KR20120019248A - 센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents
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Abstract
센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판은, 기판, 기판의 일면 상에 배치된 보호 기판, 기판의 타면 상에 배열되고, 보호 기판의 표면에서 반사된 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부, 및 복수의 광 센서부에 각각 대응하는 개구부를 포함하고, 복수의 광 센서부와 보호 기판 사이에 배치되어 반사광의 일부를 차단하는 반사광 차단 패턴을 포함한다.
Description
본 발명은 센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
센서 어레이 기판을 포함하는 표시장치는 손가락이나 펜 등으로 터치하여 데이터를 입력할 수 있다. 이러한 센서 어레이 기판을 포함하는 표시장치는 그 동작 원리에 따라 저항막 방식, 정전 용량 결합 방식, 및 광 센서 방식 등등이 있다.
저항막 방식은 일정량 이상의 압력을 가하여 전극 간에 발생하는 접촉에 의해 구동하는 방식이고, 정전 용량 방식은 손가락을 접촉함으로써 발생하는 정전 용량의 변화를 이용하여 구동하는 방식이다.
일반적으로, 저항막 방식 및 정전 용량 방식의 터치 스크린 패널은 상판 및 하판을 포함하는 표시 패널 외에 터치 패널이 별도로 구비되어, 전체적으로 광학적 특성이 저하되고, 표시 장치의 두께가 증가될 수 있었다.
이에, 광 센서를 표시 패널에 형성한 센서 어레이 기판을 개발하고 있다.
본 발명은 센서 어레이 기판을 포함하는 표시장치의 화상 품질을 향상시키기 위한 것으로, 신호 잡음에 의한 표시 품질의 저하를 최소로 하는 기술을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 신호 잡음에 의한 표시 품질의 저하를 최소로 할 수 있는 센서 어레이 기판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 신호 잡음에 의한 표시 품질의 저하를 최소로 하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판은, 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치된 보호 기판, 상기 기판의 타면 상에 배열되고, 상기 보호 기판의 표면에서 반사된 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부, 및 상기 복수의 광 센서부에 각각 대응하는 개구부를 포함하고, 상기 복수의 광 센서부와 상기 보호 기판 사이에 배치되어 상기 반사광의 일부를 차단하는 반사광 차단 패턴을 포함할 수 있다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판은, 일면 및 타면을 포함하는 기판, 상기 기판의 일면으로 입사되는 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부로, 상기 기판의 타면 상에 형성된 복수의 광 센서부, 및 상기 기판의 타면 상에 형성되고, 상기 복수의 광 센서부 각각에 대응하는 개구부를 포함하는 반사광 차단 패턴을 포함할 수 있다.
상기 해결하려는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치된 보호 기판, 상기 기판의 타면 상에 배열되고 상기 보호 기판의 표면에서 반사된 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부, 및 상기 복수의 광 센서부에 각각 대응하는 개구부를 포함하고 상기 복수의 광 센서부와 상기 보호 기판 사이에 배치되어 상기 반사광의 일부를 차단하는 반사광 차단 패턴을 포함하는 센서 어레이 기판, 상기 센서 어레이 기판과 대향하고 화소 전극을 포함하는 표시 기판, 및 상기 센서 어레이 기판과 상기 표시 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 설명하기 위한 배치도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 반사광 차단 패턴의 역할을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 구조물의 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2)을 설명하기 위한 배치도이다.
도 11은 도 10의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 반사광 차단 패턴의 역할을 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 구조물의 단면도들이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 반사광 차단 패턴의 역할을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 구조물의 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2)을 설명하기 위한 배치도이다.
도 11은 도 10의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 반사광 차단 패턴의 역할을 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 구조물의 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 센서 어레이 기판, 이를 포함하는 표시 장치, 및 이의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판(1) 및 이를 포함하는 표시 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 설명하기 위한 배치도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 포함하는 표시 장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 반사광 차단 패턴의 역할을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판(1)은 기판(10), 보호 기판(15), 복수의 광 센서부(S_1, S_2), 및 개구부(72)를 포함하는 반사광 차단 패턴(73)을 포함한다.
기판(10)의 일면 상에는 보호 기판(15)이 배치되고, 기판(10)의 타면 상에는 보호 기판(15)의 표면에서 반사된 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부(S_1, S_2)가 배열된다.
보호 기판(15)은 기판(10)의 일면 상에 배치되어, 외부 충격이나 압력에 의해 센서 어레이 기판(1)이 손상되지 않도록 보호하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 보호 기판(15)은 기판(10)과 실질적으로 동일한 물질일 수 있다. 예를 들어, 유리 등의 물질로 형성될 수 있다.
이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 기판(10)과 보호 기판(15) 사이에는 접착층(13)이 개재될 수 있다. 예를 들어, 기판(10)의 일면 상에 보호 기판(15)과 실질적으로 동일 또는 유사한 굴절률을 갖는 물질을 도포하여 기판(10)과 보호 기판(15)이 광학적 본딩(optical bonding)되도록 할 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 기판(10)의 일면과 보호 기판(15) 사이의 공간은 공기층으로 형성될 수도 있다.
복수의 광 센서부(S_1, S_2)는 기판(10)의 타면 상에 배치된다. 또한, 복수의 광 센서부(S_1, S_2)는 제1 및 제2 센서부(S_1, S-_2)와 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2) 등을 포함할 수 있다.
제1 센서부(S_1)가 형성된 영역의 기판(10) 상에는 차광 패턴(16)이 형성될 수 있다. 차광 패턴(16)은 제1 센서부(S_1)의 센서 반도체층(44)에 가시광선 파장대의 빛이 입사되는 것을 방지하고, 적외선 파장대의 빛은 투과시킬 수 있다.
한편, 제1 센서부(S_1)의 제1 센서 반도체층(44)이 주로 적외선 파장대의 빛을 감지하는 것으로 가정하면, 제1 센서 반도체층(44)은 밴드 갭(Band gap)이 작은 물질로 형성될 수 있다. 이 때, 가시광선 파장대의 빛이 제1 센서 반도체층(44)에 입사되면, 제1 센서 반도체층(44)은 가시광선 파장대의 빛을 감지하여 신호를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 센서부(S_1)의 오작동이 유발될 수 있다. 따라서, 가시광선 파장대의 빛에 의한 제1 센서부(S_1)의 오작동을 방지하기 위하여, 차광 패턴(16)을 형성할 수 있다.
한편, 차광 패턴(16)에 가시광선 파장대의 빛이 입사되는 경우, 차광 패턴(16)은 광기전력 효과에 의해 신호가 발생될 수 있다. 이에 의해, 가시광선 파장대의 빛이 제1 센서 반도체층(44)에 입사되는 것을 차단할 수 있다. 이러한 차광 패턴(16)은 비정질 실리콘(a-Si) 또는 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe)을 포함할 수 있고, 제1 센서 반도체층(44)에 비해 상대적으로 밴드갭(Band gap)이 높은 물질로 형성될 수 있다. 차광 패턴(16)은 섬 형상으로 형성될 수 있고, 제1 센서 반도체층(44)에 가시광선 파장대의 빛이 입사되지 않도록, 제1 센서 반도체층(44)과 중첩되도록 위치할 수 있다. 또한, 제1 센서 반도체층(44)의 경계가 차광 패턴(16)의 경계 내에 위치할 수 있다.
기판(10) 상에는 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선(20, 22)이 형성될 수 있다. 게이트 배선(20, 22)은 제1 방향, 예를 들어 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(20)과, 게이트선으로부터 돌출되어 돌기 형태로 형성된 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)의 게이트 전극(22)을 포함한다.
기판(10) 상에는 차광 패턴(16)과 전기적으로 연결된 그라운드 배선(23)이 형성될 수 있다. 그라운드 배선(23)은 가시광선을 흡수한 차광 패턴(16)에서 발생된 전압을 그라운드로 배출하는 기능을 할 수 있다. 이에 의해, 차광 패턴(16)이 제1 센서부(S_1)의 게이트 전극으로 기능할 수 있는 것을 방지할 수 있다. 즉, 차광 패턴(16)이 가시광선을 흡수하는 경우, 광기전력 효과에 의해 차광 패턴(16)에서 전압이 발생될 수 있어, 제1 센서부(S_1)에서 게이트 전극으로 작동할 가능성이 있고, 제1 센서부(S_1)의 오작동을 유발할 가능성이 있다. 따라서, 그라운드 배선(23)을 형성함으로써, 차광 패턴(16)에 의한 제1 센서부(S_1)의 오작동을 방지할 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 그라운드 배선(23)은 게이트선(20)과 실질적으로 평행하게 제1 방향, 예를 들어 기판(10)의 가로방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
기판(10), 차광 패턴(16), 게이트 배선(22) 및 그라운드 배선(23) 상에는 예를 들어 산화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성될 수 있다.
게이트 절연막(30) 상에는 게이트 배선(22)과 중첩되도록 수소화 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘 등의 반도체로 이루어진 반도체층(42)이 형성될 수 있다. 반도체층(42)은 예를 들어, 섬 모양으로 형성될 수 있다.
반도체층(42) 상에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 실리콘 등의 물질로 이루어진 오믹 콘택층(51, 52)이 형성될 수 있다.
한편, 게이트 절연막(30) 상에는 광을 감지하기 위해 센서부(S_1, S_2)에 포함된 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)은 비정질 실리콘(a-Si), 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe) 또는 미세결정 실리콘(mc-Si)을 포함하는 단일막 혹은 다중막 구조일 수 있다.
구체적으로, 제1 센서부(S_1)가 적외선 파장대의 빛을 감지할 경우, 제1 센서 반도체층(44)은 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe) 또는 미세결정 실리콘(mc-Si)을 포함할 수 있다. 제2 센서부(S_2)가 가시광선 파장대의 빛을 감지할 경우에는 제2 센서 반도체층(46)은 비정질 실리콘(a-Si) 또는 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 센서 반도체층(44)의 밴드갭(Band gap)은 제2 센서 반도체층(46)의 밴드갭보다 더 작을 수 있다. 이에 의해, 제1 센서 반도체층(44)은 적외선 파장대의 빛을 감지하여 신호를 발생시키고, 제2 센서 반도체층(46)은 가시광선 파장대의 빛을 감지하여 신호를 발생시킬 수 있다.
제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46) 상에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 실리콘 등의 물질로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(51, 52)이 형성될 수 있다.
오믹 컨택층 패턴(51, 52) 상에는 데이터 배선(61, 62, 63)이 형성될 수 있다. 데이터 배선(61, 62, 63)은 제2 방향, 예를 들어 세로 방향으로 형성되어 게이트선(20)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(60)과, 데이터선(60)으로부터 분지되어 반도체층(42)의 상부까지 연장되어 있는 소오스 전극(61)과, 소오스 전극(61)과 분리되어 있으며 게이트 전극(22) 또는 반도체층(42)의 채널부를 중심으로 소오스 전극(61)과 대향하도록 반도체층(42) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(62)과, 드레인 전극(62)으로부터 연장되어 센서 소오스 전극(64)과 연결되는 드레인 전극 확장부(63)를 포함할 수 있다.
이러한 데이터 배선(61, 62, 63)은 도 2에 도시한 바와 같이 오믹 컨택층 패턴(51, 52)과 직접 접촉하여 오믹 컨택(Ohmic contact)을 형성할 수 있다. 오믹 컨택층 패턴(51, 52)이 오믹 컨택의 역할을 수행하므로 데이터 배선(61, 62, 63)은 저저항 물질로 이루어진 단일층일 수 있다.
또한, 게이트 절연막(30) 상에는 데이터 배선(61, 62, 63)과 나란하게 센싱 배선(64, 65)이 형성될 수 있다. 센싱 배선(64, 65)은 데이터선과 나란히게 연장된 센싱 라인(미도시)과 드레인 전극 확장부(63)를 통해 드레인 전극(62)과 연결될 수 있다. 또한, 센싱 배선(64, 65)은 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46) 상부에 연장되어 형성된 센서 소오스 전극(64)과, 센싱 라인으로부터 분지되어 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46) 상부까지 연장되고 센서 소오스 전극(64)과 대향하는 센서 드레인 전극(65)를 포함할 수 있다.
이러한, 센싱 배선(64, 65)은 오믹 컨택층 패턴(51, 52)과 직접 접촉하여 오믹 컨택(Ohmic contact)을 형성할 수 있다. 센싱 배선(64, 65) 상술한 데이터 배선(61, 62, 63)과 실질적으로 동일한 구조의 동일한 물질로 형성될 수 있다.
반도체층(42), 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46), 데이터 배선(61, 62, 63) 및 센싱 배선(64, 65) 상에는 보호막(70)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 보호막(70)은 질화실리콘 또는 산화실리콘 등으로 이루어진 무기 물질, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 또는 플라즈마 화학기상증착(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 형성될 수 있다.
또한, 보호막(70)은 유기막의 우수한 특성을 살리면서도 노출된 반도체층(42) 및 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)을 보호하기 위하여 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(70) 상에는 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)과 중첩되도록, 센서 게이트 전극(84)이 형성될 수 있다. 센서 게이트 전극(84)은 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)에 바이어스(bias) 전압을 제공할 수 있다. 또한, 센서 게이트 전극(84)은 백라이트 유닛(미도시)에서 출사되는 빛이 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)에 입사되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 센서 게이트 전극(84)은 상술한 게이트 배선(23)과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 보호막(70) 상에는 제1 및 제2 차광막(82, 85)이 형성될 수 있다. 여기서, 제1 차광막(82)은 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)의 반도체층(42)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 제2 차광막(85)은 드레인 전극 확장부(63)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 차광막(82, 85)에 의해, 백라이트 유닛에서 출사되는 빛이 반도체층(42)과 드레인 전극 확장부(63)로 입사되는 것이 방지될 수 있다. 이에 의해, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)와 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)의 오작동이 방지될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 차광막(82, 85)은 상술한 게이트 배선(23)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 보호막(70) 상에는 그라운드 연결 배선(86)이 형성될 수 있다. 그라운드 연결 배선(86)은 게이트 절연막(30)과 보호막(70)에 형성된 비아홀을 통해 그라운드 배선(23)과 연결될 수 있다. 그라운드 연결 배선(86)은 차광 패턴(16)에 생성된 신호를 그라운드로 배출할 수 있으며, 이러한 그라운드 연결 배선(86)은 상술한 게이트 배선(23)과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)는 기판(10)상에 순차로 형성된 게이트 전극(22), 게이트 절연층(30), 반도체층(42), 오믹 컨택층 패턴(51, 52), 소오스전극, 드레인 전극(61, 62), 드레인 전극 확장부(63), 보호막(70)을 포함할 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)는 제1 및 제2 차광막(82, 85)를 더 포함할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)는 기판(10) 상에 순차로 형성된 게이트 절연층(30), 제1 또는 제2 센서 반도체층(44, 46), 센서 소오스 전극(64), 센서 드레인 전극(65), 보호막(70) 및 센서 게이트 전극(84)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 센서부(S_1)는 차광 패턴(16)과, 그라운드 배선(23) 및 그라운드 연결 배선(86)을 더 포함할 수 있다.
보호막(70), 센서 게이트 전극(84), 그라운드 연결 배선(86) 및 제1 및 제2 차광막(82, 85) 상에는 컬러 필터층(91, 92, 93)이 형성될 수 있다. 컬러 필터층(91, 92, 93)은 각 서브 화소(미도시) 영역을 투과한 빛이 색을 나타내도록 할 수 있다. 즉, 센서 어레이 기판과 대향하고 화소 전극을 포함하는 표시 기판(도 3의 200 참조) 상에 정의된 서브 화소 영역에서 투과되어 나오는 빛의 색을 결정한다. 여기서, 서브 화소 영역은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 색을 구현할 수 있다.
한편, 3개의 서브 화소 영역은 하나의 단위 화소 영역을 정의할 수 있다. 즉, 단위 화소 영역은 컬러 필터층(91, 92, 93)이 형성된 영역으로 정의될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 컬러 필터층(91, 92, 93)이 표시 기판(도 2의 200 참조) 상에 형성될 경우, 센서 어레이 기판은 컬러 필터층(91, 92, 93)을 포함하지 않을 수 있다. 다만, 이 경우, 표시 기판(도 2의 200 참조) 상에 형성된 컬러 필터층과 바로 대향하는 센서 어레이 기판 상의 영역이 단위 화소 영역으로 정의될 수 있다.
컬러 필터층(91, 92, 93) 상에는 블랙 매트릭스(black matrix; 95)가 형성될 수 있다.
블랙 매트릭스(95)는 광차단막 역할을 할 수 있으며, 화소 영역 이외의 영역에서 빛이 새는 것을 방지하여 화질을 개선하는 역할을 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(95)는 게이트 전극(22), 소오스 전극(61), 드레인 전극(62) 등이 형성된 비화소 영역 상에 형성될 수 있다. 나아가, 블랙 매트릭스(95)는 게이트 배선 및/또는 데이터 배선과 중첩하도록 형성되어 개구율을 극대화할 수 있다. 예를 들어, 블랙 매트릭스(95)는 크롬(Cr) 등의 불투명 물질을 포함할 수 있다.
컬러 필터층(91, 92, 93) 및 블랙 매트릭스(95) 상에는 단차를 평탄화 하기 위한 오버코트층(100)이 형성될 수 있다. 오버코트층(100)은 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)와 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)에 포함된 각종 배선과 공통전극(110) 사이의 기생 캐패시턴스의 발생을 감소시키기 위하여 상대 유전상수가 3.0~3.5인 물질로 형성될 수 있다. 한편, 오버코트층(100)은 유기막 또는 무기막으로 형성될 수 있는데, 평탄화 특성의 관점에서 유기막으로 형성될 수 있다. 이때, 오버코트층(100)은 투명한 유기물질로 형성될 수 있다.
오버코트층(100) 상에는 공통전극(110)이 형성될 수 있다. 공통전극(110)은 액정층(도 2의 300 참조)에 공통전압을 인가할 수 있다. 이러한, 공통전극(110)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어, ITO, IZO 또는 ZnO 등을 포함할 수 있다.
반사광 차단 패턴(73)은 복수의 광 센서부(S_1, S_2)와 보호 기판(15) 사이에 배치된다. 반사광 차단 패턴(73)은 복수의 광 센서부(S_1, S_2)에 각각 대응하는 개구부(72)를 포함하며, 보호 기판(15)의 표면에서 반사된 반사광의 일부를 차단한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반사광 차단 패턴(73)은 기판(10)의 일면 상에 형성될 수 있다. 반사광 차단 패턴(73)의 개구부(72)는 복수의 광 센서부(S_1, S_2)에 각각 대응한다. 더욱 구체적으로, 반사광 차단 패턴(73)의 개구부(72)는 제1 센서부(S_1)의 제1 센서 반도체층(44)을 노출시킬 수 있다.
나아가, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 반사광 차단 패턴(73)은 기판(10)의 일면 상에 전체적으로 형성될 수 있다. 반사광 차단 패턴(73)이 기판(10)의 일면 상에 전체적으로 형성된다고 함은, 기판(10)의 일면 중에서 반사광 차단 패턴(73)의 개구부(72)가 형성되는 복수의 광 센서부(S_1, S_2), 예를 들어 제1 센서부(S_1)의 제1 센서 반도체층(44)에 대응하는 영역 이외의 영역이 반사광 차단 패턴(73)으로 덮이는 것을 의미할 수 있다. 이 때, 반사광 차단 패턴(73)은 가시광선 파장대의 빛은 투과하되, 적외선 파장대의 빛은 차단하는 물질로 이루어질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛에서 출사되는 빛은 기판(10), 접착층(13), 및 보호 기판(15)의 통과하여, 보호 기판(15)의 표면에 도달할 수 있다. 이 때, 보호 기판(15)의 표면에 도달한 빛은, 보호 기판(15)의 표면에 형성된 이미지 패턴(Ia, Ib)에 의해 난반사가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로, 이미지 패턴(Ia, Ib)이 존재하는 표면에서는 난반사가 발생하고, 이미지 패턴(Ia, Ib)이 존재하지 않는 표면에서는 상기 빛이 보호 기판(15)을 통과하여 외부로 출사될 수 있다.
보호 기판(15) 표면에서 이미지 패턴(Ia, Ib)에 의해 난반사가 일어나면 반사광, 예를 들어 적외선이 발생할 수 있다. 이러한 반사광은 다시 보호 기판(15) 내를 통과하여 유입되어 기판(10)으로 입사될 수 있다.
이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 이미지 패턴(Ia)에서 발생한 난반사로 인해, 반사광은 임의의 방향으로 진행될 수 있다. 따라서, 제1 이미지 패턴(Ia)에서 발생한 반사광은 제1 이미지 패턴(Ia)에 대응하는 제1 센서부(Sa)로 진행하는 반사광(실선)뿐만 아니라, 제1 이미지 패턴(Ia)에 대응하지 않는 제3 센서부(Sc)로 진행하는 반사광(점선)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 이미지 패턴(Ib)에서 발생한 반사광도, 제2 이미지 패턴(Ib)에 대응하는 제2 센서부(S_2)로 진행하는 반사광(실선) 및 제2 이미지 패턴(Ib)에 대응하지 않는 제3 센서부(Sc)로 진행하는 반사광(점선)을 포함할 수 있다.
이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 각 센서부(S_1, S_2)에 대응하는 개구부(도 2의 72 참조)를 포함하는 반사광 차단 패턴(73)을 기판(10) 상에 배치하여, 빛의 산란으로 인해 각 이미지 패턴(Ia, Ib)에 대응하지 않는 센서부로 진행하는 반사광(점선)을 차단할 수 있다. 이에 따라, 신호 잡음 및 이미지 블러링에 의한 표시 품질의 저하를 감소 또는 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 복수의 광 센서부(S_1, S_2)가 적외선을 감지하는 제1 센서부(S_1)와 가시광선을 감지하는 제2 센서부(S_2)를 포함하고, 반사광 차단 패턴(73)의 개구부(72)가 제1 센서부(S_1)에만 대응하여 배치된 경우를 예시적으로 설명하였다. 그러나, 이는 하나의 예시이고, 백라이트 유닛에서 제공하는 빛의 종류 및 이미지 패턴에 의한 반사광의 종류 등 표시 장치의 종류에 따라 본 발명의 목적 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
나아가, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판(1)과 대향하고 화소 전극(미도시)을 포함하는 표시 기판(200)과, 센서 어레이 기판(1)과 표시 기판(200) 사이에 개재되는 액정층(300)을 포함한다.
더욱 구체적으로, 표시 기판(200)은 센서 어레이 기판(1)과 대향하며, 화소 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 화소 전극에는 스위칭 소자가 연결될 수 있다. 스위칭 소자는 화소 전극에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 화소 전극에 인가된 전압과 공통전극(110)에 인가된 전압에 의해 액정층(300)의 액정을 구동시켜 투과되는 빛의 양을 조절할 수 있다.
액정층(300)은 센서 어레이 기판(1)과 표시 기판(200) 사이에 개재될 수 있다. 화소 전극과 공통전극(110)의 전압차에 의해 액정층(300)의 빛의 투과율이 조절될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 구조물의 단면도들이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 기판(10)의 일면 상에 개구부(72)를 포함하는 반사광 차단 패턴(73)을 형성한다.
더욱 구체적으로, 반사광 차단 패턴용 물질을 기판(10)의 일면 상에 증착하여 반사광 차단막(미도시)을 형성할 수 있다. 이 후, 반사광 차단막을 패터닝하여 개구부(72)를 포함하는 반사광 차단 패턴(73)을 형성할 수 있다. 이 때, 개구부(72)는 예를 들어, 제1 센서부(S_1)가 형성될 영역에 대응되도록 정의될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 개구부(72)는 복수의 광 센서부(S_1, S_2)이 형성될 영역에 각각 대응되도록 정의될 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하여, 기판(10)의 타면 상에 차광 패턴(16), 게이트 배선(22)과 그라운드 배선(23), 및 게이트 절연막(30)을 순차로 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로, 기판(10)의 타면 상에, 예를 들어 비정질 실리콘(a-Si) 등을 플라즈마 강화 화학 기상 증착법을 통해 기판(10)상의 전면(全面)에 증착하여 비정질 실리콘(a-Si) 막을 형성할 수 있다. 이후, 비정질 실리콘을 패터닝하여 차광 패턴(16)을 형성할 수 있다. 이 때, 차광 패턴(16)은 제1 센서부(S_1)가 형성될 영역 상에 형성할 수 있다
이어서, 게이트 배선 및 그라운드 배선용 도전막을 적층한 후, 이를 패터닝 하여 게이트선(도 1의 20 참조), 게이트 전극(22) 및 그라운드 배선(23)을 형성할 수 있다. 이 때, 게이트 전극(22)은 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)가 형성될 영역에 형성할 수 있다. 그라운드 배선(23)은 차광 패턴(16)과 접촉하도록 형성할 수 있다.
이어서, 기판(10), 게이트 배선(22), 및 그라운드 배선(23) 상에 게이트 절연막(30)을 예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착법 또는 리액티브 스퍼터링(reactive sputtering)을 이용하여 증착할 수 있다. 게이트 절연막(30)은, 예를 들어 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 산질화규소(SiON), 및 SiOC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하여, 게이트 절연막(30) 상에 게이트 전극(22)과 중첩 되도록 반도체층(42)을 형성할 수 있다. 또한, 차광 패턴(16) 상에 차광 패턴(16)과 중첩되도록 예를 들어, 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe) 등으로 제1 센서 반도체층(44)을 형성할 수 있다. 나아가, 제2 센서 반도체층(46)은 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si) 등으로 형성할 수 있다.
이어서, 반도체층(42), 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46) 상에 오믹 컨택층 패턴(51, 52)을 형성할 수 있다. 그 후, 오믹 컨택층 패턴(51, 52) 상에 데이터 배선 및 센싱 배선용 도전막을 층착한 후, 이를 패터닝하여 데이터선(도 1의 60 참조), 소스 전극(61), 드레인 전극(62), 및 드레인 전극(62)으로부터 연장되어 센서 소스 전극(64)과 연결되는 드레인 전극 확장부(63)를 포함하는 데이터 배선(61, 62, 63)을 형성할 수 있다. 나아가, 센서 소스 전극(64)과 센서 드레인 전극(65)을 포함하는 센싱 배선(64, 65)를 형성할 수 있다.
이어서, 예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착법을 이용하여 보호막(70)을 증착할 수 있다. 예를 들어, 보호막(70)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)를 포함할 수 있다. 이어서, 게이트 절연막(30)과 보호막(70)을 패터닝하여 비아홀을 형성할 수 있다. 상기 비아홀을 통해 그라운드 배선(23)의 상면을 일부 노출시킬 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하여, 센서 게이트 전극, 제1 및 제2 차광막, 및 그라운드 연결 배선용 도전막을 증착하고, 이를 패터닝하여 센서 게이트 전극(84), 제1 및 제2 차광막(82, 85), 및 그라운드 연결 배선(86)을 형성할 수 있다.
상술한 단계 등을 통해, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT_1, TFT_2)와 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)를 형성할 수 있다.
이어서, 컬러 필터층 형성용 물질과 잉크젯 프린트 장치를 이용한 인쇄법, 그라비아(gravure) 인쇄법, 스크린 인쇄법, 및 사진 식각(photolithography) 방식 중 어느 하나의 방법을 이용하여, 보호막(70), 센서 게이트 전극(84), 그라운드 연결 배선(86) 및 제1 및 제2 차광막(82, 85) 상에 컬러 필터층(91, 92, 93)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 9를 참조하여, 컬러 필터층(91, 92, 93) 상에 블랙 매트릭스(95) 및 오버코트층(100)을 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 컬러 필터층(91, 92, 93) 상에 예를 들어, 스퍼터링을 이용하여 블랙 매트릭스(95)를 형성할 수 있다. 블랙 매트릭스(95)는 예를 들어, 백라이트 유닛에서 제공되는 빛을 차단하는 물질, 예를 들어 금속 물질을 포함할 수 있다.
이 후, 컬러 필터층(91, 92, 93) 및 블랙 매트릭스(95)가 형성된 기판(10) 상에 예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착법을 이용하여 유기막을 적층하여 오버코트층(100)을 형성할 수 있다. 이어서, 예를 들어 스퍼터링을 이용하여 오버코트층(100) 상에 ITO 또는 IZO 등을 증착하여 공통전극(110)을 형성할 수 있다.
상술한 단계 등을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판을 형성할 수 있다.
이어서, 다시 도 3을 참조하여, 화소 전극을 포함하는 표시 기판(200)을 센서 어레이 기판(1)에 대향하도록 배치하고, 센서 어레이 기판(1)과 표시 기판(200) 사이에 액정층(300)을 주입할 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 형성할 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2) 및 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법을 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2)을 설명하기 위한 배치도이고, 도 11은 도 10의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판의 반사광 차단 패턴의 역할을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2)은 반사광 차단 패턴(도 2의 73 참조)이 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴(75)을 포함한다는 점에서 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판(1)과 구별된다. 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 기판(1)과 실질적으로 동일한 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2), 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음을 제외하고는 상술한 센서 어레이 기판(1), 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법과 실질적으로 동일한 구조를 가진다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(2)의 반사광 차단 패턴은 기판(10)의 일면 상에 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴(75)을 포함한다. 이 때, 각 슬릿 패턴(75)은 복수의 광 센서부(S_1, S_2)에 각각 대응하고, 내부에 개구부(74)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 각 슬릿 패턴(75)은 개구부(74)를 둘러싸는 닫힌 도형을 형성할 수 있다. 즉, 각 슬릿 패턴(75)은 내부에 개구부(74)가 섬 형태로 형성된 것을 의미할 수 있다.
나아가, 도 10에 도시된 바와 같이, 개구부(74)는 복수의 광 센서부(S_1, S_2) 각각에 대응하도록 배치되고, 개구부(74)에 의해 복수의 광 센서부(S_1, S_2), 예를 들어 반사광을 감지하는 센서 반도체층(44, 46)이 노출될 수 있다. 예를 들어, 각 슬릿 패턴(75)은 각 광 센서부(S_1, S_2)를 둘러싸는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 도면에서는 개구부(74)를 포함하는 슬릿 패턴(75)이 적외선을 감지하는 제1 센서부(S_1) 및 가시광선을 감지하는 제2 센서부(S_2) 모두에 대응하여 배치된 경우를 도시하였으나, 몇몇 다른 실시예에서는 가시광선을 감지하는 제2 센서부(S_2)에는 슬릿 패턴(75)이 생략될 수도 있다.
또한, 복수의 슬릿 패턴(75)은 복수의 광 센서부(S_1, S_2) 상에 형성된 블랙 매트릭스(95)에 오버랩될 수 있다. 여기서, 복수의 슬릿 패턴(75)이 블랙 매트릭스(95)에 의해 오버랩된다는 것은, 각 슬릿 패턴(75)의 경계가 블랙 매트릭스(95)의 경계에 정렬되거나, 블랙 매트릭스(95)의 경계 내에 배치되어, 슬릿 패턴(75)의 경계가 블랙 매트릭스(95)로부터 돌출되지 않음을 의미할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 레이아웃 관점에서 블랙 매트릭스(95)가 형성되는 영역 안에 복수의 슬릿 패턴(75)이 형성될 수 있다. 이 때, 슬릿 패턴(75)은 가시광선선 파장대의 빛과, 적외선 파장대의 빛을 모두 차단하는 물질, 예를 들어 금속 물질로 형성될 수 있다.
도 4에서 상술한 바와 같이, 도 12를 참조하면, 백라이트 유닛에서 출사되는 빛이 기판(10), 접착층(13), 및 보호 기판(15)의 통과하여, 보호 기판(15)의 표면에 형성된 이미지 패턴(Ia, Ib)에 의해 난반사가 발생할 수 있다.
보호 기판(15) 표면에서 이미지 패턴(Ia, Ib)에 의해 난반사가 일어나면 반사광, 예를 들어 적외선이 발생할 수 있다. 이러한 반사광은 다시 보호 기판(15) 내로 유입되어 기판(10)으로 입사될 수 있다. 이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 이미지 패턴(Ia)에서 발생한 반사광은 임의의 방향으로 진행될 수 있다. 따라서, 제1 이미지 패턴(Ia)에서 발생한 반사광은 제1 이미지 패턴(Ia)에 대응하는 제1 센서부(Sa)로 진행하는 반사광(실선)뿐만 아니라 제1 이미지 패턴(Ia)에 대응하지 않는 제3 센서부(Sc)로 진행하는 반사광(점선)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 이미지 패턴(Ib)에서 발생한 반사광도, 제2 이미지 패턴(Ib)에 대응하는 제2 센서부(S_2)로 진행하는 반사광(실선) 및 제2 이미지 패턴(Ib)에 대응하지 않는 제3 센서부(Sc)로 진행하는 반사광(점선)을 포함할 수 있다.
이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 각 센서부(S_1, S_2)에 대응하는 개구부(도 11의 74 참조)를 포함하는 슬릿 패턴(75)을 배치하여, 빛의 산란으로 인해 각 이미지 패턴(Ia, Ib)에 대응하지 않는 센서부로 진행하는 반사광(점선)을 차단할 수 있다. 이에 따라, 신호 잡음 및 이미지 블러링에 의한 표시 품질의 저하를 감소 또는 방지할 수 있다.
도면에서는 복수의 광 센서부(S_1, S_2)를 적외선을 감지하는 제1 센서부(S_1)와 가시광선을 감지하는 제2 센서부(S_2)를 포함하되, 개구부(74)를 포함하는 슬릿 패턴(75)이 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)에 상관없이 배치된 경우를 예시적으로 설명하였다. 그러나, 이는 하나의 예시이고, 백라이트 유닛에서 제공하는 빛의 종류 및 이미지 패턴에 의한 반사광의 종류 등 표시 장치의 종류에 따라 본 발명의 목적 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
이하, 도 13 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3), 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법을 설명한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3)을 설명하기 위한 단면도이고, 도 14 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3)의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 구조물의 단면도들이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3)은 반사광 차단 패턴이 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴(77)을 포함하되, 복수의 슬릿 패턴(77)이 기판(10)의 타면 상에 배치된다는 점에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이 기판들(1, 2)과 구별된다. 설명의 편의를 위해, 상술한 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3), 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음을 제외하고는 상술한 센서 어레이 기판들(1, 2), 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법과 실질적으로 동일한 구조를 가진다.
먼저, 도 13을 참조하면, 기판(10)의 타면 상에 반사광 차단 패턴은 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴(77)을 포함한다.
더욱 구체적으로, 기판(10)의 일면 상에는 보호 기판(15)이 배치된다. 이 때, 기판(10)의 일면과 보호 기판(15) 사이에는 접착층(13)이 개재될 수 있다. 이 때, 각 슬릿 패턴(77)은 기판(10)의 타면 상에 배치된다. 이 때, 기판(10)의 타면은 보호 기판(15)과 대향하는 기판(10)의 일면의 반대쪽 면을 의미한다.
각 슬릿 패턴(77)은 개구부(76)를 포함하고, 복수의 광 센서부(S_1, S_2) 각각은 각 슬릿 패턴(77)의 개구부(76) 내에 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 각 개구부(76)는 광 센서부(S_1, S_2)의 센서 반도체층(44, 46)을 노출시킬 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 슬릿 패턴(77)의 개구부(76)에 광 센서부(S_1, S_2)의 센서 반도체층(44, 46)이 정렬되어 형성될 수 있다. 나아가, 슬릿 패턴(77) 상에 차광 패턴(16)이 형성될 수 있고, 차광 패턴(16)과 전기적으로 연결된 그라운드 배선(23)이 형성될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3)의 제조 방법을 설명한다.
도 14를 참조하여, 보호 기판(15)이 형성될 기판(10)의 일면의 반대쪽 면인 기판(10)의 타면 상에 복수의 슬릿 패턴(77)을 포함하는 반사광 차단 패턴을 형성한다. 더욱 구체적으로, 복수의 슬릿 패턴(77)은 복수의 광 센서부(S_1, S_2)가 형성될 영역에 각각 대응하여 배치할 수 있다. 나아가, 복수의 슬릿 패턴(77)은 개구부(76)를 포함하며, 개구부(76)는 복수의 광 센서부(S_1, S_2), 예를 들어 센서 반도체층(44, 46)에 대응하도록 형성할 수 있다.
이어서, 도 15를 참조하여, 복수의 슬릿 패턴(77)이 형성된 기판(10)의 타면 상에 차광 패턴(16), 게이트 배선(22)과 그라운드 배선(23), 및 게이트 절연막(30)을 순차로 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로, 복수의 슬릿 패턴(77)이 형성된 기판(10)의 타면 상에 차광 패턴용 증착막을 기판(10) 상의 전면(全面)에 증착하고, 이를 패터닝하여 차광 패턴(16)을 형성할 수 있다. 차광 패턴(16)은, 예를 들어 적외선을 감지하는 제1 센서부(S_1)가 형성될 영역 상에 선택적으로 형성할 수 있다. 게이트 배선(22)과 그라운드 배선(23), 및 게이트 절연막(30)의 형성 과정은 앞선 실시예에서 설명하였으므로 구체적인 설명을 생략한다.
이어서, 도 16을 참조하여, 게이트 절연막(30) 상에 게이트 전극(22)과 중첩되도록 반도체층(42)을 형성할 수 있다. 또한, 차광 패턴(16) 상에 차광 패턴(16)과 중첩되도록 제1 센서 반도체층(44)을 형성할 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)을 각각 포함하는 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)는 복수의 슬릿 패턴(77)에 각각 대응하도록 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1 및 제2 센서부(S_1, S_2)의 제1 및 제2 센서 반도체층(44, 46)은 복수의 슬릿 패턴(77)의 개구부(76)에 각각 정렬되도록 형성할 수 있다.
이어서, 다시 도 13을 참조하여, 상술한 실시예들과 실질적으로 동일한 후속 공정을 거쳐 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 어레이 기판(3) 및 이를 포함하는 표시 장치를 제조할 수 있다. 이 때, 기판(10)의 타면 상에 형성된 복수의 슬릿 패턴(77)은 복수의 광 센서부(S_1, S_2) 상에 형성된 블랙 매트릭스(95)에 오버랩되도록 배치할 수 있다. 다시 말하면, 각 슬릿 패턴(77)이 블랙 매트릭스(95)의 끝단에 정렬되거나 블랙 매트릭스(95)로부터 돌출되지 않도록 형성할 수 있다. 즉, 레이아웃 관점에서, 블랙 매트릭스(95)가 형성되는 영역 안에 복수의 슬릿 패턴(77)이 형성될 수 있다.
이처럼, 복수의 슬릿 패턴(77)이 복수의 광 센서부(S_1, S_2)가 배치된 기판(10)의 타면 상에 함께 형성됨으로써, 복수의 광 센서부(S_1, S_2)와 더욱 인접한 위치에서 이미지 패턴에 의해 산란된 빛 중 해당 이미지 패턴에 대응하지 않는 센서부로 진행하는 빛을 차단함으로써 센싱 위치를 더욱 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 13: 접착층
15: 보호 기판 22: 게이트 전극
30: 게이트 절연막 42: 반도체층
44: 제1 센서 반도체층 46: 제2 센서 반도체층
51, 52: 오믹 콘택층 패턴 61, 62, 63: 데이터 배선
64, 65: 센싱 배선 70: 보호막
72, 74, 76: 개구부 73: 반사광 차단 패턴
75, 77: 슬릿 패턴 82, 84: 제1, 제2 차광막
84: 센서 게이트 전극 91, 92, 93: 컬러 필터층
95: 블랙 매트릭스 100: 오버코트층
110: 공통 전극 200: 표시 기판
300: 액정층
15: 보호 기판 22: 게이트 전극
30: 게이트 절연막 42: 반도체층
44: 제1 센서 반도체층 46: 제2 센서 반도체층
51, 52: 오믹 콘택층 패턴 61, 62, 63: 데이터 배선
64, 65: 센싱 배선 70: 보호막
72, 74, 76: 개구부 73: 반사광 차단 패턴
75, 77: 슬릿 패턴 82, 84: 제1, 제2 차광막
84: 센서 게이트 전극 91, 92, 93: 컬러 필터층
95: 블랙 매트릭스 100: 오버코트층
110: 공통 전극 200: 표시 기판
300: 액정층
Claims (20)
- 기판;
상기 기판의 일면 상에 배치된 보호 기판;
상기 기판의 타면 상에 배열되고, 상기 보호 기판의 표면에서 반사된 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부; 및
상기 복수의 광 센서부에 각각 대응하는 개구부를 포함하고, 상기 복수의 광 센서부와 상기 보호 기판 사이에 배치되어 상기 반사광의 일부를 차단하는 반사광 차단 패턴을 포함하는 센서 어레이 기판. - 제1 항에 있어서, 상기 반사광 차단 패턴은,
상기 기판의 일면 상에 형성된 센서 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 기판과 상기 보호 기판 사이에 개재된 접착층을 더 포함하는 센서 어레이 기판. - 제1 항에 있어서, 상기 복수의 광 센서부 각각은,
상기 반사광을 감지하는 센서 반도체층을 포함하고, 상기 반사광 차단 패턴의 상기 개구부는 상기 센서 반도체층을 노출시키는 센서 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 반사광 차단 패턴은 상기 기판의 일면 상에 전체적으로 형성된 센서 어레이 기판. - 제5 항에 있어서,
상기 반사광 차단 패턴은 가시광선 파장대의 빛은 투과하되, 적외선 파장대의 빛은 차단하는 물질로 이루어진 센서 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 반사광 차단 패턴은 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴을 포함하되, 상기 복수의 슬릿 패턴은 상기 복수의 광 센서부에 대응하고 내부에 상기 개구부를 포함하는 센서 어레이 기판. - 제7 항에 있어서,
상기 각 슬릿 패턴은 상기 개구부를 둘러싸는 닫힌 도형을 형성하는 센서 어레이 기판. - 제7 항에 있어서,
상기 복수의 광 센서부 상에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하되, 상기 각 슬릿 패턴은 상기 블랙 매트릭스에 의해 오버랩된 센서 어레이 기판. - 제9 항에 있어서,
상기 각 슬릿 패턴은 금속 물질인 센서 어레이 기판. - 제7 항에 있어서,
상기 복수의 슬릿 패턴은 상기 기판의 타면 상에 형성되되, 상기 각 광 센서부는 상기 각 슬릿 패턴의 개구부 내에 배치된 센서 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 광 센서부는 적외선을 감지하는 제1 센서부와, 가시광선을 감지하는 제2 센서부를 포함하고, 상기 반사광 차단 패턴의 상기 개구부는 상기 제1 센서부에 대응하여 배치되는 센서 어레이 기판. - 일면 및 타면을 포함하는 기판;
상기 기판의 일면으로 입사되는 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부로, 상기 기판의 타면 상에 형성된 복수의 광 센서부; 및
상기 기판의 타면 상에 형성되고, 상기 복수의 광 센서부 각각에 대응하는 개구부를 포함하는 반사광 차단 패턴을 포함하는 센서 어레이 기판. - 제13 항에 있어서,
상기 기판의 일면 상에 배치된 보호 기판을 더 포함하되, 상기 반사광 차단 패턴은 상기 복수의 광 센서부와 상기 보호 기판 사이에 배치되는 센서 어레이 기판. - 제13 항에 있어서,
상기 복수의 광 센서부 각각은, 상기 반사광을 감지하는 센서 반도체층을 포함하고, 상기 반사광 차단 패턴의 상기 개구부는 상기 센서 반도체층을 노출시키는 센서 어레이 기판. - 제13 항에 있어서,
상기 반사광 차단 패턴은 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴을 형성하되, 상기 각 슬릿 패턴은 상기 복수의 광 센서부에 각각 대응하고 내부에 상기 개구부를 포함하는 센서 어레이 기판. - 제16 항에 있어서,
상기 복수의 광 센서부 상에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하되, 상기 각 슬릿 패턴은 상기 블랙 매트릭스에 의해 오버랩된 센서 어레이 기판. - 제17 항에 있어서,
상기 각 슬릿 패턴은 금속 물질인 센서 어레이 기판. - 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치된 보호 기판, 상기 기판의 타면 상에 배열되고 상기 보호 기판의 표면에서 반사된 반사광을 감지하는 복수의 광 센서부, 및 상기 복수의 광 센서부에 각각 대응하는 개구부를 포함하고 상기 복수의 광 센서부와 상기 보호 기판 사이에 배치되어 상기 반사광의 일부를 차단하는 반사광 차단 패턴을 포함하는 센서 어레이 기판;
상기 센서 어레이 기판과 대향하고 화소 전극을 포함하는 표시 기판; 및
상기 센서 어레이 기판과 상기 표시 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 표시장치. - 제19 항에 있어서, 상기 반사광 차단 패턴은 서로 분리되어 형성된 복수의 슬릿 패턴을 포함하되,
상기 각 슬릿 패턴은 상기 복수의 광 센서부에 각각 대응하여 내부에 상기 개구부를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스에 오버랩되어 상기 블랙 매트릭스로부터 돌출되지 않도록 형성된 표시장치.
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