KR101450059B1 - LCD for image-scan and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 타입의 포토센서를 채용하는 표시장치에서 포토센서용 박막트랜지스터의 소자 특성 변화를 방지할 수 있는 스캐너 구동형 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것으로서, 서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판과; 상기 제1기판의 내측에 형성되는 디스플레이용 박막트랜지스터 및 광센싱용 박막트랜지스터와; 상기 광센싱용 박막트랜지스터 상부에 구성되는 인-셀편광판과; 상기 인-셀편광판 상부에 구성되는 제1투명전극과; 상기 제2기판의 내측에 구성되는 블랙매트릭스 및 컬러필터와; 상기 컬러필터를 덮는 제2투명전극과; 상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 충진된 액정을 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하며, 이미지 스캔 구동 및 디스플레이 기능을 동시에 제공하는 액정표시장치에 있어서, 스캔 구동 미사용시 발생할 수 있는 이미지 입력을 위한 포토센서용 박막트랜지스터의 열화로 인한 동작 특성의 변화를 방지할 수 있어 표시장치의 수명의 연장 및 정상 구동을 지속적으로 가능하게 하는 장점이 있다.The present invention relates to a scanner-driven liquid crystal display device capable of preventing a change in device characteristics of a thin film transistor for a photosensor in a display device employing a thin film transistor type photosensor and a method of manufacturing the same, A substrate and a second substrate; A display thin film transistor and an optical sensing thin film transistor formed inside the first substrate; An in-cell polarizer formed on the thin film transistor for optical sensing; A first transparent electrode formed on the in-cell polarizer; A black matrix and a color filter formed inside the second substrate; A second transparent electrode covering the color filter; And a liquid crystal filled between the first substrate and the second substrate, and a method of manufacturing the same. The liquid crystal display device simultaneously provides an image scan driving and a display function, It is possible to prevent the change of the operating characteristics due to the deterioration of the thin film transistor for photosensor for image input that may occur when the display device is driven.

Description

스캐너 구동형 액정표시장치 및 그 제조방법{LCD for image-scan and method of fabricating the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a liquid crystal display device,

본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 특히 박막트랜지스터 타입의 포토센서를 채용하는 표시장치에서 포토센서용 박막트랜지스터의 소자 특성 변화를 방지할 수 있는 스캐너 구동형 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device, and more particularly, to a scanner-driven liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can prevent a change in device characteristics of a photosensor thin film transistor in a display device employing a photoelectric sensor of a thin film transistor type.

디스플레이 장치 중 특히 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 컴퓨터, 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.Among display devices, liquid crystal display devices have advantages of small size, thinness and low power consumption and are used in notebook computers, office automation devices, audio / video devices, and the like. In particular, an active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT") as a switching element is suitable for displaying dynamic images.

이러한 액정표시장치는 근래 들어 다기능의 장치로 발전하는 추세인데, 특히 디스플레이용 어레이(array)에 광 센싱용 어레이를 부가하여 스캐너(scanner)의 기능이 포함된 액정표시장치가 제안되고 있다. In recent years, such a liquid crystal display device has been developed as a multifunctional device. Particularly, a liquid crystal display device having a function of a scanner by adding an array for optical sensing to a display array has been proposed.

이러한 스캐너 구동형 액정표시장치는 스캐너 모드로의 구동시, 수광량에 따른 광전압을 생성하여 광전압저장용 커패시터에 저장하고 상기 저장된 광전압을 스캔신호에 따라 외부회로부(미도시됨)로 출력하여 상기 외부회로부 내에서 스캔 판독을 위한 기준전압과 비교함으로써 이미지 스캔 결과를 판독하는 순서로 구동되는 것이 일반적이다. When the scanner driving mode liquid crystal display device is driven in the scanner mode, a light voltage corresponding to the amount of received light is generated and stored in a capacitor for storing light voltage, and the stored light voltage is output to an external circuit unit And the image scan result is read out by comparing with a reference voltage for scan reading in the external circuit unit.

도 1은 종래 기술에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 화소구조를 설명하기 위한 화소 등가회로도이다. 1 is a pixel equivalent circuit diagram for explaining a pixel structure of a conventional scanner driven liquid crystal display device.

종래 기술에서 제공하는 스캐너 구동형 액정표시장치는, 디스플레이 모드와 스캐너 모드로의 전환이 회로적으로 수행되어 별도의 구분된 동작을 수행하며, 도시된 바와 같이, 데이터배선(Dm)과 게이트배선(Gn, Gn+1)에 의해 구획되어지는 영역 내에 화상표시를 위한 디스플레이부(10)와, 스캐너 구동에 따른 광 센싱을 수행하고 상기 광 센싱 결과에 의해 생성된 전압을 저장하는 광센싱부(20)와, 상기 광센싱부(20)에 의해 생성되어 저장된 전압을 외부회로부(40)로 출력하는 것을 제어하기 위한 스위칭부(30)를 구비하여 일 화소로 구성된다. In the scanner-driven liquid crystal display device provided in the related art, switching between the display mode and the scanner mode is performed in a circuit so as to perform separate separate operations. As shown in the figure, the data line Dm and the gate line A display unit 10 for displaying an image in an area partitioned by Gn and Gn + 1, a light sensing unit 20 for performing light sensing according to the scanner driving and storing the voltage generated by the light sensing result And a switching unit 30 for controlling the output of the voltage generated and stored by the optical sensing unit 20 to the external circuit unit 40.

상기 디스플레이부(10)는 액정(LC)을 이용하여 화상을 디스플레이하는 액정디스플레이용 화소 구조를 가지며, 보다 구체적으로는 n+1 번째 게이트배선(Gn+1)으로부터 인가되는 스캔신호(Vg(n+1))에 의해 스위칭 제어되어 데이터배선(Dm)으로부터 입력받은 데이터(Vd(m))를 출력하는 제1박막트랜지스터(T1)와, 상기 제1박막트랜지스터(T1)와 연결되어 상기 데이터(Vd(m))를 저장하는 제1커패시터(Cst1)와, 상기 제1박막트랜지스터(T1)와 연결되고 입력된 데이터에 대응하는 화상표시를 액 정(LC)을 이용해 수행하는 액정커패시터(Clc)로 구성된다. The display unit 10 has a pixel structure for a liquid crystal display that displays an image using a liquid crystal LC. More specifically, a scan signal Vg (n) applied from an (n + 1) th gate line Gn + A first thin film transistor T1 connected to the first thin film transistor T1 and controlled by the first thin film transistor T1 to output data Vd (m) A liquid crystal capacitor Clc connected to the first thin film transistor T1 and performing image display corresponding to the inputted data by using liquid crystal (LC); a first capacitor Cst1 for storing a voltage Vd (m) .

광센싱부(20)는 수광량에 비례하여 전압을 출력하는 제2박막트랜지스터(T2)와, 상기 제2박막트랜지스터(T2)에서 출력된 전압(이하, ‘광전압’이라 칭함)을 저장하는 제2커패시터(Cst2)를 포함하여 구성된다. The optical sensing unit 20 includes a second thin film transistor T2 for outputting a voltage proportional to the amount of received light and a second thin film transistor T2 for storing a voltage outputted from the second thin film transistor T2 2 capacitor Cst2.

이때, 상기 제2박막트랜지스터(T2)는 수광량에 비례하는 광전압을 출력하는 센싱용 박막트랜지스터이므로, 그 구동을 위해 게이트단자로는 DC 레벨의 충전전압(Vstg)이 인가되고 소스단자로는 역시 DC 레벨의 구동전압(Vdrv)이 지속적으로 인가된다. 상기 충전전압(Vstg)은 광감지센서가 통상 오프 상태를 유지하면서 센싱동작을 수행하므로 상기 제2박막트랜지스터(T2)가 N 타입일 경우 0V 또는 음전압(negative voltage)이고 P타입일 경우 0V 또는 양전압(positive voltage)이 된다. 또한 상기 구동전압(Vdrv)은 상기 제2박막트랜지스터(T2)로 소정 레벨(통상 약 10V)의 전압을 지속적으로 공급해 줌으로써 상기 제2박막트랜지스터(T2)가 수광량에 비례하는 전압을 출력하도록 하는 전압공급원으로의 역할을 수행하는 바, 상기 제2커패시터(Cst2)에 광전압을 제공하는 전압공급원이라고도 할 수 있다. At this time, since the second thin film transistor T2 is a sensing thin film transistor for outputting a light voltage proportional to the amount of light received, a DC level charging voltage Vstg is applied to the gate terminal for driving the same, The drive voltage Vdrv of the DC level is continuously applied. The charging voltage Vstg is 0 V or a negative voltage when the second thin film transistor T2 is N type or 0 V or a negative voltage when the second thin film transistor T2 is P type It becomes a positive voltage. The driving voltage Vdrv is a voltage for causing the second thin film transistor T2 to output a voltage proportional to the amount of received light by continuously supplying a voltage of a predetermined level (typically about 10 V) to the second thin film transistor T2 And may be referred to as a voltage supply source for providing a light voltage to the second capacitor Cst2.

스위칭부(30)는 상기 광센싱부(20)의 제2커패시터(Cst2)에 저장된 광전압을 리드아웃라인(RO)을 통해 외부회로부(40)로 출력할 수 있도록 하는 제3박막트랜지스터(T3)로 구성되는데, 상기 n 번째 게이트배선(Gn)에 연결되어 스캔신호(Vg(n))에 의해 스위칭 제어되어 상기 광전압을 외부회로부(40)로 출력한다. 이때 상기 n 번째 게이트배선(Gn)은, 도시되지는 않았지만, 상부의 n-1 번째 화소의 디스플레이부의 제1박막트랜지스터에 대응되는 박막트랜지스터와 공유되는 게이트배선이다.The switching unit 30 includes a third thin film transistor T3 for outputting the optical voltage stored in the second capacitor Cst2 of the optical sensing unit 20 to the external circuit unit 40 through the lead out line RO, And is connected to the n-th gate wiring Gn and is switched and controlled by the scan signal Vg (n) to output the optical voltage to the external circuit unit 40. [ Here, the n-th gate line Gn is a gate line shared with the thin film transistor corresponding to the first thin film transistor of the display portion of the (n-1) th pixel, not shown.

외부회로부(40)는 그 구성 회로를 구체적으로 도시하지는 않았지만, 각 화소에 구비된 상기 광센싱부(20)의 제2커패시터(Cst2)에 저장된 광전압을 상기 리드아웃라인(RO)을 통해 전달받아 스캔 판독을 위한 기준전압(Vref)과 비교한 뒤 그 전압차이를 해당 화소의 스캔 결과로 해석하고, 상기 광전압과 기준전압과의 전압차를 상기 디스플레이부(10)로 인가되는 데이터로 활용하여 디스플레이할 수 있도록 하는 알고리즘을 구비한 회로부로서, 바람직하게는 액정표시장치의 타이밍컨트롤러(timing controller)에 내장되어 구성된다. 상기 외부회로부(40)는 통상 상기 광전압과 기준전압(Vref)과의 차이가 0 일 경우 해당 화소 상에 대응되는 스캔 대상물의 이미지를 블랙(black)인 것으로 해석하게 된다. The external circuit unit 40 may not transmit the light voltage stored in the second capacitor Cst2 of the optical sensing unit 20 provided in each pixel through the lead out line RO The voltage difference between the light voltage and the reference voltage is used as data to be applied to the display unit 10, and the voltage difference between the light voltage and the reference voltage is used as data to be applied to the display unit 10 And is preferably built in a timing controller of a liquid crystal display device. When the difference between the optical voltage and the reference voltage Vref is 0, the external circuit unit 40 interprets the image of the corresponding scanned object on the corresponding pixel as being black.

도 2는 도 1의 스캐너 구동형 액정표시장치를 II-II의 절단선을 따라 자른 단면도로서, 그 배면에 광원인 백라이트램프(BL)가 위치하고 그 상부에 이미지 스캐닝을 위한 인쇄물(400)이 위치한 구조를 도시하였다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the scanner-driven liquid crystal display device of FIG. 1 taken along the cutting line II-II, in which a backlight lamp BL as a light source is positioned on the rear surface thereof and a printed material 400 for image scanning .

구성과 동작을 간략히 설명하면, 액정(LC) 충진영역인 액정층(300)을 사이에 둔 제1기판(100)과 제2기판(200)에는 각각 제1편광판(110)과 제2편광판(210)이 구성되고, 상기 제1박막트랜지스터(T1) 및 제3박막트랜지스터(T3) 구성위치에 대응되는 액정층(300)의 공간에는 빛의 유입을 차단하고 또한 상기 제1기판(100)과 제2기판(200)간 유격을 유지하기 위한 컬럼스페이서(CS)가 구성된다. A first polarizer 110 and a second polarizer (not shown) are formed on a first substrate 100 and a second substrate 200, respectively, with a liquid crystal layer 300 interposed therebetween, The first substrate 100 and the second substrate 200 are formed in the same manner as the first and second thin film transistors Tl and T3. A column spacer CS for maintaining clearance between the second substrates 200 is formed.

상기 제1 내지 제3박막트랜지스터(T1 내지 T3)가 구성된 제1기판(100)의 하부에는 광원인 백라이트램프(BL)가 위치하고, 수광홀(H), 블랙매트릭스(BM)와 컬러필터(220) 및 공통전극(230)이 구성된 상기 제2기판(200)의 상부에는 인쇄물(400) 이 위치하는데, 상기 백라이트램프(BL)에서 출사된 빛이 제1기판(100)과 액정층(300) 및 제2기판(200)을 통과하여 상기 인쇄물(400)에 반사된 후 다시 상기 제2기판(200)과 상기 수광홀(H)을 통해 광감지센서인 상기 제2박막트랜지스터(T2)로 입사되고 이에 상기 제2박막트랜지스터(T2)는 수광량에 비례하는 광전압을 출력하게 된다. A backlight lamp BL as a light source is disposed under the first substrate 100 on which the first to third TFTs T 1 to T 3 are formed and a light receiving hole H, a black matrix BM, and a color filter 220 And the common electrode 230. The light emitted from the backlight lamp BL is incident on the first substrate 100 and the liquid crystal layer 300, And then reflected by the printed substrate 400 through the second substrate 200 and then incident on the second thin film transistor T2 as a photosensor through the second substrate 200 and the light receiving hole H, And the second thin film transistor T2 outputs a light voltage proportional to the amount of light received.

상기 설명한 바와 같은 구성의 특징을 통해 이미지 스캐닝을 수행하는 스캐너 구동형 액정표시장치는 그 구성의 특징이 광감지센서로 동작되는 상기 제2박막트랜지스터(T2)에 있다. 그런데, 상기한 액정표시장치의 구조에서는 상기 제2박막트랜지스터(T2)는 스캐닝 동작을 수행하지 않을 때에도 상기 수광홀(H)을 통해 외부광이 지속적으로 입사되는 구조이며, 따라서 외부광에 의한 박막트랜지스터 소자의 열화 또는 특성 변화의 가능성이 존재하여 소자수명 단축 및 이상 동작과 같은 문제점을 일으킬 수 있다.The scanner-driven liquid crystal display device that performs image scanning through the features of the above-described configuration is characterized in that the second thin film transistor T2 is operated as a photo-sensing sensor. However, in the structure of the liquid crystal display device described above, the second thin film transistor T2 has a structure in which external light is continuously incident through the light receiving hole H even when the scanning operation is not performed, There is a possibility of deterioration of a transistor element or a characteristic change, which may shorten device lifetime and cause problems such as abnormal operation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스캐너 구동형 액정표시장치에서 광감지센서로 동작되는 박막트랜지스터의 소자수명을 연장하고 또한 열화로 인한 동작 특성의 변화를 방지하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a scanner driving type liquid crystal display device in which the lifetime of a thin film transistor operated as a photosensing sensor is extended and a change in operation characteristics due to deterioration is prevented do.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판과; 상기 제1기판의 내측에 형성되는 디스플레이용 박막트랜지스터 및 광센싱용 박막트랜지스터와; 상기 광센싱용 박막트랜지스터 상부에 구성되는 인-셀편광판과; 상기 인-셀편광판 상부에 구성되는 제1투명전극과; 상기 제2기판의 내측에 구성되는 블랙매트릭스 및 컬러필터와; 상기 컬러필터를 덮는 제2투명전극과; 상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 충진된 액정을 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치를 제안한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a first substrate and a second substrate facing each other; A display thin film transistor and an optical sensing thin film transistor formed inside the first substrate; An in-cell polarizer formed on the thin film transistor for optical sensing; A first transparent electrode formed on the in-cell polarizer; A black matrix and a color filter formed inside the second substrate; A second transparent electrode covering the color filter; And a liquid crystal filled between the first substrate and the second substrate.

상기 제1기판과 제2기판의 외측에 각각 구성되는 제1편광판 및 제2편광판을 더욱 포함한다.And a first polarizing plate and a second polarizing plate respectively formed on the outer sides of the first substrate and the second substrate.

상기 제1편광판과 제2편광판의 광투과축은 서로 수직하게 교차되는 것을 특징으로 한다.And the light transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are perpendicular to each other.

상기 제1편광판의 광투과축은 상기 인-셀 편광판의 광투과축과 평행한 것을 특징으로 한다.And the light transmission axis of the first polarizer is parallel to the light transmission axis of the in-cell polarizer.

상기 인-셀 편광판은 수지 소재인 것을 특징으로 한다.The in-cell polarizer is characterized by being a resin material.

상기 제2기판의 내측의 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 대응되는 위치의 컬러필터에 구성되는 수광홀을 더욱 포함한다.And a light receiving hole formed in a color filter at a position corresponding to the optical sensing thin film transistor on the inner side of the second substrate.

상기 제1기판의 내측에 상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 연결되고 서로 교차되는 게이트배선 및 데이터배선을 더욱 포함한다.And a gate wiring and a data wiring which are connected to the display thin film transistor and cross each other on the inner side of the first substrate.

상기 제1기판의 내측에 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 연결되어 DC전압을 인가하는 제1신호배선 및 제2신호배선을 더욱 포함한다.And a first signal line and a second signal line which are connected to the optical sensing thin film transistor and apply a DC voltage to the inside of the first substrate.

상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 더욱 포함한다.And a pixel electrode connected to the thin film transistor for display.

아울러 본 발명은, 제1기판 상에 디스플레이용 박막트랜지스터 및 광센싱용 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 광센싱용 박막트랜지스터 상부에 인-셀편광판을 형성하는 단계와; 상기 인-셀편광판 상부에 제1투명전극을 형성하는 단계와; 제2기판 상에 블랙매트릭스와 컬러필터를 순차 형성하는 단계와; 상기 컬러필터를 덮는 제2투명전극을 형성하는 단계와; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정을 충진하는 단계를 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법을 제안한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a thin film transistor for display and a thin film transistor for light sensing on a first substrate; Forming an in-cell polarizer on the thin film transistor for optical sensing; Forming a first transparent electrode on the in-cell polarizer; Sequentially forming a black matrix and a color filter on a second substrate; Forming a second transparent electrode covering the color filter; And filling liquid crystal between the first substrate and the second substrate. The present invention also provides a method of manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device.

상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 광센서용 박막트랜지스터를 형성하는 단계는 각각, 상기 제1기판 상에 게이트 전극을 단계와; 상기 게이트 전극 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상부에 반도체층과, 상기 반도체층 상부에 소스 전극과, 상기 소스 전극과 이격된 드레인전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극과, 노출된 게이트 절연막 상부에 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.The forming of the thin film transistor for display and the thin film transistor for photosensor may include: forming a gate electrode on the first substrate; Forming a gate insulating film on the gate electrode; Forming a semiconductor layer over the gate insulating layer, a source electrode over the semiconductor layer, and a drain electrode spaced apart from the source electrode; And forming a protective layer on the source and drain electrodes and the exposed gate insulating film.

상기 디스플레이용 박막트랜지스터의 형성 단계는, 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 노출된 드레인 콘택홀과 상기 보호층 상부에 화소전극을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.The forming of the thin film transistor for display may include: forming a drain contact hole exposing a part of the drain electrode; And forming a pixel electrode on the exposed drain contact hole and the passivation layer.

상기 광센싱용 박막트랜지스터와 대응되는 위치의 컬러필터에 수광홀을 더욱 형성하는 단계를 더욱 포함한다.Further comprising the step of forming a light receiving hole in a color filter at a position corresponding to the light sensing thin film transistor.

상기 제1기판 상에 상기 스위칭 박막트랜지스터와 각각 연결되고 서로 절연되어 교차되는 게이트배선 및 데이터배선을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.And forming a gate wiring and a data wiring which are respectively connected to the switching thin film transistors on the first substrate and are insulated from each other and intersected with each other.

상기 제1기판 상에 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 각각 연결되는 제1신호배선 및 제2신호배선을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.Forming a first signal line and a second signal line on the first substrate, the first signal line and the second signal line being connected to the optical sensing thin film transistor, respectively.

본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치는 이미지 스캔 구동 및 디스플레이 기능을 동시에 제공하는 액정표시장치에 있어서, 스캔 구동 미사용시 발생할 수 있는 이미지 입력을 위한 포토센서용 박막트랜지스터의 열화로 인한 동작 특성의 변화를 방지할 수 있어 표시장치의 수명의 연장 및 정상 구동을 지속적으로 가능하게 하는 장점이 있다. The present invention provides a liquid crystal display device which simultaneously provides an image scan driving and a display function. The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device having an image scan driving function and a display function, It is possible to prevent the change and to extend the lifetime of the display device and to continuously enable normal driving.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 기본 개념을 설명하기 위한 액정표시장치의 개략 구성단면도로서, 광센싱용 박막트랜지스터(TL)를 채용하는 액정표시장치에서 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)의 상부에 인-셀편광판(PIN)과 제1투명전극(800)을 구성하고 있다. 이때 상기 액정표시장치는 바람직하게는 TN(twisted nematic) 모드 액정표시장치이다.FIG. 3 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device for explaining the basic concept of a scanner-driven liquid crystal display device according to the present invention. In the liquid crystal display device employing the thin film transistor for optical sensing T L , And an in-cell polarizer P IN and a first transparent electrode 800 are formed above the transistor T L. The liquid crystal display device is preferably a TN (twisted nematic) mode liquid crystal display device.

즉, 제1기판(500) 상에 디스플레이용 박막트랜지스터(Ts)와 광센싱용 박막트랜지스터(TL)가 형성된 스캐너 구동형 액정표시장치의 액정층(LLC) 내에 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)가 구성되는 위치 상부에 인-셀편광판(PIN) 및 제1투명전극(800)을 별도로 구성하고 있는데, 상기 제2기판(600)에 형성되는 제2투명전극(즉, 공통전극)(아래 도 5의 630)과 상기 제1투명전극(800)을 이용하여 상기 광센신용 박막트랜지스터(TL) 상부의 액정분자의 배열을 제어하여 상기 스캐너 구동형 액정표시장치의 스캐너 모드 미사용시, 즉 상기 광센신용 박막트랜지스터(TL)의 미사용시에 외부광이 상기 광센신용 박막트랜지스터(TL)로 입사되는 것을 차단함으로써 상기 광센신용 박막트랜지스터(TL)의 열화에 의한 특성 변화를 방지하여 수명 연장 및 정상 구동을 지속시키는 것을 기본 개념으로 한다. That is, in the liquid crystal layer L LC of the scanner-driven liquid crystal display in which the display thin film transistor Ts and the light sensing thin film transistor T L are formed on the first substrate 500, a second transparent electrode there is configured a cell polarizer (P iN) and the first transparent electrodes (800) separately formed on the second substrate 600 (that is, the common electrode - T L) is in position at the top consisting of And the first transparent electrode 800 to control the arrangement of the liquid crystal molecules on the photocoupler thin film transistor T L so that when the scanner mode of the scanner driven liquid crystal display device is not used , that is, preventing the characteristic changes due to deterioration of the gwangsen credit thin film transistor (T L), by blocking the vacant time of the gwangsen credit thin film transistor (T L) external light is incident to the gwangsen credit thin film transistor (T L) Extended life and sustain normal operation The key is that the basic concept.

이에 도 4에 도시한 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 화소 등가회로도와 같이, 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치는 데이터배선(Dm)과 게이트배선(Gn, Gn+1)에 의해 구획되어지는 영역 내에 화상표시를 위한 디스플레이용 박막트랜지스터(Ts)와, 스캐너 모드로의 구동에 따른 광 센싱을 수행하기 위한 광센싱용 박막트랜지스터(TL)와, 상기 광 센싱에 의해 생성되어 저장된 전압을 리드아웃라인(RO)을 통해 외부회로부(미도시함)로 출력하기 위한 광전압 출력용 박막트랜지스터(To)가 구성된 액정표시장치에서 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)를 덮는 영역에 인-셀편광판(PIN) 및 제1투명전극(800)이 더욱 형성된다. As shown in the pixel equivalent circuit diagram of the scanner driving type liquid crystal display device according to the present invention shown in Fig. 4, the scanner driving type liquid crystal display device according to the present invention has the data line Dm and the gate lines Gn and Gn + 1 A thin film transistor (Ts) for display for displaying an image in an area partitioned by the light source, a thin film transistor (T L ) for light sensing for performing optical sensing according to driving in a scanner mode, (TFT) for outputting a stored voltage to an external circuit unit (not shown) via a lead-out line RO in an area covering the light sensing thin film transistor T L An in-cell polarizer P IN and a first transparent electrode 800 are further formed.

이때 도 4에 도시된 상기 인-셀편광판(PIN)은 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 전체를 덮는 형상으로 도시되어 있으나 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)의 일부, 예를 들어 게이트전극과 채널 영역만을 덮도록 구성되어도 무방하며, 상기 제1투명전극(800)은 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 전체영역을 덮도록 구성되는 것이 바람직하다. The in-cell polarizer P IN shown in FIG. 4 is illustrated as covering the entire optical sensing thin film transistor T L , but a part of the optical sensing thin film transistor T L , for example, The first transparent electrode 800 may be configured to cover only the gate electrode and the channel region, and the first transparent electrode 800 may cover the entire region of the light sensing thin film transistor T L.

도 5는 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치 중 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 부분의 설명을 위한 상세 구조 단면도로서, 광센싱용 박막트랜지스터(TL)와 인-셀편광판(PIN) 및 제1투명전극(800)이 구성된 제1기판(500)과 블랙매트릭스(610)와 컬러필터(620)가 구성된 제2기판(600)의 사이에 액정(LC)이 충진된 액정층(LLC)으로 구성된다. 5 is a detailed configuration profile for the scanner drive type liquid crystal display thin film transistor for the optical sensing of the device (T L) Explanation of parts according to the invention, the thin-film transistor for use in an optical sensing (T L) and the in-cell polarizer (P IN A liquid crystal layer (liquid crystal cell) LC filled with a liquid crystal (LC) is sandwiched between a first substrate 500 on which a first transparent electrode 800 is formed and a second substrate 600 on which a black matrix 610 and a color filter 620 are formed L LC ).

아울러 상기 제1기판(500)의 외측에는 제1편광판(550)이 구성되고 상기 제2기판(600)의 외측에는 제2편광판(650)이 구성되는데, 상기 제1편광판(550)과 제2편광판(650)의 광투과축은 서로 수직하게 교차되도록 구성된다. A first polarizing plate 550 is formed on the outer side of the first substrate 500 and a second polarizing plate 650 is formed on the outer side of the second substrate 600. The first polarizing plate 550 and the second polarizing plate 550 The light transmission axes of the polarizing plate 650 are configured to cross each other at right angles.

상기 제1기판(500)의 내측에 구성되는 광센싱용 박막트랜지스터(TL)는, 게이트 전극(501)과, 상기 게이트 전극 상부에 형성되는 게이트 절연막(502), 상기 게이트 절연막(502) 상부에 형성되는 액티브층(503), 상기 액티브층(503) 상부에 서로 이격되어 형성되는 오믹콘택층(504)과, 상기 오믹콘택층(504) 상부에 형성되는 소스 및 드레인전극(505, 506)과, 상기 소스 및 드레인 전극(505, 506)과 노출된 액티브층(503) 상부에 콘택홀(CNT)이 형성된 보호층(507)으로 구성되는데, 상기 디스플레이용 박막트랜지스터(도 3의 Ts)와 동일한 구조 및 동일 공정으로 동시에 형성되는 것이 바람직하며, 상기 디스플레이용 박막트랜지스터(Ts)가 상기 보호층(507) 상부에 화소전극을 형성하는데 비해 광센싱용 박막트랜지스터(TL)는 상기 인-셀편광판(PIN) 과 상기 제1투명전극(800)이 형성되는데 특징이 있다. The light sensing thin film transistor T L formed inside the first substrate 500 includes a gate electrode 501, a gate insulating film 502 formed on the gate electrode, An ohmic contact layer 504 spaced apart from the active layer 503 and source and drain electrodes 505 and 506 formed on the ohmic contact layer 504; And a protective layer 507 having a contact hole CNT formed on the source and drain electrodes 505 and 506 and the exposed active layer 503. The display thin film transistor Ts The thin film transistor Ts for display may form a pixel electrode on the protective layer 507, whereas the thin film transistor T L for sensing the light may be formed on the in- a polarizing plate (P IN) and the first transparent electrode 800 is formed It has this feature.

또한 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 구성 영역에 해당하는 상기 보호층(507)의 상부에는 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 구성 영역 전체 또는 상기 액티브층(503) 구성영역에 대응되는 인-셀편광판(PIN)이 구성되는데, 상기 인-셀편광판(PIN)은 수지(resin) 소재로서 상기 제1편광판(550)과 광투과축이 평행하게 구성되는 것이 특징이다.In addition, the thin-film transistor for use in an optical sensing (T L) of which corresponds to the upper portion of the light sensing thin film transistor (T L) configuration area full or the active layer 503 for configuration area of the protection layer 507 corresponding to the configuration area -Cell polarizer P IN is constituted of a resin material and the light transmission axis of the first polarizer 550 is parallel to the in-cell polarizer P IN .

상기 인-셀편광판(PIN)의 상부에는 제1투명전극(800)이 형성되며, 상기 제1투명전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 소재로 형성된다. 또한 상기 제1투명전극(800)은 상기 보호층(507)에 형성된 콘택홀(CNT)을 통해 상기 광센싱용 박막트랜지스 터(TL)의 구동을 위한 DC 레벨의 충전전압(Vstg)을 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)의 게이트단자로 공급하는 제1신호배선(STG)과 연결된다. A first transparent electrode 800 is formed on the in-cell polarizer P IN , and the first transparent electrode is formed of ITO (Indium Tin Oxide). The first transparent electrode 800 is formed to have a DC level charge voltage Vstg for driving the light sensing thin film transistor T L through a contact hole CNT formed in the protection layer 507 And connected to the first signal line (STG) for supplying the gate terminal of the optical sensing thin film transistor (T L ).

상기 제2기판(600)의 내측에는 블랙매트릭스(610)와 컬러필터(620)가 순차 적층되고, 상기 컬러필터(620)를 덮는 ITO 소재의 제2투명전극(즉, 공통전극)(630)이 형성되는데, 이때 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)와 대응되는 위치에는 상기 블랙매트릭스(610)와 컬러필터(620)를 구성하지 않음으로써 일종의 수광홀(H)을 형성하여 액정표시장치의 스캐너 구동시 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)로의 광유입을 더욱 용이하게 하는 것이 바람직하다.A black matrix 610 and a color filter 620 are sequentially stacked on the inner side of the second substrate 600 and a second transparent electrode 630 made of ITO covering the color filter 620, The black matrix 610 and the color filter 620 are not formed at positions corresponding to the optical sensing thin film transistor T L to form a light receiving hole H, It is preferable to facilitate the light inflow into the optical sensing thin film transistor (T L ) when the scanner is driven.

또한 도시되지는 않았지만 상기 제1기판(500)의 연장된 영역 상에 구성된 디스플레이용 박막트랜지스터(도 4의 Ts)에 구성되는 화소전극과 상기 제1투명전극(800)은 서로 연결되지 않으며, 또한 상기 제1기판(500)의 연장된 영역 상에는 서로 교차되는 형상으로 서로 절연된 게이트배선(Gn, Gn+1)과 데이터배선(Dm) 및 상기 게이트배선(Gn, Gn+1)과 평행하게 형성되는 제2신호배선(DRV)이 더욱 구성되어 있음은 당연할 것이다.Although not shown, the first transparent electrode 800 and the pixel electrode formed in the thin film transistor for display (Ts in FIG. 4) formed on the extended region of the first substrate 500 are not connected to each other, (Gn, Gn + 1), a data line (Dm), and a gate wiring (Gn, Gn + 1) insulated from each other in an intersecting manner on an extended region of the first substrate 500 It is natural that the second signal line DRV is further formed.

이에 도 6과 같이, 스캐너 구동형 액정표시장치의 스캐너 모드 미사용시에 상기 제1신호배선(STG)을 통해 제1투명전극(800)에 전압을 인가하여 공통전극인 상기 제2투명전극(630)과 연동된 전계를 형성함으로써 TN 모드 액정을 도시된 바와 같이 재배열시키게 되고, 이에 제2기판(600)과 수광홀(H)을 통해 입사되는 외부광 은 광투과축이 서로 수직 교차하는 상기 제2편광판(650)과 상기 인-셀편광판(PIN)에 의해 차단되어 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)로 도달되지 않는다. 따라서 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL)는 동작하지 않아 소자의 열화 방지는 물론이고 그 수명 연장의 효과를 제공하게 되는 것이다. 6, a voltage is applied to the first transparent electrode 800 through the first signal line STG when the scanner mode of the scanner-driven liquid crystal display device is not used to form the second transparent electrode 630 And the external light incident through the second substrate 600 and the light receiving hole H is incident on the second substrate 600 through the light receiving hole H, Is blocked by the second polarizing plate 650 and the in-cell polarizing plate P IN and is not reached to the optical sensing thin film transistor T L. Therefore, the optical sensing thin film transistor T L does not operate, thereby preventing deterioration of the device and extending the life of the device.

상기 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치는 필요와 응용에 따라 다양하게 변형 실시될 수 있는데, 예를 들어 상기 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 상부에 구성되는 제1투명전극(800)과 인-셀편광판(PIN)의 구성 순서를 바꾸어 상기 제1투명전극(800) 상부에 상기 인-셀편광판(PIN)을 구성할 수도 있을 것인바, 이는 수 내지 수십 Å 단위의 두께로 형성되는 인-셀편광판(PIN)의 특징에 의해 충분히 실현 가능할 것이다.The scanner-driven liquid crystal display according to the present invention as described above may be modified in various ways according to needs and applications. For example, the first transparent electrode (T L ) formed on the light sensing thin film transistor T L The in-cell polarizer P IN may be formed on the first transparent electrode 800 by changing the order of the in-cell polarizer P IN and the in-cell polarizer P IN , Cell polarizing plate P IN formed in the thickness direction.

도 1은 종래 기술에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 화소구조를 설명하기 위한 화소 등가회로도1 is a diagram showing a pixel equivalent circuit diagram for explaining the pixel structure of a conventional scanner driven liquid crystal display

도 2는 도 1의 스캐너 구동형 액정표시장치를 II-II의 절단선을 따라 자른 단면도Fig. 2 is a cross-sectional view of the scanner-driven liquid crystal display device of Fig. 1 along the cutting line II-II

도 3은 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 기본 개념을 설명하기 위한 액정표시장치의 개략 구성단면도3 is a schematic structural cross-sectional view of a liquid crystal display device for explaining the basic concept of a scanner-driven liquid crystal display device according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 화소 등가회로도4 is an equivalent circuit diagram of a pixel of a scanner-driven liquid crystal display device according to the present invention

도 5는 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치 중 광센싱용 박막트랜지스터(TL) 부분의 설명을 위한 상세 구조 단면도FIG. 5 is a cross-sectional view of a detailed structure for explaining a portion of a thin film transistor (T L ) for optical sensing in a scanner-driven liquid crystal display device according to the present invention

도 6은 본 발명에 따른 스캐너 구동형 액정표시장치의 동작 특징을 설명하기 위한 부분 단면도6 is a partial cross-sectional view for explaining operation characteristics of a scanner-driven liquid crystal display device according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

500 : 제1기판 550 : 제1편광판500: first substrate 550: first polarizer plate

600 : 제2기판 610 : 블랙매트릭스600: second substrate 610: black matrix

620 : 컬러필터 630 : 제2투명전극620: Color filter 630: Second transparent electrode

650 : 제2편광판 800 : 제1투명전극650: second polarizing plate 800: first transparent electrode

STG : 제1신호배선 PIN : 인-셀편광판STG: first signal wiring P IN : in-cell polarizer

H : 수광홀 LLC : 액정층H: light receiving hole L LC : liquid crystal layer

TL : 광센싱용 박막트랜지스터T L : Thin film transistor for optical sensing

Claims (15)

서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판과;A first substrate and a second substrate arranged to face each other; 화소 각각에 구성되며, 상기 제1기판의 내측에 형성되는 디스플레이용 박막트랜지스터 및 광센싱용 박막트랜지스터와;A thin film transistor for display and a thin film transistor for sensing formed on the inner side of the first substrate; 상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극과;A pixel electrode connected to the thin film transistor for display; 상기 광센싱용 박막트랜지스터 상부에 구성되는 인-셀편광판과;An in-cell polarizer formed on the thin film transistor for optical sensing; 상기 인-셀편광판 상부에 구성되는 제1투명전극과;A first transparent electrode formed on the in-cell polarizer; 상기 제2기판의 내측에 구성되는 블랙매트릭스 및 컬러필터와;A black matrix and a color filter formed inside the second substrate; 상기 컬러필터를 덮는 제2투명전극과;A second transparent electrode covering the color filter; 상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 충진된 액정을 포함하고,And a liquid crystal filled between the first substrate and the second substrate, 상기 제1투명전극은 상기 화소전극과 전기적으로 절연된 상태를 갖는Wherein the first transparent electrode is electrically insulated from the pixel electrode 스캐너 구동형 액정표시장치Scanner driven liquid crystal display 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1기판과 제2기판의 외측에 각각 구성되는 제1편광판 및 제2편광판을 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치The liquid crystal display device further comprises a first polarizing plate and a second polarizing plate which are respectively formed on the outer sides of the first substrate and the second substrate, 청구항 제 2 항에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1편광판과 제2편광판의 광투과축은 서로 수직하게 교차되는 것을 특 징으로 하는 스캐너 구동형 액정표시장치And the light transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are perpendicular to each other. 청구항 제 2 항에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1편광판의 광투과축은 상기 인-셀 편광판의 광투과축과 평행한 것을 특징으로 하는 스캐너 구동형 액정표시장치And a light transmission axis of the first polarizer is parallel to a light transmission axis of the in-cell polarizer. 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 인-셀 편광판은 수지 소재인 것을 특징으로 하는 스캐너 구동형 액정표시장치Wherein the in-cell polarizer is made of a resin material. 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제2기판의 내측의 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 대응되는 위치의 컬러필터에 구성되는 수광홀을 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치And a light receiving hole formed in a color filter at a position corresponding to the light sensing thin film transistor on the inner side of the second substrate. 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1기판의 내측에 상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 연결되고 서로 교차되는 게이트배선 및 데이터배선을 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치The liquid crystal display device further comprising a gate wiring and a data wiring which are connected to the display thin film transistor and intersect with each other on the inner side of the first substrate, 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1기판의 내측에 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 연결되어 DC전압을 인가하는 제1신호배선 및 제2신호배선을 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치And a first signal line and a second signal line connected to the optical sensing thin film transistor and applying a DC voltage to the inside of the first substrate, 삭제delete 제1기판 상의 화소 각각에 디스플레이용 박막트랜지스터 및 광센싱용 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;Forming a thin film transistor for display and a thin film transistor for light sensing on each of the pixels on the first substrate; 상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와;Forming a pixel electrode connected to the thin film transistor for display; 상기 광센싱용 박막트랜지스터 상부에 인-셀편광판을 형성하는 단계와;Forming an in-cell polarizer on the thin film transistor for optical sensing; 상기 인-셀편광판 상부에 제1투명전극을 형성하는 단계와;Forming a first transparent electrode on the in-cell polarizer; 제2기판 상에 블랙매트릭스와 컬러필터를 순차 형성하는 단계와;Sequentially forming a black matrix and a color filter on a second substrate; 상기 컬러필터를 덮는 제2투명전극을 형성하는 단계와;Forming a second transparent electrode covering the color filter; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정을 충진하는 단계를 포함하고,And filling the liquid crystal between the first substrate and the second substrate, 상기 제1투명전극은 상기 화소전극과 전기적으로 절연된 상태를 갖는Wherein the first transparent electrode is electrically insulated from the pixel electrode 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법Method for manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device 청구항 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 광센서용 박막트랜지스터를 형성하는 단계는 각각,The step of forming the thin film transistor for display and the thin film transistor for optical sensor, respectively, 상기 제1기판 상에 게이트 전극을 단계와;Forming a gate electrode on the first substrate; 상기 게이트 전극 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;Forming a gate insulating film on the gate electrode; 상기 게이트 절연막 상부에 반도체층과, 상기 반도체층 상부에 소스 전극과, 상기 소스 전극과 이격된 드레인전극을 형성하는 단계와;Forming a semiconductor layer over the gate insulating layer, a source electrode over the semiconductor layer, and a drain electrode spaced apart from the source electrode; 상기 소스 및 드레인 전극과, 노출된 게이트 절연막 상부에 보호층을 형성하는 단계Forming a protective layer on the source and drain electrodes and the exposed gate insulating film, 를 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법A method of manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device 청구항 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 디스플레이용 박막트랜지스터의 형성 단계는,Wherein the forming of the thin film transistor for display comprises: 상기 드레인전극 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하는 단계와; Forming a drain contact hole exposing a part of the drain electrode; 상기 노출된 드레인 콘택홀과 상기 보호층 상부에 상기 화소전극을 형성하는 단계Forming the pixel electrode on the exposed drain contact hole and the passivation layer; 를 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법A method of manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device 청구항 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 대응되는 위치의 컬러필터에 수광홀을 더욱 형성하는 단계Forming a light receiving hole in a color filter at a position corresponding to the light sensing thin film transistor 를 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법A method of manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device 청구항 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1기판 상에 상기 디스플레이용 박막트랜지스터와 각각 연결되고 서로 절연되어 교차되는 게이트배선 및 데이터배선을 형성하는 단계Forming gate wirings and data wirings which are respectively connected to the display thin film transistors on the first substrate and are insulated from each other and intersected with each other 를 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법A method of manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device 청구항 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1기판 상에 상기 광센싱용 박막트랜지스터와 각각 연결되는 제1신호배선 및 제2신호배선을 형성하는 단계Forming a first signal line and a second signal line on the first substrate, the first signal line and the second signal line being respectively connected to the optical sensing thin film transistor 를 더욱 포함하는 스캐너 구동형 액정표시장치의 제조방법A method of manufacturing a scanner-driven liquid crystal display device
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