CN100458505C - 液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有图像检测能力、图像扫描和触摸输入的液晶显示板及其制造方法。在液晶显示器件中，在基板上形成彼此交叉的栅线和数据线以限定其中设置像素电极的像素区域。第一薄膜晶体管位于栅线和数据线的交叉区域内。传感器薄膜晶体管检测具有图像信息的光并具有来自数据线的第一驱动电压。驱动电压供给线与栅线平行设置以向传感器薄膜晶体管提供第二驱动电压。

Description

液晶显示器件及其制造方法
本申请要求享有2005年12月14日在韩国递交的韩国专利申请No.P2005-0123301的优先权，在此引用全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，尤其涉及一种具有用于扫描文件和图像以及触摸输入的图像检测功能的液晶显示器及其制造方法，以及利用该液晶显示器件检测图像的方法和液晶显示器件的相关制造方法。
背景技术
液晶显示器件利用电场控制液晶的透光率以显示图像。为此，液晶显示器件包括以矩阵形式设置的液晶单元的液晶显示板以及用于驱动液晶显示板的驱动电路。
液晶显示板包括彼此相对的薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板、注入在两个基板之间的液晶，并可包括维持两个基板之间单元间隙的衬垫料。
薄膜晶体管阵列基板包括栅线、数据线、位于栅线和数据线之间交叉处用作开关装置的薄膜晶体管、为每个液晶元件所形成的并与薄膜晶体管相连的像素电极以及定向膜。栅线和数据线通过每个焊盘部分接收驱动电路的信号。薄膜晶体管根据提供给栅线的扫描信号将提供给数据线的像素信号施加至像素电极。
滤色片阵列基板包括用于每个液晶单元的滤色片、置于滤色片之间的黑矩阵、为液晶元件共同施加基准电压的公共电极以及定向膜。
通过分别制备阵列基板和滤色片基板、粘合两基板并随后在两基板之间注入液晶而完成液晶显示板。随后利用适当的密封剂密封基板。
图1为示出了现有技术的液晶显示器件的薄膜晶体管阵列基板的平面图，而图2为沿图1中I-I′线截取的薄膜晶体管阵列基板的剖面图。
参照图1和图2，薄膜晶体管阵列基板包括设置在下基板42上彼此交叉以二者之间具有栅绝缘膜44的栅线2和数据线4、设置在每个交叉处的薄膜晶体管6(以下称作“TFT”)以及如图所示设置的像素电极18。此外，薄膜晶体管阵列基板包括设置在像素电极18和栅线2之间重叠部分处的存储电容器20。
TFT6包括与栅线2相连的栅极8、与数据线4相连的源极10、与像素电极18相连的漏极12以及与栅极8重叠并限定源极10和漏极12之间沟道的有源层14。在有源层14还形成有用于与数据线4形成欧姆接触的欧姆接触层48、源极10和漏极12。有源层14和欧姆接触层48形成半导体45。
TFT6响应施加到栅线2的栅信号使得施加到数据线4的像素电压信号充入像素电极18内并保持。
像素电极18通过贯穿保护膜50的接触孔16与TFT6的漏极12相连。像素电极18提供相对于设置在上基板(未示出)的公共电极的电位差。该电位差因置于薄膜晶体管阵列基板和上基板之间的液晶分子的介电各向异性而使液晶分子旋转，并通过像素电极18从光源(未示出)向上基板透射光。
存储电容器20由栅线2和像素电极18的重叠形成。栅绝缘薄膜44和保护膜50置于栅线2和像素电极18之间。存储电容器20能够稳定地保持充入像素电极18内的像素电压直到充入下一个像素电压。
现有技术的液晶显示器件仅具有显示能力而没有检测能力或外部图像显示能力。
图3为示出了现有技术的图像检测装置的截面图。图1和图2中现有技术的TFT结构与图3中现有技术的TFT具有相同的参考标记。
参照图3，图像检测装置包括光电TFT40，与光电TFT40和开关TFT6都相连的存储电容器80，且开关TFT 6与光电TFT40相对设置并且存储电容器80置于二者之间。
光电TFT40包括在基板42上形成的栅极8、与栅极8重叠并在二者之间具有栅绝缘薄膜44的有源层14、与有源层14电连接的源极60以及与源极60相对的漏极62。有源层14覆盖源极60和漏极62，并进一步包括位于源极60和漏极62之间的沟道部分。在有源层14上还形成有用于使得源极60和漏极62欧姆接触的欧姆接触层48。光电TFT40检测诸如文件或指纹的图像所透射的光。
存储电容器80在下存储电极72与光电TFT40的栅极8相连的位置与下存储电极72重叠并且在二者之间具有绝缘薄膜44，同时存储电容器80包括与光电TFT40的漏极62相连的上存储电极74。存储电容器80通过光电TFT40所产生的光电流存储电荷。
TFT6包括形成在基板42上的栅极8、与上存储电极74相连的源极10、与源极10相对的漏极12以及具有位于源极10和漏极12之间的沟道并且与栅极8重叠的有源层14。有源层14与源极10和漏极12重叠，并且还包括位于源极10和漏极12之间的沟道部分。
在有源层14上还形成有用于使源极10和漏极12欧姆接触的欧姆接触层48。
简要描述利用上述结构进行图像检测装置的驱动。例如，向光电TFT40的源极60施加大约10V的电压，并向栅极8施加大约-5V的反向偏压。当有源层14检测到光时，在漏极62和源极60内产生光电流通路。光电流通路从漏极62流入上存储电极74内，并且下存储电极72与光电TFT40的栅极8相连，使得光电流所产生的电荷被充入到存储电容器80内。充入到存储电容器80内的电荷被传送到开关TFT6内以产生由光电TFT40所检测到的图像。
因此，现有技术的液晶显示器件仅具有显示能力，而现有技术的图像检测装置仅具有图像检测能力。
发明内容
因此，本发明涉及一种例如具有文件和指纹检测能力并用于在画面上显示图像的液晶显示器件及其制造方法，以及一种通过利用该液晶显示器件检测图像的方法和该液晶显示器件的制造方法，从而基本消除由于现有技术的限制和缺陷所引起的一个或多个问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明中予以阐述，并根据该说明部分地变得清楚或可从本发明的实践中了解到。利用所记载的说明书及其权利要求和附图中特定指出的结造实现和获得本发明的这些和其他优点。
为了获得根据本发明目的的这些和其他优点，如在此具体和广泛描述的，一种液晶显示器件包括：栅线和数据线，在基板上彼此相交以限定其中设置有像素电极的像素区域；位于栅线和数据线的交叉区域内的第一薄膜晶体管；传感器薄膜晶体管，检测具有图像信息的光并提供有来自数据线的第一驱动电压；以及驱动电压供给线，基本平行于栅线以向传感器薄膜晶体管提供第二驱动电压。
液晶显示器件还包括：第一存储电容器，用于存储充入像素电极的像素电压；第二存储电容器，用于存储传感器薄膜晶体管所检测的信号；集成电路，用于提取存储在第二存储电容器内的检测信号；第二薄膜晶体管，与第二存储电容器和前级栅线相连并用于为集成电路选择性地提供检测信号；以及检测信号传送线，与数据线基本上平行并且二者之间具有像素区域，并用于将检测信号从第二薄膜晶体管传送到集成电路中。
传感器薄膜晶体管包括：从驱动电压供给线延伸出的第一栅极；形成以覆盖第一栅极的栅绝缘薄膜；与第一栅极重叠并且二者之间具有栅绝缘薄膜的第一半导体图案；与第一半导体图案接触并与数据线相连的第一源极；以及与第一源极相对的第一漏极。
第一漏极为“U”形。
第一存储电容器包括：从驱动电压供给线延伸出的第一下存储电极；以及与第一下存储电极重叠并且二者之间具有栅绝缘膜的第一上存储电极，其中第一上存储电极通过贯穿保护膜的第一孔与像素电极接触。
第二存储电容器包括：第一个第二存储电容器，由与传感器薄膜晶体管的第一漏极接触和第二薄膜晶体管接触的第二存储电极，以及与第二存储电极重叠并且二者之间具有栅绝缘膜的驱动电压供给线构成；第二个第二存储电容器，与第二存储电极重叠并且二者之间具有保护膜，并包含通过暴露出驱动电压供给线的第二孔与驱动电压供给线接触的透明电极。
第二薄膜晶体管包括：与栅线相接触的第二栅极；与第二栅极重叠并且二者之间具有保护膜的第二半导体图案；与第二半导体图案电连接并从第二存储电极延伸的第二源极；以及与第二源极相对并与检测信号传送线相连的第二漏极。
第一薄膜晶体管包括：从栅线延伸出的第三栅极；与第三栅极重叠并且二者之间具有栅绝缘膜的第三半导体图案；与第三半导体图案电连接并从数据线延伸出的第三源极；以及与第三源极相对并与像素电极相连的第三漏极。
在本发明另一方面，一种制造液晶显示器件的方法包括步骤：在第一基板上形成栅图案，所述栅图案包含栅线、传感器薄膜晶体管的第一栅极、第一薄膜晶体管的第二栅极和第二薄膜晶体管的第三栅极；在设置有栅图案的基板上形成栅绝缘薄膜；在栅绝缘薄膜上形成与第一栅极重叠的第一半导体图案、与第二栅极重叠的第二半导体图案和与第三栅极重叠的第三半导体图案；形成源漏图案，所述源漏图案包含与栅线交叉的数据线、与第一半导体图案相连并以彼此相对的方式设置的第一源极和第一漏极、与第二半导体图案相连并以彼此相对的方式设置的第二源极和第二漏极、以及与第三半导体图案相连并以彼此相对方式设置的第三源极和第三漏极，上述重叠的二者之间具有栅绝缘薄膜，以提供传感器薄膜晶体管、第一和第二薄膜晶体管；形成具有用于暴露出第一薄膜晶体管的第二漏极的第一孔的保护膜；以及形成通过第一孔与第二漏极相连的像素电极，其中传感器薄膜晶体管的第一源极和第一薄膜晶体管的第二源极分别与数据线相连。
形成栅图案的步骤包括形成与栅线平行的驱动电压供给线，用于向传感器供给驱动电压；以及形成与栅线平行并从驱动电压供给线延伸出的第一下存储电极。
形成源漏图案的步骤包括：形成第一上存储电极，所述第一上存储电极与第一下存储电极重叠并且其间具有栅绝缘膜以构成第一下存储电极和第一存储电容。
该液晶显示器件的制造方法还包括：形成用于存储传感器薄膜晶体管所检测到的信号的第二存储电容器，形成第二存储电容器的步骤包括形成包括第二存储电极和与第二存储电极重叠的驱动电压供应线以及二者之间的栅绝缘膜的第一个第二存储电容器，所述第二电容电极设置在传感器薄膜晶体管的第一漏极和第二薄膜晶体管的第二源极之间；以及形成第二存储电容器的第二存储电容器，第二存储电容器与第二存储电极重叠并且其间具有保护膜，并包括通过用于暴露出第二驱动电压供给线的第二孔与第二驱动电压供给线接触的透明电极。
形成源漏图案的步骤包括：形成检测信号传送线，该检测信号传送线与数据线平行设置并与第二薄膜晶体管的第三漏极相连。
制造液晶显示器件的方法还包括：制备与第一基板相对并且其间具有液晶层的第二基板；在第二基板上形成用于划分单元区域并防止漏光的黑矩阵；以及在黑矩阵划分的单元区域内形成滤色片。
黑矩阵可形成在除与像素电极相对应的像素区域之外的区域以及用于在传感器薄膜晶体管中接收光光的光接收区域中。
本发明另一方面，一种液晶显示器，包括：彼此粘接在一起的薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板，二者之间具有液晶层，所述薄膜晶体管阵列基板包括：在基板上彼此交叉以限定设置像素电极的像素区域的栅线和数据线；位于栅线和数据线交义区域的第一薄膜晶体管；检测具有图像信息的光并且提供有来自数据线的第一驱动电压的传感器薄膜晶体管；与栅线基本上平行以向传感器薄膜晶体管提供第二驱动电压的驱动电压供给线；用于存储充入像素电极内的像素电压的第一存储电容器；用于存储传感器薄膜晶体管所检测到的信号的第二存储电容器；用于提取存储在第二存储电容器内的检测信号的集成电路；用第二存储电容器和栅线相连并用于向集成电路选择性地提供检测信号的第二薄膜晶体管；以及与数据线基本上平行并且二者之间具有像素区域的检测信号传送线，该检测信号传送线用于将来自第二薄膜晶体管的检测信号传送到集成电路中。
滤色片阵列包括用于在第二基板上划分单元区域并防止漏光的黑矩阵；以及用于在黑矩阵所划分的单元区域内形成的滤色片。
黑矩阵形成在除与像素电极相对应的像素区域之外的区域以及用于在传感器薄膜晶体管中接收光的光接收区域接收器内。
应当理解，本发明的上述概括说明和之后的详细说明都是示意性和解释性的，并用于提供所要求的本发明的进一步说明。
附图说明
包含以提供本发明的进一步理解并且合并在说明书中且构成其一部分的附图，示出了本发明的实施例并于说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1所示为现有技术中部分TFT阵列基板的平面图；
图2所示为沿着图1中I-I’线截取的TFT阵列基板的剖面图；
图3所示为示出了现有技术的光电传感器的剖面图；
图4所示为示出了根据本发明一实施方式的具有图像检测能力的液晶显示器件的薄膜晶体管阵列基板的平面图；
图5所示为沿图4中II-II’、III-III’、IV-IV′截取的薄膜晶体管阵列基板的剖面图；
图6所示为图4中一个像素的示意性电路图；
图7所示为根据本发明的液晶显示器件的剖面图；
图8A至8E所示为用于说明制造根据本发明一实施方式的具有图像检测能力的薄膜晶体管阵列基板的方法的步骤；
图9所示为液晶显示器件的传感器薄膜晶体管检测光的路径；
图10和图11所示为用于说明根据本发明的光电检测过程的电路图；
图12所示为根据本发明一实施方式的具有图像检测能力的液晶显示器件的薄膜晶体管阵列基板的平面图；
图13所示为沿图12中II-II’、III-III’、IV-IV′截取的薄膜晶体管阵列基板的剖面图；
图14所示为图12中一像素的示意性电路图；
图15A至15E所示为用于说明制造根据本发明一实施方式的具有图像检测能力的薄膜晶体管阵列基板的方法的步骤；以及
图16所示为利用读取(read-out)集成电路怎样传送检测到的电压的图。
具体实施方式
以下，参照图4至16详细描述本发明的多个优选实施方式。
图4为示出了根据本发明一实施方式的具有图像检测能力的液晶显示器件的薄膜晶体管阵列基板的平面图，和图5为沿图4中II-II′、III-III′、IV-IV′截取的薄膜晶体管阵列基板的剖面图。
参照图4和图5，薄膜晶体管阵列基板包括：在下基板142上彼此相交的栅线102和数据线104；形成在交叉点处的像素开关TFT106(以下称作“第一TFT”)；为交叉结构所限定的每个单元区域设置的像素电极118；与数据线104基本平行形成的读取线204，二者之间具有像素电极118；与栅线102基本平行形成的第一和第二驱动电压供给线152和171；基本位于第一和第二驱动电压供给线152和171之间并由第一和第二驱动电压供给线152和171施加第一和第二驱动电压的传感器TFT140；形成在栅线102和读取线204交叉区域处的开关TFT170(以下称作“第二TFT”)，形成在第二驱动电压供给线171和像素电极118重叠部分处的像素数据存储电容器120(以下称作“第一存储电容器”)；以及基本位于第二TFT170和传感器TFT140之间的检测信号存储电容器180(以下称作“第二存储电容器”)。
第一TFT106包括与栅线102相连的栅极108a、与数据线104相连的源极110a、与像素电极118相连的漏极112a以及与栅极108a重叠并在源极110a和漏极112a之间形成沟道的有源层114a。有源层114a与源极110a和漏极112a部分地重叠，并且还包括源极110a和漏极112a之间的沟道部分。在有源层114a上还形成有用于与源极110a和漏极112a欧姆接触的欧姆接触层148a。在此，有源层114a和欧姆接触层148a构成半导体图案145a。
第一TFT 106响应施加到栅线102的栅信号允许提供给数据线104的像素电压信号充入到像素电极118内并保持。
像素电极118通过贯穿保护膜150的第一接触孔115a与第一TFT106的漏极112a相连。像素电极118根据充入的像素电压信号产生相对于设置在上基板(未示出)(例如，滤色片基板)的公共电极的电位差。由于液晶分子介电各向异性该电位差使设置在TFT阵列基板和上基板之间的液晶分子旋转，并通过像素电极118向上基板传送来自光源(未示出)的光。
第一存储电容器120包括从第二驱动电压供给线171延伸出的第一下存储电极121，以及与第一下存储电极121基本上重叠的第一上存储电极123，在第一下存储电极121和第一上存储电极123之间具有栅绝缘膜144。第一上存储电极123穿过保护膜150以通过第二接触孔115b与像素电极118相接触。
第一存储电容器120能够允许充入像素电极118内的像素电压稳定地保持到充入下一个像素电压。
传感器TFT140包括：从第二驱动电压供给线171延伸出的栅极108b；与栅极108b重叠并且二者之间具有栅绝缘膜144的有源层114b；与有源层114b电连接并与第一驱动电压供给线152相连的源极110b；以及与源极110b相对的漏极112b。传感器TFT140的漏极112b以“U”形形成以实现用于接收光的较宽沟道区域。
同样，传感器TFT140包括贯穿保护膜150和栅绝缘薄膜144以暴露出部分的第一驱动电压供给线152的第三接触孔115c，以及贯穿保护膜150以暴露出源极110b的第四接触孔115d，并可包括通过第三接触孔115c与第一驱动电压驱动供给线152相接触以及通过第四接触孔115d与源极110b相接触的第一透明电极155。第一透明电极155电连接源极110b和第一驱动电压供给线152。有源层114b与源极110b和漏极112b部分地重叠，并且还包括位于源极110b和漏极112b之间的沟道部分。在有源层114b上还形成有用于使源极110b和漏极112b欧姆接触的欧姆接触层148b。传感器TFT140检测通过诸如文件或指纹等的指定的图象透射的光。
第二存储电容器180还包括多个存储电容器。第一个第二存储电容器的180a包括基本彼此重叠并且二者之间具有栅绝缘薄膜144的第二存储电极182和第二驱动电压供给线171，第二个第二存储电容器180b包括基本彼此重叠并且二者之间具有栅绝缘薄膜144的第二存储电极182和第一驱动电压供给线152，以及第三个第二存储电容器180c包括基本彼此重叠并且二者之间具有保护膜150的第二存储电极182和第二透明电极156。在此，第二存储电极182与第二TFT170的源极110c和传感器TFT140的漏极112b相连，而第二透明电极图案156通过贯穿栅绝缘薄膜144和保护膜150的第五接触孔115e与第二驱动电压供给线171相连。
第二存储电容器180通过光电TFT140处产生的光电流存储电荷。
第二TFT170包括：基本包含在栅线102内的栅极108c；与第二存储电极182相连的源极110c；与源极110c相对的漏极112c；以及与栅极108c重叠并在源极110c和漏极112c之间形成沟道的有源层114c。第二TFT170的栅极108c与第一TFT106的栅极108a不同。换句话说，第一TFT106的栅极108a基本突出到栅线102内而第二TFT170的栅极108c略微覆盖栅线102。有源层114c以与源极110c和漏极112c部分重叠的方式形成，并且有源层114c还包括源极110c和漏极112c之间的沟道部分。在有源层114c上还形成有用于使源极110c和漏极112c欧姆接触的欧姆接触层148c。
参照图6描述具有上述结构的液晶显示器件的驱动过程。
首先，向传感器TFT140的源极110b施加第一驱动电压Vdrv，并且向传感器TFT140的栅极108b施加第二驱动电压Vbias。当传感器TFT140的有源层114b检测到光时，产生通过传感器TFT140的源极119b内的沟道流入到漏极112b的光电流通路。光电流通路从传感器TFT140的漏极112b流入第二存储电极182。因此，光电流产生的电荷充入到第二存储电容器180内，其包含由第二驱动电压供给线171和第二存储电极182构成的第一个第二存储电容器180a、由第一驱动电压供给线152和第二存储电极182构成的第二个第二存储电容器180b、以及由第二透明电极156和第二存储电极182构成的第三个第二存储电容器180c的第二存储电容器180内。因此，充入到第二存储电容器180内的电荷通过第二TFT170和读取线204流入读取IC内。
换句话说，辨识根据传感器140内所检测的光从读取IC提取的信号，以检测诸如文件的图像、图像扫描和触摸输入。所检测的图像传送到控制器并由液晶显示器件的用户进行调节。另一方面，与图4和图5中所示的薄膜晶体管阵列基板相对的滤色片阵列基板和薄膜晶体管阵列基板连接在一起以形成具有本发明的图像检测能力的液晶显示器件。
换句话说，参照图7，在上基板上全部单独形成包括用于划分单元区域并防止漏光的黑矩阵194和在黑矩阵194所划分的单元区域内形成的滤色片196的滤色片阵列基板192之后，滤色片阵列基板192和薄膜晶体管阵列基板190彼此粘接在一起并且二者之间具有液晶197以提供用于图像检测的液晶显示器件。
另一方面，如图7中所示在滤色片阵列基板192的黑矩阵194中与传感器TFT140基本上相对应的区域内设置光接收区域P2。由于在光接收区域P2内不设置黑矩阵194，因此在诸如背光的光源发出光后，光接收区域P2允许文件和图像的反射光入射到传感器TFT140。以下，参照图8A至8E描述制造根据本发明具有图像检测能力的液晶显示器件的方法。
首先，如图8A所示，利用诸如例如溅射的沉积技术在下基板142上形成栅金属层。随后，利用光刻法或其他的蚀刻方法构图栅金属层以形成栅图案，其包括第一TFT106的栅极108a、第二TFT170的栅极108c、第一驱动电压供给线152、第二驱动电压供给线171、从第二驱动电压供给线171延伸出的传感器TFT140的栅极108b、第一下存储电极121和栅线(未示出)。在此，第二驱动电压供给线171与第一存储电容器180的下存储电极121和传感器TFT140的栅极108b基本上是一体的。
利用诸如例如PECVD或溅射的沉积技术在下基板142上形成(图8B的)栅绝缘薄膜144。在设置有栅绝缘薄膜144的下基板142上顺序设置非晶硅层和n+非晶硅层。
接着，如图8B所示，通过使用掩模的光刻法或其它蚀刻方法构图非晶硅层和n+非晶硅层以形成分别与第一TFT106和第二TFT170及传感器TFT140相对应的半导体图案145a、145b和145c。在此，半导体图案145a、145b和145c由有源层114a、114b和114c与欧姆接触层148a、148b和148c的双层所形成。
随后，如图8C所示，在设置有半导体图案145a、145b和145c的下基板142上形成源/漏金属层。之后，通过使用掩模的光刻法或其它蚀刻方法形成包含与第一下存储电极121重叠的第一上存储电极123和与传感器TFT140的漏极112b相连的第二存储电极182的源/漏极图案，该源/漏极图案具有数据线104、第一TFT106的源极110a和漏极112a、第二TFT170的源极110c和漏极112c、传感器TFT140的源极110b和漏极112b以及之间的栅绝缘薄膜144。
随后，如图8D所示，利用诸如PECVD的沉积技术或其他技术在设置有源漏图案的栅绝缘薄膜144上整个形成保护膜150，并利用光刻法或其它方法对其构图以形成用于暴露出第一TFT106的漏极112a的第一接触孔115a、用于暴露出第一上存储电极123的第二接触孔115b、用于暴露出第一驱动电压供给线152的第三接触孔115c、用于暴露出传感器TFT140的源极110b的第四接触孔115d和用于暴露第二存储电容器180的第二驱动电压供给线171的第五接触孔115e。
在保护膜150上完全设置透明电极材料。如图8E所示，随后利用光刻法或其它蚀刻方法构图透明电极材料以形成像素电极118、第一透明电极图案155和第二透明电极图案156。
像素电极118通过第一接触孔115a与第一TFT106的漏极112a接触，并通过第二115b与第一上存储电极123相接触。
第一透明电极图案155通过第三接触孔115c与第一驱动电压供给线152相连，并通过第四接触孔115d与传感器TFT140的源极110b相连。
第二透明电极图案156与第二存储电极182的一部分重叠，并通过第五接触孔115e与第二驱动电压供给线171相接触。
接着，利用单独的工序在上基板193上形成滤色片阵列基板192，其包含用于划分单元区域并防止漏光的黑矩阵194以及在由黑矩阵194所划分的单元区域内形成的滤色片196。黑矩阵194遮挡第二TFT170并敞开相当于像素区域P1的光接收区域P2、传感器TFT140和与包含像素电极118的像素区域相对应的滤色片196。在此，在滤色片阵列基板192上还选择性地形成有公共电极、定向膜、衬垫料和保护层。
接着，如图7所示，薄膜晶体管阵列基板190和滤色片阵列基板192通过接合工序接合，并包括在两基板之间的液晶层197以形成液晶显示器。
图9为示出了液晶显示器件如何检测图像的剖面图，图10示出了外部光传入传感器TFT内并被检测的方法的电路图，以及图11为示出了其中从读取集成电路IC中提取检测信号的方法的电路图。
首先，参照图9，液晶显示器件包括与设置有传感器TFT140的TFT阵列基板相对的滤色片阵列基板并在两基板之间具有液晶层。印刷品185(例如文件、图像)置于滤色片阵列基板的上部。为简便起见，在图9中主要示出了检测光的传感器TFT140。
参照图10，在液晶显示器件中，从第一驱动电压供给线152向传感器TFT140的源极110b施加约10V的驱动电压，并通过第二驱动电压供给线171向传感器TFT140的栅极108b施加约-5V的反向偏压。如图9所示，当传感器TFT140的有源层114b检测到光(例如，外部光)时，产生通过有源层114b的沟道从传感器TFT140的源极110b流入漏极112b的光电流通路。光电流通路从传感器TFT140的漏极112b流图第二存储电极182。因此，光电流所产生的电荷被充入包含第一个第二存储电容器180a、第二个第二存储电容器180b和第二存储电容器第三存储电容器180c的第二存储电容器180。在此，在第二存储电容器180内充入传感器TFT140的源极110b和第二驱动电压供给线171之间的约15V的电压差。
如上所述，向第二TFT170的栅极108c施加例如-5V的栅低电压以便传感器TFT140检测光，并在第二存储电容器180内充入电荷，使得第二TFT170保持关断状态。
接着，参照图11，在第二TFT170的栅极108c提供例如约20～25V的高压的第二TFT170导通，并通过第二TFT170的源极110c、有源层114c的沟道、漏极112c和读取线204向读取集成电路IC提供充入第二存储电容器180中的电荷的电流通路。通过提供的电流通路在读取集成电路IC内形成检测信号。
如上所述，根据本发明具有图像检测能力的液晶显示器件具有显示图像的显示功能以及用于输入外部文件的图像检测能力和触摸能力，和根据用户的偏爱输出所输入的图像的功能。
图12为示出了根据本发明一实施方式的具有图像检测能力的液晶显示器件的薄膜晶体管阵列基板的平面图，和图13为沿图12中II-II′、III-III′、IV-IV′截取的薄膜晶体管阵列基板的剖面图。
在图12和图13中所示的薄膜晶体管阵列基板中，与图4和5中所示的薄膜晶体管阵列基板相比，传感器TFT140的第一驱动电压是由数据线104提供的而不是第一驱动电压供给线152提供。
在下文中，本发明另一实施方式的相同元件使用与本发明之前实施方式相同的参考标记。此外，省略了相同元件的说明。
参照图12和图13，薄膜晶体管阵列基板包括：在下基板142上彼此交叉设置的栅线102和数据线104并且二者之间具有栅绝缘模144；设置在每个交叉处的第一TFT106；以及设置在单元区域内的像素电极118；与数据线104平行的读取线204并且二者之间具有像素电极118；与栅线102平行的第二驱动电压供给线171、置于第二驱动电压供给线171和栅线102之间的传感器140，该传感器140提供有来自第二驱动电压供给线171的第二驱动电压和来自数据线104的第一驱动电压；在栅线102和读取线204交叉区域形成的第二TFT170；在第二驱动电压供给线171和像素电极118的基本重叠的区域形成的第一存储电容器120；以及位于第二TFT170和传感器TFT140之间的第二存储电容器180。
像素电极118通过贯穿保护膜150的第一接触孔115a与漏极112a相连。
在此，像素电极118比本发明中前一实施方式的像素电极118宽。换句话说，本发明的一实施方式未包含第一驱动电压供给线152，从而扩大了像素电极118的形成区域。因此，相比于本发明的前一实施方式，扩大了本实施方式的孔径比。此外，扩大了背光通过像素电极118传入传感器TFT140的路径，进而改善了传感器TFT140的可靠性。
传感器TFT140包括：从第二驱动电压供给线171延伸出的栅极108b；与栅极108b重叠并且二者之间具有栅绝缘薄膜144的有源层114b；与有源层114b电连接并从数据线104延伸出的源极110b；以及与源极110b相对的漏极112b。在此，从数据线104延伸的传感器TFT140的源极110b不同于第一TFT106的源极110a。换句话说，在本发明的这个实施方式中，源极可与数据线104相连。因此，在液晶显示器件的显示模式时，来自数据线104的数据电压提供第一TFT106的源极110a。另一方面，在液晶显示器件的检测模式时，来自数据线104的第一驱动电压提供给传感器TFT140的源极110b。
同样，传感器TFT140提供有来自数据线104的第一驱动电压，从而不需要前一实施方式的第三和第四接触孔115c和115d以及第一透明电极155。
第二存储电容器180至少包括多个存储电容器。换句话说，第一个第二存储电容器180a包括彼此重叠的第二存储电极182和第二驱动电压供给线171并且二者之间具有栅绝缘薄膜144；第二个第二存储电容器180b包括彼此重叠的第二存储电极182和第二透明电极156并且二者之间具有保护膜150。在此，第二存储电极182与第二TFT170的源极110c和传感器TFT140的漏极112b相连，而第二透明电极156通过贯穿栅绝缘薄膜144和保护膜150的第五接触孔115e与第二驱动电压供给线171相接触。
第二存储电容器180存储传感器TFT140中光电流所产生的电荷。参照图14描述根据本发明一实施方式具有上述结构的液晶显示器件中的光检测方法。
首先，来自数据线104的第一驱动电压Vdrv施加到传感器TFT140的源极110b，并第二驱动电压Vbias施加到传感器TFT140的栅极108b。当传感器TFT140的有源层114b检测到光时，产生通过传感器TFT140的源极110b内沟道流入漏极112b的光电流通路。
光电流通路从传感器TFT140的漏极112b流入第二存储电极182。因此光电流所产生的电荷充入到第二存储电容器180内，其包括由第二驱动电压供给线172和第二存储电极182构成的第一个第二存储电容器180a、由第二透明电极156和第二存储电极182构成的第二个第二存储电容器180b。因此，充入第二存储电容器180的电荷通过第二TFT 170和读取线204流入读取IC内。
以下，参照图15A至15E描述制造根据本发明具有图像检测能力的液晶显示器件的方法。
首先，利用诸如例如溅射的沉积技术在下基板142上形成栅金属层。随后，如图15A所示，利用光刻法或其它蚀刻方法构图栅金属层以形成栅图案，栅图案包括第一TFT106的栅极108a、第二TFT170的栅极108c、第二驱动电压供给线171、从第二驱动电压供给线171延伸出的传感器TFT140的栅极108b、第一下存储电极121和栅线(未示出)。在此，第二驱动电压供给线171与第一存储电容器120的下存储电极121和传感器TFT140的栅极108b是基本上一体的。
利用诸如例如PECVD或溅射的沉积技术在下基板142上形成栅绝缘薄膜144。在设置有栅绝缘膜144的下基板142上顺序设置非晶硅层和n+非晶硅层。
接着，如图15B所示，通过使用掩模的光刻法或其它蚀刻方法构图非晶硅层和n+非晶硅层以形成分别与第一和第二TFT106和170与传感器TFT140相对应的半导体图案145a、145b和145c。在此，半导体图案145a、145b和145c由有源层114a、114b和114c与欧姆接触层148a、148b和148c的双层所形成。
随后，在设置有半导体图案145a、145b和145c的下基板142上形成源/漏金属层。之后，如图15C所示，通过使用掩模的光刻法或其它蚀刻方法形成包含与第一下存储电极121重叠的第一上存储电极123和与传感器TFT140的漏极112b相连的第二存储电极182的源漏图案，该源漏图案具有数据线104、第一TFT106的源极110a和漏极112a、第二TFT170的源极110c和漏极112c、传感器TFT140的源极110b和漏极112b以及之间的栅绝缘薄膜144。在此，在第一TFT106的源极110a和传感器TFT140的源极110b从数据线104延伸出。
随后，如图15D所示，利用诸如PECVD的沉积技术在设置有源漏图案的栅绝缘薄膜144上完全形成保护膜150，并利用光刻法或其它蚀刻方法对其构图以形成用于暴露出第一TFT106的漏极112a的第一接触孔115a、用于暴露第一上存储电极123的第二接触孔115b、和用于暴露第二存储电容器180的第二驱动电压供给线171的第五接触孔115e。
可在保护膜150上完全地设置透明电极材料。然后，如图15E所示，利用光刻法或其他蚀刻方法构图透明电极材料以形成像素电极118和第二透明电极图案156。
像素电极118通过第一接触孔115a与第一TFT106的漏极112a接触，并通过第二115b与第一上存储电极123相接触。
第二透明电极图案156与第二存储电极182的一部分重叠，并通过第五接触孔115e与第二驱动电压供给线171接触。
如上所述，根据本发明一实施方式的液晶显示器件及其制造方法与本发明前一实施方式类似地检测诸如文件的图像、图像扫描和触摸输入等。
另一方面，与前一实施方式相比，根据本发明另一实施方式的液晶显示器件及其制造方法具有更多优点，因为本发明前一实施方式中第一驱动电压供给线152具有不同的结构。
与包含栅线102与第一和第二驱动电压供给线152和171的结构相比，去除驱动电压供给线152能够确保线间距离。因此，显著减少了线之间短路的概率。
同样，扩大了像素电极118的面积。进而增加了孔径比。此外，通过像素电极118传送到传感器TFT140的背光路径变得更宽，以便能够提高传感器TFT140的可靠性。
最后，能够减少读取线204和其他线之间的寄生电容。因此，提高了传感器TFT140检测到的信号检测性能，进而提高了检测可靠性。
参照图16详细描述上述内容。
图16为示出了利用读取集成电路怎样传送检测到的电压的图。
起初，在传感器TFT140中检测到具有指定图像的光，并将光电流所产生的电荷充入到第二存储电容器180内。在此，Rs表示第一驱动电压源中第二存储电容器180之间的电阻值。例如，Rs为诸如传感器TFT140和电极内的电阻值的总和。Vs表示第二存储电容器180的存储电压Vs。
接着，第二TFT170导通，并通过第二TFT170的源极110c、有源层114c的沟道、漏极112c和读取线204向读取集成电路IC提供充入第二存储电容器280中的电荷的电流通路。在此，Rro表示从第二存储电容器180到读取集成电路IC的全部电阻值。
在此，在等式(1)中描述读取集成电路中检测到的读取电压Vro。
Vro＝Cst2/(Cst2+Cro)*Vs…(1)
其中，Cro表示在实施方式中第一驱动电压供给线152和读取线204之间交叉区域内所形成的寄生电容。
参照等式(1)，利用寄生电容区分读取集成电路IC所检测到的电压Vro与存储在第二存储电容器180中的第二存储电压。
因此，在本发明的该实施方式中，去除第二驱动电压供给线152以显著减少Cro值，使得第二存储电压Vs和读取集成电路所检测到的电压Vro几乎相同。因此，与前一实施方式相比，传感器性能变得更加精确，从而提高了传感器的可靠性。
最后，传感器TFT140采用提供给数据线104的数据电压作为第一驱动电压。因此，在显示模式下，在根据用户的需求进行显示期间，液晶显示器件可以检测用户所需的图像。
如上所述，一种具有图像检测能力的液晶显示器件及其制造方法，和利用液晶显示器件检测图像的方法以及该液晶显示器件的制造方法，包括用于检测例如文件或图像的传感器以及用于显示图像的液晶显示器件，以便通过利用一个液晶显示器件输入图像并在画面上显示输入的图像。特别地，液晶显示器件增加图像检测功能，以使其能够将图像输入液晶显示器件中或从中输出。因此，本发明能够减小成本和显示体积。
尽管借助附图中所示的实施方式和上述说明已经解释了本发明，但本领域技术人员应当理解在不脱离本发明的精神或范围的情况下，能够对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明倾向于覆盖落入所附权利要求及其等效物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (18)

1、一种液晶显示器件，包括：
栅线和数据线，在基板上彼此相交以限定其中设置有像素电极的像素区域；
位于栅线和数据线的交叉区域内的第一薄膜晶体管；
传感器薄膜晶体管，其检测具有图像信息的光，并且该薄膜晶体管提供有来自数据线的第一驱动电压；以及
驱动电压供给线，基本平行于栅线以向传感器薄膜晶体管提供第二驱动电压。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，还包括：
第一存储电容器，用于存储充入像素电极的像素电压；
第二存储电容器，用于存储传感器薄膜晶体管所检测的信号；
集成电路，用于提取存储在第二存储电容器内的检测信号；
第二薄膜晶体管，与第二存储电容器和前级栅线相连并用于为集成电路选择性地提供检测信号；以及
检测信号传送线，与数据线基本上平行并且二者之间具有像素区域，并用于将检测信号从第二薄膜晶体管传送到集成电路中。
3、根据权利要求2所述的液晶显示器件，其特征在于，所述传感器薄膜晶体管包括：
从驱动电压供给线延伸出的第一栅极；
形成以覆盖第一栅极的栅绝缘薄膜；
与第一栅极重叠并且二者之间具有栅绝缘薄膜的第一半导体图案；
与第一半导体图案接触并与数据线相连的第一源极；以及
与第一源极相对的第一漏极。
4、根据权利要求3所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第一漏极为“U”形。
5、根据权利要求2所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第一存储电容器包括：
从驱动电压供给线延伸出的第一下存储电极；以及
与第一下存储电极重叠并且二者之间具有栅绝缘膜的第一上存储电极，
其中第一上存储电极通过贯穿保护膜的第一孔与像素电极接触。
6、根据权利要求3所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第二存储电容器包括：
第一个第二存储电容器，由与传感器薄膜晶体管的第一漏极接触和第二薄膜晶体管接触的第二存储电极，以及与第二存储电极重叠并且二者之间具有栅绝缘膜的驱动电压供给线构成；
第二个第二存储电容器，与第二存储电极重叠并且二者之间具有保护膜，并包含通过暴露出驱动电压供给线的第二孔与驱动电压供给线接触的透明电极。
7、根据权利要求3所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第二薄膜晶体管包括：
与栅线相接触的第二栅极；
与第二栅极重叠并且二者之间具有保护膜的第二半导体图案；
与第二半导体图案电连接并从第二存储电极延伸的第二源极；以及
与第二源极相对并与检测信号传送线相连的第二漏极。
8、根据权利要求2所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第一薄膜晶体管包括：
从栅线延伸出的第三栅极；
与第三栅极重叠并且二者之间具有栅绝缘膜的第三半导体图案；
与第三半导体图案电连接并从数据线延伸出的第三源极；以及
与第三源极相对并与像素电极相连的第三漏极。
9、一种制造液晶显示器件的方法，包括步骤：
在第一基板上形成栅图案，所述栅图案包含栅线、传感器薄膜晶体管的第一栅极、第一薄膜晶体管的第二栅极和第二薄膜晶体管的第三栅极；
在设置有栅图案的基板上形成栅绝缘薄膜；
在栅绝缘薄膜上形成与第一栅极重叠的第一半导体图案、与第二栅极重叠的第二半导体图案和与第三栅极重叠的第三半导体图案；
形成源漏图案，所述源漏图案包含与栅线交叉的数据线、与第一半导体图案相连并以彼此相对的方式设置的第一源极和第一漏极、与第二半导体图案相连并以彼此相对的方式设置的第二源极和第二漏极、以及与第三半导体图案相连并以彼此相对方式设置的第三源极和第三漏极，上述重叠的二者之间具有栅绝缘薄膜，以提供传感器薄膜晶体管、第一和第二薄膜晶体管；
形成具有用于暴露出第一薄膜晶体管的第二漏极的第一孔的保护膜；以及
形成通过第一孔与第二漏极相连的像素电极，
其中传感器薄膜晶体管的第一源极和第一薄膜晶体管的第二源极分别与数据线相连。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成栅图案的步骤包括：
形成与栅线平行的驱动电压供给线，用于向传感器供给驱动电压；以及
形成与栅线平行并从驱动电压供给线延伸出的第一下存储电极。
11、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成源漏图案的步骤包括：
形成第一上存储电极，所述第一上存储电极与第一下存储电极重叠并且其间具有栅绝缘膜以构成第一下存储电极和第一存储电容。
12、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
形成用于存储传感器薄膜晶体管所检测到的信号的第二存储电容器，
其中所述形成第二存储电容器的步骤包括：
形成包括第二存储电极和与第二存储电极重叠的驱动电压供应线以及二者之间的栅绝缘膜的第一个第二存储电容器，所述第二电容电极设置在传感器薄膜晶体管的第一漏极和第二薄膜晶体管的第二源极之间；以及
形成第二个第二存储电容器，第二个第二存储电容器与第二存储电极重叠并且其间具有保护膜，并包括通过用于暴露出第二驱动电压供给线的第二孔与第二驱动电压供给线接触的透明电极。
13、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成源漏图案的步骤包括：
形成检测信号传送线，该检测信号传送线与数据线平行设置并与第二薄膜晶体管的第三漏极相连。
14、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：
制备与第一基板相对并且其间具有液晶层的第二基板；
在第二基板上形成用于划分单元区域并防止漏光的黑矩阵；以及
在黑矩阵划分的单元区域内形成滤色片。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述黑矩阵可形成在除与像素电极相对应的像素区域之外的区域以及用于在传感器薄膜晶体管中接收光光的光接收区域中。
16、一种液晶显示器，包括：
彼此粘接在一起的薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板，二者之间具有液晶层，所述薄膜晶体管阵列基板包括：
在基板上彼此交叉以限定设置像素电极的像素区域的栅线和数据线；
位于栅线和数据线交叉区域的第一薄膜晶体管；
检测具有图像信息的光并且提供有来自数据线的第一驱动电压的传感器薄膜晶体管；
与栅线基本上平行以向传感器薄膜晶体管提供第二驱动电压的驱动电压供给线；
用于存储充入像素电极内的像素电压的第一存储电容器；
用于存储传感器薄膜晶体管所检测到的信号的第二存储电容器；
用于提取存储在第二存储电容器内的检测信号的集成电路；
与第二存储电容器和栅线相连并用于向集成电路选择性地提供检测信号的第二薄膜晶体管；以及
与数据线基本上平行并且二者之间具有像素区域的检测信号传送线，该检测信号传送线用于将来自第二薄膜晶体管的检测信号传送到集成电路中。
17、根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，所述滤色片阵列包括用于在第二基板上划分单元区域并防止漏光的黑矩阵；以及用于在黑矩阵所划分的单元区域内形成的滤色片。
18、根据权利要求17所述的液晶显示器件，其特征在于，所述黑矩阵形成在除与像素电极相对应的像素区域之外的区域以及用于在传感器薄膜晶体管中接收光的光接收区域接收器内。
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