KR101266768B1 - Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof - Google Patents
Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101266768B1 KR101266768B1 KR1020060052263A KR20060052263A KR101266768B1 KR 101266768 B1 KR101266768 B1 KR 101266768B1 KR 1020060052263 A KR1020060052263 A KR 1020060052263A KR 20060052263 A KR20060052263 A KR 20060052263A KR 101266768 B1 KR101266768 B1 KR 101266768B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- thin film
- film transistor
- gate
- driving voltage
- Prior art date
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 113
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 107
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 53
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 124
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 110
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 62
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 30
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 19
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 16
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
- G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
- G02F1/133514—Colour filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
- G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
본 발명은 문서, 이미지 스캔, 터치 입력 및 입력된 이미지를 화상에 구현할 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device having an image sensing function capable of realizing a document, an image scan, a touch input, and an input image to an image, and a manufacturing method thereof.
본 발명에 액정표시장치는 이미지 정보를 갖는 광을 센싱하기 위한 센서 박막 트랜지스터를 구비하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과; 제1 패턴 스페이서를 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 합착된 컬러필터 어레이 기판을 구비하고, 상기 컬러필터 어레이 기판은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판에서의 화소전극과 대응되는 화소영역 및 상기 센서 박막 트랜지스터에서 광을 수광하기 위한 수광부를 노출시키는 수광영역을 제외한 영역에 형성된 블랙 매트릭스와; 상기 수광영역 주변에서의 블랙 매트릭스와 중첩된 영역에 형성되어 백라이트에서 상기 수광영역 주변에서의 블랙 매트릭스 사이의 광경로를 차단하는 제2 패턴 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display device includes: a thin film transistor array substrate having a sensor thin film transistor for sensing light having image information; And a color filter array substrate bonded to the thin film transistor array substrate with a first pattern spacer interposed therebetween, wherein the color filter array substrate includes a pixel region corresponding to a pixel electrode of the thin film transistor array substrate and a sensor thin film transistor. A black matrix formed in a region other than a light receiving region exposing a light receiving unit for receiving light; And a second pattern spacer formed in an area overlapping with the black matrix around the light receiving area to block an optical path between the black matrix around the light receiving area in a backlight.
Description
도 1은 통상적인 TFT 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도. 1 is a plan view showing a portion of a conventional TFT array substrate.
도 2은 도 1에 도시된 TFT 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view of the TFT array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′. FIG.
도 3은 종래의 포토 센싱 소자를 나타내는 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a conventional photo sensing device.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 도면. 4 is a view showing a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선, Ⅲ-Ⅲ'선 및 Ⅳ-Ⅳ'선을 절취하여 도시한 단면도. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along lines II-II ', III-III', and IV-IV 'of FIG. 4;
도 6은 도 4에 도시된 하나의 화소를 개략적으로 나타내는 회로도. FIG. 6 is a circuit diagram schematically illustrating one pixel illustrated in FIG. 4.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도. 7 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to the present invention.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정도. 8A to 8E are flowcharts illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate having an image sensing function according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치의 센서 박막 트랜지스터가 광을 센싱하는 과정을 나타내는 모식도. 9 is a schematic diagram illustrating a process of sensing light by a sensor thin film transistor of a liquid crystal display according to the present invention.
도 10 및 도 11은 본 발명의 따른 포토 센싱 과정을 구체적으로 설명하기 위 한 회로도. 10 and 11 are circuit diagrams for explaining in detail the photo-sensing process according to the present invention.
도 12는 도시된 블랙 매트릭스에 의해 가려지는 영역과 개구되는 영역을 구분하는 도면. FIG. 12 is a diagram which distinguishes an area which is covered by an illustrated black matrix from an area which is opened; FIG.
도 13a 및 도 13b는 액정표시장치의 정상적인 포토 센싱 및 내부 반사에 따른 비정상적인 포토 센싱을 각각 나타내는 모식도. 13A and 13B are schematic diagrams illustrating abnormal photo sensing according to normal photo sensing and internal reflection of a liquid crystal display, respectively.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.14 is a sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도 15는 도 14에 도시된 액정표시장치 중 박막 트랜지스터 어레이 기판과 제2 패턴 스페이서 만을 도시한 평면도. FIG. 15 is a plan view illustrating only a thin film transistor array substrate and a second pattern spacer in the liquid crystal display shown in FIG. 14;
도 16는 도 14 및 15에 도시된 액정표시장치의 센서 박막 트랜지스터의 광센싱 과정을 나타내는 모식도. FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a light sensing process of a sensor thin film transistor of the liquid crystal display illustrated in FIGS. 14 and 15.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > Description of the Related Art
102 : 게이트 라인 104 : 데이터 라인 102: gate line 104: data line
106 : 제1 박막 트랜지스터 108a,108b,108c : 게이트 전극 106: first
110a,110b,110c : 소스 전극 112a,112b,112c : 드레인 전극 110a, 110b, 110c:
14, 114a,114b,114c : 활성층 115a,115b,115c,115d,115e : 접촉홀 14, 114a, 114b, 114c:
18, 118 : 화소전극 120 : 제1 스토리지 캐패시터 18, 118: pixel electrode 120: first storage capacitor
180 : 제2 스토리지 캐패시터 44,144 : 게이트 절연막 180: second storage capacitor 44,144: gate insulating film
50,150 : 보호막 140 : 센서 박막 트랜지스터 50,150: protective film 140: sensor thin film transistor
170 : 제2 박막 트랜지스터 152 : 제1 구동전압 공급라인 170: second thin film transistor 152: first driving voltage supply line
171 : 제2 구동전압 공급라인 155 : 제1 투명전극 패턴 171: second driving voltage supply line 155: first transparent electrode pattern
156 : 제2 투명전극 패턴 210 : 액정표시패널156: second transparent electrode pattern 210: liquid crystal display panel
205 : 백라이트205: backlight
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 문서, 이미지 스캔, 터치 입력을 할 수 있는 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. A conventional liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. To this end, a liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix form, and a driving circuit for driving the liquid crystal display panel.
액정표시패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 칼러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 패턴 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다. The liquid crystal display panel includes a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate facing each other, a pattern spacer positioned to maintain a constant cell gap between the two substrates, and a liquid crystal filled in the cell gap.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도 포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압신호를 화소 전극에 공급한다. The thin film transistor array substrate includes a gate line and a data line, a thin film transistor formed of a switch element at each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed of a liquid crystal cell and connected to the thin film transistor, and the like. It consists of a coated alignment film. The gate lines and the data lines are supplied with signals from the driving circuits through respective pad portions. The thin film transistor supplies a pixel voltage signal supplied to the data line in response to a scan signal supplied to the gate line.
칼라필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 칼라필터들과, 칼러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.The color filter array substrate includes color filters formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for separating the color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage commonly to the liquid crystal cells, .
액정표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라필터 어레이 기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다. The liquid crystal display panel is completed by separately manufacturing a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate, and then injecting and encapsulating a liquid crystal.
도 1은 종래 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a conventional liquid crystal display, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 "TFT"라 함)(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(18)을 구비한다. 그리고, TFT 어레이 기판은 화소전극(18)과 이전단 게이트 라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)를 구비한다. The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 1 and 2 includes a
TFT(6)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소 전극(18)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전 극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(14) 및 오믹접촉층(48)을 반도체 패턴(45)이라 명명한다.The TFT 6 includes a
이러한 TFT(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소 전극(18)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(18)은 보호막(50)을 관통하는 접촉홀(16)을 통해 TFT(6)의 드레인 전극(12)과 접속된다. 화소 전극(18)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(18)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(20)는 전단 게이트라인(2)과 화소전극(18)의해 형성된다. 게이트라인(2)과 화소전극(18) 사이에는 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)이 위치하게 된다. 이러한 스토리지 캐패시터(20)는 화소 전극(18)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다. The
이러한, 종래의 액정표시장치는 디스플레이 기능만을 가질 뿐 외부 문서 또는 이미지 등의 내용 화상으로 구현할 수 있는 등의 외부 이미지를 센싱하여 디스 플레이 할 수 있는 기능을 가지고 있지 않다. Such a conventional liquid crystal display device has only a display function and does not have a function of sensing and displaying an external image such as an external document or a content image such as an image.
도 3은 종래의 이미지 센싱소자를 나타내는 도면이다.(도 3에 도시된 이미지 센싱소자 내의 각 구성요소 들 중 통상의 TFT에 포함되는 구성요소는 도 1 및 2에 도시된 TFT의 구성요소와 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.)FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional image sensing device. (The elements included in a conventional TFT among the components in the image sensing device shown in FIG. 3 are the same as those of the TFTs shown in FIGS. 1 and 2. Reference numerals will be given.)
도 3에 도시된 이미지 센싱소자는 포토 TFT(40), 포토 TFT(40)와 접속된 스토리지 캐패시터(80), 스토리지 캐패시터(80)를 사이에 두고 포토 TFT(40)와 반대방향에 위치하는 스위치 TFT(6)를 구비한다. The image sensing device shown in FIG. 3 is a switch located opposite to the
포토 TFT(40)는 기판(42) 상에 형성된 게이트 전극(8)과, 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 게이트 전극(8)과 중첩되는 활성층(14), 활성층(14)과 전기적으로 접속되는 구동 소스전극(60), 구동 소스전극(60)과 마주보는 구동 드레인 전극(62)을 구비한다. 활성층(14)은 구동 소스전극(60) 및 구동 드레인 전극(62)과 중첩되게 형성되고 구동 소스전극(60)과 구동 드레인전극(62) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 구동 소스전극(60) 및 구동 드레인전극(62)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 이러한, 포토 TFT(40)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다.The photo TFT 40 is electrically connected to the
스토리지 캐패시터(80)는 포토 TFT(40)의 게이트 전극(8)과 접속된 스토리지 하부전극(72), 절연막(44)을 사이에 두고 스토리지 하부전극(72)과 중첩되게 형성되며 포토 TFT(40)의 구동 드레인 전극(62)과 접속된 스토리지 상부전극(74)을 구비한다. 이러한, 스토리지 캐패시터(80)는 포토 TFT(40)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
스위칭 TFT(6)는 기판(42) 상에 형성된 게이트 전극(8)과, 스토리지 상부전극(74)과 접속된 소스전극(10), 소스전극(10)과 마주보는 드레인전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. The switching
이러한, 구조를 가지는 이미지 센싱 소자의 구동을 간략하게 설명하면, 포토 TFT(40)의 구동 소스전극(60)에 예를 들어 약, 10V 정도의 구동전압이 인가됨과 아울러 게이트 전극(8)에 예를 들어, 약 -5V 정도의 역바이어스 전압이 인가되고 활성층(14)에 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 구동 소스전극(60)에서 채널을 경유하여 구동 드레인전극(62)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 발생된다. 광전류 패스는 구동 드레인전극(62)에서 스토리지 상부전극(74)으로 흐르게 됨과 동시에 스토리지 하부전극(72)은 포토 TFT(40)의 게이트 전극(8)과 접속되어 있으므로 스토리지 캐패시터(80)에는 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이 스토리지 캐패시터(80)에 충전된 전하는 스위치 TFT(6)에 전달되어 포토 TFT(40)에 의해 센싱된 이미지를 읽어낼 수 있게 된다. The driving of the image sensing device having the structure will be briefly described. For example, a driving voltage of about 10 V is applied to the driving
이와 같이 종래의 액정표시장치는 디스플레이를 위한 기능만을 가지고 종래의 이미지 센싱소자는 이미지를 센싱하는 기능만을 가진다. As such, the conventional liquid crystal display device has only a function for display, and a conventional image sensing device has only a function of sensing an image.
따라서, 본 발명의 목적은 문서, 사람의 지문 등의 이미지가 입력됨과 아울러 입력된 이미지를 화상에 나타낼 수 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having an image sensing function capable of inputting an image such as a document, a fingerprint of a person, etc. and displaying the input image on the image, and a manufacturing method thereof.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 이미지 정보를 갖는 광을 센싱하기 위한 센서 박막 트랜지스터를 구비하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과; 제1 패턴 스페이서를 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 합착된 컬러필터 어레이 기판을 구비하고, 상기 컬러필터 어레이 기판은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판에서의 화소전극과 대응되는 화소영역 및 상기 센서 박막 트랜지스터에서 광을 수광하기 위한 수광부를 노출시키는 수광영역을 제외한 영역에 형성된 블랙 매트릭스와; 상기 수광영역 주변에서의 블랙 매트릭스와 중첩된 영역에 형성되어 백라이트에서 상기 수광영역 주변에서의 블랙 매트릭스 사이의 광경로를 차단하는 제2 패턴 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention includes a thin film transistor array substrate having a sensor thin film transistor for sensing light having image information; And a color filter array substrate bonded to the thin film transistor array substrate with a first pattern spacer interposed therebetween, wherein the color filter array substrate includes a pixel region corresponding to a pixel electrode of the thin film transistor array substrate and a sensor thin film transistor. A black matrix formed in a region other than a light receiving region exposing a light receiving unit for receiving light; And a second pattern spacer formed in an area overlapping with the black matrix around the light receiving area to block an optical path between the black matrix around the light receiving area in a backlight.
상기 제1 및 상기 제2 패턴 스페이서는 불투명 포토아크릴 재질인 것을 특징으로 한다.The first and second pattern spacers may be made of an opaque photoacrylic material.
상기 제1 및 제2 패턴 스페이서는 동일 높이를 가지는 것을 특징으로 한다.The first and second pattern spacers may have the same height.
상기 제2 패턴 스페이서는 상기 센서 박막 트랜지스터의 수광부 주변을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.The second pattern spacer may surround the light receiving unit of the sensor thin film transistor.
상기 제2 패턴 스페이서는 상기 컬러필터 어레이 기판에서 돌출되어 상기 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 접촉되는 것을 특징으로 한다.The second pattern spacer may protrude from the color filter array substrate to be in contact with the thin film transistor array substrate.
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 상에 서로 교차되게 형성되어 상기 화소전극의 형성영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 위치하는 제1 박막 트랜지스터와; 상기 화소전극에 충전된 화소전압을 저장하는 제1 스토리지 캐패시터와; 상기 게이트 라인과 나란하게 위치하며 상기 센서 박막 트랜지스터에 제1 구동전압을 공급하는 제1 구동전압 공급라인과; 상기 제1 구동전압 공급라인과 나란하게 위치하며 상기 센서 박막 트랜지스터에 제2 구동전압을 공급하는 제2 구동전압 공급라인과; 상기 센서 박막 트랜지스터에 의해 센싱된 신호를 저장하기 위한 제2 스토리지 캐패시터와; 상기 제2 스토리지 캐패시터에 저장된 상기 센싱신호를 검출하기 위한 집적회로와; 상기 제2 스토리지 캐패시터 및 전단 게이트 라인과 접속됨과 아울러 상기 센싱 신호를 선택적으로 상기 집적회로에 공급하기 위한 제2 박막 트랜지스터와; 상기 화소영역을 사이에 두고 상기 데이터 라인과 나란하게 위치하며 상기 제2 박막 트랜지스터로부터의 센싱 신호를 집적회로에 전달하기 위한 센싱신호전달라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.A gate line and a data line formed on the substrate so as to cross each other to define a formation region of the pixel electrode; A first thin film transistor positioned at an intersection of the gate line and the data line; A first storage capacitor storing a pixel voltage charged in the pixel electrode; A first driving voltage supply line positioned parallel to the gate line and supplying a first driving voltage to the sensor thin film transistor; A second driving voltage supply line positioned parallel to the first driving voltage supply line and supplying a second driving voltage to the sensor thin film transistor; A second storage capacitor for storing a signal sensed by the sensor thin film transistor; An integrated circuit for detecting the sensing signal stored in the second storage capacitor; A second thin film transistor connected to the second storage capacitor and a front gate line and selectively supplying the sensing signal to the integrated circuit; And a sensing signal transfer line positioned parallel to the data line with the pixel region therebetween and configured to transfer a sensing signal from the second thin film transistor to an integrated circuit.
상기 센서 박막 트랜지스터는 상기 제2 구동전압 공급라인에서 신장된 제1 게이트 전극과; 상기 제1 게이트 전극을 덮도록 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제1 게이트 전극과 중첩되는 제1 반도체 패턴과; 상기 제1 반도체 패턴과 접촉되며 상기 제1 구동전압 공급라인과 전기적으로 접속 된 제1 소스전극과; 상기 제1 소스전극과 마주보는 제1 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The sensor thin film transistor may include a first gate electrode extending from the second driving voltage supply line; A gate insulating film formed to cover the first gate electrode; A first semiconductor pattern overlapping the first gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A first source electrode in contact with the first semiconductor pattern and electrically connected to the first driving voltage supply line; And a first drain electrode facing the first source electrode.
상기 센서 박막 트랜지스터의 수광부는 상기 제1 소스전극과 제1 드레인전극 사이에 위치하며 상기 제1 반도체 패턴의 일부인 채널영역인 것을 특징으로 한다.The light receiving part of the sensor thin film transistor is positioned between the first source electrode and the first drain electrode and is a channel region that is part of the first semiconductor pattern.
상기 센서 박막 트랜지스터를 덮도록 형성된 보호막과; 상기 보호막 및 게이트 절연막을 관통하여 상기 제1 구동전압 공급라인을 노출시키는 제1 홀과; 상기 보호막을 관통하여 상기 제1 소스전극을 노출시키는 제2 홀과; 상기 제1 홀을 통해 상기 제1 구동전압 공급라인과 접촉되고 상기 제2 접촉홀을 통해 상기 제1 소스전극과 접촉되어 상기 제1 소스전극과 상기 제1 구동전압 공급라인을 전기적으로 연결시키는 제1 투명전극 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.A protective film formed to cover the sensor thin film transistor; A first hole penetrating the passivation layer and the gate insulating layer to expose the first driving voltage supply line; A second hole penetrating the protective film to expose the first source electrode; Contacting the first driving voltage supply line through the first hole and contacting the first source electrode through the second contact hole to electrically connect the first source electrode and the first driving voltage supply line; It is characterized by comprising a transparent electrode pattern.
상기 제1 스토리지 캐패시터는 상기 제2 구동전압 공급라인에서 신장된 제1 스토리지 하부전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제1 스토리지 하부전극과 중첩되는 제1 스토리지 상부전극을 구비하고, 상기 제1 스토리지 상부전극은 상기 보호막을 관통하여 제3 홀을 통해 상기 화소전극과 접촉되는 것을 특징으로 한다.The first storage capacitor includes: a first storage lower electrode extending from the second driving voltage supply line; And a first storage upper electrode overlapping the first storage lower electrode with the gate insulating layer interposed therebetween, wherein the first storage upper electrode penetrates through the passivation layer and contacts the pixel electrode through a third hole. It is done.
상기 제2 스토리지 캐패시터는 상기 센서 박막 트랜지스터의 제1 드레인전극 및 상기 제2 박막 트랜지스터와 접촉된 제2 스토리지 전극, 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제2 스토리지 전극과 중첩되는 상기 제2 구동전압 공급라인으로 이루어지는 제2-1 스토리지 캐패시터와; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제2 스토리지 전극과 중첩되는 상기 제1 구동전압 공급라인으로 이루어지는 제2-2 스토리지 캐패시터와; 상기 보호막을 사이에 두고 상기 제2 스토리지 전극과 중첩되며 상기 제2 구동전압 공급라인을 노출시키는 제4 홀을 통해 상기 제2 구동전압 공급라인과 접촉되는 제2 투명전극 패턴으로 이루어지는 제2-3 스토리지 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second storage capacitor supplies the second driving voltage overlapping the second storage electrode with the first drain electrode, the second storage electrode in contact with the second thin film transistor, and the gate insulating layer interposed therebetween. A 2-1 storage capacitor comprising a line; A second-2 storage capacitor comprising the first driving voltage supply line overlapping the second storage electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A second transparent electrode pattern overlapping the second storage electrode with the passivation layer interposed therebetween and contacting the second driving voltage supply line through a fourth hole exposing the second driving voltage supply line; It characterized in that it comprises a storage capacitor.
상기 제2 박막 트랜지스터는 상기 전단 게이트 라인과 접촉되는 제2 게이트 전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제2 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체 패턴과; 상기 제2 반도체 패턴과 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 제2 스토리지 전극에서 신장된 제2 소스전극과; 상기 제2 소스전극과 마주보며 상기 센싱신호전달라인과 접속된 제2 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The second thin film transistor may include a second gate electrode in contact with the front gate line; A second semiconductor pattern overlapping the second gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A second source electrode electrically connected to the second semiconductor pattern and extending from the second storage electrode; And a second drain electrode facing the second source electrode and connected to the sensing signal transmission line.
상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 신장된 제3 게이트 전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제3 게이트 전극과 중첩되게 형성되는 제3 반도체 패턴과; 상기 제3 반도체 패턴과 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 데이터 라인에서 신장된 제3 소스전극과; 상기 제3 소스전극과 마주보며 상기 화소전극과 접속된 제3 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.The first thin film transistor may include a third gate electrode extending from the gate line; A third semiconductor pattern formed to overlap the third gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween; A third source electrode electrically connected to the third semiconductor pattern and extending from the data line; And a third drain electrode facing the third source electrode and connected to the pixel electrode.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 이미지 정보를 갖는 광을 센싱하기 위한 센서 박막 트랜지스터가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 마련하는 단계와; 제1 패턴 스페이서를 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 마주보는 컬러필터 어레이 기판을 마련하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하고, 상기 컬러필터 어레이 기판을 마련하는 단계는 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판에서의 화소전극과 대응 되는 화소영역 및 상기 센서 박막 트랜지스터에서 광을 수광하기 위한 수광부를 노출시키는 수광영역을 제외한 영역에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터 및 블랙 매트릭스 위에 상기 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 공통전극 위에 상기 제1 패턴 스페이서 및 상기 수광영역 주변에서의 블랙 매트릭스와 중첩되게 위치하는 제2 패턴 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: preparing a thin film transistor array substrate on which a sensor thin film transistor is formed to sense light having image information; Providing a color filter array substrate facing the thin film transistor array substrate with a first pattern spacer interposed therebetween; And bonding the thin film transistor array substrate and the color filter array substrate to each other, wherein preparing the color filter array substrate includes light in the pixel region corresponding to the pixel electrode of the thin film transistor array substrate and the sensor thin film transistor. Forming a black matrix in a region other than a light receiving region exposing the light receiving unit for receiving light; Forming a color filter in the pixel region; Forming a common electrode on the color filter and the black matrix to form a vertical electric field with the pixel electrode; And forming a second pattern spacer positioned on the common electrode to overlap the first pattern spacer and the black matrix around the light receiving region.
상기 제2 패턴 스페이서는 백라이트에서 상기 수광영역 주변에서의 블랙 매트릭스 사이의 광경로를 차단하는 것을 특징으로 한다.The second pattern spacer may block the optical path between the black matrix around the light receiving area in the backlight.
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계는 기판 상에 게이트 라인, 센서 박막 트랜지스터의 제1 게이트 전극, 제1 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극, 제2 박막 트랜지스터의 제3 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴이 형성된 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에 상기 제1 게이트 전극과 중첩되는 제1 반도체 패턴, 상기 제2 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체 패턴, 제3 게이트 전극과 중첩되는 제3 반도체 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 제1 반도체 패턴과 각각 접속되며 서로 마주보게 위치하는 제1 소스전극 및 제1 드레인 전극, 상기 제2 반도체 패턴과 각각 접속되며 서로 마주보게 위치하는 제2 소스전극과 제2 드레인 전극, 상기 제3 반도체 패턴과 각각 접속되며 서로 마주보게 위치하는 제3 소스전극 및 제3 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성하여 센서 박막 트랜지스터, 제1 및 제2 박막 트랜지스 터를 형성하는 단계와; 상기 제1 박막 트랜지스터의 제2 드레인 전극을 노출시키는 제1 홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 제1 홀을 통해 상기 제2 드레인 전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the thin film transistor array substrate may include forming a gate pattern including a gate line, a first gate electrode of a sensor thin film transistor, a second gate electrode of a first thin film transistor, and a third gate electrode of a second thin film transistor on the substrate. Forming; Forming a gate insulating film on the substrate on which the gate pattern is formed; Forming a first semiconductor pattern overlapping the first gate electrode, a second semiconductor pattern overlapping the second gate electrode, and a third semiconductor pattern overlapping the third gate electrode on the gate insulating layer; A data line intersecting the gate line with the gate insulating layer interposed therebetween, and a first source electrode, a first drain electrode, and a second semiconductor pattern, which are respectively connected to and face each other and face each other. A sensor thin film transistor formed by forming a source / drain pattern including a second source electrode and a second drain electrode positioned to be visible, and a third source electrode and a third drain electrode respectively connected to the third semiconductor pattern and facing each other; Forming first and second thin film transistors; Forming a passivation layer having a first hole exposing a second drain electrode of the first thin film transistor; And forming a pixel electrode connected to the second drain electrode through the first hole.
상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되어 상기 센서 박막 트랜지스터에 제1 구동전압을 공급하는 제1 구동전압 공급라인과, 상기 제1 게이트 전극과 접속됨과 아울러 상기 제1 구동전압 공급라인과 나란한 제2 구동전압 공급라인과, 상기 게이트 라인과 나란하며 상기 제1 구동전압 공급라인에서 신장된 제1 스토리지 하부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the gate pattern may include a first driving voltage supply line which is formed in parallel with the gate line to supply a first driving voltage to the sensor thin film transistor, and is connected to the first gate electrode and is connected to the first driving voltage. And forming a second driving voltage supply line parallel to a supply line, and a first storage lower electrode parallel to the gate line and extending from the first driving voltage supply line.
상기 소스/드레인 패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제1 스토리지 하부전극과 중첩되게 형성되어 상기 제1 스토리지 하부전극과 제1 스토리지 캐패시터를 이루는 제1 스토리지 상부전극을 형성하는 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the source / drain pattern may include forming a first storage upper electrode formed to overlap the first storage lower electrode with the gate insulating layer interposed therebetween to form the first storage lower electrode and the first storage capacitor. Characterized in that.
상기 화소전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 절연막 및 보호막을 관통하여 상기 제1 구동전압 공급라인을 노출시키는 제3 홀을 통해 상기 제1 구동전압 공급라인과 접촉됨과 아울러 상기 보호막을 관통하여 상기 센싱 박막 트랜지스터의 제1 소스전극을 노출시키는 제4 홀을 통해 상기 제1 소스전극과 접촉되는 제1 투명전극 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the pixel electrode may contact the first driving voltage supply line through a third hole through the gate insulating layer and the passivation layer to expose the first driving voltage supply line, and penetrate the passivation layer. And forming a first transparent electrode pattern in contact with the first source electrode through a fourth hole exposing the first source electrode of the transistor.
상기 소스/드레인 패턴을 형성하는 단계는 상기 데이터 라인과 나란하게 위치함과 아울러 상기 제2 박막 트랜지스터의 제3 드레인 전극과 접속되는 센싱신호 전달라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the source / drain pattern may include forming a sensing signal transmission line positioned parallel to the data line and connected to the third drain electrode of the second thin film transistor.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 4 내지 도 16을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 16.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선, Ⅲ-Ⅲ'선, Ⅳ-Ⅳ'을 각각 절취하여 도시한 단면도이다. 4 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display device having an image sensing function according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a line II-II ', III-III', and IV- shown in FIG. 4. Sectional drawing which cut | disconnected IV ', respectively.
도 4 및 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 화소(Pixel)스위칭 TFT(이하 "제1 TFT"라 한다.)(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(118), 화소전극(118)을 사이에 두고 데이터 라인(104)과 나란하게 형성된 리드아웃 라인(Read-Out Line)(204), 게이트 라인(102)과 나란하게 형성되는 제1 및 제2 구동전압공급라인(152,171), 제1 및 제2 구동전압공급라인(152,171) 사이에 위치하며 제1 및 제2 구동전압공급라인(152,171)으로부터의 제1 및 제2 구동전압이 공급되는 센서 TFT(140), 전단 게이트 라인(102)과 리드아웃 라인(204)의 교차영역에 형성된 스위칭 TFT(이하 "제2 TFT" 라 한다.)(170)와, 제2 구동전압공급라인(171)과 화소전극(118)의 중첩부에 형성된 화소 데이터 저장용 스토리지 캐패시터(이하, "제1 스토리지 캐패시터" 라 한다.)와, 제2 TFT(170)와 센서 TFT(140) 사이에 위치하는 센 싱 신호 저장용 스토리지 캐패시터(이하, "제2 스토리지 캐패시터"라 한다)(180)를 구비한다. 4 and 5, the thin film transistor array substrate includes a
제1 TFT(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108a)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110a)과, 화소 전극(118)에 접속된 드레인 전극(112a)과, 게이트 전극(108a)과 중첩되고 소스 전극(110a)과 드레인 전극(112a) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114a)을 구비한다. 활성층(114a)은 소스전극(110a) 및 드레인전극(112a)과 부분적으로 중첩되게 형성되고 소스전극(110a)과 드레인전극(112a) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114a) 위에는 소스전극(110a) 및 드레인전극(112a)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148a)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(114a) 및 오믹접촉층(148a)을 반도체 패턴(145a)이라 명명한다.The
이러한 제1 TFT(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(118)은 보호막(150)을 관통하는 제1 접촉홀(115a)을 통해 TFT(106)의 드레인전극(112a)과 접속된다. 화소전극(118)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판(예를 들어, 컬러필터 어레이 기판)에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(118)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
제1 스토리지 캐패시터(120)는 제2 구동전압공급라인(171)에서 신장된 제1 스토리지 하부전극(121), 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 제1 스토리지 하부전극(121)과 중첩되는 제1 스토리지 상부전극(123)으로 구성된다. 제1 스토리지 상부전극(123)은 보호막(150)을 관통하여 제2 접촉홀(115b)을 통해 화소전극(118)과 접촉된다. The
이러한 제1 스토리지 캐패시터(120)는 화소 전극(118)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되게 한다. The
센서 TFT(140)는 제2 구동전압 공급라인(171)에서 신장된 게이트 전극(108b)과, 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 게이트 전극(108b)과 중첩되는 활성층(114b), 활성층(114b)과 전기적으로 접속됨과 아울러 제1 구동전압 공급라인(152)과 접속된 소스전극(110b), 소스전극(110b)과 마주보는 드레인전극(112b)을 구비한다. 센서 TFT(140)의 드레인 전극(112b)은 "U" 형으로 형성되어 광을 수광하기 위한 채널 영역이 넓게 형성될 수 있게 된다.The
또한, 센서 TFT(140)는 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하여 제1 구동전압 공급라인(152)을 일부 노출시키는 제3 접촉홀(115c) 및 보호막(150)을 관통하여 소스전극(110b)을 노출시키는 제4 접촉홀(115d)을 구비하며, 제3 접촉홀(115c)을 통해 소스전극(110b)과 접촉되고 제4 접촉홀(115d)을 통해 제1 구동전압 공급라인(152)과 접촉되는 제1 투명전극 패턴(155)을 구비한다. 이러한, 제1 투명전극 패턴(155)은 소스전극(110b)과 제1 구동전압 공급라인(152)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 활성층(114b)은 소스전극(110b) 및 드레인전극(112b)과 부분적으로 중첩되게 형성되고 소스전극(110b)과 드레인전극(112b) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114b) 위에는 소스전극(110b) 및 드레인전극(112b)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148b)이 더 형성된다. 이러한, 센서 TFT(140)는 문서 또는 사람의 지문 등 소정의 이미지에 의한 입사되는 광을 센싱하는 역할을 한다. In addition, the
제2 스토리지 캐패시터(180)는 적어도 3 이상의 스토리지 캐패시터로 이루어진다. 도 5에서는 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 서로 중첩되는 제2 스토리지 전극(182)과 제2 구동전압공급라인(171)으로 이루어지는 제2-1 스토리지 캐패시터(180a), 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 서로 중첩되는 제2 스토리지 전극(182)과 제1 구동전압공급라인(152)으로 이루어지는 제2-2 스토리지 캐패시터(180b), 보호막(150)을 사이에 두고 서로 중첩되는 제2 스토리지 전극(182)과 제2 투명전극 패턴(156)으로 이루어지는 제2-3 스토리지 캐패시터(180c)를 나타내었다. 여기서, 제2 스토리지 전극(182)은 제2 TFT(170)의 소스전극(110c) 및 센서 TFT(140)의 드레인 전극(112b)과 각각 연결되며, 제2 투명전극 패턴(156)은 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)을 관통하는 제5 접촉홀(115e)을 통해 제2 구동전압공급라인(171)과 접촉된다. The
이러한, 제2 스토리지 캐패시터(180)는 포토 TFT(140)에서 발생된 광전류에 의한 전하를 저장하는 역할을 한다. The
제2 TFT(170)는 전단 게이트 라인(102)의 일부분인 게이트 전극(108c)과, 제2 스토리지 전극(182)과 접속된 소스전극(110c), 소스전극(110c)과 마주보는 드레인전극(112c)과, 게이트 전극(108c)과 중첩되고 소스전극(110c)과 드레인 전 극(112c) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114c)을 구비한다. 제2 TFT(170)에서의 게이트 전극(108c)은 제1 TFT(106)에서의 게이트 전극(108a)과는 구분된다. 즉, 제1 TFT(106)에서의 게이트 전극(108a)은 게이트 라인(102)에서 돌출된 형태를 가짐에 비하여, 제2 TFT(170)에서의 게이트 전극(108c)은 실질적으로 게이트 라인(102)의 일영역을 나타내고 있다. 활성층(114c)은 소스전극(110c) 및 드레인전극(112c)과 부분적으로 중첩되게 형성되고 소스 전극(110c)과 드레인전극(112c) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114c) 위에는 소스전극(110c) 및 드레인전극(112c)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148c)이 더 형성된다. The
이러한, 구조를 가지는 본 발명에서의 액정표시장치에서의 광센싱 과정을 도 6에 도시된 회로도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The light sensing process of the liquid crystal display according to the present invention having the structure will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG.
먼저, 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)에 제1 구동전압(Vdrv)이 인가됨과 아울러 센서 TFT(140)의 게이트 전극(108b)으로 제2 구동전압(Vbias)이 인가되고 센서 TFT(140)의 활성층(114b)에 소정의 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)에서 채널을 경유하여 드레인전극(112b)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 형성된다. 광전류는 센서 TFT(140)의 드레인전극(112b)에서 제2 스토리지 전극(182)으로 흐르게 된다. 이에 따라, 제2 구동전압 공급라인(172)과 제2 스토리지 전극(182)에 의한 제2-1 스토리지 캐패시터(180a), 제2 스토리지 전극(182)과 제1 구동전압공급라인(152)에 의한 제2-2 스토리지 캐패시터(180b), 제2 스토리지 전극(182)과 제2 투명전극 패턴(156)에 의한 제2-3 스토리지 캐패시터(180c) 들을 포함하는 제2 스토리지 캐패시터(180)에 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이 제2 스토리지 캐패시터(180)에 충전된 전하는 제2 TFT(170) 및 리드아웃 라인(204)을 경유하여 리드아웃 집적회로(Read Out IC)에서 읽혀지게 된다. First, the first driving voltage Vdrv is applied to the
즉, 센서 TFT(140)에서 센싱된 광량에 따른 리드아웃 집적회로(Read Out IC)에서 검출되는 신호가 달라지게 됨으로써 문서, 이미지 스캔, 터치 입력 등의 이미지를 센싱할 수 있게 된다. 센싱된 이미지는 제어부 등에 전달되거나 사용자의 조절에 따라 액정표시패널의 화상에 구현될 수 도 있다. In other words, the signal detected by the read-out integrated circuit according to the amount of light sensed by the
한편, 이러한 본발명에서의 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 도 4 및 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 대향되는 컬러필터 어레이 기판이 합착됨으로써 형성된다. Meanwhile, the liquid crystal display device having the image sensing function according to the present invention is formed by bonding the color filter array substrate facing the thin film transistor array substrate shown in FIGS. 4 and 5.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 상부기판(193) 상에 셀영역을 구획함과 아울러 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스(194)와, 블랙 매트릭스(194)에 의해 구획된 셀영역에 형성된 컬러필터(196), 컬러필터 및 블랙 매트릭스 상에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)의 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극(199), 패턴 스페이서(163) 등이 형성되는 컬러필터 어레이 기판(192)이 별도로 형성된 후, 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)과 액정(197)을 사이에 두고 합착됨으로써 이미지 센싱을 가지는 액정표시패널(210)이 형성된다. 여기서, 패턴 스페이서(163)는 컬러필터 어레이 기판(192)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(190) 사이의 셀갭을 유지하는 역할을 한다. That is, as shown in FIG. 7, a
이러한, 구성을 가지는 액정표시패널(210)은 백라이트(205)로부터의 광을 공 급받는다. The liquid
한편, 이와 같이 이미지 센싱이 가능한 액정표시장치는 문서, 이미지 등을 센서, 스캔 등이 기능과 디스플레이가 모두 가능하지만, 실질적으로 센서로서의 사용 빈도보다는 디스플레이로의 사용빈도가 높을 것이다. 따라서, 액정표시패널(210)에 광을 공급하는 백라이트(205)는 디스플레이 모드와 이미지 센서 또는 스캔너 모드에서 각각 다른 광량을 공급하게 된다. 즉, 백라이트(205)는 사용자의 의해 제어되어 디스플레이 모드에서는 통상의 디스플레이 소자에서 요구되는 정도의 광량을 액정표시패널(210)에 공급하고, 이미지 센서 또는 스캔너 모드의 경우에는 상대적으로 강한 광을 필요로 함으로서 디스플레이 소자에서 요구되는 광보다 상대적으로 강한 광을 공급하게 된다. 여기서, 백라이트(205)의 광량은 공지된 어떠한 백라이트의 제어방법에 의해서도 제어될 수 있다. In the liquid crystal display device capable of sensing an image as described above, a sensor, a scan, and the like can display both a document and an image, but the frequency of use of the display will be higher than that of the sensor. Accordingly, the
이하, 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 구체적으로 살펴 본다. Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8E.
먼저, 하부기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 도 8a에 도시된 바와 같이, 게이트라인(102), 제1 TFT(106)의 게이트전극(108a), 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108c), 제1 구동전압 공급라인(152), 제2 구동전압 공급라인(171), 제2 구동전압 공급라인(171)에서 신장된 센서 TFT(140)의 게이트전극(108b) 및 제1 스토리지 하부 전극(121)을 포함하는 게이트 패턴들이 형 성된다. 여기서, 제2 구동전압 공급라인(171)은 제1 스토리지 캐패시터(180)의 제1 스토리지 하부전극(121) 및 센서 TFT(140)의 게이트전극(108b)과 일체화된다. First, as the gate metal layer is formed on the
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144)이 형성된다. 게이트 절연막(144)이 형성된 하부기판(142) 상에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성된다. The
이후, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 패터닝됨으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 제1, 제2 TFT(106,170) 및 센서 TFT(140)들에 각각 대응되는 반도체 패턴(145a,145b,145c)들이 형성된다. 여기서, 반도체 패턴(145a,145b,145c)들은 활성층(114a,114b,114c) 및 오믹접촉층(148a,148b,148c)의 이중층으로 이루어진다. Subsequently, the amorphous silicon layer and the n + amorphous silicon layer are patterned by a photolithography process and an etching process using a mask to correspond to the first and
반도체 패턴(145a,145b,145c)들이 형성된 하부기판(142) 상에 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정 등을 이용하여 도 8c에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104), 제1 TFT(106)의 소스전극(110a) 및 드레인 전극(112a), 제2 TFT(170)의 소스전극(110c) 및 드레인 전극(112c), 센서 TFT(140)의 소스전극(110b) 및 드레인 전극(112b), 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 제1 스토리지 하부전극(121)과 중첩되는 제1 스토리지 상부전극(123), 센서 TFT(140)의 드레인 전극(112b)과 접속된 제2 스토리지 전극(182)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. After the source / drain metal layer is sequentially formed on the
이후, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(150)이 전면 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패 터닝됨으로써 도 8d에 도시된 바와 같이 제1 TFT(106)의 드레인 전극(112a)을 노출시키는 제1 접촉홀(115a), 제1 스토리지 상부전극(123)을 노출시키는 제2 접촉홀(115b), 제1 구동전압 공급라인(152)을 노출시키는 제3 접촉홀(115c), 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)을 노출시키는 제4 접촉홀(115d), 제2 스토리지 캐패시터(180)에서의 제2 구동전압 공급라인(171)을 노출시키는 제5 접촉홀(115e)이 형성된다.Thereafter, the
보호막(150) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 도 8e에 도시된 바와 같이 화소전극(118), 제1 투명전극 패턴(155), 제2 투명전극 패턴(156)이 형성된다. After the transparent electrode material is completely deposited on the
화소전극(118)은 제1 접촉홀(115a)을 통해 제1 TFT(106)의 드레인 전극(112a)과 접촉됨과 동시에 제2 접촉홀(115b)을 통해 제1 스토리지 상부전극(123)과 접촉된다. The
제1 투명전극 패턴(155)은 제3 접촉홀(115c)을 통해 제1 구동전압 공급라인(152)과 접촉됨과 동시에 제4 접촉홀(115d)을 통해 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)과 접촉된다. The first
제2 투명전극 패턴(156)은 제2 스토리지 전극(182)과 일부 중첩됨과 동시에 제5 접촉홀(115e)을 통해 제1 구동전압 공급라인(171) 접촉된다. The second
이후, 별도의 공정에 의해 상부기판(193) 상에 셀영역을 구획하며 액정표시장치의 구동시 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스(194), 블랙 매트릭스(194)에 의해 구획되는 셀영역에 형성되는 컬러필터(196) 등을 구비하는 컬러필터 어레이 기판(192)이 형성된다. 블랙 매트릭스(194)는 제2 TFT(170) 등은 마스킹하고 화소영역(P1) 및 센서 TFT(140)와 대응되는 수광영역(P2)은 개구시키고, 컬러필터(196)는 화소전극(118)이 위치하는 화소영역과 대응된다. 여기서, 컬러필터 어레이 기판(192)에는 공통전극, 배향막, 패턴 스페이서, 오버코트층 등이 선택적으로 더 형성될 수 있다. Thereafter, the cell region is partitioned on the
이후, 합착공정에 의해 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)과 컬러필터 어레이 기판(192)이 액정(197)을 사이에 두고 합착됨으로써 도 7에 도시된 바와 같은 액정표시장치가 형성된다. Thereafter, the thin film
도 9는 상술한 액정표시장치가 이미지를 센싱하는 과정을 나타내는 단면도이고, 도 10은 외부광이 센서 TFT로 입사되어 센싱되는 과정을 나타내는 회로도이고, 도 11은 센싱된 신호가 리드 아웃 집적회로(I.C)로 검출되는 과정을 나타내는 회로도이다. 9 is a cross-sectional view illustrating a process of sensing an image by the above-described liquid crystal display, and FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a process of sensing external light incident on a sensor TFT, and FIG. 11 is a readout integrated circuit ( It is a circuit diagram which shows the process detected by IC).
먼저, 도 9에서의 액정표시장치는 액정이 위치하는 액정층을 사이에 두고 센서 TFT(140)가 형성된 TFT 어레이 기판과 대향되는 컬러필터 어레이 기판을 구비한다. 컬러필터 어레이 기판의 상부에는 인쇄물(문서,사진 등)(185)이 위치한다. 도면에서는 편의상 광을 센신하는 센서 TFT(140)를 중심으로 나타내었다. First, the liquid crystal display of FIG. 9 includes a color filter array substrate facing the TFT array substrate on which the
이러한, 액정표시장치는 도 10에 도시된 바와 같이 제1 구동전압 공급라인(152)으로부터 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)에 예를 들어 약, 10V 정도의 구동전압이 인가됨과 아울러 제2 구동전압 공급라인(171)으로부터 센서 TFT(140)의 게이트 전극(108b)에 예를 들어, 약 -5V 정도의 전압이 인가되고 도 9와 같이 백라이트(205)로부터 출사되어 인쇄물(문서,사진 등)(185)등에 반사된 후 센서 TFT(140)의 활성층(114b)으로의 입사에 의해 이미지 정보를 가지는 광(또는 외부광)을 센서 TFT(140)가 센싱하게 된다. 이때, 센서 TFT(140)에 센싱된 광량에 따라 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)에서 활성층(114b)의 채널을 경유하여 드레인전극(112b)으로 흐르는 광전류(Photo Current) 패스가 형성된다. 광전류는 센서 TFT(140)의 드레인전극(112b)에서 제2 스토리지 전극(182)으로 흐르게 된다. 이에 따라, 제2 스토리지 캐패시터(180)를 이루는 제2-1 스토리지 캐패시터(180a), 제2-2 스토리지 캐패시터(180b), 제2-3 스토리지 캐패시터(180c)에 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 여기서, 제2 스토리지 캐패시터(180)에 최대 충전량은 센서 TFT(140)의 소스전극(110b)과 제2 구동전압 공급라인(171)의 전압차 예를 들어, 15V 정도가 충전될 수 있게 된다. In the liquid crystal display, as shown in FIG. 10, a driving voltage of, for example, about 10V is applied from the first driving
이와 같이, 센서 TFT(140)가 광을 센싱하고 제2 스토리지 캐패시터(180)에 전하가 충전되는 동안 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108c)에는 게이트 로우 전압 예를 들어 -5V 가 인가됨으써 제2 TFT(170)는 턴-오프(off) 상태를 유지하게 된다. As such, while the
이후, 도 11에 도시된 바와 같이 제2 TFT(170)의 게이트 전극(108c)에 하이 전압 예를 들어, 약 20~25V 정도가 공급되는 제2 TFT(170)가 턴-온이 되면서 제2 스토리지 캐패시터(180)에 충전된 전하에 의한 전류패스가 제2 TFT(170)의 소스전극(110c), 활성층(114c)의 채널, 드레인 전극(112c) 및 리드아웃라인(204)을 경유하여 리드아웃 집적회로(IC)로 공급된다. 이와 같이 공급된 전류 패스에 의한 센싱 신호를 리드아웃 집적회로(IC)에서 읽어내게 된다. Subsequently, as shown in FIG. 11, the
이와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치는 화상을 구현하는 디스플레이 기능 뿐만 아니라 이미지 센싱 능력을 가지게 됨으로써 외부 문서, 터치 등을 입력함과 아울러 입력된 이미지를 사용자의 요구에 따라 출력할 수 있는 기능을 모두 가질 수 있게 된다. As described above, the liquid crystal display having the image sensing function according to the present invention has an image sensing capability as well as a display function for realizing an image, thereby inputting an external document, a touch, and the like, and outputting the input image according to a user's request. You have everything you can.
한편, 본 발명에서는 액정표시장치는 도 12에 도시된 바와 같이 화소전극(118)이 위치하는 화소영역(P1) 및 센서 TFT(140)로 광이 입사될 수 있도록 하기 위한 수광영역(P2)을 제외한 영역은 컬러필터 어레이 기판(192)의 블랙 매트릭스(194)에 의해 가려지게 된다. Meanwhile, in the present invention, as shown in FIG. 12, the liquid crystal display includes a pixel region P1 in which the
여기서, 블랙 매트릭스(194)는 불투명 금속 예를 들어, 크롬(Cr)등으로 이루어지게 됨으로써 액정표시패널(210) 내에서의 내부 반사에 의한 노이즈(noise) 광이 센서 TFT(140)에 센싱되게 되는 문제가 발생될 수 있다. 이러한, 원치 않는 노이즈(noise) 광이 센서 TFT(140)에 입사되게 되면, 센서 TFT(140)가 문서, 사람의 손가락 등을 정확하게 센싱할 수 없게 되고, 센싱된 이미지의 구현에 있어서도 많은 오차 및 편차가 발생되어 센싱 소자로서의 신뢰성이 저하될 수 있는 문제가 발생된다. Here, the
예를 들어, 도 13a를 참조하면, 화소영역(P1)을 투과하고 인쇄물, 문서, 손가락 등(185)에 반사된 백라이트(205)로부터의 광이 수광영역(P2) 내에 대응되는 센서 TFT(140)의 활성층(114b) 즉, 소스전극(110b)과 드레인 전극(112b) 사이의 채널영역에 조사되게 되면 정상적으로 스캐너 기능, 입력 및 터치 기능 등이 수행될 수 있게 된다. For example, referring to FIG. 13A, light from the
이와 달리, 도 13b에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(194)에 반사된 백라이트 광이 센서 TFT(140)의 활성층(114b)에 조사되면 센서 TFT(140)는 문서 등의 인쇄물(185)에 반사되지 않은 광을 센싱한 결과가 되어 비정상적인 센싱이 이루어지게 된다. In contrast, as shown in FIG. 13B, when the backlight light reflected by the
이에 따라, 본 발명에서의 또 다른 실시예에서는 포토 센싱 기능을 가지는 액정표시장치에 있어서 포토센싱 기능의 신뢰성을 향상시키고 화상 구현시의 표시품질의 저하를 방지하기 위한 액정표시장치의 구조를 제안한다. Accordingly, another embodiment of the present invention proposes a structure of a liquid crystal display device for improving the reliability of the photo sensing function in the liquid crystal display device having a photo sensing function and for preventing the deterioration of display quality when implementing an image. .
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 단면을 나타내는 도면이다. 14 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
이러한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는 본 발명의 제1 실시예와 비교하여 센서 TFT(140) 주위에 제2 패턴 스페이서(165)를 형성하는 것을 제외하고는 본 발명의 제2 실시예는 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소는 동일번호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다. The liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention is the same as the first exemplary embodiment of the present invention except that the
도 14에 도시된 액정표시장치의 액정표시패널(210)은 센서 TFT(140) 등이 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)과 컬러필터(196) 등이 형성된 컬러필터 어레이 기판(192)이 액정층을 사이에 두고 합착된다. 이러한, 액정표시패널(210)의 컬러필터 어레이 기판(192)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)은 컬러필터 어레이 기판(192)에 형성된 패턴 스페이서(163)(이하 "제1 패턴 스페이서"라 한다)에 의해 셀갭이 유지된다. In the liquid
이러한, 액정표시패널(210)은 본 발명의 제1 실시예와 달리 센서 TFT(140) 주변에 위치하는 제2 패턴 스페이서(165)를 포함한다. Unlike the first embodiment of the present invention, the liquid
제1 패턴 스페이서(163)는 통상의 셀갭 유지를 위한 기능을 가지는 스페이서로서 화소영역(P1)을 제외한 영역에 위치하게 된다. 즉, 제1 패턴 스페이서(163)는 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)의 제1 TFT(106), 게이트 라인(102), 데이터 라인(104) 등과 중첩되는 영역에 위치함으로써 개구율을 저하시키지 않으면서 액정들이 충진영역을 확보시키는 역할을 한다. 도 14에서는 제1 패턴 스페이서(163)가 제1 TFT(106)와 중첩되는 영역에 위치하는 경우를 일예로 나타내었다. The
제2 패턴 스페이서(165)는 컬러필터 어레이 기판(192) 상에 형성됨과 아울러 센서 TFT(140) 주변에 위치하게 된다. 예를 들어, 제2 패턴 스페이서(165)는 센서 TFT(140)를 주위를 둘러싸도록 위치함과 아울러 센서 TFT(140)에서의 광을 수광하는 채널영역은 노출시킨다. The
제2 패턴 스페이서(165)의 위치를 평면상에서 바라보면 도 15에 도시된 바와 같다. 즉, 제2 패턴 스페이서(165)는 박막 트랜지스터 어레이 기판(190) 상에서 센서 TFT(165)에서 광을 수광하는 채널영역 즉, 외부로 노출된 활성층(145b)을 그대로 노출시키며 센서 TFT(140)의 활성층(145b) 주변을 감싸도록 형성된다. Looking at the position of the
이러한, 제2 패턴 스페이서(165)는 불투명한 포토 아크릴 재질로 이루어져 수광영역(P2) 주변에 위치하는 블랙 매트릭스(194)로 입사되는 백라이트 광을 흡수함으로써 블랙 매트릭스(165)로 광이 조사되는 것을 차단하는 역할을 한다. The
이를 도 16을 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 백라이트(205)로부터 출사되는 광은 액정표시패널(210) 위에 위치하는 인쇄물(사진, 문서), 사람의 손, 터치 펜(185) 등에 의해 반사된 후 센서 TFT(140)의 채널영역으로 조사된다. 그리고, 백라이트(205)로부터 출사된 광 중 센서 TFT(140) 주변에서의 블랙 매트릭스(194)로 입사되는 광은 제2 패턴 스페이서(163)에 의해 흡수 또는 차단된다. 즉, 제2 패턴 스페이서(163)는 백라이트(205)에서 수광영역(P2) 주변에 위치하는 블랙 매트릭스(194) 사이의 광경로를 차단하는 역할을 한다. 그 결과, 블랙 매트릭스(194)에서 반사된 광이 센서 TFT(140)에 센싱되는 일은 나타나지 않게 된다. 이에 따라, 화소영역(P1)을 투과하고 인쇄물, 문서, 손가락 등(185)에 반사된 백라이트 광 만이 수광영역(P2) 내에 대응되는 센서 TFT(140)의 활성층(114b) 즉, 소스전극(110b)과 드레인 전극(112b) 사이의 채널영역에 조사될 수 있게 된다. Referring to FIG. 16, the light emitted from the
이로써, 정상적으로 문서 등의 인쇄물의 스캐너 기능 또는 사람의 손가락 등의 입력 및 터치 기능이 수행될 수 있게 되는 등 액정표시장치의 포토센싱 기능의 신뢰성이 향상되고 화상 구현시의 표시품질의 저하를 방지된다.This improves the reliability of the photo-sensing function of the liquid crystal display such as a scanner function of a printed matter such as a document or an input and a touch function such as a human finger can be performed normally, thereby preventing the deterioration of display quality when implementing an image. .
한편, 제2 패턴 스페이서(165)는 제1 패턴 스페이서(163)와 동시에 형성됨으로써 제1 패턴 스페이서(163)와 제2 패턴 스페이서(165)는 서로 동일한 높이를 가지게 된다. 이에 따라, 제2 패턴 스페이서(165)도 제1 패턴 스페이서(163)와 마찬가지로 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)과 접촉될 수 있게 된다. 제2 패턴 스페이서(165)와 박막 트랜지스터 어레이 기판(190)과 접촉되는 경우 제1 패턴 스페이서(163)와 동일하게 셀갭 유기 기능을 수행할 수 있다. Meanwhile, since the
이러한, 제2 패턴 스페이서(165)는 컬러필터 어레이 기판(192)의 공통전극(199) 상에서 포토 아크릴 물질이 도포된 후 포토리쏘그래피 공정 등의 패터닝 공정에 의해 형성된다. The
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센싱 기능을 가지는 액정표시장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 이미지 센싱 방법은 화상만을 구현할 수 있는 액정표시장치에 문서, 이미지 등을 센싱할 수 있는 센싱 소자를 포함할 수 있게 됨으로써 하나의 액정표시장치를 이용하여 이미지 등을 입력할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 입력된 이미지를 화상에 구현할 수 있게 된다. 특히, 액정표시장치에 이미지를 센싱 기능을 부가함으로써 액정표시장치 내로 이미지의 입, 출력이 가능하게 되어 비용면에서도 부피면에서도 매우 큰 장점을 가지게 된다. As described above, the liquid crystal display device having an image sensing function according to the present invention, a manufacturing method thereof, and an image sensing method using the same include a sensing element capable of sensing a document, an image, etc. in a liquid crystal display device capable of realizing only an image. By doing so, not only an image or the like can be input using a single liquid crystal display device, but also the input image can be embodied in the image as needed. In particular, by adding an image sensing function to the liquid crystal display device, the input and output of the image into the liquid crystal display device are possible, which has a great advantage in terms of cost and volume.
또한 본 발명의 액정표시장치는 센서 TFT의 채널영역은 노출시키며 센서 TFT 주변에 위치하는 제2 패턴 스페이서를 더 구비한다. 이러한, 제2 패턴 스페이서는 백라이트로부터 출사된 광 중 센서 TFT 주변에서의 블랙 매트릭스로 입사되는 광을 흡수 또는 차단시킨다. 그 결과, 인쇄물(사진, 문서), 사람의 손, 터치 펜(185) 등이 아닌 블랙 매트릭스에서 반사된 광이 센서 TFT에 센싱되는 일은 나타나지 않게 되어 정상적으로 문서 등의 인쇄물의 스캐너 기능 또는 사람의 손가락 등의 입력 및 터치 기능이 수행될 수 있게 된다. 이에 따라, 액정표시장치의 포토센싱 기능의 신뢰성을 향상시키고 화상 구현시의 표시품질의 저하를 방지할 수 있게 된다. In addition, the liquid crystal display of the present invention further includes a second pattern spacer which exposes the channel region of the sensor TFT and is positioned around the sensor TFT. The second pattern spacer absorbs or blocks the light incident from the backlight into the black matrix around the sensor TFT. As a result, the light reflected from the black matrix rather than the printed matter (photo, document), human hand,
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060052263A KR101266768B1 (en) | 2006-06-10 | 2006-06-10 | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060052263A KR101266768B1 (en) | 2006-06-10 | 2006-06-10 | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070117968A KR20070117968A (en) | 2007-12-13 |
KR101266768B1 true KR101266768B1 (en) | 2013-05-28 |
Family
ID=39142975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060052263A KR101266768B1 (en) | 2006-06-10 | 2006-06-10 | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101266768B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150076930A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | Flexible Display and Manufacturing Method Comprising The Same |
WO2015119385A1 (en) * | 2014-02-06 | 2015-08-13 | 코닝정밀소재 주식회사 | Thin-film transistor having active layer made of molybdenum disulfide, method for manufacturing same, and display device comprising same |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101556395B (en) * | 2008-04-09 | 2011-02-16 | 群康科技(深圳)有限公司 | Liquid crystal panel and liquid crystal display |
CN109061923B (en) * | 2018-08-31 | 2023-11-28 | 武汉华星光电技术有限公司 | Liquid crystal display device having a light shielding layer |
US20220246893A1 (en) * | 2019-07-17 | 2022-08-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display Device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030069342A (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Apparatus for thin film transistor liquid crystal display equipped with light sensor |
KR20040019142A (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-05 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Light detecting sensor of thin film transistor type and manufacturing it |
KR20040110151A (en) * | 2003-06-18 | 2004-12-31 | 삼성전자주식회사 | Liquid crystal display device |
KR20060033484A (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-19 | 삼성전자주식회사 | Liquid crystal display |
-
2006
- 2006-06-10 KR KR1020060052263A patent/KR101266768B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030069342A (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Apparatus for thin film transistor liquid crystal display equipped with light sensor |
KR20040019142A (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-05 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Light detecting sensor of thin film transistor type and manufacturing it |
KR20040110151A (en) * | 2003-06-18 | 2004-12-31 | 삼성전자주식회사 | Liquid crystal display device |
KR20060033484A (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-19 | 삼성전자주식회사 | Liquid crystal display |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150076930A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | Flexible Display and Manufacturing Method Comprising The Same |
KR102182931B1 (en) * | 2013-12-27 | 2020-11-25 | 엘지디스플레이 주식회사 | Flexible Display and Manufacturing Method Comprising The Same |
WO2015119385A1 (en) * | 2014-02-06 | 2015-08-13 | 코닝정밀소재 주식회사 | Thin-film transistor having active layer made of molybdenum disulfide, method for manufacturing same, and display device comprising same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070117968A (en) | 2007-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101211345B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR101290004B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR100961072B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function And Method For Fabricating Thereof And Image Sensing Method Using The Same | |
KR101362959B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Sensing Function And Method For Fabricating Thereof | |
KR101279275B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Driving Thereof | |
JP2006503333A (en) | Integrated liquid crystal display device with a fingerprint recognition element and manufacturing method thereof | |
US7323718B2 (en) | Input display with embedded photo sensor | |
KR101266768B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR20070106278A (en) | Liquid crystal display device of transreflective type and method for fabricating thereof | |
KR20070121283A (en) | Liquid crystal display device and method for driving thereof | |
KR101248228B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR20060132372A (en) | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof | |
KR20090095890A (en) | Liquid crystal display device interated touch panel | |
KR101159324B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function And Method For Fabricating Thereof And Image Sensing Method Using The Same | |
KR101258901B1 (en) | Liquid crystal display device having image sensing function | |
KR20110083412A (en) | Liquid crystal device and manufacturing method thereof | |
KR101279265B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR101201041B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof | |
KR101237149B1 (en) | Liquid Crystal Display Device And Fabricating And Driving Method Thereof | |
KR20070052922A (en) | Liquid crystal display device and method for fabricating thereof | |
KR20060129877A (en) | Liquid crystal display device having image sensing function and method for fabricating thereof and image sensing method using the same | |
KR101146375B1 (en) | Liquid Crystal Display Device Having Image Sensing Function | |
KR101254794B1 (en) | Field Sequential Color Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating Thereof And Image Sensing Method Using The Same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160428 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170413 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180416 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190417 Year of fee payment: 7 |