开关TFT 410a的栅极线460-n的部分或分支。第二电极层436连接至传感器TFT 410b的栅极线470-n。
参照图9A和9B，传感器TFT 410b的栅极421和开关TFT 410a的栅极401形成在包括玻璃、石英或蓝宝石等的第一透明基板412上。
参照图10A和10B，包括SiNx的栅极绝缘层形成在传感器TFT 410b的栅极421和开关TFT 410a的栅极401上。传感器TFT 410b的沟道区域423和开关TFT 410a的沟道区域405利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成在栅极绝缘层403上。沟道区域423和405可以包括非晶硅(α-Si)和n+非晶硅。
参照图11A和11B，包括金属层的数据线路形成在所得结构上。数据线路包括传感器薄膜晶体管410b的源极425、传感器薄膜晶体管410b的漏极427、开关薄膜晶体管410a的源极409、开关薄膜晶体管410a的漏极407、传感器信号输出线480-m和外电源线(VDD)485-m。传感器信号输出线480-m与栅极线460-n和470-n相交。例如，栅极线460-n和470-n和传感器信号输出线480-m包括诸如ITO的透明电极。
参照图12A和12B，包括ITO的第一电极层432形成在所得结构上以便形成存储电容(Cst)。
参照图13A和13B，绝缘层434形成在数据线路和第一电极层432上。包括ITO的第二电极层436形成在绝缘层上以面对第一电极层432，如此形成存储电容(Cst)。
参照图14A和14B，光屏蔽层(或黑矩阵)438形成在绝缘层434上以设在沟道区域405上。光屏蔽层438可以形成为第二电极层436的同一层。光屏蔽层438可以包括Cr/CrXOY。层间绝缘膜440形成在光屏蔽层438、第二电极层436和绝缘层434上。层间绝缘膜440保护光屏蔽层438、第二电极层436和绝缘层434不受外部环境影响。
光屏蔽层438可不与第二电极层436形成为同一层。参考图14C，在形成层间绝缘层440之后，可以在层间绝缘层440的一部分上形成光屏蔽层438。第三部分设置在开关薄膜晶体管410a的沟道区域405上方。
图15A是示出图3的TFT指纹识别基板的像素的平面图，图15B是沿图15A的线B-B’截取的剖视图，而图15C是沿图15A的线C-C’截取的剖视图。
参照图15A、15B和15C，该TFT-LCD面板具有阵列上彩色滤光片结构。在该阵列上彩色滤光片结构中，彩色滤光片336与薄膜晶体管310和数据线334-j和334-(j+1)对准。即，彩色滤光片、薄膜晶体管310和数据线334-j和334-(j+1)具有自对准结构。
TFT-LCD面板的像素包括薄膜晶体管310、绝缘层335、栅极线321-i、数据线334-j、彩色滤光片340、有机绝缘层338和像素电极340。栅极线321-i和数据线334-j与薄膜晶体管310电连接。
在具有阵列上彩色滤光片结构的TFT-LCD面板中，在薄膜晶体管310上形成的是感光的红(R)、绿(G)和蓝(B)彩色滤光片336而不是绝缘层(例如，有机绝缘层)。即，开关薄膜晶体管310形成在包括玻璃的第二透明基板330上，彩色滤光片336形成在其上形成有开关薄膜晶体管310的第二透明基板330上。然后，在彩色滤光片处形成第一接触孔以暴露漏极311的第一部分。
具有第二接触孔的有机绝缘层338形成在包括第一接触孔的所得结构的整个表面上。第二接触孔暴露出开关薄膜晶体管310的漏极311的第二部份。漏极311的第二部份设置在漏极311的第一部分上方以对应于漏极311的第一部分。
具有第三接触孔的像素电极340形成在包括第二接触孔的所得结构的整个表面上。第三接触孔暴露出开关薄膜晶体管310的漏极311的第三部分以实现与漏极311电接触。漏极311的第三部份设置在漏极311的第二部分上方以对应于漏极311的第二部分。
不过，可以不形成有机绝缘层。即，在其上形成有开关薄膜晶体管310的第二透明基板330上形成彩色滤光片336之后，可以在包括第一接触孔的所得结构的整个表面上形成像素电极340而不是有机绝缘层。
开关薄膜晶体管310包括栅极301、栅极绝缘层303、有源图案305、欧姆接触图案307、源极309和漏极311。栅极301、栅极绝缘层303、有源图案305、欧姆接触图案307、源极309和漏极311形成在包括玻璃的第二透明基板330上。
图16A到20C是示出制造图15A的TFT指纹识别基板的像素的过程的平面图和剖视图。
参照图16A和16B，在第二透明基板330上利用溅射法沉积包括Al-Nd或Al-Nd/Cr的第一金属层。利用第一掩模通过光刻工艺构图第一金属层以形成栅极线321和从栅极线321分支的栅极301。
参照图17A和17B，包括氮化硅的栅极绝缘层303形成在第二透明基板330的整个表面上，在第二透明基板330上形成有栅极线321和栅极301。有源图案305和欧姆接触图案307利用第二掩模形成在栅极绝缘层303上，设置在栅极301上方。有源图案305由非晶硅构成，欧姆接触图案307由n+掺杂的非晶硅构成。
参照图18A、18B和18C，利用溅射法在欧姆接触图案307和栅极绝缘层303上沉积包括诸如Cr的金属的第二金属层。利用第三掩模通过光刻工艺构图第二金属层以形成数据线路。数据线路包括开关薄膜晶体管410a的漏极311、开关薄膜晶体管410a的源极309、第二电极层323、数据线334-j和334-(j+1)和数据焊接点(未示出)。第二电极层323被称为存储电极，并与栅极线一起起到存储电容(Cst)的作用。
参照图19A、19B和19C，利用第四掩模通过反应离子蚀刻除去欧姆接触图案307，从而在栅极301上方形成开关薄膜晶体管410a的沟道区域。接下来，在所得结构的整个表面上沉积包括氮化硅的绝缘层335。在绝缘层335上形成红(R)、绿(G)和蓝(B)彩色滤光片336之后，利用第五掩模通过光刻工艺构图彩色滤光片336，从而在彩色滤光片336上形成接触孔345a和345b。
参见图20A、20B和20C，包括丙烯酸树脂的有机绝缘层338形成在所得结构的整个表面上，然后利用第六掩模通过光刻工艺构图有机绝缘层338。利用第七掩模通过光刻工艺在所得结构的整个表面上构图包括ITO的像素电极340。像素电极340与第三电极323电连接。
在根据本发明的一个示范性实施例的安装有TFT指纹识别基板的TFT-LCD面板的TFT基板的结构中，彩色滤光片层可以形成在薄膜晶体管上，或者薄膜晶体管可以形成在彩色滤光片层上。
图21是示出根据本发明的另一示范性实施例的图3的安装有TFT指纹识别基板的TFT-LCD面板的像素的剖视图。
参考图21，TFT基板500包括下透明基板330、数据线路、彩色滤光片层336、绝缘层338、栅极线路、薄膜晶体管310和像素电极340。
数据线路形成在包括诸如玻璃的透明材料的下透明基板330上并包括数据线334a和334b以及数据焊接点(未示出)。如图21所示，数据线可以包括具有上膜334a和下膜334b的双层，或者可以包括由导电材料构成的单层。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包括铬(Cr)。例如，下膜334b包括具有低电阻的材料，如铝(Al)、铝合金或铜(Cu)。数据线的一部分可以起到光屏蔽层(或黑矩阵)的作用，用于阻挡从下透明基板330的下表面入射的光。
彩色滤光片336形成在其上形成有数据线路的下透明基板330上。彩色滤光片336包括红(R)、绿(G)和蓝(B)彩色滤光片。彩色滤光片层336的周边部分覆盖数据线334a和334b以及数据焊接点。
绝缘层338形成在彩色滤光片层336上，且可以包括有机绝缘层。
栅极线路形成在绝缘层338上且包括栅极线321和栅极焊接点(未示出)。
薄膜晶体管310包括栅极301、栅极绝缘层303、有源图案305、欧姆接触图案307、源极309和漏极311。
像素电极340包括诸如ITO或IZO的透明导电材料。像素电极电连接至薄膜晶体管310的漏极311。
接触孔345c形成在源极309上，源极309电连接至数据线334a和334b。
根据本发明的以上实施例，由于栅极线321和数据线334a和334b起到光屏蔽层的作用，可以不在设置在液晶层(未示出)上的上透明基板(未示出)上形成光屏蔽层，该液晶层设置在上下透明基板之间。因此，可以减少上下透明基板之间的不对准，可以提高TFT-LCD面板的开口率，并可以提高图像显示的质量。
设置在TFT基板上的TFT指纹识别基板的结构与根据以上所述实施例的TFT指纹识别基板的结构相同或相似。
已经参照示范性实施例对本发明进行了描述。然而，显然，按照以上描述的许多可选的修改和变化对于本领域技术人员来说都是显而易见的。因此，本发明涵盖了属于所附权利要求书的精神和范围之内的所有此类可选的修改和变化。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括一包括多个单位单元的第一基板，每一单位单元具有i)一用于接收从指纹反射的光以生成对应于反射光强度的电荷的传感器薄膜晶体管，ii)一用于存储电荷的存储装置，iii)一用于接收来自存储装置的电荷以响应于一外部控制信号而输出电荷的第一开关薄膜晶体管；一设置在所述第一基板下表面上的第一透明电极；一包括像素的第二基板，所述像素具有i)一第二开关薄膜晶体管，ii)一与所述第二开关薄膜晶体管的一第一电极电连接的数据线，iii)一与第二开关薄膜晶体管的一第二电极电连接的栅极线，iv)一形成在所述栅极线、所述数据线和所述第二开关薄膜晶体管的第一部分上的彩色滤光片层，v)一形成在所述彩色滤光片层上且与所述第一电极的一第二部分电连接的第二透明电极；以及一插入所述第一和第二基板之间的液晶层。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第二基板进一步包括一设置在所述彩色滤光片层和所述第二透明电极之间以覆盖所述彩色滤光片层的第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述第一电极的第二部分电连接。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中至少两个单位单元布置在一个像素上方。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其中三个单位单元布置在具有1∶3的第一高宽比的像素上方，每一单位单元具有1∶1的第二高宽比。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其中所述第一基板进一步包括一用于输出读出(sensing)信号的传感器信号输出线，所述传感器信号输出线与传感器薄膜晶体管、栅极线和所述传感器薄膜晶体管的一第三电极连接，所述传感器信号输出线包括透明导电材料。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一基板进一步包括一覆盖所述传感器薄膜晶体管、所述存储装置和所述第一开关薄膜晶体管的第二绝缘层。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述第一开关薄膜晶体管包括一包括非晶硅的沟道区域；以及一设置在所述第二绝缘层的一第三部分上的光屏蔽层，用于保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，所述第三部分设置在所述沟道区域上方，且所述光屏蔽层包括Cr/CrxOY。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述第一开关薄膜晶体管包括一包括非晶硅的沟道区域；以及一设置在所述沟道区域上方的光屏蔽层，用于保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示装置进一步包括一数据读出部分，其邻接所述第一基板的一第一侧面设置以连接到所述第一基板的所述第一侧面，用于接收来自所述第一开关薄膜晶体管的一第一电极的电荷以生成对应于所述指纹的指纹识别信号；一第一栅极驱动器部分，其邻接所述第一基板的一第二侧面设置以连接到所述第一基板的所述第二侧面，用于开启或关闭所述第一开关薄膜晶体管的一第二电极和所述传感器薄膜晶体管的一第二电极；一数据驱动器部分，其邻接所述第二基板的一第一侧面设置以连接到所述第二基板的第一侧面，用于通过所述数据线将图像数据信号施加到所述第二薄膜晶体管的一第三电极上；以及一第二栅极驱动器部分，其邻接所述第二基板的一第二侧面设置以连接到所述第二基板的第二侧面，用于开启或关闭所述第二开关薄膜晶体管的第二电极，其中所述数据驱动器部分与所述数据读出部分相对且所述第一栅极驱动器部分与所述第二栅极驱动器部分相对。
10.一种制造液晶显示装置的方法，所述方法包括在包括绝缘材料的一第一基板上形成一传感器薄膜晶体管、一存储装置和一第一开关薄膜晶体管，所述传感器薄膜晶体管接收从指纹反射的光以生成对应于反射光强度的电荷，所述存储装置存储电荷，所述第一开关薄膜晶体管接收来自所述存储装置的电荷以响应于一外部控制信号而输出电荷；在所述第一基板的下表面上形成一第一透明电极；在包括绝缘材料的第二基板上形成一第二开关薄膜晶体管、一数据线和一栅极线，所述数据线与所述第二开关薄膜晶体管的一第一电极电连接，且所述栅极线与所述第二开关薄膜晶体管的一第二电极电连接；在所述栅极线、数据线和第二开关薄膜晶体管的诸第一部分上形成一彩色滤光片层；在所述彩色滤光片层上形成一第二透明电极，所述第二透明电极与所述第二开关薄膜晶体管的第一电极的一第二部份电连接；以及在所述第一和第二基板之间形成一液晶层。
11.如权利要求10所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括在所述彩色滤光片层和所述第二透明电极之间形成一第一绝缘层以覆盖所述彩色滤光片层，所述第一绝缘层与所述第一电极的第二部份电连接。
12.如权利要求10所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括在所述传感器薄膜晶体管、所述存储装置和所述第一开关薄膜晶体管上形成一第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述传感器薄膜晶体管、所述存储装置和所述第一开关薄膜晶体管。
13.如权利要求12所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括形成一包括非晶硅的沟道区域；以及在所述第二绝缘层的一第三部分形成一光屏蔽层，所述第三部分设置在所述沟道区域上方，所述光屏蔽层保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，且所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
14.如权利要求13所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括形成一包括非晶硅的沟道区域；以及形成一光屏蔽层，其设置在所述沟道区域上方，用于保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
15.一种制造液晶显示装置的方法，所述方法包括在包括绝缘材料的一第一基板上形成一传感器薄膜晶体管、一存储装置和一第一开关薄膜晶体管，所述传感器薄膜晶体管接收从指纹反射的光以生成对应于反射光强度的电荷，所述存储装置存储电荷，所述第一开关薄膜晶体管接收来自所述存储装置的电荷以响应于一外部控制信号而输出电荷；在所述第一基板的下表面上形成一第一透明电极；在包括绝缘材料的一第二基板上形成一第二开关薄膜晶体管；在所述第二开关薄膜晶体管上形成一彩色滤光片层；在所述彩色滤光片层上形成一第二透明电极；根据所述第一基板的一第一像素单元的高宽比和所述第二基板的一第二像素单元的高宽比在所述第二基板上方对准所述第一基板；以及在所述第一和第二基板之间形成一液晶层。
16.如权利要求15所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括在所述彩色滤光片上形成一第一接触孔，所述第一接触孔露出所述第二开关薄膜晶体管的一第一电板的一第一部分。
17.如权利要求16所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括在所述第二透明电极上形成一第二接触孔，所述第二接触孔露出所述第二开关薄膜晶体管的第一电极的一第二部分，所述第二部分对应于所述第二开关薄膜晶体管的第一电极的第一部分。
18.如权利要求17所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括在所述彩色滤光片层和所述第二透明电极之间形成一第一绝缘层以覆盖所述彩色滤光片层，所述第一绝缘层具有一暴露所述第二开关薄膜晶体管的第一电极的第二部分的第三接触孔。
19.如权利要求18所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括在所述传感器薄膜晶体管、所述存储装置和所述第一开关薄膜晶体管上形成一第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述传感器薄膜晶体管、所述存储装置和所述第一开关薄膜晶体管。
20.如权利要求19所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括形成一包括非晶硅的沟道区域；以及在所述第二绝缘层的一第三部分形成一光屏蔽层，所述第三部分设置在所述沟道区域上方，所述光屏蔽层保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，且所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
21.如权利要求15所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括形成一包括非晶硅的沟道区域；以及形成一光屏蔽层，其设置在所述沟道区域上方，用于保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
22.如权利要求15所述的制造液晶显示装置的方法，其中所述方法进一步包括将一数据读出部分连接到所述第一基板的一第一侧面，所述数据读出部分邻接所述第一基板的第一侧面设置并接收来自所述第一开关薄膜晶体管的一第一电极的电荷以生成对应于所述指纹的指纹识别信号；将一第一栅极驱动器部分连接到所述第一基板的一第二侧面，所述第一栅极驱动器部分邻接所述第一基板的第二侧面设置并开启或关闭所述第一开关薄膜晶体管的一第二电极和所述传感器薄膜晶体管的一第二电极；将一数据驱动器部分连接到所述第二衬底的一第一侧面，所述数据驱动器部分邻接所述第二基板的第一侧面设置并通过所述数据线将图像数据信号施加到所述第二薄膜晶体管的一第三电极上；以及将一第二栅极驱动器部分连接到所述第二基板的一第二侧面，所述第二栅极驱动器部分邻接所述第二基板的第二侧面设置并开启或关闭所述第二开关薄膜晶体管的第二电极，其中所述数据驱动器部分与所述数据读出部分相对且所述第一栅极驱动器部分与所述第二栅极驱动器部分相对。
23.一种液晶显示装置，其包括一包括多个单位单元的第一基板，每一单位单元具有i)一用于接收从指纹反射的光以生成对应于反射光强度的电荷的传感器薄膜晶体管，ii)一用于存储电荷的存储装置，iii)一用于接收来自存储装置的电荷以响应于一外部控制信号而输出电荷的第一开关薄膜晶体管；一设置在所述第一基板下表面上的第一透明电极；一第二基板；一像素，其包括i)一数据线路，其具有一形成在所述第二基板中的数据线ii)一在其上形成有所述数据线路的第二基板上的彩色滤光片层，所述彩色滤光片层覆盖所述数据线路的一第一部分，iii)一覆盖所述数据线路和所述彩色滤光片层的绝缘层，iv)一形成在所述绝缘层上的第二开关薄膜晶体管，和v)一与所述第二开关薄膜晶体管的一第一电极的一第二部分电连接的第二透明电极；以及以及一插入所述第一和第二基板之间的液晶层。
24.如权利要求23所述的液晶显示装置，其中三个单位单元布置在具有1∶3的第一高宽比的像素上方，每一单位单元具有1∶1的第二高宽比。
25.如权利要求24所述的液晶显示装置，其中所述第一基板进一步包括一用于输出读出信号的传感器信号输出线，所述传感器信号输出线与所述传感器薄膜晶体管、栅极线和所述传感器薄膜晶体管的一第三电极连接，所述传感器信号输出线包括透明导电材料。
26.如权利要求23所述的液晶显示装置，其中所述第一基板进一步包括一覆盖所述传感器薄膜晶体管、所述存储装置和所述第一开关薄膜晶体管的第二绝缘层。
27.如权利要求26所述的液晶显示装置，其中所述第一开关薄膜晶体管包括一包括非晶硅的沟道区域；以及一设置在所述第二绝缘层的一第三部分上的光屏蔽层，用于保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，所述第三部分设置在所述沟道区域上方，且所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
28.如权利要求26所述的液晶显示装置，其中所述第一开关薄膜晶体管包括一包括非晶硅的沟道区域；以及一设置在所述沟道区域上方的光屏蔽层，用于保护所述沟道区域不被从指纹反射的光照射，所述光屏蔽层包括Cr/CrXOY。
全文摘要
公开了一种具有用于提高开口率和TFT－LCD面板的透射率的指纹识别装置的液晶显示装置。指纹识别基板(400)贴附到TFT基板(300)上。该TFT基板具有阵列上彩色滤光片结构，该结构可取消彩色滤光片(336)和薄膜晶体管，增大了开口率，且提高了图像显示质量。此外，透射率随着液晶显示装置中所用的玻璃基板数量的减少而增大，因此提高了指纹识别的灵敏度。
文档编号G06K9/00GK1689025SQ03823930
公开日2005年10月26日 申请日期2003年8月30日 优先权日2002年10月17日
发明者宋溱镐, 梁成勋, 蔡钟哲, 崔埈厚 申请人:三星电子株式会社