KR101759928B1

KR101759928B1 - 표시패널

Info

Publication number: KR101759928B1
Application number: KR1020110004629A
Authority: KR
Inventors: 정기훈; 김웅권; 여윤종; 김성렬; 조병훈; 김희준; 김대철; 진홍기; 방정석; 한근욱
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2017-07-21
Also published as: KR20120083143A; US9261999B2; US20120182277A1

Abstract

표시패널은 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시한다. 제2 기판은 베이스 기판, 리드아웃 라인, 제1 절연층, 스캔 라인, 스위칭 소자, 및 광 센서를 포함한다. 리드아웃 라인은 베이스 기판 상에 일 방향으로 연장된다. 제1 절연층은 리드아웃 라인 상에 구비된다. 스캔 라인은 리드아웃 라인과 교차하여 연장되고 제1 절연층 상에 구비된다. 스위칭 소자는 스캔 라인에 연결된 제1 전극, 리드아웃 라인에 연결된 제2 전극, 및 제2 전극과 이격되어 구비된 제3 전극을 포함한다. 광 센서는 스위칭 소자의 제3 전극에 연결되고 외부 광을 센싱한다.

Description

표시패널 {DISPLAY PANEL}

본 발명은 표시패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 광의 센싱 능력을 향상시킨 표시패널에 관한 것이다.

일반적으로 터치 패널은 표시장치의 화면 상에 표시된 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택할 수 있는 것이다. 터치 패널을 갖는 표시장치는 키보드, 마우스, 스캐너 등과 같은 별도의 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에 최근 사용이 증대되고 있다.

터치 패널에 사용되는 센서는 표시패널의 상측에 구비되는 경우와 표시패널의 내부에 구비되는 경우가 있다. 표시패널의 상측 또는 내부에 구비되는 센서는 백라이트 유닛에서 제공된 광 또는 표시장치의 외부에서 제공된 광을 이용하여 외부 신호를 센싱한다.

그런데, 센서 외의 표시패널의 다른 구성에 의해 발생된 신호에 의해 상기 센서에서 센싱된 신호가 왜곡되어 출력되는 경우가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 외부 광의 센싱 능력을 향상시킨 표시패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널은 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시한다. 상기 제2 기판은 베이스 기판, 리드아웃 라인, 제1 절연층, 스캔 라인, 스위칭 소자, 및 광 센서를 포함한다.

상기 리드아웃 라인은 상기 베이스 기판 상에 일 방향으로 연장된다. 상기 제1 절연층은 상기 리드아웃 라인 상에 구비된다. 상기 스캔 라인은 상기 리드아웃 라인과 교차하여 연장되고 상기 제1 절연층 상에 구비된다. 상기 스위칭 소자는 상기 스캔 라인에 연결된 제1 전극, 상기 리드아웃 라인에 연결된 제2 전극, 및 상기 제2 전극과 이격되어 구비된 제3 전극을 포함한다. 상기 광 센서는 상기 스위칭 소자의 상기 제3 전극에 연결되고 외부 광을 센싱한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널은 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시한다. 상기 제2 기판은 베이스 기판, 스캔 라인, 제1 절연층, 리드아웃 라인, 제2 절연층, 차폐 전극, 스위칭 소자, 및 광 센서를 포함한다.

상기 스캔 라인은 상기 베이스 기판 상에 일 방향으로 연장된다. 상기 제1 절연층은 상기 스캔 라인 상에 구비된다. 상기 리드아웃 라인은 상기 스캔 라인과 교차하여 연장되고 상기 제1 절연층 상에 구비된다. 상기 제2 절연층은 상기 리드아웃 라인 상에 구비된다. 상기 차폐 전극은 상기 제2 절연층 상에서 상기 리드아웃 라인을 따라 연장되어 구비된다. 상기 스위칭 소자는 상기 스캔 라인에서 분기된 제1 전극, 상기 리드아웃 라인에서 분기된 제2 전극, 및 상기 제2 전극과 이격되어 구비된 제3 전극을 포함한다. 상기 광 센서는 상기 스위칭 소자의 상기 제3 전극에 연결되고 외부 광을 센싱한다.

이와 같은 표시패널에 따르면, 리드아웃 라인과 스캔 라인의 단면 위치를 서로 교환하여 리드아웃 라인을 표시패널의 외각에 배치하고, 상기 리드아웃 라인 상에 차폐 전극을 형성하여 상기 리드아웃 라인에 표시패널의 다른 구성에 의해 발생된 전계가 상기 리드아웃 라인에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시장치의 일 실시예에 따른 평면도이다.
도 3은 도 1의 센서들의 일 실시예에 따른 회로도이다.
도 4는 제2 기판의 일 실시예에 따른 평면도이다.
도 5a는 도 4에 도시된 적외선 센서(SNI)의 확대도이다.
도 5b는 도 4에 도시된 가시광선 센서(SNV)의 확대도이다.
도 6은 도 5a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 제2 기판의 다른 실시예에 따른 평면도이다.
도 8a는 도 7에 도시된 적외선 센서(SNI)의 확대도이다.
도 8b는 도 7에 도시된 가시광선 센서(SNV)의 확대도이다.
도 9는 도 8a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 10a 내지 도 10e는 도 5a의 스위칭 트랜지스터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 표시장치의 일 실시예에 따른 평면도이며, 도 3은 도 1의 센서들의 일 실시예에 따른 회로도이다.

도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(110), 게이트 드라이버(120), 데이터 드라이버(130), 스캔 드라이버(140), 리드아웃 회로(150), 및 타이밍 컨트롤러(160)를 포함한다.

상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 표시장치(100)의 외부로부터 영상신호(RGB) 및 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 데이터 드라이버(130)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 드라이버(130)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 데이터 제어신호(DCS), 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호, 및 극성반전신호 등을 상기 데이터 드라이버(130)로 제공한다.

상기 타이밍 컨트롤러(160)는 게이트 제어신호(GCS), 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호 등을 상기 게이트 드라이버(120)로 제공한다. 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 센서 제어신호(SCS), 예를 들어, 개시신호, 제1 및 제2 클럭신호 등을 상기 스캔 드라이버(140)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 리드아웃 제어신호(RCS), 예를 들어, 센싱 클럭 신호 등을 상기 리드아웃 회로(150)로 제공한다.

상기 게이트 드라이버(120)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(GCS)에 응답해서 게이트 신호들(G1~Gn)을 순차적으로 출력한다.

상기 데이터 드라이버(130)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(DCS)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 전압들(D1~Dm)로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들(D1~Dm)은 상기 표시패널(110)로 인가된다.

상기 스캔 드라이버(140)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 상기 센서 제어신호(SCS)를 수신하여 상기 스캔 신호들(S1~Sn)을 순차적으로 출력한다. 상기 센서 제어신호(SCS)는 상기 게이트 제어신호(GCS)에 동기하는 신호일 수 있다.

도 1에 도시되지 않았지만, 상기 표시장치(100)는 상기 표시패널(100)에 인접하게 배치되어 상기 표시패널(100)로 광을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함한다. 상기 백라이트 유닛은 가시광선 영역의 광을 방출하는 복수의 가시광선 광원 및 적외선 영역의 광을 방출하는 복수의 적외선 광원을 포함할 수 있다.

도 2를 참고하면, 상기 표시패널(110)은 제1 기판(111), 상기 제1 기판(111)과 마주하는 제2 기판(112), 및 상기 제1 기판(111)과 상기 제2 기판(112) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.

상기 표시패널(110)은 영상을 표시하는 표시영역(DA) 및 상기 표시영역(DA)을 감싸는 주변영역(PA)으로 구분될 수 있다. 다수의 화소(R, G, B) 및 다수의 센서(SNI, SNV)는 상기 표시영역(DA)에 구비된다. 설명의 편의를 위해, 도 2에는 소수의 화소들 및 센서들만을 도시하였으나, 상기 표시패널(110)에 포함될 수 있는 화소 및 센서의 수는 실시형태에 따라 다를 수 있다.

상기 화소들은 적색 영상을 표시하는 적색 화소(R), 녹색 영상을 표시하는 녹색 화소(G), 및 청색 영상을 표시하는 청색 화소(B)를 포함한다. 또한, 상기 센서들은 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센서(SNV) 및 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센서(SNI)를 포함한다.

상기 센서들(SNV, SNI)은 개구율을 감소시키지 않기 위해, 인접한 두 화소 사이 영역, 즉 블랙 매트릭스가 형성되는 영역에 대응하여 구비될 수 있는데, 도 2에는 적색, 녹색, 및 청색 화소(R, G, B)의 세 개의 화소에 대응하여 하나의 가시광선 센서(SNV) 또는 적외선 센서(SNI)가 구비되는 것으로 도시하였다. 다만, 화소들과 센서들의 배치 형태는 실시형태에 따라 다를 수 있다.

상기 게이트 드라이버(120)는 박막 공정을 통해 상기 제1 기판(111)의 주변영역(PA)에 구비될 수 있고, 상기 스캔 드라이버(140)는 박막 공정을 통해 상기 제2 기판(112)의 주변영역(PA)에 구비될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기판(111)과 상기 제2 기판(112)은 부분적으로 오버랩되도록 결합된다. 따라서, 상기 제1 기판(111)의 일단부는 상기 제2 기판(112)과 마주하지 않고, 상기 제2 기판(112)의 일단부는 상기 제1 기판(111)과 마주하지 않는다. 따라서, 상기 제1 기판(111)의 일단부에는 상기 데이터 드라이버(130)가 칩 온 글라스의 형태로 실장될 수 있고, 상기 제2 기판(112)의 일단부에는 상기 리드아웃 회로(150)가 칩 온 글라스의 형태로 실장될 수 있다. 그러나, 상기 데이터 드라이버(130) 및 상기 리드아웃 회로(150)는 칩 온 필름의 형태로 구비될 수도 있다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 표시패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL), 상기 게이트 라인들(GL)과 교차하는 다수의 데이터 라인(DL), 및 화소들(PX)을 포함한다. 상기 게이트 라인들(GL), 상기 데이터 라인들(DL), 및 상기 화소들(PX)은 상기 제1 기판(111)에 구비될 수 있다.

상기 화소들은 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 1에는 하나의 화소를 예로서 도시하였다.

도시되지 않았지만, 각 화소(PX)는 박막 트랜지스터, 액정 커패시터, 및 스토리지 커패시터를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 라인들(GL) 중 대응하는 게이트 라인에 연결되고, 소스 전극은 상기 데이터 라인들(DL) 중 대응하는 데이터 라인에 연결되며, 드레인 전극은 화소 전극 및 스토리지 전극에 연결된다.

상기 게이트 라인들(GL)은 상기 게이트 드라이버(120)에 연결되며, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 데이터 드라이버(130)에 연결된다. 상기 게이트 라인들(GL)은 상기 게이트 드라이버(120)로부터 제공되는 게이트 신호들(G1~Gn)을 수신하고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 데이터 드라이버(130)로부터 제공되는 데이터 전압들(D1~Dm)을 수신한다.

각 화소(PX)의 박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인으로 공급되는 게이트 신호에 응답하여 턴-온되고, 대응하는 데이터 라인으로 공급된 데이터 전압은 턴-온된 박막 트랜지스터를 통해 상기 화소전극에 인가된다. 한편, 상기 화소 전극과 마주하여 전계를 형성하는 공통 전극에는 공통전압이 인가된다. 상기 공통 전극은 상기 제2 기판(112)에 구비될 수 있다.

상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에는 상기 공통전압과 상기 데이터 전압의 전위차에 해당하는 전계가 형성된다. 각 화소(PX)는 상기 전계의 크기에 따라 광 투과율을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.

상기 표시패널(110)은 다수의 스캔 라인(SL), 상기 스캔 라인들(SL)과 교차하는 다수의 리드아웃 라인(RL), 및 센서들(SN)을 더 포함한다. 상기 스캔 라인들(SL), 상기 리드아웃 라인들(RL), 및 상기 센서들(SN)은 상기 제2 기판(112)에 구비될 수 있다.

상기 센서들은 일부 구성을 제외하면 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 1에는 하나의 센서를 예로서 도시하였다. 상기 센서들의 구체적인 구성은 도 3을 참조하여 아래에 설명한다.

상기 스캔 라인들(SL)은 상기 스캔 드라이버(140)에 연결되어 다수의 스캔 신호(S1~Sn)를 각각 순차적으로 수신한다.

상기 리드아웃 라인들(RL)은 상기 리드아웃 회로(150)에 연결되어 대응하는 센서(SN)에 충전된 전압을 상기 리드아웃 회로(150)로 제공한다.

도 3을 참조하면, 각 센서(SN)는 센싱 트랜지스터(VTR, ITR), 스위칭 트랜지스터(STR), 및 센싱 커패시터(Cs)를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 도 3에는 4개의 센서만을 도시하였다.

상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 제1 전극은 상기 스캔 라인들(SL) 중 대응하는 스캔 라인에 연결되고, 제2 전극은 상기 리드아웃 라인들(RL) 중 대응하는 리드아웃 라인에 연결되며, 제3 전극은 상기 센싱 커패시터(Cs)와 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)에 연결된다.

상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)는 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)와 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR)로 구분된다. 도 3에 도시되지 않았으나, 상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)는 실리콘게르마늄(SiGe)을 반도체 층으로 포함할 수 있고, 상기 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR)는 아몰포스 실리콘(a-Si)을 반도체 층으로 포함할 수 있다.

상기 센싱 커패시터(Cs)의 제1 전극은 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 제3 전극에 연결되고, 상기 센싱 커패시터(Cs)의 제2 전극에는 소스 바이어스 전압(Vs)이 인가된다. 예를 들어, 상기 소스 바이어스 전압(Vs)은 -4V일 수 있다. 또한, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)의 제1 전극에는 게이트 바이어스 전압(Vg)이 인가되고, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)의 제2 전극에는 상기 소스 바이어스 전압(Vs)이 인가되며, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)의 제3 전극은 상기 센싱 커패시터(Cs)의 제1 전극에 연결된다. 예를 들어, 상기 게이트 바이어스 전압(Vg)은 -9V일 수 있다.

구체적으로, 외부로부터 입사된 광, 즉 외부 물체에 의해 반사되어 상기 센서들(SN)에 입사된 광을 상기 센서들(SN)이 센싱하고, 상기 리드아웃 회로(150)에서 센싱된 광의 세기에 대응하는 신호를 측정하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 상기 리드아웃 회로(150)는 소정의 전압, 예를 들어 1V의 전압을 상기 리드아웃 라인들(RL)로 인가한다. 상기 스캔 라인들(SL)에 상기 스위칭 트랜지스터(STR)를 턴-온하는 게이트-온 신호가 인가되면, 상기 스위칭 트랜지스터(STR)는 상기 리드아웃 회로(150)로부터 수신한 1V 전압을 상기 센싱 커패시터(Cs)로 출력한다. 따라서, 상기 스위칭 트랜지스터(STR)와 연결된 상기 센싱 커패시터(Cs)의 제1 전극에는 1V 전압이 인가되고, 상기 센싱 커패시터(Cs)의 제2 전극에는 상기 소스 바이어스 전압(Vs), 예를 들어 -4V의 전압이 인가되어, 상기 센싱 커패시터(Cs)에는 5V의 전압이 인가된다.

만약 외부로부터 입사된 광이 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로 입사되지 않으면, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)는 턴-오프되어 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극은 1V로 유지된다. 상기 스캔 라인들(SL)에 다음 게이트-온 신호가 입력되어 상기 스위칭 트랜지스터(STR)가 턴-온 되더라도 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극과 상기 리드아웃 회로(150) 간에 전압차가 발생하지 않아, 상기 리드아웃 라인들(RL)을 통하여 상기 리드아웃 회로(150)로 전류가 흐르지 않는다.

만약 외부로부터 입사된 광이 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로 입사되면, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)는 턴-온 되고, 상기 턴-온된 센싱 트랜지스터를 통하여 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극에서부터 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)를 통하여 전하가 이동한다. 따라서, 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극의 전압은 변할 수 있다.

상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극의 전압이 예를 들어, 0.5V로 변한 때, 상기 스캔 라인들(SL)에 다음 게이트-온 신호가 입력되어 상기 스위칭 트랜지스터(STR)가 턴-온 되면, 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극과 상기 리드아웃 회로(150) 간에 0.5V의 전압차가 발생하여, 상기 리드아웃 라인들(RL)을 통하여 전하의 흐름이 발생한다. 상기 리드아웃 회로(150)는 상기 전하의 흐름에 따라 전달된 전하를 충전하는 적분기(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 적분기에 충전된 전하량에 대응하는 전압으로 상기 센서들(SN)에 입사된 광의 세기의 정도를 측정한다.

상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로 입사된 광의 세기가 클수록, 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극의 전압은 더 크게 변하고, 상기 센싱 커패시터(Cs)의 상기 제1 전극과 상기 리드아웃 회로(10) 간의 전압차도 더 커져, 상기 리드아웃 라인들(RL)을 통해 더 큰 전류가 흐른다. 따라서, 상기 리드아웃 회로(150)는 상기 센싱 트랜지스터(STR)로 입사된 광의 세기에 따라 다른 레벨의 전압을 측정할 수 있다.

상기 리드아웃 회로(150)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 공급되는 리드아웃 제어신호(RCS)에 응답하여 상기 리드아웃 라인들(RL)을 통하여 수신된 센싱 전류들(R1~Rm)을 이용하여 상기 적분기에 전하를 충전한다. 이후, 상기 리드아웃 회로(150)는 상기 적분기에 충전된 전하량에 대응하는 전압들, 즉 센싱 신호(SS)를 상기 타이밍 컨트롤러(160)로 순차적으로 제공한다.

상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 센싱 신호(SS)를 이용한 데이터 처리를 위해 상기 센싱 신호(SS)를 외부 기기로 전송한다.

도 4는 제2 기판의 일 실시예에 따른 평면도이고, 도 5a는 도 4에 도시된 적외선 센서(SNI)의 확대도이며, 도 5b는 도 4에 도시된 가시광선 센서(SNV)의 확대도이고, 도 6은 도 5a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.

상기 센서들은 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 4에는 2개의 적외선 센서(SNI), 2개의 가시광선 센서(SNV), 및 이에 인접한 영역을 예로서 도시하였다.

도 4를 참조하면, 상기 제2 기판(112)은 제1 방향(D1)으로 연장된 복수의 스캔 라인(SL), 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 연장된 복수의 리드아웃 라인(RL), 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 복수의 제1 바이어스 라인(BL1) 및 제2 바이어스 라인(BL2)을 포함한다.

상기 적외선 및 가시광선 센서(SNI, SNV)은 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 교번적으로 배치된다. 상기 적외선 및 가시광선 센서(SNI, SNV) 각각은 대응하는 리드아웃 라인 및 대응하는 스캔 라인에 연결된다.

상기 스캔 라인들(SL)은 상기 스캔 드라이버(140)로부터 스캔 신호들을 수신한다. 또한, 상기 리드아웃 라인들(RL)은 상기 적외선 및 가시광선 센서(SNI, SNV)에 충전된 전압을 상기 리드아웃 회로(150)로 제공한다.

상기 제1 바이어스 라인(BL1)은 외부로부터 게이트 바이어스 전압(Vg)을 수신하여, 상기 게이트 바이어스 전압(Vg)을 상기 적외선 및 가시광선 센서(SNI, SNV)에 공급한다. 상기 제2 바이어스 라인(BL2)은 외부로부터 소스 바이어스 전압(Vs)을 수신하여, 상기 소스 바이어스 전압(Vs)을 상기 적외선 및 가시광선 센서(SNI, SNV)에 공급한다.

상기 제2 기판(120)은 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터(R, G, B)를 더 포함한다. 상기 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터(R, G, B)는 상기 제1 방향(D1)으로 순서대로 배열된다. 이 경우, 상기 제1 바이어스 라인(BL1)은 상기 적색 컬러필터(R)와 상기 녹색 컬러필터(G)의 경계에 위치하고, 상기 제2 바이어스 라인(BL2)은 상기 녹색 컬러필터(G)와 상기 청색 컬러필터(B)의 경계에 위치한다.

도 5a 및 도 6을 참조하면, 상기 적외선 센서(SNI)는 적외선 센싱 트랜지스터(ITR), 스위칭 트랜지스터(STR), 및 센싱 커패시터(Cs)를 구비한다.

이하의 센서의 구체적인 설명에 있어서, 도 5a 및 도 6에 도시된 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조부호를 병기하고 구체적인 설명은 생략한다.

상기 스위칭 트랜지스터(STR)는 베이스 기판(210) 상에 구비된 게이트 전극(GE), 상기 게이트 전극(GE) 상부에 위치하는 반도체층(SEL), 및 상기 반도체층(SEL) 상에서 서로 이격되어 구비된 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.

상기 리드아웃 라인(RL)은 상기 베이스 기판(210) 상에 구비되고 상기 리드아웃 라인(RL) 및 상기 게이트 전극(GE) 상에는 제1 절연층(220)이 구비된다. 도 6에 도시되지 않았지만, 상기 스캔 라인(SL)은 상기 제1 절연층(220) 상에 구비된다.

상기 소스 및 드레인 전극(SE, DE) 및 상기 스캔 라인(SL) 상에는 제2 절연층(230)이 구비된다. 상기 제2 절연층(230) 상에는 제1 브리지 전극(BE1) 및 제2 브리지 전극(BE2)이 구비된다.

상기 제1 브리지 전극(BE1)은 상기 제2 절연층(230)에 형성된 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 스캔 라인(SL)과 연결되고, 상기 제1 및 제2 절연층(220, 230)에 형성된 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 게이트 전극(GE)과 연결된다. 따라서, 상기 스캔 라인(SL)으로 입력된 스캔 신호는 상기 제1 브리지 전극(BE1)을 통해 상기 게이트 전극(GE)으로 입력된다. 또한, 상기 제1 브리지 전극(BE1)은 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 탑 게이트로 기능하여, 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 기능을 향상시킬 수 있다.

상기 제2 브리지 전극(BE2)은 상기 제2 절연층(230)에 형성된 제3 콘택홀(CH3)을 통해 상기 소스 전극(SE)과 연결되고, 상기 제1 및 제2 절연층(220, 230)에 형성된 제4 콘택홀(CH4)을 통해 상기 리드아웃 라인(RL)과 연결된다. 따라서, 상기 소스 전극(SE)으로 출력된 전압은 상기 제2 브리지 전극(BE2)을 통해 상기 리드아웃 라인(RL)으로 출력된다.

따라서, 상기 스위칭 트랜지스터(STR)는 상기 스캔 라인(SL)으로부터 인가되는 스캔 신호에 응답하여 턴-온되어, 상기 리드라웃 라인(RL)에 센싱된 전압을 출력한다.

상기 제2 기판(112)은 상기 리드아웃 라인(RL)에 대응하여 상기 제2 절연층(230) 상에 구비된 차폐 전극(SHE)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 차폐 전극(SHE)은 상기 제2 절연층(230) 상에서 상기 리드아웃 라인(RL)을 따라 연장되어 상기 리드아웃 라인(RL) 상부에 구비된 다른 구성, 특히 공통 전극에 의해 발생된 전계가 상기 리드아웃 라인(RL)에 미치는 영향을 감소시킨다.

상기 제1 및 제2 브리지 전극(BE1, BE2) 및 상기 차폐 전극(SHE) 상에는 블랙 매트릭스(240)가 구비될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(240)는 입사된 광을 흡수한다. 상기 블랙 매트릭스(240) 상에는 컬러필터(250)가 구비될 수 있다. 상기 컬러 필터는 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 및 청색 컬러필터(B) 중 어느 하나일 수 있다.

상기 컬러필터(250) 상에는 오버 코트층(260)이 구비될 수 있다. 상기 오버 코트층(260)은 하부의 단차를 보상하여 상부에 형성되는 막이 평탄하게 구비될 수 있도록 한다. 상기 오버 코트층(260) 상에는 공통 전극(270)이 구비될 수 있다. 상기 공통 전극(270)은 상기 제1 기판(111)에 구비된 화소 전극(미도시)과 마주하여 전계를 형성한다.

상기 공통 전극(270)에 입력되는 공통 전압은 상기 차폐 전극(SHE)에 입력될 수 있다. 즉 상기 차폐 전극(SHE)에는 상기 공통 전압이 입력될 수도 있고, 상기 공통 전압과 다른 전압이 입력될 수 있다.

상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)는 적외선 영역의 광에 반응하는 제1 광 센싱층(LSE1), 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 드레인 전극(DE)으로부터 연장되어 상기 제1 광 센싱층(LSE1) 상부에 위치하는 소스 전극(SE1), 상기 제1 광 센싱층(LSE1) 상부에서 상기 소스 전극(SE1)과 이격된 드레인 전극(DE1), 상기 제1 바이어스 라인(BL1)으로부터 분기되어 상기 소스 및 드레인 전극(SE1, DE1) 상부에 위치하는 제1 탑 게이트 전극(TGE1)을 포함한다. 상기 제1 탑 게이트 전극(TGE1)은 상기 제1 바이어스 라인(BL1)을 통해 상기 게이트 바이어스 전압(Vg)을 수신한다.

상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)의 드레인 전극(DE1)은 제5 콘택홀(CH5)을 통해 상기 제2 바이어스 라인(BL2)에 연결되어 상기 소소 바이어스 전압(Vs)을 수신한다.

상기 센싱 커패시터(Cs)는 상기 제2 바이어스 라인(BL2)으로부터 연장된 전극과 상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)의 소스 전극(SE1)으로부터 연장된 전극으로 이루어진다.

상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)의 상기 제1 광 센싱층(LSE1)의 하부에는 상기 제1 광 센싱층(LSE1)으로 공급되는 광을 필터링하기 위한 적외선 필터(IRF)를 더 구비할 수 있다. 상기 적외선 필터(IRF)는 가시광선 영역의 광을 차단하고, 적외선 영역의 광을 투과시켜 상기 제1 광 센싱층(LSE1)으로 적외선 영역의 광만을 공급하는 역할을 한다.

상기 적외선 필터(IRF)는 실리콘 게르마늄(SiGe)과 같은 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 적외선 필터(IRF)는 상기 제1 탑 게이트(TGE1)와 제6 콘택홀을 통해 연결될 수 있다. 상기 적외선 필터(IRF)가 상기 제1 탑 게이트(TGE1)와 연결됨으로써, 상기 적외선 필터(IRF)를 상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)의 바텀 게이트 전극으로 활용할 수 있고, 그 결과 상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)의 기능을 향상시킬 수 있다.

도 5b를 참조하면, 상기 가시광선 센서(SNV)는 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR), 스위칭 트랜지스터(STR), 및 센싱 커패시터(Cs)를 구비한다.

도 5b에서, 상기 센싱 커패시터(Cs)는 상기 제2 바이어스 라인(BL2)으로부터 분기된 전극 및 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 드레인 전극(DE)으로부터 분기된 전극으로 이루어진다.

상기 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR)는 가시광선 영역의 광에 반응하는 제2 광 센싱층(LSE2), 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 드레인 전극(DE)으로부터 연장되어 상기 제2 광 센싱층(LSE2) 상부에 위치하는 소스 전극(SE2), 상기 제2 광 센싱층(LSE2) 상부에서 상기 소스 전극(SE2)과 이격된 드레인 전극(DE2), 상기 제1 바이어스 라인(BL1)으로부터 분기되어 상기 소스 및 드레인 전극(SE2, DE2) 상부에 위치하는 제2 탑 게이트(TGE2)를 포함한다.

상기 제2 탑 게이트(TGE2)는 상기 제1 바이어스 라인(BL1)을 통해 상기 게이트 바이어스 전압(Vg)을 수신한다. 상기 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR)의 드레인 전극(DE2)은 제7 콘택홀(CH7)을 통해 상기 제2 바이어스 라인(BL2)에 전기적으로 연결되어 상기 소스 바이어스 전압(Vs)을 수신한다.

도 7은 제2 기판의 다른 실시예에 따른 평면도이고, 도 8a는 도 7에 도시된 적외선 센서(SNI)의 확대도이며, 도 8b는 도 7에 도시된 가시광선 센서(SNV)의 확대도이고, 도 9는 도 8a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.

도 7를 참조하면, 상기 제2 기판(112)은 제1 방향(D1)으로 연장된 복수의 스캔 라인(SL), 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 연장된 복수의 리드아웃 라인(RL), 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 복수의 제1 바이어스 라인(BL1) 및 제2 바이어스 라인(BL2)을 포함한다.

도 8a 및 도 9를 참조하면, 상기 적외선 센서(SNI)는 적외선 센싱 트랜지스터(ITR), 스위칭 트랜지스터(STR), 및 센싱 커패시터(Cs)를 구비한다.

상기 스캔 라인(SL)은 베이스 기판(310) 상에 구비되고 상기 스캔 라인(SL) 상에는 제1 절연층(220)이 구비된다. 도 9에 도시되지 않았지만, 상기 리드아웃 라인(RL)은 상기 제1 절연층(320) 상에 구비된다.

상기 스위칭 트랜지스터(STR)는 상기 스캔 라인(SL)에서 연장되어 상기 베이스 기판(310) 상에 구비된 게이트 전극(GE), 상기 제1 절연층(320) 및 상기 게이트 전극(GE) 상에 위치하는 반도체층(SEL), 상기 리드아웃 라인(RL)에서 연장되어 상기 반도체층(SEL) 상에 구비된 소스 전극(SE), 및 상기 소스 전극(SE)과 이격되어 상기 반도체층(SEL) 상에 구비된 드레인 전극(DE)을 포함한다.

따라서, 상기 스위칭 트랜지스터(STR)는 상기 스캔 라인(SL)으로부터 입력된 스캔 신호에 응답하여 턴-온되어, 상기 리드아웃 라인(RL)에 소정의 전압을 출력한다.

상기 소스 및 드레인 전극(SE, DE) 및 상기 리드아웃 라인(RL) 상에는 제2 절연층(330)이 구비된다.

상기 제2 절연층(330) 상에는 탑 게이트 전극(TGE)이 더 구비될 수 있다. 상기 탑 게이트 전극(TGE)은 상기 제1 및 제2 절연층(320, 330)에 형성된 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 게이트 전극(GE)과 연결된다. 상기 탑 게이트 전극(TGE)은 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 기능을 향상시킬 수 있다.

상기 제2 기판(112)은 상기 리드아웃 라인(RL)에 대응하여 상기 제2 절연층(330) 상에 구비된 차폐 전극(SHE)을 더 포함한다. 구체적으로, 상기 차폐 전극(SHE)은 상기 제2 절연층(330) 상에서 상기 리드아웃 라인(RL)을 따라 연장되어 상기 리드아웃 라인(RL) 상부에 구비된 다른 구성, 특히 공통 전극에 의해 발생된 전계가 상기 리드아웃 라인(RL)에 미치는 영향을 감소시킨다.

상기 탑 게이트 전극(TGE) 및 상기 차폐 전극(SHE) 상에는 블랙 매트릭스(340)가 구비될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(340)는 입사된 광을 흡수한다. 상기 블랙 매트릭스(340) 상에는 컬러필터(350)가 구비될 수 있다. 상기 컬러 필터는 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 및 청색 컬러필터(B) 중 어느 하나일 수 있다.

상기 컬러필터(350) 상에는 오버 코트층(360)이 구비될 수 있다. 상기 오버 코트층(360)은 하부의 단차를 보상하여 상부에 형성되는 막이 평탄하게 구비될 수 있도록 한다. 상기 오버 코트층(360) 상에는 공통 전극(370)이 구비될 수 있다. 상기 공통 전극(370)은 상기 제1 기판(111)에 구비된 화소 전극(미도시)과 마주하여 전계를 형성한다.

상기 공통 전극(370)에 입력되는 공통 전압은 상기 차폐 전극(SHE)에 입력될 수 있다. 즉 상기 차폐 전극(SHE)에는 상기 공통 전압이 입력될 수도 있고, 상기 공통 전압과 다른 전압이 입력될 수 있다.

도 8b를 참조하면, 상기 가시광선 센서(SNV)는 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR), 스위칭 트랜지스터(STR), 및 센싱 커패시터(Cs)를 구비한다. 상기 가시광선 센서(SNV)의 스위칭 트랜지스터(STR)는 상기 적외선 센서(SNI)의 스위칭 트랜지스터(STR)와 동일한 구성 및 기능을 갖는다.

도 10a 내지 도 10e는 도 5a의 스위칭 트랜지스터의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 10a 내지 도 10e에는 도 5a의 AA 영역에 대응하는 부분만을 도시하여 설명한다.

상기 베이스 기판(210) 상에 상기 리드아웃 라인(RL) 및 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 게이트 전극(GE)을 형성한다. 도 10a 내지 도 10e에 도시되지 않았지만, 상기 리드아웃 라인(RL) 및 상기 게이트 전극(GE) 상에 상기 제1 절연층(220)을 형성한다.

상기 게이트 전극(GE)에 대응하여 상기 제1 절연층(220) 상에 상기 반도체층(SEL)을 형성한다. 이후, 상기 반도체층(SEL) 및 상기 제1 절연층(220) 상에 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)을 서로 이격되게 형성하고, 상기 제1 절연층(220) 상에 상기 스캔 라인(SL)을 형성한다. 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 및 상기 스캔 라인(SL)은 동일한 물질로 형성될 수 있다.

도 10a 내지 도 10e에 도시되지 않았지만, 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 및 상기 스캔 라인(SL) 상에 상기 제2 절연층(230)을 형성한다. 이후, 상기 스캔 라인(SL), 상기 게이트 전극(GE), 상기 소스 전극(SE), 및 상기 리드아웃 라인(RL) 각각의 일부를 노출시키는 제1 콘택홀(CH1), 제2 콘택홀(CH2), 제3 콘택홀(CH3), 및 제4 콘택홀(CH4)을 상기 제1 절연층(220) 및/또는 제2 절연층(230)에 각각 형성한다.

다음, 상기 제2 절연층(230) 상에 상기 제1 및 제2 콘택홀(CH1, CH2)를 연결하는 제1 브리지 전극(BE1)을 형성하고, 상기 제3 및 제4 콘택홀(CH3, CH4)를 연결하는 제2 브리지 전극(BE2)을 형성한다.

상기 리드아웃 라인(RL)을 상기 게이트 전극(GE)과 동일한 공정에서 상기 베이스 기판(210) 바로 위에 형성함으로써, 상기 리드아웃 라인(RL) 상부에 구비된 다른 구성, 특히 공통 전극과 거리를 증가시켜 다른 구성에 의해 발생된 전계가 상기 리드아웃 라인(RL)에 미치는 영향을 감소시킨다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시장치 110: 표시패널
120: 게이트 드라이버 130: 데이터 드라이버
140: 스캔 드라이버 150: 리드아웃 회로
160: 타이밍 컨트롤러

Claims

서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시하는 표시패널에 있어서, 상기 제2 기판은,
베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 일 방향으로 연장된 리드아웃 라인;
상기 리드아웃 라인 상에 구비된 제1 절연층;
상기 리드아웃 라인과 교차하여 연장되고 상기 제1 절연층 상에 구비된 스캔 라인;
상기 스캔 라인에 연결된 제1 전극, 상기 리드아웃 라인에 연결된 제2 전극, 및 상기 제2 전극과 이격되어 구비된 제3 전극을 포함하는 스위칭 소자; 및
상기 스위칭 소자의 상기 제3 전극에 연결되고 외부 광을 센싱하는 광 센서를 포함하고,
상기 표시패널은 영상을 표시하는 표시영역 및 상기 표시영역을 감싸는 주변영역으로 구분되며,
상기 광 센서는 상기 표시영역에 구비되는 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 제2 및 제3 전극 및 상기 스캔 라인 상에 구비된 제2 절연층; 및
상기 제2 절연층 상에 서로 이격되어 구비된 제1 브리지 전극 및 제2 브리지 전극을 더 포함하고,
상기 제1 전극은 상기 제1 브리지 전극을 통해 상기 스캔 라인과 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 브리지 전극을 통해 상기 리드아웃 라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제2항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 베이스 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 구비되고, 상기 제2 및 제3 전극은 상기 제1 및 제2 절연층 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제3항에 있어서, 상기 제2 절연층에는 상기 스캔 라인의 일부를 노출시키는 제1 콘택홀이 형성되고, 상기 제1 및 제2 절연층에는 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 제2 콘택홀이 형성되며, 상기 제1 브리지 전극은 상기 제1 및 제2 콘택홀을 통해 상기 제1 전극 및 상기 스캔 라인을 연결하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제3항에 있어서, 상기 제2 절연층에는 상기 제2 전극의 일부를 노출시키는 제3 콘택홀이 형성되고, 상기 제1 및 제2 절연층에는 상기 리드아웃 라인의 일부를 노출시키는 제4 콘택홀이 형성되며, 상기 제2 브리지 전극은 상기 제3 및 제4 콘택홀을 통해 상기 제2 전극 및 상기 리드아웃 라인을 연결하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제3항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 상기 제1 및 제2 전극 사이 및 상기 제1 및 제3 전극 사이에 구비되는 반도체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제6항에 있어서, 상기 제1 브리지 전극은 평면상에서 상기 반도체층과 적어도 일부가 중첩되어 탑 게이트 전극으로 기능하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제2항에 있어서, 상기 제2 절연층 상에서 상기 제1 및 제2 브리지 전극과 이격되고 상기 리드아웃 라인을 따라 연장되어 구비된 차폐 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제8항에 있어서, 상기 차폐 전극에는 기 설정된 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제8항에 있어서, 상기 차폐 전극 및 상기 제1 및 제2 전극 상에 구비되어 입사된 광을 흡수하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제10항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 상에 구비된 공통 전극을 더 포함하고, 상기 차폐 전극에는 상기 공통 전극에 입력되는 신호와 동일한 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 제1 기판은 복수의 화소 영역 및 인접한 두 화소 영역 사이의 비화소 영역을 포함하고, 상기 스위칭 소자 및 상기 광 센서는 평면상에서 상기 비화소 영역에 대응하여 구비되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 광 센서는 복수 개로 제공되고, 상기 광 센서들은 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센서 및 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제13항에 있어서, 평면상에서 상기 가시광선 센서와 상기 적외선 센서는 서로 교번적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판 중 어느 하나에 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시하는 표시패널에 있어서, 상기 제2 기판은,
베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 일 방향으로 연장된 스캔 라인;
상기 스캔 라인 상에 구비된 제1 절연층;
상기 스캔 라인과 교차하여 연장되고 상기 제1 절연층 상에 구비된 리드아웃 라인;
상기 리드아웃 라인 상에 구비된 제2 절연층;
상기 제2 절연층 상에서 상기 리드아웃 라인을 따라 연장되어 구비된 차폐 전극;
상기 스캔 라인에서 분기된 제1 전극, 상기 리드아웃 라인에서 분기된 제2 전극, 및 상기 제2 전극과 이격되어 구비된 제3 전극을 포함하는 스위칭 소자; 및
상기 스위칭 소자의 상기 제3 전극에 연결되고 외부 광을 센싱하는 광 센서를 포함하고,
상기 표시패널은 영상을 표시하는 표시영역 및 상기 표시영역을 감싸는 주변영역으로 구분되며,
상기 광 센서는 상기 표시영역에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제15항에 있어서, 상기 차폐 전극 상에 절연되어 구비된 공통 전극을 더 포함하고, 상기 차폐 전극에는 상기 공통 전극에 입력되는 신호와 동일한 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제15항에 있어서, 평면상에서 상기 제1 전극과 적어도 일부가 중첩되도록 상기 제2 절연층 상에 구비된 탑 게이트 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 절연층에는 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성되고, 상기 탑 게이트 전극은 상기 콘택홀을 통해 상기 게이트 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 표시패널.