액정 표시 장치 document_id A220623070983

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다. 최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다. 이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다. 이중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다. 표시패널은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하여 복수의 단위 화소영역이 정의 되도록 형성된다. 이때, 각 화소영역에는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다. 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 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소 전압신호를 화소 전극에 공급한다. 컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다. 이렇게 별도로 제작된 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 어레이 기판을 정렬한 후 서로 대향 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다. 이와 같이 형성된 액정 표시장치는 최근 들어 광센서를 표시패널 내부에 형성하여 외부광의 밝기에 따라 백라이트 유닛을 제어하고, 표시패널의 외부에 부착함으로써 부피가 증가하게 했었던 터치 패널을 표시패널의 내부에 형성하려는 노력이 증가하고 있다. 이하, 도면을 참조하여 종래의 광 센서를 구비한 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 종래의 광 센서를 구비한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다. 도 1과 같은, 종래의 광 센서를 구비하는 액정 표시 장치는, 광 센서(7)를 구비한 액정 패널(10)과, 상기 액정 패널(10) 하부에 위치하는 복수개의 광학 필름(11)과, 상기 광학 필름(11) 하측에 램프와 같은 광원이 장착되고, 상기 광원과, 상부의 광학 필름(11) 및 액정 패널(10)을 체결 및 지지하는 백라이트 유닛(20)과, 상기 액정 패널(10)의 상부면을 제외한 그 측부 및 상기 백라이트 유닛(20)을 케이싱하는 케이스 구조물(30)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 액정 패널(10)은 상기 광 센서(7)가 장착된 박막 트랜지스터 기판(6)과 그 상부에 컬러 필터 기판(5)이 대향되어 있으며, 상기 컬러 필터 기판(5)과 박막 트랜지스터 기판(6)의 사이에는 액정층(미도시)이 형성되어, 전압 인가에 의한 표시를 수행한다. 그리고, 상기 액정 패널(10) 상부에는 보호 필름(8)이 위치하여, 손의 접촉에 의해 액정 패널(10)이 손상됨을 방지할 수 있다. 이러한 종래의 광 센서를 구비한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 살펴본다. 이 경우는, 터치 감지는 박막 트랜지스터 기판(6)에 광 센서(7)에서, 백라이트 유닛(20) 및 외부광의 조도를 읽어 터치 동작이 발생했을 때, 손가락(1)에 반사되는 빛 혹은 그림자가 지는 부분을 감지하여 터치 좌표를 인식하여 이루어진다. 즉, 터치가 이루어진 부분에서는 손가락(1)에 의해 외부광이 가려지고, 일부 백라이트 유닛(20)에서 출사되는 광의 일부가 손가락(1)의 표면과 만나 반사되는 현상이 일어나 광의 출사량이 발생하는 것으로, 터치 감지가 가능하게 된다. 이 경우, 광 센서(7)의 출력 전압이 그레이 스케일(gray scale)로 표현되어 광 센서의 하나가 하나의 픽셀의 값을 나타내는 그림 형식으로 표현된다. 이러한 알고리즘을 적용하여 터치 좌표를 인식한다. 도 2는 종래의 액정 표시 장치를 나타낸 회로도이며, 도 3은 도 2의 리드 아웃 배선과 인접한 데이터 라인과 기생 용량 문제를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3과 같이, 일반적으로 종래의 액정 표시 장치는, 복수개의 게이트 라인(41)과, 데이터 라인(42a, 42b, 42c)이 서로 교차하여 화소 영역을 정의하며, 상기 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42a, 42b, 42c)의 교차부에는 박막 트랜지스터(Tpixel)가 정의되고, 상기 게이트 라인(41)과 평행한 방향으로 각각 이격하는 구동 전압 라인(43)(VDRV)과 스토리지 전압 라인(45)(VSTO)이 형성된다. 또한, 상기 화소 영역에는 각각 화소 전극이 형성된다. 이러한 구성에 있어서, 순서상으로 데이터 라인은 각각 B, R, G 색상으로 인가되는 제 1 내지 제 3 데이터 라인(42a, 42b, 42c)을 포함하여 이루어지며, 여기서, 상기 2 데이터 라인(적색 표시 데이터 라인)(42b)과 인접하여 리드 아웃 배선(51)이 형성된다. 이 경우, 그리고, 상기 리드 아웃 배선(51)은 인접한 제 1 데이터 라인(청색 표시 데이터 라인)(42a)의 화소 전극 외측과, 제 2 데이터 라인(적색 표시 데이터 라인)(42b) 사이에 위치한다. 여기서, 광 센서(도 1의 7에 상당)는 전단 게이트 라인(41)에 게이트 전극이 연결되고, 드레인 전극이 리드 아웃 배선(51)에 연결된 출력 트랜지스터(Ta)와, 상기 출력 트랜지스터(Ta)의 소오스 전극과 스토리지 전압 라인(45)과의 사이에 형성된 충전 캐패시터(Cs)와, 상기 출력 트랜지스터(Ta)의 소오스 전극에 자신의 드레인 전극이, 구동 전압 라인(VDRV)(43)에 소오스 전극이 연결되고, 상기 스토리지 전압 라인(VSTO)(45)에 게이트 전극이 연결된 센싱 트랜지스터(Ts)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 광 센서의 동작은 다음과 같다. 즉, 센싱 트랜지스터(Ts)의 소오스 전극에 각각 구동 전압 라인(43)을 통해 구동 전압(12V)가 인가됨과 아울러 센싱 트랜지스터(Ts)의 게이트 전극으로 스토리지 전압 라인(45)을 통해 0V가 인가되어, 센싱 트랜지스터(Ts)의 활성층에 소정의 광이 센싱되면 센싱된 광량에 따라 센싱 트랜지스터(Ts)의 소오스 전극에서 채널을 경유하여 드레인 전극으로 흐르는 광전류(Photo current) 경로가 발생된다. 광전류는 센싱 트랜지스터(Ts)의 드레인 전극을 통해 충전 캐패시터(Cs)로 흐르게 된다. 이에 따라, 구동 전압 라인(43)과 스토리지 전압 라인(45)에 의한 충전 캐패시터(Cs)에 광전류에 의한 전하가 충전되게 된다. 이와 같이, 상기 충전 캐패시터(Cs)에 충전된 전하는 상기 출력 트랜지스터(Ta)를 통해 리드 아웃 배선(51)을 경유하여 리드 아웃 배선(51)과 연결된 감지부(Read Out IC)에서 읽혀지게 되며, 상기 광전류 값에 따라 터치 여부를 판단하게 된다. 즉, 센싱 트랜지스터(Ts)에서 센싱된 광량에 따라 리드아웃 배선(51)과 연결된 감지부에서 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 수도 있다. 도 3과 같이, 이 경우, 이러한 광 센서의 형성에 의해 가장 인접하며 서로 동일층에 형성된 리드 아웃 배선(51)과, 제 2 데이터 라인(42b)(R 색상 데이터 라인)과의 사이에 기생 캐패시턴스(46)가 크게 형성된다. 그리고, 같은 리드 아웃 배선(51)과 같은 화소 영역 내에 형성되는 제 1 데이터 라인(42a)(청색 표시 데이터 라인)은 상기 기생 캐패시턴스(46)보다 작은 양이긴 하지만 표시에 영향을 줄 수 있는 제 2 기생 캐패시턴스가 발생한다. 이러한 기생 캐패시턴스, 제 2 기생 캐패시턴스에 의한 영향으로 수직 크로스토크가 발생할 수 있다. 이는 결과적으로, 터치 알고리즘 적용시 오동작을 일으키는 원인 중 하나가 되며, 특히, 적색 화소에 전압이 인가되고, 녹색 및 청색 화소에는 전압이 인가되지 않는 노멀리 화이트(normally white) C 윈도우의 경우, 디스플레이의 크로스토크(crosstalk)가 더 크게 발생하는 것을 알 수 있다. 이는 센서의 위치에 기인한 것으로 판단된다. 현재 센서는 청색 화소에만 존재한다. 마스크 상으로 살펴보면, 적색 표시용 데이터 라인과 가장 근접해 있다. 따라서, 적색 데이터 라인과의 기생 용량 값이 가장 크게 되어, 색상에 따른 센싱 화면의 편차가 나타나게 된다.