KR20070062692A - Display device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20070062692A
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노수귀
이성준
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삼성전자주식회사
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Abstract

A display device and a manufacturing method thereof are provided to prevent a touch sensor from damage by external pressure and keep sensitivity of the touch sensor constantly irrespective of positions. A lower substrate(100) faces the upper substrate(200). A pixel layer(115) is formed on the lower substrate. A detection electrode(196) is formed on the lower substrate. A touch sensing projection(240) is formed on the upper substrate and is projected to the detection electrode. A protective projection(321) is formed on the upper substrate and is projected to the detection electrode. A common electrode(270) is formed on the touch sensing projection. Height of the protective projection is higher than the touch sensing projection. A spacer(320) supports the upper and lower substrate between the touch sensing projection and the protective projection.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법 {DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Display device and manufacturing method thereof {DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광감지부에 대한 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of an optical sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부에 대한 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a touch sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.5A is a schematic cross-sectional view of a touch sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부가 동작될 때 접촉 감지부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.5B is a schematic cross-sectional view of the touch sensing unit when the touch sensing unit of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention is operated.

도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크의 두께에 따라 잔존하는 감광성 절연 물질의 두께 변화를 그래프로 도시한 도면이다.6A is a graph illustrating a thickness change of a photosensitive insulating material remaining according to a thickness of a mask according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크와 감광성 절연 물질 사이의 간격에 따라 잔존하는 감광성 절연 물질의 두께 변화를 그래프로 도시한 도면이다.FIG. 6B is a graph illustrating a change in thickness of the remaining photosensitive insulating material according to the distance between the mask and the photosensitive insulating material according to one embodiment of the present invention.

본 발명은 표시 장치에 및 그 제조 방법 관한 것이다.The present invention relates to a display device and a manufacturing method thereof.

표시 장치 중 대표적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 영상 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.Typical liquid crystal displays (LCDs) among display devices include two display panels provided with pixel electrodes and a common electrode, and a liquid crystal layer having dielectric anisotropy interposed therebetween. The pixel electrodes are arranged in a matrix and connected to switching elements such as thin film transistors (TFTs) to receive image data voltages one by one. The common electrode is formed over the entire surface of the display panel and receives a common voltage. The pixel electrode, the common electrode, and the liquid crystal layer therebetween form a liquid crystal capacitor, and the liquid crystal capacitor becomes a basic unit that forms a pixel together with a switching element connected thereto.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 영상 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.In such a liquid crystal display, a voltage is applied to two electrodes to generate an electric field in the liquid crystal layer, and the intensity of the electric field is adjusted to adjust the transmittance of light passing through the liquid crystal layer to obtain a desired image. In this case, in order to prevent deterioration caused by an electric field applied to the liquid crystal layer for a long time, the polarity of the image data voltage with respect to the common voltage is inverted frame by frame, row by pixel, or pixel by pixel.

터치 스크린 패널(touch screen panel)은 화면 위에 손가락 또는 펜 등을 접촉해 문자나 그림을 쓰고 그리거나, 아이콘을 실행시켜 컴퓨터 등의 기계에 원하는 명령을 수행시키는 장치를 말한다. 터치 스크린 패널이 부착된 액정 표시 장치는 사용자의 손가락 또는 터치 펜(touch pen) 등이 화면에 접촉하였는지 여부 및 접촉 위치 정보를 알아낼 수 있다.A touch screen panel refers to a device that touches a finger or a pen on the screen to write and draw a character or a picture, or executes an icon to perform a desired command on a machine such as a computer. The liquid crystal display with a touch screen panel may find out whether the user's finger or a touch pen touches the screen and the contact position information.

하지만, 외부로부터 가해지는 압력에 의해 접촉 여부를 판단하는 접촉 감지 부분이 손상되는 문제가 발생하며, 터치 스크린 패널의 위치에 따라 접촉 감지 부분의 배치나 형성 상태가 균일하지 못해 접촉 감지 동작에 오차가 발생한다. However, a problem arises in that the touch sensing portion that determines whether or not the touch is damaged by pressure applied from the outside, and the touch sensing panel is not uniformly arranged or formed according to the position of the touch screen panel, resulting in an error in the touch sensing operation. Occurs.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부로부터의 압력에 의한 접촉 감지부의 손상을 방지하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to prevent damage to the touch sensing unit by the pressure from the outside.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 위치에 무관하게 접촉 감지부의 감도를 일정하게 유지하는 것이다.Another technical object of the present invention is to maintain a constant sensitivity of the touch sensing unit regardless of the position.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 복수의 화소, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 감지 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고 상기 감지 전극을 향하여 돌출된 접촉 감지용 돌출부, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고 상기 감지 전극을 향하여 돌출된 보호용 돌출부, 그리고 상기 접촉 감지용 돌출부를 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함한다.According to an aspect of the present invention, a display device includes: a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a plurality of pixels formed on the second substrate, and a second substrate; A sensing electrode formed on the first substrate and protruding toward the sensing electrode, a protective protrusion formed on the first substrate and protruding toward the sensing electrode, and the touch sensing protrusion It includes a common electrode formed above.

상기 보호용 돌출부는 상기 접촉 감지용 돌출부와 함께 형성되는 것이 좋다.The protective protrusion may be formed together with the touch sensing protrusion.

상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 접촉 감지용 돌출부의 높이보다 큰 것이 바람직하다.The height of the protective protrusion is preferably greater than the height of the touch sensing protrusion.

상기 보호용 돌출부는 상기 접촉 감지용 돌출부보다 0 내지 500Å 높을 수 있다.The protective protrusion may be 0 to 500 kV higher than the touch sensing protrusion.

상기 보호용 돌출부는 상기 감지 전극과 접촉되어 있을 수 있다.The protective protrusion may be in contact with the sensing electrode.

상기 특징에 따른 표시 장치는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 지지하며, 상기 접촉 감지용 돌출부와 상기 보호용 돌출부 사이에 형성되어 있는 스페이서를 더 포함하는 것이 바람직하다.The display device according to the above features may further include a spacer supporting the first substrate and the second substrate and formed between the contact sensing protrusion and the protective protrusion.

상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 스페이서보다 작은 것이 좋다.The height of the protective protrusion is preferably smaller than the spacer.

상기 스페이서는 상기 접촉 감지용 돌출부와 함께 형성되는 것이 바람직하다.The spacer is preferably formed together with the contact detecting protrusion.

상기 스페이서는 컬럼 스페이서일 수 있다.The spacer may be a column spacer.

본 발명의 다른 특징은 접촉 감지부를 포함하는 표시 장치를 제조하는 방법으로서, 기판 위에 차단 부재를 형성하는 단계, 상기 차단 부재 또는 상기 기판 위에 위치에 따라 두께가 상이한 절연 물질을 도포하는 단계, 상기 절연 물질에 빛을 조사하여 높이가 각각 상이한 접촉 감지용 돌출부, 보호용 돌출부 및 스페이서를 형성하는 단계, 상기 기판 및 상기 차단 부재 위에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고 상기 색필터, 노출된 차단 부재 및 상기 접촉 감지용 돌출부 위에 도전체를 도포하는 단계를 포함한다.Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a display device including a touch sensing unit, the method comprising: forming a blocking member on a substrate, applying an insulating material having a different thickness depending on a location on the blocking member or the substrate, and the insulating Irradiating light onto a material to form contact sensing protrusions, protective protrusions and spacers having different heights, forming a color filter on the substrate and the blocking member, and the color filter, the exposed blocking member and the contact. Applying a conductor over the sensing protrusion.

상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 접촉 감지용 돌출부의 높이보다 높은 것이 좋다.The height of the protective protrusion may be higher than the height of the touch sensing protrusion.

상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 접촉 감지용 돌출부의 높이보다 0 내지 500Å 높을 수 있다.The height of the protective protrusion may be 0 to 500Å higher than the height of the touch sensing protrusion.

상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 스페이서의 높이보다 낮은 것이 좋다.The height of the protective protrusion is preferably lower than the height of the spacer.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.

이제 본 발명의 표시 장치에 대한 한 실시예인 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A liquid crystal display, which is an embodiment of a display device of the present invention, will now be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 광감지부에 대한 등가 회로도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부에 대한등가 회로도이이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 is an equivalent circuit diagram of a light sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a touch sensing unit of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 영상 주사 부(400), 영상 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800), 영상 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(550), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention may include a liquid crystal panel assembly 300, an image scanning unit 400, an image data driver 500, and a sensing device connected thereto. And a gray voltage generator 550 connected to the scan unit 700, the signal reader 800, the image data driver 500, and a signal controller 600 for controlling them.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm, S1-SN, P1-PM, PSG, PSD)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel) 및 감지부를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3), 그리고 하부 및 상부 표시판(100, 200) 사이에 간극(間隙)을 만들며 어느 정도 압축 변형되는 간격재(도시하지 않음)를 포함한다.The liquid crystal panel assembly 300 is connected to a plurality of signal lines G 1 -G n , D 1 -D m , S 1 -S N , P 1 -P M , P SG , and P SD in an equivalent circuit. It includes a plurality of pixels and the sensing unit arranged in a substantially matrix form. On the contrary, in the structure shown in FIG. 2, the liquid crystal panel assembly 300 includes the lower and upper panel 100 and 200 facing each other, the liquid crystal layer 3 interposed therebetween, and the lower and upper panel 100. And a spacer (not shown) that forms a gap therebetween and is compressively deformed to some extent.

신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 영상 주사 신호를 전달하는 복수의 영상 주사선(G1-Gn)과 영상 데이터 신호를 전달하는 영상 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 영상 주사선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 영상 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.The signal lines G 1 -G n and D 1 -D m are a plurality of image scanning lines G 1 -G n transmitting the image scanning signals and image data lines D 1 -D m transmitting the image data signals. Include. The image scanning lines G 1 -G n extend substantially in the row direction and are substantially parallel to each other, and the image data lines D 1 -D m extend substantially in the column direction and are substantially parallel to each other.

신호선(S1-SN, P1-PM)은 감지 주사 신호를 전달하는 복수의 감지 주사선(S1-SN)과 감지 신호를 전달하는 감지 신호선(P1-PM)을 포함한다. 감지 주사선(S1-SN)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 감지 신호선(P1-PM)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.The signal lines S 1 -S N and P 1 -P M include a plurality of sensing scan lines S 1 -S N for transmitting a sensing scan signal and sensing signal lines P 1 -P M for transmitting a sensing signal. . The sensing scan lines S 1 -S N extend approximately in the row direction and are substantially parallel to each other, and the sensing signal lines P 1 -P M extend substantially in the column direction and are substantially parallel to each other.

신호선(PSG, PSD)은 제어 전압(VSG)을 전달하는 제어 전압선(PSG)과 입력 전압(VSD)을 전달하는 입력 전압선(PSD)을 포함하며, 행 또는 열 방향으로 뻗어 있다.The signal lines P SG and P SD include a control voltage line P SG for transmitting the control voltage V SG and an input voltage line P SD for transferring the input voltage V SD , and extend in the row or column direction. have.

각 화소는 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.Each pixel includes a switching element Q connected to a signal line G 1 -G n , D 1 -D m , a liquid crystal capacitor C LC , and a storage capacitor C ST connected thereto. Include. The holding capacitor C ST can be omitted as necessary.

스위칭 소자(Q)는 박막 트랜지스터 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 영상 주사선(G1-Gn)과 연결되어 있고, 입력 단자는 영상 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.The switching element Q is a three-terminal element such as a thin film transistor provided in the thin film transistor array panel 100, the control terminal of which is connected to the image scanning line G 1 -G n , and the input terminal of the thin film transistor display panel 100. D 1 -D m ) and the output terminals are connected to the liquid crystal capacitor (C LC ) and the holding capacitor (C ST ).

액정 축전기(CLC)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(191)과 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 공통 전극 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 박막 트랜지스터 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.The liquid crystal capacitor C LC uses the pixel electrode 191 of the thin film transistor array panel 100 and the common electrode 270 of the common electrode display panel 200 as two terminals, and the liquid crystal layer 3 between the two electrodes 191 and 270. ) Functions as a dielectric. The pixel electrode 191 is connected to the switching element Q, and the common electrode 270 is formed on the entire surface of the common electrode display panel 200 and receives the common voltage Vcom. Unlike in FIG. 2, the common electrode 270 may be provided in the thin film transistor array panel 100. In this case, at least one of the two electrodes 191 and 270 may be linear or rod-shaped.

액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 박막 트랜지스 터 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 영상 주사선과 중첩되어 이루어질 수 있다.The storage capacitor C ST , which serves as an auxiliary part of the liquid crystal capacitor C LC , has a separate signal line (not shown) provided on the thin film transistor array panel 100 and the pixel electrode 191 having an insulator interposed therebetween. In this case, a predetermined voltage such as the common voltage Vcom is applied to the separate signal line. However, the storage capacitor C ST may be formed such that the pixel electrode 191 overlaps the front end image scanning line directly above the insulator.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(191)에 대응하는 공통 전극 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.On the other hand, in order to implement color display, each pixel uniquely displays one of the primary colors (spatial division) or each pixel alternately displays the primary colors over time (time division) so that the spatial colors of these primary colors can be displayed. In this way, the desired color can be recognized in time. Examples of the primary colors include three primary colors such as red, green, and blue. 2 illustrates that each pixel includes a color filter 230 representing one of the primary colors in an area of the common electrode display panel 200 corresponding to the pixel electrode 191. Unlike FIG. 2, the color filter 230 may be formed above or below the pixel electrode 191 of the thin film transistor array panel 100.

액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.At least one polarizer (not shown) for polarizing light is attached to an outer surface of the liquid crystal panel assembly 300.

감지부는 광감지부 및 접촉 감지부를 포함한다. 감지부는 화소 내부에 포함될 수도 있고, 화소 사이 또는 화소 밖의 별도의 영역에 배치될 수도 있다. The sensing unit includes a light sensing unit and a touch sensing unit. The sensing unit may be included in the pixel or may be disposed in a separate area between the pixels or outside the pixel.

광감지부는 도 3에 도시한 바와 같이 신호선(PSG, PSD)에 연결된 감지 소자(QP), 신호선(S1-SN, P1-PM) 중 일부에 연결된 스위칭 소자(QS1)와 이들에 연결된 감지 신호 축전기(CP)를 포함한다.As illustrated in FIG. 3, the light sensing unit includes a sensing element Q P connected to the signal lines P SG and P SD and a switching element Q S1 connected to a part of the signal lines S 1 -S N and P 1 -P M. ) And sense signal capacitor C P connected thereto.

감지 소자(QP)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 제어 전압선(PSG)과 입력 전압선(PSD)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 감지 신호 축전기(CP) 및 스위칭 소자(QS1)에 연결되어 있다. 감지 소자(QP)의 상부는 개구부가 형성되어 있어서 그 채널부 반도체에 빛이 조사되면 비정질 규소 또는 다결정 규소로 이루어진 채널부 반도체가 광전류를 형성하고, 입력 전압선(PSD)에 인가된 입력 전압(VSD)에 의해 광전류가 감지 신호 축전기(CP) 및 스위칭 소자(QS1) 방향으로 흐른다.The sensing element Q P is a three-terminal element whose control terminal and input terminal are connected to the control voltage line P SG and the input voltage line P SD, respectively, and the output terminal is a sensing signal capacitor C P and a switching element. Is connected to (Q S1 ). An opening is formed in the upper portion of the sensing element Q P , and when light is irradiated to the channel semiconductor, a channel semiconductor made of amorphous silicon or polycrystalline silicon forms a photocurrent, and an input voltage applied to the input voltage line P SD . The photocurrent flows in the direction of the sensing signal capacitor C P and the switching element Q S1 by V SD .

감지 신호 축전기(CP)는 감지 소자(QP)와 제어 전압선(PSG) 사이에 연결되어 있고, 감지 소자(QP)로부터의 광전류에 따른 전하를 축적하여 소정 전압을 유지한다. 감지 신호 축전기(CP)는 필요에 따라 생략할 수 있다.The sensing signal capacitor C P is connected between the sensing element Q P and the control voltage line P SG , and accumulates charges according to the photocurrent from the sensing element Q P to maintain a predetermined voltage. The sensing signal capacitor C P may be omitted as necessary.

스위칭 소자(QS1) 역시 삼단자 소자로서 그 제어 단자, 출력 단자 및 입력 단자는 각각 감지 주사선(S1-SN), 감지 신호선(P1-PM) 중 일부 및 감지 소자(QP)에 연결되어 있다. 스위칭 소자(QS1)는 감지 주사선(S1-SN)에 스위칭 소자(QS1)를 턴 온시키는 전압이 인가되면 감지 신호 축전기(CP)에 저장되어 있는 전압 또는 감지 소자(QP)로부터의 광전류를 감지 신호(VP1-VPM)로서 해당 감지 신호선(P1-PM)으로 출력한다.The switching element Q S1 is also a three-terminal element whose control terminals, output terminals and input terminals are part of the sensing scan lines S 1 -S N , the sensing signal lines P 1 -P M and the sensing elements Q P, respectively. Is connected to. The switching element Q S1 is a voltage stored in the sensing signal capacitor C P or the sensing element Q P when a voltage for turning on the switching element Q S1 is applied to the sensing scan lines S 1 -S N. The photocurrent from is output as the detection signals V P1 -V PM to the corresponding detection signal lines P 1 -P M.

접촉 감지부는 도 4에 도시한 바와 같이 공통 전압(Vcom)에 연결되어 있는 스위치(SWT), 스위치(SWT)와 신호선(PSG)에 연결된 감지 소자(QT) 및 신호선(S1-SN, P1-PM) 중 일부에 연결된 스위칭 소자(QS2)를 포함하며, 신호선(S1-SN, P1-PM)이 교차하는 부분 중 광감지부가 연결되어 있지 않은 부분에 형성되어 있다.As illustrated in FIG. 4, the touch sensing unit includes a switch SWT connected to the common voltage Vcom, a sensing element Q T connected to the switch SWT, and a signal line P SG , and a signal line S 1 -S N. , P 1 -P M ), which includes a switching element Q S2 connected to a portion of the signal lines S 1 -S N and P 1 -P M. It is.

스위치(SWT)는 사용자의 접촉에 따라 공통 전압(Vcom)을 감지 소자(QT)에 전달한다.Switch (SWT) passes a common voltage (Vcom) according to the user's contact with the sensing element (Q T).

감지 소자(QT)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 제어 전압선(PSG)과 스위치(SWT)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 스위칭 소자(QS2)에 연결되어 있다. 감지 소자(QT)는 스위치(SWT)로부터 전달된 공통 전압(Vcom)에 따른 감지 전류를 출력한다.The sensing element Q T is a three-terminal element whose control terminal and input terminal are connected to the control voltage line P SG and the switch SWT, respectively, and the output terminal is connected to the switching element Q S2 . The sensing element Q T outputs a sensing current according to the common voltage Vcom transferred from the switch SWT.

스위칭 소자(QS2) 역시 삼단자 소자로서 그 제어 단자, 출력 단자 및 입력 단자는 각각 감지 주사선(S1-SN), 감지 신호선(P1-PM) 중 일부 및 감지 소자(QT)에 연결되어 있다. 스위칭 소자(QS2)는 감지 주사선(S1-SN)에 스위칭 소자(QS2)를 턴 온시키는 전압이 인가되면 감지 소자(QT)로부터의 감지 전류를 접촉 감지 신호(VP1-VPM)로서 해당 감지 신호선(P1-PM)으로 출력한다.The switching element Q S2 is also a three-terminal element, the control terminal, the output terminal and the input terminal of which are part of the sensing scan lines S 1 -S N , the sensing signal lines P 1 -P M and the sensing elements Q T, respectively. Is connected to. A switching element (Q S2) detects the scanning line (S 1 -S N) to the switching elements when a voltage for turning on the (Q S2) applied to the sensing element detects a touch sensing current from the (Q T) signal (V P1 -V PM ) is output to the corresponding sensing signal lines P 1 -P M.

여기서 스위칭 소자(Q, QS1, QS2) 및 감지 소자(QP, QT)는 비정질 규소 (amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon) 박막 트랜지스터로 이루어질 수 있다.The switching elements Q, Q S1 and Q S2 and the sensing elements Q P and Q T may be formed of amorphous silicon or poly crystalline silicon thin film transistors.

그러면 이러한 접촉 감지부의 구조 및 동작에 대하여 도 5a 내지 도 6b를 참고로 하여 상세하게 설명한다.Then, the structure and operation of the touch sensing unit will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 6B.

도 5a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부가 동작될 때 접촉 감지부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크의 두께에 따라 잔존하는 감광성 절연 물질의 두께 변화를 그래프로 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크와 감광성 절연 물질 사이의 간격에 따라 잔존하는 감광성 절연 물질의 두께 변화를 그래프로 도시한 도면이다.FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a touch sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5B illustrates touch sensing when the touch sensing unit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention is operated. It is a figure which shows schematically the cross section of a part. 6A is a graph illustrating a thickness change of the remaining photosensitive insulating material according to the thickness of the mask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B illustrates a mask and the photosensitive insulating material according to an embodiment of the present invention. It is a graph which shows the thickness change of the photosensitive insulating material which remain | survives with the space | interval between them.

도 5a에 도시한 것처럼, 하부 표시판(100)에는 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 화소층(115)이 형성되어 있다. 화소층(115)에는 화소 및 감지부 등이 형성되어 있으며, 화소층(115) 위에 접촉 감지부의 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)이 드러나 있다.As illustrated in FIG. 5A, a pixel layer 115 is formed on an insulating substrate 110 made of transparent glass, plastic, or the like in the lower panel 100. A pixel, a sensing unit, and the like are formed in the pixel layer 115, and the input terminal electrode 196 of the sensing element Q T of the touch sensing unit is exposed on the pixel layer 115.

하부 표시판(100)과 마주하는 상부 표시판(200)에는 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며, 화소 사이의 빛샘을 막아 준다.In the upper panel 200 facing the lower panel 100, a light blocking member 220 is formed on an insulating substrate 210 made of transparent glass, plastic, or the like. The light blocking member 220 is also called a black matrix and prevents light leakage between pixels.

기판(210)과 차광 부재(220) 위에는 유기 물질 따위로 이루어진 복수의 컬럼 스페이서(320), 복수의 접촉 감지용 돌출부(240) 및 복수의 보호용 돌출부(321)가 형성되어 있다.A plurality of column spacers 320, a plurality of contact sensing protrusions 240, and a plurality of protective protrusions 321 formed of an organic material are formed on the substrate 210 and the light blocking member 220.

접촉 감지용 돌출부(240)와 보호용 돌출부(321)는 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)이 형성되어 있는 위치에 대응하게 배치되고, 보호용 돌출부(321)는 접촉 감지용 돌출부(240)보다 높게, 예를 들어 약 0 내지 500Å 높게 형성되지만, 컬럼 스페이서(320)보다는 낮게 형성되어 있다. The touch sensing protrusion 240 and the protective protrusion 321 are disposed corresponding to the position where the input terminal electrode 196 of the sensing element Q T is formed, and the protective protrusion 321 is the touch sensing protrusion 240. Higher than, for example, about 0 to 500 kHz higher, but lower than the column spacer 320.

또한 보호용 돌출부(321)는 접촉 감지용 돌출부(240) 부근에 형성되어 있고, 보호용 돌출부(321)의 개수는 접촉 감지용 돌출부(240)의 개수와 동일하다. 하지만 보호용 돌출부(321)의 개수가 접촉 감지용 돌출부(240)의 개수보다 많거나 적을 수도 있다. In addition, the protective protrusion 321 is formed near the contact detecting protrusion 240, and the number of the protective protrusion 321 is the same as the number of the touch detecting protrusion 240. However, the number of the protective protrusions 321 may be more or less than the number of the touch sensing protrusions 240.

도 5a에서, 보호용 돌출부(321)가 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)에 접촉되어 있지만, 접촉되지 않을 수도 있다.In FIG. 5A, the protective protrusion 321 is in contact with the input terminal electrode 196 of the sensing element Q T , but may not be in contact.

컬럼 스페이서(320)는 액정 표시판 조립체(300)에 균일하게 산포되어 있고 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 간극을 만든다.The column spacer 320 is uniformly distributed on the liquid crystal panel assembly 300 and forms a gap between the lower panel 100 and the upper panel 200.

이들 돌출부(240, 321)와 컬럼 스페이서(320)는 유기막 등으로 이루어진 감광성 절연 물질을 도포하고 패터닝함으로써 원하는 모양과 높이로 형성할 수 있다. 즉, 유기막 등을 도포하고 그 위에 마스크를 정렬하여, 마스크를 통해 유기막에 빛을 조사한 후 현상한다. 이때, 마스크의 두께나 마스크와 유기막 사이의 간격 등 에 따라 유기막에 조사되는 빛의 양이 달라지고, 조사되는 빛의 양의 따라 현상되는 유기막의 두께가 달라진다. 즉, 도 6a에 도시한 것처럼, 마스크의 두께가 두꺼울수록 잔존하는 유기막의 두께는 증가하고 도 6b에 도시한 것처럼 마스크와 유기막 사이의 간격이 증가할수록 잔존하는 유기막의 두께는 감소한다. 도 6a의 경우 마스크와 유기막 사이의 간격은 200 내지 250㎛로 고정한 후 얻은 결과이다. These protrusions 240 and 321 and the column spacer 320 may be formed in a desired shape and height by applying and patterning a photosensitive insulating material made of an organic film or the like. That is, an organic film or the like is applied and the mask is aligned thereon, and then developed after irradiating light to the organic film through the mask. At this time, the amount of light irradiated to the organic film varies according to the thickness of the mask, the distance between the mask and the organic film, and the thickness of the organic film to be developed depends on the amount of light to be irradiated. That is, as shown in FIG. 6A, as the thickness of the mask increases, the thickness of the remaining organic film increases, and as shown in FIG. 6B, as the gap between the mask and the organic film increases, the thickness of the remaining organic film decreases. In the case of Figure 6a is a result obtained after fixing the interval between the mask and the organic film 200 to 250㎛.

따라서, 마스크의 두께나 마스크와 유기막 사이의 간격 등을 적절히 조절하여 상이한 높이를 갖고 원하는 모양으로 돌출부(240, 321)와 컬럼 스페이서(320)를 형성한다.  Accordingly, the thicknesses of the masks, the intervals between the masks and the organic layers, etc. are appropriately adjusted to form the protrusions 240 and 321 and the column spacer 320 in a desired shape with different heights.

기판(210)과 차광 부재(220) 위에는 또한 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)로 둘러싸인 개구 영역 내에 거의 다 들어가도록 배치되어 있다. 색 필터(230)는 화소를 따라 세로 방향으로 길게 뻗어 띠(stripe)를 이룰 수 있다. 각 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다. A plurality of color filters 230 are also formed on the substrate 210 and the light blocking member 220, and are arranged to almost fit into the opening region surrounded by the light blocking member 220. The color filter 230 may extend in the vertical direction along the pixel to form a stripe. Each color filter 230 may display one of primary colors such as three primary colors of red, green, and blue.

색필터(230), 차광 부재(220), 노출된 기판(210) 및 접촉 감지용 돌출부(240) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체로 만들어지는 것이 바람직하며, 도전체를 도포한 후 패터닝하여 원하는 형상으로 형성할 수 있다. 공통 전극(270)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 공통 전극(270)은 보호용 돌출부(321) 및 컬럼 스페이서(320)와는 동일한 경계를 갖는다.The common electrode 270 is formed on the color filter 230, the light blocking member 220, the exposed substrate 210, and the contact sensing protrusion 240. The common electrode 270 is preferably made of a transparent conductor such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The common electrode 270 may be formed into a desired shape by applying a pattern to the conductor. The common voltage Vcom is applied to the common electrode 270. The common electrode 270 has the same boundary as the protective protrusion 321 and the column spacer 320.

이때, 공통 전극(270) 아래에 (유기) 절연물로 만들어지는 덮개막(overcoat) 이 형성되어 색 필터(230)를 보호하고 색 필터(230)가 노출되는 것을 방지할 수도 있다.In this case, an overcoat made of an (organic) insulator may be formed under the common electrode 270 to protect the color filter 230 and prevent the color filter 230 from being exposed.

표시판(100, 200)의 안쪽 면 위에는 액정층을 배향하기 위한 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있으며, 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 하나 이상의 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있다.An alignment layer (not shown) is applied on the inner surfaces of the display panels 100 and 200, and one or more polarizers (not shown) are disposed on the outer surfaces of the display panels 100 and 200. Not included).

액정 표시 장치는 또한 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 결합하는 밀봉재(sealant)(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 밀봉재는 상부 표시판(200)의 가장자리에 위치한다.The liquid crystal display may further include a sealant (not shown) that couples the lower panel 100 and the upper panel 200. The encapsulant is positioned at an edge of the upper panel 200.

하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 사이에는 액정층(도시하지 않음)이 들어 있으며, 두 표시판(100, 200)은 복수의 컬럼 스페이서(320)에 의하여 지지되어 있어서 접촉 감지용 돌출부(240)를 둘러싼 공통 전극(270)과 입력 단자 전극(196)은 일정한 간격을 유지하고 있으며, 그 간격은 약 0.1㎛∼1.0㎛ 일 수 있다.A liquid crystal layer (not shown) is included between the lower panel 100 and the upper panel 200, and the two display panels 100 and 200 are supported by the plurality of column spacers 320, thereby providing a touch sensing protrusion ( The common electrode 270 surrounding the 240 and the input terminal electrode 196 maintain a constant interval, and the interval may be about 0.1 μm to 1.0 μm.

두 표시판(100, 200)은 비즈 스페이서(beads spacer)(도시하지 않음)에 의하여 지지될 수도 있다.The two display panels 100 and 200 may be supported by beads spacers (not shown).

접촉 감지용 돌출부(240)를 둘러싼 공통 전극(270)과 입력 단자 전극(196)은 접촉 감지부의 스위치(SWT)를 이룬다.The common electrode 270 surrounding the touch sensing protrusion 240 and the input terminal electrode 196 form a switch SWT of the touch sensing unit.

이와 같이 컬럼 스페이서(230)를 색 필터(230) 하부에 접촉 감지용 돌출부(240)와 함께 형성하므로, 컬럼 스페이서(230)는 접촉 감지용 돌출부(240)와 동일한 조건 하에서 형성되어, 상이한 공정 조건이나 다른 공정 단계로 인한 문제가 줄어든다.As such, since the column spacer 230 is formed together with the touch sensing protrusion 240 under the color filter 230, the column spacer 230 is formed under the same conditions as the touch sensing protrusion 240, and thus different process conditions. Or problems with other process steps are reduced.

또한 색 필터(230) 하부에 컬럼 스페이서(230)를 형성하므로, 색 필터(230)의 두께 등의 불균형으로 인해 컬럼 스페이서(230)와 접촉 감지용 돌출부(240)의 간격이 일정하지 않아 액정 표시판 조립체(300)의 위치에 따라 접촉 감지부의 감도 달리지는 것을 방지한다.In addition, since the column spacer 230 is formed below the color filter 230, the gap between the column spacer 230 and the contact sensing protrusion 240 is not constant due to an imbalance such as the thickness of the color filter 230. The sensitivity of the touch sensing unit may be prevented from varying according to the position of the assembly 300.

도 5b에는 사용자의 손가락 등이 접촉을 한 상태의 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면이 도시되어 있다. 도 5b에 도시한 것처럼, 상부 표시판(200)은 접촉에 따른 압력에 의하여 눌려져 그 접촉점 부위의 접촉 감지용 돌출부(240)를 둘러싼 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)의 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)에 전기적·물리적으로 연결된다. 이에 따라 공통 전압(Vcom)이 입력 단자 전극(196)에 전달되어 감지 소자(QT)가 감지 전류를 흘린다.5B is a cross-sectional view of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention in a state where a user's finger or the like is in contact. As shown in Figure 5b, the upper panel 200 is detected in the common electrode 270. The lower panel 100 surrounds the projection 240 for by the pressure is pressed detect contact of the contact point portion of the contact element (Q T ) Is electrically and physically connected to the input terminal electrode 196 of FIG. Accordingly, the common voltage (Vcom) is delivered to the input terminal electrode 196, the sensing element (Q T) has shed the sense current.

이때, 도 5a에 도시한 것처럼 보호용 돌출부(321)가 접촉 감지부의 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)에 접촉되어 있으므로, 손가락 등의 접촉에 의해 가해지는 압력이 보호용 돌출부(321)쪽으로 분산된다. 이와는 달리, 보호용 돌출부(321)가 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)에 접촉되어 있지 않더라도, 보호용 돌출부(321)의 높이가 접촉 감지용 돌출부(240)보다 높아 접촉 감지용 돌출부(240)보다 보호용 돌출부(321)가 먼저 감지 소자(QT)의 입력 단자 전극(196)에 접촉되기 때문에 외부로부터의 압력을 보호용 돌출부(321) 쪽으로 분산시킨다. 따라서 접촉 감지용 돌출부(240)에 과도하게 가해지는 압력으로 인해 접촉 감지용 돌출부(240) 가 손상되는 것을 방지한다.At this time, since the protective protrusion 321 is in contact with the input terminal electrode 196 of the sensing element Q T of the touch sensing unit, as shown in FIG. 5A, the pressure applied by the contact of a finger or the like is applied to the protective protrusion 321. Are distributed towards On the contrary, even if the protective protrusion 321 is not in contact with the input terminal electrode 196 of the sensing element Q T , the height of the protective protrusion 321 is higher than that of the touch sensing protrusion 240 so that the touch sensing protrusion ( Since the protective protrusion 321 contacts the input terminal electrode 196 of the sensing element Q T before the 240, the pressure from the outside is dispersed toward the protective protrusion 321. Therefore, the touch sensing protrusion 240 is prevented from being damaged due to excessive pressure applied to the touch sensing protrusion 240.

광감지부는 액정 표시 장치의 해상도의 1/4의 해상도를 가진다. 한 예로서 광감지부는 홀수 번째 감지 주사선과 홀수 번째 감지 신호선이 교차하는 영역에 배치될 수 있다. 그러면 문자 인식과 같이 정밀도가 높은 응용 분야에서도 이러한 광감지부를 내장한 액정 표시 장치를 이용할 수 있다. 물론 광감지부의 해상도는 필요에 따라 더 높거나 낮은 해상도를 가질 수도 있다.The light sensing unit has a resolution of 1/4 of the resolution of the liquid crystal display. As an example, the light sensing unit may be disposed in an area where the odd-numbered sensing scan line and the odd-numbered sensing signal line cross each other. Then, a liquid crystal display device having such an optical sensing unit may be used even in a high precision application field such as character recognition. Of course, the resolution of the light sensing unit may have a higher or lower resolution as necessary.

접촉 감지부는 광감지부의 해상도 이하의 해상도를 가지며, 광감지부가 배치되어 있지 않은 화소에 배치된다. 한 예로서 접촉 감지부는 홀수 번째 감지 주사선과 짝수 번째 감지 신호선이 교차하는 영역에 배치될 수 있다.The touch sensing unit has a resolution equal to or less than that of the light sensing unit and is disposed in a pixel in which the light sensing unit is not disposed. As an example, the touch sensing unit may be disposed in an area where the odd-numbered sensing scan line and the even-numbered sensing signal line cross each other.

세로로 인접한 두 감지 영역에 광감지부를 각각 배치하고 이들 광감지부의 두 감지 주사선을 서로 연결함으로써 이들 광감지부의 감지 신호를 동일한 감지 신호선에 중첩시켜 내보낼 수 있다. 이렇게 중첩되어 더해진 감지 신호에 의하면 각 광감지부의 특성 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)도 2배가 되어 보다 정확한 감지 신호를 추출할 수 있다. 이때 광감지부가 세로로 2개 배치되어 있더라도 실제로 감지 신호는 하나가 출력되므로 광감지부의 해상도는 감지 신호에 따라 결정된다. 접촉 감지부도 이와 같이 배치할 수 있다.By placing the light sensing units in two vertically adjacent sensing regions, and connecting the two sensing scanning lines to each other, the sensing signals of the light sensing units can be superimposed on the same sensing signal line. The superimposed sensing signals not only reduce the characteristic variation of each optical sensing unit, but also double the signal to noise ratio to extract more accurate sensing signals. In this case, even though two light detectors are arranged vertically, one detection signal is actually output, so the resolution of the light detector is determined according to the detection signal. The contact sensing unit can also be arranged in this way.

다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(550)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.Referring back to FIG. 1, the gray voltage generator 550 generates two gray voltage sets (or reference gray voltage sets) related to the transmittance of the pixel. One of the two sets has a positive value for the common voltage Vcom and the other set has a negative value.

영상 주사부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 영상 주사선(G1-Gn)에 연결되어 스위칭 소자(Q)를 턴 온시키는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프시키는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 영상 주사 신호를 영상 주사선(G1-Gn)에 인가한다.The image scanning unit 400 is connected to the image scanning lines G 1 -G n of the liquid crystal panel assembly 300 to gate-on voltage Von for turning on the switching element Q, and gate-off voltage Voff for turning off. ) Is applied to the image scanning lines G 1 -G n .

영상 데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 영상 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(550)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 영상 데이터 신호로서 영상 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(550)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 영상 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 영상 데이터 신호를 선택한다.The image data driver 500 is connected to the image data lines D 1 -D m of the liquid crystal panel assembly 300, and selects a gray voltage from the gray voltage generator 550 and uses the image data as the image data signal. Applies to lines D 1 -D m . However, when the gray voltage generator 550 provides only a predetermined number of reference gray voltages instead of providing all voltages for all grays, the image data driver 500 divides the reference gray voltages so that the grays for all grays are divided. Generates a voltage and selects an image data signal among them.

감지 주사부(700)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 주사선(S1-SN)에 연결되어 스위칭 소자(Qs1 또는 Qs2)를 턴온시키는 게이트 온 전압(Von)과 턴오프시키는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 감지 주사 신호를 감지 주사선(S1-SN)에 인가한다.The sensing scan unit 700 is connected to the sensing scan lines S 1 -S N of the liquid crystal panel assembly 300 to gate-off voltage Von for turning on the switching element Q s1 or Q s2 and gate-off for turning off the gate-on voltage Von. A sensing scan signal composed of a combination of the voltages Voff is applied to the sensing scan lines S 1 -S N.

신호 판독부(800)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 신호선(P1-PM)에 연결되어 감지 신호선(P1-PM)을 통하여 출력되는 감지 신호(VP1-VPM)를 입력받아 증폭, 필 터링 등의 신호 처리를 행한 후 아날로그-디지털 변환을 하여 디지털 감지 신호(DSN)를 내보낸다.Signal reading unit 800 is input a sense signal (V P1 -V PM) output is connected to the detection signal of the liquid crystal panel assembly (300) (P 1 -P M ) via the detected signal line (P 1 -P M) After receiving the signal processing such as amplification, filtering, etc., analog-to-digital conversion is performed to output a digital sense signal (DSN).

신호 제어부(600)는 영상 주사부(400), 영상 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 그리고 신호 판독부(800) 등의 동작을 제어한다.The signal controller 600 controls operations of the image scanning unit 400, the image data driver 500, the sensing scanning unit 700, and the signal reading unit 800.

이러한 구동 장치(400, 500, 550, 600, 700, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 550, 600, 700, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm, S1-SN, P1-PM) 및 박막 트랜지스터(Q, QT, QP, Qs1, Qs2) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다.Each of the driving devices 400, 500, 550, 600, 700, and 800 may be mounted directly on the liquid crystal panel assembly 300 in the form of at least one integrated circuit chip, or may be a flexible printed circuit film ( It may be mounted on the liquid crystal panel assembly 300 in the form of a tape carrier package (TCP) or mounted on a separate printed circuit board (not shown). Alternatively, these driving devices 400, 500, 550, 600, 700, and 800 are connected to signal lines G 1 -G n , D 1 -D m , S 1 -S N , P 1 -P M and thin film transistors ( Q, Q T , Q P , Q s1 , Q s2 ) may be integrated in the liquid crystal panel assembly 300.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작 및 감지 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.Next, the display operation and the detection operation of the liquid crystal display will be described in more detail.

신호 제어부(600)는 외부 장치(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 (MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.The signal controller 600 receives input image signals R, G, and B and an input control signal for controlling the display thereof from an external device (not shown). The input image signals R, G, and B contain luminance information of each pixel, and the luminance is a predetermined number, for example, 1024 (= 2 10 ), 256 (= 2 8 ), or 64 (= 2 6 ). It has two grays. Examples of the input control signal include a vertical sync signal Vsync, a horizontal sync signal Hsync, a main clock MCLK, and a data enable signal DE.

신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300) 및 영상 데이터 구동부(500)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 영상 주사 제어 신호(CONT1) 및 영상 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 영상 주사 제어 신호(CONT1)를 영상 주사부(400)로 내보내고, 영상 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 영상 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 또한 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 감지 주사 제어 신호(CONT3) 및 판독 제어 신호(CONT4)를 생성한 후, 감지 주사 제어 신호(CONT3)를 감지 주사부(700)에 내보내고 판독 제어 신호(CONT4)를 신호 판독부(800)에 내보낸다.The signal controller 600 receives the input image signals R, G, and B based on the input image signals R, G, and B and the input control signal, and generates operating conditions of the liquid crystal panel assembly 300 and the image data driver 500. After processing accordingly, generating the image scanning control signal CONT1 and the image data control signal CONT2, etc., the image scanning control signal CONT1 is sent to the image scanning unit 400, and the image data control signal CONT2 And output the processed image signal DAT to the image data driver 500. In addition, the signal controller 600 generates the sensing scan control signal CONT3 and the read control signal CONT4 based on the input control signal, and then outputs the sensing scan control signal CONT3 to the sensing scan unit 700 and read control. The signal CONT4 is sent to the signal reading unit 800.

영상 주사 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 영상 주사 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.The image scan control signal CONT1 includes a scan start signal STV indicating the start of scanning and at least one clock signal controlling the output of the gate-on voltage Von. The image scan control signal CONT1 may further include an output enable signal OE that defines a duration of the gate-on voltage Von.

영상 데이터 제어 신호(CONT2)는 한 화소행의 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 영상 데이터선(D1-Dm)에 영상 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 영상 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 영상 데이터 신호의 전압 극성(이하 공통 전압에 대한 영상 데이터 신호의 전압 극성을 줄여 영상 데이터 신호의 극성이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.The image data control signal CONT2 is a load signal for applying the image data signal to the horizontal synchronization start signal STH indicating the start of transmission of the image data DAT in one pixel row and the image data lines D 1 -D m . LOAD) and data clock signal HCLK. The image data control signal CONT2 is also an inversion signal for inverting the voltage polarity of the image data signal with respect to the common voltage Vcom (hereinafter referred to as the polarity of the image data signal by reducing the voltage polarity of the image data signal with respect to the common voltage). RVS) may be further included.

신호 제어부(600)로부터의 영상 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 영상 데이터 구동부(500)는 한 화소행의 화소에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 영상 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 영상 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.According to the image data control signal CONT2 from the signal controller 600, the image data driver 500 receives a digital image signal DAT for a pixel of one pixel row and corresponds to each digital image signal DAT. The gradation voltage is selected to convert the digital image signal DAT into an analog image data signal and then apply it to the corresponding image data lines D 1 -D m .

영상 주사부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 영상 주사 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 영상 주사선(G1-Gn)에 인가하여 이 영상 주사선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온시킨다. 그러면, 영상 데이터선(D1-Dm)에 인가된 영상 데이터 신호가 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.The image scanning unit 400 applies the gate-on voltage Von to the image scanning line G 1 -G n in response to the image scanning control signal CONT1 from the signal controller 600, thereby applying the image scanning line G 1 -G. n ) turns on the switching element Q connected. Then, the image data signal applied to the image data lines D 1 -D m is applied to the corresponding pixel through the turned-on switching element Q.

화소에 인가된 영상 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 액정 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통하여 원하는 영상을 표시할 수 있다.The difference between the voltage of the image data signal applied to the pixel and the common voltage Vcom is represented as the charging voltage of the liquid crystal capacitor Clc, that is, the pixel voltage. The arrangement of the liquid crystal molecules varies according to the magnitude of the pixel voltage, thereby changing the polarization of light passing through the liquid crystal layer 3. The change in polarization is represented as a change in the transmittance of light by the polarizer attached to the liquid crystal panel assembly 300, and thus a desired image may be displayed.

1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 영상 주사선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 영상 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.This process is repeated in units of one horizontal period (also referred to as "1H" and equal to one period of the horizontal sync signal Hsync and the data enable signal DE), thereby reproducing all image scanning lines G 1 -G n. ), A gate-on voltage Von is sequentially applied to the image data signal to all the pixels, thereby displaying an image of one frame.

한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 영상 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 영상 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 영상 데이터선을 통하여 흐르는 영상 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행반전, 점반전), 한 화소행에 인가되는 영상 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열반전, 점반전).When one frame ends, the state of the inversion signal RVS applied to the image data driver 500 is controlled so that the next frame starts and the polarity of the image data signal applied to each pixel is opposite to the polarity of the previous frame (" Invert frame "). In this case, the polarity of the image data signal flowing through one image data line is changed (eg, inversion of a row, inversion of a point) according to the characteristics of the inversion signal RVS within one frame, or the polarity of the image data signal applied to one pixel row. May differ from one another (eg, nirvana, point inversion).

감지 주사부(700)는 신호 제어부(600)로부터의 감지 주사 제어 신호(CONT3)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 감지 주사선(S1-SN)에 인가하여 이 감지 주사선(S1-SN)에 연결된 스위칭 소자(QS1, QS2)를 턴 온시키며, 이에 따라 광감지부 또는 접촉 감지부로부터의 감지 신호(VP1-VPM)가 턴 온된 스위칭 소자(QS1, QS2)를 통하여 해당 감지 신호선(P1-PM)에 인가된다.The sensing scan unit 700 applies the gate-on voltage Von to the sensing scan lines S 1 -S N in response to the sensing scan control signal CONT3 from the signal controller 600, thereby detecting the sensing scan lines S 1 -S. N) switching elements (Q S1, Q S2 sikimyeo turn on), thereby detecting a signal from the optical detector unit or the touch sensing (V P1 -V PM) that it is turned on switching devices (Q S1, Q S2 connected to) It is applied to the corresponding sensing signal line (P 1 -P M ) through.

신호 판독부(800)는 판독 제어 신호(CONT4)에 따라 감지 신호선(P1-PM)에 인가되어 있는 감지 신호(VP1-VPM)를 읽어 들인다. 신호 판독부(800)는 읽어 들인 감지 신호(VP1-VPM)를 증폭 및 필터링 등의 신호 처리를 한 후 디지털 신호(DSN)로 변환하여 외부 장치로 내보낸다. 외부 장치는 이 디지털 신호(DSN)에 대하여 적절한 연산 처리를 행하여 접촉 여부 및 접촉 위치를 알아내고 이에 기초한 영상 신호를 액정 표시 장치에 전송한다.The signal reading unit 800 reads the sensing signals V P1 -V PM applied to the sensing signal lines P 1 -P M in accordance with the read control signal CONT4. The signal reader 800 converts the read sensing signals V P1 -V PM into a digital signal DSN after signal processing such as amplification and filtering, and then outputs them to an external device. The external device performs appropriate arithmetic processing on the digital signal DSN to find out whether or not it has been touched and the contact position, and transmits an image signal based thereon to the liquid crystal display.

감지 동작은 앞서 설명한 표시 동작과 별도로 수행되며, 서로 영향을 받지 않는다. 한 행에 대한 감지 동작은 광감지부 및 접촉 감지부의 형성 밀도에 따라 1 수평 주기 또는 복수의 수평 주기마다 이루어진다. 또한 한 감지부에 대한 감지 동작은 매 프레임마다 반드시 이루어질 필요는 없으며 필요에 따라 복수의 프레임마다 한번씩 이루어질 수도 있다.The sensing operation is performed separately from the display operation described above, and is not affected by each other. The sensing operation for one row is performed every one horizontal period or a plurality of horizontal periods according to the formation density of the light sensing unit and the contact sensing unit. In addition, a sensing operation of one sensing unit does not necessarily need to be performed every frame, but may be performed once every plurality of frames as necessary.

한편, 본 발명의 실시예에서는 표시 장치로서 액정 표시 장치를 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 플라스마 표시 장치(plasma display device), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등과 같은 표시 장치에서도 동일하게 적용할 수 있다.Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, the liquid crystal display is described as a display device, but the present invention is not limited thereto, and the same may be applied to a display device such as a plasma display device and an organic light emitting display. Can be.

이러한 본 발명에 의하면, 컬럼 스페이서를 접촉 감지용 돌출부와 함께 형성하므로, 상이한 공정 조건이나 다른 공정 단계로 인한 문제가 줄어든다.According to the present invention, since the column spacer is formed together with the contact sensing protrusion, the problem due to different process conditions or different process steps is reduced.

또한 색 필터 하부에 컬럼 스페이서를 형성하므로, 색 필터의 두께 등의 불균형으로 인해 컬럼 스페이서와 접촉 감지용 돌출부의 간격이 일정하지 않아 액정 표시판 조립체의 위치에 따라 접촉 감지부의 감도 달리지는 것을 방지한다.In addition, since the column spacer is formed under the color filter, the distance between the column spacer and the contact sensing protrusion is not constant due to an imbalance such as the thickness of the color filter, thereby preventing the sensitivity of the touch sensing unit from varying depending on the position of the liquid crystal panel assembly.

더욱이, 접촉 감지용 돌출부 주위에 보호용 돌출부를 형성하여 접촉 감지용 돌출부에 인가되는 압력을 보호용 돌출부로 분산시키므로, 과도한 압력으로 인한 접촉 감지용 돌출부의 파손을 방지하여 접촉 감지부의 신뢰성을 향상시킨다.Furthermore, since a protective protrusion is formed around the touch sensing protrusion to distribute the pressure applied to the touch sensing protrusion to the protective protrusion, thereby preventing breakage of the touch sensing protrusion due to excessive pressure, thereby improving reliability of the touch sensing unit.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (13)

제1 기판,First substrate, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판,A second substrate facing the first substrate, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 복수의 화소,A plurality of pixels formed on the second substrate, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 감지 전극,A sensing electrode formed on the second substrate, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고 상기 감지 전극을 향하여 돌출된 접촉 감지용 돌출부,A contact sensing protrusion formed on the first substrate and protruding toward the sensing electrode; 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고 상기 감지 전극을 향하여 돌출된 보호용 돌출부, 그리고A protective protrusion formed on the first substrate and protruding toward the sensing electrode, and 상기 접촉 감지용 돌출부를 위에 형성되어 있는 공통 전극The common electrode formed on the contact sensing protrusion 을 포함하는 표시 장치.Display device comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 보호용 돌출부는 상기 접촉 감지용 돌출부와 함께 형성되는 표시 장치.And the protective protrusion is formed together with the touch sensing protrusion. 제1항에서,In claim 1, 상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 접촉 감지용 돌출부의 높이보다 큰 표시 장치.The height of the protective protrusion is greater than the height of the touch sensing protrusion. 제3항에서,In claim 3, 상기 보호용 돌출부는 상기 접촉 감지용 돌출부보다 0 내지 500Å 높은 표시 장치.The protective protrusion is 0 to 500 kHz higher than the touch sensing protrusion. 제3항에서,In claim 3, 상기 보호용 돌출부는 상기 감지 전극과 접촉되어 있는 표시 장치.The display protrusion is in contact with the sensing electrode. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 지지하며, 상기 접촉 감지용 돌출부와 상기 보호용 돌출부 사이에 형성되어 있는 스페이서를 더 포함하는 표시 장치.And a spacer which supports the first substrate and the second substrate and is formed between the contact sensing protrusion and the protective protrusion. 제6항에서,In claim 6, 상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 스페이서보다 작은 표시 장치.The display device having a height smaller than that of the spacer. 제6항에서,In claim 6, 상기 스페이서는 상기 접촉 감지용 돌출부와 함께 형성되는 표시 장치.The spacer is formed together with the touch sensing protrusion. 제6항에서,In claim 6, 상기 스페이서는 컬럼 스페이서인 표시 장치.The spacer is a column spacer. 접촉 감지부를 포함하는 표시 장치를 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing a display device including a touch sensor, 기판 위에 차단 부재를 형성하는 단계,Forming a blocking member on the substrate, 상기 차단 부재 또는 상기 기판 위에 위치에 따라 두께가 상이한 절연 물질을 도포하는 단계,Applying an insulating material having a different thickness depending on a position on the blocking member or the substrate, 상기 절연 물질에 빛을 조사하여 높이가 각각 상이한 접촉 감지용 돌출부, 보호용 돌출부 및 스페이서를 형성하는 단계,Irradiating the insulating material with light to form contact detecting protrusions, protective protrusions, and spacers having different heights, respectively; 상기 기판 및 상기 차단 부재 위에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고Forming a color filter on the substrate and the blocking member, and 상기 색필터, 노출된 차단 부재 및 상기 접촉 감지용 돌출부 위에 도전체를 도포하는 단계Applying a conductor on the color filter, the exposed blocking member, and the contact sensing protrusion; 를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.Method of manufacturing a display device comprising a. 제10항에서,In claim 10, 상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 접촉 감지용 돌출부의 높이보다 높은 표시 장치의 제조 방법.And a height of the protective protrusion is higher than a height of the touch sensing protrusion. 제11항에서,In claim 11, 상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 접촉 감지용 돌출부의 높이보다 0 내지 500Å 높은 표시 장치의 제조 방법.And a height of the protective protrusion is 0 to 500Å higher than a height of the touch sensing protrusion. 제11항에서,In claim 11, 상기 보호용 돌출부의 높이는 상기 스페이서의 높이보다 낮은 표시 장치의 제조 방법.And a height of the protective protrusion is lower than a height of the spacer.
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