KR20060132372A - Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof - Google Patents
Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060132372A KR20060132372A KR1020050052672A KR20050052672A KR20060132372A KR 20060132372 A KR20060132372 A KR 20060132372A KR 1020050052672 A KR1020050052672 A KR 1020050052672A KR 20050052672 A KR20050052672 A KR 20050052672A KR 20060132372 A KR20060132372 A KR 20060132372A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- gate
- gate electrode
- tft
- thin film
- Prior art date
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 53
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 26
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 16
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/13624—Active matrix addressed cells having more than one switching element per pixel
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136213—Storage capacitors associated with the pixel electrode
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1251—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs comprising TFTs having a different architecture, e.g. top- and bottom gate TFTs
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
- G02F1/13685—Top gates
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/00127—Connection or combination of a still picture apparatus with another apparatus, e.g. for storage, processing or transmission of still picture signals or of information associated with a still picture
- H04N1/00129—Connection or combination of a still picture apparatus with another apparatus, e.g. for storage, processing or transmission of still picture signals or of information associated with a still picture with a display device, e.g. CRT or LCD monitor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
도 1은 통상적인 TFT 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도. 1 is a plan view showing a portion of a conventional TFT array substrate.
도 2은 도 1에 도시된 TFT 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view of the TFT array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′. FIG.
도 3은 종래의 포토 센싱 소자를 나타내는 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a conventional photo sensing device.
도 4는 본 발명에 따른 이미시 센싱 기능을 가지는 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 도면. 4 is a schematic view of a liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 절취하여 도시한 단면도. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4에 도시된 하나의 화소를 개략적으로 나타내는 회로도. FIG. 6 is a circuit diagram schematically illustrating one pixel illustrated in FIG. 4.
도 7은 도 5에 도시된 화소 중 블랙 매트릭스에 가려지는 영역과 개구영역을 구분하는 도면. FIG. 7 is a diagram illustrating a region, which is covered by a black matrix and an opening region, among pixels illustrated in FIG. 5;
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 센싱 방법을 설명하기 위한 단면도.8 is a cross-sectional view illustrating a photo sensing method according to a first embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 센싱 방법을 구체적으로 설명하기 위한 회로도.9 and 10 are circuit diagrams for describing in detail the photo sensing method according to the first embodiment of the present invention.
도 11는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 센싱 방법을 설명하기 위한 단면도.11 is a cross-sectional view for describing a photo sensing method according to a second embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제2 실시예의 작용 효과를 나타내는 실험 데이터. 12 is experimental data showing the effect of the second embodiment of the present invention.
도 13은 보텀 게이트, 탑 게이트 및 더불 게이트 구조에서의 채널 및 광전류 형성을 나타내는 도면.13 shows channel and photocurrent formation in bottom gate, top gate and double gate structures.
도 14a 내지 도 14e는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정도.14A to 14E are flowcharts illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device having an image sensing function according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
102 : 게이트 라인 104 : 데이터 라인 102: gate line 104: data line
106 : 제1 TFT 108 : 게이트 전극 106: first TFT 108: gate electrode
10, 110 : 소스 전극 12, 112 : 드레인 전극 10, 110:
14, 114 : 활성층 16,116 : 접촉홀 14, 114: active layer 16,116: contact hole
18, 118 : 화소전극 180 : 제1 스토리지 캐패시터18, 118: pixel electrode 180: first storage capacitor
120 : 제2 스토리지 캐패시터 44,144 : 게이트 절연막 120: second storage capacitor 44,144: gate insulating film
50,150 : 보호막 140 : 포토 TFT50,150: protective film 140: photo TFT
170 : 제1 TFT 152 : 제1 구동전압 공급라인 170: first TFT 152: first driving voltage supply line
172 : 제2 스토리지 하부전극 174 : 제2 스토리지 상부전극172: second storage lower electrode 174: second storage upper electrode
155 : 제2 접촉홀 155: second contact hole
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 문서, 이미지 스캔, 터치 입력을 할 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 이미지 센싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having an image sensing function capable of document, image scanning, and touch input, a manufacturing method thereof, and an image sensing method using the same.
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. Conventional liquid crystal display devices display an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal display panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal display panel.
액정표시패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 칼러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다. The liquid crystal display panel includes a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate facing each other, a spacer positioned to maintain a constant cell gap between the two substrates, and a liquid crystal filled in the cell gap.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압신호를 화소 전극에 공급한다. The thin film transistor array substrate includes a gate line and a data line, a thin film transistor formed of a switch element at each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed of a liquid crystal cell and connected to the thin film transistor, and the like. It consists of the applied alignment film. The gate lines and the data lines receive signals from the driving circuits through the respective pad parts. The thin film transistor supplies the pixel voltage signal supplied to the data line to the pixel electrode in response to the scan signal supplied to the gate line.
칼라필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 칼라필터들과, 칼러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.The color filter array substrate includes color filters formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for distinguishing between color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage to the liquid crystal cells in common, and an alignment layer applied thereon. It consists of.
액정표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라필터 어레이 기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다. The liquid crystal display panel is completed by separately manufacturing a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate, and then injecting and encapsulating a liquid crystal.
도 1은 종래 액정표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a conventional liquid crystal display panel, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 "TFT"라 함)(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(18)을 구비한다. 그리고, TFT 어레이 기판은 화소전극(18)과 이전단 게이트 라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)를 구비한다. The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 1 and 2 includes a
TFT(6)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소 전극(18)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12) 과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(14) 및 오믹접촉층(48)을 반도체 패턴(45)이라 명명한다.The TFT 6 includes a
이러한 TFT(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소 전극(18)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(18)은 보호막(50)을 관통하는 접촉홀(16)을 통해 TFT(6)의 드레인 전극(12)과 접속된다. 화소 전극(18)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(18)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(20)는 전단 게이트라인(2)과 화소전극(18)의해 형성된다. 게이트라인(2)과 화소전극(18) 사이에는 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)이 위치하게 된다. 이러한 스토리지 캐패시터(20)는 화소 전극(18)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다. The
이러한, 종래의 액정표시장치는 디스플레이 기능만을 가질 뿐 외부 문서 또는 이미지 등의 내용 화상으로 구현할 수 있는 등의 외부 이미지를 센싱하여 디스플레이 할 수 있는 기능을 가지고 있지 않다. Such a conventional liquid crystal display device has only a display function and does not have a function of sensing and displaying an external image such as an external document or a content image such as an image.
도 3은 종래의 이미지 센싱소자를 나타내는 도면이다.(도 3에 도시된 이미지 센싱소자 내의 각 구성요소 들 중 통상의 TFT에 포함되는 구성요소는 도 1 및 2에 도시된 TFT의 구성요소와 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.)FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional image sensing device. (The elements included in a conventional TFT among the components in the image sensing device shown in FIG. 3 are the same as those of the TFTs shown in FIGS. 1 and 2. Reference numerals will be given.)
도 3에 도시된 이미지 센싱소자는 포토 TFT(40), 포토 TFT(40)와 접속된 스토리지 캐패시터(80), 스토리지 캐패시터(80)를 사이에 두고 포토 TFT(40)와 반대방향에 위치하는 스위치 TFT(6)를 구비한다. The image sensing device shown in FIG. 3 is a switch located opposite to the
포토 TFT(40)는 기판(42) 상에 형성된 게이트 전극(8)과, 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 게이트 전극(8)과 중첩되는 활성층(14), 활성층(14)과 전기적으로 접속되는 구동 소스전극(60), 구동 소스전극(60)과 마주보는 구동 드레인 전극(62)을 구비한다. 활성층(14)은 구동 소스전극(60) 및 구동 드레인 전극(62)과 중첩되게 형성되고 구동 소스전극(60)과 구동 드레인전극(62) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 구동 소스전극(60) 및 구동 드레인전극(62)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 이러한, 포토 TFT(40)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다.The photo TFT 40 is electrically connected to the
스토리지 캐패시터(80)는 포토 TFT(40)의 게이트 전극(8)과 접속된 스토리지 하부전극(72), 절연막(44)을 사이에 두고 스토리지 하부전극(72)과 중첩되게 형성되며 포토 TFT(40)의 구동 드레인 전극(62)과 접속된 스토리지 상부전극(74)을 구비한다. 이러한, 스토리지 캐패시터(80)는 포토 TFT(40)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
스위칭 TFT(6)는 기판(42) 상에 형성된 게이트 전극(8)과, 스토리지 상부전극(74)과 접속된 소스전극(10), 소스전극(10)과 마주보는 드레인전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. The switching
이러한, 구조를 가지는 이미지 센싱 소자의 구동을 간략하게 설명하면, 포토 TFT(40)의 구동 소스전극(60)에 예를 들어 약, 10V 정도의 구동전압이 인가됨과 아울러 게이트 전극(8)에 예를 들어, 약 -5V 정도의 역바이어스 전압이 인가되고 활성층(14)에 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(60)에서 채널을 경유하여 구동 드레인전극(62)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(60)에서 스토리지 상부전극(74)으로 흐르게 됨과 동시에 스토리지 하부전극(72)은 포토 TFT(40)의 게이트 전극(8)과 접속되어 있으므로 스토리지 캐패시터(80)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이 스토리지 캐패시터(80)에 충전된 전하는 스위치 TFT(6)에 전달되어 포토 TFT(40)에 의해 센싱된 이미지를 읽어낼 수 있게 된다. The driving of the image sensing device having the structure will be briefly described. For example, a driving voltage of about 10 V is applied to the driving
이와 같이 종래의 액정표시장치는 디스플레이를 위한 기능만을 가지고 종래의 이미지 센싱소자는 이미지를 센싱하는 기능만을 가진다. As such, the conventional liquid crystal display device has only a function for display, and a conventional image sensing device has only a function of sensing an image.
따라서, 본 발명의 목적은 문서, 사람의 지문 등의 이미지가 입력됨과 아울러 입력된 이미지를 화상에 나타낸 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same, which have an image sensing function capable of inputting an image such as a document, a fingerprint of a person, etc. and displaying the input image on the image.
본 발명의 또 다른 목적은 광센싱의 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can improve the efficiency of light sensing.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 기판 상에 서로 교차되게 형성되며 화소전극이 위치하는 화소영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 위치하는 제1 박막 트랜지스터와; 상기 화소영역의 일영역에 위치하여 외부로 부터의 광을 센싱하기 위한 포토 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 포토 박막 트랜지스터는 자신의 내부에 위치하는 보텀 게이트 전극과 자신의 상부에 위치하는 탑 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention includes a gate line and a data line which are formed to cross each other on a substrate and define a pixel region in which pixel electrodes are located; A first thin film transistor positioned at an intersection of the gate line and the data line; And a photo thin film transistor positioned in one region of the pixel region for sensing light from the outside, wherein the photo thin film transistor includes a bottom gate electrode positioned inside of the pixel region and a top gate electrode positioned on the upper portion thereof. It is characterized by including.
상기 포토 박막 트랜지스터에 의해 센싱된 신호를 저장하기 위한 제1 스토리지 캐패시터와; 상기 제1 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 센싱 신호를 검출하기 위한 집적회로와; 상기 제1 스토리지 캐패시터와 상기 집적회로 사이에 위치하여 상기 센싱 신호를 선택적으로 상기 집적회로에 공급하기 위한 제2 박막 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.A first storage capacitor for storing a signal sensed by the photo thin film transistor; An integrated circuit for detecting the sensing signal stored in the first storage capacitor; And a second thin film transistor positioned between the first storage capacitor and the integrated circuit to selectively supply the sensing signal to the integrated circuit.
상기 게이트 라인과 나란하게 형성되어 상기 포토 박막 트랜지스터에 제1 구동전압을 공급하는 제1 구동전압 공급라인과; 상기 제1 구동전압 공급라인과 나란하게 형성되어 상기 포토 박막 트랜지스터에 제2 구동전압을 공급하기 위한 제2 구동전압 공급라인과; 상기 화소영역을 사이에 두고 상기 데이터 라인과 나란하게 위 치하며 상기 제2 박막 트랜지스터부터의 센싱 신호를 집적회로에 전달하기 위한 센싱신호전달라인을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.A first driving voltage supply line formed in parallel with the gate line to supply a first driving voltage to the photo thin film transistor; A second driving voltage supply line formed in parallel with the first driving voltage supply line to supply a second driving voltage to the photo thin film transistor; And a sensing signal transfer line positioned parallel to the data line with the pixel region therebetween, and configured to transfer a sensing signal from the second thin film transistor to an integrated circuit.
상기 포토 박막 트랜지스터는 상기 보텀 게이트 전극을 덮도록 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제1 게이트 전극과 중첩되는 제1 반도체 패턴과; 상기 제1 반도체 패턴과 접촉되며 상기 제1 구동전압 공급라인과 전기적으로 접속된 제1 소스전극과; 상기 제1 소스전극과 마주보는 제1 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The photo thin film transistor may include a gate insulating film formed to cover the bottom gate electrode; A first semiconductor pattern overlapping the first gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A first source electrode in contact with the first semiconductor pattern and electrically connected to the first driving voltage supply line; And a first drain electrode facing the first source electrode.
상기 제1 반도체 패턴에는 상기 보텀 게이트 전극, 제1 소스전극 및 제1 드레인 전극에 의해 마련되는 제1 채널과; 상기 탑 게이트 전극, 제1 소스전극 및 제1 드레인 전극에 의해 마련되는 제2 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.A first channel formed by the bottom gate electrode, the first source electrode and the first drain electrode; And a second channel provided by the top gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode.
상기 포토 박막 트랜지스터가 광을 센싱하는 경우, 상기 제1 채널을 경유하는 제1 광전류가 발생되고, 상기 제2 채널을 경유하는 제2 광전류가 발생되는 것을 특징으로 한다.When the photo thin film transistor senses light, a first photocurrent through the first channel is generated, and a second photocurrent through the second channel is generated.
상기 광전류의 발생량은 상기 제1 반도체 패턴의 두께와 비례하는 것을 특징으로 한다.The amount of photocurrent generated is proportional to the thickness of the first semiconductor pattern.
상기 포토 TFT를 덮도록 형성된 보호막을 포함하고, 상기 탑 게이트 전극은 상기 보호막을 상에 형성되며 상기 제1 반도체 패턴과 중첩되는 것을 특징으로 한다.And a protective film formed to cover the photo TFT, wherein the top gate electrode is formed on the protective film and overlaps the first semiconductor pattern.
상기 보텀 게이트 전극 및 탑 게이트 전극에는 동일한 신호가 공급되는 것을 특징으로 한다.The same signal is supplied to the bottom gate electrode and the top gate electrode.
상기 화소전극과 상기 탑 게이트 전극은 동일물질인 것을 특징으로 한다.The pixel electrode and the top gate electrode are made of the same material.
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조방법은 기판 상에 포토 박막 트랜지스터의 보텀 게이트 전극, 제1 TFT의 제2 게이트 전극, 보텀 게이트 전극 및 제2 게이트 전극이 공통으로 접속된 게이트 라인을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴이 형성된 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에 상기 보텀 게이트 전극과 중첩되는 제1 반도체 패턴, 상기 제2 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 제1 반도체 패턴과 각각 접속되며 서로 마주보게 위치하는 제1 소스전극 및 제1 드레인 전극, 상기 제2 반도체 패턴과 각각 접속되며 서로 마주보게 위치하는 제2 소스전극과 제2 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성하여 포토 TFT, 제1 TFT를 형성하는 단계와; 상기 제1 TFT의 제2 드레인 전극을 노출시키는 홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 홀을 통해 상기 제2 드레인 전극과 접속되는 화소전극, 상기 보호막을 사이에 두고 상기 제1 반도체 패턴과 중첩되는 탑 게이트 전극을 포함하는 투명전극 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention includes a gate including a gate line having a bottom gate electrode of a photo thin film transistor, a second gate electrode of a first TFT, a bottom gate electrode, and a second gate electrode commonly connected on a substrate. Forming a pattern; Forming a gate insulating film on the substrate on which the gate pattern is formed; Forming a first semiconductor pattern overlapping the bottom gate electrode and a second semiconductor pattern overlapping the second gate electrode on the gate insulating layer; A data line intersecting the gate line with the gate insulating layer interposed therebetween, and a first source electrode, a first drain electrode, and a second semiconductor pattern, which are respectively connected to and face each other and face each other. Forming a photo TFT and a first TFT by forming a source / drain pattern including a second source electrode and a second drain electrode positioned to be visible; Forming a protective film having a hole exposing the second drain electrode of the first TFT; And forming a transparent electrode pattern including a pixel electrode connected to the second drain electrode through the hole and a top gate electrode overlapping the first semiconductor pattern with the passivation layer therebetween.
상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되어 상기 포토 TFT에 제1 구동전압을 공급하는 제1 구동전압 공급라인과, 상기 게이트 전극과 접속됨과 아울러 상기 제1 구동전압 공급라인과 나란한 제2 구동전압 공급라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the gate pattern may include a first driving voltage supply line which is formed in parallel with the gate line to supply a first driving voltage to the photo TFT, is connected to the gate electrode, and is connected to the first driving voltage supply line; And forming second parallel driving voltage supply lines.
상기 제1 반도체 패턴에는 상기 보텀 게이트 전극, 제1 소스전극 및 제1 드 레인 전극에 의해 마련되는 제1 채널과, 상기 탑 게이트 전극, 제1 소스전극 및 제1 드레인 전극에 의해 마련되는 제2 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.The first semiconductor pattern includes a first channel formed by the bottom gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode, and a second channel formed by the top gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode. It characterized in that it comprises a channel.
상기 포토 박막 트랜지스터가 광을 센싱하는 경우, 상기 제1 채널을 경유하는 제1 광전류가 발생되고, 상기 제2 채널을 경유하는 제2 광전류가 발생되는 것을 특징으로 한다. When the photo thin film transistor senses light, a first photocurrent through the first channel is generated, and a second photocurrent through the second channel is generated.
상기 광전류의 발생량은 상기 제1 반도체 패턴의 두께와 비례하는 것을 특징으로 한다.The amount of photocurrent generated is proportional to the thickness of the first semiconductor pattern.
상기 보텀 게이트 전극 및 탑 게이트 전극에는 동일한 신호가 공급되는 것을 특징으로 한다.The same signal is supplied to the bottom gate electrode and the top gate electrode.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 4 내지 도 14를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 14.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 각각 절취하여 도시한 단면도이다. 특히, 도 4 및 도 5에서는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 TFT 어레이 기판을 나타내었다. TFT 어레이 기판과 액정을 사이에 두고 위치하는 컬러필터 어레이 기판은 통상의 블랙 매트릭스, 컬러필터 등을 포함한다.4 is a plan view illustrating a liquid crystal display device having an image sensing function according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cut-away view taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 4, respectively. It is a cross section. In particular, FIGS. 4 and 5 illustrate a TFT array substrate of a liquid crystal display having an image sensing function. The color filter array substrate positioned with the TFT array substrate and the liquid crystal interposed therebetween includes a usual black matrix, color filter, and the like.
도 4 및 도 5에 도시된 이미지 센싱 기능을 가지는 TFT 어레이 기판은 하부 기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 화소(Pixel)스위칭 TFT(이하 "제1 TFT"라 한다.)(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(118), 화소전극(118)을 사이에 두고 데이터 라인(104)과 나란하게 형성된 리드아웃 라인(Read-Out Line)(204), 게이트 라인(102)과 나란하게 위치 형성되어 포토 TFT(140)에 제1 및 제2 구동전압을 공급하는 제1 및 제2 구동전압공급라인(152,171), 제1 구동전압 공급라인(152)과 리드아웃 라인(204)의 교차영역에 형성된 포토 TFT(140), 게이트 라인(102)과 리드아웃 라인(204)의 교차영역에 형성된 스위칭 TFT(이하 "제2 TFT" 라 한다.)(170)를 구비한다. 그리고, 포토 TFT(140)와 제2 TFT(170) 사이에 위치하는 포토센싱용 스토리지 캐패시터(이하, "제1 스토리지 캐패시터"라 한다)(180), 화소전극(118)과 이전단 게이트 라인(102)의 중첩부에 형성된 화소용 스토리지 캐패시터(이하, "제2 스토리지 캐패시터)(120)를 구비한다. 도면에서의 제2 스토리지 캐패시터(120)는 편의상 다음 화소의 제2 스토리지 캐패시터(120)를 나타내었다. The TFT array substrate having the image sensing function shown in FIGS. 4 and 5 has a
제1 TFT(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110)과, 화소 전극(118)에 접속된 드레인 전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 데이터 라인(104), 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스전극(110)과 드레인전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 데이터 라인(104), 소스전극 (110) 및 드레인전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)을 반도체 패턴(145)이라 명명한다.The
이러한 제1 TFT(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(118)은 보호막(150)을 관통하는 제1 접촉홀(116)을 통해 TFT(106)의 드레인전극(112)과 접속된다. 화소전극(118)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판(예를 들어, 컬러필터 어레이 기판)에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(118)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
제2 스토리지 캐패시터(120)는 전단 게이트라인(102)과 화소전극(118)에 의해 형성된다. 게이트라인(102)과 화소전극(118) 사이에는 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)이 위치하게 된다. 이러한 제2 스토리지 캐패시터(120)는 화소 전극(118)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다. The
포토 TFT(140)(이하, TFT의 각 구성요소들 중 상술한 제1 TFT의 구성요소와 동일한 기능을 가지는 구성요소들은 제1 TFT의 구성요소와 동일한 도면부호를 부여 하기로 한다.)는 제2 구동전압 공급라인(171) 접속되는 게이트 전극(108)과, 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 게이트 전극(108)과 중첩되는 활성층(114), 활성층(114)과 전기적으로 접속됨과 아울러 제1 구동전압 공급라인(152)과 접속된 구동 소스전극(160), 구동 소스전극(160)과 마주보는 구동 드레인전극(162)을 구비한다. 여기서, 포토 TFT(140)는 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하여 제1 구동전압 공급라인(152)을 일부 노출시키는 제2 접촉홀(155)을 구비하고, 구동 소스전극(160)은 제2 접촉홀(155)상에 형성된 금속 패턴(154)에 의해 제1 구동전압 공급라인(152)과 접속된다. 활성층(114)은 구동 소스전극(160) 및 구동 드레인전극(162)과 중첩되게 형성되고 구동 소스전극(160)과 구동 드레인전극(162) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 구동 소스전극(160) 및 구동 드레인전극(162)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 이러한, 포토 TFT(140)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다. The photo TFT 140 (hereinafter, the components having the same functions as those of the above-described first TFT among the components of the TFT will be denoted by the same reference numerals as the components of the first TFT). 2, the
제1 스토리지 캐패시터(180)는 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 일체화된 제1 스토리지 하부전극(172), 절연막(144)을 사이에 두고 제1 스토리지 하부전극(172)과 중첩되게 형성되며 포토 TFT(140)의 구동 드레인전극(162)과 접속된 스토리지 상부전극(174)을 구비한다. 이러한, 제1 스토리지 캐패시터(180)는 포토 TFT(140)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
제2 TFT(170)는 기판(142) 상에 형성된 게이트 전극(108)과, 제2 스토리지 상부전극(174)과 접속된 소스전극(110), 소스전극(110)과 마주보는 드레인전극 (112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(110)과 드레인전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. The
이러한, 구조를 가지는 본 발명에서의 이미지 센싱소자의 동작과정을 도 6에 도시된 회로도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation process of the image sensing device in the present invention having the structure described above will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG. 6.
먼저, 포토 TFT(140)의 구동 소스전극(160)에 제1 구동전압이 인가됨과 아울러 게이트 전극(108)으로 제2 구동전압이 인가되고 활성층(114)에 소정의 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(160)에서 채널을 경유하여 구동 드레인전극(162)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(160)에서 제1 스토리지 상부전극(174)으로 흐르게 됨과 동시에 제1 스토리지 하부전극(172)은 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 접속되어 있으므로 제1 스토리지 캐패시터(180)(photo TFT)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이 제1 스토리지 캐패시터(180)(photo TFT)에 충전된 전하는 제2 TFT(170) 및 리드아웃 라인(204)을 경유하여 리드아웃 집적회로(Read Out IC)에서 읽혀지게 된다. First, when the first driving voltage is applied to the driving
즉, 포토 TFT(140)에서 센싱된 광량에 따른 리드아웃 집적회로(Read Out IC)에서 검출되는 신호가 달라지게 됨으로써 문서, 이미지 스캔, 터치 입력 등의 이미지를 센싱할 수 있게 된다. 센싱된 이미지는 제어부 등에 전달되거나 사용자의 조 절에 따라 액정표시패널의 화상에 구현될 수 도 있다.In other words, the signal detected by the read-out integrated circuit according to the amount of light sensed by the
한편, 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이 화소전극(118)이 위치하는 화소영역(A) 및 광을 센싱하기 위한 포토 TFT(140)를 제외한 영역은 컬러필터 어레이 기판의 블랙 매트릭스(B)에 의해 가려지게 된다. Meanwhile, in the present invention, as shown in FIG. 7, the black matrix B of the color filter array substrate includes the pixel region A in which the
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치가 광을 센싱하는 과정을 나타내는 단면도이고, 도 9는 외부광이 포토 TFT로 입사되어 센싱되는 과정을 나타내는 회로도이다. 도 10은 센싱된 신호가 리드 아웃 집적회로(I.C)로 검출되는 과정을 나타내는 회로도이다. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a process of sensing light by a liquid crystal display having an image sensing function according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a process of sensing external light incident on a photo TFT. 10 is a circuit diagram illustrating a process in which a sensed signal is detected by a readout integrated circuit (I.C).
먼저, 도 8에 도시된 액정표시장치는 액정(195)을 사이에 두고 포토 TFT(140)가 형성된 TFT 어레이 기판과 대향되는 컬러필터 어레이 기판을 구비한다. 컬러필터 어레이 기판에는 제2 TFT(170) 등은 마스킹하고 화소영역 및 포토 TFT(140)는 개구시키는 블랙 매트릭스(254)와, 화소영역과 대응되는 컬러필터(256)가 형성된다. First, the liquid crystal display shown in FIG. 8 includes a color filter array substrate facing the TFT array substrate on which the
이러한, 액정표시장치는 도 9에 도시된 바와 같이 제1 구동전압 공급라인(152)으로부터 포토 TFT(140)의 구동 소스전극(160)에 예를 들어 약, 10V 정도의 구동전압이 인가됨과 아울러 제2 구동전압 공급라인(171)으로부터 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)에 예를 들어, 약 -5V 정도의 역바이어스 전압이 인가되고 활성층(114)에 광(예를 들어, 외부광)이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(160)에서 활성층(114)의 채널을 경유하여 구동 드레인전극(162)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(160)에서 제1 스토리지 상부전극(174)으로 흐르게됨과 동시에 제1 스토리지 하부전극(172)은 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 접속되어 있으므로 제1 스토리지 캐패시터(180)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 여기서, 제1 스토리지 캐패시터(180)에 최대 충전량은 구동 소스전극(160)과 게이트 전극(108)의 전압차 예를 들어, 15V 정도가 충전될 수 있게 된다. In the liquid crystal display, as shown in FIG. 9, a driving voltage of about 10 V, for example, is applied from the first driving
이와 같이, 포토 TFT(140)가 광을 센싱하고 제1 스토리지 캐패시터(180)에 전하가 충전되는 동안 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108)에는 게이트 로우 전압 예를 들어 -5V 가 인가됨으써 제2 TFT(170)는 턴-오프 상태를 유지하게 된다. As such, while the
이후, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108)에 하이 전압 예를 들어, 약 20~25V 정도가 공급되는 제2 TFT(170)가 턴-온이 되면서 제2 스토리지 캐패시터(120)에 충전된 전하에 의한 전류패스가 제2 TFT(170)의 소스전극(110), 활성층(114) 채널, 드레인 전극(112) 및 리드아웃 라인(204)을 경유하여 리드아웃 집적회로(IC)로 공급된다. 이와 같이 공급된 전류 패스에 의한 센싱 신호를 리드아웃 집적회로(IC)에서 읽어내게 된다. Thereafter, as shown in FIG. 10, the
이와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 화상을 구현하는 디스플레이 기능 뿐만 아니라 이미시 센싱 능력을 가지게 됨으로써 외부 문서, 터치 등을 입력함과 아울러 입력된 이미지를 사용자의 요구에 따라 출력할 수 있는 기능을 모두 가질 수 있게 된다. As described above, the liquid crystal display having the image sensing function according to the present invention has not only a display function for realizing an image but also an imyce sensing capability, thereby inputting an external document, a touch, etc. You will have all the functions you can print.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치를 나타내는 도면이다. FIG. 11 is a diagram illustrating a liquid crystal display device having an image sensing function according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 도 4 및 도 5와 비교하여 포토 TFT(140)의 최 상층에 탑 게이트(185)를 형성함과 아울러 활성층(114)의 두께(d1)를 높게 형성하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 가지게 되므로 도 4 및 도 5와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다. FIG. 11 shows the same components except that the
도 11에서는 포토 TFT(140)의 최 상층에 탑 게이트(185)를 더 형성하고 포토 TFT(140)의 게이트 전극(108)과 같이 약 -5V 정도의 역바이어스 전압을 인가하면 광 전류 발생이 급격이 증가하게 된다. 더 나아가서, 활성층(114)의 두께를 증가시킬수록 광 전류 발생이 급격이 증가하게 된다. In FIG. 11, when the
이러한, 작용 효과는 도 12에 도시된 실험데이터가 증명한다.This effect is demonstrated by the experimental data shown in FIG.
도 12에 도시된 실험 데이터에서 A 곡선은 포토 TFT(140)의 최 상층에 탑 게이트(195)가 구비되는 구조(이하, "더블 게이트 포토 TFT" 라 한다.)에서 활성층(114)의 두께를 증가시킴에 따른 광 전류의 발생효율을 나타내며, B곡선은 본 발명의 제1 실시예에서의 포토 TFT(140)(이하 "보텀 게이트 포토 TFT" 라 한다.)에서 활성층(114)의 두께(d1)를 증가시킴에 따른 광 전류의 발생효율을 나타낸다. In the experimental data shown in FIG. 12, the A curve indicates the thickness of the
도 12에서 알수 있듯이, "더블 게이트 포토 TFT"를 이용하여 광을 센싱하는 경우 명암대비가 약 36.6 정도이지만, "보텀 게이트 포토 TFT"를 이용하여 광을 센싱하는 경우에는 약 75.1 정도의 광 전류발생효율을 나타낸다.As can be seen in FIG. 12, when the light is sensed using the "double gate photo TFT", the contrast is about 36.6. When the light is sensed using the "bottom gate photo TFT," about 75.1 light current is generated. It shows efficiency.
여기서, 점차로 활성층(114)의 두께를 증가시키게 되면, "더블 게이트 포토 TFT" 구조에서 "보텀 게이트 포토 TFT"에 비하여 큰 폭으로 광전류의 발생이 증가하게 됨을 알 수 있다. 결국, 활성층(114)의 두께(d1)가 두배로 증가된 경우에서는 "더블 게이트 포토 TFT"에서 약 210 정도의 광전류 효율을 나타내게 된다.Here, as the thickness of the
이와 같은 실험 데이터를 통해 본원 발명에서는 "더블 게이트 포토 TFT"를 채용함과 아울러 활성층(114)의 두께(d1)를 두껍께 형성하는 경우 광전류의 발생이 증가되어 결국 포토 TFT(140)의 광센싱 효율이 증가함을 할 수 있다. Through such experimental data, in the present invention, when the double gate photo TFT is employed and the thickness d1 of the
이는 다음과 같은 원리에 기인한 것으로 판단되고 있다.This is believed to be due to the following principle.
도 12에서는 보텀 게이트 TFT, 탑 게이트 TFT, 보텀 게이트와 탑 게이트의 혼합형인 더블 게이트 TFT에서의 채널 및 광전류 패스를 나타내는 도면이다.12 is a view showing channels and photocurrent paths in a bottom gate TFT, a top gate TFT, and a double gate TFT in which a bottom gate and a top gate are mixed.
먼저, 보텀 게이트 TFT는 보텀 게이트 전극(108)과 인접한 영역에 채널(C)이 형성됨과 아울러 채널(C)을 경유하도록 광전류 패스(D)가 형성되고, 탑 게이트 TFT는 탑 게이트 전극(185)과 인접한 영역에 채널(E)이 형성됨과 아울러 채널(E)을 경유하도록 광전류 패스(F)가 형성된다. First, in the bottom gate TFT, a channel C is formed in a region adjacent to the
이러한 양자의 특성을 모두 가지는 더블 게이트 TFT는 보텀 게이트 전극(108)과 인접한 영역과 탑 게이트 전극(185)과 인접한 영역에 각각 채널(C,E)이 형성되고 각각의 채널(C,E)을 경유하는 2개의 광전류 패스(D,F)가 형성된다. 그 결과, 광전류의 발생량이 증가하게 된다.In the double gate TFT having both of these characteristics, channels C and E are formed in the region adjacent to the
이하, 도 14a 내지 도 14e를 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시패널 중 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 구체적으로 살펴 본다. Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display panel having an image sensing function according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14A to 14E.
먼저, 하부기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으 로써 도 14a에 도시된 바와 같이, 게이트라인(102), 제1 TFT(106)의 게이트전극(108), 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108), 제1 구동전압 공급라인(152), 제1 스토리지 캐패시터의 제1 스토리지 하부전극(172) 및 제2 구동전압 공급라인(171)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. 여기서, 제2 구동전압 공급라인(171)은 제1 스토리지 캐패시터(180)의 제1 스토리지 하부전극(172)과 일체화된다. First, as the gate metal layer is formed on the
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144)이 형성된다. 게이트 절연막(144)이 형성된 하부기판(142) 상에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성된다. The
이후, 마스크 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 패터닝됨으로써 도 14b에 도시된 바와 같이 제1, 제2 TFT(106,170) 및 포토 TFT(140)의 반도체 패턴(145)이 형성된다. 여기서, 반도체 패턴(145)은 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)의 이중층으로 이루어진다. 여기서, 활성층(114)은 종래에 비해 두꺼운 두께(d1)로 형성된다. 예를 들어, 종래의 활성층(114)의 두께가 1700Å 정도이면, 본 발명에서의 활성층(114)의 두께(d1)는 3400Å 정도이다.Subsequently, the amorphous silicon layer and the n + amorphous silicon layer are patterned by a mask photolithography process and an etching process so that the
반도체 패턴(145)이 형성된 하부기판(142) 상에 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정 등을 이용하여 도 14c에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104), 제1 및 제2 TFT(106,170)의 소스전극(110), 드레인 전극(112), 포토 TFT(140)의 구동 소스전극(160) 및 구동 드레인 전극(162), 포토 TFT(140)의 구동 드레인 전극(162)과 접속된 제1 스토리지 상 부전극(174)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. After the source / drain metal layer is sequentially formed on the
이후, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(150)이 전면 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 도 14d에 도시된 바와 같이 제1 TFT(106)의 드레인 전극(112)을 노출시키는 제1 접촉홀(116)과 제1 구동전압 공급라인(152)을 노출시키는 제2 접촉홀(155)이 형성된다. Subsequently, after the
보호막(150) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 도 14e에 도시된 바와 같이 화소전극(118), 제1 구동전압 공급라인(152)과 구동 소스라인(160)을 전기적으로 연결시키기 위한 금속패턴(154) 및 포토 TFT(140)의 탑 게이트(185)를 포함하는 투명전극패턴이 형성된다. 화소전극(118)은 접촉홀(116)을 통해 드레인 전극(112)과 전기적으로 접속된다. 또한, 화소전극(118)는 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)을 사이에 두고 전단 게이트 라인(102)과 중첩되게 형성됨으로써 제2 스토리지 캐패시터(120)를 구성한다. After the transparent electrode material is entirely deposited on the
이와 같은 일련의 제조공정에 의해 포토센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 TFT 어레이 기판을 형성할 수 있게 된다.By such a series of manufacturing processes, it is possible to form a TFT array substrate of a liquid crystal display device having a photo-sensing function.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 이미지 센싱 방법은 화상만을 구현할 수 있는 액정 표시장치에 문서, 이미지 등을 센싱할 수 있는 센싱 소자를 포함할 수 있게 됨으로써 하나의 액정표시장치를 이용하여 이미지 등을 입력할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 입력된 이미지를 화상에 구현할 수 있게 된다. 특히, 액정표시장치에 이미지를 센싱 기능을 부가함으로써 액정표시장치 내로 이미지의 입, 출력이 가능하게 되어 비용면에서도 부피면에서도 매우 큰 장점을 가지게 된다. As described above, a liquid crystal display having an image sensing function, a method of manufacturing the same, and an image sensing method using the same include a sensing element capable of sensing a document, an image, etc. in a liquid crystal display capable of realizing only an image. By doing so, not only an image or the like can be input using a single liquid crystal display device, but also the input image can be embodied in the image as needed. In particular, by adding an image sensing function to the liquid crystal display device, the input and output of the image into the liquid crystal display device are possible, which has a great advantage in terms of cost and volume.
더 나아가서, 본원 발명에서는 광 센싱 박막 트랜지스터에 더블 게이트 구조를 도입함으로써 광전류의 발생을 증가시킬 수 있게 된다. 그 결과, 포토 센싱 소자의 광 센싱 효율을 향상시킬 수 있게 된다. Furthermore, in the present invention, the generation of photocurrent can be increased by introducing a double gate structure in the light sensing thin film transistor. As a result, the light sensing efficiency of the photo sensing element can be improved.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050052672A KR20060132372A (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050052672A KR20060132372A (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060132372A true KR20060132372A (en) | 2006-12-21 |
Family
ID=37811952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050052672A KR20060132372A (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20060132372A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100955714B1 (en) * | 2008-05-06 | 2010-05-03 | 실리콘 디스플레이 (주) | Electronic Paper Display Device |
US8174015B2 (en) | 2009-09-08 | 2012-05-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
KR101273239B1 (en) * | 2010-09-20 | 2013-06-11 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid crystal display device with a built-in touch screen and method for manufacturing the same |
KR101335424B1 (en) * | 2006-12-29 | 2013-12-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | driving method of a built in image sensor for liquid crystal display device |
US8698144B2 (en) | 2009-07-17 | 2014-04-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device with improved sensing mechanism |
US9671637B2 (en) | 2010-02-02 | 2017-06-06 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch screen substrate and method of manufacturing the same |
US9870746B2 (en) | 2014-05-26 | 2018-01-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display apparatus |
CN108363253A (en) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Array substrate and its driving method and manufacturing method |
WO2020161775A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | シャープ株式会社 | Display device |
CN113611236A (en) * | 2020-05-05 | 2021-11-05 | 矽创电子股份有限公司 | Light sensing circuit |
-
2005
- 2005-06-17 KR KR1020050052672A patent/KR20060132372A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101335424B1 (en) * | 2006-12-29 | 2013-12-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | driving method of a built in image sensor for liquid crystal display device |
KR100955714B1 (en) * | 2008-05-06 | 2010-05-03 | 실리콘 디스플레이 (주) | Electronic Paper Display Device |
US8698144B2 (en) | 2009-07-17 | 2014-04-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device with improved sensing mechanism |
US8174015B2 (en) | 2009-09-08 | 2012-05-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
US9671637B2 (en) | 2010-02-02 | 2017-06-06 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch screen substrate and method of manufacturing the same |
KR101273239B1 (en) * | 2010-09-20 | 2013-06-11 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid crystal display device with a built-in touch screen and method for manufacturing the same |
US9870746B2 (en) | 2014-05-26 | 2018-01-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display apparatus |
CN108363253A (en) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Array substrate and its driving method and manufacturing method |
CN108363253B (en) * | 2018-02-09 | 2020-12-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | Array substrate and driving method and manufacturing method thereof |
WO2020161775A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | シャープ株式会社 | Display device |
CN113611236A (en) * | 2020-05-05 | 2021-11-05 | 矽创电子股份有限公司 | Light sensing circuit |
CN113611236B (en) * | 2020-05-05 | 2024-03-15 | 矽创电子股份有限公司 | Photo sensing circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100961072B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function And Method For Fabricating Thereof And Image Sensing Method Using The Same | |
KR101362959B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Sensing Function And Method For Fabricating Thereof | |
KR101211345B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR20060132372A (en) | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof | |
US20150243827A1 (en) | Display substrate, method of manufacturing the same and touch display apparatus having the same | |
KR101543353B1 (en) | display | |
KR101290004B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
US8519317B2 (en) | Photosensor, manufacturing method thereof, and liquid crystal display including a photosensor | |
KR20060056793A (en) | Display device including sensing element | |
US8581253B2 (en) | Display substrate and method of manufacturing the same | |
KR20070106278A (en) | Liquid crystal display device of transreflective type and method for fabricating thereof | |
KR101159324B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function And Method For Fabricating Thereof And Image Sensing Method Using The Same | |
KR101266768B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR20060056633A (en) | Display device including sensing element | |
KR20060129877A (en) | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof and image sensing method using the same | |
KR101248228B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR101146375B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function | |
KR20090095890A (en) | Liquid crystal display device interated touch panel | |
KR101258901B1 (en) | Liquid crystal display device having image sensing function | |
KR101201041B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR20070052922A (en) | Liquid crystal display device and method for fabricating thereof | |
KR101279265B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
JPH07326791A (en) | Input-output device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |