KR101090254B1 - Display device including sensing element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감지 소자를 내장한 표시 장치에 관한 것으로, 이 장치는 표시판, 표시판에 형성되어 있는 복수의 화소, 표시판에 형성되어 있는 감지 신호선, 표시판에 형성되어 있고 인접한 두 개의 화소 사이에 형성되어 있으며 외부 광을 받아 광량에 기초한 광감지 신호를 생성하여 감지 신호선으로 내보내는 광감지부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 감지부를 화소 사이의 영역에 배치함으로써 투과 영역을 크게 하여 투과율을 높일 수 있다. 또한 직류 전압이 인가되는 입력 전압선을 감지 신호선의 상부에 배치함으로써 공통 전압 및 데이터 전압에 의한 영향을 줄여 감지 신호의 왜곡을 줄일 수 있다.
표시 장치, 광감지부, 접촉 감지부, 화소, 감지 영역
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device incorporating a sensing element, wherein the device includes a display panel, a plurality of pixels formed on the display panel, a sensing signal line formed on the display panel, and formed between two adjacent pixels. It includes a light sensing unit for receiving the external light to generate a light detection signal based on the amount of light and to send it to the detection signal line. According to the present invention, the transmittance can be increased by increasing the transmissive region by disposing the sensing unit in the region between the pixels. In addition, since the input voltage line to which the DC voltage is applied is disposed on the sensing signal line, the influence of the common voltage and the data voltage may be reduced to reduce distortion of the sensing signal.
Display device, light sensing unit, touch sensing unit, pixel, sensing area
Description
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광감지부에 대한 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of an optical sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부에 대한 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a touch sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도의 한 예이다.5 is an example of layout view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 5 taken along the line VI-VI '. FIG.
도 7은 도 5의 액정 표시 장치를 VII-VII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 5 taken along the line VII-VII ′. FIG.
도 8은 도 5의 액정 표시 장치를 VIII-VIII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 5 taken along the line VIII-VIII ′. FIG.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광감지부의 확대 배치도이다.9 is an enlarged layout view of a light detector of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 및 감지부 배 열에 대한 개략도의 한 예이다.FIG. 10 is an example of a schematic diagram of a pixel and a detector array of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 감지 소자를 내장한 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a display device incorporating a sensing element.
표시 장치 중 대표적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.Typical liquid crystal displays (LCDs) among display devices include two display panels provided with pixel electrodes and a common electrode, and a liquid crystal layer having dielectric anisotropy interposed therebetween. The pixel electrodes are arranged in a matrix and connected to switching elements such as thin film transistors (TFTs) to receive data voltages one by one in sequence. The common electrode is formed over the entire surface of the display panel and receives a common voltage. The pixel electrode, the common electrode, and the liquid crystal layer therebetween form a liquid crystal capacitor, and the liquid crystal capacitor becomes a basic unit that forms a pixel together with a switching element connected thereto.
이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.In such a liquid crystal display, a voltage is applied to two electrodes to generate an electric field in the liquid crystal layer, and the intensity of the electric field is adjusted to adjust the transmittance of light passing through the liquid crystal layer to obtain a desired image. In this case, in order to prevent degradation caused by an electric field applied to the liquid crystal layer for a long time, the polarity of the data voltage with respect to the common voltage is inverted frame by frame, row by pixel, or pixel by pixel.
터치 스크린 패널(touch screen panel)은 화면 위에 손가락 또는 펜 등을 접촉해 문자나 그림을 쓰고 그리거나, 아이콘을 실행시켜 컴퓨터 등의 기계에 원하는 명령을 수행시키는 장치를 말한다. 터치 스크린 패널이 부착된 액정 표시 장치는 사용자의 손가락 또는 터치 펜(touch pen) 등이 화면에 접촉하였는지 여부 및 접촉 위치 정보를 알아낼 수 있다. 그런데, 이러한 액정 표시 장치는 터치 스크린 패널로 인하여 원가가 상승하고, 터치 스크린 패널을 액정 표시판 위에 접착시키는 공정 추가로 인하여 수율이 감소하며, 액정 표시판의 휘도가 저하되며, 제품 두께가 증가한다.A touch screen panel refers to a device that touches a finger or a pen on the screen to write and draw a character or a picture, or executes an icon to perform a desired command on a machine such as a computer. The liquid crystal display with a touch screen panel may find out whether the user's finger or a touch pen touches the screen and the contact position information. However, such a liquid crystal display device has a higher cost due to a touch screen panel, a lower yield due to a process of adhering the touch screen panel to a liquid crystal display panel, a lower brightness of the liquid crystal panel, and an increase in product thickness.
따라서 터치 스크린 패널 대신에 박막 트랜지스터로 이루어진 감지 소자를 액정 표시 장치에서 영상을 표시하는 화소 내부에 내장하는 기술이 개발되어 왔다. 감지 소자는 사용자의 손가락 등이 화면에 가한 압력 및/또는 빛의 변화를 감지함으로써 액정 표시 장치가 사용자의 손가락 등이 화면에 접촉하였는지 여부 및 접촉 위치 정보를 알아낼 수 있게 한다. 그런데 이러한 감지 소자 및 이를 위한 배선이 차지하는 면적으로 인하여 투과 영역을 정의하는 투과창을 크게 할 수 없어서 액정 표시 장치의 투과율이 떨어진다. 또한 이러한 감지 소자의 출력 신호인 감지 신호를 내보내는 배선은 화소 전극 및 공통 전극과 기생 용량을 형성하는데, 데이터 전압 및 공통 전압이 변함에 따라 감지 신호가 영향을 받아 왜곡될 수 있다.Accordingly, a technology for embedding a sensing element made of a thin film transistor instead of a touch screen panel inside a pixel displaying an image in a liquid crystal display device has been developed. The sensing element detects a change in pressure and / or light applied to a screen by a user's finger or the like so that the liquid crystal display may determine whether the user's finger or the like has touched the screen and contact position information. However, due to the area occupied by the sensing element and the wiring therefor, the transmission window defining the transmission area cannot be enlarged, so that the transmittance of the liquid crystal display is lowered. In addition, the wiring for outputting the sensing signal, which is an output signal of the sensing element, forms a parasitic capacitance with the pixel electrode and the common electrode. As the data voltage and the common voltage change, the sensing signal may be affected and distorted.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 투과 영역을 키워 투과율을 높이며, 감지 신호가 데이터 전압 및 공통 전압에 영향을 받지 않는 감지 소자를 내장한 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a display device including a sensing element in which a transmission region is increased to increase a transmittance and a sensing signal is not affected by a data voltage and a common voltage.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 표시판, 상기 표시판에 형성되어 있는 복수의 화소, 상기 표시판에 형성되어 있는 감지 신호선, 상기 표시판에 형성되어 있고, 인접한 두 개의 상기 화소 사이에 형성되어 있으며, 외부 광을 받아 광량에 기초한 광감지 신호를 생성하여 상기 감지 신호선으로 내보내는 광감지부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a display device includes a display panel, a plurality of pixels formed on the display panel, a sensing signal line formed on the display panel, and two adjacent adjacent ones. It is formed between the pixels, and receives the external light to generate a light detection signal based on the amount of light and includes a light detection unit for emitting to the detection signal line.
상기 화소는 적색, 녹색 및 청색 화소를 포함하며, 상기 광감지부는 상기 적색 화소와 상기 녹색 화소 사이, 상기 녹색 화소와 상기 청색 화소 사이, 그리고 상기 청색 화소와 상기 적색 화소 사이 중 어느 하나에 배치될 수 있다.The pixel may include red, green, and blue pixels, and the light sensing unit may be disposed between any one of the red and green pixels, between the green and blue pixels, and between the blue and red pixels. Can be.
상기 감지 신호선은 상기 인접한 두 개의 화소 사이에 형성될 수 있다.The sensing signal line may be formed between the two adjacent pixels.
상기 광감지부는, 상부에 개구부가 형성되어 상기 개구부를 통하여 상기 외부 광을 받으며, 상기 광감지 신호를 생성하는 감지 소자, 그리고 감지 주사 신호에 따라 상기 광감지 신호를 상기 감지 신호선으로 내보내는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.The light sensing unit may include a sensing element having an opening formed at an upper portion thereof to receive the external light through the opening and generating the light sensing signal, and a switching device that emits the light sensing signal to the sensing signal line according to a sensing scan signal. It may include.
상기 감지 소자에 입력 전압을 전달하며, 상기 감지 신호선 상부에 형성되어 상기 감지 신호선을 덮고 있는 입력 전압선을 더 포함할 수 있다.The display device may further include an input voltage line configured to transfer an input voltage to the sensing device and to be formed on the sensing signal line to cover the sensing signal line.
상기 입력 전압선은 상기 인접한 두 개의 화소 사이에 형성될 수 있다.The input voltage line may be formed between the two adjacent pixels.
상기 입력 전압은 직류 전압일 수 있다.The input voltage may be a direct current voltage.
상기 스위칭 소자에 연결되어 있는 감지 주사선을 더 포함하며, 인접한 두 개의 상기 감지 주사선을 연결하여 상기 광감지 신호를 중첩시켜 내보낼 수 있다.The sensing device may further include a sensing scan line connected to the switching element, and the two sensing scan lines may be connected to each other so that the photosensitive signal may be superimposed and exported.
상기 감지 소자 및 스위칭 소자는 비정질 규소 또는 다결정 규소를 포함할 수 있다.The sensing element and the switching element may comprise amorphous silicon or polycrystalline silicon.
상기 화소에 연결되어 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 더 포함하며, 상기 광감지부에 인접한 상기 데이터선은 상기 광감지부를 따라 굴절될 수 있다.The display device may further include a data line connected to the pixel to transfer a data voltage, wherein the data line adjacent to the light sensing unit may be refracted along the light sensing unit.
두 화소 행에 배치되어 있는 상기 화소 및 상기 광감지부는 상기 두 화소 행의 경계에 대하여 대칭일 수 있다.The pixel and the light sensing unit disposed in two pixel rows may be symmetrical with respect to a boundary between the two pixel rows.
상기 표시판에 형성되어 있고, 인접한 두 개의 상기 화소 사이에 형성되어 있으며, 사용자의 접촉에 따라 공통 전압이 인가되어 상기 공통 전압에 기초한 접촉 감지 신호를 생성하여 상기 감지 신호선으로 내보내는 접촉 감지부를 더 포함할 수 있다.A touch sensing unit formed on the display panel and formed between two adjacent pixels, and applying a common voltage according to a user's contact to generate a touch sensing signal based on the common voltage, and to send the touch sensing signal to the sensing signal line; Can be.
상기 화소는 적색, 녹색 및 청색 화소를 포함하며, 상기 접촉 감지부는 상기 적색 화소와 상기 녹색 화소 사이, 상기 녹색 화소와 상기 청색 화소 사이, 그리고 상기 청색 화소와 상기 적색 화소 사이 중 어느 하나에 배치될 수 있다.The pixel may include red, green, and blue pixels, and the touch sensing unit may be disposed between any one of the red and green pixels, between the green and blue pixels, and between the blue and red pixels. Can be.
접촉 감지부는, 상기 접촉에 따라 상기 공통 전압을 인가하는 스위치, 상기 스위치로부터의 상기 공통 전압에 따라 상기 접촉 감지 신호를 생성하는 감지 소자, 그리고 감지 주사 신호에 따라 상기 접촉 감지 신호를 상기 감지 신호선으로 내보내는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.The touch sensing unit may include a switch for applying the common voltage according to the touch, a sensing element for generating the touch sensing signal according to the common voltage from the switch, and the touch sensing signal as the sensing signal line according to a sensing scan signal. It may include a switching element to export.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 복수의 영상 주사선, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 영상 주사선과 교차하는 복수의 데이터선, 상기 영상 주사선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 복수의 제1 박막 트랜지스터, 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 복수의 화소 전극, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 복수의 감지 주사선, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 감지 주사선과 교차하는 복수의 감지 신호선, 그리고 상기 감지 주사선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 복수의 제2 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 감지 신호선 및 상기 제2 박막 트랜지스터는 인접한 두 개의 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a display device includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a plurality of image scanning lines formed on the second substrate, and formed on the second substrate. A plurality of data lines crossing the scan line, a plurality of first thin film transistors connected to the image scanning line and the data line, a plurality of pixel electrodes connected to the first thin film transistor, and a plurality of formed on the second substrate A sensing scan line, a plurality of sensing signal lines formed on the second substrate and intersecting the sensing scan lines, and a plurality of second thin film transistors connected to the sensing scan lines and the sensing signal lines, wherein the sensing signal lines and the The second thin film transistor is formed between two adjacent pixel electrodes.
상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 복수의 제어 전압선, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 입력 전압선, 상기 제어 전압선 및 상기 입력 전압선에 연결되어 있는 복수의 제3 박막 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 입력 전압선 및 상기 제3 박막 트랜지스터는 인접한 두 개의 상기 화소 전극 사이에 형성될 수 있다.A plurality of control voltage lines formed on the second substrate, a plurality of third thin film transistors formed on the second substrate and connected to the plurality of input voltage lines, the control voltage line, and the input voltage line, The voltage line and the third thin film transistor may be formed between two adjacent pixel electrodes.
상기 입력 전압선은 상기 감지 신호선 상부에 배치되어 상기 감지 신호선을 덮을 수 있다.The input voltage line may be disposed above the sensing signal line to cover the sensing signal line.
상기 입력 전압선은 상기 화소 전극과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.The input voltage line may be made of the same material as the pixel electrode.
상기 제2 및 제3 박막 트랜지스터에 인접해 있는 상기 데이터선은 상기 제2 및 제3 박막 트랜지스터 및 상기 감지 신호선을 따라 굴절될 수 있다.The data line adjacent to the second and third thin film transistors may be refracted along the second and third thin film transistors and the sensing signal line.
상기 데이터선은 세로로 인접한 두 개의 상기 화소 전극의 경계에 대하여 대칭일 수 있다.The data line may be symmetrical with respect to a boundary between two vertically adjacent pixel electrodes.
상기 인접한 두 개의 화소 전극의 모양은 서로 다를 수 있다.The shapes of the two adjacent pixel electrodes may be different from each other.
상기 제1 내지 제3 박막 트랜지스터는 비정질 규소 또는 다결정 규소를 포함할 수 있다. The first to third thin film transistors may include amorphous silicon or polycrystalline silicon.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 감지 소자를 내장한 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A display device incorporating a sensing element according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광감지부에 대한 등가 회로도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부에 대한 등가 회로도이이다.FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 3 is an equivalent circuit diagram of a light sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a touch sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(550), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부 (600)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-D
m, S1-SN, P1-PM, PSG, PSD)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel) 및 감지부를 포함한다.The liquid
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 영상 주사 신호를 전달하는 복수의 영상 주사선(G1-Gn)과 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 영상 주사선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.The signal lines G 1 -G n and D 1 -D m include a plurality of image scanning lines G 1 -G n for transmitting an image scanning signal and data lines D 1 -D m for transmitting an image data signal. do. The image scanning lines G 1 -G n extend substantially in the row direction and are substantially parallel to each other, and the data lines D 1 -D m extend substantially in the column direction and are substantially parallel to each other.
신호선(S1-SN, P1-PM)은 감지 주사 신호를 전달하는 복수의 감지 주사선(S1-SN)과 감지 신호를 전달하는 감지 신호선(P1-PM)을 포함한다. 감지 주사선(S 1-SN)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 감지 신호선(P1-PM)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.The signal lines S 1 -S N and P 1 -P M include a plurality of sensing scan lines S 1 -S N for transmitting a sensing scan signal and sensing signal lines P 1 -P M for transmitting a sensing signal. . The sensing scan lines S 1 -S N extend approximately in the row direction and are substantially parallel to each other, and the sensing signal lines P 1 -P M extend substantially in the column direction and are substantially parallel to each other.
신호선(PSG, PSD)은 제어 전압(VSG)을 전달하는 제어 전압선(PSG )과 입력 전압(VSD)을 전달하는 입력 전압선(PSD)을 포함하며, 행 또는 열 방향으로 뻗어 있다. The signal lines P SG and P SD include a control voltage line P SG for transmitting the control voltage V SG and an input voltage line P SD for transferring the input voltage V SD , and extend in the row or column direction. have.
각 화소는 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST) 를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.Each pixel includes a switching element Q connected to a signal line G 1 -G n , D 1 -D m , a liquid crystal capacitor C LC , and a storage capacitor C ST connected thereto. Include. The holding capacitor C ST can be omitted as necessary.
박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 영상 주사선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(C
ST)에 연결되어 있다.A switching element Q, such as a thin film transistor, is provided in the
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.The liquid crystal capacitor C LC has two terminals, the
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 영상 주사선과 중첩되어 이루어질 수 있다.The storage capacitor C ST , which serves as an auxiliary part of the liquid crystal capacitor C LC , is formed by overlapping a separate signal line (not shown) and the
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분 할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.On the other hand, in order to implement color display, each pixel uniquely displays one of the three primary colors (spatial division) or each pixel alternately displays the three primary colors according to time (time division) so that the desired color can be spatially and temporally combined with the three primary colors. To be recognized. 2 illustrates that each pixel includes a red, green, or
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.A polarizer (not shown) for polarizing light is attached to an outer surface of at least one of the two
감지부는 광감지부 및 접촉 감지부를 포함한다.The sensing unit includes a light sensing unit and a touch sensing unit.
광감지부는 도 3에 도시한 바와 같이 신호선(PSG, PSD)에 연결된 감지 소자(QP), 신호선(S1-SN, P1-PM) 중 일부에 연결된 스위칭 소자(QS1)와 이들에 연결된 감지 신호 축전기(CP)를 포함한다.As illustrated in FIG. 3, the light sensing unit includes a sensing element Q P connected to the signal lines P SG and P SD and a switching element Q S1 connected to a part of the signal lines S 1 -S N and P 1 -P M. ) And sense signal capacitor C P connected thereto.
감지 소자(QP)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 제어 전압선(PSG)과 입력 전압선(PSD)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 감지 신호 축전기(CP) 및 스위칭 소자(QS1)에 연결되어 있다. 감지 소자(QP)의 상부는 개구부가 형성되어 있어서 그 채널부 반도체에 빛이 조사되면 비정질 규소 또는 다결정 규소로 이루어진 채널부 반도체가 광전류를 형성하고, 입력 전압선(PSD)에 인가된 입력 전압(VSD)에 의해 광전류가 감지 신호 축전기(CP) 및 스위칭 소자(QS1) 방향으로 흐른다. The sensing element Q P is a three-terminal element whose control terminal and input terminal are connected to the control voltage line P SG and the input voltage line P SD, respectively, and the output terminal is a sensing signal capacitor C P and a switching element. Is connected to (Q S1 ). An opening is formed in the upper portion of the sensing element Q P , and when light is irradiated to the channel semiconductor, a channel semiconductor made of amorphous silicon or polycrystalline silicon forms a photocurrent, and an input voltage applied to the input voltage line P SD . The photocurrent flows in the direction of the sensing signal capacitor C P and the switching element Q S1 by V SD .
감지 신호 축전기(CP)는 감지 소자(QP)와 제어 전압선(PSG) 사이에 연결되어 있고, 감지 소자(QP)로부터의 광전류에 따른 전하를 축적하여 소정 전압을 유지한다. 감지 신호 축전기(CP)는 필요에 따라 생략할 수 있다.The sensing signal capacitor C P is connected between the sensing element Q P and the control voltage line P SG , and accumulates charges according to the photocurrent from the sensing element Q P to maintain a predetermined voltage. The sensing signal capacitor C P may be omitted as necessary.
스위칭 소자(QS1) 역시 삼단자 소자로서 그 제어 단자, 출력 단자 및 입력 단자는 각각 감지 주사선(S1-SN), 감지 신호선(P1-PM) 중 일부 및 감지 소자(QP)에 연결되어 있다. 스위칭 소자(QS1)는 감지 주사선(S1-SN)에 스위칭 소자(Q S1)를 턴 온시키는 전압이 인가되면 감지 신호 축전기(CP)에 저장되어 있는 전압 또는 감지 소자(QP)로부터의 광전류를 감지 신호(VP1-VPM)로서 해당 감지 신호선(P 1-PM)으로 출력한다.The switching element Q S1 is also a three-terminal element whose control terminals, output terminals and input terminals are part of the sensing scan lines S 1 -S N , the sensing signal lines P 1 -P M and the sensing elements Q P, respectively. Is connected to. The switching element Q S1 is a voltage stored in the sensing signal capacitor C P or the sensing element Q P when a voltage for turning on the switching element Q S1 is applied to the sensing scan lines S 1 -S N. The photocurrent from is output as the detection signals V P1 -V PM to the corresponding detection signal lines P 1 -P M.
접촉 감지부는 도 4에 도시한 바와 같이 공통 전압(Vcom)에 연결되어 있는 스위치(SWT), 스위치(SWT)와 신호선(PSG)에 연결된 감지 소자(QT) 및 신호선(S1 -SN, P1-PM) 중 일부에 연결된 스위칭 소자(QS2)를 포함하며, 신호선(S1-SN , P1-PM)이 교차하는 부분 중 광감지부가 연결되어 있지 않은 부분에 형성되어 있다.As illustrated in FIG. 4, the touch sensing unit includes a switch SWT connected to the common voltage V com , a sensing element Q T connected to the switch SWT, and a signal line P SG , and a signal line S 1 -S. N , P 1 -P M ) includes a switching element (Q S2 ) connected to a part of the signal line (S 1 -S N , P 1 -P M ) in the part where the light sensing unit is not connected Formed.
스위치(SWT)는 사용자의 접촉에 따라 공통 전압(Vcom)을 감지 소자(QT)에 전달한다.The switch SWT transfers the common voltage V com to the sensing element Q T according to the contact of the user.
감지 소자(QT)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 제어 전압선(PSG)과 스위치(SWT)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 스위칭 소자(QS2)에 연결되어 있다. 감지 소자(QT)는 스위치(SWT)로부터 전달된 공통 전압(Vcom)에 따른 감지 전류를 출력한다.The sensing element Q T is a three-terminal element whose control terminal and input terminal are connected to the control voltage line P SG and the switch SWT, respectively, and the output terminal is connected to the switching element Q S2 . The sensing element Q T outputs a sensing current according to the common voltage V com transmitted from the switch SWT.
스위칭 소자(QS2) 역시 삼단자 소자로서 그 제어 단자, 출력 단자 및 입력 단자는 각각 감지 주사선(S1-SN), 감지 신호선(P1-PM) 중 일부 및 감지 소자(QT)에 연결되어 있다. 스위칭 소자(QS2)는 감지 주사선(S1-SN)에 스위칭 소자(Q S2)를 턴 온시키는 전압이 인가되면 감지 소자(QT)로부터의 감지 전류를 접촉 감지 신호(VP1-VPM)로서 해당 감지 신호선(P1-PM)으로 출력한다.The switching element Q S2 is also a three-terminal element, the control terminal, the output terminal and the input terminal of which are part of the sensing scan lines S 1 -S N , the sensing signal lines P 1 -P M and the sensing elements Q T, respectively. Is connected to. A switching element (Q S2) detects the scanning line (S 1 -S N) to the switching elements when a voltage for turning on the (Q S2) applied to the sensing element detects a touch sensing current from the (Q T) signal (V P1 -V PM ) is output to the corresponding sensing signal lines P 1 -P M.
여기서 스위칭 소자(Q, QS1, QS2) 및 감지 소자(QP, QT)는 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon) 박막 트랜지스터로 이루어질 수 있다.The switching elements Q, Q S1 and Q S2 and the sensing elements Q P and Q T may be formed of amorphous silicon or poly crystalline silicon thin film transistors.
감지부는 액정 표시판 조립체(300)에서 하나의 도트 당 하나씩 배치되며, 인접한 두 화소 사이의 영역(이하 감지 영역이라 한다)에 배치된다. 여기서 하나의 도트는 가로로 배열되어 있는 3개의 R, G, B 화소로 이루어지고 하나의 색상(full color)을 표시하는 단위가 되며, 액정 표시 장치의 해상도를 나타내는 기본 단위가 된다.The sensing units are disposed one per dot in the liquid
광감지부는 액정 표시 장치의 해상도의 1/4의 해상도를 가진다. 한 예로서 광감지부는 홀수 번째 감지 주사선과 홀수 번째 감지 신호선이 교차하는 영역에 배 치될 수 있다. 그러면 문자 인식과 같이 정밀도가 높은 응용 분야에서도 이러한 광감지부를 내장한 액정 표시 장치를 이용할 수 있다. 물론 광감지부의 해상도는 필요에 따라 더 높거나 낮은 해상도를 가질 수도 있다.The light sensing unit has a resolution of 1/4 of the resolution of the liquid crystal display. As an example, the light sensing unit may be disposed in an area where the odd-numbered sensing scan line and the odd-numbered sensing signal line cross each other. Then, a liquid crystal display device having such an optical sensing unit may be used even in a high precision application field such as character recognition. Of course, the resolution of the light sensing unit may have a higher or lower resolution as necessary.
접촉 감지부는 광감지부의 해상도 이하의 해상도를 가진다. 한 예로서 접촉 감지부는 홀수 번째 감지 주사선과 짝수 번째 감지 신호선이 교차하는 영역에 배치될 수 있다.The touch sensing unit has a resolution less than or equal to the resolution of the light sensing unit. As an example, the touch sensing unit may be disposed in an area where the odd-numbered sensing scan line and the even-numbered sensing signal line cross each other.
세로로 인접한 두 감지 영역에 광감지부를 각각 배치하고 이들 광감지부의 두 감지 주사선을 서로 연결함으로써 이들 광감지부의 감지 신호를 동일한 감지 신호선에 중첩시켜 내보낼 수 있다. 이렇게 중첩되어 더해진 감지 신호에 의하면 각 광감지부의 특성 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)도 2배가 되어 보다 정확한 감지 신호를 추출할 수 있다. 이때 광감지부가 세로로 2개 배치되어 있더라도 실제로 감지 신호는 하나가 출력되므로 광감지부의 해상도는 감지 신호에 따라 결정된다. 접촉 감지부도 이와 같이 배치할 수 있다.By placing the light sensing units in two vertically adjacent sensing regions, and connecting the two sensing scanning lines to each other, the sensing signals of the light sensing units can be superimposed on the same sensing signal line. The superimposed sensing signals not only reduce the characteristic variation of each optical sensing unit, but also double the signal to noise ratio to extract more accurate sensing signals. In this case, even though two light detectors are arranged vertically, one detection signal is actually output, so the resolution of the light detector is determined according to the detection signal. The contact sensing unit can also be arranged in this way.
한편, 계조 전압 생성부(550)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.Meanwhile, the
영상 주사부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 영상 주사선(G1-Gn)에 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 영상 주사 신호를 영상 주사선(G1-Gn)에 인가한다.The
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(550)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.The
감지 주사부(700)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 주사선(S1-SN)에 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 감지 주사 신호를 감지 주사선(S1-SN)에 인가한다.The
신호 판독부(800)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 신호선(P1-PM)에 연결되어 감지 신호선(P1-PM)을 통하여 출력되는 감지 신호(VP1-VPM)를 입력받아 증폭, 필터링 등의 신호 처리를 행한 후 아날로그-디지털 변환을 하여 디지털 감지 신호(DSN)를 내보낸다.
신호 제어부(600)는 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 그리고 신호 판독부(800) 등의 동작을 제어한다.The
영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700) 또는 신호 판독부(800)는 복수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사 부(700) 또는 신호 판독부(800)가 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또는 데이터 구동부(500), 신호 판독부(800) 및 신호 제어부(600) 등은 원 칩(one-chip)이라고도 하는 하나의 IC 안에 집적되어 구현될 수도 있다.The
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작 및 감지 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.Next, the display operation and the detection operation of the liquid crystal display will be described in more detail.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 영상 주사 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 영상 주사 제어 신호(CONT1)를 영상 주사부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 또한 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 감지 주사 제어 신호(CONT3) 및 판독 제어 신호(CONT4)를 생성한 후, 감지 주사 제어 신호(CONT3)를 감지 주사부(700)에 내보내고 판독 제어 신호(CONT4)를 신호 판독부(800)에 내보낸다.The
영상 주사 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호 등을 포함한다. Image scan control signal (CONT1) includes at least one clock signal and the like to control the output of the start scan indicating the scanning start of a gate-on voltage (V on) signal (STV) and the gate-on voltage (V on).
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 화소행의 데이터 전송을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.The data control signal CONT2 is a horizontal synchronization start signal STH for transmitting data of one pixel row, a load signal LOAD for applying a corresponding data voltage to the data lines D 1 -D m , and a common voltage V com. Inverting signal (RVS) and data clock signal (HCLK) and the like to invert the polarity of the data voltage (hereinafter referred to as "polarity of the data voltage" by reducing the "polarity of the data voltage" for the common voltage)).
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 입력받고, 계조 전압 생성부(550)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환한 후 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.The
영상 주사부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 영상 주사 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 영상 주사선(G1-Gn)에 인가하여 이 영상 주사선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온시키며, 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.The
화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.The difference between the data voltage applied to the pixel and the common voltage V com is shown as the charging voltage of the liquid crystal capacitor C LC , that is, the pixel voltage. The arrangement of the liquid crystal molecules varies according to the magnitude of the pixel voltage, thereby changing the polarization of light passing through the
1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 영상 주사부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 영상 주사선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: 행반전, 점반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열반전, 점반전).After one horizontal period (or "1H") (one period of the horizontal sync signal H sync and the data enable signal DE) has passed, the
감지 주사부(700)는 신호 제어부(600)로부터의 감지 주사 제어 신호(CONT3)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 감지 주사선(S1-SN)에 인가하여 이 감지 주사선(S1-SN)에 연결된 스위칭 소자(QS1, QS2)를 턴 온시키며, 이에 따라 광감지부 및/또는 접촉 감지부로부터의 감지 신호(VP1-VPM)가 턴 온된 스위칭 소자(QS1, Q
S2)를 통하여 해당 감지 신호선(P1-PM)에 인가된다.Detecting the
신호 판독부(800)는 판독 제어 신호(CONT4)에 따라 감지 신호선(P1-PM)에 인가되어 있는 감지 신호(VP1-VPM)를 읽어 들인다. 신호 판독부(800)는 읽어 들인 감 지 신호(VP1-VPM)를 증폭 및 필터링 등의 신호 처리를 한 후 디지털 신호(DSN)로 변환하여 외부 장치로 내보낸다. 외부 장치는 이 디지털 신호(DSN)에 대하여 적절한 연산 처리를 행하여 접촉 여부 및 접촉 위치를 알아내고 이에 기초한 영상 신호를 액정 표시 장치에 전송한다.The
감지 동작은 앞서 설명한 표시 동작과 별도로 수행되며, 서로 영향을 받지 않는다. 한 행에 대한 감지 동작은 광감지부 및 접촉 감지부의 형성 밀도에 따라 1 수평 주기 또는 복수의 수평 주기마다 이루어진다. 또한 한 감지부에 대한 감지 동작은 매 프레임마다 반드시 이루어질 필요는 없으며 필요에 따라 복수의 프레임마다 한번씩 이루어질 수도 있다.The sensing operation is performed separately from the display operation described above, and is not affected by each other. The sensing operation for one row is performed every one horizontal period or a plurality of horizontal periods according to the formation density of the light sensing unit and the contact sensing unit. In addition, a sensing operation of one sensing unit does not necessarily need to be performed every frame, but may be performed once every plurality of frames as necessary.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도 5 내지 도 8을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Next, the structure of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 8.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도의 한 예이고, 도 6, 도 7 및 도 8은 각각 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI' 선, VII-VII' 선 및 VIII-VIII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 5 is an example of a layout view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 6, 7 and 8 respectively illustrate a line VI-VI ′, a line VII-VII ′, and a liquid crystal display of FIG. 5. It is sectional drawing cut along the line VIII-VIII '.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200), 그리고 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)으로 이루어진다.The liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention includes a thin film
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에는, 도 5 내지 도 8에 보이는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 복수의 영상 주사선(121), 복수의 유지 전극선(131), 복 수의 감지 주사선(127), 그리고 복수의 제어 전압선(129)이 형성되어 있다.First, as illustrated in FIGS. 5 to 8, the thin film
주사선(121, 127) 및 제어 전압선(129)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 서로 분리되어 있으며, 각각 영상 주사 신호, 감지 주사 신호 및 제어 전압(VSG)을 전달하며, 각각 복수의 제어 단자 전극(control electrode)(124, 128, 126)을 포함한다.The
유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 유지 전극(133)을 이루는 복수의 돌출부를 포함한다. 유지 전극선(131)에는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)에 인가되는 공통 전압(common voltage) 따위의 미리 정해진 전압이 인가된다.The
주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 알루미늄과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막(도시하지 않음)과 그 위의 상부막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 상부막은 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide) 와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 크롬(Cr) 등으로 이루어진다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.The
주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 단일막 구조를 가지거나 세 층 이상을 포함할 수 있다.The
또한 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며, 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80°이다.In addition, the
주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 절연막(insulating layer)(140)이 형성되어 있다.An insulating
절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151) 및 복수의 섬형 반도체(156, 158, 159)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(projection)(154)가 제어 단자 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있으며, 이로부터 복수의 확장부(157)가 연장되어 있다. 또한 선형 반도체(151)는 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)의 넓은 면적을 덮고 있다.A plurality of
반도체(151, 156, 158, 159)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복 수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 162, 164, 165, 166, 168)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다. 또한 섬형 접촉 부재(162, 164) 및 섬형 접촉 부재(166, 168)도 쌍을 이루어 섬형 반도체(156, 158) 위에 각각 위치한다.On top of the
반도체(151, 156, 158, 159)와 저항성 접촉 부재(161, 162, 164, 165, 166, 168)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 30-80°이다.Side surfaces of the
저항성 접촉 부재(161, 162, 164, 165, 166, 168) 및 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171), 복수의 감지 신호선(179), 복수의 출력 단자 전극(174, 175) 및 복수의 입력 단자 전극(172, 176)이 형성되어 있다.The plurality of
데이터선(171) 및 감지 신호선(179)은 주로 세로 방향으로 뻗어 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 교차하며 각각 데이터 전압(data voltage) 및 감지 신호를 전달한다.The
각 출력 단자 전극(175)은 하나의 유지 전극(133)과 중첩하는 확장부(177)를 포함한다. 데이터선(171) 각각은 복수의 돌출부를 포함하며, 이 돌출부를 포함하는 세로부가 출력 단자 전극(175)의 한쪽 끝 부분을 일부 둘러싸는 입력 단자 전극(173)을 이룬다. 하나의 제어 단자 전극(124), 하나의 입력 단자 전극(173) 및 하나의 출력 단자 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 입력 단자 전극(173)과 출력 단자 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 이 박막 트랜지스터가 스위칭 소자(Q)로서 기능한다.Each
한 쌍의 입력 단자 전극(172)과 출력 단자 전극(174)은 서로 분리되어 있으며 제어 단자 전극(126)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 하나의 제어 단자 전극(126), 하나의 입력 단자 전극(172) 및 하나의 출력 단자 전극(174)은 반도체(156)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 입력 단자 전극(172)과 출력 단자 전극(174) 사이의 반도체(156)에 형성된다. 이 박막 트랜지스터는 감지 소자(QP)로서 기능한다.The pair of
출력 단자 전극(174)과 입력 단자 전극(176)은 서로 연결되어 있다. 각 감지 신호선(179)은 복수의 가로부와 복수의 세로부를 포함하며, 감지 신호선(179)의 세로부 중 일부가 출력 단자 전극(178)을 이룬다. 한 쌍의 입력 단자 전극(176)과 출력 단자 전극(178)은 서로 분리되어 있으며 제어 단자 전극(128)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 하나의 제어 단자 전극(128), 하나의 입력 단자 전극(176) 및 하나의 출력 단자 전극(178)은 반도체(158)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 입력 단자 전극(176)과 출력 단자 전극(178) 사이의 반도체(158)에 형성된다. 이 박막 트랜지스터는 스위칭 소자(QS1)로서 기능한다.The
데이터선(171), 감지 신호선(179), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(172, 176)은 크롬 또는 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 크롬(Cr) 따위의 하부막(도시하지 않음)과 그 위에 위치한 알루미늄 계열 금속인 상부막(도시하지 않음)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다.The
데이터선(171), 감지 신호선(179), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(172, 176)도 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.The
저항성 접촉 부재(161, 162, 164, 165, 166, 168)는 그 하부의 반도체(151, 156, 158, 159)와 그 상부의 데이터선(171), 감지 신호선(179), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(172, 176) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 입력 단자 전극(173)과 출력 단자 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 출력 단자 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.The
데이터선(171), 감지 신호선(179), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(172, 176)과 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 무기 물질인 질화 규소나 산화 규소 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 상부에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 이루어진 유기 절연막(187)이 형성되어 있다. 이때, 유기 절연막 (187)의 표면은 요철 패턴을 가지고, 유기 절연막(187) 위에 형성되는 반사 전극(194)에 요철 패턴을 유도하여 반사 전극(194)의 반사 효율을 극대화한다.The
보호막(180) 및 유기 절연막(187)에는 출력 단자 전극(175)의 확장부(177) 및 입력 단자 전극(172)을 각각 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(185, 188)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(185, 188)은 다각형 또는 원 모양 등 다양한 모양으로 만들어질 수 있다. 접촉 구멍(185, 188)의 측벽은 30-85°의 각도로 기울어져 있거나 계단형이다.In the
반도체(156) 상부의 유기 절연막(187)은 제거되어 반도체(156)가 외부 광을 더욱 잘 받아들이도록 한다.The organic insulating
유기 절연막(187) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 입력 전압선(198)이 형성되어 있다.A plurality of
화소 전극(190)은 투명 전극(192) 및 투명 전극(192) 상부에 형성되어 있는 반사 전극(194)을 포함한다. 투명 전극(192)은 투명한 도전 물질인 ITO 또는 IZO로 이루어져 있으며, 반사 전극(194)은 불투명하며 반사도를 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 은 또는 은 합금 등으로 이루어질 수 있다. 화소 전극(190)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금, 크롬, 티타늄 또는 탄탈륨 등으로 이루어진 접촉 보조층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 접촉 보조층은 투명 전극(192)과 반사 전극(194)의 접촉 특성을 확보하며, 투명 전극(192)이 반사 전극(194)을 산화시키지 못하도록 하는 역할을 한다.The
하나의 화소는 크게 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)으로 구분되는데, 투과 영역(TA)(195)은 반사 전극(194)이 제거되어 있는 영역이며, 반사 영역(RA)은 반사 전극(194)이 존재하는 영역이다. 투과 영역(TA)(195)에는 유기 절연막(187)이 제거되어 있어서 투과 영역(TA)(195)의 셀 간격(cell gap)과 반사 영역(RA)의 셀 간격은 서로 다르다.One pixel is largely divided into a transmission area TA and a reflection area RA. The
화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 출력 단자 전극(175)의 확장부(177)와 물리적·전기적으로 연결되어 출력 단자 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 둘 사이의 액정층(3)의 액정 분자들을 재배열시킨다.The
또한 앞서 설명한 것처럼, 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(CLC)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기(CLC)와 병렬로 연결된 유지 축전기(CST)를 둔다. 유지 축전기(CST)는 출력 단자 전극(175)의 확장부(177)와 유지 전극(133)의 중첩 등으로 만들어진다. 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 영상 주사선(121)의 중첩 등으로 만들어질 수도 있으며, 이때 유지 전극선(131)은 생략할 수 있다.In addition, as described above, the
화소 전극(190)은 주사선(121) 및 이웃하는 데이터선(171)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.The
화소 전극(190)의 재료로 투명한 도전성 폴리머(polymer) 등을 사용할 수도 있으며, 반사형(reflective) 액정 표시 장치의 경우 불투명한 반사성 금속을 사용 하여도 무방하다.A transparent conductive polymer or the like may be used as the material of the
입력 전압선(198)은 투명 전극(192) 및 반사 전극(194)과 각각 동일한 물질로 이루어진 하부막(196) 및 상부막(197)을 포함한다. 입력 전압선(198)은 화소 전극(190)과 마찬가지로 접촉 보조층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있으며, 단일막으로 이루어질 수도 있다.The
입력 전압선(198)은 접촉 구멍(188)을 통하여 입력 단자 전극(172)과 물리적·전기적으로 연결되어 입력 단자 전극(172)에 입력 전압(VSD)을 전달한다.The
입력 전압선(198)은 복수의 가로부와 세로부를 포함하고, 감지 신호선(179)의 폭보다 넓은 폭을 가지며, 감지 신호선(179) 전체를 상부에서 덮고 있다.The
녹색(G) 및 청색(B) 화소 전극(190)은 직사각형으로 형성되나, 적색(R) 화소 전극(190)은 입력 전압선(198)의 가로부 및 짧은 세로부가 차지하는 영역에 따라 한쪽 모퉁이가 잘린 모양으로 형성되어 있다. 그러나 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소의 투과 영역(TA) 및 반사 영역(RA)의 크기는 각각 실질적으로 동일하다.The green (G) and blue (B)
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따라 감지부를 화소 사이의 영역에 배치함으로써 감지부를 화소 내부에 형성하는 종래의 액정 표시 장치에 비하여 투과 영역을 크게 하여 투과율을 높일 수 있다. 종래의 액정 표시 장치의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소의 총 면적과 본 실시예의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소 및 감지부의 총 면적이 동일한 경우, 본 실시예의 각 화소의 크기는 종래의 그것에 비하여 줄어든다. 그러나 종래의 액정 표시 장치에서 투과 영역을 크게 할 수 없었 던 가장 큰 이유는 감지 신호선과 입력 전압선이 화소 내에서 차지하는 공간이 크다는 것이므로 본 발명의 한 실시예에 따라 이들을 화소 외부에 배치함으로써 오히려 투과 영역은 크게 할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the transmittance may be increased by increasing the transmissive area as compared with the conventional liquid crystal display in which the detector is formed inside the pixel. The total area of the red (R), green (G), and blue (B) pixels of the conventional liquid crystal display is the same as the total area of the red (R), green (G), and blue (B) pixels of the present embodiment and the sensing unit. In this case, the size of each pixel of this embodiment is reduced as compared with that of the conventional one. However, in the conventional liquid crystal display, the biggest reason why the transmission region cannot be increased is that the space occupied by the sensing signal line and the input voltage line in the pixel is large, so that the transmission region is arranged by placing them outside the pixel according to an embodiment of the present invention. Can be enlarged.
한편 감지 영역은 청색(B) 화소와 적색(R) 화소 사이에 있는 것으로 도시하였으나 녹색(G) 화소와 청색(B) 화소 사이 또는 적색(R) 화소와 녹색(G) 화소 사이에 배치할 수도 있다.The sensing area is shown as being between the blue (B) pixel and the red (R) pixel, but may be disposed between the green (G) and blue (B) pixels or between the red (R) and green (G) pixels. have.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 공통 전극 표시판(200)에는 투명한 유리 등의 절연 물질로 이루어진 기판(210) 위에 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(190) 사이의 빛샘을 방지하고 화소 전극(190)과 마주 보는 개구 영역을 정의한다.On the
한편 반도체(156) 상부에는 차광 부재(220)가 제거되어 반도체(156)를 외부 광에 노출시키는 개구부(225)가 형성되어 있다.Meanwhile, an
복수의 색필터(230)가 기판(210)과 차광 부재(220) 위에 형성되어 있으며, 차광 부재(220)가 정의하는 개구 영역 내에 거의 들어가도록 배치되어 있다. 이웃하는 두 데이터선(171) 사이에 위치하며 세로 방향으로 배열된 색필터(230)들은 서로 연결되어 하나의 띠를 이룰 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 삼원색 중 하나를 나타낼 수 있다.The plurality of
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 유기 물질 따위로 이루어진 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 색필터(230)를 보호하고 표면을 평탄하게 한다.An
덮개막(250) 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.The
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.A polarizer (not shown) for polarizing light is attached to an outer surface of at least one of the two
도 7 및 도 8에 보이는 바와 같이 직류 전압인 입력 전압(VSD)이 인가되는 입력 전압선(198)은 감지 신호선(179)의 상부를 덮고 있어서 감지 신호선(179)과 공통 전극(270) 사이의 커플링과 감지 신호선(179)과 화소 전극(190) 사이의 커플링을 거의 0에 가깝게 줄일 수 있다. 따라서 감지 신호선(179)은 공통 전압(Vcom)이 스윙하고 데이터 전압이 변하더라도 이에 의한 영향을 받지 않는다. 결국 감지 신호선(179)에 의하여 전달되는 감지 신호의 왜곡도 현저히 줄어든다. 또한 입력 전압선(198)에는 직류 전압이 인가되어 있으므로 입력 전압선(198)과 감지 신호선(179) 사이에 기생 용량이 존재하더라도 이에 저장되고 방출되는 전하량의 변화는 없다. 따라서 입력 전압선(198)에 의한 감지 신호의 왜곡은 없다.As shown in FIGS. 7 and 8, the
그러면 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 9 및 도 10을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 앞선 실시예와 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략하고 차이가 나는 부분에 대하여만 설명한다.Next, a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. In the present embodiment, the same parts as in the previous embodiment will be omitted, and only differences will be described.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광감지부의 확대 배치도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 및 감지부 배열에 대한 개략도의 한 예이다.FIG. 9 is an enlarged layout view of an optical sensing unit of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment. FIG. 10 is an example of a schematic diagram of an arrangement of pixels and sensing units of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment.
도 9에 도시한 바와 같이 감지부에 인접해 있는 데이터선(171)은 앞선 실시 예에서와 달리 세로 방향으로 곧바로 뻗어 있지 않고 굴절되어 있다. 데이터선(171)은 스위칭 소자(QS1) 및 감지 소자(QP)의 좌측을 지나는 제1 세로부, 이로부터 굴절되어 감지 소자(QP) 아래 부분을 지나는 가로부, 그리고 이로부터 다시 굴절되어 감지 신호선(179)을 따라 나란히 뻗어 있는 제2 세로부를 포함한다. 이와 같이 데이터선(171)을 형성하면 화소의 크기를 좀 더 크게 할 수 있어서 개구율을 더욱 높일 수 있다.As shown in FIG. 9, the
도 10에 도시한 바와 같이 두 화소 행에 배치되어 있는 화소 및 감지부는 두 화소 행의 경계에 대하여 대칭 구조로 되어 있다. 한 감지 영역(S)은 감지 신호선(179) 및 입력 전압선(198)이 세로로 길게 뻗어 있는 폭이 좁은 부분과 감지 소자와 스위칭 소자가 형성되어 있는 폭이 넓은 부분을 포함한다. 한 감지 영역(S)의 좁은 부분은 인접한 감지 영역(S)의 좁은 부분과 연결되며, 한 감지 영역(S)의 넓은 부분은 인접한 감지 영역(S)의 넓은 부분과 연결되어 있다. 한 화소의 데이터선(171)의 제1 세로부는 위 또는 아래로 인접한 화소의 데이터선(171)의 제1 세로부와 연결되며, 제2 세로부는 위 또는 아래로 인접한 화소의 데이터선(171)의 제2 세로부와 연결되어 있다. 이와 같이 두 화소 행의 경계에 대하여 선대칭 구조를 가지게 되면 데이터선(171)이 굴절되는 수효가 줄어 데이터 전압의 왜곡을 줄일 수 있다.As illustrated in FIG. 10, the pixel and the sensing unit disposed in the two pixel rows have a symmetrical structure with respect to the boundary between the two pixel rows. One sensing area S includes a narrow portion where the
한편, 본 발명의 실시예에서는 표시 장치로서 액정 표시 장치가 화소 사이의 영역에 감지부를 내장하고 있는 것에 대하여 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 플라스마 표시 장치(plasma display device), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등과 같은 표시 장치에서도 동일하게 적용할 수 있다.Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, the liquid crystal display device has a built-in sensing unit in a region between pixels, but the present invention is not limited thereto, but the plasma display device and the organic light emitting diode display are not limited thereto. The same may be applied to a display device such as an emitting display.
본 발명에 의하면, 감지부를 화소 사이의 영역에 배치함으로써 투과 영역을 크게 하여 투과율을 높일 수 있다.According to the present invention, the transmittance can be increased by increasing the transmissive region by disposing the sensing unit in the region between the pixels.
또한 직류 전압이 인가되는 입력 전압선을 감지 신호선의 상부에 배치함으로써 공통 전압 및 데이터 전압에 의한 영향을 줄여 감지 신호의 왜곡을 줄일 수 있다.In addition, since the input voltage line to which the DC voltage is applied is disposed on the sensing signal line, the influence of the common voltage and the data voltage may be reduced to reduce distortion of the sensing signal.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (22)
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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