KR20090095890A - Liquid crystal display device interated touch panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터치 패널 일체형 액정표시장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 외부로부터의 적(R), 녹(G), 청(B) 데이터를 패널(panel)에 출력하는 데이터 라인과, 패널상의 특정 위치를 인식하거나 혹은 이미지를 읽어내어 그 신호를 제어부로 보내는 리드-아웃(read out) 라인간 발생하는 기생 용량에 의한 신호 간섭을 배제하여 구성한 터치 패널 일체형 액정표시장치에 관련된다.The present invention relates to a touch panel integrated liquid crystal display device, and more particularly, a data line for outputting red (R), green (G), and blue (B) data from the outside to a panel, and a specific position on the panel. The present invention relates to a touch panel integrated liquid crystal display configured to exclude signal interference due to parasitic capacitance occurring between read-out lines that recognize or read an image and transmit the signal to a controller.
일반적으로, 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과 상기 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. 여기서, 액정표시패널은 서로 대향하여 합착하는 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀 갭을 유지하기 위하여 위치하는 스페이서(spacer)와, 그 셀 갭에 채워진 액정을 포함한다. In general, the liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal display panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal display panel. The liquid crystal display panel includes a thin film transistor array substrate and a color filter substrate bonded to each other, a spacer positioned to maintain a constant cell gap between the two substrates, and a liquid crystal filled in the cell gap.
박막트랜트랜지스터 어레이기판은 서로 교차하여 형성된 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 형성된 스위 치소자인 박막트랜지스터와, 액정 셀 단위로 형성되어 박막트랜지스터에 접속된 화소전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 이때, 게이트 라인과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압 신호를 화소 전극에 공급한다.The thin film transistor array substrate includes a plurality of gate lines and data lines formed to cross each other, a thin film transistor which is a switch element formed at each intersection of the gate lines and data lines, and a liquid crystal cell unit connected to the thin film transistor. Pixel electrodes and the like, and an alignment film coated thereon. At this time, the gate line and the data lines are supplied with signals from the driving circuits through the respective pad units. The thin film transistor supplies a pixel voltage signal supplied to the data line to the pixel electrode in response to a scan signal supplied to the gate line.
컬러필터기판은 액정 셀 단위로 형성된 R, G, B의 컬러필터들과, 그 컬러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙매트릭스와, 액정 셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통전극과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.The color filter substrate includes R, G, and B color filters formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for distinguishing between the color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage to the liquid crystal cells in common; It consists of an orientation film apply | coated on them.
액정표시패널은 이와 같은 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입한 후 봉입함으로써 완성된다.The liquid crystal display panel is completed by separately manufacturing such a thin film transistor array substrate and a color filter substrate, bonding them, injecting liquid crystal, and then encapsulating the liquid crystal display panel.
또한, 종래에는 단순한 디스플레이 기능뿐 아니라, 더 나아가서 외부 문서 또는 외부 이미지를 센싱하여 디스플레이할 수 있는 기능을 가진 액정표시장치가 소개된 바 있다. In addition, in the related art, a liquid crystal display device having a function of sensing and displaying an external document or an external image as well as a simple display function has been introduced.
이하에서는, 이러한 외부 이미지를 센싱할 수 있는 종래의 이미지 센싱 소자에 대하여 간략하게 살펴보고자 한다. Hereinafter, a brief description will be made of a conventional image sensing device capable of sensing such an external image.
도 1은 이미지 센싱 소자를 구비한 일반적인 액정표시장치의 화소 구조를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 제1절단선(I-I')과 제2절단선(II-II')을 따라 본 단면도이며, 도 3은 도 1의 단위 화소에 형성된 이미지 센싱 소자를 포함하는 회로도이다. FIG. 1 is a plan view illustrating a pixel structure of a general liquid crystal display having an image sensing element, and FIG. 2 is along a first cutting line I-I 'and a second cutting line II-II' of FIG. 1. 3 is a circuit diagram illustrating an image sensing device formed in a unit pixel of FIG. 1.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 어레이기판은 이미지를 센싱하는 포토 TFT(40)와, 그 포토 TFT(40)에 접속된 스토리지 커패시터(80), 스토리지 커패시터(80)를 사이에 두고 포토 TFT(40)와 반대방향, 혹은 인접하여 위치하는 스위칭 TFT(60)를 구비한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the thin film transistor array substrate includes a
이때, 포토 TFT(40)는 기판(10)상에 형성된 게이트 전극(11)과, 게이트 절연막(13)을 사이에 두고 게이트 전극(11)과 중첩되는 활성층(14), 그 활성층(14)과 전기적으로 접속되는 구동 소스전극(16), 구동 소스전극(16)과 마주보는 구동 드레인전극(17)을 구비한다. 활성층(14)은 구동 소스전극(16) 및 구동 드레인전극(17)과 중첩(overlap)하여 형성되고 구동 소스전극(16)과 구동 드레인전극(17) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 구동 소스전극(16) 및 구동 드레인전극(17)과 오믹 콘택(ohmic contact)을 위한 오믹콘택층(15)이 더 형성된다. 이와 같은 구성을 통해 포토 TFT(40)는 문서, 사람의 지문, 혹은 터치 펜(pen) 등 소정의 이미지에 의해 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다.At this time, the photo TFT 40 includes the
스토리지 커패시터(80)는 포토 TFT(40)의 게이트 전극(11)이 연장되어 형성된 스토리지 하부전극과 포토 TFT(40)의 구동 드레인전극(17)이 연장되어 형성된 스토리지 상부전극이 오버랩되어 형성되며, 이러한 스토리지 커패시터(80)는 포토 TFT(40)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다.The
스위칭 TFT(60)는 기판(10)상에 형성된 게이트 전극(11)과, 게이트 전극(11)에 일부가 오버랩되어 형성된 소스전극(16), 소스전극(16)과 마주보는 드레인전극(17)과, 게이트전극(11)과 중첩되고 소스전극(16)과 드레인전극(17) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 소스전극(16) 및 드레인전 극(17)과 서로 중첩되어 형성되고 소스전극(16)과 드레인전극(17) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 소스전극(16) 및 드레인전극(17)과 오믹 콘택을 위한 오믹콘택층(15)이 더 형성된다.The switching
그러면, 도 3을 함께 참조하여 이미지 센싱 소자, 즉 포토 TFT의 구동 방법을 간략하게 살펴본다.Next, a method of driving an image sensing device, that is, a photo TFT, will be briefly described with reference to FIG. 3.
예컨대 포토 TFT(40)의 구동 소스전극(16)에 약 10V 정도의 구동전압이 인가되고, 게이트 전극(11)에는 약 -5V 정도의 전압이 인가되어 활성층(14)에 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(16)에서 채널을 경유하여 구동 드레인전극(17)으로 흐르는 광전류(photo current) 경로가 발생한다. 광전류 경로는 구동 드레인전극(17)에서 연장되어 형성된 스토리지 상부전극으로 흐르게 됨과 동시에 스토리지 하부전극은 포토 TFT(40)의 게이트 전극(11)과 접속되어 있으므로 스토리지 커패시터(80)에는 광전류에 의한 전하가 충전된다. 이와 같이 스토리지 커패시터(80)에 충전된 전하는 스위칭 TFT(60)에 전달되어 포토 TFT(40)에 의해 센싱된 이미지를 읽어낼 수 있게 된다.For example, a driving voltage of about 10V is applied to the
그런데, 종래와 같이 R, G, B의 특정 단위 화소에서 데이터 라인(18)과 인접하여 리드 아웃 라인(19)이 형성되는 경우 데이터 라인(18)과 리드 아웃 라인(19)간 기생 용량이 발생하게 되는데, 이때 포토 TFT(40)에 센싱되어 리드 아웃 라인(19)을 통해 흐르는 전류의 양, 혹은 신호가 매우 작기 때문에 데이터 라인(18)에 인가되는 데이터 신호의 변화가 포토 TFT(40)에 의해 센싱되는 신호에 커플링(coupling)됨으로써 일종의 노이즈(noise)로 작용하게 된다.However, when the
결국 리드 아웃 라인을 통한 노이즈의 발생은 액정표시장치의 오동작을 발생시키는 등 액정표시장치의 제품에 대한 신뢰성을 저하시키게 된다.As a result, generation of noise through the lead-out line may cause malfunction of the liquid crystal display, such as to lower the reliability of the product of the liquid crystal display.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 R, G, B의 단위 화소 중 특정 단위 화소에서 이미지를 센싱하는 포토 TFT의 리드 아웃 라인을 데이터 라인으로부터 독립적으로 위치하도록 배치·형성한 터치 패널 일체형 액정표시장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to arrange a lead out line of a photo TFT that senses an image at a specific unit pixel among R, G, and B unit pixels independently from a data line. A liquid crystal display device with integrated touch panel is provided.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 패널 일체형 액정표시장치는 R, G, B 각각의 단위화소영역을 포함하여 화소를 이루는 화소 영역과; 상기 R, G, B의 단위화소마다 구비되는 제1 TFT와; 상기 R, G, B의 단위화소 중 하나의 단위 화소에 형성되는 제2 TFT와; 상기 제2 TFT가 위치하는 단위 화소에서 서로 전기적으로 접속하여 형성되고, 외부로부터의 광을 센싱하는 포토 TFT와; 상기 R, G, B의 단위 화소를 단변에서 수평한 방향으로 각각 구획하고, 상기 제1 TFT 및 제2 TFT를 구동시키되 상기 제2 TFT는 제1 TFT의 이전 신호에 의해 구동되도록 하는 다수의 게이트 라인과; 상기 R, G, B의 단위 화소를 장변에서 수직한 방향으로 구획하고, 상기 화소를 이루는 R, G, B의 단위 화소 중 상기 포토 TFT가 형성되는 단위 화소의 장변 일측에서 서로 다른 단위 화소를 각각 관장하도록 나란하게 인접하여 형성되는 복수 개의 데이터 라인과; 상기 R, G, B의 단위 화소 중 상기 포토 TFT가 형성되는 단위 화소의 타측 장변에서 수직한 방향으로 독립되어 형성되고, 상기 제2 TFT에 전기적으로 접속되어 상기 포토 TFT로부터 센싱된 신호를 전송하는 리드- 아웃 라인과; 상기 게이트 라인과 서로 나란하게 형성되고, 상기 포토 TFT의 게이트 전극 및 소스 전극에 각각 접속하는 제1구동전압 라인 및 제2구동전압 라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch panel integrated liquid crystal display device comprising: a pixel area including pixels of R, G, and B units; A first TFT provided for each unit pixel of R, G, and B; A second TFT formed in one unit pixel of the R, G, and B pixel units; A photo TFT formed by being electrically connected to each other in a unit pixel in which the second TFT is located, and sensing light from the outside; A plurality of gates each partitioning the unit pixels of R, G, and B in a horizontal direction from a short side and driving the first TFT and the second TFT, wherein the second TFT is driven by a previous signal of the first TFT; Lines; The unit pixels of R, G, and B are divided in a direction perpendicular to the long side, and different unit pixels are formed on one side of the long side of the unit pixel in which the photo TFT is formed among the R, G, and B unit pixels. A plurality of data lines formed adjacent to each other so as to be managed; The R, G and B unit pixels are independently formed in a direction perpendicular to the other long side of the unit pixel on which the photo TFT is formed, and are electrically connected to the second TFT to transmit a signal sensed from the photo TFT. Lead-out line; And a first driving voltage line and a second driving voltage line which are formed in parallel with the gate line and connected to the gate electrode and the source electrode of the photo TFT, respectively.
또한, 본 발명에 따른 다른 하나의 터치 패널 일체형 액정표시장치는 R, G, B 각각의 단위화소영역을 포함하여 화소를 이루는 화소 영역과; 상기 R, G, B의 단위화소마다 구비되는 제1 TFT와; 상기 R, G, B의 단위화소 중 하나의 단위 화소에 형성되는 제2 TFT와; 상기 제2 TFT가 위치하는 단위 화소에서 서로 전기적으로 접속하여 형성된 센싱 소자와; 상기 R, G, B의 단위 화소를 단변(短邊)에서 수평한 방향으로 각각 구획하고, 상기 제1 TFT 및 제2 TFT를 구동시키되 상기 제2 TFT는 제1 TFT의 이전 신호에 의해 구동되도록 하는 다수의 게이트 라인과; 상기 R, G, B의 단위 화소를 장변(長邊)에서 수직한 방향으로 구획하고, 상기 화소를 이루는 R, G, B의 단위 화소 중 상기 포토 TFT가 형성되는 단위 화소의 장변 일측에서 서로 다른 단위 화소를 각각 관장하도록 나란하게 인접하여 형성되는 복수 개의 데이터 라인과; 상기 R, G, B의 단위 화소 중 상기 포토 TFT가 형성되는 단위 화소의 타측 장변에서 수직한 방향으로 독립되어 형성되고, 상기 제2 TFT에 전기적으로 접속되어 상기 포토 TFT로부터 센싱된 신호를 전송하는 리드-아웃 라인(read out line)과; 상기 게이트 라인과 서로 나란하게 형성되고, 상기 포토 TFT의 게이트 전극 및 소스 전극에 각각 접속하는 제1구동전압 라인 및 제2구동전압 라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, another touch panel integrated liquid crystal display according to the present invention includes: a pixel region including pixels of R, G, and B units; A first TFT provided for each unit pixel of R, G, and B; A second TFT formed in one unit pixel of the R, G, and B pixel units; A sensing element formed by electrically connecting each unit pixel in which the second TFT is located; Each of the R, G, and B unit pixels is partitioned in a horizontal direction from a short side, and the first TFT and the second TFT are driven, but the second TFT is driven by the previous signal of the first TFT. A plurality of gate lines; The unit pixels of R, G, and B are divided in a direction perpendicular to the long side, and are different from one side of the long side of the unit pixel in which the photo TFT is formed among the R, G, and B unit pixels. A plurality of data lines formed adjacent to each other so as to manage the unit pixels; The R, G and B unit pixels are independently formed in a direction perpendicular to the other long side of the unit pixel on which the photo TFT is formed, and are electrically connected to the second TFT to transmit a signal sensed from the photo TFT. Read out lines; And a first driving voltage line and a second driving voltage line which are formed in parallel with the gate line and connected to the gate electrode and the source electrode of the photo TFT, respectively.
상기의 구성 결과, 본 발명에 따른 액정표시장치는 포토 TFT가 형성된 단위 화소로부터 미세한 전류 신호를 출력하는 리드 아웃 라인과 외부로부터 데이터신호가 입력되는 데이터 라인을 서로 독립적으로 위치하도록 설계함으로써 그 결과 리드 아웃 신호에 발생하는 노이즈 문제를 개선하여 액정표시장치의 오동작 등을 방지할 수 있다.As a result of the above configuration, the liquid crystal display according to the present invention is designed so that the lead-out line for outputting a fine current signal from the unit pixel on which the photo TFT is formed and the data line to which the data signal is input from the outside are positioned independently of each other. The noise problem occurring in the out signal can be improved to prevent malfunction of the liquid crystal display.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치 패널 일체형 액정표시장치에 대하여 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.Hereinafter, a touch panel integrated liquid crystal display according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 터치 패널 일체형 액정표시장치의 화소 구조를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4의 제3절단선(III-III') 및 제4절단선(IV-IV')을 따라 본 단면도이며, 도 6은 도 4의 단위 화소에 형성된 이미지 센싱소자를 포함하는 회로도이다.4 is a plan view illustrating a pixel structure of a touch panel integrated liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is along a third cutting line III-III 'and a fourth cutting line IV-IV' of FIG. 4. 6 is a circuit diagram illustrating an image sensing device formed in a unit pixel of FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 패널 일체형 액정표시장치는 화소를 구성하는 R, G, B의 단위 화소 중 하나의 단위 화소에 외부로부터의 이미지를 센싱하기 위한 포토 TFT(140)를 포함하는데, 이때 포토 TFT(140)를 포함하는 단위 화소의 좌·우측 장변(長邊) 방향에는 그 일측에서 각각 나란하게 형성되어 서로 다른 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118a, 118b)과 동일 단위 화소의 타측에서 독립되어 형성돼 포토 TFT(140)로부터 센싱된 신호를 읽어내는 리드-아웃 라인(119)을 갖는 박막트랜지스터 어레이기판과, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 셀 갭을 유지하여 합착된 컬러필터기판, 그리고 상기 두 기판 사이의 셀 갭에 형성 된 액정층, 및 상기 합착된 두 기판의 배면(背面)에 구비되어 빛을 제공하는 백라이트 장치를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 4, the touch panel integrated liquid crystal display according to the present invention includes a
박막트랜지스터 어레이기판상에는 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 다수의 게이트 라인(112)과 데이터 라인(118, 118a, 118b) 및 리드 아웃 라인(119)이 서로 교차·형성되어 R, G, B의 단위화소영역이 정의(혹은 구획)되는데, 그 R, G, B의 단위화소영역을 하나의 화소 단위로 하는 화소 영역과, 상기 R, G, B의 단위화소영역 중 하나의 단위화소영역의 일측에 형성되어 외부로부터 광 혹은 이미지를 검출하는 포토 TFT(140), 그 포토 TFT(140)에 접속된 제2스토리지 커패시터(180), 및 제2스토리지 커패시터(180)를 사이에 두고 포토 TFT(140)와 반대방향에 위치하여 리드 아웃 라인(119)에 접속되는 제2 TFT(160)가 포함하여 구비되어 있다. As shown in the drawing, a plurality of
여기서, 제2 TFT(160)는 상기 제1 TFT(150)에 인가되는 이전 단계의 스캔 신호(혹은 게이트 전압)에 턴-온되어 포토 TFT(140)로부터 검지된 신호를 제2 TFT(160)를 통해 리드 아웃 라인(119)으로 출력하게 된다. Here, the
또한, 박막트랜지스터 어레이기판은 다수의 게이트 라인(112)과 데이터 라인(118, 118a, 118b)이 서로 교차·형성된 교차부에 제1 TFT(150)를 구비하고 있다. 이때, 제1 TFT(150)는 각각의 R, G, B의 단위 화소의 가장자리영역에 형성된 공통전압배선(112a) 혹은 리페어(repair) 배선과 화소 전극(121)이 오버랩되어 형성된 제1스토리지 커패시터(170)와 접속하고 있다.In addition, the thin film transistor array substrate includes a
그리고, 도면에서와 같이 화소 영역을 기준으로 볼 때 B의 단위화소영역과 R의 단위화소영역간에는 단위 화소의 장변(長邊)과 수평한 방향 혹은 게이트 라 인(112)과 수직한 방향으로 리드 아웃 라인(119)이 독립되어 형성돼 있고, 반면 R의 단위화소영역과 G의 단위화소영역간에는 R의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118a)과 G의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118b)이 서로 나란하게 소정 간격을 두고 형성되어 있다.As shown in the drawing, a lead between the unit pixel region of B and the unit pixel region of R is read in the horizontal direction or the direction perpendicular to the
그 결과, 화소 영역에서 B의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118)과 R의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118a)간 거리는, R의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118a)과 G의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118b)간 거리가 서로 다르게 형성되어 있다.As a result, the distance between the
물론 이는 다른 방식으로 변경되어 이해될 수도 있다. 예컨대, 화소 영역을 기준으로 볼 때 G의 단위화소영역과 B의 단위화소영역간에는 G의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118b)과 B의 단위 화소를 관장하는 데이터 라인(118)이 서로 나란하게 소정 간격을 두고 형성되는 반면, R의 단위화소영역과 G의 단위화소영역간에는 리드 아웃 라인(119)이 수직한 방향으로 독립되어 형성될 수 있다. Of course, this may be understood in other ways. For example, when referring to the pixel area, the
따라서 이러한 예들은 화소를 구성하는 R, G, B의 단위 화소를 어떻게 배열하느냐에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로 그것에 특별히 한정하는 것은 아니며, 무엇보다 화소를 구성하는 특정 단위 화소에 형성돼 이미지를 센싱하여 출력하는 포토 TFT(140)에 접속된 리드 아웃 라인(119)을 데이터 라인(118, 118a, 118b)과 독립되어 형성하는 것이 요구되고 있다.Therefore, these examples may vary depending on how the unit pixels of R, G, and B constituting pixels are arranged, and thus are not particularly limited thereto. Above all, they are formed on specific unit pixels constituting the pixel to sense and output an image. The lead-out
이를 통해, 포토 TFT(140)로부터 센싱되어 리드 아웃 라인(119)으로 출력되는 미세한 신호는 외부로부터 데이터 라인(118, 118a, 118b)로 통해 입력되는 데이 터 신호로부터 자유롭게 됨으로써 노이즈와 같은 신호 왜곡 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.Through this, the minute signal sensed from the
또한 R, G, B의 단위화소영역에서 포토 TFT(140) 및 제2 TFT(160)가 위치하는 단위화소영역의 단변(短邊) 일측에는 그 이전 단(혹은 이전 수평라인)에 형성된 R, G, B의 단위 화소를 각각 관장하는 게이트 라인(112)에 수평하게 배치되어 포토 TFT(140)를 구동시키는 제1구동전압 라인(112b) 및 제2구동전압 라인(112c)이 형성되어 있는데, 이때 제1구동전압 라인(112b)은 포토 TFT(140)를 온/오프 시키기 위한 구동전압 라인이며, 제2구동전압 라인(112c)은 포토 TFT(140)의 소스 전극에 인가되는 구동전압 라인이다. In addition, R formed at the previous stage (or the previous horizontal line) at one side of the short side of the unit pixel region in which the
제1 TFT(150)는 게이트 라인(112)에 접속된 게이트 전극과, 데이터 라인(118, 118a, 118b)에 접속된 소스 전극과, 화소 전극(121)에 접속된 드레인 전극과, 게이트 전극과 오버랩되고 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 활성층, 즉 비정질 실리콘층을 구비하고 있다. 이때 활성층은 소스 전극 및 드레인 전극과 일부가 오버랩되어 형성되고 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층 위에는 소스 전극 및 드레인 전극과 오믹 콘택을 위한 오믹콘택층, 즉 n+ 비정질 실리콘층이 더 형성되어 있다. 여기서, 활성층 및 오믹콘택층은 반도체 패턴이라 통칭될 수 있다. 이와 같은 제1 TFT(150)는 게이트 라인(112)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(118, 118a, 118b)에 공급되는 화소 전압 신호가 화소 전극(121)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소 전극(121)은 보호막에 형성된 제1콘택홀을 통해 제1 TFT(150)의 드레인 전극과 접속된다. 화소 전극(121)은 충전된 화소 전압에 의해 컬러필터기판상에 형성된 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되고 이때 백라이트로부터 화소 전극(121)을 경유하여 입사되는 광이 기판을 투과하게 된다.The
제1스토리지 커패시터(170)는 앞서 언급된 바 있는데 공통전압배선(112a)과 게이트 절연막 및 보호막을 사이에 두고 화소전극이 오버랩되어 형성되는데, 이와 같은 제1스토리지 커패시터(170)는 화소 전극(121)에 충전된 화소 전압이 다음 화소 전압이 충전될 때까지 유지되도록 한다.As described above, the
포토 TFT(140)는 제1구동전압 라인(112b)에서 연장되어 형성된 게이트 전극과 게이트 절연막을 사이에 두고 게이트 전극에 오버랩되어 형성된 활성층, 활성층과 전기적으로 접속됨과 아울러 제2구동전압 라인(112c)과 접속된 소스 전극, 소스 전극과 마주보는 드레인 전극을 구비하고 있다. 포토 TFT(140)의 드레인 전극은 예를 들어 "U"자형으로 형성되어 광을 수광하기 위한 채널 영역이 넓게 형성될 수 있게 된다.The
또한, 포토 TFT(140)는 게이트 절연막 및 보호막을 관통하여 제2구동전압 라인(112c)을 일부 노출시키는 제2콘택홀을 포함하며, 제2콘택홀을 통해 소스 전극과 접속되고, 제2콘택홀을 통해 제2구동전압 라인(112c)과 접속되는 투명전극패턴(미표기)을 구비할 수 있다. 이러한, 투명전극패턴은 포토 TFT(140)의 소스 전극과 제2구동전압 라인(112c)을 전기적으로 접속시키는 역할을 하게 된다. 활성층은 소스 전극 및 드레인 전극과 일부가 오버랩되어 형성되고, 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널부를 더 포함하고 있다. 활성층 위에는 소스 전극 및 드레인 전극과 오믹 콘택을 위한 오믹콘택층이 더 형성된다. 이러한, 포토 TFT(140)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다. In addition, the
제2스토리지 커패시터(180)는 제2 TFT(160)의 드레인 전극 및 포토 TFT(140)의 게이트 전극에 각각 연결되는데, 제1구동전압 라인(112b)에 연장되어 형성된 게이트 전극과 포토 TFT(140)의 드레인 전극이 오버랩되어 형성된다. 이러한 제2스토리지 커패시터(180)는 포토 TFT(140)에서 발생된 광 전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
제2 TFT(160)는 전단 게이트 라인(112)의 일부인 게이트 전극과, 그 게이트 전극에 일부가 오버랩되어 형성된 소스 전극, 그리고 소스 전극과 마주보는 드레인 전극과, 게이트 전극과 중첩되고 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 활성층을 구비하고 있다. 활성층은 소스 전극 및 드레인 전극과 부분적으로 중첩되어 형성되고 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널부를 더 포함하고 있다. 활성층 위에는 소스 전극 및 드레인 전극과 오믹 콘택을 위한 오믹 콘택층이 더 형성되어 있다.The
이제, 도 5를 함께 참조하여 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법에 관하여 간략하게 살펴보고자 한다.Now, a brief description will be made of a method of manufacturing a thin film transistor array substrate with reference to FIG. 5.
먼저, 하부기판(100)상에 스퍼터링(sputtering) 등의 증착 방법을 통해 금속막을 증착한 후, 포토리소그래피 공정을 통해 게이트 라인(112), 공통전압배 선(112a) 혹은 리페어 배선, 제1 TFT(150)의 게이트 전극, 제2 TFT(160)의 게이트 전극(111), 제1구동전압 라인(112b), 제2구동전압 라인(112c), 제1구동전압 라인(112b)에 연장되어 형성된 포토 TFT(140)의 게이트 전극(111)을 포함하는 게이트 패턴들을 동시에 형성한다. 이때, 제1구동전압 라인(112b) 및 포토 TFT(140)의 게이트 전극(111)은 서로 일체화되어 형성된다.First, a metal film is deposited on the lower substrate 100 through a deposition method such as sputtering, and then a
이어, 상기 게이트 패턴들이 형성된 하부기판(100)상에 PECVD 등의 화학기상 증착방법 등을 통해 게이트 절연막(113)을 형성한다. 이때 게이트 절연막(113)이 형성된 하부기판(100)상에 활성층(114), 즉 비정질 실리콘층과 오믹콘택층(115), 즉 n+비정질 실리콘층을 순차적으로 형성한다.Subsequently, the
이후, 포토 마스크를 적용한 포토리소그래피 공정을 통하여 활성층(114), 과, 오믹콘택층(115)을 패터닝하여 제1 TFT(150), 제2 TFT(160) 및 포토 TFT(140)들에 각각 대응되는 반도체 패턴들을 형성한다. 여기서, 반도체 패턴은 앞서 언급한 바대로 활성층(114) 및 오믹콘택층(115)을 나타낸다.Thereafter, the
이와 같이 반도체 패턴 및 콘택홀이 형성된 하부기판(100)상에 소스/드레인 전극을 형성하기 위한 금속층을 증착하고 난 후, 다시 포토리소그래피 공정을 통하여 데이터 라인(118, 118a, 118b), 제1 TFT(150)의 소스 전극 및 드레인 전극, 제2 TFT(160)의 소스 전극(116) 및 드레인 전극(117), 포토 TFT(140)의 소스 전극(116) 및 드레인 전극(117), 및 제1공급전압 라인(112b)에 연장된 게이트 전극과 오버랩되는 포토 TFT(140)의 드레인 전극(117)을 포함하는 소스/드레인 패턴들을 형성하게 된다.As such, after depositing a metal layer for forming a source / drain electrode on the lower substrate 100 on which the semiconductor pattern and the contact hole are formed, the
이후, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(113)상에 PECVD 등의 증착 방법 등을 사용하여 보호막(120)을 하부기판(100) 전면에 형성한 후, 포토리소그래피 공정을 통하여 제1 TFT(150)의 드레인 전극을 외부로 노출시키는 제1콘택홀을 형성하고, 동시에 제2공급전압 라인(112c)과 포토 TFT(140)의 소스 전극을 전기적으로 접속시키기 위하여 보호막(120)과 게이트 절연막(113)을 관통하는 제2콘택홀을 형성한다. Subsequently, after the passivation layer 120 is formed on the entire surface of the lower substrate 100 using a deposition method such as PECVD on the
그리고, 보호막(120)상에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 투명전극 물질을 하부기판(100) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통하여 투명전극을 패터닝함으로써 화소 전극(121)을 형성한다. 이때 화소 전극(121)은 제1콘택홀을 통해 제1 TFT(150)의 드레인 전극과 접촉한다. 또한 투명전극 패턴은 제2콘택홀을 통해 제2구동전압 라인(112c)과 접촉함과 동시에 포토 TFT(140)의 소스 전극(116)과 접촉한다.The
도 6을 함께 참조하여 상기의 구조를 갖는 이미지 센싱소자, 즉 포토 TFT의 구동 방법을 간략하게 살펴본다. Referring to FIG. 6 together, the driving method of the image sensing device having the above structure, that is, the photo TFT will be briefly described.
먼저 포토 TFT(140)의 소스 전극에 제2구동전압(Vdrv)이 인가됨과 동시에 포토 TFT(140)의 게이트 전극으로 제1구동전압(Vbias)이 인가되고 포토 TFT(140)의 활성층에 소정의 광이 센싱되면 그 센싱된 광량에 따라 포토 TFT(140)의 소스 전극에서 채널을 경유하여 드레인 전극으로 흐르는 광 전류가 발생된다. First, the second driving voltage Vdrv is applied to the source electrode of the
이러한 광 전류는 포토 TFT(140)의 드레인 전극에서 제2스토리지 커패시터(180)의 스토리지 전극으로 흐르게 되고, 이에 따라 제2스토리지 커패시터(180) 에 광 전류에 의한 전하가 충전된다. This photocurrent flows from the drain electrode of the
이후, 제2스토리지 커패시터(180)에 충전된 전하는 제2 TFT(160) 및 리드 아웃 라인(119)을 경유하여 리드 아웃 집적회로(Read Out IC)에서 읽혀지게 된다. 즉, 포토 TFT(140)에서 센싱된 광량에 따라 리드 아웃 집적회로에서 검출되는 신호가 달라지게 됨으로써 문서, 이미지 스캔, 터치 입력 등의 이미지를 센싱할 수 있게 된다. 센싱된 이미지는 제어부 등에 전달되거나 사용자의 조절에 따라 액정표시장치의 화면에 구현될 수도 있다.Thereafter, the charge charged in the
한편, 본 발명은 위치 좌표를 검출하는 센싱 소자로서 센싱된 광량에 따라 신호를 검출하는 포토 TFT(140)에만 국한되는 것이 아니라, 특정 위치에서의 저항값에 의하여 변화된 전압 값을 읽어들인 후, 제어장치에서 전위차의 변화에 따라 위치 좌표를 검지할 수 있는 저항막 방식에서도 적용될 수 있다. 이때 저항 센서(resistive sensor)는 대표적으로 스페이서(spacer)에 의해 격리되고 눌림에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치하여 구성된다. Meanwhile, the present invention is not limited to the
더 나아가서, 본 발명에서의 센싱 소자는 특정 위치에서의 정전용량값에 의하여 변화된 전압 값을 읽어들인 후, 제어장치에서 전위차의 변화에 따라 위치 좌표를 검지할 수 있는 정전용량방식에서도 적용 가능한데, 여기서 정전용량센서(capacitive sensor)는 가령 교류전압 등을 인가한 상태에서 커패시턴스 커플링(capacitance coupling)을 이용하는 방식으로 구성될 것이다. Furthermore, the sensing element of the present invention can be applied to a capacitive method capable of detecting a position coordinate according to a change in potential difference in a control device after reading a voltage value changed by a capacitance value at a specific position, wherein The capacitive sensor may be configured in such a manner as to use capacitance coupling in the state of applying an AC voltage or the like.
따라서, 본 발명에서는 센싱 소자로서 저항 센서 혹은 정전용량센서 등을 터치 패널 일체형 액정표시장치에 포함하여 구성함에 있어서도 그 센싱신호를 검출하 는 리드 아웃 라인은 데이터 라인과의 기생용량에 의하여 발생되는 신호왜곡 현상을 방지하기 위하여 서로 독립시켜 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, even when the resistance element or the capacitance sensor is included in the touch panel integrated liquid crystal display as a sensing element, the lead-out line for detecting the sensing signal is a signal generated by parasitic capacitance with the data line. In order to prevent distortion, it is preferable to form them independently from each other.
도 1은 이미지 센싱 소자를 구비한 일반적인 액정표시장치의 화소 구조를 나타내는 평면도1 is a plan view illustrating a pixel structure of a general liquid crystal display device having an image sensing element.
도 2는 도 1의 제1절단선(I-I')과 제2절단선(II-II')을 따라 본 단면도FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the first cutting line I-I 'and the second cutting line II-II' of FIG.
도 3은 도 1의 단위 화소에 형성된 이미지 센싱 소자를 포함하는 회로도3 is a circuit diagram illustrating an image sensing device formed in a unit pixel of FIG. 1.
도 4는 본 발명에 따른 터치 패널 일체형 액정표시장치의 화소 구조를 나타내는 평면도4 is a plan view illustrating a pixel structure of a touch panel integrated liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 제3절단선(III-III') 및 제4절단선(IV-IV')을 따라 본 단면도5 is a cross-sectional view taken along the third cut line III-III 'and the fourth cut line IV-IV' of FIG. 4.
도 6은 도 4의 단위 화소에 형성된 이미지 센싱소자를 포함하는 회로도6 is a circuit diagram illustrating an image sensing device formed in a unit pixel of FIG. 4.
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- 2008-03-06 KR KR1020080021113A patent/KR20090095890A/en not_active Application Discontinuation
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