KR101159324B1 - Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function And Method For Fabricating Thereof And Image Sensing Method Using The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 문서, 이미지 스캔, 터치 입력 및 입력된 이미지를 화상에 구현할 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 이미시 센싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device having an image sensing function capable of realizing a document, an image scan, a touch input, and an input image to an image, a method of manufacturing the same, and an image sensing method using the same.
본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브화소가 하나의 화소를 이루도록 컬러필터가 형성된 컬러필터 어레이 기판과; 액정을 사이에 두고 상기 컬러필터 어레이 기판과 대향되는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 구비하고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 상에 서로 교차되게 형성되며 각각의 서브화소영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 위치하는 제1 박막 트랜지스터와; 상기 백색 서브화소와 대응되는 영역에 위치하여 외부로 부터의 광을 센싱하기 위한 포토 센싱소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention comprises: a color filter array substrate on which a color filter is formed such that red, green, blue, and white subpixels form one pixel; A thin film transistor array substrate facing the color filter array substrate with a liquid crystal interposed therebetween, the thin film transistor array substrate being formed to cross each other on the substrate and defining respective sub-pixel regions; A first thin film transistor positioned at an intersection of the gate line and the data line; And a photo sensing device positioned in a region corresponding to the white subpixel to sense light from the outside.
Description
도 1은 통상적인 TFT 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도. 1 is a plan view showing a portion of a conventional TFT array substrate.
도 2은 도 1에 도시된 TFT 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view of the TFT array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′. FIG.
도 3은 종래의 포토 센싱 소자를 나타내는 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a conventional photo sensing device.
도 4는 본 발명에 따른 이미시 센싱 기능을 가지는 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 도면. 4 is a schematic view of a liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 절취하여 도시한 단면도. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4에 도시된 하나의 화소를 개략적으로 나타내는 회로도. FIG. 6 is a circuit diagram schematically illustrating one pixel illustrated in FIG. 4.
도 7은 도 5에 도시된 화소 중 블랙 매트릭스에 가려지는 영역과 개구영역을 구분하는 도면. FIG. 7 is a diagram illustrating a region, which is covered by a black matrix and an opening region, among pixels illustrated in FIG. 5;
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 센싱 방법을 설명하기 위한 단면도.8 is a cross-sectional view illustrating a photo sensing method according to a first embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 센싱 방법을 구체적으로 설명하기 위한 회로도.9 and 10 are circuit diagrams for describing in detail the photo sensing method according to the first embodiment of the present invention.
도 11는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 센싱 방법을 설명하기 위한 단면도.11 is a cross-sectional view for describing a photo sensing method according to a second embodiment of the present invention.
도 12는 도 11의 Ⅲ-Ⅲ'선을 절취하여 도시한 단면도. 12 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 11;
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정도.13A to 13E are flowcharts illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device having an image sensing function according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에서의 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도. Fig. 14 is a sectional view showing the color filter array substrate in the second embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > Description of the Related Art
102 : 게이트 라인 104 : 데이터 라인 102: gate line 104: data line
106 : 제1 TFT 108 : 게이트 전극 106: first TFT 108: gate electrode
10, 110 : 소스 전극 12, 112 : 드레인 전극 10, 110:
14, 114 : 활성층 16,116 : 접촉홀 14, 114: active layer 16,116: contact hole
18, 118 : 화소전극 180 : 제1 스토리지 캐패시터18, 118: pixel electrode 180: first storage capacitor
120 : 제2 스토리지 캐패시터 44,144 : 게이트 절연막 120: second storage capacitor 44,144: gate insulating film
50,150 : 보호막 140 : 포토 TFT50,150: protective film 140: photo TFT
170 : 제1 TFT 152 : 제1 구동전압 공급라인 170: first TFT 152: first driving voltage supply line
172 : 제2 스토리지 하부전극 174 : 제2 스토리지 상부전극172: second storage lower electrode 174: second storage upper electrode
155 : 제2 접촉홀 155: second contact hole
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 문서, 이미지 스캔, 터치 입력을 할 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 이미지 센싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having an image sensing function capable of document, image scanning, and touch input, a manufacturing method thereof, and an image sensing method using the same.
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. A conventional liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a 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.
액정표시패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 칼러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다. The liquid crystal display panel includes a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate facing each other, a spacer positioned to maintain a constant cell gap between the two substrates, and a liquid crystal filled in the cell gap.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압신호를 화소 전극에 공급한다. The thin film transistor array substrate includes a gate line and a data line, a thin film transistor formed of a switch element at each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed of a liquid crystal cell and connected to the thin film transistor, and the like. It consists of the applied alignment film. The gate lines and the data lines receive signals from the driving circuits through the respective pad parts. The thin film transistor supplies the pixel voltage signal supplied to the data line to the pixel electrode in response to the scan signal supplied to the gate line.
칼라필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 칼라필터들과, 칼러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.The color filter array substrate includes color filters formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for distinguishing between color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage to the liquid crystal cells in common, and an alignment layer applied thereon. It consists of.
액정표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라필터 어레이 기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다. The liquid crystal display panel is completed by separately manufacturing a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate, and then injecting and encapsulating a liquid crystal.
도 1은 종래 액정표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a conventional liquid crystal display panel, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 "TFT"라 함)(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(18)을 구비한다. 그리고, TFT 어레이 기판은 화소전극(18)과 이전단 게이트 라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)를 구비한다. The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 1 and 2 includes a
TFT(6)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소 전극(18)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12) 과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(14) 및 오믹접촉층(48)을 반도체 패턴(45)이라 명명한다.The TFT 6 includes a
이러한 TFT(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소 전극(18)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(18)은 보호막(50)을 관통하는 접촉홀(16)을 통해 TFT(6)의 드레인 전극(12)과 접속된다. 화소 전극(18)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(18)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(20)는 전단 게이트라인(2)과 화소전극(18)의해 형성된다. 게이트라인(2)과 화소전극(18) 사이에는 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)이 위치하게 된다. 이러한 스토리지 캐패시터(20)는 화소 전극(18)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다. The
이러한, 종래의 액정표시장치는 디스플레이 기능만을 가질 뿐 외부 문서 또는 이미지 등의 내용 화상으로 구현할 수 있는 등의 외부 이미지를 센싱하여 디스플레이 할 수 있는 기능을 가지고 있지 않다. Such a conventional liquid crystal display device has only a display function and does not have a function of sensing and displaying an external image such as an external document or a content image such as an image.
도 3은 종래의 이미지 센싱소자를 나타내는 도면이다.(도 3에 도시된 이미지 센싱소자 내의 각 구성요소 들 중 통상의 TFT에 포함되는 구성요소는 도 1 및 2에 도시된 TFT의 구성요소와 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.)FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional image sensing device. (The elements included in a conventional TFT among the components in the image sensing device shown in FIG. 3 are the same as those of the TFTs shown in FIGS. 1 and 2. Reference numerals will be given.)
도 3에 도시된 이미지 센싱소자는 포토 TFT(40), 포토 TFT(40)와 접속된 스토리지 캐패시터(80), 스토리지 캐패시터(80)를 사이에 두고 포토 TFT(40)와 반대방향에 위치하는 스위치 TFT(6)를 구비한다. The image sensing device shown in FIG. 3 is a switch located opposite to the
포토 TFT(40)는 기판(42) 상에 형성된 게이트 전극(8)과, 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 게이트 전극(8)과 중첩되는 활성층(14), 활성층(14)과 전기적으로 접속되는 구동 소스전극(60), 구동 소스전극(60)과 마주보는 구동 드레인 전극(62)을 구비한다. 활성층(14)은 구동 소스전극(60) 및 구동 드레인 전극(62)과 중첩되게 형성되고 구동 소스전극(60)과 구동 드레인전극(62) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 구동 소스전극(60) 및 구동 드레인전극(62)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 이러한, 포토 TFT(40)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다.The photo TFT 40 is electrically connected to the
스토리지 캐패시터(80)는 포토 TFT(40)의 게이트 전극(8)과 접속된 스토리지 하부전극(72), 절연막(44)을 사이에 두고 스토리지 하부전극(72)과 중첩되게 형성되며 포토 TFT(40)의 구동 드레인 전극(62)과 접속된 스토리지 상부전극(74)을 구비한다. 이러한, 스토리지 캐패시터(80)는 포토 TFT(40)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
스위칭 TFT(6)는 기판(42) 상에 형성된 게이트 전극(8)과, 스토리지 상부전극(74)과 접속된 소스전극(10), 소스전극(10)과 마주보는 드레인전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. The switching
이러한, 구조를 가지는 이미지 센싱 소자의 구동을 간략하게 설명하면, 포토 TFT(40)의 구동 소스전극(60)에 예를 들어 약, 10V 정도의 구동전압이 인가됨과 아울러 게이트 전극(8)에 예를 들어, 약 -5V 정도의 역바이어스 전압이 인가되고 활성층(14)에 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(60)에서 채널을 경유하여 구동 드레인전극(62)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(60)에서 스토리지 상부전극(74)으로 흐르게 됨과 동시에 스토리지 하부전극(72)은 포토 TFT(40)의 게이트 전극(8)과 접속되어 있으므로 스토리지 캐패시터(80)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이 스토리지 캐패시터(80)에 충전된 전하는 스위치 TFT(6)에 전달되어 포토 TFT(40)에 의해 센싱된 이미지를 읽어낼 수 있게 된다. The driving of the image sensing device having the structure will be briefly described. For example, a driving voltage of about 10 V is applied to the driving
이와 같이 종래의 액정표시장치는 디스플레이를 위한 기능만을 가지고 종래의 이미지 센싱소자는 이미지를 센싱하는 기능만을 가진다. As such, the conventional liquid crystal display device has only a function for display, and a conventional image sensing device has only a function of sensing an image.
따라서, 본 발명의 목적은 문서, 사람의 지문 등의 이미지가 입력됨과 아울러 입력된 이미지를 화상에 나타낸 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same, which have an image sensing function capable of inputting an image such as a document, a fingerprint of a person, etc. and displaying the input image on the image.
본 발명의 또 다른 목적은 광센싱의 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which can improve the efficiency of light sensing.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브화소가 하나의 화소를 이루도록 컬러필터가 형성된 컬러필터 어레이 기판과; 액정을 사이에 두고 상기 컬러필터 어레이 기판과 대향되는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 구비하고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 상에 서로 교차되게 형성되며 각각의 서브화소영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 위치하는 제1 박막 트랜지스터와; 상기 백색 서브화소와 대응되는 영역에 위치하여 외부로 부터의 광을 센싱하기 위한 포토 센싱소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention comprises: a color filter array substrate in which a color filter is formed such that red, green, blue, and white subpixels form one pixel; A thin film transistor array substrate facing the color filter array substrate with a liquid crystal interposed therebetween, the thin film transistor array substrate being formed to cross each other on the substrate and defining respective sub-pixel regions; A first thin film transistor positioned at an intersection of the gate line and the data line; And a photo sensing device positioned in a region corresponding to the white subpixel to sense light from the outside.
상기 컬러필터 어레이 기판은 상기 적색, 녹색, 청색 서브화소 각각과 대응되는 영역에 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 포함하고, 상기 백색 서브화소와 대응되는 영역에는 컬러필터가 비존재하는 것을 특징으로 한다.The color filter array substrate may include red, green, and blue color filters formed in regions corresponding to each of the red, green, and blue subpixels, and color filters are not present in the regions corresponding to the white subpixels. do.
상기 포토 센싱소자는 상기 광을 센싱하기 위한 포토 박막 트랜지스터와; 상기 포토 박막 트랜지스터에 의해 센싱된 신호를 저장하기 위한 제1 스토리지 캐패시터와; 상기 제1 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 센싱 신호를 검출하기 위한 집적회로와; 상기 제1 스토리지 캐패시터와 상기 집적회로 사이에 위치하여 상기 센 싱 신호를 선택적으로 상기 집적회로에 공급하기 위한 제2 박막 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.The photo sensing device includes a photo thin film transistor for sensing the light; A first storage capacitor for storing a signal sensed by the photo thin film transistor; An integrated circuit for detecting the sensing signal stored in the first storage capacitor; And a second thin film transistor positioned between the first storage capacitor and the integrated circuit to selectively supply the sensing signal to the integrated circuit.
상기 게이트 라인과 나란하게 형성되어 상기 포토 박막 트랜지스터에 제1 구동전압을 공급하는 제1 구동전압 공급라인과; 상기 제1 구동전압 공급라인과 나란하게 형성되어 상기 포토 박막 트랜지스터에 제2 구동전압을 공급하기 위한 제2 구동전압 공급라인과; 상기 화소영역을 사이에 두고 상기 데이터 라인과 나란하게 위치하며 상기 제2 박막 트랜지스터부터의 센싱 신호를 집적회로에 전달하기 위한 센싱신호전달라인을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.A first driving voltage supply line formed in parallel with the gate line to supply a first driving voltage to the photo thin film transistor; A second driving voltage supply line formed in parallel with the first driving voltage supply line to supply a second driving voltage to the photo thin film transistor; And a sensing signal transfer line positioned parallel to the data line with the pixel region therebetween and configured to transfer a sensing signal from the second thin film transistor to an integrated circuit.
상기 포토 박막 트랜지스터는 기판 상에 형성되며 상기 제2 구동전압 공급라인과 접속된 제1 게이트 전극과; 상기 제1 게이트 전극을 덮도록 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제1 게이트 전극과 중첩되는 제1 반도체 패턴과; 상기 제1 반도체 패턴과 접촉되며 상기 제1 구동전압 공급라인과 전기적으로 접속된 제1 소스전극과; 상기 제1 소스전극과 마주보는 제1 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The photo thin film transistor may include a first gate electrode formed on a substrate and connected to the second driving voltage supply line; A gate insulating film formed to cover the first gate electrode; A first semiconductor pattern overlapping the first gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A first source electrode in contact with the first semiconductor pattern and electrically connected to the first driving voltage supply line; And a first drain electrode facing the first source electrode.
상기 포토 박막 트랜지스터를 덮도록 형성된 보호막과; 상기 보호막 및 게이트 절연막을 관통하여 상기 제1 구동전압 공급라인을 노출시키는 제1 홀과; 상기 제1 홀을 덮도록 형성되는 투명전극 패턴을 구비하고, 상기 제1 소스전극과 제1 구동전압 공급라인은 상기 투명전극 패턴에 의해 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.A protective film formed to cover the photo thin film transistor; A first hole penetrating the passivation layer and the gate insulating layer to expose the first driving voltage supply line; And a transparent electrode pattern formed to cover the first hole, wherein the first source electrode and the first driving voltage supply line are electrically connected by the transparent electrode pattern.
상기 제1 스토리지 캐패시터는 상기 제1 게이트 전극과 접속되는 제1 스토리 지 하부전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제1 스토리지 하부전극과 중첩되며 상기 제1 드레인 전극과 접속된 제1 스토리지 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The first storage capacitor may include a first storage lower electrode connected to the first gate electrode; And a first storage upper electrode overlapping the first storage lower electrode with the gate insulating layer interposed therebetween and connected to the first drain electrode.
상기 제2 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 신장된 제2 게이트 전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제2 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체 패턴과; 상기 제2 반도체 패턴과 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 제1 스토리지 상부전극에서 신장된 제2 소스전극과; 상기 제2 소스전극과 마주보며 상기 센싱신호전달라인과 접속된 제2 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The second thin film transistor may include a second gate electrode extending from the gate line; A second semiconductor pattern overlapping the second gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A second source electrode electrically connected to the second semiconductor pattern and extending from the first storage upper electrode; And a second drain electrode facing the second source electrode and connected to the sensing signal transmission line.
상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 신장된 제3 게이트 전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제3 게이트 전극과 중첩되게 형성되는 제3 반도체 패턴과; 상기 제3 반도체 패턴과 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 데이터 라인에서 신장된 제3 소스전극과; 상기 제3 소스전극과 마주보며 상기 화소전극과 접속된 제3 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The first thin film transistor may include a third gate electrode extending from the gate line; A third semiconductor pattern formed to overlap the third gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A third source electrode electrically connected to the third semiconductor pattern and extending from the data line; And a third drain electrode facing the third source electrode and connected to the pixel electrode.
본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 제조방법은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브화소가 하나의 화소를 이루도록 컬러필터가 형성된 컬리필터 어레이 기판을 마련하는 단계와; 액정을 사이에 두고 상기 컬러필터 어레이 기판과 대향되는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 마련하는 단계를 포함하고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판을 마련하는 단계는 서브화소영역을 정의하는 신호라인들, 상기 신호라인들의 교차영역에 위치하는 제1 박막 트랜지스터 및 상기 백색 서브화소와 대응되는 영역에 위치하는 포토 센싱소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device having an image sensing function. And providing a thin film transistor array substrate facing the color filter array substrate with a liquid crystal interposed therebetween, wherein preparing the thin film transistor array substrate includes signal lines defining a sub-pixel region and intersection of the signal lines. And forming a first thin film transistor positioned in an area and a photo sensing device positioned in an area corresponding to the white subpixel.
상기 컬러필터 어레이 기판을 마련하는 단계는 상기 서브화소영역을 구획하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 블랙 매트릭스에 의해 구획되는 적색, 녹색, 청색 서브화소 각각과 대응되는 영역에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 백색 서브화소에 대응되는 영역에는 컬러필터가 비존재하는 것을 특징으로 한다.The preparing of the color filter array substrate may include forming a black matrix partitioning the subpixel region; And forming a red, green, and blue color filter in a region corresponding to each of the red, green, and blue subpixels defined by the black matrix, wherein the color filter is not present in the region corresponding to the white subpixel. It features.
본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치을 이용한 이미지 센싱방법 방법은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브화소가 하나의 화소를 이루며 이미지를 센싱하기 위한 포토 센싱소자가 상기 백색 서브화소와 대응되는 영역에 형성된 액정표시장치를 마련하는 단계와; 소정의 이미지 정보를 가지는 광이 상기 포토 센싱 소자에 조사되는 단계와; 상기 포토 센싱 소자에 조사된 광이 소정의 신호로 변환되는 단계와; 상기 변환된 신호를 이용하여 상기 이미지 정보를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the image sensing method using the liquid crystal display device having the image sensing function according to the present invention, a red, green, blue, and white subpixel constitutes one pixel, and a photo sensing element for sensing an image corresponds to a region corresponding to the white subpixel. Providing a liquid crystal display device formed on the substrate; Irradiating light having predetermined image information to the photo sensing device; Converting the light irradiated to the photo sensing device into a predetermined signal; And detecting the image information by using the converted signal.
상기 소정의 이미지 정보를 가지는 광이 상기 포토 센싱 소자에 조사되는 단계는 상기 이미지 정보를 가지는 광이 백색 서브화소와 대응되는 영역을 통해 상기 포토 센싱 소자에 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The irradiating light having the predetermined image information to the photo sensing device may include irradiating light having the image information to the photo sensing device through a region corresponding to a white subpixel.
상기 소정의 이미지 정보를 가지는 광이 상기 포토 센싱 소자에 조사되는 단계는 상기 액정표시장치의 백라이트에서 광이 출사되어 상기 백색 서브화소영역을 투과하는 단계와; 상기 백색 서브화소영역을 투과한 광이 상기 액정표시장치 상에 위치하는 소정의 이미지에 반사되는 단계와; 상기 반사된 광이 상기 백색 서브화소 영역을 재 투과하여 상기 포토 센싱소자에 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The irradiating light having the predetermined image information to the photo sensing device may include: emitting light from a backlight of the liquid crystal display and transmitting the white subpixel area; Reflecting the light transmitted through the white subpixel region to a predetermined image on the liquid crystal display; And reflecting the reflected light back through the white subpixel area and irradiating the photo sensing device.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 4 내지 도 14를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 14.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 각각 절취하여 도시한 단면도이다. 특히, 도 4 및 도 5에서는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 TFT 어레이 기판을 나타내었다. TFT 어레이 기판과 액정을 사이에 두고 위치하는 컬러필터 어레이 기판은 통상의 블랙 매트릭스, 컬러필터 등을 포함한다.4 is a plan view illustrating a liquid crystal display device having an image sensing function according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cut-away view taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 4, respectively. It is a cross section. In particular, FIGS. 4 and 5 illustrate a TFT array substrate of a liquid crystal display having an image sensing function. The color filter array substrate positioned with the TFT array substrate and the liquid crystal interposed therebetween includes a usual black matrix, color filter, and the like.
도 4 및 도 5에 도시된 이미지 센싱 기능을 가지는 TFT 어레이 기판은 하부기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 화소(Pixel)스위칭 TFT(이하 "제1 TFT"라 한다.)(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(118), 화소전극(118)을 사이에 두고 데이터 라인(104)과 나란하게 형성된 리드아웃 라인(Read-Out Line)(204), 게이트 라인(102)과 나란하게 위치 형성되어 포토 TFT(140)에 제1 및 제2 구동전압을 공급하는 제1 및 제2 구동전압공급라인(152,171), 제1 구동전압 공급라인(152)과 리드아웃 라인(204)의 교차영역에 형성 된 포토 TFT(140), 게이트 라인(102)과 리드아웃 라인(204)의 교차영역에 형성된 스위칭 TFT(이하 "제2 TFT" 라 한다.)(170)를 구비한다. 그리고, 포토 TFT(140)와 제2 TFT(170) 사이에 위치하는 포토센싱용 스토리지 캐패시터(이하, "제1 스토리지 캐패시터"라 한다)(180), 화소전극(118)과 이전단 게이트 라인(102)의 중첩부에 형성된 화소용 스토리지 캐패시터(이하, "제2 스토리지 캐패시터)(120)를 구비한다. 도면에서의 제2 스토리지 캐패시터(120)는 편의상 다음 화소의 제2 스토리지 캐패시터(120)를 나타내었다. The TFT array substrate having the image sensing function shown in FIGS. 4 and 5 has a gate line 102 and a
제1 TFT(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110)과, 화소 전극(118)에 접속된 드레인 전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 데이터 라인(104), 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스전극(110)과 드레인전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 데이터 라인(104), 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)을 반도체 패턴(145)이라 명명한다.The
이러한 제1 TFT(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(118)은 보호막(150)을 관통하는 제1 접촉홀(116)을 통해 TFT(106) 의 드레인전극(112)과 접속된다. 화소전극(118)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판(예를 들어, 컬러필터 어레이 기판)에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(118)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
제2 스토리지 캐패시터(120)는 전단 게이트라인(102)과 화소전극(118)에 의해 형성된다. 게이트라인(102)과 화소전극(118) 사이에는 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)이 위치하게 된다. 이러한 제2 스토리지 캐패시터(120)는 화소 전극(118)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다. The
포토 TFT(140)(이하, TFT의 각 구성요소들 중 상술한 제1 TFT의 구성요소와 동일한 기능을 가지는 구성요소들은 제1 TFT의 구성요소와 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.)는 제2 구동전압 공급라인(171) 접속되는 게이트 전극(108)과, 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 게이트 전극(108)과 중첩되는 활성층(114), 활성층(114)과 전기적으로 접속됨과 아울러 제1 구동전압 공급라인(152)과 접속된 구동 소스전극(160), 구동 소스전극(160)과 마주보는 구동 드레인전극(162)을 구비한다. 여기서, 포토 TFT(140)는 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하여 제1 구동전압 공급라인(152)을 일부 노출시키는 제2 접촉홀(155)을 구비하고, 구동 소스전극(160)은 제2 접촉홀(155)상에 형성된 투명전극 패턴(154)에 의해 제1 구동전압 공급라인(152)과 접속된다. 활성층(114)은 구동 소스전극(160) 및 구동 드레인전극(162)과 중첩되게 형성되고 구동 소스전극(160)과 구동 드레인전극(162) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 구동 소스전극(160) 및 구동 드레인전극(162)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 이러한, 포토 TFT(140)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다. The photo TFT 140 (hereinafter, the components having the same functions as those of the above-described first TFT among the components of the TFT will be denoted by the same reference numerals as the components of the first TFT). 2, the
제1 스토리지 캐패시터(180)는 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 일체화된 제1 스토리지 하부전극(172), 절연막(144)을 사이에 두고 제1 스토리지 하부전극(172)과 중첩되게 형성되며 포토 TFT(140)의 구동 드레인전극(162)과 접속된 스토리지 상부전극(174)을 구비한다. 이러한, 제1 스토리지 캐패시터(180)는 포토 TFT(140)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
제2 TFT(170)는 기판(142) 상에 형성된 게이트 전극(108)과, 제2 스토리지 상부전극(174)과 접속된 소스전극(110), 소스전극(110)과 마주보는 드레인전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(110)과 드레인전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. The
이러한, 구조를 가지는 본 발명에서의 이미지 센싱소자의 동작과정을 도 6에 도시된 회로도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation process of the image sensing device in the present invention having the structure described above will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG. 6.
먼저, 포토 TFT(140)의 구동 소스전극(160)에 제1 구동전압이 인가됨과 아울러 게이트 전극(108)으로 제2 구동전압이 인가되고 활성층(114)에 소정의 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(160)에서 채널을 경유하여 구동 드레인전극(162)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(160)에서 제1 스토리지 상부전극(174)으로 흐르게 됨과 동시에 제1 스토리지 하부전극(172)은 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 접속되어 있으므로 제1 스토리지 캐패시터(180)(photo TFT)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이 제1 스토리지 캐패시터(180)(photo TFT)에 충전된 전하는 제2 TFT(170) 및 리드아웃 라인(204)을 경유하여 리드아웃 집적회로(Read Out IC)에서 읽혀지게 된다. First, when the first driving voltage is applied to the driving
즉, 포토 TFT(140)에서 센싱된 광량에 따른 리드아웃 집적회로(Read Out IC)에서 검출되는 신호가 달라지게 됨으로써 문서, 이미지 스캔, 터치 입력 등의 이미지를 센싱할 수 있게 된다. 센싱된 이미지는 제어부 등에 전달되거나 사용자의 조절에 따라 액정표시패널의 화상에 구현될 수 도 있다.In other words, the signal detected by the read-out integrated circuit according to the amount of light sensed by the
한편, 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이 화소전극(118)이 위치하는 화소영역(A) 및 광을 센싱하기 위한 포토 TFT(140)를 제외한 영역은 컬러필터 어레이 기판의 블랙 매트릭스(B)에 의해 가려지게 된다. Meanwhile, in the present invention, as shown in FIG. 7, the black matrix B of the color filter array substrate includes the pixel region A in which the
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치가 광을 센싱하는 과정을 나타내는 단면도이고, 도 9는 외부광이 포토 TFT로 입사되어 센싱되는 과정을 나타내는 회로도이다. 도 10은 센싱된 신호가 리드 아웃 집적회로(I.C)로 검출되는 과정을 나타내는 회로도이다. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a process of sensing light by a liquid crystal display having an image sensing function according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a process of sensing external light incident on a photo TFT. 10 is a circuit diagram illustrating a process in which a sensed signal is detected by a readout integrated circuit (I.C).
먼저, 도 8에 도시된 액정표시장치는 액정(195)을 사이에 두고 포토 TFT(140)가 형성된 TFT 어레이 기판과 대향되는 컬러필터 어레이 기판을 구비한다. 컬러필터 어레이 기판에는 제2 TFT(170) 등은 마스킹하고 화소영역 및 포토 TFT(140)는 개구시키는 블랙 매트릭스(254)와, 화소영역과 대응되는 컬러필터(256)가 형성된다. First, the liquid crystal display shown in FIG. 8 includes a color filter array substrate facing the TFT array substrate on which the
이러한, 액정표시장치는 도 9에 도시된 바와 같이 제1 구동전압 공급라인(152)으로부터 포토 TFT(140)의 구동 소스전극(160)에 예를 들어 약, 10V 정도의 구동전압이 인가됨과 아울러 제2 구동전압 공급라인(171)으로부터 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)에 예를 들어, 약 -5V 정도의 역바이어스 전압이 인가되고 활성층(114)에 광(예를 들어, 외부광)이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(160)에서 활성층(114)의 채널을 경유하여 구동 드레인전극(162)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(160)에서 제1 스토리지 상부전극(174)으로 흐르게됨과 동시에 제1 스토리지 하부전극(172)은 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 접속되어 있으므로 제1 스토리지 캐패시터(180)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 여기서, 제1 스토리지 캐패시터(180)에 최대 충전량은 구동 소스전극(160)과 게이트 전극(108)의 전압차 예를 들어, 15V 정도가 충전될 수 있게 된다. In the liquid crystal display, as shown in FIG. 9, a driving voltage of about 10 V, for example, is applied from the first driving
이와 같이, 포토 TFT(140)가 광을 센싱하고 제1 스토리지 캐패시터(180)에 전하가 충전되는 동안 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108)에는 게이트 로우 전압 예 를 들어 -5V 가 인가됨으써 제2 TFT(170)는 턴-오프 상태를 유지하게 된다. As such, while the
이후, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108)에 하이 전압 예를 들어, 약 20~25V 정도가 공급되는 제2 TFT(170)가 턴-온이 되면서 제2 스토리지 캐패시터(120)에 충전된 전하에 의한 전류패스가 제2 TFT(170)의 소스전극(110), 활성층(114) 채널, 드레인 전극(112) 및 리드아웃 라인(204)을 경유하여 리드아웃 집적회로(IC)로 공급된다. 이와 같이 공급된 전류 패스에 의한 센싱 신호를 리드아웃 집적회로(IC)에서 읽어내게 된다. Thereafter, as shown in FIG. 10, the
이와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 화상을 구현하는 디스플레이 기능 뿐만 아니라 이미시 센싱 능력을 가지게 됨으로써 외부 문서, 터치 등을 입력함과 아울러 입력된 이미지를 사용자의 요구에 따라 출력할 수 있는 기능을 모두 가질 수 있게 된다. As described above, the liquid crystal display having the image sensing function according to the present invention has not only a display function for realizing an image but also an imyce sensing capability, thereby inputting an external document, a touch, etc. You will have all the functions you can print.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 12는 도 11에서의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 절취하여 도시한 단면도이다. FIG. 11 is a plan view schematically illustrating a liquid crystal display device having an image sensing function according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 11.
도 11 및 도 12에 도시된 액정표시장치는 본 발명의 제1 실시예와 비교하여 하나의 화소가 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 및 백색(White) 서브화소로 이루어지는 쿼드 형태이며, 포토 TFT(140) 및 제2 TFT(170) 등을 포함하는 포토 센싱 소자(200)가 백색(White) 서브화소 영역과 대응되는 영역에 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 가지게 되므로 도 4 내지 도 10과 동일한 구성요소들에 대해서는 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다. In the liquid crystal display shown in FIGS. 11 and 12, one pixel is formed of red, green, blue, and white subpixels as compared to the first embodiment of the present invention. Form and has the same components except that the
도 11 및 도 12에 도시된 액정표시장치는 액정을 사이에 두고 서로 대향되게 위치하는 컬러필터 어레이 기판 및 TFT 어레이 기판을 포함한다. 11 and 12 include a color filter array substrate and a TFT array substrate positioned opposite to each other with a liquid crystal interposed therebetween.
컬러필터 어레이 기판(230)에는 본 발명의 제1 실시예와는 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브화소가 하나의 화소를 이루도록 컬러필터가 형성된다.A color filter is formed on the color
이를 위해, 제2 실시예에서의 컬러필터 어레이 기판에는 적색 서브화소와 대응되는 영역에 적색 컬러필터가 형성되고, 녹색 서브화소와 대응되는 영역에 녹색 컬러필터가 형성되고, 청색 서브화소와 대응되는 영역에서는 청색 컬러필터가 형성된다. 이와 달리 백색(White) 서브화소와 대응되는 영역에서는 색을 구현할 수 있는 별도의 컬러필터가 형성되지 않게 된다. 즉, 백색(White)을 구현하기 위해서는 별도의 컬러물질 없이 바로 상부기판(252)을 통과함으로써 백색(White)을 구현할 수 있게 됨으로써 별도의 컬러물질이 형성되지 않아도 된다. To this end, a red color filter is formed in a region corresponding to the red subpixel, a green color filter is formed in a region corresponding to the green subpixel, and a blue subpixel is formed in the color filter array substrate according to the second embodiment. In the region, a blue color filter is formed. In contrast, in the region corresponding to the white sub-pixel, a separate color filter for realizing color is not formed. That is, in order to realize white, white can be realized by passing through the
여기서, TFT 어레이 기판 상에 형성된 포토 TFT(140), 제2 TFT(170) 등을 포함하는 포토 센싱 소자(200)는 백색(White) 서브화소(sub pixel) 영역과 대응되는 영역에 위치하게 된다. 이에 따라, 포토 TFT(140)에 센싱되는 광효율이 향상될 수 있게 된다. Here, the
이를 구체적으로 설명하면, 액정표시패널의 하부에 위치하는 백라이트에서 출사된 광은 TFT 어레이 기판을 경유하여 액정표시장치의 상부에 위치하는 소정의 문자, 기호 등 소정의 이미지가 나타나 있는 인쇄물(예를 들어, 종이)(271)에 반사되어 포토 TFT(140)에 조사되게 된다. 여기서, TFT 어레이 기판을 경유하는 광은 컬러필터 어레이 기판(230)에서 별도의 컬러수지가 형성되지 않은 백색 서브화소 영역을 투과한 후 다시 백색 서브화소 영역을 재 투과하게 되면서 포토 TFT(140)에 조사되게 된다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서의 포토 센싱을 위한 광은 컬러수지가 형성되지 않는 백색 서브화소를 투과함으로써 백라이트에서 출사되는 광의 손실을 그 만큼 줄일 수 있게 된다. 그 결과, 포토 TFT에서 센싱되는 광의 효율이 향상될 수 있게 된다.Specifically, the light emitted from the backlight positioned below the liquid crystal display panel is printed matter (eg, predetermined characters, symbols, etc.) located on the upper portion of the liquid crystal display device via the TFT array substrate. For example, the
이러한, 본원 발명의 제2 실시예에서의 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 상술한 쿼드 형태의 화소와 포토 센싱 소자(200)의 위치에 대한 기술적 특징을 제외하고는 도 9 및 도 10에 도시된 센싱 및 센싱된 신호의 리딩 방법과 동일한 방식에 의해 이루어 진다. 따라서, 도 9 및 도 10과 대응되는 회로에 대한 설명은 생략하기로 한다. Such a liquid crystal display having an image sensing function in the second embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 9 and 10 except for the technical features of the quad-shaped pixel and the position of the
이하, 도 13a 내지 도 13e를 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시패널 중 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 구체적으로 살펴 본다. Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display panel having an image sensing function according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 13A to 13E.
먼저, 하부기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 도 13a에 도시된 바와 같이, 게이트라인(102), 제1 TFT(106)의 게이트전극(108), 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108), 제1 구동전압 공급라인(152), 제1 스토리지 캐패시터의 제1 스토리지 하부전극(172) 및 제2 구동전압 공급라인(171)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. 여기서, 제2 구동전압 공급라인(171)은 제1 스토리지 캐패시터(180)의 제1 스토리지 하부전극(172)과 일체화된다. First, as the gate metal layer is formed on the
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144)이 형성된다. 게이트 절연막(144)이 형성된 하부기판(142) 상에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성된다. The
이후, 마스크 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 패터닝됨으로써 도 13b에 도시된 바와 같이 제1, 제2 TFT(106,170) 및 포토 TFT(140)의 반도체 패턴(145)이 형성된다. 여기서, 반도체 패턴(145)은 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)의 이중층으로 이루어진다.Subsequently, the amorphous silicon layer and the n + amorphous silicon layer are patterned by a mask photolithography process and an etching process so that the
반도체 패턴(145)이 형성된 하부기판(142) 상에 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정 등을 이용하여 도 13c에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104), 제1 및 제2 TFT(106,170)의 소스전극(110), 드레인 전극(112), 포토 TFT(140)의 구동 소스전극(160) 및 구동 드레인 전극(162), 포토 TFT(140)의 구동 드레인 전극(162)과 접속된 제1 스토리지 상부전극(174)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. After the source / drain metal layer is sequentially formed on the
이후, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(150)이 전면 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 도 13d에 도시된 바와 같이 제1 TFT(106)의 드레인 전극(112)을 노출시키는 제1 접촉홀(116)과 제1 구동전압 공급라인(152)을 노출시키는 제2 접촉홀(155)이 형성된다. Subsequently, after the
보호막(150) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 도 13e에 도시된 바와 같이 화소전극(118), 제1 구동전압 공급라인(152)과 구동 소스라인(160)을 전기적으로 연결시키기 위한 투명전극패턴(154)이 형성된다. 화소전극(118)은 접촉홀(116)을 통해 드레인 전극(112)과 전기적으로 접속된다. 또한, 화소전극(118)는 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)을 사이에 두고 전단 게이트 라인(102)과 중첩되게 형성됨으로써 제2 스토리지 캐패시터(120)를 구성한다. After the transparent electrode material is completely deposited on the
이와 같은 일련의 제조공정에 의해 포토센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 TFT 어레이 기판을 형성할 수 있게 된다. By such a series of manufacturing processes, it is possible to form a TFT array substrate of a liquid crystal display device having a photo-sensing function.
이와 더불어, 본 발명의 제2 실시예에서의 컬러필터 어레이 기판의 제조방법은 각각의 화소가 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 및 백색(White) 서브화소로 이루어지도록 형성하는 것을 제외하고는 일반적인 방식에 의해 형성된다.In addition, the manufacturing method of the color filter array substrate in the second embodiment of the present invention is formed such that each pixel is composed of red, green, blue and white sub-pixels. Except that it is formed in a general manner.
즉, 도 14에 도시된 바와 같이 컬러필터(256)는 블랙 매트릭스(254)가 형성된 상부기판(252) 상에 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정을 이용하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 컬러필터를 형성하고, 백색을 구현하기 위한 백색 서브화소에는 컬러필터를 형성하지 않게 된다. 이에 따라, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 및 백색(White)을 구현할 수 있는 컬러필터가 형성될 수 있게 된다. 여기서, TN 모드의 액정표시장치의 경우에는 컬러필터(256) 상에 공통전극(286)이 형성되게 되고, IPS 모드의 경우에는 오버코트 층 등이 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 14, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 이미지 센싱 방법은 화상만을 구현할 수 있는 액정표시장치에 문서, 이미지 등을 센싱할 수 있는 센싱 소자를 포함할 수 있게 됨으로써 하나의 액정표시장치를 이용하여 이미지 등을 입력할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 입력된 이미지를 화상에 구현할 수 있게 된다. 특히, 액정표시장치에 이미지를 센싱 기능을 부가함으로써 액정표시장치 내로 이미지의 입, 출력이 가능하게 되어 비용면에서도 부피면에서도 매우 큰 장점을 가지게 된다. As described above, the liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention, a manufacturing method thereof, and an image sensing method using the same include a sensing element capable of sensing a document, an image, etc. in a liquid crystal display device capable of realizing only an image. By doing so, not only an image or the like can be input using a single liquid crystal display device, but also the input image can be embodied in the image as needed. In particular, by adding an image sensing function to the liquid crystal display device, the input and output of the image into the liquid crystal display device are possible, which has a great advantage in terms of cost and volume.
더 나아가서, 본원 발명에서는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 가지는 화소에서 컬러수지가 형성되지 않는 영역인 백색 화소에 대응되는 영역에 포토 센싱 소자를 위치시킴으로써 백라이트에서 출사된 광의 손실을 줄일 수 있게 된다. 그 결과, 포토 센싱 소자의 광 센싱 효율을 향상시킬 수 있게 된다. Furthermore, in the present invention, the loss of the light emitted from the backlight can be reduced by placing the photo sensing element in a region corresponding to a white pixel, which is a region where color resin is not formed in a pixel having red, green, blue and white. As a result, the light sensing efficiency of the photo sensing element can be improved.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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KR20040077269A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-04 | 삼성전자주식회사 | Liquid crystal display and method for manufacturing thereof |
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