KR20030028973A - Touch type lcd device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 각 화소 영역에 터치 스크린의 기능을 대신할 포토 다이오드를 내장시킨 터치형 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a touch type liquid crystal display device in which a photodiode in place of a function of a touch screen is incorporated in each pixel area.
평판표시장치는 플라즈마를 이용한 표시장치와 액정을 이용한 표시장치 및 발광 다이오드를 이용한 표시장치를 포함한다. 이러한 평판표시장치는 호스트로부터 수신된 영상신호를 수평 및 수직 동기신호에 따라 동기시켜 화상으로 표시하게 된다.The flat panel display includes a display using plasma, a display using liquid crystal, and a display using light emitting diodes. Such a flat panel display displays an image by synchronizing an image signal received from a host according to horizontal and vertical synchronization signals.
이와 같이, 호스트로부터 발생된 영상신호를 표시하는 평판표시장치는 그 기능 제어를 위해 제어키를 사용한다. 상기 제어키는 정보 입력이 주 기능이며, 기존에는 주로 키보드나 마우스에 의존하여왔지만, 최근에 들어서는, 취급이 용이하고 간편하다는 잇점때문에 터치 스크린(Touch screen)의 이용이 널리 보급되고 있다.In this way, the flat panel display device displaying the video signal generated from the host uses the control key to control the function. The control key has a main function of inputting information, and in the past, it has been mainly reliant on a keyboard or a mouse. However, in recent years, the use of a touch screen has become widespread due to its easy handling and simplicity.
상기 터치 스크린 기술은 마우스나 키보드에 의한 정보 입력없이 사용자의 터치에 의한 외부 입력 신호로부터 위치를 파악하고, 그에 따른 화상이 표시되도록 하는 기술로서, 종래에는 표시 기판의 전면 또는 후면에 터치 스크린을 설치하고 있다.The touch screen technology is a technology for identifying a location from an external input signal by a user's touch without displaying information by a mouse or a keyboard and displaying an image according to the touch screen. Doing.
한편, 상기 터치 스크린은 외부 입력 신호로부터 위치를 인식하기 위하여 여러가지 위치 인식 방식을 사용하고 있으며, 그 예로서, 저항성 터치 스크린(Resist touch screen), 용량성 터치 스크린(Capacitive touch screen), 음파 터치스크린(Acoustic wave toouch screen), 적외선 터치 스크린(Infrared touch screen), 또는, 전자유도 방식 터치 스크린 등이 적용되고 있다.Meanwhile, the touch screen uses various location recognition methods to recognize a location from an external input signal. For example, a resistive touch screen, a capacitive touch screen, and an acoustic wave touch screen. An acoustic wave toouch screen, an infrared touch screen, or an electromagnetic induction touch screen is applied.
도 1은 적외선 터치 스크린을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 적외선 터치 스크린(30)은 이격 배치된 두 장의 기판 사이에 적외선을 만들기 위한 발광 다이오드(Light Emitting Diode : 22)가 좌측과 상단 가장자리에 배열하고, 그리고, 우측과 하단 가장자리에는 적외선을 검출하는 수광 센서(Light detector : 24)가 배열되어 있는 구조이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an infrared touch screen, and as shown, the infrared touch screen 30 has a light emitting diode 22 for generating infrared light between two substrates spaced apart from each other and has a left edge and an upper edge. And a light detector 24 for detecting infrared rays on the right and bottom edges thereof.
이와 같은 적외선 터치 스크(10)에 있어서, 외부에서 사용자의 손조작에 의해 터치 스크린에 압력이 가해질 때, 상기 터치 스크린을 누르는 압력에 의해 발광 다이오드(2)로부터 나온 빛이 차단되고, 이 때, 수광부의 X, Y축 수광 센서들(4)에서의 적외선 감지가 차단되어 X, Y 위치의 검출이 이루어진다.In this infrared touch screen 10, when pressure is applied to the touch screen by user's hand operation from the outside, the light emitted from the light emitting diode 2 is blocked by the pressure to press the touch screen, and at this time, Infrared detection by the X and Y axis light receiving sensors 4 of the light receiving unit is blocked to detect the X and Y positions.
그러나, 전술한 바와 같은 적외선 터치 스크린을 포함한 종래의 터치 스크린은 표시장치의 전면에 설치해주어야 하므로, 그 작업이 번거로울 뿐만 아니라, 취급 상에도 어려움이 있다.However, the conventional touch screen including the infrared touch screen as described above has to be installed on the front of the display device, which is not only troublesome, but also difficult in handling.
또한, 별도의 터치 스크린을 표시장치에 설치하는 것이므로, 가격 측면에서도 바람직하지 못한 문제점이 있다.In addition, since a separate touch screen is installed in the display device, there is an unfavorable problem in terms of price.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 터치 스크린의 설치를 생략함에도 불구하고 터치형으로의 동작이 가능한 터치형 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a touch type liquid crystal display device capable of operating in a touch type, even though the installation of the touch screen is omitted in order to solve the conventional problems as described above.
도 1은 종래의 적외선 터치 스크린을 도시한 도면.1 illustrates a conventional infrared touch screen.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토 다이오드가 내장된 터치형 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도.2 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a touch type liquid crystal display device having a photodiode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 A-A′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.
도 4는 도 2의 B-B′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 2.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
1 : 유리 기판 2 : 게이트 라인1: glass substrate 2: gate line
2a : 게이트 전극 3 : 차광 패턴2a: gate electrode 3: shading pattern
4 : 공통 전극 라인 6 : 게이트 절연막4 common electrode line 6 gate insulating film
8a : 채널층 8b : 활성층8a: channel layer 8b: active layer
10a,10b : 보호층 12 : 오믹 콘택층10a, 10b: protective layer 12: ohmic contact layer
14 : 화소 전극 16 : 데이터 라인14 pixel electrode 16 data line
16a : 소오스 전극 16b : 드레인 전극16a: source electrode 16b: drain electrode
16c : 제1전극 16d : 제2전극16c: first electrode 16d: second electrode
TFT : 박막 트랜지스터 PD : 포토 다이오드TFT: Thin Film Transistor PD: Photodiode
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치형 액정표시장치는, 투명성 절연기판; 상기 기판 상에 단위 화소 영역을 한정하도록 교차 배열된 수 개의 게이트 라인과 데이터 라인; 상기 게이트 라인과 평행하게 화소 영역 내에 배치되는 공통 전극 라인; 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 각 교차부에 배치된 수 개의 박막 트랜지스터; 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 한정된 각 화소 영역에 배치된 화소전극; 및 상기 각 화소 영역에 구비되며, 외부로부터 광신호를 입력받아 광전류를 흘려주는 것에 의해 외부 신호 입력 위치가 파악되도록 하는 포토 다이오드를 포함하며, 여기서, 상기 포토 다이오드는 표시장치의 뒷면에서 입사되는 광을 차단하도록 상기 게이트 라인과 함께 형성되는 차광 패턴과, 상기 차광 패턴 상에 게이트 절연막의 개재하에 배치되는 활성층과, 상기 활성층 상에 형성되는 보호층; 상기 활성층의 일측 및 타측 상에 각각 배치되면서 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 각각 콘택되는 제1 및 제2전극과, 상기 활성층과 상기 제1 및 제2전극 사이에 개재되는 오믹 콘택층을 포함한다.Touch type liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object, the transparent insulating substrate; Several gate lines and data lines intersected to define a unit pixel area on the substrate; A common electrode line disposed in the pixel area in parallel with the gate line; Several thin film transistors disposed at each intersection of the gate line and the data line; A pixel electrode disposed in each pixel region defined by the gate line and the data line; And a photodiode provided in each pixel area and configured to determine an external signal input position by receiving an optical signal from the outside and flowing a photocurrent, wherein the photodiode is a light incident from the back of the display device. A light shielding pattern formed together with the gate line, an active layer disposed on the light shielding pattern through a gate insulating layer, and a protective layer formed on the active layer; And first and second electrodes disposed on one side and the other side of the active layer, respectively contacting the gate line and the data line, and an ohmic contact layer interposed between the active layer and the first and second electrodes.
게이트 라인과 함께 형성된 차광 패턴; 상기 차광 패턴 상에 형성된 활성층; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 각각 콘택되면서 상기 활성층의 일측 및 타측 상에 배치되는 제1 및 제2전극; 및 상기 활성층 상에 형성된 채널 보호층을 포함한다.A light blocking pattern formed with the gate line; An active layer formed on the light blocking pattern; First and second electrodes disposed on one side and the other side of the active layer while being in contact with the gate line and the data line, respectively; And a channel protective layer formed on the active layer.
본 발명에 따르면, 터치 스크린의 설치를 생략하기 때문에 제조 공정상의 번거로움을 해결할 수 있으며, 아울러, 가격 상승 문제도 해결할 수 있다.According to the present invention, since the installation of the touch screen is omitted, troublesome manufacturing process can be solved, and the problem of price increase can also be solved.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치형 액정표시장치의 어레이 기판을 도시한 평면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.2 is a plan view illustrating an array substrate of a touch type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 단위 화소 영역들을 한정하도록 수 개의 게이트 라인(2)과 데이터 라인(16)이 교차 배열되며, 인접한 게이트 라인들(2) 사이에는 각각 이들과 평행하게 공통 전극 라인(4)이 배치된다. 상기 게이트 라인(2) 및 공통 전극 라인(4)과 상기 데이터 라인(16) 사이에는 게이트 절연막(도시안됨)이 개재되며, 이러한 게이트 절연막에 의해 상기 게이트 라인(2) 및 공통 전극 라인(4)과 상기 데이터 라인(16)은 전기적으로 절연을 이룬다.As shown, several gate lines 2 and data lines 16 intersect with each other to define unit pixel regions, and a common electrode line 4 is disposed in parallel between adjacent gate lines 2, respectively. Is placed. A gate insulating film (not shown) is interposed between the gate line 2, the common electrode line 4, and the data line 16, and the gate line 2 and the common electrode line 4 are interposed by the gate insulating film. And the data line 16 are electrically insulated.
스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)가 게이트 라인(2)과 데이터 라인(14)의 각 교차부에 배치되고, 각 화소 영역 내에는 ITO와 같은 투명 금속막으로 이루어진 화소전극(14)이 배치된다.A thin film transistor TFT, which is a switching element, is disposed at each intersection of the gate line 2 and the data line 14, and a pixel electrode 14 made of a transparent metal film such as ITO is disposed in each pixel region.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(1) 상에 형성된 게이트 라인(2)의 일부분인 게이트 전극(2a)과, 상기 게이트 전극(2a) 상에 상기 게이트 절연막(6)의 개재하에 배치되는 채널층(8a)과, 상기 채널층(8a) 상에 형성된 보호층(10a)과, 상기 데이트 라인(16)으로부터 인출되어 채널층(8a)의 일측 상에 배치되는 드레인 전극(16b)과, 상기 채널층(8a)의 타측 상에 배치되면서 상기 화소 전극(14)과 콘택되는 소오스 전극(16a), 그리고, 상기 채널층(8a)과 소오스/드레인 전극(16a, 16b) 사이에 개재되는 오믹 콘택층(12)을 포함한다.3, the thin film transistor TFT includes a gate electrode 2a which is a part of the gate line 2 formed on the substrate 1, and the gate on the gate electrode 2a. The channel layer 8a disposed under the insulating film 6, the protective layer 10a formed on the channel layer 8a, and drawn out from the data line 16 on one side of the channel layer 8a. A drain electrode 16b disposed, a source electrode 16a disposed on the other side of the channel layer 8a and in contact with the pixel electrode 14, and the channel layer 8a and a source / drain electrode ( And an ohmic contact layer 12 interposed between 16a and 16b.
계속해서, 각 화소 영역에 포토 다이오드(PD : Photo Diode)가 배치된다. 상기 포토 다이오드(PD)는 광신호를 광전류로 변환시키는 소자로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 표시장치의 뒷면에서 입사되는 광을 차단하기 위한 차광 패턴(3)과, 상기 차광 패턴(3) 상에 형성된 활성층(8b)과, 상기 활성층(8b) 상에 형성된 보호층(10b)과, 상기 활성층(8b)의 일측 및 타측 상에 각각 배치되면서 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(16)과 각각 콘택되는 제1 및 제2전극(16c, 16d)과, 그리고, 상기 제1 및 제2전극(16c, 16d)과 활성층(8b) 사이에 배치되는 오믹 콘택층(12)을 포함한다.Subsequently, a photo diode (PD) is disposed in each pixel region. The photodiode PD converts an optical signal into a photocurrent, and as shown in FIG. 4, a light shielding pattern 3 for blocking light incident from a rear surface of the display device, and the light shielding pattern 3. An active layer 8b formed on the active layer 8b, a protective layer 10b formed on the active layer 8b, and a gate line 2 and a data line 16 disposed on one side and the other side of the active layer 8b, respectively. First and second electrodes 16c and 16d contacted, respectively, and an ohmic contact layer 12 disposed between the first and second electrodes 16c and 16d and the active layer 8b.
여기서, 상기 포토 다이오드(PD)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 함께 형성한다. 자세하게, 상기 차광 패턴(3)은 게이트 라인(2)의 형성시에 함께 형성하며, 상기 활성층(8b)은 박막 트랜지스터(TFT)의 채널층(8a)과 함께 형성하고, 제1 및 제2전극(16a, 16d)는 데이트 라인(16)과 함께 형성한다. 아울러, 보호층(10b)은 박막 트랜지스터(TFT)에서의 보호층(10a)과 함께 형성하며, 특히, 제1전극(16c)과 게이트 라인(2)간의 전기적 연결은 게이트 절연막(6)에의 콘택홀 형성을 통해 이루어지도록 한다.The photodiode PD is formed together with the thin film transistor TFT. In detail, the light blocking pattern 3 is formed together when the gate line 2 is formed, and the active layer 8b is formed together with the channel layer 8a of the thin film transistor TFT, and the first and second electrodes are formed. 16a and 16d are formed together with the date line 16. In addition, the protective layer 10b is formed together with the protective layer 10a in the thin film transistor TFT, and in particular, the electrical connection between the first electrode 16c and the gate line 2 is a contact to the gate insulating film 6. Through hole formation.
이와 같이, 각 화소에 포토 다이오드(PD)가 내장된 본 발명의 액정표시장치는 다음과 같이 동작될 수 있다.As described above, the liquid crystal display of the present invention in which the photodiode PD is built in each pixel may be operated as follows.
우선, 외부로부터 광신호가 입력되지 않을 때, 즉, 사용자의 광 기록펜의 사용에 의한 광신호의 입력이 없을 때에는 포토 다이오드(PD)의 동작은 이루어지지않으며, 단지, 게이트 라인(2)과 데이터 라인(16)을 통하여 화소에 데이터를 인가하는 박막 트랜지스터(TFT)의 동작만이 이루어진다.First, when the optical signal is not input from the outside, that is, when there is no input of the optical signal by the use of the optical recording pen of the user, the operation of the photodiode PD is not performed, but only the gate line 2 and the data. Only the operation of the thin film transistor TFT that applies data to the pixel via the line 16 is performed.
반면, 외부에서 사용자의 광 기록펜의 사용에 의해 특정 화소에 광신호가 입력된 경우, 해당 화소에 구비된 포토 다이오드(PD)가 상기 광 기록펜으로부터의 광신호를 입력받아 광전류를 흘리게 되고, 이때, 임의의 회로부에서 상기 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(16)을 통해 흐르는 광 전류를 해독하여 광 기록펜에 의해 선택되어진 특정 화소의 X, Y 위치를 인식하게 된다. 아울러, 상기 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(16)을 통하여 해당 화소의 박막 트랜지스터(TFT) 동작이 이루어지며, 이를 통해 소정의 화상을 표시하게 된다.On the other hand, when an optical signal is input to a specific pixel by the user's optical recording pen from the outside, the photodiode PD provided in the pixel receives an optical signal from the optical recording pen and flows a photocurrent. The optical current flowing through the gate line 2 and the data line 16 is decoded in an arbitrary circuit unit to recognize the X and Y positions of a specific pixel selected by the optical recording pen. In addition, a thin film transistor (TFT) operation of a corresponding pixel is performed through the gate line 2 and the data line 16, thereby displaying a predetermined image.
자세하게, 외부에서 광 기록펜으로 광을 입사시키면, 포토 다이오드는 활성화되며, 이 과정에서 큰 광 전류가 흐르게 된다. 이때, 전류를 통하여 위치를 인식하기 위해서, n번째 게이트 라인을 구동하기 직전에 m번째 데이터 전압을 크게 하면, 포토 다이오드를 통해 큰 전류가 흐르게 되며, 이러한 전류를 수신하는 것을 통해서 n, m번째의 위치를 파악하 수 있게 된다.In detail, when light is incident on the optical recording pen from the outside, the photodiode is activated, and a large photocurrent flows in this process. At this time, in order to recognize the position through the current, when the m-th data voltage is increased immediately before driving the n-th gate line, a large current flows through the photodiode. The location can be determined.
또한, 이렇게 위치를 해독한 후에는 게이트 전압을 온(On) 상태로 인가하고, 데이터 신호 전압을 인가함으로써, n번째 게이트 라인과 m번째의 데이터 배선이 만나는 화소에 데이터 인가가 가능하여 표시 및 위치 검출을 동시에 수행할 수 있게 된다.In addition, after the position is decoded, the gate voltage is applied to the on state and the data signal voltage is applied so that data can be applied to the pixel where the n-th gate line and the m-th data line meet. Detection can be performed simultaneously.
그러므로, 본 발명의 액정표시장치는 각 화소에 광신호를 수신하여 광전류를 흘려줄 수 있는 포토 다이오드를 구비시킴으로써, 별도의 터치 스크린의 설치없이도 화상 및 외부 입력 위치의 파악이 가능한 터치형으로의 동작이 가능하게 된다.Therefore, the liquid crystal display of the present invention includes a photodiode capable of receiving an optical signal and flowing a photocurrent in each pixel, thereby operating as a touch type capable of identifying an image and an external input position without installing a separate touch screen. This becomes possible.
한편, 본 발명의 실시예에서는 액정표시장치에 적용되는 경우에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 상기 액정표시장치는 물론, 플라즈마 및 발광 다이오드를 이용한 표시장치 등에의 적용이 가능하다.Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, only the case where the present invention is applied to a liquid crystal display device is illustrated and described. However, the present invention may be applied to a display device using a plasma and a light emitting diode as well as the liquid crystal display device.
이상에서와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 터치 스크린의 설치없이도 각 화소에 포토 다이오드의 설치를 통해 터치형으로 사용할 수 있으며, 따라서, 상기 터치 스크린의 설치에 따른 공정 상의 번거로움 및 가격 상승의 문제를 해결할 수 있다.As described above, the liquid crystal display device of the present invention can be used as a touch type by installing a photodiode on each pixel even without the installation of a touch screen. You can solve the problem.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 광 기록펜만이 아닌, 레이저 포인터와 같은 직진 광을 이용해서도 구동 가능하므로, 원거리에서의 위치 입력이 가능하다.In addition, the liquid crystal display device of the present invention can be driven using not only an optical recording pen but also straight light such as a laser pointer, so that position input at a long distance can be performed.
게다가, 본 발명의 액정표시장치는 터치 스크린의 설치를 생략할 수 있는 바, 휴대형의 터치 표시장치에의 응용이 가능하다.In addition, the liquid crystal display device of the present invention can omit the installation of the touch screen, and thus the application to the portable touch display device is possible.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
Claims (3)
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