KR101385475B1 - Liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개구율과 센서의 감도를 향상시킬 수 있는 액정 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device capable of improving the aperture ratio and the sensitivity of the sensor.

본 발명에 액정 표시장치는 제 1 기판과 제 2 기판이 대향 합착하여 복수의 화소영역이 정의된 액정패널과; 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 각 화소영역에는 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성된 제 1 스위칭소자와; 상기 게이트 라인과 평행하게 형성된 복수의 공통 전압라인과; 광을 감지하여 상기 공통 전압라인의 공통 전압을 인가받는 센서와; 상기 센서를 통해 흐르는 상기 공통 전압을 저장하기 위한 저장용량 커패시터; 및 상기 저장용량 커패시터에 저장된 전압을 출력하는 제 2 스위칭소자를 포함하여 구성된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display includes: a liquid crystal panel in which a plurality of pixel regions are defined by opposing the first substrate and the second substrate; A liquid crystal display device comprising driving circuits for driving the liquid crystal panel, the liquid crystal display device comprising: a first switching element formed at an area where a gate line and a data line cross each pixel area; A plurality of common voltage lines formed in parallel with the gate lines; A sensor configured to sense light and receive a common voltage of the common voltage line; A storage capacitor for storing the common voltage flowing through the sensor; And a second switching device for outputting a voltage stored in the storage capacitor.

이러한 구성에 의하여 본 발명은 센서를 구동하기 위해 추가 설치했던 센서 구동 라인들을 제거함으로써, 한 화소영역의 개구율을 향상 시킬 수 있다. 또한, 센서의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 Vgs 전압을 0V 이하로 낮춤으로써 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압 Vgs와 문턱 전압 Vth의 차이가 0V보다 작은 차단 영역에서도 암전류를 감지할 수 있도록하여 센서의 감도를 향상 시킬 수 있다With this configuration, the present invention can improve the aperture ratio of one pixel area by removing the sensor drive lines that are additionally installed to drive the sensor. In addition, by lowering the Vgs voltage between the gate electrode and the source electrode of the sensor to 0V or less, it is possible to detect the dark current even in the blocking region where the difference between the voltage Vgs and the threshold voltage Vth between the gate electrode and the source electrode is less than 0V. Can improve sensitivity

센서, 공통 전압, 전원전압, 문턱전압  Sensor, Common Voltage, Supply Voltage, Threshold Voltage

Description

액정 표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}[0001] LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE [0002]

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 개구율과 센서의 감도를 향상시킬 수 있는 액정 표시장치에 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 liquid crystal display device capable of improving aperture ratio and sensitivity of a sensor.

최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.In recent years, as the information age has come to a full-fledged information age, a display field for visually expressing electrical information signals has been rapidly developed. In response to this, various flat panel displays (hereinafter referred to as " Flat Display Device) has been developed to replace CRT (Cathode Ray Tube).

이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display Device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.Specific examples of such a flat panel display include a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel device (PDP), a field emission display device (FED), and an electroluminescent display device. (Electro luminescence Display device: ELD) and the like, these are commonly used as an essential component of a flat panel display panel that implements an image, a flat panel display panel has a pair of light emitting or polarizing material layer in between It has a configuration in which a transparent insulating substrate is faced and bonded together.

이중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.In a liquid crystal display device, an image is displayed by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. To this end, the image display apparatus includes a display panel having a liquid crystal cell, a backlight unit for irradiating the display panel with light, and a drive circuit for driving the liquid crystal cell.

표시패널은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하여 복수의 단위 화소영역이 정의 되도록 형성된다. 이때, 각 화소영역에는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.The display panel is formed such that a plurality of gate lines and a plurality of data lines intersect to define a plurality of unit pixel regions. At this time, each pixel region 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.The thin film transistor array substrate includes gate lines and data lines, a thin film transistor formed as a switching element for each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed in a unit of a liquid crystal cell and connected to the thin film transistor, And an applied alignment film. The gate lines and the data lines are supplied with signals from the driving circuits through respective pad portions.

박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소 전압신호를 화소 전극에 공급한다.The thin film transistor supplies a pixel voltage signal supplied to the data line in response to a scan signal supplied to the gate line.

컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간의 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.

이렇게 별도로 제작된 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 어레이 기판을 정렬한 후 서로 대향 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.The thin film transistor substrate thus manufactured and the color filter array substrate are aligned by aligning each other, then the liquid crystal is injected and sealed.

이와 같이 형성된 액정 표시장치는 최근 들어 광센서를 표시패널 내부에 형성하여 외부광의 밝기에 따라 백라이트 유닛을 제어하고, 표시패널의 외부에 부착함으로써 부피가 증가하게 했었던 터치 패널을 표시패널의 내부에 형성하려는 노력이 증가하고 있다.In the liquid crystal display device thus formed, a light sensor is formed inside a display panel to control the backlight unit according to the brightness of external light, and the touch panel, which has been increased in volume by being attached to the outside of the display panel, There is an increasing effort to do this.

도 1 및 도 2는 종래의 액정 표시장치에 한 화소영역을 나타낸 도면이다.1 and 2 are diagrams illustrating one pixel area in a conventional liquid crystal display.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 하부기판 위에 게이트 절연막을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(GLn) 및 데이터 라인(DLm)과, 그 교차부마다 형성된 제 1 박막 트랜지스터(T1)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(208), 화소전극(208)을 사이에 두고 데이터 라인(DLm)과 나란하게 형성된 리드아웃 라인(Read-Out Line), 게이트 라인(GLn)과 나란하게 형성되는 제 1 및 제 2 구동전압공급라인(Vdr1, Vdr2), 제 1 및 제 2 구동전압공급라인(Vdr1, Vdr2) 사이에 위치하며 제1 및 제2 구동전압공급라인(Vdr1, Vdr2)으로부터의 제 1 및 제 2 구동전압이 공급되는 센서 TFT(Sen1)와, 전단 게이트 라인(GLn-1)과 리드아웃 라인(Read out line)의 교차영역에 형성된 제 2 박막 트랜지스터(T2)와, 제 2 구동전압공급라인(Vdr2)과 화소전극(208)의 중첩부에 형성된 화소 데이터 저장용 스토리지 커패시터(C2)와, 제 2 박막 트랜지스터(T2)와 센서 TFT(Sen1) 사이에 위치하는 센싱 신호 저장용 스토리지 커패시터(C3)를 구비한다.1 and 2, a gate line GLn and a data line DLm formed to intersect on a lower substrate with a gate insulating layer interposed therebetween, a first thin film transistor T1 formed at each intersection thereof, and an intersection thereof. The pixel electrode 208 and the pixel electrode 208 formed in the cell region having the structure are formed to be parallel to the read-out line and the gate line GLn formed parallel to the data line DLm. Between the first and second driving voltage supply lines Vdr1 and Vdr2 and the first and second driving voltage supply lines Vdr1 and Vdr2, and from the first and second driving voltage supply lines Vdr1 and Vdr2. A sensor TFT Sen1 to which the first and second driving voltages are supplied, a second thin film transistor T2 formed at an intersection region of the front gate line GLn-1 and the read out line, and the second A story for storing pixel data formed at an overlapping portion of the driving voltage supply line Vdr2 and the pixel electrode 208. And a capacitor (C2) and a second thin film transistor (T2) and the sensor TFT (Sen1) the storage capacitor (C3) for sensing the signal storage which is located between.

이와 같이 종래의 센서가 내장되어 있는 액정 표시장치는 광을 센싱하기 위해 센서 TFT(Sen1), 리드 아웃 라인(Readout Line), 스토리지 커패시터(Cst2), 제 1 및 제 2 구동전압공급라인(Vdr1, Vdr2)을 추가로 형성하게 된다.As described above, the liquid crystal display including the conventional sensor includes a sensor TFT Sen1, a readout line, a storage capacitor Cst2, first and second driving voltage supply lines Vdr1, for sensing light. Vdr2) is further formed.

이렇게 추가되는 배선 및 소자는 액정패널의 개구율을 급격히 저하시키는 문제가 발생하게 된다.The additional wirings and elements cause a problem of rapidly decreasing the aperture ratio of the liquid crystal panel.

또한, 센서가 내장되어 있는 다른 액정패널의 경우 센서 TFT의 게이트 전극과 소스 전극이 연결되어 센서 TFT의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 Vgs가 OV에서 동작하게 된다.In addition, in the case of another liquid crystal panel in which a sensor is embedded, the gate electrode and the source electrode of the sensor TFT are connected so that the Vgs between the gate electrode and the source electrode of the sensor TFT operate at OV.

그러나, 이렇게 동작하는 액정패널은 Vgs 전압이 0V에서 동작함에 따라 Dark 상태에서 누설 전류가 높아 센서가 오동작할 가능성이 높으며 센서 TFT의 문턱 전압 변동에 따라 센서 TFT의 특성이 변화되는 단점이 있다.However, the liquid crystal panel operating in this way has a high leakage current in the dark state as the Vgs voltage operates at 0V, which may cause the sensor to malfunction, and the characteristics of the sensor TFT may be changed by the threshold voltage variation of the sensor TFT.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, Vgs 전압이 광에 의해 동작하는 Photo 상태의 광전류(Photo Current) 대비 차단 영역에서 동작하는 Dark 상태의 암전류(Dark Current)의 비가 낮기 때문에 센서의 감도가 떨어지는 문제가 발생하게 된다.In addition, as shown in FIG. 3, the sensitivity of the sensor is lowered because the ratio of the dark current in the dark state operating in the blocking region is lower than the photo current in the photo state in which the Vgs voltage is operated by light. Will occur.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 센서의 감도를 향상시키고 개구율을 향상시키기 위한 액정표시장치를 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a liquid crystal display device for improving the sensitivity of the sensor and the aperture ratio.

본 발명에 따른 액정 표시장치는 제 1 기판과 제 2 기판이 대향 합착하여 복수의 화소영역이 정의된 액정패널과; 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 각 화소영역에는 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성된 제 1 스위칭소자와; 상기 게이트 라인과 평행하게 형 성된 복수의 공통 전압라인과; 광을 감지하여 상기 공통 전압라인의 공통 전압을 인가받는 센서와; 상기 센서를 통해 흐르는 상기 공통 전압을 저장하기 위한 저장용량 커패시터; 및 상기 저장용량 커패시터에 저장된 전압을 출력하는 제 2 스위칭소자를 포함하여 구성된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display includes: a liquid crystal panel in which a plurality of pixel regions are defined by mutually bonding a first substrate and a second substrate; A liquid crystal display device comprising driving circuits for driving the liquid crystal panel, the liquid crystal display device comprising: a first switching element formed at an area where a gate line and a data line cross each pixel area; A plurality of common voltage lines formed in parallel with the gate lines; A sensor configured to sense light and receive a common voltage of the common voltage line; A storage capacitor for storing the common voltage flowing through the sensor; And a second switching device for outputting a voltage stored in the storage capacitor.

상기 공통 전압라인의 공통 전압은 공통전극(Vcom) 또는 전원전압(Vdd)인 것을 특징으로 한다.The common voltage of the common voltage line may be a common electrode Vcom or a power supply voltage Vdd.

상기 제 1 스위칭소자는 상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 라인에 접속된 제 1 게이트 전극과; 상기 데이터 라인에 접속된 제 1 소스 전극과; 상기 제 1 컨택홀을 통해 화소 전극에 접속된 제 1 드레인 전극과; 상기 제 1 게이트 전극과 중첩되고 상기 제 1 소스 전극, 제 1 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 제 1 반도체층을 포함하여 구성된다.The first switching device comprises: a first gate electrode connected to the gate line on the first substrate; A first source electrode connected to the data line; A first drain electrode connected to the pixel electrode through the first contact hole; And a first semiconductor layer overlapping the first gate electrode and forming a channel between the first source electrode and the first drain electrode.

상기 제 2 스위칭소자는 상기 게이트 라인의 이전 게이트 라인에서 신장된 제 1 게이트 전극과; 리드 아웃 라인으로부터 신장된 제 2 드레인 전극과; 상기 제 2 드레인 전극과 마주 보는 제 2 소스 전극과; 상기 제 2 게이트 전극과 중첩되고 상기 제 2 소스 전극, 제 2 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 제 2 반도체층을 포함하여 구성된다.The second switching device includes a first gate electrode extending from a previous gate line of the gate line; A second drain electrode extending from the lead out line; A second source electrode facing the second drain electrode; And a second semiconductor layer overlapping the second gate electrode and forming a channel between the second source electrode and the second drain electrode.

상기 센서는 상기 게이트 라인으로부터 신장된 제 1 센서 게이트 전극과; 상기 제 1 센서 게이트 전극과 절연되도록 형성된 제 1 센서 반도체층과; 상기 제 2 소스 전극으로부터 신장된 제 1 센서 소스 전극과; 제 2 컨택홀을 통해 상기 공통 전압라인과 연결된 제 2 드레인 전극을 포함하여 구성된다.The sensor comprises a first sensor gate electrode extending from the gate line; A first sensor semiconductor layer formed to be insulated from the first sensor gate electrode; A first sensor source electrode extending from the second source electrode; And a second drain electrode connected to the common voltage line through a second contact hole.

상기 제 1 센서 반도체층은 아몰퍼스 실리콘(a-si) 또는 폴리 실리콘(poly-si)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The first sensor semiconductor layer may be formed of amorphous silicon (a-si) or polysilicon (poly-si).

상기 저장용량 커패시터는 상기 제 1 게이트 전극과 상기 제 1 센서 소스 전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The storage capacitor is formed of the first gate electrode and the first sensor source electrode.

상기 이전 게이트 라인에 게이트 전압 인가시 상기 저장용량 커패시터에 저장된 전압이 상기 리드 아웃 라인을 통해 센서 처리부로 출력되는 것을 특징으로 한다.When the gate voltage is applied to the previous gate line, the voltage stored in the storage capacitor is output to the sensor processor through the readout line.

상기 게이트 라인에 게이트 전압 인가시 상기 센서의 정전용량 커패시터의 전압이 초기화되는 것을 특징으로 한다.The voltage of the capacitance capacitor of the sensor is initialized when the gate voltage is applied to the gate line.

본 발명에 따른 액정 표시장치는 액정패널에 터치되는 것을 감지하기 위한 센서와, 센서에 흐르는 광전류를 공통 전압(Vcom)을 이용하여 센서를 구동하기 위해 추가 설치했던 센서 구동 라인들을 제거함으로써, 한 화소영역의 개구율을 향상 시킬 수 있다. The liquid crystal display according to the present invention removes a sensor for detecting a touch on a liquid crystal panel and a sensor driving line that additionally installs a photocurrent flowing through the sensor to drive the sensor using a common voltage Vcom, thereby removing a sensor. The opening ratio of the area can be improved.

또한, 센서의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 Vgs 전압을 0V 이하로 낮춤으로써, 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압 Vgs와 문턱 전압(threshold voltage) Vth의 차이가 0V보다 작은 차단 영역(subthreshold region)에서도 암전류(dark current)를 감지할 수 있도록하여 센서의 감도를 향상 시킬 수 있다.In addition, by lowering the Vgs voltage between the gate electrode and the source electrode of the sensor to 0V or less, even in a subregion region where the difference between the voltage Vgs and the threshold voltage Vth between the gate electrode and the source electrode is less than 0V. The sensitivity of the sensor can be improved by enabling the detection of dark current.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역에 등가 회로도이다.4 is a diagram illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of one pixel area of the liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시장치는 제 1 기판과 제 2 기판이 대향 합착하여 복수의 화소영역이 정의된 액정패널(10)과, 액정패널(10)을 구동하기 위한 구동회로들(12, 14, 16, 18, 20, 22)을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 각 화소영역에는 게이트 라인(GLn)과 데이터 라인(DLm)이 교차하는 영역에 형성된 제 1 스위칭소자(T1)와, 게이트 라인(GLn)과 평행하게 형성된 복수의 공통 전압라인(178)과, 광을 감지하여 공통 전압라인(178)의 공통 전압을 인가받는 센서(S1)와, 센서(S1)를 통해 흐르는 공통 전압을 저장하기 위한 저장용량 커패시터(Cst2) 및 저장용량 커패시터(Cst2)에 저장된 전압을 리드 아웃 라인(ROi)으로 출력하는 제 2 스위칭소자(T2)를 포함하여 구성된다.4 and 5, the liquid crystal display according to the present invention drives the liquid crystal panel 10 and the liquid crystal panel 10 in which a plurality of pixel regions are defined by bonding the first substrate and the second substrate to face each other. In the liquid crystal display device including the driving circuits 12, 14, 16, 18, 20, and 22, first switching is formed in an area where the gate line GLn and the data line DLm cross each pixel area. A device T1, a plurality of common voltage lines 178 formed in parallel with the gate line GLn, a sensor S1 receiving light and receiving a common voltage of the common voltage line 178, and a sensor S1. A storage capacitor Cst2 for storing the common voltage flowing through the C1) and a second switching device T2 for outputting the voltage stored in the storage capacitor Cst2 to the readout line ROi.

또한, 본 발명의 액정 표시장치는 복수의 데이터 라인(DL0 내지 DLm)에 데이터를 공급하기 위한 데이터 드라이버(12)와, 게이트 라인들(GL0 내지 GLn)에 게이트 전압을 공급하는 게이트 드라이버(14)와, 데이터 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)를 제어하기 위한 제어신호들을 생성하는 타이밍 컨트롤러(16)와, 광을 감지한 센서(S1)의 출력된 신호를 처리하기 위한 센서 처리부(20)와; 액정패널(10)에 광을 조사하는 백라이트(22) 및 게이트 드라이버(14), 데이터 드라이버(12), 센서 처리부(20), 백라이트(22) 및 타이밍 컨트롤러(16)를 구동시키기 위한 구동전압들을 생성하는 전원공급부(18)를 더 포함하여 구성된다.In addition, the liquid crystal display of the present invention includes a data driver 12 for supplying data to the plurality of data lines DL0 to DLm, and a gate driver 14 for supplying a gate voltage to the gate lines GL0 to GLn. And a timing controller 16 for generating control signals for controlling the data driver 12 and the gate driver 14, and a sensor processor 20 for processing the output signal of the sensor S1 that detects light. Wow; Driving voltages for driving the backlight 22 and the gate driver 14, the data driver 12, the sensor processor 20, the backlight 22, and the timing controller 16 that irradiate light to the liquid crystal panel 10 may be obtained. It further comprises a power supply unit 18 for generating.

액정패널(10)은 제 1 및 제 2 기판이 서로 대향하여 합착하여 형성된다. 여기서, 액정패널(10)은 두 기판 사이의 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(미도시)와, 스페이서에 의해 마련된 액정공간에 채워진 액정층(미도시)을 포함하여 구성된다. 이때, 액정패널(10)은 복수의 데이터 라인(DL0 내지 DLm)과 복수의 게이트 라인(GL0 내지 GLn)이 서로 교차하여 복수의 화소영역이 형성된다. 그리고, 각 화소영역에는 제 1 및 제 2 스위칭소자(T1, T2), 센서(S1), 보조용량 커패시터(Cst1) 및 저장용량 커패시터(Cst2)를 포함하여 구성된다.The liquid crystal panel 10 is formed by bonding the first and second substrates to face each other. Here, the liquid crystal panel 10 includes a spacer (not shown) for maintaining a constant cell gap between two substrates, and a liquid crystal layer (not shown) filled in the liquid crystal space provided by the spacer. In this case, in the liquid crystal panel 10, the plurality of data lines DL0 to DLm and the plurality of gate lines GL0 to GLn cross each other to form a plurality of pixel regions. Each pixel area includes first and second switching devices T1 and T2, a sensor S1, a storage capacitor Cst1, and a storage capacitor Cst2.

제 1 스위칭소자(T1)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(GLn)과 데이터 라인(DLm)이 교차하는 각 영역에 형성된다. 여기서, 제 1 스위칭소자(T1)는 게이트 라인(GLn)의 스캔신호에 응답하여 데이터 라인(DLm)에 공급된 데이터를 액정 커패시터(Clc)에 공급한다. 이때, 액정 커패시터(Clc)는 제 1 스위칭소자(T1)와 접속된 화소전극과, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극(Vcom)으로 구성된다. As illustrated in FIG. 5, the first switching device T1 is formed in each region where the gate line GLn and the data line DLm cross each other. Here, the first switching device T1 supplies the data supplied to the data line DLm to the liquid crystal capacitor Clc in response to the scan signal of the gate line GLn. At this time, the liquid crystal capacitor Clc is composed of the pixel electrode connected to the first switching device T1 and the common electrode Vcom facing the pixel electrode with the liquid crystal therebetween.

보조용량 커패시터(Cst1)는 화소전극이 공통 전압라인(178)과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성된다. 여기서 보조용량 커패시터(Cst1)은 액정 커패시터(Clc)와 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터신호가 공급될 때까지 유지되게 한다.The storage capacitor Cst1 is formed by overlapping the pixel electrode with the common voltage line 178 and the insulating layer interposed therebetween. Here, the storage capacitor Cst1 is connected in parallel with the liquid crystal capacitor Clc to maintain the voltage charged in the liquid crystal capacitor Clc until the next data signal is supplied.

센서(S1)는 화소영역의 일측에서 게이트 전극이 게이트 라인(GLn)과 연결되고 소스 전극과 드레인 전극이 노드 A와 공통 전압라인(178)에 각각 연결된다. 이러한, 센서(S1)는 터치시 물체에서 반사된 광을 감지하여 공통 전압라인(178)의 공 통 전압을 노드 A에 전달한다. 이때, 공통 전압라인(178)은 공통 전압(Vcom) 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 전원전압(VDD)과 연결될 수 있다. The sensor S1 has a gate electrode connected to the gate line GLn at one side of the pixel region, and a source electrode and a drain electrode connected to the node A and the common voltage line 178, respectively. The sensor S1 senses the light reflected from the object when touched and transfers the common voltage of the common voltage line 178 to the node A. In this case, the common voltage line 178 may be connected to the common voltage Vcom or the power supply voltage VDD as shown in FIG. 6.

저장용량 커패시터(Cst2)는 화소전극이 제 2 스위칭소자(T2)의 드레인 전극과 절연막을 사이에 두고 중첩된다. 여기서, 저장용량 커패시터(Cst2)는 터치시 물체에서 반사된 광에 의해 센서(S1)에 누설전류가 흘러 공통 전압라인(178)의 공통 전압을 저장한다.The storage capacitor Cst2 overlaps the pixel electrode with the drain electrode of the second switching element T2 interposed therebetween. Here, the storage capacitor Cst2 stores a common voltage of the common voltage line 178 by a leakage current flowing to the sensor S1 by the light reflected from the object at the time of touch.

제 2 스위칭소자(T2)는 소스 전극과 드레인 전극이 각각 노드 A와 리드 아웃 라인(Read out line)(ROi)에 연결되고, 게이트 전극이 전단의 게이트 라인(GLn-1)과 연결된다. 여기서, 제 2 스위칭소자(T2)는 전단의 게이트 라인(GLn-1)의 게이트 전압 인가시 저장용량 커패시터(Cst2)에 저장되었던 전압을 외부로 출력시켜 센서(S1)를 리셋(reset)시킨다.In the second switching element T2, the source electrode and the drain electrode are connected to the node A and the read out line ROi, respectively, and the gate electrode is connected to the gate line GLn-1 at the previous stage. Here, the second switching device T2 resets the sensor S1 by outputting the voltage stored in the storage capacitor Cst2 to the outside when the gate voltage of the gate line GLn-1 of the previous stage is applied to the outside.

다시 말해서, 액정패널(10)의 한 화소영역(A)의 노드 A는, 도 6에 도시된 바와 같이, 평상시 센서(S1)는 턴-오프(Turn-off)되어 공통전압을 유지한다. 이러한, 액정패널(10)이 구동을 시작하게 되면, 센서(S1)가 설치되어 있는 전단의 게이트 라인(GLn-1)에 게이트 전압 인가시(tn-1) 제 2 스위칭소자(T2)는 턴-온(turn-on)되고, 저장용량 커패시터(Cst2)에 저장되어 있던 전압은 리드 아웃 라인(178)을 통해 출력하게 된다. 그리고, 노드 A의 전압은 리드 아웃 라인(ROi)에 흐르는 Vref 전압으로 리셋(reset)되게 된다.In other words, as shown in FIG. 6, the node A of one pixel area A of the liquid crystal panel 10 is normally turned off so that the common voltage S1 is turned off. Keep it. When the liquid crystal panel 10 starts to drive, when the gate voltage is applied to the gate line GLn-1 of the previous stage where the sensor S1 is installed (tn-1), the second switching device T2 is turned off. The voltage turned-on and stored in the storage capacitor Cst2 is output through the readout line 178. In addition, the voltage of the node A is V ref flowing in the readout line ROi. Reset to voltage.

이어, 게이트 라인(GLn)에 게이트 전압 인가시(tn) 제 1 스위칭소자(T1)와 센서(S1)는 턴-온(turn-on)된다. 이때, 노드 A의 전압은 커패시터 특성에 의해 순간적으로 상승하게 된다. 즉, 게이트 라인(GLn)에 공급되는 게이트 전압의 제 1 레벨(Vgh)을 20V로 제 2 레벨(Vgl)을 -5V로 가정했을 때, Vgh - Vgl의 전압 즉, 리셋된 Vref 전압에서 25V의 전압이 상승하게 된다. 그리고, 저장용량 커패시터(Cst2)는 공통 전압라인의 공통 전압을 저장하게 된다.Subsequently, when the gate voltage is applied to the gate line GLn (tn), the first switching device T1 and the sensor S1 are turned on. At this time, the voltage of the node A is instantaneously increased by the capacitor characteristics. That is, assuming that the first level Vgh of the gate voltage supplied to the gate line GLn is 20V and the second level Vgl is -5V, the voltage of Vgh-Vgl, that is, 25V at the reset V ref voltage. Will increase the voltage. The storage capacitor Cst2 stores the common voltage of the common voltage line.

이어, 노드 A의 전압은 게이트 라인(GLn)에 게이트 전압이 인가되는 동안 순간적으로 감소하지 않고 로그 함수를 그리며 서서히 감소하여 공통 전압라인의 공통 전압 5V까지 감소게 된다. 이때, 노드 A에 전압이 서서히 감소하게 되는 이유는 커패시터의 특성에 의해 전류값이 순간적으로 변하기 위해서는 i=C(dv/dt)에서 dv가 무한대가 되기 때문에 노드 A에 전압이 서서히 감소하게 된다. Subsequently, while the gate voltage is applied to the gate line GLn, the voltage of the node A gradually decreases as a logarithmic function, rather than decreasing instantaneously, and decreases to a common voltage 5V of the common voltage line. At this time, the reason why the voltage gradually decreases at the node A is that the voltage at the node A gradually decreases because dv becomes infinite at i = C (dv / dt) in order to change the current value instantaneously due to the characteristics of the capacitor.

이어, 게이트 라인(GLn)의 게이트 전압이 제 2 레벨(Vgl)이 되었을 때, 노드 A는 다시 저장용량 커패시터(Cst2)의 커패시터 특성에 의해 전압이 감소하게 된다. 다시 말해서, 노드 A에 전압은 Vcom - (Vgh - Vgl) 즉, 5V - ( 20V - (-5V) )로 급격히 감소하여 -20V의 전압으로 하강하게 된다.Subsequently, when the gate voltage of the gate line GLn reaches the second level Vgl, the node A again decreases the voltage due to the capacitor characteristic of the storage capacitor Cst2. In other words, the voltage at node A decreases rapidly to Vcom-(Vgh-Vgl), that is, 5V-(20V-(-5V)) to a voltage of -20V.

여기서, 저장용량 커패시터(Cst2)의 커패시터 특성은 커패시터 양단전압 중 게이트 라인(GLn)과 연결되어 있는 일단의 전압이 제 1 레벨(Vgh)의 게이트 전압(20V)에서 제 2 레벨(Vgl)의 게이트 전압(-5V)으로 순간적으로 변하게 된다. 이때, 저장용량 커패시터(Cst2)는 양단의 전압을 유지하기 위해 저장용량 커패시터(Cst2)의 타단과 연결되어 있는 노드 A의 전압을 게이트 라인에 변화된 게이트 전압 즉, Vgh - Vgl( 20V - (-5V) ) = 25V 만큼을 감소시키게 된다. 따라서, 노드 A에 전압은 게이트 라인(GLn)에 제 1 레벨(Vgh)을 유지는 기간 동안에 공통 전압(5V)에서 게이트 라인(GLn)이 제 2 레벨(Vgl)로 변하게 되는 순간에 25V가 감소하여 -20V로 급격하게 변하게 된다.Here, the capacitor characteristic of the storage capacitor Cst2 is that the voltage of one end connected to the gate line GLn of the voltage across the capacitor is the gate of the second level Vgl at the gate voltage 20V of the first level Vgh. It is changed instantaneously with the voltage (-5V). At this time, the storage capacitor (Cst2) is the gate voltage of the node A, which is connected to the other end of the storage capacitor (Cst2) connected to the other end of the gate line, that is, Vgh-Vgl (20V-(-5V) to maintain the voltage at both ends. )) = Decreases by 25V. Therefore, the voltage at node A decreases by 25V at the moment when the gate line GLn changes from the common voltage 5V to the second level Vgl during the period of maintaining the first level Vgh on the gate line GLn. It is suddenly changed to -20V.

이어, 게이트 라인(GLn)이 제 2 레벨(Vgl)을 유지하는 기간에 노드 A는 센서(S1)가 턴-오프(turn-off) 되어 있으나, 센서(S1)의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 전압 Vgs와 게이트 전극과 드레인 전극 Vgd 사이에 전압차에 의해 노드 A는 센서(S1)의 게이트 전극에 인가되는 게이트 라인(GLn)의 제 2 레벨(Vgl) 전압에 의해 Vgl - Vth( -5 - (0.7) )= - 5.7V의 전압을 유지하게 된다.Subsequently, while the sensor S1 is turned off during the period in which the gate line GLn maintains the second level Vgl, the node A is disposed between the gate electrode and the source electrode of the sensor S1. Due to the voltage difference between the voltage Vgs and the gate electrode and the drain electrode Vgd, the node A is driven by the second level Vgl of the gate line GLn applied to the gate electrode of the sensor S1. (0.7)) =-Maintains a voltage of 5.7V.

이어, 터치시(ttouch) 물체에 의해 반사된 광을 센서(S1)가 감지하여 턴-온(turn-on)이 된다. 이때, 센서(S1)와 연결된 공통 전압라인에 공통 전압이 센서(S1)를 통해 흐르게 되어 노드 A와 저장용량 커패시터(Cst1)에 Vtouch 전압이 저장되게 된다. Subsequently, the sensor S1 detects the light reflected by the object at the time of touch (t touch ) and is turned on. At this time, the sensor (S1) and connected to the common voltage line has a common voltage is caused to flow through the sensor (S1) and the node A storage capacitor (Cst1) V touch The voltage will be stored.

이후, 다음 프레임에서 이전 단의 게이트 라인(GLn-1)에 게이트 전압 인가시 제 2 스위칭소자(T2)가 턴-온(Turn-on)되어 저장용량 커패시터(Cst2)에 저장된 전압이 리드 아웃 라인(ROi)을 통해 출력됨으로써, 센서처리부(20)에서 액정패널(10)에 터치된 것을 감지하게 된다.Subsequently, when the gate voltage is applied to the previous gate line GLn-1 in the next frame, the second switching device T2 is turned on so that the voltage stored in the storage capacitor Cst2 is read out. By outputting through ROi, the sensor processing unit 20 detects the touch on the liquid crystal panel 10.

데이터 드라이버(12)는 타이밍 컨트롤러(16)로부터 공급된 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 컨트롤러(16)로부터의 디지털 비디오 데이터(R, G, B)를 계 조값에 대응하는 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 게이트 라인에 스캔신호가 공급되는 1 수평 주기마다 1 수평 라인분의 화상 신호에 아날로그 데이터 전압을 데이터 라인들(DL0 내지 DLm)로 공급한다. 또한, 데이터 드라이버(12)에는 전원공급부(18)에서 전원전압(Vdd)이 공급된다. 이에 따라, 데이터 드라이버(12)는 전원전압(Vdd)을 이용하여 아날로그 감마전압을 생성한다.The data driver 12 converts the digital video data R, G, and B from the timing controller 16 into an analog data voltage corresponding to the gray scale value in accordance with the data control signal DCS supplied from the timing controller 16. Therefore, the analog data voltage is supplied to the data lines DL0 to DLm to the image signal of one horizontal line every one horizontal period in which the scan signal is supplied to the gate line. The data driver 12 is also supplied with a power supply voltage Vdd from the power supply unit 18. Accordingly, the data driver 12 generates an analog gamma voltage using the power supply voltage Vdd.

이때, 데이터 드라이버(12)는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package) 또는 칩 온 필름(Chip On Film)에 실장되어 액정패널(10)에 접속되거나 칩 온 그라스(Chip On Glass) 방식에 의해 액정패널(10)에 실장될 수 있다.In this case, the data driver 12 may be mounted on a tape carrier package or a chip on film and connected to the liquid crystal panel 10 or may be a chip on glass method. 10).

게이트 드라이버(14)는 타이밍 컨트롤러(16)로부터 공급되는 게이트구동 제어신호(GOE, GSP, GSC)에 응답하여 스캔펄스 즉, 게이트펄스를 순차적으로 발생하여 복수의 게이트 라인(GL0 내지 GLn)에 공급한다. 이때, 게이트 드라이버(14)에는 전원공급부(18)에서 전원전압(Vdd)이 공급된다. 이에 따라, 게이트 드라이버(14)는 전원전압(Vdd)을 이용하여 게이트 하이 전압(VGH) 및 게이트 로우 전압(VGL)을 생성한다.The gate driver 14 sequentially generates scan pulses, that is, gate pulses, and supplies them to the plurality of gate lines GL0 to GLn in response to the gate driving control signals GOE, GSP, and GSC supplied from the timing controller 16. do. At this time, a power supply voltage Vdd is supplied from the power supply unit 18 to the gate driver 14. Accordingly, the gate driver 14 generates the gate high voltage VGH and the gate low voltage VGL using the power supply voltage Vdd.

타이밍 컨트롤러(16)는 외부로부터 공급되는 소스 데이터(R, G, B)를 액정패널(10)의 구동에 알맞은 데이터 신호(Data)로 정렬하고, 정렬된 데이터 신호(Data)를 데이터 드라이버(14)에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(16)는 외부로부터 입력되는 메인클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync, Vsync)를 이용하여 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 제어신호(GCS)를 생성하여 데이터 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14) 각각의 구동 타이밍을 제어한다. 이때, 데 이터 제어신호(DSC)는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭(SSC), 소스 출력 인에이블(SOE) 등을 포함하고, 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스 및 위상이 순차적으로 지연되는 복수의 게이트 쉬프트 클럭을 포함한다.The timing controller 16 aligns the source data R, G, and B supplied from the outside into a data signal Data suitable for driving the liquid crystal panel 10, and aligns the aligned data signal Data with the data driver 14. Supplies). In addition, the timing controller 16 uses the main clock DCLK, the data enable signal DE, and the horizontal and vertical synchronization signals Hsync and Vsync input from the outside, so that the data control signal DCS and the gate control signal ( GCS) is generated to control the driving timing of each of the data driver 12 and the gate driver 14. In this case, the data control signal DSC includes a source start pulse SSP, a source shift clock SSC, a source output enable SOE, and the gate control signal GCS includes a gate start pulse and a phase sequentially. A plurality of gate shift clocks are delayed.

센서 처리부(20)는 터치시 센서(S1)에 의해 각 화소영역의 저장용량 커패시터(Cst2)에 저장된 전압이 출력되는 리드 아웃 라인(RO1 내지 ROi)과 연결된다. 이때, 센서 처리부(20)는 터치시 리드 아웃 라인(RO1 내지 ROi)으로부터 출력된 전압이 처리될 수 있도록 타이밍 컨틀롤러(16)에 공급한다.The sensor processor 20 is connected to the lead-out lines RO1 to ROi through which the voltage stored in the storage capacitor Cst2 of each pixel area is output by the sensor S1 when touched. In this case, the sensor processor 20 supplies the timing controller 16 so that the voltage output from the readout lines RO1 to ROi can be processed when the touch is performed.

백 라이트(22)는 인버터로부터 공급되는 광원 구동전원에 대응되는 밝기의 광을 발생하여 액정패널(10)의 배면에 조사한다. 이때, 백 라이트(22)는 에지형 방식 또는 직하형 방식에 의해 광을 발생하여 액정패널(10)의 배면에 조사한다.The backlight 22 generates light having a brightness corresponding to the light source driving power supplied from the inverter and irradiates the rear surface of the liquid crystal panel 10. At this time, the backlight 22 generates light by an edge type method or a direct type method and irradiates the back surface of the liquid crystal panel 10.

에지형 방식의 백 라이트는 광을 액정패널(10) 쪽으로 안내하는 도광판의 측면에 적어도 하나의 광원을 배치하여 도광판을 통해 액정패널(10)에 광을 조사한다.In the edge type backlight, at least one light source is disposed on a side surface of the light guide plate that guides the light toward the liquid crystal panel 10 to irradiate light to the liquid crystal panel 10 through the light guide plate.

직하형 방식의 백 라이트는 액정패널(10)의 배면에 복수의 광원을 설치하여 액정패널(10)에 직접 광을 조사한다.In the direct type backlight, a plurality of light sources are disposed on the rear surface of the liquid crystal panel 10 to irradiate light directly onto the liquid crystal panel 10.

전원공급부(18)는 도시되지 않은 시스템의 전원으로부터 입력되는 입력전압을 승압 또는 감압하여 전원전압(Vdd) 및 공통 전압(Vcom)을 발생한다. 이때, 전원공급부(18)에서 발생된 전원전압(Vdd) 및 공통 전압(Vcom)은 게이트 드라이버(14), 데이터 드라이버(12), 타이밍 컨트롤러(16), 센서처리부(20) 및 백라이트(22)에 공급된다.The power supply unit 18 generates a power supply voltage Vdd and a common voltage Vcom by boosting or reducing the input voltage input from a power source of a system (not shown). At this time, the power supply voltage Vdd and the common voltage Vcom generated by the power supply unit 18 are the gate driver 14, the data driver 12, the timing controller 16, the sensor processing unit 20, and the backlight 22. Supplied to.

이러한, 액정 표시장치는 센서의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 Vgs 전압을 0V 이하로 낮춤으로써 서의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압 Vgs와 문턱 전압(threshold voltage) Vth의 차이가 0보다 작은 차단 영역(subthreshold region)에서도 암전류(dark current)를 감지할 수 있도록하여 센서의 감도를 향상 시킬 수 있다.In the liquid crystal display, a blocking region in which the difference between the voltage Vgs and the threshold voltage Vth between the gate electrode and the source electrode is less than zero by lowering the Vgs voltage between the gate electrode and the source electrode of the sensor to 0V or less. The sensitivity of the sensor can be improved by enabling the detection of dark currents even in subthreshold regions.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역을 나타낸 평면도이다.8 is a plan view illustrating one pixel area of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제 1 기판과 제 2 기판이 대향 합착하여 복수의 화소영역이 정의된 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 각 화소영역에는 게이트 라인(GLn)과 데이터 라인(DLm)이 교차하는 영역에 형성된 제 1 스위칭소자(T1)와, 게이트 라인(GLn)과 평행하게 형성된 복수의 공통 전압라인(178)과, 광을 감지하여 공통 전압라인(178)의 공통 전압을 인가받는 센서(S1)와, 센서(S1)를 통해 흐르는 공통 전압을 저장하기 위한 저장용량 커패시터(Cst2) 및 저장용량 커패시터(Cst2)에 저장된 전압을 출력하는 제 2 스위칭소자(T2)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 8, a liquid crystal display including a liquid crystal panel in which a plurality of pixel regions are defined by opposing the first substrate and the second substrate and driving circuits for driving the liquid crystal panel, wherein each pixel region includes a gate. A first switching element T1 formed at an intersection of the line GLn and the data line DLm, a plurality of common voltage lines 178 formed in parallel with the gate line GLn, and a common voltage by sensing light A second sensor outputting a voltage stored in the storage capacitor Cst2 and the storage capacitor Cst2 for storing the common voltage flowing through the sensor S1 and the sensor S1 receiving the common voltage of the line 178. It is comprised including the switching element T2.

제 1 스위칭소자(T1)는 제 1 기판(102)상에 게이트 라인(GLn)에 접속된 제 1 게이트 전극(110)과, 데이터 라인(DLm)에 접속된 제 1 소스 전극(114)과, 제 1 컨택홀(118)을 통해 화소 전극(120)에 접속된 제 1 드레인 전극(116)과, 제 1 게이트 전극(110)과 중첩되고 제 1 소스 전극(114), 제 1 드레인 전극(116) 사이에 채널을 형성하는 제 1 반도체층(112)을 포함하여 구성된다. 여기서, 제 1 반도체층(112)은 제 1 소스 전극(114) 및 제 1 드레인 전극(116)과 부분적으로 중첩되게 형성되고 제 1 소스 전극(114)과 제 1 드레인 전극(116) 사이의 채널부를 더 포함한다. 제 1 반도체층(112) 상에는 제 1 소스 전극(114) 및 제 1 드레인 전극(116)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층이 더 형성될 수 있다.The first switching element T1 includes a first gate electrode 110 connected to the gate line GLn on the first substrate 102, a first source electrode 114 connected to the data line DLm, The first drain electrode 116 connected to the pixel electrode 120 through the first contact hole 118, the first source electrode 114, and the first drain electrode 116 overlapping the first gate electrode 110. ) And a first semiconductor layer 112 forming a channel therebetween. Here, the first semiconductor layer 112 is formed to partially overlap the first source electrode 114 and the first drain electrode 116, and a channel between the first source electrode 114 and the first drain electrode 116. Includes more wealth. An ohmic contact layer for ohmic contact with the first source electrode 114 and the first drain electrode 116 may be further formed on the first semiconductor layer 112.

이때, 제 1 스위칭소자(T1)는 화소 전극(120)에 충전된 전압을 저장하기 위한 보조용량 커패시터(Cst1)을 포함하여 구성된다. 이러한, 보조용량 커패시터(Cst1)는 이전 게이트 라인(GLn-1)에서 신장된 제 1 하부전극과, 게이트 절연막(126)을 사이에 두고 제 1 하부전극과 중첩되는 제 1 화소전극(120)인 상부전극으로 구성된다.In this case, the first switching device T1 includes a storage capacitor Cst1 for storing the voltage charged in the pixel electrode 120. The storage capacitor Cst1 is a first lower electrode extending from the previous gate line GLn-1 and a first pixel electrode 120 overlapping the first lower electrode with the gate insulating layer 126 therebetween. It consists of an upper electrode.

센서(S1)는 게이트 라인(GLn)으로부터 신장된 제 1 센서 게이트 전극(150), 제 1 센서 게이트 전극(150)과 절연되도록 형성된 제 1 센서 반도체층(150)과, 제 1 센서 반도체층(152)의 양측에 형성된 제 1 센서 소스/드레인 전극(154, 156)을 포함하여 구성된다.The sensor S1 includes a first sensor gate electrode 150 extending from the gate line GLn, a first sensor semiconductor layer 150 formed to be insulated from the first sensor gate electrode 150, and a first sensor semiconductor layer ( And first sensor source / drain electrodes 154 and 156 formed on both sides of 152.

저장용량 커패시터(Cst2)는 게이트 라인(GLn)에 의한 제 1 하부전극과, 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 제 1 하부전극과 중첩되는 제 1 센서 소스 전극(154)인 상부전극으로 구성된다.The storage capacitor Cst2 includes a first lower electrode formed by the gate line GLn and an upper electrode serving as a first sensor source electrode 154 overlapping the first lower electrode with a gate insulating layer (not shown) therebetween. do.

제 2 스위칭소자(T2)는 전단 게이트 라인(GLn-1)의 일부인 제 2 게이트 전극(170)과, 제 2 커패시터(Cst2)의 상부전극과 접속된 제 2 소스 전극(174)과, 리드 아웃 라인(ROi)으로 부터 신장되어 제 2 소스 전극(174)과 마주보는 제 2 드레인 전극(176)과, 제 2 게이트 전극(170)과 중첩되고 제 2 소스 전극(174)과 제 2 드레인 전극(176) 사이에 채널을 형성하는 제 2 반도체층(172)을 포함하여 구성된다.The second switching element T2 includes a second gate electrode 170 which is a part of the front gate line GLn-1, a second source electrode 174 connected to the upper electrode of the second capacitor Cst2, and a lead out. A second drain electrode 176 extending from the line ROi and facing the second source electrode 174, and overlapping the second gate electrode 170 and overlapping the second source electrode 174 and the second drain electrode ( And a second semiconductor layer 172 forming a channel between the two layers.

도 9 내지 도 11 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조공정에 따른 한 화소영역에 단면도이다. 9 through 11 are cross-sectional views of one pixel area according to a manufacturing process of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9 내지 도 11 참조하면, 제 1 기판(102)상에 공통 전압라인(178), 제 1 및 제 2 게이트 전극(170) 및 제 1 센서 게이트 전극(150)을 형성한다. 이러한, 공통 전압라인(178), 제 1 및 제 2 게이트 전극(170) 및 제 1 센서 게이트 전극(150)은 제 1 절연 기판(102) 상에 스퍼터링(Sputtering) 등의 증착방법을 이용하여 게이트 금속을 전면 증착한 다음 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다. 이때, 게이트 금속은 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같은 금속 물질이 단일층 또는 복층 구조로 형성된다.9 to 11, the common voltage line 178, the first and second gate electrodes 170, and the first sensor gate electrode 150 are formed on the first substrate 102. The common voltage line 178, the first and second gate electrodes 170, and the first sensor gate electrode 150 may be gated using a deposition method such as sputtering on the first insulating substrate 102. It is formed by depositing a metal over the entire surface and then patterning it by a photo process and an etching process using a mask. In this case, the gate metal is formed of a metal material such as Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo alloy, Cu alloy, Al alloy in a single layer or a multilayer structure.

이어, 제 1 기판(102)상에 공통 전압라인(178), 제 1 및 제 2 게이트 전극(170) 및 제 1 센서 게이트 전극(150)를 포함한 제 1 기판(102)의 전면에 제 1 절연막(126)을 형성한다. 이때, 제 1 절연막(126)은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 및 스퍼터링(Sputtering) 등의 증착방법을 이용하여 증착한다. 이때, 제 1 절연막(106)은 질화 실리콘(SiOx), 산화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 또는 유기 절연 물질로 형성된다.Subsequently, a first insulating layer is formed on the entire surface of the first substrate 102 including the common voltage line 178, the first and second gate electrodes 170, and the first sensor gate electrode 150 on the first substrate 102. 126 is formed. In this case, the first insulating layer 126 is deposited using a deposition method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and sputtering. In this case, the first insulating layer 106 is formed of an inorganic or organic insulating material such as silicon nitride (SiOx), silicon oxide (SiNx), or the like.

이어, 제 1 절연막(126)의 상에 아몰퍼스 실리콘(a-si) 또는 폴리 실리콘(poly-si) 박막을 이용하여 제 1 및 제 2 반도체층(112, 172)과 제 1 및 센서 반도체층(152)을 형성한다. 이때, 제 1 및 제 2 반도체층(112, 172) 및 제 1 센서 반 도체층(152)은 제 1 절연막(126)상에 아몰퍼스 실리콘 박막을 형성한 다음, 결정화하여 LTPS 박막을 형성한다. 이때, 아몰퍼스 실리콘 박막을 결정화하기 이전에 아몰퍼스 실리콘 박막 내에 존재하는 수소 원자를 제거하기 위한 탈수소화(Dehydrogenation) 공정을 진행하기도 한다. 그리고, 아몰퍼스 실리콘 박막을 결정화하는 방법으로는 엑시머 레이저 어닐링(Eximer Laser Annealing)을 이용하여 그레인을 수평 방향으로 성장시킴으로써 그레인 크기를 향상시킨 순차적 수평 결정화(SLS) 방법이 주로 이용된다.Subsequently, the first and second semiconductor layers 112 and 172 and the first and sensor semiconductor layers may be formed on the first insulating layer 126 by using an amorphous silicon (a-si) or poly-si thin film. 152). In this case, the first and second semiconductor layers 112 and 172 and the first sensor semiconductor layer 152 form an amorphous silicon thin film on the first insulating film 126 and then crystallize to form an LTPS thin film. In this case, before the crystallization of the amorphous silicon thin film, a dehydrogenation process may be performed to remove hydrogen atoms present in the amorphous silicon thin film. As a method of crystallizing the amorphous silicon thin film, a sequential horizontal crystallization (SLS) method in which grain size is improved by growing grains in a horizontal direction using an excimer laser annealing is mainly used.

이어, LTPS 박막을 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝하여 제 2 컨택홀(158), 제 1 및 제 2 반도체층(112, 172)과 제 1 센서 반도체층(152)을 형성한다. 여기서, 제 2 컨택홀(158)은 LTPS 박막 및 제 1 절연막(126)을 제거하여 공통 전압라인(178)이 노출되도록 형성된다.Subsequently, the LTPS thin film is patterned by a photo process and an etching process using a mask to form second contact holes 158, first and second semiconductor layers 112 and 172, and a first sensor semiconductor layer 152. Here, the second contact hole 158 is formed to expose the common voltage line 178 by removing the LTPS thin film and the first insulating layer 126.

이어, 제 1 및 제 2 반도체층(112, 172)과 제 1 센서 반도체층(152)을 포함한 제 1 절연막(126)의 전면에 소스/드레인 금속층을 증착한다. 여기서, 소스/드레인 금속층은 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 증착된다.Subsequently, a source / drain metal layer is deposited on the entire surface of the first insulating layer 126 including the first and second semiconductor layers 112 and 172 and the first sensor semiconductor layer 152. Here, the source / drain metal layer is deposited through a deposition method such as sputtering.

이어, 포토 공정 및 식각공정으로 소스/드레인 금속층을 패터닝함으로써 제 1 및 제 2 반도체층(112, 172)과 제 1 센서 반도체층(142, 152)의 일측에 형성된 제 1 및 제 2 드레인 전극(110, 176)과 제 1 센서 드레인 전극(156), 타측에 형성된 제 1 및 제 2 소스 전극(114, 174) 및 제 1 센서 소스 전극(154)을 형성한다. 이때, 소스/드레인 금속층은 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같은 금속 물질이 단일층 또는 복층 구조로 형성될 수 있다.Subsequently, the first and second drain electrodes formed on one side of the first and second semiconductor layers 112 and 172 and the first sensor semiconductor layers 142 and 152 by patterning the source / drain metal layer through a photo process and an etching process. 110 and 176 and the first sensor drain electrode 156, the first and second source electrodes 114 and 174 and the first sensor source electrode 154 formed on the other side are formed. In this case, the source / drain metal layer may be formed of a metal material such as Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo alloy, Cu alloy, Al alloy, etc. in a single layer or a multilayer structure.

이어, 제 1 기판(102)의 전면에 제 2 절연막(124)을 형성한다. 여기서, 제 2 절연막(124)은 PECVD 및 스퍼터링 등의 증착방법을 이용하여 증착한다. 이때, 제 2 절연막(124)은 질화 실리콘(SiOx), 산화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 또는 유기 절연 물질로 형성된다.Next, a second insulating film 124 is formed on the entire surface of the first substrate 102. Here, the second insulating film 124 is deposited using a deposition method such as PECVD and sputtering. In this case, the second insulating layer 124 is formed of an inorganic or organic insulating material such as silicon nitride (SiOx), silicon oxide (SiNx), or the like.

이어, 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 제 2 절연막(124)을 관통하는 제 1 콘택홀(118)을 형성한다. 여기서, 제 1 콘택홀(118)은 제 2 절연막(114)을 관통하여 드레인 전극이 노출되도록 형성된다.Subsequently, the first contact hole 118 penetrating the second insulating layer 124 is formed by a photo process and an etching process using a mask. Here, the first contact hole 118 is formed through the second insulating layer 114 to expose the drain electrode.

이어, 제 1 콘택홀(118)을 통해 제 1 드레인 전극(114)과 화소전극(120)이 전기적으로 연결되도록 형성한다. 여기서, 화소전극(120)은 스퍼터링 등의 증착방법으로 형성된다. 이때, 화소전극(120)은 투명 금속물질로 ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Xinc Oxide), ITZO 등으로 형성된다.Subsequently, the first drain electrode 114 and the pixel electrode 120 are electrically connected to each other through the first contact hole 118. Here, the pixel electrode 120 is formed by a deposition method such as sputtering. In this case, the pixel electrode 120 is formed of indium tin oxide (ITO), tin oxide (TO), indium tin oxide (IZO), or ITZO as a transparent metal material.

이어, 제 2 기판(136) 상에 화소전극(120)이 형성된 화소영역과 제 1 센서의 제 1 개구부(160)를 제외한 나머지 영역에 블랙매트릭스(134)를 형성한다. 여기서, 블랙 매트릭스(134)는 제 2 기판(136)의 전면에 블랙 매트릭스층을 전면 증착한 다음 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다. 이때, 블랙매트릭스(134)는 크롬(Cr), 크롬산화막(CrOx), 몰리브덴(Mo), 몰리 텅스텐(MoW), 카본 블랙, 카본 섬유, 그라파이트, 아세틸렌 블랙 및 수지재질의 블랙매트릭스 등이 될 수 있다.Subsequently, the black matrix 134 is formed in the pixel region where the pixel electrode 120 is formed on the second substrate 136 and the remaining region except for the first opening 160 of the first sensor. Here, the black matrix 134 is formed by depositing the black matrix layer on the entire surface of the second substrate 136 and then patterning the photo matrix and the etching process using a mask. In this case, the black matrix 134 may be chromium (Cr), chromium oxide film (CrOx), molybdenum (Mo), molybdenum tungsten (MoW), carbon black, carbon fiber, graphite, acetylene black and resin black matrix. have.

이어, 화소전극(120)이 형성된 화소영역과 대응되는 제 2 기판(136)상에 컬러 필터층(132)을 형성한다. 여기서 컬러 필터층(132)은 마스크를 이용한 포토 공 정 및 식각 공정을 이용하여 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다.Subsequently, the color filter layer 132 is formed on the second substrate 136 corresponding to the pixel region where the pixel electrode 120 is formed. The color filter layer 132 is formed by patterning the etching process using a photo process and an etching process using a mask.

이어, 블랙매트릭스(134) 및 컬러필터(132)를 포함한 제 2 기판(136)의 전면에 오버코트층(130)을 형성한다. 여기서, 오버코트층(130)은 블랙매트릭스(134) 및 컬러필터(132)가 형성된 제 2 기판(136)이 평탄화될 수 있도록 유기계 물질인 아크릴계 수지를 코팅하여 형성한다.Subsequently, the overcoat layer 130 is formed on the entire surface of the second substrate 136 including the black matrix 134 and the color filter 132. Here, the overcoat layer 130 is formed by coating an acrylic resin, which is an organic material, so that the second substrate 136 on which the black matrix 134 and the color filter 132 are formed may be planarized.

이어, 오버코트층(130)을 상에 공통전극(128)을 형성한다. 이때, 공통전극(128)은 투명 금속물질로 ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Xinc Oxide), ITZO 등으로 형성된다.Subsequently, the common electrode 128 is formed on the overcoat layer 130. In this case, the common electrode 128 is made of indium tin oxide (ITO), tin oxide (TO), indium tin oxide (IZO), or ITZO.

이어, 제 1 기판(102) 및 제 2 기판(136) 사이에 액정(미도시)을 주입한 후 시일재(미도시)에 의해 대향 합착하여 액정 표시장치를 형성한다.Subsequently, a liquid crystal (not shown) is injected between the first substrate 102 and the second substrate 136 and then bonded to each other by a sealing material (not shown) to form a liquid crystal display device.

이러한, 액정 표시장치는 액정패널에 터치되는 것을 감지하기 위한 센서와, 센서에 흐르는 광전류를 공통 전압(Vcom)을 이용하여 센서를 구동하기 위해 추가 설치했던 센서 구동 라인들을 제거함으로써, 한 화소영역의 개구율을 향상 시킬 수 있다. Such a liquid crystal display removes a sensor for detecting touch on a liquid crystal panel and sensor driving lines that are additionally installed to drive a sensor using a common voltage Vcom for photocurrent flowing through the sensor. The aperture ratio can be improved.

또한, 센서의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 Vgs 전압을 0V 이하로 낮춤으로써, 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압 Vgs와 문턱 전압(threshold voltage) Vth의 차이가 0V보다 작은 차단 영역(subthreshold region)에서도 암전류(dark current)를 감지할 수 있도록하여 센서의 감도를 향상 시킬 수 있다.In addition, by lowering the Vgs voltage between the gate electrode and the source electrode of the sensor to 0V or less, even in a subregion region where the difference between the voltage Vgs and the threshold voltage Vth between the gate electrode and the source electrode is less than 0V. The sensitivity of the sensor can be improved by enabling the detection of dark current.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변 형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 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 as defined in the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.

도 1은 종래의 액정 표시장치의 한 화소영역을 나타낸 등가 회로도.1 is an equivalent circuit diagram showing one pixel area of a conventional liquid crystal display.

도 2는 종래의 액정 표시장치의 한 화소영역을 나타낸 평면도.2 is a plan view showing one pixel area of a conventional liquid crystal display.

도 3은 종래의 액정 표시장치의 센서 TFT의 Vgs에 따른 감도를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the sensitivity according to Vgs of the sensor TFT of the conventional liquid crystal display.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역의 등가 회로도.5 is an equivalent circuit diagram of one pixel area of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역에 공급되는 파형도.6 is a waveform diagram supplied to one pixel area of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역의 등가 회로도.7 is an equivalent circuit diagram of one pixel area of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역을 나타낸 평면도.8 is a plan view illustrating one pixel area of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 한 화소영역을 나타낸 단면도.9 through 11 are cross-sectional views illustrating one pixel area of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 액정패널 12 : 데이터 드라이버10 liquid crystal panel 12 data driver

14 : 게이트 드라이버 16 : 타이밍 컨트롤러14 gate driver 16: timing controller

18 : 전원 공급부 20 : 센서 처리부18: power supply unit 20: sensor processing unit

22 : 백라이트 178 : 공통 전압라인22: backlight 178: common voltage line

T1 : 제 1 스위칭소자 T2 : 제 2 스위칭소자T1: first switching element T2: second switching element

S1 : 센서 S1: sensor

Claims (9)

제 1 기판과 제 2 기판이 대향 합착하여 복수의 화소영역이 정의된 액정패널과; 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하는 액정표시장치에 있어서,A liquid crystal panel in which a plurality of pixel regions are defined by mutually bonding the first substrate and the second substrate to each other; A liquid crystal display device comprising driving circuits for driving the liquid crystal panel. 상기 각 화소영역에는 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성된 제 1 스위칭소자와;A first switching element formed in each pixel area in an area where a gate line and a data line cross each other; 상기 게이트 라인과 평행하게 형성된 복수의 공통 전압라인과;A plurality of common voltage lines formed in parallel with the gate lines; 광을 감지하여 상기 공통 전압라인의 공통 전압을 인가받는 센서와;A sensor configured to sense light and receive a common voltage of the common voltage line; 상기 센서를 통해 흐르는 상기 공통 전압을 저장하기 위한 저장용량 커패시터; 및A storage capacitor for storing the common voltage flowing through the sensor; And 상기 저장용량 커패시터에 저장된 전압을 출력하는 제 2 스위칭소자를 포함하여 구성되고,And a second switching device for outputting a voltage stored in the storage capacitor, 상기 제 1 스위칭소자는,The first switching device, 상기 제 1 기판 상에 형성되고 상기 게이트 라인에 접속된 제 1 게이트 전극과;A first gate electrode formed on said first substrate and connected to said gate line; 상기 데이터 라인에 접속된 제 1 소스 전극과;A first source electrode connected to the data line; 상기 제 1 컨택홀을 통해 화소 전극에 접속된 제 1 드레인 전극과;A first drain electrode connected to the pixel electrode through the first contact hole; 상기 제 1 게이트 전극과 중첩되고 상기 제 1 소스 전극, 제 1 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 제 1 반도체층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.And a first semiconductor layer overlapping the first gate electrode and forming a channel between the first source electrode and the first drain electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공통 전압라인의 공통 전압은 공통전극(Vcom) 또는 전원전압(Vdd)인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.And a common voltage of the common voltage line is a common electrode (Vcom) or a power supply voltage (Vdd). 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 스위칭소자는,The second switching device, 상기 게이트 라인의 이전 게이트 라인에서 신장된 제 1 게이트 전극과;A first gate electrode extending from the previous gate line of the gate line; 리드 아웃 라인으로부터 신장된 제 2 드레인 전극과;A second drain electrode extending from the lead out line; 상기 제 2 드레인 전극과 마주 보는 제 2 소스 전극과;A second source electrode facing the second drain electrode; 상기 제 2 게이트 전극과 중첩되고 상기 제 2 소스 전극, 제 2 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 제 2 반도체층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.And a second semiconductor layer overlapping the second gate electrode and forming a channel between the second source electrode and the second drain electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서는,The sensor includes: 상기 게이트 라인으로부터 신장된 제 1 센서 게이트 전극과;A first sensor gate electrode extending from the gate line; 상기 제 1 센서 게이트 전극과 절연되도록 형성된 제 1 센서 반도체층과;A first sensor semiconductor layer formed to be insulated from the first sensor gate electrode; 상기 제 2 소스 전극으로부터 신장된 제 1 센서 소스 전극과;A first sensor source electrode extending from the second source electrode; 제 2 컨택홀을 통해 상기 공통 전압라인과 연결된 제 2 드레인 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.And a second drain electrode connected to the common voltage line through a second contact hole. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 제 1 센서 반도체층은 아몰퍼스 실리콘(a-si) 또는 폴리 실리콘(poly-si)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.The first sensor semiconductor layer is formed of amorphous silicon (a-si) or poly-silicon (poly-si). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저장용량 커패시터는 상기 제 1 게이트 전극과 상기 제 1 센서 소스 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.And the storage capacitor is formed of the first gate electrode and the first sensor source electrode. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 이전 게이트 라인에 게이트 전압 인가시 상기 저장용량 커패시터에 저장된 전압이 상기 리드 아웃 라인을 통해 센서 처리부로 출력되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.And applying a gate voltage to the previous gate line to output a voltage stored in the storage capacitor to the sensor processor through the readout line. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 게이트 라인에 게이트 전압 인가시 상기 센서의 정전용량 커패시터의 전압이 초기화되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.The voltage of the capacitance capacitor of the sensor is initialized when the gate voltage is applied to the gate line.
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