KR100931586B1

KR100931586B1 - 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR100931586B1
Application number: KR1020030024090A
Authority: KR
Inventors: 추교섭; 송준호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2009-12-14
Also published as: KR20040090154A

Abstract

투과율을 향상하기 위한 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치 및 제조방법이 개시된다. 제1 기판은 디스플레이 영역 및 지문 인식 영역에 형성되는 액정구동 박막 트랜지스터 및 액정구동 박막 트랜지스터 상부에 형성된 화소전극을 포함하고, 제2 기판은 지문 인식 영역에서 센싱 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터가 형성되고, 센싱 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터 상부의 지문 인식 영역 및 디스플레이 영역에 형성된 공통전극을 포함한다. 또한, 액정은 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 백라이트 어셈블리는 제1 기판 하부에 구성되어 제1 기판 및 제2 기판에 삼색광을 제공하며, 제1 기판은 공통전극이 액정과 직접 접촉되도록 제2 기판과 합착된다. 따라서, 기존에 비하여 컬러필터 기판이 불필요하므로, 투과율이 향상된다.

Description

지문 인식소자를 갖는 액정표시장치 및 제조방법{LIQUID DISPLAY DEVICE HAVING FINGERPRINTING DEVICE METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

도 1은 TFT 지문 인식기판을 실장한 TFT-LCD 패널을 가지는 셀룰러 폰의 개략적 사시도이다.

도 2는 도 1의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식소자를 내장한 액정표시장치의 동작 영역을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 4는 도 3의 개략적 구성 단면도이다.

도 5는 도 3의 지문 인식 영역에서 단위셀의 단면도이다.

도 6은 도 3의 디스플레이 영역에서 단위셀의 단면도이다.

도 7은 센싱 TFT의 부분 확대도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 9a 내지 도 9g는 제2 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 제조 공정 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

400 : 제1 기판 410 : 제2 기판

420 : 액정 500 : 액정구동 TFT

510 : 화소전극 530 : 스위칭 TFT

540 : 센싱 TFT 560 : 공통전극

본 발명은 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투과율을 향상시키기 위한 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.

아몰퍼스-실리콘(이하, a-Si) 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD: Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 평판 디스플레이 장치(FPD: Flat Panel Display)의 하나로서, 노트북 컴퓨터, 모니터, 텔레비전, 모바일 단말기 등에 널리 사용되고 있다.

여기서, a-Si TFT-LCD는 스위칭 기능을 가지고 있어 디스플레이 소자로 사용된다. 또한, a-Si TFT-LCD는 물질이 빛을 받으면 화학적으로 변하는 감광성이 있어 광 감지 센서로 사용되어 바이오 매트릭스(biometrics) 산업에도 널리 이용되고 있다.

바이오 매트릭스 산업은 지문, 음성, 얼굴, 손 또는 홍채와 같은 개인의 특유한 특징을 이용한 개인 인증 시스템에 관한 것이다. 여기서, 비용, 사용의 편의성 및 정확성의 측면에서 개인의 특유한 특징 중 지문을 이용한 개인 인증 방법이 널리 사용되고 있다.

일반적인 지문 인식장치에는 광학 센서를 이용하는 광학식과 실리콘 칩 기판의 센서를 이용한 반도체식이 있다.

광학식은 지문 영상의 품질이 높은 장점이 있지만 이미지 왜곡에 약하고 소형화가 어려우며 가격이 높은 단점이 있다. 특히, 다수의 렌즈 사용으로 경박 단소가 불가능하므로, 모바일 단말기 등에는 적합하지 않다.

한편, 반도체식 중 CMOS 공정을 활용하는 방식은 CMOS 공정으로 제작함에 의해 소형화가 가능하나, 정전기나 기타 외부 환경에 약하여 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.

점차적으로 모바일 단말기의 사용이 증가함에 따라 상기한 지문 인식센서는 모바일 단말기에 적합하도록 가볍고 소형일 뿐만 아니라 내구성 및 안정성이 요구되어지고 있다.

최근, 모발용으로서의 요구 조건을 만족하는 a-Si TFT 지문 인식장치가 개발되었고, 비교적 얇은 구조로써 높은 감광성을 얻을 수 있다.

여기서, 상기와 같은 a-Si TFT 지문 인식장치를 디스플레이 장치인 TFT-LCD에 결합한 복합형 TFT-LCD가 개발되고 있다. 즉, 상기한 지문 인식장치가 셀룰러 폰 등의 모발 기기의 액정표시장치에 결합된 형태의 복합형 TFT-LCD가 개발되고 있다.

도 1은 TFT 지문 인식기판을 실장한 TFT-LCD 패널을 가지는 셀룰러 폰의 개략적 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 셀룰러 폰은 컬러필터(110)를 가진 컬러필터 기판(120) 및 TFT 기판(130)으로 이루어진 TFT-LCD 패널(100), TFT-LCD 패널(100) 상부에 형성되고, a-Si의 전기 광학적 특성을 활용하는 a-Si 센서 방식을 사용한 TFT 지문 인식기판(200)을 포함한다.

여기서, TFT-LCD 패널(100)의 TFT 기판(130)은 유리와 같은 재질로 이루어진 제1 투명기판(132) 상에 형성된 TFT(134), 층간 절연막(136) 및 화소전극(138)을 포함한다. 또한, 컬러필터 기판(120)은 제2 투명기판(122) 상에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색화소들을 갖는 컬러필터(110)가 형성되고, 컬러필터 기판(120)은 액정층(140)을 사이에 두고 TFT 기판(130)과 대향하도록 TFT 기판(130)에 부착된다.

지문 인식기판(200)은 제3 투명기판(202) 상에 형성된 지문 인식을 위한 센서 TFT와 스위칭 TFT로 구성된 지문 인식 TFT(204), 지문 인식 TFT(204) 상부에 형성된 층간 절연물(206)을 포함한다.

상기한 바와 같이, TFT-LCD 패널 상부에 지문 인식기판이 부착됨에 따라 TFT-LCD 패널의 TFT 기판, 컬러필터 기판 및 지문 인식기판이 중첩되어 전체적인 투과도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 정확한 지문 인식을 위하여 지문 인식기판(200)은 TFT-LCD 패널(100)보다 높은 해상도를 갖는다. 예를 들어, 1:n의 종횡비(aspect ratio)를 가지는 1개의 TFT-LCD 픽셀(pixel)에 대하여 1:1의 종횡비를 가지는 TFT 지문 인식 셀(cell) n개가 대응한다.

따라서, 지문 인식기판(200)과 TFT-LCD 패널(100)간의 미스 얼라인(mis-align)이 발생하는 경우, 상기와 같이 TFT-LCD 패널(100)의 n배의 해상도를 가지는 지문 인식기판(200)의 개구율은 TFT-LCD 패널(100)의 개구율보다 n배 이상 감소하게 된다.

특히, TFT-LCD 패널(100)의 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이의 미스 얼라인이 발생하는 경우까지도 고려하면 개구율의 감소폭은 더욱 커지는 문제점이 있다. 그 결과, 설계 마진(margin)이 적어지고 제조공정 관리에 어려움이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 투과율을 향상시키기 위한 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 액정표시장치를 제조하기 위한 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제1 기판은 디스플레이 영역 및 지문 인식 영역에 형성되는 액정구동 박막 트랜지스터 및 액정구동 박막 트랜지스터 상부에 형성된 화소전극을 포함하고, 제2 기판은 지문 인식 영역에서 센싱 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터가 형성되고, 센싱 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터 상부의 지문 인식 영역 및 디스플레이 영역에 형성된 공통전극을 포함한다. 또한, 액정은 제1 기판 및 제2 기판 사이에 개재되고, 백라이트 어셈블리는 제1 기판 하부에 구성되어 제1 기판 및 제2 기판에 삼색광을 제공하며, 제1 기판은 공통전극과 액정이 직접 접촉되도록 제2 기판과 합착된다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 디스플레이 영역 및 지문 인식 영역에 형성되는 액정구동 박막 트랜지스터 및 액정구동 박막 트랜지스터 상부에 형성된 화소전극을 포함하는 제1 기판을 형성하고, 지문 인식 영역에서 센싱 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터가 형성되고, 센싱 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터 상부의 지문 인식 영역 및 디스플레이 영역에 형성된 공통전극을 포함하는 제2 기판을 형성하며, 제1 기판 및 제2 기판을 합착하고, 제1 기판 및 제2 기판 사이에 액정을 개재함에 따라 제조된다. 여기서, 제1 기판은 공통전극과 액정이 직접 접촉되도록 제2 기판과 합착되고, 제1기판 하부에는 삼색광을 발생하는 백라이트 어셈블리가 위치한다.

이러한, 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치 및 제조방법에 따르면, 투과율을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지문 인식소자를 내장한 액정표시장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식소자를 내장한 액정표시장치의 동작 영역을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 개략적 구성 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식소자를 내장한 액정표시장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 화상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 영역(300) 및 지문 인식을 위한 지문 인식 영역(310)을 포함한다. 여기서, 지문 인식 영역(310)은 지문 인식 동작을 수행하지 않는 경우에는 화상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 영역으로 사용될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치는 소정의 화상을 디스플레이하기 위한 제1 기판(400), 제1 기판(400)과 대향하여 구성되고, 지문을 인식하기 위한 제2 기판(410), 제1 기판(400)과 제2 기판(410) 사이에 개개된 액정(420)을 포함한다. 또한, 제1 기판(400) 하부에는 R,G,B의 삼색광을 발생하는 백라이트 어셈블리(430)가 형성된다.

이때, 제1 기판(400)은 액정을 구동하기 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT 라 칭함) 기판이고, 제2 기판(410)은 지문 인식을 위한 지문 인식기판이다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치는 R,G,B 색화소들에 의해 구성되는 컬러필터가 없고, R,G,B의 삼색광을 발생하는 백라이트 어셈블리(430)에 의해 컬러를 구현한다.

즉, 백라이트 어셈블리(430)로부터 R,G,B의 삼색광이 순차적으로 스위칭되고, 또한, R,G,B의 데이터 신호도 데이터 구동칩으로부터 순차적으로 스위칭됨에 따라, 사람 눈의 잔상에 의한 색혼합에 의해 컬러가 구현된다.

도 5는 도 3의 지문 인식 영역에서 단위셀의 단면도이고, 도 6은 도 3의 디 스플레이 영역에서 단위셀의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 지문 인식 영역에서의 액정표시장치는 외부로부터 인가되는 데이터 신호에 의해 액정을 구동하기 위한 액정구동 TFT(500) 및 화소전극(510)이 형성된 제1 기판(400), 지문 인식을 위한 스위칭 TFT(530), 센싱 TFT(540) 및 공통전극(560)이 형성된 제2 기판(410), 두 기판 사이에 개재된 액정(420)을 포함한다.

여기서, 제1 기판(400)은 제1 투명기판(501) 상에 액정구동 TFT(500), 유기 절연막(508) 및 화소전극(510)으로 이루어진 단위화소가 매트릭스 형태로 형성된 기판이다.

상기 액정구동 TFT(500)는 액정(420)을 구동하기 위한 스위칭 소자로서, 게이트 전극(502), 소오스 전극(503) 및 드레인 전극(504)을 갖는다. 이때, 게이트 전극(502)은 게이트 절연막(505)을 통하여 소오스 전극(503) 및 드레인 전극(504)과 절연 상태를 유지한다. 게이트 절연막(505) 상에는 게이트 전극(502)에 전원이 인가됨에 따라 소오스 전극(503)으로부터 드레인 전극(504)으로 전원을 인가하기 위한 액티브 패턴(506)이 형성되고, 액티브 패턴(506) 위로 소오스 전극(503) 드레인 전극(504)이 형성된다.

유기 절연막(508)은 액정구동 TFT(500)를 포함한 제1 투명기판(501) 전면에 형성되고, 유기 절연막(508) 상에는 액정구동 TFT(500)의 드레인 전극(504)을 부분적으로 노출시키기 위한 콘택홀(509)이 형성되어 있다.

또한, 화소전극(510)은 유기 절연막(508) 상부에 균일한 두께로 형성되고, 콘택홀(509)을 통해 드레인 전극(504)과 전기적으로 연결된다.

한편, 제2 기판(410)은 제2 투명기판(520) 상에 형성된 스위칭 TFT(530), 센싱 TFT(540), 저장 커패시터(550) 및 공통전극(560)을 포함한다.

여기서, 센싱 TFT(540)의 드레인 전극(541)은 외부 전원선(도시되지 않음)에 연결되어 있고, 센싱 TFT(540)의 소오스 전극(542)과 스위칭 TFT(530)의 소오스 전극(531)은 제1 전극(550a)을 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 스위칭 TFT(530)의 드레인 전극(532)은 센서 신호 출력 라인(도시되지 않음)에 연결되어 있다.

제2 전극(550b)은 제1 전극(550a)과 절연층(555)을 사이에 두고 위치하여, 제1 전극(550a)과 제2 전극(550b)은 저장 커패시터(Cst)(550)로서의 역할을 한다. 이때, 저장 커패시터(550)는 센싱 TFT(540)로 입력되는 광의 양에 비례하여 전하를 충전시키는 역할을 한다.

스위칭 TFT(530)의 소오스 전극(531)과 드레인 전극(532) 사이에는 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 제1 액티브 패턴(533)이 형성되고, 센싱 TFT(540)의 소오스 전극(542)과 드레인 전극(541) 사이에는 비정질 실리콘으로 이루어진 제2 액티브 패턴(543)이 형성된다. 여기서, 제2 액티브 패턴(543)에 일정 량 이상의 광이 수광되면 센싱 TFT(540)의 소오스 전극(542)과 드레인 전극(541)이 전기적으로 연결된다.

또한, 도 7은 센싱 TFT의 부분 확대도로써, 제2 액티브 패턴(543)은 센서 TFT(540)의 게이트 전극(544)보다 넓은 면적으로 가지도록 구성된다. 즉, 제2 액티브 패턴(543)은 제1 기판(400)의 공통전극(560)이 액정(420)과 직접 접촉되도록 제2 기판(410)과 합착되므로, 제2 기판(410)의 배면이 지문 인식을 위한 사용자의 손가락 접촉면이 된다. 따라서, 사용자의 손가락 지문 패턴에 광이 제대로 도달되고, 지문 패턴에 따른 광을 수광하기 위하여 제2 액티브 패턴(543)은 센싱 TFT(540)의 게이트 전극(544)보다 넓은 면적을 가진다.

또한, 스위칭 TFT(530)의 게이트 전극(534) 및 센싱 TFT(540)의 게이트 전극(544) 상부에는 소오스 전극(531,542) 및 드레인 전극(532,541)과 절연시키기 위한 게이트 절연막(545)이 형성된다. 스위칭 TFT(530)의 드레인 전극(532)과 소오스 전극(531)의 상부에는 광이 수광되는 것을 방지하기 위한 광 차단층(shielding layer)인 제1 블랙 매트릭스(570a)가 형성되고, 제2 투명기판(520) 외곽의 절연층(555) 상부에는 가장자리를 둘러싸도록 제2 블랙 매트릭스(570b)가 형성된다.

또한, 제1 블랙 매트릭스(570a) 및 제2 블랙 매트릭스(570b)가 형성된 제2 투명기판(520) 전면에는 보호막(580)이 형성되고, 보호막(580) 상부 전면에는 제1 기판(400) 상의 화소전극(510)에 상대적인 기준 전압(Vcom)을 제공하기 위한 공통전극(560)이 형성된다.

한편, 디스플레이 영역에서의 액정표시장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 액정구동 TFT(500) 및 화소전극(510)이 형성된 제1 기판(400), 공통전극(560)이 형성된 제2 기판(410) 및 두 기판 사이에 개재된 액정(420)을 포함한다.

여기서, 제1 기판(400)은 도 5와 동일한 구성을 가지므로, 동일 번호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 제2 기판(410)에는 제1 기판(400)의 화소전극(510)에 상대적인 기준 전압을 제공하기 위한 공통전극(560)이 제2 투명기판(520) 상에 형성된다. 즉, 디스플레이 영역에서는 화상만을 디스플레이 하는 영역이므로, 지문 인식을 위한 스위칭 TFT(530) 및 센싱 TFT(540)가 불필요하다.

여기서, 상기한 구성을 갖는 제1 기판(400)은 공통전극(560)이 액정(420)과 직접 접촉되도록 제2 기판(410)과 합착된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 동작은 다음과 같다.

먼저, 지문 인식을 위한 지문 인식 동작을 설명한다.

사용자가 손가락의 지문을 제2 기판(410)의 배면쪽에 밀착하면, 제1 기판(400) 하부의 위치하는 백라이트 어셈블리(430)으로부터 발생된 광이 제1 기판(400)과 액정(420)을 거친 후 제2 기판(410)으로 입사된다. 제2 기판(410)으로 입사된 광은 지문 패턴에 따라 반사되어 센싱 TFT(540)의 제2 액티브 패턴(543)에 수광된다.

그 결과, 센싱 TFT(540)가 도통되어 저장 커패시터(550)는 입력되는 광의 양에 비례하는 전하가 충전된다. 이때, 지문의 튀어나온 부분인 지문의 산과 움푹 들어간 부분인 지문의 골에서의 광의 반사율이 다르고, 그에 따라 저장 커패시터(550)에 입력되는 광의 양이 다르다.

스위칭 TFT(530)는 저장 커패시터(550)에 입력되는 광에 따라 충전되는 전하량을 읽어내고, 읽어낸 전하량을 센싱 신호 출력라인(도시되지 않음)을 통해 외부 로 출력함에 따라 지문을 인식한다.

이때, 액정표시장치는 지문 인식 영역(310)에서 투과도를 최대로 하기 위하여 백라이트 어셈블리로부터의 R,G,B 삼색광이 모두 투과되어 백색(White)광을 나타낼 수 있도록 데이터 신호를 출력한다. 즉, 액정표시장치의 데이터 구동칩은 R,G,B의 삼색광을 제어하기 위한 전압을 인가하지 않음에 따라 백라이트 어셈블리로부터의 삼색광이 모두 투과되어 백색광이 나타난다.

다음, 디스플레이 동작시에는 지문 인식 영역의 스위칭 TFT(530) 및 센싱 TFT(540)는 동작하지 않고, 제1 기판(400)의 액정구동 TFT(500)만 동작함에 따라 액정표시장치의 디스플레이 영역(300) 및 지문 인식 영역(310)에서 모두 디스플레이가 수행된다.

이와 같이 구성되어 동작되는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법을 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정의 화소를 디스플레이하기 위한 액정구동 TFT(500)를 갖는 제1 기판(400)을 제작한다(S800).

이어, 지문 인식을 위한 스위칭 TFT(530) 및 센싱 TFT(540)를 갖는 제2 기판(410)을 제작하고(S802), 제작된 제1 기판(400)과 제2 기판(410)을 합착한 후(S804), 합착된 제1 기판(400)과 제2 기판(410) 사이에 액정(420)을 개재함(S806)에 따라 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제작을 완료한다.

이때, 제1 기판(400)의 공통전극(560)이 액정(420)과 직접 접촉되도록, 제1 기판(400)과 제2 기판(410)이 합착된다. 즉, 제1 기판(400) 상부에 위치하는 제2 기판(410)이 뒤집어져서 합착된다.

여기서, 제1 기판 및 제2 기판의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제1 기판은 일반적인 액정표시장치의 TFT 기판 제조방법과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9a를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어 등으로 이루어진 제2 투명기판(520) 상에 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어진 제1 금속막(도시되지 않음)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 상기 금속막을 패터닝하여 제1 게이트 전극(534) 및 제2 게이트 전극(544)을 형성한다. 여기서, 제1 게이트 전극(534)은 스위칭 TFT(530)의 게이트 전극이고, 제2 게이트 전극(544)은 센싱 TFT(540)의 게이트 전극이다.

이어, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 게이트 전극(534) 및 제2 게이트 전극(544)이 형성된 제2 투명기판(520)의 전면에 실리콘 질화물(SiNx)을 플라즈마 화학기상증착(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하, PECVD 라 칭함) 방법에 의해 증착하여 게이트 절연막(545)을 형성한다.

상기 게이트 절연막(545) 상에 비정질 실리콘막(a-Si) 및 n+ 비정질 실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착하고, 상기 증착된 실리콘막을 패터닝하여 제1 액티브 패턴(533) 및 제2 액티브 패턴(543)을 형성한다. 여기서, 제2 액티브 패턴(543)은 제2 게이트 전극(544)보다 넓은 면적을 가지도록 형성된다.

도 9c를 참조하면, 상기 결과물의 전면에 크롬(Cr)과 같은 제2 금속막(도시되지 않음)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 상기 제2 금속막을 패터닝하여 제1 및 제2 소오스 전극(531,542)과 제1 및 제2 드레인 전극(532,541)을 형성한다. 이로써, 스위칭 TFT(530) 및 센싱 TFT(540)의 제조를 완료한다.

도 9d를 참조하면, 저장 커패시터(550)의 하부 전극을 만들기 위하여 상기 결과물 상에 ITO(Indium Tin Oxide)를 적층한 후 패터닝하여 제1 전극(550a)을 형성한다. 이때, 제1 소오스 전극(531)과 제2 소오스 전극(542)은 제1 전극(550a)에 의해 전기적으로 연결된다. 이어, 상기 제1 전극(550a)이 형성된 제2 투명기판(520) 전면에 실리콘 질화물을 PECVD 방법에 의해 증착하여 절연층(555)을 형성한다.

이어, 도 9e에 도시된 바와 같이, 저장 커패시터(550)의 상부 전극을 만들기 위하여 제1 전극(550a)과 대향하도록 절연층(555) 상에 ITO를 적층한 후 패터닝하여 제2 전극(550b)을 형성한다. 여기서, 제1 전극(550a), 절연층(555) 및 제2 전극(550b)에 의해 저장 커패시터(550)가 구성된다.

또한, 도 9f에 도시된 바와 같이, 스위칭 TFT(530)의 드레인 전극(532)과 소오스 전극(531) 상부에는 광이 수광되는 것을 방지하기 위한 제1 블랙 매트릭스(570a)가 형성되고, 제2 투명기판(520)의 외곽 영역에는 가장 자리를 둘러싸도록 제2 블랙 매트릭스(570b)가 형성된다. 이때, 제2 블랙 매트릭스(570b)는 제1 및 제2 게이트 전극(534,544)을 형성하기 위한 제1 금속막 또는 제1 및 제2 소오스 전극(532,541)을 형성하기 위한 제2 금속막에 의해 형성될 수 있다.

이어, 제1 및 제2 블랙 매트릭스(570a,570b)가 형성된 제2 투명기판(520) 전면에 보호막(580)을 형성한다.

도 9g에 도시된 바와 같이, 보호막(580)을 포함한 제2 투명기판(520) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)를 적층한 후 패터닝하여 제1 기판(400)의 화소전극(510)에 상대적인 기준 전압을 제공하기 위한 공통전극(560)을 형성한다. 이로써, 제2 기판(410)의 제작을 완료한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지문 인식소자를 내장한 액정표시장치는 액정구동 TFT가 형성된 제1 기판, 센싱 TFT 및 스위칭 TFT를 가지는 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되는 액정을 포함한다. 여기서, 액정구동 TFT 상부에 형성된 화소전극과 센싱 TFT 및 스위칭 TFT 상부에 형성된 공통전극이 대향되는 형태로 위치 TFT와 액정구동 TFT가 대향되는 형태를 갖도록 제1 기판과 제2 기판이 합착된다. 또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1 기판 하부에 형성되고, 삼색광을 발생하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

그러므로, 본 발명은 백라이트 어셈블리로부터의 광이 TFT 기판 및 지문 인식기판의 2장의 기판을 통과하므로, 기존에 비하여 투과율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 TFT 기판 상부에 컬러필터 기판 대신에 지문 인식기판을 형 성하므로, 기존의 지문 인식기판과 TFT 기판 및 컬러필터 기판으로 구성된 액정표시패널간의 미스 얼라인 문제를 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

화상을 디스플레이하기 위한 디스플레이 영역 및 지문 인식을 위한 지문 인식 영역을 포함하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치에 있어서,

제1 투명기판, 상기 제1 투명기판 위의 상기 디스플레이 영역 및 상기 지문 인식 영역에 형성되는 액정구동 박막 트랜지스터 및 상기 액정구동 박막 트랜지스터 상부에 형성된 화소전극을 포함하는 제1 기판;

상기 제1 투명기판과 대향하는 제2 투명기판, 상기 제2 투명기판 위의 상기 지문 인식 영역에 형성된 센싱 박막 트랜지스터, 상기 센싱 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 스위칭 박막 트랜지스터, 및 상기 센싱 박막 트랜지스터 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터가 형성된 상기 제2 투명기판 위의 상기 지문 인식 영역 및 상기 디스플레이 영역에 전체에 형성된 공통전극을 포함하는 제2 기판;

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 상기 액정구동 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 액정; 및

상기 제1 기판 하부에 구성되어 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 삼색광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함하고,

상기 제1 기판은 상기 공통전극이 상기 액정과 직접 접촉되도록 제2 기판과 합착되는 것을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 액정구동 박막 트랜지스터와 상기 스위칭 박막 트랜지스터는 상기 백라이트 어셈블리로부터의 광이 상기 스위칭 박막 트랜지스터로 유입되는 것을 차단하기 위하여 서로 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 센싱 박막 트랜지스터는

상기 제2 투명기판 상에 형성된 게이트 전극;

상기 게이트 전극 상부에 형성되고, 상기 게이트 전극보다 넓은 면적을 가지는 액티브 패턴; 및

상기 액티브 패턴 상부에 형성되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 기판은 가장자리를 둘러싸도록 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치.
소정의 화상을 디스플레이하기 위한 디스플레이 영역 및 지문 인식을 위한 지문 인식 영역을 포함하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

제1 투명기판 위의 상기 디스플레이 영역 및 상기 지문 인식 영역 전체에 배치되는 액정구동 박막 트랜지스터 및 상기 액정구동 박막 트랜지스터 상부에 배치되는 화소전극을 포함하는 제1 기판을 형성하는 단계;

제2 투명기판 위의 상기 지문 인식 영역에 배치되는 센싱 박막 트랜지스터, 상기 센싱 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 스위칭 박막 트랜지스터, 및 상기 센싱 박막 트랜지스터 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터를 포함하는 상기 제2 투명기판 위의 상기 지문 인식 영역 및 상기 디스플레이 영역 전체에 배치되는 공통전극을 포함하는 제2 기판을 형성하는 단계;

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 합착하는 단계; 및

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 액정을 개재하는 단계를 포함하고,

상기 제1 기판은 상기 공통전극이 상기 액정에 직접 접촉되도록 상기 제2 기판과 합착되고,

상기 제1기판 하부에는 삼색광을 발생하는 백라이트 어셈블리가 위치함을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 액정구동 박막 트랜지스터와 상기 스위칭 박막 트랜지스터는 상기 백라이트 어셈블리로부터의 광이 상기 스위칭 박막 트랜지스터로 유입되는 것을 차단하기 위하여 서로 대응하는 위치에 형성됨을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 제2 기판을 형성하는 단계는

상기 제2 투명기판 상에 상기 센싱 박막 트랜지스터의 제1 게이트 전극 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극을 각각 형성하는 단계;

상기 제1 게이트 전극 및 상기 제2 게이트 전극을 포함한 상기 제2 투명기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

상기 게이트 절연막 상부에 상기 제1 게이트 전극보다 넓은 면적을 가지는 제1 액티브 패턴을 형성하고, 상기 제2 게이트 전극에 대응하는 제2 액티브 패턴을 형성하는 단계;

상기 제1 및 제2 액티브 패턴 상에 제1 및 제2 소오스 전극과 상기 제1 및 제2 드레인 전극을 형성하는 단계; 및

상기 제1 및 제2 소오스 전극과 상기 제1 및 제2 드레인 전극 상부에 상기 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 제2 투명기판의 외곽을 둘러싸는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 액정구동 박막 트랜지스터와 상기 스위칭 박막 트랜지스터는 상기 백라이트 어셈블리로부터의 광이 상기 스위칭 박막 트랜지스터로 유입되는 것을 차단하기 위하여 서로 대응하는 위치에 형성됨을 특징으로 하는 지문 인식소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법.