KR20080048345A - 액정표시장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20080048345A
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문수환
김태환
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치와 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 제1기판과, 제1기판에 대향 부착되는 제2기판 및 제1기판과 제2기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정패널과; 액정패널의 배면으로 빛을 조사하는 광원을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 액정표시장치를 구성하는 제1기판은 제1절연기판의 가장자리를 따라 형성되어 있는 적어도 하나의 센서용 박막트랜지스터를 포함하고, 제2기판은 제2절연기판의 외곽에 형성되어 있는 외곽 블랙매트릭스와, 외곽 블랙매트릭스 상에 형성되어 있으며 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개된 공통전극 절개부가 형성되어 있는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.　이에 의하여, 센서용 박막트랜지스터의 출력신호가 액정층의 구동상태와 무관해져 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

액정표시장치와 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도1은 본 발명의 제1실시예에 따르는 액정패널의 단면도,
도2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 액정표시장치의 구성도,
도3는 상기 제1실시예의 변형 실시예에 따르는 액정패널의 단면도,
도4는 본 발명의 제2실시예에 따르는 액정패널의 단면도,
도5는 본 발명의 제2실시예에 따르는 액정표시장치의 구성도,
도6a 내지 도6d는 본 발명에 따르는 컬러필터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정표시장치 2 : 제어부
3 : 리드아웃 집적회로 4 : 인버터
5 : 광원 6 : 구동부
10 : 액정패널 100 : 제1기판
200 : 제2기판 210 : 제2절연기판
220 : 외곽 블랙매트릭스 225 : 광투과홀
230 : 컬러필터 240 : 오버코트막
250 : 공통전극 255 : 공통전극 절개부
본 발명은, 센서용 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치와 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 센서용 박막트랜지스터의 출력신호가 액정층의 구동상태와 무관하여 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있는 액정표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정패널과, 액정패널의 배면으로 빛을 공급하는 광원을 포함한다. 여기서, 액정패널은 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판과, 박막트랜지스터 기판과 대면하는 컬러필터 기판 및 양 기판 사이에 충진된 액정층을 포함한다. 박막트랜지스터 기판에는 화소전극이 형성되어 있고, 컬러필터 기판에는 공통전극이 형성되어 있다. 액정표시장치는 화소전극과 공통전극 각각에 공급된 전압에 의하여 형성된 전계에 따라 액정층의 배열을 변화시켜 액정층의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.
최근, 광원의 소비전력을 절감하기 위하여, 외부 광량에 따라 광원의 휘도를 조절할 수 있는 액정표시장치가 개발되고 있다. 또한, 키보드 등의 별도의 입력수단을 사용하지 않고 액정패널의 화면에 나타난 문자나 특정위치에 사람의 손 또는 물체를 접촉시켜, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 처리할 수 있는 터치형 액정표시장치가 많이 개발되고 있다.
이러한 액정표시장치는 공통적으로 빛이 유입되면 광전류(Photo Current)가 흐르는 센서용 박막트랜지스터를 포함한다. 광전류는 유입되는 빛의 양에 따라 흐르는 광전류의 수준이 변화된다.
그러나, 센서용 박막트랜지스터는 액정층의 구동상태에 따라 센서용 박막트랜지스터로 유입되는 빛의 양이 달라져 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 센서용 박막트랜지스터 상에는 화소전극이 마련되어 있고, 화소전극 상에는 공통전극이 마련되어 있으며, 양 전극 사이에는 양 전극에 의하여 형성된 전계에 의하여 액정분자의 배열이 변화되는 액정층이 위치하는 구조에서, 화상을 구현하기 위하여 전계에 따라 액정층이 구동될 때 외부로부터 유입되는 빛은 액정분자의 배열상태에 따라 그 양이 달라지게 된다. 이에 따라, 센서용 박막트랜지스터는 외부로부터 유입되는 빛의 양을 정확하게 감지하지 못하게 되어 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 센서용 박막트랜지스터의 출력신호가 액정층의 구동상태와 무관하여 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 센서용 박막트랜지스터의 출력신호가 액정층의 구동상태와 무관하여 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1기판과, 제1기판에 대향 부착되는 제2기판 및 제1기판과 제2기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정패널과; 액정패널의 배면으로 빛을 조사하는 광원을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 제1기판은 제1절연기판의 가장자리를 따라 형성되어 있는 적어도 하나의 센서용 박막트랜지스터를 포함하고, 제2기판은 제2절연기판 상에 형성되어 있으며 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개된 공통전극 절개부를 갖는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의하여 달성된다.
여기서, 제2기판은 제2절연기판과 공통전극 사이에 제2절연기판의 외곽에 형성되어 있는 외곽 블랙매트릭스를 더 포함하고, 외곽 블랙매트릭스에는 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개된 광투과홀이 마련되어 있을 수 있다.
그리고, 제1기판과 제2기판의 가장자리를 따라 형성되어 제1 기판과 제2기판을 상호 접합시키는 실런트를 더 포함하며, 액정층은 실런트의 안쪽에 위치하고 있으며, 센서용 박막트랜지스터는 실런트의 바깥쪽에 마련되어 있을 수 있다.
또한, 제1기판과 제2기판의 가장자리를 따라 형성되어 제1 기판과 제2기판을 상호 접합시키는 실런트를 더 포함하며, 액정층은 실런트의 안쪽에 위치하고 있으며, 센서용 박막트랜지스터는 실런트의 안쪽에 실런트에 인접하여 마련되어 있을 수 있다.
여기서, 센서용 박막트랜지스터는, 게이트 전극과; 게이트 전극 상에 형성되어 있으며 외부에서 입사되는 빛의 양에 따라 전류량이 변화하는 반도체층과; 게이트 전극을 중심으로 서로 분리되어 반도체층 상에 형성되어 있는 소스 전극 및 드 레인 전극을 포함할 수 있다.
그리고, 제1기판은, 소스 전극이 분지되어 있는 데이터선과; 데이터선과 나란히 형성되어 드레인 전극으로부터 출력된 전류량을 제어부로 전달하는 리드아웃라인과; 드레인 전극과 리드아웃라인 사이를 연결하는 센서용 전극을 포함할 수 있다.
또한, 광원을 구동시키는 인버터와; 인버터를 제어하는 제어부와; 리드아웃라인으로부터 입력 받은 전류량을 외부광량신호로 변환하여 제어부로 공급하는 리드아웃 집적회로를 더 포함하며, 제어부는 입력 받은 외부광량신호에 기초하여 인버터를 제어하여 광원의 휘도를 조절할 수 있다.
그리고, 액정패널의 일측에 연결되어 제1기판에 마련된 복수의 신호선에 화상을 구현하기 위한 구동신호를 공급하는 구동부와; 구동부를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와, 리드아웃라인으로부터 입력 받은 전류량을 위치감지신호로 변환하여 제어부로 공급하는 리드아웃 집적회로를 더 포함하며, 제어부는 입력 받은 위치감지신호에 기초하여 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 상기 구동부에 공급할 수 있다.
또한, 공통전극 절개부의 폭은 광투과홀의 폭과 같거나 클 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따라, 제1절연기판에 센서용 박막트랜지스터를 형성하여 제1기판을 준비하는 단계와; 제2절연기판 상에 공통전극을 형성한 후, 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개되도록 공통전극을 패터닝하여 제2기판을 준비하는 단계와; 1기판과 제2기판 사이에 액정층이 위치하도록 제1기판 과 제2기판을 상호 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의하여 달성된다.
여기서, 제2기판을 준비하는 단계는, 공통전극의 형성 전에 제2절연기판의 가장자리를 따라 외곽 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 외곽 블랙매트릭스이 형성은, 제1절연기판 상에 외곽 블랙매트릭스를 도포하는 단계와; 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개되도록 외곽 블랙매트릭스를 패터닝하여 광투과홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 공통전극을 패터닝하는 단계는, 공통전극의 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역을 노출시키는 개구부를 갖도록 감광막을 공통전극 상에 형성하는 단계와; 공통전극을 식각하여 개구부에 의하여 노출된 공통전극을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치와 이의 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제1실시예에 따르는 액정표시장치는 외부의 광량변화에 따라 인버터를 제어하여 광원의 휘도를 제어할 수 있는 장치이다. 이하의 설명에서는, 종래와 구별되는 구성 및 작용에 대하여 설명하도록 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 공지의 기술에 따른다.
액정표시장치(1, 도2참조)는, 도1에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 기판(100)(이하, 제1 기판이라 정의한다)과, 제 1 기판(100)에 대향하여 결합되어 있는 컬러필터 기판(200)(이하, 제2 기판이라 정의한다), 및 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 사이에 위치하는 액정층(300)으로 이루어진 액정패널(10)을 포함한다. 그리고, 액정패널(10)은 비발광소자이기 때문에, 액정패널(10)의 후방에는 광원(5, 도3참조)이 위치한다.
먼저, 제 1 기판(100)에 대하여 설명한다.
제1기판(100)은, 도시하지 않았으나, 상호 평행하게 형성된 복수의 게이트 배선, 구동전압선, 저장용량선 및 이들과 교차하도록 형성된 데이터 배선과 리드아웃라인(163)을 포함한다. 상기 복수의 신호선 들은 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 제 1 절연기판(110) 상에 형성되어 있다.
게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 미도시)가 형성되어 있다. 그리고, 제1절연기판(110)의 외곽(비표시영역)에는, 도1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 유입되는 빛의 양에 따라 광전류(photo current)를 발생시키는 센서용 박막트랜지스터(ST)가 형성되어 있다.
이하에서는, 센서용 박막트랜지스터(ST)를 중심으로 설명하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터는 공지의 기술에 따른다.
센서용 박막트랜지스터(ST)는 게이트 전극(120), 게이트 절연막(130), 반도체층(140), 저항성 접촉층(151, 152), 소스전극(161) 및 드레인 전극(162)을 포함한다.
게이트 전극(120)은 게이트선(미도시)로부터 분지되어 있으며, 금속 단일층 또는 다중층일 수 있으며, 몰리브덴, 망간, 텅스텐, 니켈, 알루미늄, 크롬, 금, 은 및 이들의 합금 등을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(130)은 게이트 전극(120)을 덮고 있다. 게이트 절연막(130)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등의 절연물질로 이루어지며 제 1 절연기판(110)의 전면에 형성되어 있다.
그리고, 게이트 전극(120)이 위치한 게이트 절연막(130) 상에는 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(140)과, n형 불순물이 고농도 도핑된 n+ 수소화 비정질 실리콘으로 이루어진 저항성 접촉층(151, 152)이 순차적으로 형성되어 있다. 여기서, 저항성 접촉층(151, 152)은 게이트 전극(120)을 중심으로 양쪽이 분리되어 있다. 그리고, 반도체층(140)은 유입되는 빛의 양에 따라 광전류(photo current)가 흐른다. 또한, 전술한 실시예와 달리, 반도체층(140)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있음은 물론이다.
저항 접촉층(151, 152) 상에는 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)이 형성되어 있다. 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)은 게이트 전극(120)과 같이 금속 단일층 또는 다중층을 수 있으며, 복수의 금속 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 소스 전극(161)은 게이트선(미도시)과 교차하는 데이터선(미도시)으로부터 분지되어 있으며, 드레인 전극(162)은 게이트 전극(120)을 중심으로 소스 전극(161)으로부터 분리되어 있다.
이러한 구조의 센서용 박막트랜지스터(ST)는 반도체층(140)에 소정의 빛이 센싱(sensing)되면 센싱된 광량에 따라 소스 전극(161)에서 채널을 경유하여 드레인 전극(162)의 타단으로 흐르는 광전류 패스(Photo Current Pass)가 발생된다.
드레인 전극(162)로부터 출력된 광전류의 전류량은 리드아웃라인(163)으로 전달된다. 리드아웃라인(163)은 데이터선(미도시)과 평행하게 마련되어 있다. 리드아웃라인(163)은 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)과 동일한 재질로, 동시에 형성된다.
소스 전극(161), 드레인 전극(162) 및 리드아웃라인(163) 상에는 보호막(170)이 형성되어 있다. 보호막(170)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)와 센서용 박막트랜지스터(ST)를 덮고 있으며, 드레인 전극(162)의 일부와 리드아웃라인(163)의 일부를 노출시키는 제1보호막 접촉구(171)와 제2보호막 접촉구(172)가 형성되어 있다. 보호막(170)은 아크릴계의 유기막일 수 있다.
보호막(170) 상에는 투명의 도전물질로 이루어진 화소전극(185)과 센서용 전극(180)이 형성되어 있다. 화소전극(185)은, 도시되지 않았으나, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극과 연결되어 있다. 센서용 전극(180)은 제1보호막 접촉구(171)와 제2보호막 접촉구(172)를 통하여 드레인 전극(162)과 리드아웃라인(163) 사이를 연결한다. 즉, 드레인 전극(162)으로부터 출력된 전류량은 센서용 전극(180)을 통하여 리드아웃라인(163)으로 전달된다.
다음, 제 2 기판(200)에 대하여 설명한다. 제2기판(200)은, 제 1 기판(100)과 마찬가지로, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 제 2 절연기판(210) 상에 격자무늬 형상으로 형성된 블랙매트릭스(미도시) 및 제2절연기판(210)의 가장자리를 따라 형성되어 있는 외곽 블랙매트릭스(220)와, 블랙매트릭스(미도시)의 사이영역에 반복하여 형성된 적색, 녹색 및 청 색 또는 청록색, 자홍색 및 노란색의 3원색으로 이루어진 컬러필터(230), 블랙매트릭스(미도시), 외곽 블랙매트릭스(220) 및 컬러필터(230) 상에 형성된 오버코트막(240) 및 오버코트막(240) 상에 형성된 공통전극(250)을 포함한다.
블랙매트릭스(미도시)는 적색, 녹색 및 청색(RGB)의 3원색 또는 청록색, 자홍색 및 노랑색의 3원색을 갖는 컬러필터(230)의 색 사이를 구분하여 인접한 화소 사이의 빛샘 현상을 방지하고, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)에 빛이 입사되는 것을 막아 화질의 불량을 방지한다. 이러한 블랙 매트릭스(미도시)는 빛을 차단하기 위해 검은색 계통의 안료가 첨가된 감광성 유기물질로 만들 수 있다. 여기서, 검은색 계통의 안료로는 카본블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 사용할 수 있다.
제2절연기판(210)의 가장자리를 따라 형성된 외곽 블랙매트릭스(220)는 빛샘을 방지한다. 외곽 블랙매트릭스(220)는 제1기판(100)과 제2기판(200)이 합착될 때 제1기판(100)의 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 영역이 절개되어 형성된 광투과홀(225)을 포함한다. 광투과홀(225)을 통하여 입사된 외부의 빛은 센서용 박막트랜지스터(ST)로 유입되게 된다.
RGB의 컬러필터(230)는 블랙매트릭스(미도시)를 경계로 반복 형성되어 있다. 컬러필터(230)은 광원(미도시)으로부터 조사되어 액정층(300)을 통과한 빛에 색상을 부여하는 역할을 한다. 이러한 컬러필터(230)는 일반적으로 착색 감광성 유기물질로 이루어지며, 공지의 안료분산법을 이용하여 만들어진다.
블랙매트릭스(미도시), 외곽 블랙매트릭스(240) 및 컬러필터(230) 상에는 오버코트막(240)이 형성되어 있다. 오버코트막(240)은 컬러필터(230)를 보호하고, 제 2 기판(200)의 컬러필터(230)를 평탄화 하며, 주로 아크릴계 에폭시 재료를 이용하여 만들어진다.
오버코트막(240) 상에는 공통전극(250)이 형성되어 있다. 공통전극(250)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 이러한 공통전극(250)은 제 1 기판(100)의 화소전극(185)과 함께 액정층(300)에 직접 신호전압을 인가하게 된다.
본 발명에 따르는 공통전극(250)은 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 영역이 절개된 공통전극 절개부(255)를 포함한다. 공통전극 절개부(255)에 의하여 센서용 박막트랜지스터(ST) 상에 위치하는 액정층(300)은 전계의 영향 없이 항상 일정하게 배열되게 된다. 즉, 센서용 박막트랜지스터(ST) 상에 공통전극(250)은 제거되어 있어 화소전극(185)과 전계를 형성할 수 없게 되므로, 화상을 구현하기 위하여 액정층(300)이 구동 되더라도 액정분자의 배열은 변화하지 않게 된다. 이에 따라, 광투과홀(225)을 통하여 외부로부터 유입되는 빛은 액정층(300)의 배열상태에 따라 빛의 투과량이 변화되지 않게 된다. 그러므로, 센서용 박막트랜지스터(ST)는 외부 광량의 변화에 대응하는 광량값을 센싱할 수 있게 되고, 외부 광량의 변화에 대응하는 광전류(Photo Current)가 발생하게 된다. 그러므로, 센서용 박막트랜지스터(ST)의 신뢰성 및 정확성이 개선된다. 공통전극 절개부(255)의 폭(d1)은 광투과홀(225)의 폭(d2)보다 같거나 크게 마련되어 있다. 이는, 광투과홀(225)을 통과한 빛이 공통전극(250)을 거치게 되면 빛의 투과량이 줄어들어 정확한 외부광량을 센싱하지 못하게 된다. 그러므로, 광투과홀(225)을 통과한 빛이 공통전극(250) 을 거치지 않도록 공통전극 절개부(255)의 폭(d1)은 광투과홀(225)의 폭(d2)보다 같거나 크게 마련되는 것이 바람직하다.
이어, 상술한 구조를 갖는 제1기판(100)과 제2기판(200)은 실런트(400)에 의하여 상호 결합된다. 그리고, 양 기판(100, 200) 사이의 공간에 진공주입 방법으로 액정을 주입하여 액정층(300)을 형성한다. 한편, 제1기판(100)과 제2기판(200) 중 어느 하나의 가장자리를 따라 실런트(400)를 형성하고, 실런트(400)의 안쪽에 액정을 적하하여 액정층(300)을 형성할 수도 있다. 여기서, 액정층(300)은 TN(Twisted Nematic)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드 중 어느 하나이다. 그리고, 센서용 박막트랜지스터(ST)는 실런트(400)의 안쪽에 실런트(400)에 인접하여 마련되어 있다. 이는, 본 발명에 따르는 센서용 박막트랜지스터(ST)는 화상의 구현과 무관하게 광원(5, 도2참조)의 휘도를 제어하기 위한 것이므로, 화상이 형성되지 않는 비표시영역에 마련되는 것이 바람직하기 때문이다.
이하, 도2를 참조하여 본 발명에 따르는 액정표시장치(1)에 대하여 설명한다. 이렇게 구성된 액정패널(10)의 후방에는 광원(5)이 배치된다. 광원(5)은 형광램프 또는 발광다이오드 일 수 있으며, 인버터(4)로부터 구동전압을 공급 받아 구동된다. 인버터(4)로부터 큰 구동전압이 광원(5)에 공급되면 광원(5)의 휘도가 상승되며, 작은 구동전압이 광원(5)에 공급되면 광원(5)의 휘도가 저하된다. 이렇게 광원(5)으로 전달되는 구동전압의 크기는 제어부(2)가 인버터(4)를 제어함으로써 이루어진다. 즉, 제어부는 광원 제어신호를 인버터(4)에 공급하여 광원(5)을 점멸 시키거나, 광원(5)의 휘도를 조절한다.
이러한 액정표시장치(1)는, 센서용 박막트랜지스터(ST)의 반도체층(140)에 소정의 빛이 센싱(sensing)되면 센싱된 광량에 따라 소스 전극(161)에서 채널을 경유하여 드레인 전극(162)으로 흐르는 광전류 패스(Photo Current Pass)가 발생된다. 광전류에 의하여 캐패시터(capacitor)에 전하가 충전되게 되며, 충전된 전하는 리드아웃라인(163)을 경유하여 리드아웃 집적회로(Read Out IC, 3)에서 읽혀지게 된다. 리드아웃 집적회로(3)는 리드아웃라인(163)으로부터 입력 받은 전류량을 외부광량신호로 변환하여, 이를 제어부(2)로 공급한다. 제어부(2)는 입력 받은 외부광량신호에 기초하여 구현중인 화상이 선명하게 보일 수 있도록 하는 광원(5)의 휘도값을 계산하고, 계산된 휘도값으로 광원(5)의 휘도를 변경할 수 있는 제어신호를 인버터(4)로 출력한다. 제어신호에 따라 인버터(4)는 구동전압을 변경하여 광원(5)으로 출력한다. 이에 따라, 외부 광량에 따라 광원(5)의 휘도를 조절할 수 있게 되고, 소비전력이 절감된다.
이하, 도3을 참조하여, 본 발명의 제1실시예의 변형 실시예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 제1실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하도록 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 제1실시예 및 공지의 기술에 따른다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하여 설명하도록 한다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 센서용 박막트랜지스터(ST)는 실린트(400)를 기준으로 바깥쪽에 위치하고 있다. 그리고, 제2기판(200)에 마련된 외곽 블랙매트릭스(200)는 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 영역이 절개된 광 투과홀(225)이 마련되어 있다. 그리고, 공통전극(250)에도 공통전극 절개부(255)가 마련되어 있다. 공통전극 절개부(255)는 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 위치에 마련되어 있다.
도3과 같이, 센서용 박막트랜지스터(ST)를 실런트(400)의 바깥쪽으로 이동시킴에 따라, 센서용 박막트랜지스터(ST) 상에는 액정층(300)이 위치하고 있지 않아서 액정층(300)의 구동상태에 따른 빛의 투과량의 변화가 없게 된다. 그러므로, 센서용 박막트랜지스터(ST)의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 제1실시예에서는 실런트(400) 안쪽에 존재하는 외곽 블랙매트릭스(200)의 크기가 제한되어 있어, 센서용 박막트랜지스터(ST)를 크게 만들지 못하는 제한이 있다. 그러나, 실런트(400)의 바깥쪽은 상대적으로 여유공간이 있기 때문에 센서용 박막트랜지스터(ST)를 더 크게 형성할 수 있다. 이에 따라, 외부의 빛을 더 용이하게 감지할 수 있어, 센서용 박막트랜지스터(ST)의 감도가 향상된다.
이하, 도4 및 도5를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따르는 액정표시장치에 대하여 설명한다. 제2실시예의 설명에서는 제1실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하도록 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 제1실시예 및 공지의 기술에 따른다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하여 설명하도록 한다.
제2실시예에 따르는 센서용 박막트랜지스터(ST)은 제1실시예에 따르는 센서용 박막트랜지스터(ST)와 구조 및 구동원리가 동일하다.
다만, 제2실시예에 따르는 센서용 박막트랜지스터(ST)는, 구체적으로 도시되 지 않았으나, 제1실시예와 달리 화상이 형성되는 표시영역에 위치하고 있으며, 각 픽셀(pixel) 마다 마련되어 있다. 그리고, 제2실시예에 따르는 센서용 박막트랜지스터(ST)는 제1실시예와 달리 블랙매트릭스(미도시)에 대응하는 영역에 마련되어 있지 않고, 도4에 도시된 바와 같이, 컬러필터(230)에 대응하는 영역에 마련되어 있다.
컬러필터(230) 상에는 오버코트막(240)이 마련되어 있으며, 오버코트막(240) 상에는 공통전극(250)이 형성되어 있다. 공통전극(250)은 제1실시예와 같이 공통전극 절개부(255)를 가지며, 공통전극 절개부(255)는 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
이러한 구조의 터치형 액정표시장치(1)는, 도5에 도시된 바와 같이, 액정패널(10)에 물체(500) 또는 사람의 손 등이 접촉될 때, 광원에서 조사된 빛은 액정패널(10)을 통과하고 물체(500)에 반사되어 센서용 박막트랜지스터(ST)에 입사된다. 이러한 빛에 의하여 센서용 박막트랜지스터(ST)에 광전류가 흐르게 된다. 광전류는 리드아웃라인(163)을 경유하여 리드아웃집적회로(Read Out IC, 3)에서 읽혀지게 된다. 리드아웃 집적회로(3)는 광전류를 위치감지신호로 변환하여 제어부(2)로 출력한다. 즉, 센서용 박막트랜지스터(ST)에서 센싱된 광량에 따른 리드아웃 집적회로(3)에서 검출된 신호가 달라지게 됨으로, 터치된 부분의 위치를 검출할 수 있다. 터치된 부분의 위치감지신호는 제어부(2)로 입력되어, 제어부(2)는 입력된 위치감지신호를 기초로 화상을 구현하기 위한 제어신호를 생성한다. 이러한 제어신호는 구동부(6)로 입력되고, 구동부(6)는 제어신호에 따라 구동신호를 복수의 신호선에 공급하여 화상을 구현하게 된다. 이러한 광전류는 일종의 광감지 신호로, 해당 위치에 대응하는 정보가 된다.
제2실시예에 따르는 공통전극(25)은 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 영역이 절개된 공통전극 절개부(255)를 포함한다. 즉, 센서용 박막트랜지스터(ST) 상에 공통전극(250)은 제거되어 있어 화소전극(185)과 전계를 형성할 수 없게 되므로, 화상을 구현하기 위하여 액정층(300)이 구동 되더라도 액정분자의 배열은 변화하지 않게 된다. 이에 따라, 물체(500)에 반사되어 유입되는 빛은 액정층(300)의 배열상태에 따라 빛의 투과량이 변화되지 않게 된다. 그러므로, 센서용 박막트랜지스터(ST)는 외부 광량의 변화에 대응하는 광량값을 센싱할 수 있게 되고, 외부 광량의 변화에 대응하는 광전류(Photo Current)가 발생하게 된다. 그러므로, 센서용 박막트랜지스터(ST)의 신뢰성 및 정확성이 개선된다.
이하에서는, 도6a 내지 도6d를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따르는 액정표시장치의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 공지의 방법에 따라 제 1 기판(100)을 제조한다. 제1기판(100)의 제조는 후술하는 컬러필터 기판(200)의 제조공정과 동시에 또는 별도의 공정으로 시간순서에 관련 없이 제조될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따르는 컬러필터 기판(200)의 제조방법은 다음과 같다.
우선, 도6a에 도시된 바와 같이, 제 2 절연기판(210) 상에 블랙매트릭스용액을 도포하여, 균일한 블랙매트릭스층(221)을 형성한다. 블랙매트릭스층(221)은 빛을 차단하기 위해 검은색 계통의 안료가 첨가된 유기물질로 만들 수 있다. 여기서, 검은색 계통의 안료로는 카본블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 사용할 수 있다. 블랙매트릭스층(221)은 스핀코팅 또는 슬릿코팅 등의 방법에 의하여 형성될 수 있다. 블랙매트릭스용액은 자외선에 노출된 부분이 제거되는 포지티브(positive)형 감광성 물질이거나, 이와 반대의 성질을 갖는 네거티브(negative)형 감광물질 일 수 있다.
다음, 도6b에 도시된 바와 같이, 소정패턴으로 개구부가 형성된 마스크(미도시)를 블랙매트릭스층(221, 도6a참조) 상에 위치시킨 후, 블랙매트릭스층(221, 도6a참조)을 노광한다. 연속하여 노광된 블랙매트릭스층(221, 도6a참조)을 현상하여 도6b와 같은 블랙매트릭스(미도시) 및 외곽 블랙매트릭스(220)를 형성한다. 형성된 블랙매트릭스(미도시)는 컬러필터(230, 도1참조) 사이를 구분하는 매트릭스 형상이다. 그리고, 외곽 블랙매트릭스(220)는 제2절연기판(210)의 가장자리를 따라 형성되어 있다. 여기서, 블랙매트릭스층(221, 도6a참조)의 패터닝 과정에서 외곽 블랙매트릭스(220)의 일영역이 절개된 광투과홀(225)이 동시에 형성되게 된다. 광투과홀(225)은 제1기판(미도시)과 제2기판(200)이 접합될 때 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하도록 형성된다.
이어, 공지의 방법에 따라 도6c에 도시된 바와 같이, 컬러필터(230)와 오버코트막(240)을 형성하고, 오버코트막(240) 상에 공통전극(250)을 형성한다.
그 후, 도6d에 도시된 바와 같이, 사진식각(photolithography)방법을 통하여 공통전극(250)을 패터닝하여 공통전극 절개부(255)를 형성한다. 구체적으로, 공통전극(250) 중에서 센서용 박막트랜지스터(ST)에 대응하는 영역을 노출시키는 개구 부(610)를 갖도록 감광막(600)을 공통전극(250) 상에 형성한다. 그 후, 공통전극(250)을 식각하여 개구부(610)에 의하여 노출된 공통전극(250)을 제거하여 공통전극 절개부(255)를 형성한다. 공통전극 절개부(255)는 제1기판(미도시)의 센서용 박막트랜지스터(미도시)에 대응하는 영역에 형성된다.
이에 의하여, 본 발명에 따르는 공통전극 절개부(255)를 갖는 공통전극(250)이 형성된 제2기판(200)이 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 센서용 박막트랜지스터의 출력신호가 액정층의 구동상태와 무관해져 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있는 액정표시장치가 제공된다.
또한, 센서용 박막트랜지스터의 출력신호가 액정층의 구동상태와 무관해져 센서용 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있는 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.

Claims (14)

  1. 제1기판과, 상기 제1기판에 대향 부착되는 제2기판 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정패널과;
    상기 액정패널의 배면으로 빛을 조사하는 광원을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 제1기판은 제1절연기판의 가장자리를 따라 형성되어 있는 적어도 하나의 센서용 박막트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2기판은 제2절연기판 상에 형성되어 있으며 상기 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개된 공통전극 절개부를 갖는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판은 상기 제2절연기판과 상기 공통전극 사이에 상기 제2절연기판의 외곽에 형성되어 있는 외곽 블랙매트릭스를 더 포함하고,
    상기 외곽 블랙매트릭스에는 상기 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개된 광투과홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판과 상기 제2기판의 가장자리를 따라 형성되어 상기 제1 기판과 상기 제2기판을 상호 접합시키는 실런트를 더 포함하며,
    상기 액정층은 상기 실런트의 안쪽에 위치하고 있으며,
    상기 센서용 박막트랜지스터는 상기 실런트의 바깥쪽에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판과 상기 제2기판의 가장자리를 따라 형성되어 상기 제1 기판과 상기 제2기판을 상호 접합시키는 실런트를 더 포함하며,
    상기 액정층은 상기 실런트의 안쪽에 위치하고 있으며,
    상기 센서용 박막트랜지스터는 상기 실런트의 안쪽에 상기 실런트에 인접하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 센서용 박막트랜지스터는,
    게이트 전극과;
    상기 게이트 전극 상에 형성되어 있으며 외부에서 입사되는 빛의 양에 따라 전류량이 변화하는 반도체층과;
    상기 게이트 전극을 중심으로 서로 분리되어 상기 반도체층 상에 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1기판은,
    상기 소스 전극이 분지되어 있는 데이터선과;
    상기 데이터선과 나란히 형성되어 상기 드레인 전극으로부터 출력된 전류량을 제어부로 전달하는 리드아웃라인과;
    상기 드레인 전극과 상기 리드아웃라인 사이를 연결하는 센서용 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원을 구동시키는 인버터와;
    상기 인버터를 제어하는 제어부와;
    상기 리드아웃라인으로부터 입력 받은 전류량을 외부광량신호로 변환하여 상기 제어부로 공급하는 리드아웃 집적회로를 더 포함하며,
    상기 제어부는 입력 받은 외부광량신호에 기초하여 상기 인버터를 제어하여 상기 광원의 휘도를 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 액정패널의 일측에 연결되어 상기 제1기판에 마련된 복수의 신호선에 화상을 구현하기 위한 구동신호를 공급하는 구동부와;
    상기 구동부를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와;
    상기 리드아웃라인으로부터 입력 받은 전류량을 위치감지신호로 변환하여 상기 제어부로 공급하는 리드아웃 집적회로를 더 포함하며,
    상기 제어부는 입력 받은 위치감지신호에 기초하여 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 상기 구동부에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 공통전극 절개부의 폭은 상기 광투과홀의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2기판은 상기 공통전극 절개부에 대응하는 상기 제2절연기판 상에는 컬러필터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제1절연기판에 센서용 박막트랜지스터를 형성하여 제1기판을 준비하는 단계와;
    상기 제2절연기판 상에 공통전극을 형성한 후, 상기 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개되도록 상기 공통전극을 패터닝하여 제2기판을 준비하는 단계와;
    상기 1기판과 상기 제2기판 사이에 액정층이 위치하도록 상기 제1기판과 상기 제2기판을 상호 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2기판을 준비하는 단계는,
    상기 공통전극의 형성 전에 상기 제2절연기판의 가장자리를 따라 외곽 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외곽 블랙매트릭스이 형성은,
    상기 제1절연기판 상에 외곽 블랙매트릭스를 도포하는 단계와;
    상기 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역이 절개되도록 상기 외곽 블랙매트릭스를 패터닝하여 광투과홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 공통전극을 패터닝하는 단계는,
    상기 공통전극의 상기 센서용 박막트랜지스터에 대응하는 영역을 노출시키는 개구부를 갖도록 감광막을 상기 공통전극 상에 형성하는 단계와;
    상기 공통전극을 식각하여 상기 개구부에 의하여 노출된 상기 공통전극을 제 거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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