(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に、第１及び第２の薄膜トランジスタに対応するゲートラインと、センサー薄膜トランジスタの第１のゲート電極と、前記第１の薄膜トランジスタの第２のゲート電極と、前記第２の薄膜トランジスタの第３のゲート電極と、前記ゲートラインと並んで形成され前記センサー薄膜トランジスタに駆動電圧を供給する駆動電圧供給ラインと、前記ゲートラインと並んでおり前記駆動電圧供給ラインから伸張された第１のストレージ下部電極とを含むゲートパターンを形成するステップと、
前記ゲートパターンが形成された基板上に、ゲート絶縁膜を形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜上に、前記第１のゲート電極と重畳する第１の半導体パターンと、前記第２のゲート電極と重畳する第２の半導体パターンと、第３のゲート電極と重畳する第３の半導体パターンとを形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜を挟んで前記ゲートラインと交差するデータラインと、第１の半導体パターンとそれぞれ接続し、相互対向して位置する第１のソース電極と第１のドレーン電極と、前記第２の半導体パターンとそれぞれ接続し、相互対向して位置する第２のソース電極と第２のドレーン電極と、前記第３の半導体パターンとそれぞれ接続し、相互対向して位置する第３のソース電極及び第３のドレーン電極と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第１のストレージ下部電極と重畳して形成され第１のストレージキャパシタを成す第１のストレージ上部電極とを含むソース／ドレーンパターンを形成することでセンサー薄膜トランジスタ、第１及び第２の薄膜トランジスタを形成するステップと、
前記第１の薄膜トランジスタの第２のドレーン電極を露出させる第１のホールを有する保護膜を形成するステップと、
前記第１のホールを介して前記第２のドレーン電極と接続する画素電極を形成するステップと、を含み、
前記センサー薄膜トランジスタの第１のソース電極と前記第１の薄膜トランジスタの第２のソース電極とは、それぞれ前記データラインと接続することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記ソース／ドレーンパターンを形成するステップは、前記データラインと並んで位置すると共に前記第２の薄膜トランジスタの第３のドレーン電極と接続するセンシング信号伝達ラインを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記センサー用薄膜トランジスタによりセンシングされた信号を保存するための第２のストレージキャパシタを形成するステップをさらに含み、
前記第２のストレージキャパシタを形成するステップは、前記センサー薄膜トランジスタの第１のドレーン電極及び前記第２の薄膜トランジスタの第２のソース電極の間に位置する第２のストレージ電極と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第２のストレージ電極と重畳する前記駆動電圧供給ラインを含む第２の第１ストレージキャパシタを形成するステップと、前記第２ストレージ電極と保護膜とを挟んで前記第２のストレージ電極と重畳し、前記駆動電圧供給ラインを露出させる第２のホールを介して前記駆動電圧供給ラインと接触される透明電極パターンを含む第２の第２ストレージキャパシタを形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の基板と液晶層とを挟んで位置する第２の基板を備えるステップと、
セル領域を区切ると共に前記第２の基板上での光漏れを防止するブラックマトリックスを形成するステップと、
前記ブラックマトリックスにより区切られたセル領域にカラーフィルターを形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記ブラックマトリックスは、前記画素電極に対応する画素領域と前記センサー薄膜トランジスタが光を受光する受光領域以外の領域に形成されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、文書、イメージスキャン、タッチ入力ができるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置及びその製造方法と、これを用いたイメージセンシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の液晶表示装置は、電界を用いて液晶の光透過率を調節することで、画像を表示している。これのために、液晶表示装置は、液性セルがマトリックス状に配列された液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動するための駆動回路と、を備える。
【０００３】
液晶表示パネルは、相互対向する薄膜トランジスタアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板と、両基板の間に一定のセルギャップを維持するために位置するスペーサと、そのセルギャップに注入された液晶と、を備える。
【０００４】
薄膜トランジスタアレイ基板は、ゲートライン及びデータラインと、そのゲートラインとデータラインとの交差部ごとにスイッチング素子で形成された薄膜トランジスタと、液晶セルの単位で形成され、薄膜トランジスタに接続された画素電極など、それらの上に塗布された配向膜と、から構成される。
【０００５】
ゲートラインとデータラインとは、それぞれのパッド部を介して駆動回路から信号を供給される。薄膜トランジスタは、ゲートラインに供給されるスキャン信号に応じて、データラインに供給される画素電圧信号を画素電極に供給する。
【０００６】
カラーフィルターアレイ基板は、液晶セルの単位で形成されたカラーフィルタと、カラーフィルタ間の区分及び外部光の反射のためのブラックマトリックスと、液性セルに共通的に基準電圧を供給する共通電極など、それらの上に塗布される配向膜と、から構成される。
【０００７】
液晶表示パネルは、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルターアレイ基板とを別途に製作し、液晶を挟んで貼り合わせることによって形成される。
【０００８】
図１は、従来の液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を示す平面図であり、図２は、図１に示されている薄膜トランジスタアレイ基板のＩ-Ｉ'線断面図である。
【０００９】
図１及び図２に示されている薄膜トランジスタアレイ基板は、下部基板４２上にゲート絶縁膜４４を挟んで交差して形成されたゲートライン２及びデータライン４と、その交差部ごとに形成された薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)６と、その交差構造に設けられるセル領域に形成された画素電極１８と、を備える。そして、ＴＦＴアレイ基板は、画素電極１８と前段ゲートライン２との重畳部に形成されたストレージキャパシタ２０と、を備える。
【００１０】
ＴＦＴ６は、ゲートライン２に接続されたゲート電極８と、データライン４に接続されたソース電極１０と、画素電極１８に接続されたドレーン電極１２と、ゲート電極８と重畳し、ソース電極１０とドレーン電極１２との間にチャンネルを形成する活性層１４と、を備える。活性層１４は、データライン４、ソース電極１０及びドレーン電極１２と重畳して形成され、ソース電極１０とドレーン電極１２との間のチャンネル部をさらに含む。活性層１４の上には、データライン４、ソース電極１０及びドレーン電極１２とのオーミック接触のためのオーミック接触層４８がさらに形成される。ここで、通常、活性層１４及びオーミック接触層４８は、半導体パターン４５という。
【００１１】
このようなＴＦＴ６は、ゲートライン２に供給されるゲート信号に応じて、データライン４に供給される画素電圧信号が画素電極１８に充電され、保持される。
【００１２】
画素電極１８は、保護膜５０を貫通する接触ホール１６を介して、ＴＦＴ６のドレーン電極１２と接続する。画素電極１８は、充電された画素電圧により、示していない上部基板に形成される共通電極と共に、電位差を発生させる。この電位差により、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルターアレイ基板との間に位置する液晶が、誘電異方性によって回転し、示していない光源から画素電極１８を経て入射される光を上部基板の方に透過させる。
【００１３】
ストレージキャパシタ２０は、前段ゲートライン２と画素電極１８とにより形成される。ゲートライン２と画素電極１８との間には、ゲート絶縁膜４４及び保護膜５０が位置する。このようなストレージキャパシタ２０は、画素電極１８に充電された画素電圧を、次の画素電圧が充電されるまでに保持させる役割を果たす。
【００１４】
このような従来の液晶表示装置は、ディスプレイ機能のみを有し、外部文書またはイメージなどの内容を画像で具現するなど、外部イメージをセンシングしてディスプレイできる機能は有していない。
【００１５】
図３は、従来のイメージセンシング素子を示す図面である(図３に示されているイメージセンシング素子内の各構成要素のうち、通常のＴＦＴに含まれる構成要素は、図１及び２に示されているＴＦＴの構成要素と同じ図面符号を付す。)
【００１６】
図３に示されているイメージセンシング素子は、フォトＴＦＴ４０、フォトＴＦＴ４０と接続したストレージキャパシタ８０、ストレージキャパシタ８０を挟んでフォトＴＦＴ４０と反対方向に位置するスィッチＴＦＴ６、を備える。
【００１７】
フォトＴＦＴ４０は、基板４２上に形成されたゲート電極８と、ゲート絶縁膜４４を挟んでゲート電極８と重畳する活性層１４、活性層１４と電気的に接続する駆動ソース電極６０、駆動ソース電極６０と対向する駆動ドレーン電極６２、を備える。活性層１４は、駆動ソース電極６０及び駆動ドレーン電極６２と重畳して形成され、駆動ソース電極６０と駆動ドレーン電極６２との間のチャンネル部をさらに含む。活性層１４の上には、駆動ソース電極６０及び駆動ドレーン電極６２とのオーミック接触のためのオーミック接触層４８がさらに形成される。このようなフォトＴＦＴ４０は、文書または人の指紋など、所定のイメージにより入射される光をセンシングする役割を果たす。
【００１８】
ストレージキャパシタ８０は、フォトＴＦＴ４０のゲート電極８と接続したストレージ下部電極７２、絶縁膜４４を挟んでストレージ下部電極７２と重畳して形成され、フォトＴＦＴ４０の駆動ドレーン電極６２と接続したストレージ上部電極７４、を備える。このようなストレージキャパシタ８０は、フォトＴＦＴ４０から発生した光電流による電荷を保存する役割を果たす。
【００１９】
スイチングＴＦＴ６は、基板４２上に形成されたゲート電極８と、ストレージ上部電極７４と接続したソース電極１０、ソース電極１０と対向するドレーン電極１２、ゲート電極８と重畳し、ソース電極１０とドレーン電極１２との間にチャンネルを形成する活性層１４、を備える。活性層１４は、ソース電極１０及びドレーン電極１２と重畳して形成され、ソース電極１０とドレーン電極１２との間のチャンネル部をさらに含む。活性層１４の上には、ソース電極１０及びドレーン電極１２とのオーミック接触のためのオーミック接触層４８がさらに形成される。
【００２０】
このような構造を有するイメージセンシング素子の駆動を簡略に説明すると、フォトＴＦＴ４０の駆動ソース電極６０に、例えば、約１０Ｖ程度の駆動電圧が印加されると共に、ゲート電極８に、例えば、約−５Ｖ程度の逆バイアス電圧が印加され、活性層１４に光がセンシングされると、センシングされた光量により、駆動ソース電極６０からチャンネルを経て駆動ドレーン電極６２に流れる光電流(Ｐｈｏｔｏ  Ｃｕｒｒｅｎｔ)パスが発生される。光電流パスが駆動ドレーン電極６２からストレージ上部電極７４につながっていると共に、ストレージ下部電極７２がフォトＴＦＴ４０のゲート電極８と接続していることから、ストレージキャパシタ８０には、光電流による電荷が充電される。このように、ストレージキャパシタ８０に充電された電荷は、スィッチＴＦＴ６に伝達され、フォトＴＦＴ４０によりセンシングされたイメージを読み取ることができる。
【００２１】
このように、従来の液晶表示装置は、ディスプレイのための機能のみを有し、従来のイメージセンシング素子は、イメージをセンシングする機能のみを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従って、本発明の目的は、文書、人の指紋などのイメージが入力されると共に入力されたイメージを画像で表すイメージセンシング機能を有する液晶表示装置及びその製造方法と、これを用いたイメージセンシング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置は、基板上に相互交差して形成され、画素電極が位置する画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に位置する第１の薄膜トランジスタと、イメージ情報を有する光をセンシングすると共に前記データラインから第１の駆動電圧を供給されるセンサー薄膜トランジスタと、前記ゲートラインと並んで位置し、前記センサー薄膜トランジスタに第２の駆動電圧を供給する駆動電圧供給ラインと、を備える。
【００２４】
また、前記画素電極に充電された画素電圧を保存する第１のストレージキャパシタと、前記センサー薄膜トランジスタによりセンシングされた信号を保存するための第２のストレージキャパシタと、前記第２のストレージキャパシタに保存された前記センシング信号を検出するための集積回路と、前記第２のストレージキャパシタ及び前段ゲートラインと接続すると共に前記センシング信号を選択的に前記集積回路に供給するための第２の薄膜トランジスタと、前記画素領域を挟んで前記データラインと並んで位置し、前記第２の薄膜トランジスタからのセンシング信号を集積回路に伝達するためのセンシング信号伝達ラインと、を備える。
【００２５】
前記センサー薄膜トランジスタは、前記駆動電圧供給ラインから伸張された第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第１のゲート電極と重畳する第１の半導体パターンと、前記第１の半導体パターンと接触され、前記データラインと接続した第１のソース電極と、前記第１のソース電極と対向する第１のドレーン電極と、を備える。
【００２６】
前記第１のドレーン電極は、“Ｕ”字状である。
【００２７】
前記第１のストレージキャパシタは、前記駆動電圧供給ラインから伸張された第１のストレージ下部電極と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第１のストレージ下部電極と重畳する第１のストレージ上部電極と、を備え、前記第１のストレージ上部電極は、保護膜を貫通する第１のホールを介して前記画素電極と接触される。
【００２８】
前記第２のストレージキャパシタは、前記センサー薄膜トランジスタの第１のドレーン電極及び前記第２の薄膜トランジスタと接触された第２のストレージ電極、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第２のストレージ電極と重畳する前記駆動電圧供給ラインからなる第２−１のストレージキャパシタと、保護膜を挟んで前記第２のストレージ電極と重畳し、前記駆動電圧供給ラインを露出させる第２のホールを介して前記駆動電圧供給ラインと接触される透明電極パターンからなる第２−２のストレージキャパシタと、を含む。
【００２９】
前記第２の薄膜トランジスタは、前記前段ゲートラインと接触される第２のゲート電極と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第２のゲート電極と重畳する第２の半導体パターンと、前記第２の半導体パターンと電気的に接続すると共に前記第２のストレージ電極から伸張された第２のソース電極と、前記第２のソース電極と対向し、前記センシング信号伝達ラインと接続した第２のドレーン電極と、を備える。
【００３０】
前記第１の薄膜トランジスタは、前記ゲートラインから伸張された第３のゲート電極と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第３のゲート電極と重畳して形成される第３の半導体パターンと、前記第３の半導体パターンと電気的に接続すると共に前記データラインから伸張された第３のソース電極と、前記第３のソース電極と対向し、前記画素電極と接続した第３のドレーン電極と、を備える。
【００３１】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、基板上に、ゲートラインと、センサー薄膜トランジスタの第１のゲート電極と、第１の薄膜トランジスタの第２のゲート電極と、第２の薄膜トランジスタの第３のゲート電極とを含むゲートパターンを形成するステップと、前記ゲートパターンが形成された基板上に、ゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上に、前記第１のゲート電極と重畳する第１の半導体パターンと、前記第２のゲート電極と重畳する第２の半導体パターンと、第３のゲート電極と重畳する第３の半導体パターンとを形成するステップと、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記ゲートラインと交差するデータラインと、第１の半導体パターンとそれぞれ接続し、相互対向して位置する第１のソース電極と第１のドレーン電極、前記第２の半導体パターンとそれぞれ接続し、相互対向して位置する第２のソース電極と第２のドレーン電極と、前記第３の半導体パターンとそれぞれ接続し、相互対向して位置する第３のソース電極及び第３のドレーン電極とを含むソース／ドレーンパターンを形成しすることでセンサー薄膜トランジスタ、第１及び第２の薄膜トランジスタを形成するステップと、前記第１の薄膜トランジスタの第２のドレーン電極を露出させる第１のホールを有する保護膜を形成するステップと、前記第１のホールを介して前記第２のドレーン電極と接続する画素電極を形成するステップと、を含み、前記センサー薄膜トランジスタの第１のソース電極と前記第１の薄膜トランジスタの第２のソース電極とは、それぞれ前記データラインと接続する。
【００３２】
前記ゲートパターンを形成するステップは、前記ゲートラインと並んで形成され、前記センサー薄膜トランジスタに駆動電圧を供給する駆動電圧供給ラインと、前記ゲートラインと並んでおり、前記駆動電圧供給ラインから伸張された第１のストレージ下部電極を形成するステップを含むことを特徴とする。
【００３３】
前記ソース／ドレーンパターンを形成するステップは、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第１のストレージ下部電極と重畳して形成され、前記第１のストレージ下部電極と第１のストレージキャパシタを成す第１のストレージ上部電極を形成するステップを含む。
【００３４】
前記センサー用薄膜トランジスタによりセンシングされた信号を保存するための第２のストレージキャパシタを形成するステップをさらに含み、前記第２のストレージキャパシタを形成するステップは、前記センサー薄膜トランジスタの第１のドレーン電極及び前記第２の薄膜トランジスタの第２のソース電極の間に位置する第２のストレージ電極と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第２のストレージ電極と重畳する前記駆動電圧供給ラインを含む第２−１のストレージキャパシタを形成するステップと、前記第２ストレージ電極と、保護膜を挟んで前記第２保護膜を挟んで前記第２のストレージ電極と重畳し、前記第２の駆動電圧供給ラインを露出させる第２のホールを介して前記第２の駆動電圧供給ラインと接触される透明電極パターンを含む第２−２のストレージキャパシタを形成するステップと、を含む。
【００３５】
前記ソース／ドレーンパターンを形成するステップは、前記データラインと並んで位置すると共に前記第２の薄膜トランジスタの第３のドレーン電極と接続するセンシング信号伝達ラインを形成するステップを含む。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置及びその製造方法と、これを用いたイメージセンシング方法は、画像のみを表示する液晶表示装置に、文書、イメージなどをセンシングできるセンシング素子を含めることによって、一つの液晶表示装置を用いてイメージなどを入力することができるだけではなく、必要に応じて、入力されたイメージを画像で表示することができる。特に、液晶表示装置にイメージセンシング機能を付加することによって、液晶表示装置内にイメージの入出力が可能となり、コストや体積を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】通常のＴＦＴアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図２】図１に示されているＴＦＴアレイ基板のＩ-Ｉ'線断面図である。
【図３】従来のフォトセンシング素子を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を示すものである。
【図５】図４のII-II'線、III-III'線及びＩＶ-ＩＶ'線の断面図である。
【図６】図４に示されている１画素を概略的に示す回路図である。
【図７】本発明による液晶表示装置を示す断面図である。
【図８Ａ】本発明の第１の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図８Ｂ】本発明の第１の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図８Ｃ】本発明の第１の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図８Ｄ】本発明の第１の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図８Ｅ】本発明の第１の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図９】本発明による液晶表示装置のセンサー薄膜トランジスタが光をセンシングする過程を示す模式図である。
【図１０】本発明によるフォトセンシング過程を詳しく説明するための回路図である。
【図１１】本発明によるフォトセンシング過程を詳しく説明するための回路図である。
【図１２】本発明の第２の実施例によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を示すものである。
【図１３】図４のII-II'線、III-III'線及びＩＶ-ＩＶ'線の断面図である。
【図１４】図１２に示されている１画素を概略的に示す回路図である。
【図１５Ａ】本発明の第２の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５Ｂ】本発明の第２の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５Ｃ】本発明の第２の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５Ｄ】本発明の第２の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５Ｅ】本発明の第２の実施例によるイメージセンシング機能を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図１６】センシングされた電圧が、リードアウト集積回路により伝達される原理を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の望ましい実施例を図４乃至図１6を参照して、詳しく説明する。
【００３９】
図４は、本発明の実施例によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を示す平面図であり、図５は、図４に示されているII-II'線、III-III'線、ＩＶ-ＩＶ'線の断面図である。
【００４０】
図４及び図５に示されている薄膜トランジスタアレイ基板は、下部基板１４２上に、ゲート絶縁膜１４４を挟んで交差して形成されたゲートライン１０２及びデータライン１０４と、その交差部ごとに形成された画素スイッチングＴＦＴ(第１のＴＦＴ)１０６と、その交差構造に設けられるセル領域に形成された画素電極１１８と、画素電極１１８を挟んでデータライン１０４と並んで形成されたリードアウトライン２０４と、ゲートライン１０２と並んで形成される第１及び第２の駆動電圧供給ライン１５２、１７１、第１及び第２の駆動電圧供給ライン１５２、１７１との間に位置し、第１及び第２の駆動電圧供給ライン１５２、１７１からの第１及び第２の駆動電圧が供給されるセンサーＴＦＴ１４０と、前段ゲートライン１０２とリードアウトライン２０４との交差領域に形成されたスイッチングＴＦＴ(第２のＴＦＴ)１７０と、第２の駆動電圧供給ライン１７１と画素電極１１８との重畳部に形成された画素データ保存用ストレージキャパシタ(第１のストレージキャパシタ)と、第２のＴＦＴ１７０とセンサーＴＦＴ１４０との間に位置するセンシング信号保存用ストレージキャパシタ(第２のストレージキャパシタ)１８０と、を備える。
【００４１】
第１のＴＦＴ１０６は、ゲートライン１０２に接続されたゲート電極１０８ａと、データライン１０４に接続されたソース電極１１０ａと、画素電極１１８に接続されたドレーン電極１１２ａと、ゲート電極１０８ａと重畳し、ソース電極１１０ａとドレーン電極１１２ａとの間にチャンネルを形成する活性層１１４ａと、を備える。活性層１１４ａは、ソース電極１１０ａ及びドレーン電極１１２ａと部分的に重畳して形成され、ソース電極１１０ａとドレーン電極１１２ａとの間のチャンネル部をさらに含む。活性層１１４ａの上には、ソース電極１１０ａ及びドレーン電極１１２ａとのオーミック接触のためのオーミック接触層１４８ａがさらに形成される。ここで、通常、活性層１１４ａ及びオーミック接触層１４８ａを、半導体パターン１４５ａという。
【００４２】
このような第１のＴＦＴ１０６は、ゲートライン１０２に供給されるゲート信号に応じて、データライン１０４に供給される画素電圧信号が、画素電極１１８に充電されて維持される。
【００４３】
画素電極１１８は、保護膜１５０を貫通する第１の接触ホール１１５ａを介して、第１のＴＦＴ１０６のドレーン電極１１２ａと接続する。画素電極１１８は、充電された画素電圧により、示していない上部基板(例えば、カラーフィルターアレイ基板)に形成される共通電極と共に、電位差を発生させる。この電位差により、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルターアレイ基板との間に位置する液晶が、遺伝異方性によって回転し、示していない光源から画素電極１１８を経て入射される光を上部基板の方に透過させる。
【００４４】
第１のストレージキャパシタ１２０は、第２の駆動電圧供給ライン１７１から伸張された第１のストレージ下部電極１２１と、ゲート絶縁膜１４４を挟んで第１のストレージ下部電極１２１と重畳する第１のストレージ上部電極１２３と、から構成される。第１のストレージ上部電極１２３は、保護膜１５０を貫通し、第２の接触ホール１１５ｂを介して画素電極１１８と接触される。
【００４５】
このような第１のストレージキャパシタ１２０は、画素電極１１８に充電された画素電圧を、次の画素電圧が充電されるまでに保持させる。
【００４６】
センサーＴＦＴ１４０は、第２の駆動電圧供給ライン１７１から伸張されたゲート電極１０８ｂと、ゲート絶縁膜１４４を挟んでゲート電極１０８ｂと重畳する活性層１１４ｂと、活性層１１４ｂと電気的に接続すると共に第１の駆動電圧供給ライン１５２と接続したソース電極１１０ｂと、ソース電極１１０ｂと対向するドレーン電極１１２ｂと、を備える。センサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂは、“Ｕ”字状に形成され、光を受光するためのチャンネルの領域が広くなっている。
【００４７】
また、センサーＴＦＴ１４０は、保護膜１５０及びゲート絶縁膜１４４を貫通して第１の駆動電圧供給ライン１５２の一部を露出させる第３の接触ホール１１５ｃ、及び保護膜１５０を貫通してソース電極１１０ｂを露出させる第４の接触ホール１１５ｄを備え、第３の接触ホール１１５ｃを介してソース電極１１０ｂと接触され、第４の接触ホール１１５ｄを介して第１の駆動電圧供給ライン１５２と接触される第１の透明電極パターン１５５を備える。このような第１の透明電極パターン１５５は、ソース電極１１０ｂと第１の駆動電圧供給ライン１５２とを電気的に連結させる役割を果たす。活性層１１４ｂは、ソース電極１１０ｂ及びドレーン電極１１２ｂと部分的に重畳して形成され、ソース電極１１０ｂとドレーン電極１１２ｂとの間のチャンネル部をさらに含む。活性層１１４ｂの上には、ソース電極１１０ｂ及びドレーン電極１１２ｂとのオーミック接触のためのオーミック接触層１４８ｂがさらに形成される。このようなセンサーＴＦＴ１４０は、文書または人の指紋などの所定のイメージにより入射される光をセンシングする役割を果たす。
【００４８】
第２のストレージキャパシタ１８０は、少なくとも３つ以上のストレージキャパシタからなる。図５には、ゲート絶縁膜１４４を挟んで相互重畳する第２のストレージ電極１８２と第２の駆動電圧供給ライン１７１とからなる第２−１のストレージキャパシタ１８０ａと、ゲート絶縁膜１４４を挟んで相互重畳する第２のストレージ電極１８２と第１の駆動電圧供給ライン１５２とからなる第２−２のストレージキャパシタ１８０ｂと、保護膜１５０を挟んで相互重畳する第２のストレージ電極１８２と第２の透明電極パターン１５６とからなる第２−３のストレージキャパシタ１８０ｃと、を示されている。ここで、第２のストレージ電極１８２は、第２のＴＦＴ１７０のソース電極１１０c及びセンサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂとそれぞれ連結され、第２の透明電極パターン１５６は、ゲート絶縁膜１４４及び保護膜１５０を貫通する第５の接触ホール１１５ｅを介して第２の駆動電圧供給ライン１７１と接触される。
【００４９】
このような、第２のストレージキャパシタ１８０は、フォトＴＦＴ１４０から発生した光電流による電荷を保存する役割を果たす。
【００５０】
第２のＴＦＴ１７０は、前段ゲートライン１０２の一部分であるゲート電極１０８ｃと、第２のストレージ電極１８２と接続したソース電極１１０ｃと、ソース電極１１０ｃと対向するドレーン電極１１２ｃと、ゲート電極１０８ｃと重畳し、ソース電極１１０ｃとドレーン電極１１２ｃとの間にチャンネルを形成する活性層１１４ｃと、を備える。第２のＴＦＴ１７０におけるゲート電極１０８ｃは、第１のＴＦＴ１０６におけるゲート電極１０８ａとは区分される。即ち、第１のＴＦＴ１０６におけるゲート電極１０８ａは、ゲートライン１０２から突出した形態であるのに対し、第２のＴＦＴ１７０におけるゲート電極１０８ｃは、実質、ゲートライン１０２の一領域を示している。活性層１１４ｃは、ソース電極１１０c及びドレーン電極１１２ｃと部分的に重畳して形成され、ソース電極１１０ｃとドレーン電極１１２ｃとの間のチャンネル部をさらに含む。活性層１１４ｃの上には、ソース電極１１０c及びドレーン電極１１２ｃとのオーミック接触のためのオーミック接触層１４８ｃがさらに形成される。
【００５１】
このような、構造を有する本発明の液晶表示装置における光センシングの過程を、図６に示されている回路図を参照して説明する。
【００５２】
まず、センサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂに第１の駆動電圧Ｖｄｒｖが印加されると共に、センサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂに第２の駆動電圧Ｖｂｉａｓが印加され、センサーＴＦＴ１４０の活性層１１４ｂに所定の光がセンシングされると、センシングされた光量によってセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂからチャンネルを経てドレーン電極１１２ｂに流れる光電流パスが発生する。光電流パスは、センサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂから第２のストレージ電極１８２につながっている。これにより、第２の駆動電圧供給ライン１７１と第２のストレージ電極１８２による第２−１のストレージキャパシタ１８０ａと、第２のストレージ電極１８２と第１の駆動電圧供給ライン１５２による第２−２のストレージキャパシタ１８０ｂと、第２のストレージ電極１８２と第２の透明電極パターン１５６による第２−３のストレージキャパシタ１８０ｃと、を含む第２のストレージキャパシタ１８０に光電流による電荷が充電される。このように、第２のストレージキャパシタ１８０に充電された電荷は、第２のＴＦＴ１７０及びリードアウトライン２０４を経てリードアウト集積回路(Ｒｅａｄ  Ｏｕｔ  Ｉ.Ｃ)で読み取られる。
【００５３】
即ち、センサーＴＦＴ１４０でセンシングされた光量によってリードアウト集積回路で検出される信号が変わり、文書、イメージスキャン、タッチ入力などのイメージをセンシングすることができる。センシングされたイメージは、制御部などに伝達され、またはユーザの調節によって液晶表示パネルの画像で具現されることができる。
【００５４】
一方、このような本発明のイメージセンシング機能を有する液晶表示装置は、図４及び図５に示されている薄膜トランジスタアレイ基板と、それに対向するカラーフィルターアレイ基板とを貼り合わせることで形成される。
【００５５】
即ち、図７に示されているように、上部基板１９３上にセル領域を区切ると共に光漏れを防止するブラックマトリックス１９４、ブラックマトリックス１９４によって区切られたセル領域にカラーフィルター１９６など、が形成されるカラーフィルターアレイ基板１９２を別途に形成した後、液晶１９７を挟んで薄膜トランジスタアレイ基板１９０と貼り合わせることで、イメージセンシングを有する液晶表示装置を形成することができる。
【００５６】
以下、図８Ａ乃至図８Ｅを参照して、本発明によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置の製造方法を詳しく説明する。
【００５７】
まず、下部基板１４２上に、スパッタリング方法などの蒸着方法によりゲート金属層を形成した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程によりゲート金属層をパターニングすることで、図８Ａに示されているように、第１のＴＦＴ１０６のゲート電極１０８ａと、第２のＴＦＴ１７０のゲート電極１０８ｃと、第１の駆動電圧供給ライン１５２と、第２の駆動電圧供給ライン１７１と、第２の駆動電圧供給ライン１７１から伸張されたセンサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂと、第１のストレージ下部電極１２１と、ゲートライン(図示せず)と、を含むゲートパターンを形成する。ここで、第２の駆動電圧供給ライン１７１は、第１のストレージキャパシタ１２０の第１のストレージ下部電極１２１及びセンサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂと一体化する。
【００５８】
ゲートパターンが形成された下部基板１４２上に、ＰＥＣＶＤ、スパッタリングなどの蒸着方法によりゲート絶縁膜１４４を形成する。ゲート絶縁膜１４４が形成された下部基板１４２上に、非晶質シリコーン層、ｎ＋非晶質シリコーン層を順次形成する。
【００５９】
以後、マスクを用いたフォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、非晶質シリコーン層、ｎ＋非晶質シリコーン層をパターニングすることで、図８Ｂに示されているように、第１、第２のＴＦＴ１０６、１７０及びセンサーＴＦＴ１４０にそれぞれ対応する半導体パターン１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃを形成する。ここで、半導体パターン１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃは、活性層１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及びオーミック接触層１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃの２重層からなる。
【００６０】
半導体パターン１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃが形成された下部基板１４２上に、ソース／ドレーン金属層を順次形成した後、マスクを用いたフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程などにより、図８Ｃに示されているように、データライン１０４と、第１のＴＦＴ１０６のソース電極１１０ａ及びドレーン電極１１２ａと、第２のＴＦＴ１７０のソース電極１１０ｃ及びドレーン電極１１２ｃと、センサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂ及びドレーン電極１１２ｂと、ゲート絶縁膜１４４を挟んで第１のストレージ下部電極１２１と重畳する第１のストレージ上部電極１２３と、センサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂと接続した第２のストレージ電極１８２と、を含むソース／ドレーンパターンを形成する。
【００６１】
以後、ソース／ドレーンパターンが形成されたゲート絶縁膜１４４上に、ＰＥＣＶＤなどの蒸着方法により保護膜１５０を全面形成した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程によりパターニングすることで、図８Ｄに示されているように、第１のＴＦＴ１０６のドレーン電極１１２ａを露出させる第１の接触ホール１１５ａと、第１のストレージ上部電極１２３を露出させる第２の接触ホール１１５ｂと、第１の駆動電圧供給ライン１５２を露出させる第３の接触ホール１１５ｃと、センサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂを露出させる第４の接触ホール１１５ｄと、第２のストレージキャパシタ１８０における第２の駆動電圧供給ライン１７１を露出させる第５の接触ホール１１５ｅと、を形成する。
【００６２】
保護膜１５０上に、スパッタリングなどの蒸着方法により、透明電極物質を全面蒸着した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、透明電極物質をパターニングすることで、図８Ｅに示されているように、画素電極１１８と、第１の透明電極パターン１５５と、第２の透明電極パターン１５６と、を形成する。
【００６３】
画素電極１１８は、第１の接触ホール１１５ａを介して第１のＴＦＴ１０６のドレーン電極１１２ａと接触されると共に、第２の接触ホール１１５ｂを介して第１のストレージ上部電極１２３と接触される。
【００６４】
第１の透明電極パターン１５５は、第３の接触ホール１１５ｃを介して第１の駆動電圧供給ライン１５２と接触されると共に、第４の接触ホール１１５ｄを介してセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂと接触される。
【００６５】
第２の透明電極パターン１５６は、第２のストレージ電極１８２と一部重畳すると共に、第５の接触ホール１１５ｅを介して第２の駆動電圧供給ライン１７１と接触される。
【００６６】
以後、別途の工程により、上部基板１９３上に、セル領域を区切り、液晶表示装置の駆動の際に光漏れを防止するブラックマトリックス１９４、ブラックマトリックス１９４により区切られたセル領域に形成されるカラーフィルター１９６など、を備えるカラーフィルターアレイ基板１９２を形成する。ブラックマトリックス１９４は、第２のＴＦＴ１７０などをマスキングし、画素領域Ｐ１及びセンサーＴＦＴ１４０と対応する受光領域Ｐ２を開口させる。また、カラーフィルター１９６は、画素電極１１８が位置する画素領域と対応する。ここで、カラーフィルターアレイ基板１９２には、共通電極、配向膜、スペーサ、オーバーコート層などを選択的にさらに形成することができる。
【００６７】
以後、貼り合わせ工程により、液晶１９７を挟んで薄膜トランジスタアレイ基板１９０とカラーフィルターアレイ基板１９２とを貼り合わせることで、図７に示されているような液晶表示装置を形成する。
【００６８】
図９は、上述した液晶表示装置がイメージをセンシングする過程を示す断面図であり、図１０は、外部光がセンサー ＴＦＴに入射され、センシングされる過程を示す回路図であり、図１１は、センシングされた信号がリードアウト集積回路Ｉ．Ｃに検出される過程を示す回路図である。
【００６９】
まず、図９における液晶表示装置は、液晶が位置する液晶層を挟んでセンサーＴＦＴ１４０が形成されたＴＦＴアレイ基板と対向するカラーフィルターアレイ基板を備える。カラーフィルターアレイ基板の上部には、印刷物(文書、写真など)１８５が位置する。図面では、便宜上、光をセンシンするセンサーＴＦＴ１４０を中心として示す。
【００７０】
このような液晶表示装置は、図１０に示されているように、第１の駆動電圧供給ライン１５２からセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂに、例えば、約１０Ｖ程度の駆動電圧が印加されると共に、第２の駆動電圧供給ライン１７１からセンサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂに、例えば、約−５Ｖ程度の逆バイアス電圧が印加され、図９のように、センサーＴＦＴ１４０の活性層１１４ｂに光(例えば、外部光)がセンシングされると、センシングされた光量によってセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂから活性層１１４ｂのチャンネルを経てドレーン電極１１２ｂに流れる光電流パスが発生する。光電流パスは、センサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂから第２のストレージ電極１８２につながっている。これにより、第２のストレージキャパシタ１８０を成す第２−１のストレージキャパシタ１８０ａ、第２−２のストレージキャパシタ１８０ｂ、第２−３のストレージキャパシタ１８０ｃに、光電流により、電荷が充電される。ここで、第２のストレージキャパシタ１８０への最大の充電量は、センサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂと第２の駆動電圧供給ライン１７１との電圧差、例えば、１５Ｖ程度である。
【００７１】
このように、センサーＴＦＴ１４０が光をセンシングし、第２のストレージキャパシタ１８０に電荷が充電される間に、第２のＴＦＴ１７０のゲート電極１０８ｃには、ゲートのロー電圧、例えば、−５Ｖが印加され、第２のＴＦＴ１７０は、ターンオフ状態を保持することとなる。
【００７２】
以後、図１１に示されているように、第２のＴＦＴ１７０のゲート電極１０８ｃにハイ電圧、例えば、約２０〜２５Ｖ程度の電圧が供給されると、第２のＴＦＴ１７０がターンオンし、第２のストレージキャパシタ１８０に充電された電荷により、電流が第２のＴＦＴ１７０のソース電極１１０ｃ、活性層１１４ｃのチャンネル、ドレーン電極１１２ｃ及びリードアウトライン２０４を経てリードアウト集積回路ＩＣに供給される。このように供給された電流により、センシング信号をリードアウト集積回路で読み取ることとなる。
【００７３】
このように、本発明によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置は、画像を表示するディスプレイ機能だけではなく、イメージセンシング能力を有することによって、外部文書、タッチなどを入力すると共に、入力されたイメージをユーザの要求によって出力するできる機能も有することができる。
【００７４】
図１２は、本発明の実施例によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を示す平面図であり、図１３は、図１２に示されているII-II'線、III-III'線、ＩＶ-ＩＶ'線の断面図である。
【００７５】
図１２及び図１３に示されている薄膜トランジスタアレイ基板は、図４及び図５に示されている薄膜トランジスタアレイ基板に対し、第１の駆動電圧供給ライン１５２の代わりに、データライン１０４からセンサーＴＦＴ１４０の第１の駆動電圧を供給される。
【００７６】
以下、本発明の第２の実施例では、第１の実施例で説明した構成要素と同様の構成要素に対しては、同一の番号を付し、重複される説明は省略する。
【００７７】
図１２及び図１３に示されている薄膜トランジスタアレイ基板は、下部基板１４２上に、ゲート絶縁膜１４４を挟んで交差して形成されたゲートライン１０２及びデータライン１０４と、その交差部ごとに形成された第１のＴＦＴ１０６と、その交差構造に設けられるセル領域に形成された画素電極１１８と、画素電極１１８を挟んでデータライン１０４と並んで形成されたリードアウトライン２０４と、ゲートライン１０２と並んで形成される第２の駆動電圧供給ライン１７１と、第２の駆動電圧供給ライン１７１とゲートライン１０２との間に位置し、第２の駆動電圧供給ライン１７１からの第２の駆動電圧が供給され、データライン１０４から第１の駆動電圧が供給されるセンサーＴＦＴ１４０、前段ゲートライン１０２とリードアウトライン２０４との交差領域に形成された第２のＴＦＴ１７０と、第２の駆動電圧供給ライン１７１と画素電極１１８との重畳部に形成された第１のストレージキャパシタ２０と、第２のＴＦＴ１７０とセンサーＴＦＴ１４０との間に位置する第２のストレージキャパシタ２８０と、を備える。
【００７８】
画素電極１１８は、保護膜１５０を貫通する第１の接触ホール１１５ａを介して第１のＴＦＴ１０６のドレーン電極１１２ａと接続する。
【００７９】
ここで、画素電極１１８は、本発明の第１の実施例における画素電極１１８より広く形成されている。即ち、本発明の第２の実施例では第１の駆動電圧供給ライン１５２を有していないことから、画素電極１１８の領域を広く形成することができる。その結果、本発明の第１の実施例に比べて、画像を具現するための開口率が高くなる。なお、画素電極１１８を経てセンサーＴＦＴ１７０に入射されるバックライト光の経路が一層広くなり、センサーＴＦＴ１７０の信頼性が向上する。
【００８０】
センサーＴＦＴ１４０は、第２の駆動電圧供給ライン１７１から伸張されたゲート電極１０８ｂと、ゲート絶縁膜１４４を挟んでゲート電極１０８ｂと重畳する活性層１１４ｂと、活性層１１４ｂと電気的に接続すると共にデータライン１０４から伸張されたソース電極１１０ｂと、ソース電極１１０ｂと対向するドレーン電極１１２ｂと、を備える。ここで、データライン１０４から伸張されるセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂは、第１のＴＦＴ１０６のソース電極１１０ａとは区別される。即ち、本発明の第２の実施例では、データライン１０４と接続するソース電極が２つ設けられる。従って、液晶表示装置のディスプレイモードの場合には、データライン１０４からのデータ電圧が第１のＴＦＴ１０６のソース電極１１０ａに供給される。これと異なって、液晶表示装置のセンサーモードの場合には、データライン１０４から第１の駆動電圧がセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂに供給される。
【００８１】
また、センサーＴＦＴ１４０は、データライン１０４から直接第１の駆動電圧を供給されることから、第１の実施例における第３及び第４の接触ホール１１５ｃ、１１５ｄと第１の透明電極パターン１５５などが不要となる。第２のストレージキャパシタ２８０は、少なくとも２つのストレージキャパシタからなる。即ち、ゲート絶縁膜１４４を挟んで相互重畳する第２のストレージ電極１８２と第２の駆動電圧供給ライン１７１とからなる第２−１のストレージキャパシタ２８０ａと、保護膜１５０を挟んで相互重畳する第２のストレージ電極１８２と第２の透明電極パターン１５６とからなる第２−２のストレージキャパシタ２８０ｂと、からなる。ここで、第２のストレージ電極１８２は、第２のＴＦＴ１７０のソース電極１１０c及びセンサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂとそれぞれ連結され、第２の透明電極パターン１５６は、ゲート絶縁膜１４４及び保護膜１５０を貫通する第５の接触ホール１１５ｅを介して第２の駆動電圧供給ライン１７１と接触される。
【００８２】
このような第２のストレージキャパシタ２８０は、フォトＴＦＴ１４０から発生した光電流による電荷を保存する役割を果たす。
【００８３】
このような、構造を有する本発明の第２の実施例による液晶表示装置における光センシング過程を、図１４に示されている回路図を参照して説明する。  
【００８４】
まず、センサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂに、データライン１０４からの第１の駆動電圧Ｖｄｒｖが印加されると共に、センサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂに、第２の駆動電圧Ｖｂｉａｓが印加され、センサーＴＦＴ１４０の活性層１１４ｂに所定の光がセンシングされると、センシングされた光量によってセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂからチャンネルを経てドレーン電極１１２ｂにつながる光電流パスが形成される。光電流パスは、センサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂから第２のストレージ電極１８２につながっている。これにより、第２の駆動電圧供給ライン１７２と第２のストレージ電極１８２による第２−１のストレージキャパシタ２８０ａと、第２のストレージ電極１８２と第２の透明電極パターン１５６による第２−２のストレージキャパシタ２８０ｂと、を含む第２のストレージキャパシタ２８０に光電流により、電荷が充電される。このように、第２のストレージキャパシタ２８０に充電された電荷は、第２のＴＦＴ１７０及びリードアウトライン２０４を経てリードアウト集積回路で読み取られる。
【００８５】
以下、図１５Ａ乃至図１５Ｅを参照して、本発明によるイメージセンシング機能を有する液晶表示装置の製造方法を詳しく説明する。
【００８６】
まず、下部基板１４２上に、スパッタリング方法などの蒸着方法によりゲート金属層を形成した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程によりゲート金属層をパターニングすることで、図１５Ａに示されているように、第１のＴＦＴ１０６のゲート電極１０８ａと、第２のＴＦＴ１７０のゲート電極１０８ｃと、第２の駆動電圧供給ライン１７１と、第２の駆動電圧供給ライン１７１から伸張されたセンサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂと、第１のストレージ下部電極１２１と、ゲートライン(図示せず)と、を含むゲートパターンを形成する。ここで、第２の駆動電圧供給ライン１７１は、第１のストレージキャパシタ１８０の第１のストレージ下部電極１２１及びセンサーＴＦＴ１４０のゲート電極１０８ｂと一体化する。ゲートパターンが形成された下部基板１４２上に、ＰＥＣＶＤ、スパッタリングなどの蒸着方法によりゲート絶縁膜１４４を形成する。ゲート絶縁膜１４４が形成された下部基板１４２上に、非晶質シリコーン層、ｎ＋非晶質シリコーン層を順次形成する。
【００８７】
以後、マスクを用いたフォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、非晶質シリコーン層、ｎ＋非晶質シリコーン層をパターニングすることで、図１５Ｂに示されているように、第１、第２のＴＦＴ１０６、１７０及びセンサーＴＦＴ１４０にそれぞれ対応する半導体パターン１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃを形成する。ここで、半導体パターン１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃは、活性層１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及びオーミック接触層１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃの２重層とからなる。
【００８８】
半導体パターン１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃが形成された下部基板１４２上に、ソース／ドレーン金属層を順次形成した後、マスクを用いたフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程などを用いて、図１５Ｃに示されているように、データライン１０４と、第１のＴＦＴ１０６のソース電極１１０ａ及びドレーン電極１１２ａと、第２のＴＦＴ１７０のソース電極１１０ｃ及びドレーン電極１１２ｃと、センサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂ及びドレーン電極１１２ｂと、ゲート絶縁膜１４４を挟んで第１のストレージ下部電極１２１と重畳する第１のストレージ上部電極１２３と、センサーＴＦＴ１４０のドレーン電極１１２ｂと接続した第２のストレージ電極１８２とを含むソース／ドレーンパターンが形成される。ここで、第１のＴＦＴ１０６のソース電極１１０ａ及びセンサーＴＦＴ１４０のソース電極１１０ｂは、それぞれデータライン１０４から伸張される。
【００８９】
以後、ソース／ドレーンパターンが形成されたゲート絶縁膜１４４上に、ＰＥＣＶＤなどの蒸着方法により保護膜１５０を全面形成した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程によりパターニングすることで、図１５Ｄに示されているように、第１のＴＦＴ１０６のドレーン電極１１２ａを露出させる第１の接触ホール１１５ａと、第１のストレージ上部電極１２３を露出させる第２の接触ホール１１５ｂと、第２のストレージキャパシタ１８０における第２の駆動電圧供給ライン１７１を露出させる第５の接触ホール１１５ｅと、が形成される。
【００９０】
保護膜１５０上に、スパッタリングなどの蒸着方法により、透明電極物質を全面蒸着した後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、透明電極物質をパターニングすることで、図１５Ｅに示されているように、画素電極１１８、第２の透明電極パターン１５６を形成する。
【００９１】
画素電極１１８は、第１の接触ホール１１５ａを介して第１のＴＦＴ１０６のドレーン電極１１２ａと接触されると共に、第２の接触ホール１１５ｂを介して第１のストレージ上部電極１２３と接触される。
【００９２】
第２の透明電極パターン１５６は、第２のストレージ電極１８２と一部重畳すると共に、第５の接触ホール１１５ｅを介して第２の駆動電圧供給ライン１７１と接触される。
【００９３】
このように、本発明の第２の実施例による液晶表示装置及びその製造方法は、本発明の第１の実施例と同様に、文書、イメージスキャン、タッチ入力などのイメージをセンシングすることができる。
【００９４】
一方、本発明の第２の実施例による液晶表示装置及びその製造方法は、本発明の第１の実施例における第１の駆動電圧供給ライン１５２が不要となることから、第１の実施例に比べて、更なる長所を有する。
【００９５】
また、第１の駆動電圧供給ライン１５２が不要となることから、ゲートライン１０２、第１及び第２の駆動電圧供給ライン１５２、１７１を全て含む構造に比べて、ライン間の距離を充分確保することができる。その結果、ライン間のショートなどによる不良率を顕著に減らすことができる。
【００９６】
また、本発明の第１の実施例における第１の駆動電圧供給ライン１５２が位置する領域だけ、画素電極１１８の領域を広く形成することができる。その結果、本発明の第１の実施例に比べて、画像を具現するための開口率が高くなる。まお、画素電極１１８を経てセンサーＴＦＴ１７０に入射されるバックライト光の経路が一層広くなり、センサーＴＦＴ１７０の信頼性が向上する。
【００９７】
また、リードアウトライン２０４と他のラインとの間の寄生キャパシタの用量を減らすことができ、センサーＴＦＴ１４０によりセンシングされた信号の感知能力が向上するなど、センサー能力への信頼性がさらに向上する。
【００９８】
これを、図１６を参照して、さらに詳しく説明する。
図１６は、センシングされた電圧が、リードアウト集積回路により伝達される原理を示すものである。
【００９９】
まず、センサーＴＦＴ１４０で所定のイメージを有する光がセンシングされ、第２のストレージキャパシタ１８０に光電流により、電荷が充電される。ここで、Ｒｓは、第１の駆動電圧供給源から第２のストレージキャパシタ２８０までの総抵抗値を示すものである。例えば、センサーＴＦＴ１４０及び電極内における抵抗などの合計を意味する。Ｖｓは、第２のストレージキャパシタ２８０の両端電圧、即ち、ストレージ電圧Ｖｓを示す。
【０１００】
以後、第２のＴＦＴ１７０がターンオンすると、第２のストレージキャパシタ２８０に充電された電荷により、電流が、第２のＴＦＴ１７０のソース電極１１０ｃ、活性層１１４ｃのチャンネル、ドレーン電極１１２ｃ及びリードアウトライン２０４を経てリードアウト集積回路に供給される。ここで、Ｒｒｏは、第２のストレージキャパシタ２８０からリードアウト集積回路までの総抵抗値を示すものである。ここで、実質、リードアウト集積回路でセンシングされるセンシング電圧Ｖｒｏは、数式１で表すことができる。
［数式１］
Ｖｒｏ≒Ｃｓｔ２／(Ｃｓｔ２＋Ｃｒｏ)＊Ｖｓ
ここで、Ｃｒｏは、第１の実施例における第１の駆動電圧供給ライン１５２とリードアウトライン２０４との間の交差領域に形成される寄生キャパシタを示すものである。
【０１０１】
前式１から分かるように、実質、リードアウト集積回路でセンシングされる電圧Ｖｒｏと、第２のストレージキャパシタ２８０に保存される第２のストレージ電圧Ｖｓとは、寄生キャパシタによって僅かな差ができる。
【０１０２】
従って、本発明の第２の実施例では、第２の駆動電圧供給ライン１５２を有していないことから、Ｃｒｏ値が顕著に減って、２のストレージ電圧Ｖｓと、リードアウト集積回路ＩＣでセンシングされる電圧Ｖｒｏとが、ほぼ同様となる。その結果、第１の実施例に比べて、液晶表示装置のセンサがさらに精度よく機能するなど、センサーの信頼性が向上する。
【０１０３】
また、センサーＴＦＴ１４０は、データライン１０４に供給されるデータ電圧を、第１の駆動電圧として利用することもできる。これにより、液晶表示装置がディスプレイモードになっている場合にも、ユーザの必要に応じて、ユーザが所望のイメージをセンシングすることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０２：ゲートライン
１０４：データライン
１０６：第１の薄膜トランジスタ
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ：ゲート電極
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ：ソース電極
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ：ドレーン電極
１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ：活性層
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１５ｅ：接触ホール
１８、１１8：画素電極
１２０：第１のストレージキャパシタ
１８０、２８０：第２のストレージキャパシタ
４４、１４４：ゲート絶縁膜
５０、１５０：保護膜
１４０：センサー薄膜トランジスタ
１７０：第２の薄膜トランジスタ
１５２：第１の駆動電圧供給ライン
１７１：第２の駆動電圧供給ライン
１５５：第１の透明電極パターン
１５６：第２の透明電極パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６】
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