KR101609485B1

KR101609485B1 - 용량성 인-셀 터치 패널 및 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101609485B1
Application number: KR1020147005369A
Authority: KR
Inventors: 유보 수; 주추안 후; 밍 후; 병 천 림
Original assignee: 허페이 비오이 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드; 보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2016-04-05
Also published as: EP2983071A4; CN103186307A; EP2983071A1; EP2983071B1; US20140320767A1; KR20140126283A; CN103186307B; JP2016512911A; US9448656B2; JP6161782B2; WO2014153809A1

Abstract

본 발명의 실시예들은 용량성 인-셀 터치 패널 및 디스플레이 장치를 개시한다. 터치 패널은 어레이 기판 및 카운터 기판을 포함하고, 상기 어레이 기판은, 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 의해 정의되는 픽셀들 및 각각의 픽셀에 대응하는 공통 전극을 포함한다. 공통 전극들 전부는 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 공통 전극 그룹들 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 공통 전극 그룹들로 분할되고, 복수의 금속 와이어들은 동일한 금속 층에 배치되고, 금속 와이어들 전부는 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 금속 와이어 그룹들 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 금속 와이어 그룹들로 분할되고, 동일한 로우의 방향에서 제1 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 위치에 있어서 각각 그들에 대응하는 제1 공통 전극 그룹들에 전기적으로 접속되어서, 구동 라인을 형성하고, 동일한 컬럼의 방향에서 제2 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 위치에 있어서 각각 그들에 대응하는 제2 공통 전극 그룹들에 전기적으로 접속되어서, 감지 라인을 형성한다.

Description

용량성 인-셀 터치 패널 및 디스플레이 장치{CAPACITIVE IN-CELL TOUCH PANEL AND DISPLAY DEVICE}

본 발명의 실시예들은 용량성 인-셀 터치 패널(capacitive in-cell touch panel) 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.

디스플레이 기술의 급속한 발전에 의해, 터치 패널들(터치 스크린 패널들)이 사람들의 생활 분야에 점차 확산되었다. 현재, 터치 패널들은 구조에 따라 애드 온 모드 터치 패널들(add-on mode touch panels), 온-셀 터치 패널들(on-cell touch panels), 및 인-셀 터치 패널들로 분류될 수 있다. 애드 온 터치 패널의 경우, 터치 패널과 액정 디스플레이(LCD)가 별개로 생산되고 나서, 그들이 서로 부착되어서 터치 기능을 갖는 액정 디스플레이를 형성한다. 애드 온 터치 패널들은 생산 비용이 높고, 광 투과율이 낮고, 모듈이 두껍다. 용량성 인-셀 터치 패널의 경우, 터치 패널의 터치 전극들이 액정 디스플레이의 내부에 내장된다. 터치 감지 회로들이 액정 셀에 구현되기 때문에, 모듈은 터치 패널의 다른 구현 방식에 비해서 더 얇아지고, 더 밝고, 더 비용 효율적으로 만들어질 수 있다.

또한, 터치 패널의 구경비(aperture ratio)를 최대로 증가시키기 위하여, TFT 어레이 기판 내의 픽셀 구조의 설계 시에 듀얼 게이트 라인 구조가 이용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 듀얼 게이트 라인 구조에서, Gate1과 Gate2, Gate3과 Gate4, Gate5와 Gate6 등의 2개의 게이트 신호 라인들(즉, 게이트 라인들)이 TFT 어레이 기판 상의 인접 로우들에서 픽셀 유닛들 사이에 제공되고; 픽셀 유닛들의 2개의 인접 컬럼들마다 픽셀 유닛들의 2개의 컬럼 사이에 배치된 데이터 라인(즉, 데이터 라인) Date1, Date2, Date3을 공유하는 그룹으로서 역할을 한다. 이러한 식으로, 도 1에서 점선으로 표시된 데이터 라인들 S1, S2 및 S3을 형성하는 것이 불필요한데, 즉, 이러한 곳들에 데이터 라인이 존재하지 않는다.

통상적으로, 터치 패널 상의 서로 교차하고 별개인 구동 라인들 및 감지 라인들의 제공은 터치 디스플레이의 목적을 실현하기 위하여, 위의 기술들의 조합에 의해 실현된다. 그러나, 위의 생산 기술 공정들은 비교적 복잡하고, 형성된 구동 라인들 또는 감지 라인들의 저항은 비교적 크다. 진보된 수퍼 디멘젼 스위치(ADS) 모드에 관하여, 그러한 이슈들이 또한 존재한다.

본 발명의 실시예들은 종래 기술의 ADS 모드 터치 패널 또는 디스플레이 장치에서 구동 라인들 및 감지 라인들의 저항들과 같은 문제를 해결하기 위한, 용량성 인-셀 터치 패널 및 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 어레이 기판 및 카운터 기판(a counter substrate)을 포함하는 용량성 인-셀 터치 패널이 제공되며, 상기 어레이 기판은, 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들에 의해 정의되는 복수의 픽셀들; 및 동일한 금속 층 내에 배치되는 복수의 금속 와이어들을 포함하고, 상기 픽셀들 각각은 대응하는 공통 전극을 포함하고, 상기 공통 전극들 전부는 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 공통 전극 그룹들 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 공통 전극 그룹들로 분할되고, 각각의 제1 공통 전극 그룹 및 각각의 제2 공통 전극 그룹은 서로 절연되고, 상기 금속 와이어들 전부는 상기 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 금속 와이어 그룹들 및 상기 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 금속 와이어 그룹들로 분할되고, 각각의 제1 금속 와이어 그룹 및 각각의 제2 금속 와이어 그룹은 서로 절연되고, 동일한 로우의 방향에서 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 위치에 있어서 각각 그들에 대응하는 제1 공통 전극 그룹들에 전기적으로 접속되어서, 구동 라인을 형성하고, 동일한 컬럼의 방향에서 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 위치에 있어서 각각 그들에 대응하는 제2 공통 전극 그룹들에 전기적으로 접속되어서, 감지 라인을 형성한다.

예를 들어, 상기 데이터 라인들은 평행하게 교대로 배열되는 제1 데이터 라인들 및 제2 데이터 라인들을 포함하고, 상기 제1 데이터 라인들만이 데이터 신호의 로드를 위해 구성되고, 동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 상기 금속 와이어들 중 적어도 하나를 통해 함께 접속되고, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 상기 제2 데이터 라인들을 통해 함께 접속되거나; 또는 동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 제2 데이터 라인을 통해 함께 접속되고, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 상기 금속 와이어들 중 적어도 하나를 통해 함께 접속된다.

예를 들어, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 상기 제2 데이터 라인들을 통해 함께 접속되고, 각각의 제2 금속 와이어 그룹 중의 적어도 하나의 와이어가 비아 홀(via hole)을 통해 상기 제2 데이터 라인들에 접속된다.

또한, 예를 들어, 동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 상기 제2 데이터 라인들을 통해 함께 접속되고, 각각의 제1 금속 와이어 그룹 중의 적어도 하나의 와이어가 비아 홀을 통해 상기 제2 데이터 라인들에 접속된다.

예를 들어, 상기 제1 데이터 라인들 및 상기 제2 데이터 라인들은 동일한 층 상에 배치된다.

예를 들어, 동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 공통 전극 그룹들 각각 내의 모든 공통 전극들은 상호접속(interconnection)에 의해 통합 구성으로 형성된다.

예를 들어, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 공통 전극 그룹들 각각 내의 모든 공통 전극들은 상호접속에 의해 통합 구성으로 형성된다.

예를 들어, 상기 금속 와이어들의 일부분은 위치에 있어서 상기 게이트 라인들에 대응하고, 상기 금속 와이어들의 다른 부분은 위치에 있어서 상기 데이터 라인들에 대응한다.

예를 들어, 상기 픽셀들 각각은 픽셀 전극을 더 포함하고, 상기 픽셀에 대한 상기 픽셀 전극 및 상기 공통 전극은 상이한 층들 상에 배치된다.

예를 들어, 상기 금속 층은 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들과 상이한 층 상에 배치된다.

예를 들어, 상기 금속 와이어들의 각각의 로우는 한 덩어리로 된 금속 와이어(a whole metal wire)이거나, 또는 상기 금속 와이어들의 각각의 로우는 적어도 2개의 개별 와이어들을 포함한다.

예를 들어, 상기 제1 금속 와이어 그룹들 각각과 상기 제2 금속 와이어 그룹들 각각은 교차하여 배치되어 서로 전기적으로 접속되는 다수의 금속 와이어들을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위에 서술된 바와 같은 임의의 터치 패널을 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예들의 기술적 해결책을 더욱 분명하게 예시하기 위하여, 실시예들의 도면들이 간략하게 아래에 설명될 것이며, 아래 설명되는 도면들은 오직 본 발명의 일부 실시예들에 관련된 것일 뿐이고, 본 발명을 한정하는 것이 아님이 자명하다.
도 1은 종래 기술의 디스플레이 패널에서의 듀얼 게이트 구조를 예시하는 구조적 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 서술된 바와 같은 터치 패널을 예시하는 구조적 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 제1 공통 전극 그룹들 및 제2 공통 전극 그룹들을 예시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 제1 금속 와이어 그룹들 및 제2 금속 와이어 그룹들을 예시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 도 2의 A-A'선을 따라 취해진 단면도를 예시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에서 도 2의 B-B'선을 따라 취해진 단면도를 예시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에서 도 2의 B-B'선을 따라 단면이 취해진 후의 비아 홀을 예시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 터치 기능을 구현하기 위한 개략적 회로도를 예시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 워크 타이밍 개략도(work timing schematic diagram)를 도시한다.

본 발명의 실시예들의 목적들, 기술적 상세들 및 이점들이 명백해지도록 하기 위하여, 이하, 본 발명의 실시예들의 기술적 해결책들은 본 발명의 실시예들에 관한 도면들과 결합하여 분명하고 완전히 이해할 수 있게 설명될 것이다. 설명된 실시예들은 본 발명의 실시예들의 일부일 뿐이고 전부가 아님이 자명하다. 본 발명의 설명된 실시예들에 기초하여, 이 기술분야의 통상의 기술자들은 본 발명의 보호 범위 내에 속하는 다른 실시예(들)를 임의의 독창적인 작업이 없이도 얻을 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 이용된 기술 용어 또는 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 보통 이해되는 바와 동일한 의미를 가져야 한다. 본 발명의 특허 출원의 명세서 및 청구항들에서 이용되는 "제1", "제2" 등과 같은 용어들은 임의의 순서, 번호 또는 중요도를 나타내지 않으며, 상이한 구성 부분들을 구별하는 데에만 이용된다. 마찬가지로, "a", "an" 등과 같은 용어는 개수의 한정을 나타내지 않고, 적어도 하나의 존재를 명시한다. "이루어지다", "이루어지는", "포함하다", "포함하는", "함유하다" 등과 같은 용어는, 이 용어의 앞에 있는 요소 또는 물품이 이 용어 및 그것의(그들의) 등가물들 뒤에 열거된 요소(들) 또는 물품(들)을 망라하며, 다른 요소들 또는 물품들의 존재를 배제하지 않는다는 것을 의미한다. "접속", "접속된" 등과 같은 용어는 물리적 또는 기계적 접속으로 한정되지 않고, 직접적이든지 또는 간접적이든지, 전기적 접속을 포함할 수 있다. "상의", "아래의", "왼쪽", "오른쪽", "로우", "컬럼" 등과 같은 용어들은 상대적 위치 관계를 기술하는 데에만 이용되며, 설명된 객체의 절대적 위치는 변경되며, 상대적 위치 관계는 또한 그에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 설명된 객체가 90도 회전한 후에, "로우" 및 "컬럼"은 관측자의 시점에서 상호 변경될 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 서로 대향하여 배치되고, 실란트와 같은 것에 의해 함께 본딩되어 그 안에 액정 물질이 채워진 액정 셀을 형성하는 어레이 기판과 카운터 기판을 포함하는 터치 패널이 제공된다. 터치 패널은 인-셀 액정 터치 패널이다. 카운터 기판은 그 위에 형성된 어레이 기판 상의 픽셀들에 대응하는 적색, 녹색 및 청색(RGB) 컬러 필터들과 같은 컬러 필터들을 갖는 컬러 필터 기판과 같은 것이다. 컬러 필터들이 어레이 기판 상에 형성되는 경우(즉, 어레이 기판이 COA 기판인 경우), 카운터 기판 상에 컬러 필터들을 더 제공하는 것이 불필요하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 터치 패널의 어레이 기판은, 복수의 게이트 라인들(1), 복수의 데이터 라인들(2), 및 복수의 게이트 라인들(1)과 복수의 데이터 라인들(2)의 교차점에 의해 정의되는 복수의 픽셀들(3)을 포함하고, 복수의 픽셀들(3) 각각은 대응하는 공통 전극(4)을 갖는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 듀얼 게이트 구조를 갖는 터치 패널에서, 복수의 게이트 라인들(1)은 서로 평행하고 로우 방향에서 연장하며, 2개의 게이트 라인들(1)이 픽셀들의 인접 로우들 사이에 제공되며; 복수의 데이터 라인들(2)은 서로 평행하고 컬럼 방향에서 연장하며, 데이터 라인들(2) 각각이 픽셀들의 인접 컬럼들 사이에 삽입된다.

픽셀들(3)은 어레이 형태로 배열되고, 16개의 픽셀이 도 2에 도시되며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것이 자명하다. 각 픽셀은 액정의 정렬 제어를 위한 액정 커패시터를 형성하는 데 이용되는 픽셀 전극과 공통 전극 및 스위치 요소로 기능하는 박막 트랜지스터를 포함한다. 예를 들어, 각 픽셀의 박막 트랜지스터의 경우, 그의 게이트 전극은 대응하는 게이트 라인에 전기적으로 접속되거나 그와 일체로 형성되며, 그의 소스 전극은 대응하는 데이터 라인에 전기적으로 접속되거나 그와 일체로 형성되며, 그의 드레인 전극은 대응하는 픽셀 전극에 전기적으로 접속되거나 그와 일체로 형성된다. 픽셀 전극과 공통 전극은 상이한 층들 상에 배치되고, 예를 들어, 공통 전극은 픽셀 전극 위에 배치되고, 픽셀 전극과 공통 전극은 빗-형 전극들(comb-like electrodes)(슬릿 전극들)일 수 있다.

각각의 박막 트랜지스터는 예를 들어 하부 게이트 타입(bottom-gate type)으로 되고, 그 다음에 어레이 기판은 베이스 기판(도시되지 않음)으로부터 아래에서 위로의 순서로 게이트 전극, 게이트 절연 층, 반도체 층, 및 소스 전극과 드레인 전극을 포함한다. 게이트 전극은 예를 들어, 게이트 라인 금속 층에 배치되고, 소스 전극과 드레인 전극은 예를 들어, 데이터 라인 금속 층에 배치된다(예를 들어, 도 5 참조). 박막 트랜지스터를 포함하는 전체 어레이 기판 위에 패시베이션(passivation) 층이 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실시예에서, 모든 공통 전극들(4)은 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 공통 전극 그룹들(41) 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 공통 전극 그룹들(42)로 분할되고, 각각의 제1 공통 전극 그룹(41) 및 각각의 제2 공통 전극 그룹(42)은 서로 절연된다. 도 2도 참조하면, 어레이 형태로 배열된 예시적인 16개의 픽셀에서, 예를 들어, 제1 공통 전극 그룹들(41) 각각은 총 8개의 픽셀에서 2개의 인접하는 컬럼에 공통 전극들을 포함하고, 이 공통 전극들은 서로 전기적으로 접속되며; 제2 공통 전극 그룹들(42) 각각은 총 4개의 픽셀에서 2개의 인접하는 컬럼에 공통 전극들을 포함하고, 이 공통 전극들은 서로 전기적으로 접속되며, 하나의 컬럼에 2개의 인접하는 제2 공통 전극 그룹들(42)이 존재한다. 이러한 식으로, 제1 공통 전극 그룹들(41) 및 제2 공통 전극 그룹들(42)은 로우 방향으로 교대로 배열된다. 본 발명은 전술한 바와 같은 제1 공통 전극 그룹들(41) 및 제2 공통 전극 그룹들(42)의 구성 및 배열 방식으로 한정되지 않는다.

터치 패널의 어레이 기판은 복수의 금속 와이어들(5)을 포함하는 금속 층을 더 포함한다. 예를 들어, 금속 와이어들(5) 중 일부는 위치에 있어서 게이트 라인들(1)에 대응하고, 게이트 라인들(1) 위에 형성되며, 게이트 라인들과 중첩되며, 금속 와이어들(5) 중 다른 부분은 위치에 있어서 데이터 라인들(2)에 대응하고, 데이터 라인들(2) 위에 형성되며, 데이터 라인들과 중첩된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 모든 금속 와이어들(5)은 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 금속 와이어 그룹들(51) 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 금속 와이어 그룹들(52)로 분할된다. 각각의 제1 금속 와이어 그룹(51) 및 각각의 제2 금속 와이어 그룹(52)은 각각 교차하여 배치되고 서로 전기적으로 접속되는 다수의 금속 와이어들(5)을 포함할 수 있다. 도 2도 참조하면, 예를 들어, 어레이 형태로 배열된 16개의 픽셀에서, 제1 금속 와이어 그룹들(51) 각각은 2개의 인접 컬럼들에서 총 8개의 인접 픽셀들에 대응하고, 제2 금속 와이어 그룹들(52) 각각은 2개의 인접 컬럼들에서 총 4개의 인접 픽셀들에 대응하고, 하나의 컬럼에 2개의 인접하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)이 존재한다. 따라서, 제1 금속 와이어 그룹들(51) 및 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 로우 방향에서 교대로 배열되고 서로 절연된다. 본 발명은 전술한 바와 같은 제1 금속 와이어 그룹들(51) 및 제2 금속 와이어 그룹들(52)의 구성 및 배열 방식으로 한정되지 않는다.

동일한 로우의 방향에서 제1 금속 와이어 그룹들(51)은 서로 전기적으로 접속된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 2개의 제2 금속 와이어 그룹들(52)에 의해 서로 분리된 제1 금속 와이어 그룹들(51)이 2개의 제2 금속 와이어 그룹들(52) 사이에 배치된 금속 와이어들(5)을 통해 서로 전기적으로 접속되고, 각각 위치에 있어서 그들에 대응하는 제1 공통 전극 그룹들(41)에 전기적으로 접속되어서, 구동 라인(6)을 형성한다. 따라서, 본 실시예에서는, 구동 라인들(6)이 전체적으로 로우 방향으로 연장한다.

동일한 컬럼의 방향에서 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 서로 전기적으로 접속되고, 각각 위치에 있어서 그들에 대응하는 제2 공통 전극 그룹들(42)에 전기적으로 접속되어서, 감지 라인(7)을 형성한다. 본 실시예에서는, 감지 라인들(7)이 전체적으로 컬럼 방향으로 연장한다. 구동 라인들(6)과 감지 라인들(7)은 서로 중첩한다.

본 실시예에서, 금속 와이어들(5)이 제공되는 금속 층 및 공통 전극들(4)이 제공되는 투명 전극 층이 서로 인접한 2개의 층인 경우(즉, 2개의 층이 서로 접촉하고 있는 경우), 금속 와이어들(5) 및 대응하는 공통 전극들(4)은 비아 홀들 없이 전기적으로 직접 접속될 수 있다는 것을 유의한다. 그리고, 금속 와이어들(5)이 제공되는 금속 층 및 공통 전극들(4)이 제공되는 투명 전극 층이 서로 인접하지 않는 경우, 예를 들어, 그들이 절연 층에 의해 서로 분리되어 있는 경우, 금속 와이어들(5) 및 대응하는 공통 전극들(4)은 절연 층에 형성된 비아 홀들을 통해 전기적으로 접속될 수 있다.

동일한 구동 라인(6)에 속하는 제1 공통 전극 그룹들(41) 각각에 대하여, 그룹에 의해 포함되는 인접하는 공통 전극들(4)은 접속에 의해 통합 구성으로 형성될 수 있고; 동일한 감지 라인(7)에 속하는 제2 공통 전극 그룹들(42) 각각에 대하여, 그룹에 의해 포함되는 인접하는 공통 전극들(4)은 접속에 의해 통합 구성으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 금속 와이어들(5)과 게이트 라인들(1)과 데이터 라인들(2)은 예를 들어, 절연 층들에 의해 분리된, 상이한 층들 상에 배치된다. 예를 들어, 금속 와이어들의 각각의 로우는 한 덩어리로 된 금속 와이어(a whole metal wire)(5)이거나, 또는 금속 와이어들의 각각의 로우는 적어도 2개의 개별 금속 와이어들(5)을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 듀얼 게이트 구동 구조에 이용된 데이터 라인들(2)은 평행하게 교대로 배열되는 제1 데이터 라인들(21) 및 제2 데이터 라인들(22)을 포함하고, 제1 데이터 라인들(21)만이 데이터 신호들을 로딩 또는 전송하는 역할을 한다. 또한, 제1 데이터 라인들(21) 및 제2 데이터 라인들(22)은 동일한 층 상에 제공되며, 즉, 그들은 동일한 전도성 층에 의해 형성된다.

본 실시예에 따른 ADS 모드 터치 패널에서는, 듀얼 게이트 라인 구조의 채택으로 인해, 제1 데이터 라인들(21)만이 데이터 신호의 전송 역할을 하고, 픽셀들의 2개의 인접하는 컬럼들마다 픽셀들의 2개의 컬럼 사이에 배치된 데이터 라인들(21) 중 하나를 공유하는 그룹으로서 역할을 하며; 그들에 인접한 제2 데이터 라인들(22)은 스탠바이 상태로 있다. 금속 와이어들(5) 중 일부가 데이터 라인들(2)(제1 데이터 라인들(21) 및 제2 데이터 라인들(22)을 포함함)과 대응하여 배치되고 데이터 라인들(2)과 상이한 층에 배치되기 때문에, 스탠바이 제2 데이터 라인들(22)은 인접하지 않은 제1 금속 와이어 그룹들(51) 또는 인접하지 않은 제2 금속 와이어 그룹들(52)을 접속하기 위한 와이어들로서 이용될 수 있다. 예를 들어 접속 구성은 아래에 설명될 것이다.

동일한 구동 라인(6)에 속하는 제1 금속 와이어 그룹들(51)은 적어도 하나의 금속 와이어(5)를 통해 함께 접속되고, 동일한 감지 라인(7)에 속하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 제2 데이터 라인(22)을 통해 함께 접속되는데, 이것은 도 2 및 도 4의 실시예에 의해 예시된다. 또는, 다른 실시예에서, 동일한 구동 라인(6)에 속하는 제1 금속 와이어 그룹들(51)은 제2 데이터 라인(22)을 통해 함께 접속되고, 동일한 감지 라인(7)에 속하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 적어도 하나의 금속 와이어(5)를 통해 함께 접속된다.

예를 들어, 동일한 감지 라인(7)에 속하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 대응하는 제2 데이터 라인(22)을 통해 함께 접속되고, 제2 금속 와이어 그룹들(52) 각각에서 위치에 있어서 제2 데이터 라인(22)에 대응하는 금속 와이어(5)가 비아 홀(8)을 통해 제2 데이터 라인(22)에 접속된다. 따라서, 제2 데이터 라인(22)은 함께 컬럼 방향에서 인접하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)을 접속하는 역할을 한다.

또한, 예를 들어, 다른 실시예에서, 동일한 구동 라인(6)에 속하는 제1 금속 와이어 그룹들(51)이 대응하는 제2 데이터 라인(22)을 통해 함께 접속되는 경우, 제1 금속 와이어 그룹들(51) 각각에서 위치에 있어서 제2 데이터 라인(22)에 대응하는 금속 와이어(5)가 비아 홀(8)을 통해 제2 데이터 라인(22)에 접속된다. 따라서, 제2 데이터 라인(22)은 함께 컬럼 방향에서 인접하는 제1 금속 와이어 그룹들(51)을 접속하는 역할을 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 패널의 구동 라인들(6) 및 감지 라인들(7)은 예를 들어 다음의 2 종류의 구성을 가질 수 있다.

1. 동일한 구동 라인(6)에 속하는 제1 공통 전극 그룹들(41)은 접속되지 않고, 구동 라인(6)의 제1 금속 와이어 그룹들(51)은 적어도 하나의 금속 와이어(5)를 통해 함께 접속되며; 동일한 감지 라인(7)에 속하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 대응하는 제2 데이터 라인(22)을 통해 접속된다.

2. 동일한 구동 라인(6)에 속하는 제1 금속 와이어 그룹들(51)은 적어도 하나의 금속 와이어(5)를 통해 함께 접속되고; 동일한 감지 라인(7)에 속하는 제2 금속 와이어 그룹들(52)은 대응하는 제2 데이터 라인(22)을 통해 접속된다. 이러한 구성은, 구동 라인(6)의 제1 공통 전극 그룹들(41)이 공통 전극 라인(예를 들어, 공통 전극들을 제조하기 위한 투명 전도성 물질로 형성됨)을 통해 접속된다는 점에서, 제1 종류의 구성과 상이하다.

제1 종류의 구성에 따르면, 도 5는 도 2의 A-A'선을 따라 취해진 단면도를 도시하고, 여기서 게이트 라인 금속 층(31)(여기서 게이트 라인(1)에 대응함), 게이트 절연 층(32), 데이터 라인 금속 층(34)(여기서 데이터 라인(22)에 대응함), 패시베이션 층(36), 금속 층(37)(여기서 와이어(5)에 대응함) 및 단면 위치에서 픽셀의 공통 전극에 대응하는 공통 전극 층(38)이 포함된다. 금속 층(37)과 공통 전극 층(38)은 직접 접촉해 있다.

도 6은 도 2의 B-B'선을 따라 취해진 단면도를 도시하며, 여기서 게이트 라인 금속 층(31)(여기서 게이트 라인(1)에 대응함), 게이트 절연 층(32), 데이터 라인 금속 층(34)(여기서 데이터 라인(22)에 대응함), 패시베이션 층(36), 금속 층(37)(여기서 와이어(5)에 대응함) 및 공통 전극 층(38)이 포함된다. 그것은 패시베이션 층(36)에 형성되고 제2 금속 와이어 그룹(52) 내의 금속 와이어와 제2 데이터 라인(22)을 접속하는 역할을 하는 도 7에 도시된 바와 같은 비아 홀(8)을 더 포함한다.

제2 종류의 구성은 제1 종류의 구성과 유사하므로, 여기서는 반복해서 설명하지 않는다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 터치 기능을 구현하기 위한 개략적인 회로도를 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 신호 라인들 T(예를 들어, 구동 라인들(6))이 로우 방향으로 연장하고, 복수의 신호 라인들(예를 들어, 감지 라인들(7))이 컬럼 방향으로 연장한다. 2 종류의 신호 라인들은 서로 교차하고, 교차점에서 서로 중첩하여, 다수의 상호 커패시터들(mutual capacitors)이 전체 터치 패널에 걸쳐서 형성된다. 손가락 또는 전도체가 터치 패널에 접촉하는 경우, 수평 와이어와 수직 와이어 사이에 유도 커패시턴스(induction capacitance)가 변경될 것이고; 신호가 신호 라인 Tx에 의해 전송되고, 감지된 신호는 신호 라인 Rx에 의해 수신된다. 둘 사이의 상호 커패시턴스가 터치 패널에 대한 손가락 접촉 또는 전도체 접촉으로 인해 변경되는 경우, 그 변경으로 인한 신호가 신호 라인 Rx에 의해 수신될 수 있고, 그 다음에 터치 위치를 획득하기 위해 제어 칩에 의해 검출 및 계산된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 워크 타이밍 개략도를 도시한다. 예를 들어, 단일 픽처 프레임이 디스플레이되는 기간 동안, 터치 패널은 대략 초반 3/4 프레임의 기간에 정상 디스플레이 동작을 거치고, 대략 후반 1/4 프레임의 기간에 터치 검출 동작을 거친다. 터치 패널이 터치 검출의 기간에 동작할 때, 각 픽셀은 홀드 상태의 스테이지에서 동작하고, 이러한 식으로, 정상 디스플레이가 터치 패널 상에서 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 터치 기능도 터치 패널 상에서 실현될 수 있는 것이 가능하다. 도 9의 예에 도시된 바와 같이, (예를 들어, 60Hz에 대응하는) 1 프레임의 기간 내에서, 초반 12.67ms의 기간에, 터치 패널은 정상 디스플레이 상태에 있고, 이 때에 Vcom/Tx가 직류 전류 신호에서 유지되며, 신호 라인 Rx 상의 신호는 변경되지 않은 채로 유지되는데, 이것은 터치 기능이 오픈되지 않았기 때문이며; 프레임의 후반 4.0ms의 기간에서, Com/Tx 라인은 그 위에 중첩된 고주파 신호를 갖고, 이 때에 감지된 고주파 신호들은 각각의 Rx 라인들에 의해 수신된다. 터치 동작의 경우에, 대응하는 Rx 라인 상의 고주파 신호의 진폭은 변하고, 그에 따라서, 터치의 위치를 찾아낼 수 있다. 터치 패널의 터치 기능이 시작된 후에, 터치 패널의 픽셀들에 대한 게이트 라인들은 각각 턴 오프 상태(turned-off state)에 있고, 각 픽셀의 전위는 홀드 상태(hold state)에 있다.

본 발명의 위의 실시예들에서, ADS 모드 터치 패널은 부가적인 금속 층을 포함하며, 금속 층 내에는 복수의 금속 와이어들이 배치된다. 예를 들어, 금속 와이어들 중 일부는 위치에 있어서 게이트 라인들에 대응하고, 금속 와이어들 중 다른 부분은 데이터 라인들에 대응한다. ADS 모드 터치 패널에서 구동 라인 및 감지 라인 각각에 대하여, 그것은 다수의 그룹화된 공통 전극들을 포함할 뿐만 아니라, 공통 전극들에 전기적으로 접속된 금속 와이어들을 더 포함하여, 구동 라인과 감지 라인의 저항을 줄인다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예에서 설명된 터치 패널을 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다. 디스플레이 장치는 예를 들어 ADS 모드 액정 디스플레이와 같은 액정 디스플레이이다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 제1 실시예의 터치 패널을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법의 단계들은 다음과 같이 설명될 것이다.

단계 1. 기판이 제공되고, 다수의 게이트 라인들을 포함하는 게이트 라인 금속 층과 게이트 전극의 패턴들이 형성된다. 이 게이트 라인들은 듀얼 게이트 구조에 대응하여 배열된다.

단계 2. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 게이트 절연 층의 패턴이 형성된다.

단계 3. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 활성층의 패턴이 형성된다.

단계 4. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 데이터 라인 금속 층과 소스 및 드레인 전극들의 패턴들이 형성되고, 데이터 라인 금속 층은 복수의 데이터 라인들을 포함한다. 데이터 라인들은 교대로 배열되는 제1 데이터 라인들 및 제2 데이터 라인들을 포함하고, 제1 데이터 라인들만이 데이터 신호들을 전송하는 역할을 하며, 제2 데이터 라인들은 접속 전도체들로서 이용된다.

단계 5. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 픽셀 전극의 패턴이 형성된다.

단계 6. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 패시베이션 층의 패턴이 형성되고, 패시베이션 층은 그 안에 다수의 비아 홀들을 포함한다.

단계 7. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 복수의 금속 와이어들을 포함하는 금속 층이 형성된다. 예를 들어, 금속 와이어들 중 일부가 위치에 있어서 게이트 라인들에 대응하고, 금속 와이어들 중 다른 부분이 위치에 있어서 데이터 라인들에 대응하고, 금속 와이어들 전부는 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 금속 와이어 그룹들 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 금속 와이어 그룹들로 분할되고, 각각의 제1 금속 와이어 그룹 및 각각의 제2 금속 와이어 그룹은 서로 절연된다. 각각의 제1 금속 와이어 그룹 및 각각의 제2 금속 와이어 그룹의 경우, 그들 각각은 교차하여 배치되고 서로 전기적으로 접속되는 다수의 금속 와이어들을 포함한다.

단계 8. 위의 패턴들이 그 위에 형성되어 있는 기판 상에 픽셀들과 대응하여 공통 전극들이 제공된 공통 전극 층이 형성된다. 공통 전극들 전부는 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 공통 전극 그룹들 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 공통 전극 그룹들로 분할되고, 각각의 제1 공통 전극 그룹 및 각각의 제2 공통 전극 그룹은 서로 절연된다.

단계 8의 완료 후에, 예를 들어, 동일한 로우의 방향에서 제1 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 각각 위치에 있어서 그들에 대응하는 제1 공통 전극 그룹들에 전기적으로 접속되어서, 구동 라인을 형성하고; 예를 들어, 동일한 컬럼의 방향에서 제2 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 각각 위치에 있어서 그들에 대응하는 제2 공통 전극 그룹들에 전기적으로 접속되어서, 감지 라인을 형성한다.

본 발명의 실시예들 중 임의의 것에 따른 ADS 모드 터치 패널에서, 그 안에 배치된 복수의 금속 와이어들을 갖는 부가적인 금속 층이 제공된다. 금속 와이어들 중 일부는 위치에 있어서 게이트 라인들에 대응하고, 금속 와이어들 중 다른 부분은 데이터 라인들에 대응한다. 따라서, ADS 모드 터치 패널에서, 구동 라인과 감지 라인 각각은 다수의 그룹화된 공통 전극들을 포함하고, 와이어들은 이 라인에 의해 포함된 대응하는 공통 전극들에 전기적으로 접속됨으로써, 구동 라인과 감지 라인의 저항이 감소할 수 있다. 또한, 금속 층을 형성하기 위한 공정이 원래의 제조 공정에 추가되기만 하면 제조 방법은 획득될 수 있고, 구현이 간단하다.

위에서 행해진 설명은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들일 뿐이고, 본 발명의 보호 범위를 제한하는 데 이용되지 않는다. 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구항들에 의해 결정된다.

Claims

용량성 인-셀 터치 패널(capacitive in-cell touch panel)로서,
어레이 기판 및 카운터 기판(a counter substrate)을 포함하고,
상기 어레이 기판은,
복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들;
상기 복수의 게이트 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들에 의해 정의되는 복수의 픽셀들; 및
동일한 금속 층 내에 배치되는 복수의 금속 와이어들
을 포함하고,
상기 픽셀들 각각은 대응하는 공통 전극을 포함하고, 상기 공통 전극들 전부는 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 공통 전극 그룹들 및 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 공통 전극 그룹들로 분할되고, 각각의 제1 공통 전극 그룹 및 각각의 제2 공통 전극 그룹은 서로 절연되고,
상기 금속 와이어들 전부는 상기 로우 방향으로 배열된 복수의 제1 금속 와이어 그룹들 및 상기 컬럼 방향으로 배열된 복수의 제2 금속 와이어 그룹들로 분할되고, 각각의 제1 금속 와이어 그룹 및 각각의 제2 금속 와이어 그룹은 서로 절연되고,
동일한 로우의 방향에서 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 대응하는 제1 공통 전극 그룹들에 각각 전기적으로 접속되어서, 구동 라인을 형성하고, 상기 동일한 로우의 방향에서 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 제1 금속 와이어 그룹들의 투영부들은 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 대응하는 제1 공통 전극 그룹들의 투영부들과 중첩하고,
동일한 컬럼의 방향에서 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 서로 전기적으로 접속되고, 대응하는 제2 공통 전극 그룹들에 각각 전기적으로 접속되어서, 감지 라인을 형성하고, 상기 동일한 컬럼의 방향에서 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 제2 금속 와이어 그룹들의 투영부들은 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 대응하는 제2 공통 전극 그룹들의 투영부들과 중첩하는
용량성 인-셀 터치 패널.
제1항에 있어서, 상기 데이터 라인들은 평행하게 교대로 배열되는 제1 데이터 라인들 및 제2 데이터 라인들을 포함하고, 상기 제1 데이터 라인들만이 데이터 신호의 로드(load)를 위해 구성되고,
동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 상기 금속 와이어들 중 적어도 하나를 통해 함께 접속되고, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 상기 제2 데이터 라인들을 통해 함께 접속되거나, 또는
동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 제2 데이터 라인을 통해 함께 접속되고, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 상기 금속 와이어들 중 적어도 하나를 통해 함께 접속되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제2항에 있어서, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 금속 와이어 그룹들은 상기 제2 데이터 라인들을 통해 함께 접속되고, 각각의 제2 금속 와이어 그룹 중의 적어도 하나의 금속 와이어가 비아 홀(via hole)을 통해 상기 제2 데이터 라인들에 접속되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제2항에 있어서, 동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 금속 와이어 그룹들은 상기 제2 데이터 라인들을 통해 함께 접속되고, 각각의 제1 금속 와이어 그룹 중의 적어도 하나의 와이어가 비아 홀을 통해 상기 제2 데이터 라인들에 접속되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 데이터 라인들 및 상기 제2 데이터 라인들은 동일한 층 상에 배치되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 구동 라인에 속하는 상기 제1 공통 전극 그룹들 각각 내의 모든 공통 전극들은 상호접속(interconnection)에 의해 통합 구성으로 형성되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 감지 라인에 속하는 상기 제2 공통 전극 그룹들 각각 내의 모든 공통 전극들은 상호접속에 의해 통합 구성으로 형성되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 금속 와이어들의 일부분의 투영부들은 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 게이트 라인들의 투영부들과 중첩하고, 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 금속 와이어들의 다른 일부분의 투영부들은 상기 어레이 기판의 표면 상의 상기 데이터 라인들의 투영부들과 중첩하는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀들 각각은 픽셀 전극을 더 포함하고, 상기 픽셀에 대한 상기 픽셀 전극 및 상기 공통 전극은 상이한 층들 상에 배치되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 층은 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들과 상이한 층 상에 배치되는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 와이어들의 각각의 로우는 한 덩어리로 된 금속 와이어(a whole metal wire)이거나, 또는 상기 금속 와이어들의 각각의 로우는 적어도 2개의 개별 금속 와이어들을 포함하는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 금속 와이어 그룹들 각각과 상기 제2 금속 와이어 그룹들 각각은 교차하여 배치되어 서로 전기적으로 접속되는 다수의 금속 와이어들을 포함하는 용량성 인-셀 터치 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터치 패널을 포함하는 디스플레이 장치.