KR101731172B1 - 터치센서 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코너 또는 모서리 부분의 터치 정밀도를 향상시키면서도 좁은 베젤을 달성할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 액티브 영역과, 베젤 영역을 구비한다. 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 배치되는 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인, 픽셀전극들, 제 1 터치/공통 전극들, 배치되는 제 2 터치/공통 전극들, 게이트 드라이버, 드라이브 IC, 및 스위칭 소자들을 포함한다. 제 1 터치/공통 전극들은 상기 복수의 픽셀전극들과 수평전계를 형성하도록 상기 액티브 영역에 적어도 일부분이 배치된다. 제 2 터치/공통전극들은 상기 복수의 제 1 터치/공통 전극들 중 상기 액티브 영역 일측의 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들에 인접하도록 상기 베젤영역에 배치된다. 게이트 드라이버는 상기 제 2 터치/공통전극들과 중첩되도록 상기 베젤영역에 배치된다. 드라이브 IC는 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하고, 디스플레이 구동시에는 상기 복수의 제 1 터치/공통 전극들에 각각 연결된 라우팅 배선들을 통해 상기 제 1 터치/공통전극들에 공통전압을 공급하며, 터치 구동시에는 상기 제 1 터치/공통전극들에 터치 구동전압을 공급한다. 스위칭 소자들은 서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 연결 또는 분리한다.

Description

터치센서 일체형 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 특히 코너 또는 모서리 부분의 터치 정밀도를 향상시키면서도 좁은 베젤(narrow bezel)을 달성할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것이다.
최근, 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 가전기기 또는 각종 정보통신기기의 표시장치를 보면서 손이나 펜 등으로 화면을 직접 터치하거나 근접시켜 정보를 입력하는 터치센서(touch sensor)가 제안되었다.
터치센서는 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.
터치센서는 구조에 따라서, 상판 부착형(add-on type), 상판 일체형(on-cell type), 및 내장형(integrated type 또는 in-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치센서가 형성된 터치 패널을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 패널을 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치센서를 직접 형성하는 방식이다. 내장형은 표시장치의 내부에 터치센서를 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.
상판 부착형 터치센서는 표시장치 위에 완성된 터치 패널이 올라가 장착되는 구조로 두께가 두껍고, 표시장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 문제가 있다.
상판 일체형 터치센서는 표시장치의 상면에 별도의 터치센서가 형성된 구조로 상판 부착형 보다 두께를 줄일 수 있지만, 여전히 터치센서를 구성하는 구동전극층과 센싱전극층 및 이들을 절연시키기 위한 절연층 때문에 전체 두께가 증가하는 문제점이 있었다.
내장형 터치센서는 내구성과 박형화가 가능하다는 점에서 상판 부착형 터치센서와 상판 일체형 터치센서의 단점을 해결할 수 있다는 점에서 관심이 집중되고 있다. 이러한 내장형 터치센서는 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라 광 방식과 정전용량 방식으로 구분되며, 정전용량 방식은 다시 자기 정전용량 방식(self capacitance type)과 상호 정전용량 방식(mutual capacitance type)으로 세분화된다.
자기 정정용량 방식 터치센서는 터치 감지 패널의 터치 영역에 복수의 독립 패턴을 형성하고 각각의 독립 패턴의 정전용량의 변화를 측정하여 터치 여부를 판단하는 방식이다.
상호 정전용량 방식 터치센서는 터치 감지 패널의 터치전극 형성영역에 X축 전극라인들(예를 들면, 구동 전극라인들)과 Y축 전극라인들(예를 들면, 센싱 전극라인들)을 서로 교차시켜 매트릭스를 형성하고, X축 전극라인들에 구동펄스를 인가한 다음, Y축 전극라인들을 통해 X축 전극라인들과 Y축 전극라인들의 교차점으로 정의되는 센싱 노드들에 나타나는 전압의 변화를 감지하여 터치 여부를 판단하는 방식이다.
이하, 도 1을 참조하여 종래의 자기 정전용량 방식 터치센서 일체형 액정 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 자기 정전용량 방식 터치센서 일체형 액정 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 자기 정전용량 방식 터치센서 일체형 표시장치는 터치전극들이 형성되며, 데이터가 표시되는 액티브 영역(AA), 액티브 영역(AA) 외측에 배치되며 각종 배선들, 소스 드라이버 구동을 위한 IC들(Integrated Chips)과 터치구동 및 센싱을 위한 IC가 통합된 소스 구동 및 터치 센싱 IC(10)와, 게이트 드라이버 구동을 위한 IC(20)가 형성되는 베젤영역(BA)을 포함한다.
액티브 영역(AA)은 서로 교차하는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할된 복수의 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm)과, 복수의 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm) 각각에 연결되어 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 라우팅 배선들(Tw11~Tw1n, Tw21~Tw2n, Tw31~TW3n, ..., TWn1~TWnm)을 포함한다.
액티브 영역(AA) 내의 복수의 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm)은 표시장치의 공통전극을 분할하여 형성된 것으로, 데이터를 표시하는 디스플레이 구동시에는 공통전극으로서 동작하고, 터치 위치를 인식하는 터치 구동시에는 터치전극으로서 동작한다.
베젤영역(BA)은 액티브 영역(AA)의 외측에 배치되며, 소스 구동 및 터치 센싱 IC(10), 게이트 드라이버(20), 및 각종 배선들을 포함한다. 소스 구동 및 터치 센싱 IC(10)는 디스플레이 구동시에는 표시장치의 게이트 라인들(도시생략)을 구동시키고 데이터 라인들(도시생략)에 표시 데이터를 공급한다. 소스 구동 및 터치 센싱 IC(10)는 터치 구동시에는 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm)에 터치 구동전압을 공급한 후, 터치 전후의 터치전극의 정전용량의 변화를 스캐닝하여 터치가 수행된 터치전극의 위치를 결정한다. 각종 배선들은 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm)에 접속되는 라우팅 배선들(Tw11~Tw1n, Tw21~Tw2n, Tw31~TW3n, ..., TWm1~TWmn), 소스 구동 및 터치 센싱 IC(10)에 접속되는 데이터 배선들(도시생략), 및 게이트 드라이버(20)에 접속되는 게이트 라인들(도시 생략)을 포함한다.
상술한 구조의 자기 정전용량 방식 터치센서 일체형 표시장치에서, 손가락 또는 스타일러스 펜과 같은 도전성 금속이 표시장치의 액티브 영역(AA)에 터치될 경우, 소스 구동 및 터치 센싱 IC(10)는 접촉된 터치전극의 접촉 전후의 정전용량의 변화를 인식하여 터치 위치를 감지할 수 있다. 즉, 액티브 영역(AA)에 형성된 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm)에 구동 펄스를 인가한 다음, 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm)을 센싱하여 터치전극들 각각의 터치 전후의 자기 정전용량의 변화를 측정하면 터치 위치를 감지할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 터치 위치에 따른 터치 감도의 정확도에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 터치 감도의 정확도를 설명하기 위해 종래의 터치센서 일체형 표시장치에서 터치 위치를 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하여, 각각의 터치위치 1 내지 4에 따른 작기 정전용량의 변화량에 대해 검토해 보기로 한다. 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ..., Txn1~Txnm) 각각은 손가락 또는 스타일러스 펜 등의 터치위치를 정확히 감지하여야 하기 때문에 매우 작은 크기로 형성된다. 따라서, 터치센서 일체형 표시장치에 터치가 수행될 때 하나의 터치전극만 터치되는 것이 아니라 인접한 터치전극까지 터치가 수행된다.
또한, 터치감도는 손가락 또는 스타일러스 펜과 터치전극의 접촉시 서로 접촉되는 면적에 비례하여 높아진다. 따라서, 터치가 액티브 영역(AA)의 내측에서 터치가 이루어지는 경우보다 액티브 영역(AA)의 가장자리나 코너에서 이루어지는 경우 터치 감도가 저하되게 된다.
예를 들어, 도 2에 도시된 액티브 영역(AA)의 내측의 터치 위치 a에서 4개의 터치전극들(Tx22, Tx23, Tx32, Tx33)이 터치되면, 4개의 터치전극들(Tx22, Tx23, Tx32, Tx33) 각각에 대한 터치 전후의 정전용량의 변화량이 누적 측정된다. 따라서, 4개의 터치전극들(Tx22, Tx23, Tx32, Tx33) 각각에 대한 터치 면적에 따라 정전용량의 변화량이 누적되어 계산되므로 정확한 터치 위치를 감지할 수 있게 된다.
그러나, 도 2에 도시된 액티브 영역(AA)의 가장자리, 즉 터치 위치 b 또는 c에서 터치가 수행되면, 2개의 터치전극들(Tx21, Tx31; Tx11, Tx12)만이 터치될 수 있고, 이 경우 2개의 터치전극들(Tx21, Tx31; Tx11, Tx12) 각각에 대한 터치 전후의 정전용량의 변화량이 누적 측정된다. 따라서 2개의 터치전극들(Tx21, Tx31; Tx11, Tx12) 각각에 대한 터치 면적에 따라 정전용량의 변화량이 누적되어 계산되므로 터치 위치 a보다는 터치 감도가 약하게 된다.
또한, 도 2에 도시된 액티브 영역(AA)의 코너, 즉 터치 위치 d에서 터치가 수행되면, 1개의 터치전극(Tx11)만 터치될 수 있고, 이 경우 1개의 터치전극(Tx11)에 대한 터치 전후의 정전용량의 변화량이 측정된다. 따라서, 코너부에서는 1개의터치전극(Tx)에 대한 터치 면적에 따라 정전용량의 변화량이 계산되므로 터치 위치 b 또는 터치 위치 c보다도 터치감도가 약하게 된다.
이와 같이, 터치 위치에 따른 정전용량의 크기가 다르기 때문에 액티브 영역(AA)의 가장자리 영역과 코너 영역 쪽으로 갈수록 정전용량의 변화량이 작아지게 되어 액티브 영역의 가장자리 영역과 코너 영역에서의 터치 정밀도(touch accuracy) 및 선형성(linearity)이 저하되기 때문에 이를 방지할 수 있는 대책의 필요성이 요구되어 왔다.
본 발명은 액티브 영역의 가장자리 영역과 코너 영역에서의 터치 정밀도 및 선형성의 개선과 함께 디스플레이 불량을 방지하면서도 베젤영역을 감축시킬 수 있는 터치센서 일체형 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적달성을 위한 본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 배치되는 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인, 픽셀전극들, 제 1 터치/공통 전극들, 배치되는 제 2 터치/공통 전극들, 게이트 드라이버, 드라이브 IC, 및 스위칭 소자들을 포함한다. 제 1 터치/공통 전극들은 상기 복수의 픽셀전극들과 수평전계를 형성하도록 상기 액티브 영역에 적어도 일부분이 배치된다. 제 2 터치/공통전극들은 상기 복수의 제 1 터치/공통 전극들 중 상기 액티브 영역 일측의 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들에 인접하도록 상기 베젤영역에 배치된다. 게이트 드라이버는 상기 제 2 터치/공통전극들과 중첩되도록 상기 베젤영역에 배치된다. 드라이브 IC는 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하고, 디스플레이 구동시에는 상기 복수의 제 1 터치/공통 전극들에 각각 연결된 라우팅 배선들을 통해 상기 제 1 터치/공통전극들에 공통전압을 공급하며, 터치 구동시에는 상기 제 1 터치/공통전극들에 터치 구동전압을 공급한다. 스위칭 소자들은 서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 연결 또는 분리한다.
상기 구성에서, 상기 제 1 터치/공통 전극들은, 상기 액티브 영역의 좌측 상단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 및 좌측 베젤영역으로 연장되는 제 1-1 터치/공통 전극, 상기 액티브 영역의 우측 상단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 베젤영역으로 연장되는 제 1-2 터치/공통 전극, 상기 제 1-1 터치/공통 전극 과 상기 제 1-2 터치/공통 전극 사이에서 제 1 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 베젤영역으로 연장되는 제 1-3 터치/공통 전극들, 상기 액티브 영역의 좌측 하단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 하측 및 좌측 베젤영역으로 연장되는 제 1-4 터치/공통 전극, 상기 액티브 영역의 우측 하단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 하측 베젤영역으로 연장되는 제 1-5 터치/공통 전극, 상기 제 1-4 터치/공통 전극 과 상기 제 1-5 터치/공통 전극 사이에서 상기 제 1 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 베젤영역으로 연장되는 제 1-6 터치/공통 전극들, 상기 제 1-1 터치/공통 전극 과 상기 제 1-4 터치/공통 전극 사이에서 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 좌측 베젤영역으로 연장되는 제 1-7 터치/공통 전극들, 상기 제 1-2 터치/공통 전극과 상기 제 1-5 터치/공통 전극 사이에서 상기 제 2 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 우측 베젤영역으로 연장되는 제 1-8 터치/공통 전극들, 및 상기 제 1-7 터치/공통 전극들과 상기 제 1-8 터치/공통 전극들 사이에서 상기 액티브 영역의 내측에만 배치되는 제 1-9 터치/공통 전극을 포함한다. 또 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들은 상기 제 1-2, 제 1-8, 및 제 1-5 터치/공통 전극들로 이루어진다.
상기 구성에서, 상기 제 1-2 터치/공통 전극의 크기는 상기 제 1-1 터치/공통 전극의 크기보다 작고, 상기 제 1-3 터치/공통 전극들, 상기 제 1-4 터치/공통 전극, 상기 제 1-5 터치/공통 전극, 상기 제 1-6 터치/공통 전극들, 상기 제 1-7 터치/공통 전극들, 상기 제 1-9 터치/공통 전극들 각각의 크기는 제 1-1 터치/공통 전극의 크기와 같다.
또한, 상기 제 1-2, 제 1-5, 제 1-8, 및 제 2 터치/공통 전극들 각각의 크기는 서로 동일하다.
또한, 상기 제 1-2, 제 1-5, 및 제 1-8 터치/공통 전극들 각각의 크기는 서로 동일하고, 서로 인접한 상기 제 1-2 터치/공통 전극과 상기 제 2 터치전극의 크기의 합은 상기 제 1-1 터치/공통 전극의 크기와 같다.
또한, 상기 스위칭 소자들은 상기 디스플레이 구동시에는 제어라인을 통해 공급되는 제 1 제어신호에 따라 턴온되어 서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 연결하고, 상기 터치 구동시에는 상기 제어라인을 통해 공급되는 제 2 제어신호에 따라 턴오프되어 서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 분리시킨다.
또한, 상기 스위칭 소자는, 상기 베젤영역에 배치되고, 기판 상에 배치되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 커버하는 게이트 절연막 상에 배치되며 상기 게이트 전극과 중첩되도록 배치되는 반도체 활성층, 상기 반도체 활성층의 일부분을 노출시키도록 서로 분리되며, 상기 게이트 절연막 상에 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터이다. 상기 게이트 전극은 상기 게이트 절연막 상의 베젤영역에 배치된 제어라인에 접속된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 터치/공통 전극들은 상기 스위칭 소자 상에 순차적으로 커버하는 제 1 내지 제 4 절연막 중 최상위층의 제 4 절연막 상에 배치되고, 상기 제 1 터치/공통전극들 중 상기 액티브 영역의 일측 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들은 상기 제 1 내지 제 4 절연막을 관통하는 제 1 콘택홀들을 통해 노출된 상기 스위칭 소자들의 소스 전극들에 각각 접속되고, 상기 제 2 터치/공통 전극들은 상기 제 1 내지 제 4 절연막을 관통하는 제 2 콘택홀들을 통해 노출된 상기 스위칭 소자들의 드레인 전극들에 각각 접속된다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면 베젤영역에 배치된 터치전극들과 데이터 드라이버의 구성요소들 사이에 기생 정전용량이 생성되지 않으므로 기생 정전용량의 발생으로 인한 디스플레이 불량 현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 터치구동 기간 동안 액티브 영역의 최외측 열에 배치된 터치전극들과 그에 인접한 베젤영역에만 배치된 터치전극들은 서로 연결되어 하나의 터치전극으로서 동작하게 되므로, 베젤영역으로 확장된 터치전극에 의해 정전용량을 보상할 수 있게 되어 터치성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 자기 정전용량 방식 터치센서 일체형 액정 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 2는 도 1의 일부 영역을 도시한 것으로, 터치 위치에 따른 터치 정밀도를 설명하기 위한 평면도,
도 3은 본 발명의 실시예들이 적용되는 액정 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 베젤영역을 줄였을 경우 나타나는 문제점을 도식적으로 도시한 평면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 영역 R1을 확대 도시한 평면도,
도 8은 도 7에 도시된 영역 R2를 도시한 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지에 혼란을 줄 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
우선, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예들이 적용되는 액정 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예들이 적용되는 액정 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용되는 액정 표시장치는 액정층(도시생략)을 사이에 두고 형성되는 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)와 컬러필터 어레이(CFA)를 구비하는 액정 표시패널(LCP)을 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 제 1 기판(SUB1) 상에 제 1 방향(예를 들면, x방향)으로 나란하게 형성된 복수의 게이트 라인들(G1, G2), 상기 복수의 게이트 라인들(G1, G2)과 서로 교차하도록 제 2 방향(예를 들면, y방향)으로 나란하게 형성된 데이터 라인들(D1, D2), 상기 게이트 라인들(G1, G2)과 데이터 라인들(D1, D2)이 교차하는 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 복수의 픽셀전극들(Px), 및 상기 복수의 픽셀전극들(Px)과 대향하도록 배치된 공통전극들(도시생략)을 포함한다.
컬러필터 어레이(CFA)는 제 2 기판(SUB2) 상에 형성되는 블랙매트릭스 및 컬러필터(도시생략)를 포함한다. 액정 표시패널(LCP)의 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 외면에는 각각 편광판(POL1, POL2)이 부착되고, 액정과 접하는 제 1 및 제 2 기판들(SUB1, SUB2)의 내면에는 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막(도시생략)이 각각 형성된다. 액정 표시패널(LCP)의 컬러필터 어레이(CFA)와 박막 트랜지스터 어레이(TFTA) 사이에는 액정셀의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)가 형성될 수 있다.
한편, 공통전극들은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 제 2 기판(SUB2)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서는 픽셀전극(Px)과 함께 제 1 기판(SUB1) 상에 형성된다. 이하의 본 발명의 실시예들에서는 공통전극과 픽셀전극들이 제 1 기판(SUB1)상에 형성되는 수평전계 구동방식을 예로 들어 설명하기로 한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 액정 표시장치는 액티브 영역(AA)과 베젤영역(BA)을 포함한다.
액티브 영역(AA)은 서로 교차하는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할된 복수의 터치/공통 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm)과, 복수의 터치/공통 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm) 각각에 연결되어 제 2 방향으로 연장되는 복수의 라우팅 배선들(TW11~TW1m, TW21~TW2m, TW31~TW3m, ...TWn1~TWnm)을 포함한다.
액티브 영역(AA) 내의 복수의 터치/공통 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm)은 표시장치의 공통전극을 분할하여 형성된 것으로, 데이터를 표시하는 디스플레이 구동시에는 공통전극으로서 동작하고, 터치 위치를 인식하는 터치 구동시에는 터치전극으로서 동작한다. 이하의 실시예들의 설명에서는 편의상 터치/공통전극을 간단히 터치전극이라 칭하기로 한다.
복수의 터치 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, Tx41~Tx4m)은 동일한 크기를 갖도록 형성된다. 또한, 복수의 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm) 중 최상측에 위치하는 터치전극들(Tx11~Tx1m)은 액티브 영역(AA)으로부터 도면의 상측 베젤영역(BA)으로 연장되며, 최좌측에 위치하는 터치전극들(Tx11~Txn1)은 액티브 영역(AA)으로부터 도면의 좌측 베젤영역(BA)으로 연장되고, 최우측에 위치하는 터치전극들(Tx1m~Txnm)은 액티브 영역(AA)으로부터 도면의 우측 베젤영역(BA)으로 연장되며, 최하측에 위치하는 터치전극들(Txm1~Txnm)은 액티브 영역(AA)으로부터 도면의 하측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 따라서, 터치전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm) 중 액티브 영역(AA)의 가장자리에 배치되는 제 1-1 터치전극들(Tx11~Tx1m, Txn1~Txnm, Tx21~Tx(n-1)1, Tx2m~Tx(n-1)(m-1))의 각각은 액티브 영역(AA)에 위치하는 부분의 크기가 액티브 영역(AA)의 내측에 위치하는 제 1-2 터치전극들(Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), ...Tx(n-1)2~Tx(n-1)(m-1)) 각각의 크기보다 작게 형성된다.
베젤영역(BA)은 액티브 영역(TA) 외측에 배치되며 액티브 영역(AA)으로부터 연장된 제 1 터치전극들(Tx11~Tx1m, Txn1~Txnm, Tx21~Tx(n-1)1, Tx2m~Tx(n-1)m)의 부분들, 각종 배선들, 소스 드라이버 구동을 위한 IC들(Integrated Chips)과 터치구동 및 센싱을 위한 IC가 통합된 드라이브 IC(100)와, 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버(200)를 포함한다. 각종 배선들로는 도 6 도시된 터치 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm)에 각각 접속되는 라우팅 배선들(TW11~TW1m, TW21~TW2m, TW31~TW3m, ...TW1m~TWnm)과, 드라이브 IC(100)에 접속되는 데이터 배선들(D1, D2), 및 게이트 드라이버(200)에 접속되는 게이트 배선들(G1, G2)(도 3 참조)을 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서는, 액티브 영역(AA)에만 형성되는 제 1-1 터치전극들(Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), ...Tx(n-1)1~Tx(n-1)(m-1))과 액티브 영역(AA)으로부터 상하좌우 베젤영역(BA)으로 연장된 제 1-2 터치전극들(Tx11~Tx1m, Txn1~Txnm, Tx21~Tx(n-1)1, Tx2m~Tx(n-1)m)이 동일한 크기로 형성된다.
또, 액티브 영역(AA)의 좌측 및 우측의 베젤영역(BA)에는 액티브 영역(AA) 내에 형성되는 픽셀전극(Px)과 동일한 구조를 갖는 더미 픽셀전극(도시생략)과, 액티브 영역(AA)으로부터 연장되는 게이트 라인(GL)이 형성될 수 있다. 액티브 영역(AA)의 좌측 및 우측의 베젤영역(BA)에는 더미 데이터 라인(도시생략)이 형성될 수도 있다. 액티브 영역(AA)의 상측 및 하측의 베젤영역(BA) 또한 액티브 영역(AA) 내에 형성되는 픽셀전극과 동일한 구조를 갖는 더미 픽셀전극과, 액티브 영역(AA)으로부터 연장되는 데이터 라인(DL)이 형성될 수 있다. 액티브 영역(AA)의 좌측 및 우측의 베젤영역(BA)에는 더미 게이트 라인(도시생략)이 형성될 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서는, 액티브 영역(AA)에만 형성되는 제 1-1 터치전극들(Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), ...Tx(n-1)1~Tx(n-1)(m-1))과 액티브 영역(AA)으로부터 상하좌우 베젤영역(BA)으로 연장된 제 1-2 터치전극들(Tx11~Tx1m, Txn1~Txnm, Tx21~Tx(n-1)1, Tx2m~Tx(n-1)m)이 동일한 크기로 형성된다. 이와 같이 터치전극을 형성함으로써 액티브 영역의 에지 또는 코너 부분에 터치가 수행되더라도 베젤영역으로 확장된 터치전극 부분에 의해 정전용량을 보상할 수 있으므로 터치성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서는 액티브 영역(AA)에 형성되는 픽셀전극 및 신호라인과 동일하게 베젤영역(BA)에도 더미 픽셀전극과 액티브 라인으로부터 연장되는 신호라인들을 형성하고 있으므로, 액티브 영역과 베젤영역에서 초기 정전용량을 유사하게 유지할 수 있게 되어 터치 정밀도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서는 액티브 영역의 좌측 및 우측의 베젤영역(BA)에는 더미 데이터 라인(도시생략)이 형성될 수도 있고, 액티브 영역의 좌측 및 우측의 베젤영역에는 더미 게이트 라인(도시생략)이 형성될 수도 있다.
그러나, 상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 액티브 영역(AA) 외측으로 연장되어 최우측 열에 배치되는 터치전극들(Tx1m, Tx2m, Tx3m, …Txnm) 때문에 게이트 드라이버(200)가 배치되는 영역이 도 4에 도시된 바와 같이 우측으로 이동하게 된다. 따라서, 베젤영역(BA)이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
액티브 영역(AA) 외측의 베젤영역(BA)이 증가하는 것을 방지하기 위해서는 도 5a에 도시된 바와 같이 게이트 드라이버(200)를 별도의 인쇄회로기판에 실장하여 외측으로 돌출되게 하거나, 도 5b 도시된 바와 같이 게이트 드라이버(200)가 최우측 열에 배치되는 터치전극들(Tx1m, Tx2m, Tx3m, …Txnm)과 중첩하도록 하여야 한다.
그러나, 도 5a에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 베젤영역(BA)의 폭을 a만큼 줄일 수 있기는 하지만, 게이트 드라이버(200)를 별도의 인쇄회로기판에 실장함으로써 종래보다 부가 공정이 필요하다는 새로운 문제점이 있다. 도 5b에 따르는 터치센서 일체형 표시장치 또한 게이트 드라이버(200)를 최우측 열에 배치되는 터치전극들(Tx1m~Txnm)과 중첩시킨다는 점에서 베젤영역(BA)의 폭을 a만큼 줄일 수 있기는 하지만, 터치전극들(Tx1m, Tx2m, Tx3m, …Txnm)과 게이트 드라이브(200)의 중첩부에서 터치전극들(Tx1m, Tx2m, Tx3m, …Txnm)과 게이트 드라이브(200)의 구성요소들 사이에 기생 정전용량이 생성되어 디스플레이의 구동불량이 발생한다는 새로운 문제점이 있었다.
따라서, 디스플레이 구동에 영향을 미치지 않으면서도 베젤영역(BA)을 감축시키기 위해서는 도 5a 및 도 5b에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 문제점을 제거할 필요성이 있었다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 영역 R1을 확대 도시한 평면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 게이트 드라이버(200)에 인접한 최외측 터치전극들(Tx1m, Tx2m, Tx3m, …Txnm) 각각이 2개로 분할되어 하나는 액티브 영역(AA)에 배치되고, 다른 하나는 베젤영역(BA)에 배치되며, 이들을 서로 연결 또는 분리하기 위한 스위칭 소자(SW)인 박막 트랜지스터를 구비하는 점을 제외하고는 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는 중복설명을 피하기 위해 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치와 다른 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 액티브 영역(AA)과 베젤영역(BA)을 포함한다.
액티브 영역(AA)은 서로 교차하는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할된 복수의 터치/공통 전극들(Tx11~Tx1ma, Tx21~Tx2ma, Tx31~Tx3ma, ...Txn1~Txnma)과, 복수의 터치/공통 전극들(Tx11~Tx1ma, Tx21~Tx2ma, Tx31~Tx3ma, ...Txn1~Txnma) 각각에 연결되어 제 2 방향으로 연장되는 복수의 라우팅 배선들(TW11~TW1m, TW21~TW2m, TW31~TW3m, ...TWn1~TWnm)을 포함한다.
액티브 영역(AA) 내의 복수의 터치/공통 전극들(Tx11~Tx1ma, Tx21~Tx2ma, Tx31~Tx3ma, ...Txn1~Txnma)은 표시장치의 공통전극을 분할하여 형성된 것으로, 데이터를 표시하는 디스플레이 구동시에는 공통전극으로서 동작하고, 터치 위치를 인식하는 터치 구동시에는 터치전극으로서 동작한다. 이하의 설명에서는 편의상 터치/공통전극을 간단히 터치전극이라 칭하기로 한다.
액티브 영역에 배치된 복수의 터치전극들(Tx11~Tx1ma, Tx21~Tx2ma, Tx31~Tx3ma, ...Txn1~Txnma)은 제 1 터치전극(Tx11), 제 2 터치전극(Tx1ma), 복수의 제 3 터치전극들(Tx12, Tx13, …Tx1(m-1)), 제 4 터치전극(Txn1), 제 5 터치전극(Txnma), 복수의 제 6 터치전극들(Txn2, Txn3, …Txn(m-1)), 복수의 제 7 터치전극들(Tx21, Tx31, Tx(n-1)1), 복수의 제 8 터치전극들(Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1)), 및 복수의 제 9 터치전극들(Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), … Tx(n-1)2~Tx(n-1)(m-1))을 포함한다.
제 1 터치전극(Tx11)은 액티브 영역(AA)의 좌측 상단 코너부에 배치되며, 액티브 영역(AA)의 상측 및 좌측 베젤영역(BA)으로 연장된다.
제 2 터치전극(Tx1ma)은 액티브 영역(AA)의 우측 상단 코너부에 배치되며, 액티브 영역(AA)의 상측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 제 2 터치전극(Tx1ma)의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기보다 작다.
복수의 제 3 터치전극들(Tx12, Tx13, …Tx1(m-1))은 제 1 터치전극(Tx11)과 제 2 터치전극(Tx1ma) 사이에서 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)을 따라 배치되며, 액티브 영역(AA)의 상측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 제 3 터치전극들(Tx12, Tx13, …Tx1(m-1)) 각각의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기와 같다.
제 4 터치전극(Txn1)은 액티브 영역(AA)의 좌측 하단 코너부에 배치되며, 액티브 영역(AA)의 하측 및 좌측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 제 4 터치전극(Txn1)의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기와 같다.
제 5 터치전극(Txnma)은 액티브 영역(AA)의 우측 하단 코너부에 배치되며, 액티브 영역(AA)의 하측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 제 5 터치전극(Txnma)의 크기는 제 2 터치전극(Tx1ma)의 크기와 같다.
복수의 제 6 터치전극들(Txn2, Txn3, …Txn(m-1))은 제 4 터치전극(Txn1)과 제 5 터치전극(Txnma) 사이에서 상기 제 1 방향을 따라 배치되며, 액티브 영역(AA)의 상측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 제 6 터치전극들(Txn2, Txn3, …Txn(m-1)) 각각의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기와 같다.
복수의 제 7 터치전극들(Tx21, Tx31, Tx(n-1)1)은 제 1 터치전극(Tx11)과 제 4 터치전극(Txn1) 사이에서 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)을 따라 배치되며, 액티브 영역(AA)의 좌측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 복수의 제 7 터치전극들(Tx21, Tx31, Tx(n-1)1) 각각의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기와 같다.
복수의 제 8 터치전극들(Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1))은 제 2 터치전극(Tx1ma)과 제 5 터치전극(Txnma) 사이에서 상기 제 2 방향을 따라 배치되며, 액티브 영역(AA)의 우측 베젤영역(BA)으로 연장된다. 복수의 제 8 터치전극들(Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1)) 각각의 크기는 제 2 터치전극(Tx1ma)의 크기와 같다.
복수의 제 9 터치전극들(Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), … Tx(n-1)2~Tx(n-1)(m-1))은 복수의 제 7 터치전극들(Tx21, Tx31, Tx(n-1)1)과 복수의 제 8 터치전극들(Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1)) 사이에서 액티브 영역(AA)의 내측에만 배치된다. 복수의 제 9 터치전극들(Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), … Tx(n-1)2~Tx(n-1)(m-1)) 각각의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기와 같다.
베젤영역(BA)은 액티브 영역(TA) 외측에 배치된다. 베젤영역(BA)은 액티브 영역(AA)으로부터 연장된 제 1 터치전극(Tx11), 제 2 터치전극(Tx1ma), 복수의 제 3 터치전극들(Tx12, Tx13, …Tx1(m-1)), 제 4 터치전극(Txn1), 제 5 터치전극(Txnma), 복수의 제 6 터치전극들(Txn2, Txn3, …Txn(m-1)), 및 복수의 제 7 터치전극들(Tx21, Tx31, Tx(n-1)1)의 일부분들을 포함한다.
베젤영역(BA)은 또한 제 2, 제 8, 및 제 5 터치전극들(Tx1ma; Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1); Txnma)에 인접하고 게이트 드라이버(200)와 중첩되도록 제 2 방향을 따라 배치되는 제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb)을 포함한다. 제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb) 각각의 크기는 제 2 터치전극(Tx1ma)의 크기와 같게 형성되는 것이 바람직하나, 그 보다 크거나 작을 수도 있다. 제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb) 각각의 크기가 제 2 터치전극(Tx1ma)의 크기와 다를 경우, 서로 인접한 제 2, 제 8 및 제 5 터치전극들(Tx1ma, Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1), Txnma) 각각과 제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb) 각각의 합의 크기는 제 1 터치전극(Tx11)의 크기와 같도록 형성된다.
베젤영역(BA)은 또한 서로 인접한 제 2 터치전극(Tx1ma)과 제 10-1 터치전극(Tx1mb) 사이와, 제 8 터치전극들(Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1))과 제 10-2 내지 제 10-(n-1) 터치전극들(Tx2mb, Tx3mb, …Tx(n-1)(m-1)b) 사이와, 제 5 터치전극(Txnma)과 제 10-n 터치전극(Txnmb)을 연결 또는 분리하는 스위칭 소자들(SW)을 포함한다. 스위칭 소자들(SW)은 표시패널의 각 픽셀영역에 배치되는 박막 트랜지스터를 형성할 때 형성하면 별도의 공정이 불필요하므로 박막 트랜지스터로 구성하는 것이 바람직하다. 베젤영역(BA)은 또한 스위칭 소자(SW)를 제어하기 위한 제어라인(CON)을 포함한다. 제어라인(CON)은 스위칭 소자(SW)인 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 제어신호를 공급하여 박막 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프 시킴으로써, 서로 인접한 제 2 터치전극(Tx1ma)과 제 10-1 터치전극(Tx1mb), 제 8 터치전극들(Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1)a)과 제 10-2 내지 제 10-(n-1) 터치전극들(Tx2mb, Tx3mb, …Tx(n-1)(m-1)b), 제 5 터치전극(Txnma)과 제 10-n 터치전극(Txnmb)을 전기적으로 연결 또는 분리시킨다.
베젤영역(BA)은 또한 라우팅 배선들(TW11~TW1m, TW21~TW2m, TW31~TW3m, ...TWn1~TWnm)을 포함하는 각종 배선들, 소스 드라이버 구동을 위한 IC들(Integrated Chips)과 터치구동 및 센싱을 위한 IC가 통합된 드라이브 IC(100)와, 게이트 라인들의 구동을 위한 게이트 드라이버(200)를 포함한다. 게이트 드라이버(200)는 GIP(gate in panel) 타입으로 표시패널의 기판에 형성된다. 각종 배선들로는 도 6 도시된 터치 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm)에 각각 접속되어 터치 전극들(Tx11~Tx1m, Tx21~Tx2m, Tx31~Tx3m, ...Txn1~Txnm)을 드라이브 IC(100)에 연결하는 라우팅 배선들(TW11~TW1m, TW21~TW2m, TW31~TW3m, ...TWn1~TWnm)과, 액티브 영역(AA)으로부터 연장되어 드라이브 IC(100)에 접속되는 데이터 배선들(도시생략), 및 액티브 영역(AA)으로부터 연장되어 게이트 드라이버(200)에 접속되는 게이트 배선들(도시생략)을 포함한다.
다음으로 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 단면 구조에 대해 설명하기로 한다. 이하의 설명에서 액티브 영역(AA)에 배치되는 게이트 라인들, 데이터 라인들, 박막 트랜지스터들, 및 픽셀전극들과 같은 일반적인 디스플레이 소자와, 베젤영역(BA)에 배치되는 게이트 드라이버(200) 및 드라이버 IC(100)의 구성요소들은 본 발명의 설명이 복잡해 지지 않도록 생략한다. 따라서 본 발명의 출원 전에 공개되고 본 발명에 적용될 수 있는 일반적인 디스플레이 소자는 본 발명에 포함되는 것으로 이해하여야 한다.
도 8을 참조하면, 기판(SUB) 상의 베젤영역(BA)에는 게이트 전극(GE)과 제어라인(CON)이 배치된다. 기판(SUB)의 전면 상에는 게이트 전극(GE)과 제어라인(CON)을 커버하도록 게이트 절연막(GI)이 배치된다.
게이트 절연막(GI) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 구성하는 반도체 활성층(ACT), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 형성된다. 반도체 활성층(ACT)은 게이트 전극(GE)과 중첩되도록 게이트 절연막(GI) 상에 배치된다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 반도체 활성층(A)의 일부분을 노출시키도록 게이트 절연막(GI) 상에 배치된다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 서로 분리되도록 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(SE)은 베젤영역(BA)으로부터 액티브 영역(AA)으로 연장된다.
상기 실시예에서, 비록 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE)이 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)의 하층에 형성되는 게이트 버텀 구조(gate bottom structure)의 박막 트랜지스터인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 액티브 영역(AA)의 픽셀영역에 형성되는 박막 트랜지스터가 게이트 탑 구조(gate top structure)일 경우, 본 발명의 베젤영역(BA)에 배치되는 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극이 소스 및 드레인 영역의 상부에 형성되는 게이트 탑 구조의 박막 트랜지스터인 것으로 이해하여야 한다. 게이트 탑 구조(gate top structure)의 박막 트랜지스터에 대한 구성은 이미 알려져 있으므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
기판(SUB)의 전면 상에는 박막 트랜지스터(TFT)와 게이트 절연막(GI)를 커버하도록 제 1 패시베이션막(PAS1)이 배치된다.
제 1 패시베이션막(PAS1)의 전면 상에는 유기 절연막(PAC), 제 2 패시베이션막(PAS2) 및 제 3 패시베이션막(PAS3)이 순차적으로 적층된다.
제 3 패시베이션막(PAS3) 상에는 제 1 내지 제 9 터치전극들(Tx11; Tx1ma; Tx12, Tx13, …Tx1(m-1); Txn1; Txnma; Txn2, Txn3, …Txn(m-1); Tx21, Tx31, Tx(n-1)1; Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1); Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), … Tx(n-1)2~Tx(n-1)(m-1))과 제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb)이 배치된다. 제 1 내지 제 9 터치전극들(Tx11; Tx1ma; Tx12~Tx1m-1; Txn1; Txnma; Txn2~Txnm-1; Tx21~Txn-1; Tx2ma~Txnm-1; Tx22~Txn-1m-1) 각각은 액티브 영역(AA)과 베젤영역(BA)의 적어도 한 영역에 위치된다. 제 1 내지 제 9 터치전극들(Tx11; Tx1ma; Tx12~Tx1m-1; Txn1; Txnma; Txn2~Txnm-1; Tx21~Txn-1; Tx2ma~Txnm-1; Tx22~Txn-1m-1)에는 라우팅 배선들(TW11~TWnm)이 각각 접속되며, 이 라우팅 배선들(TW11~TWnm)은 제 2 패시베이션막(PAS2) 상에 배치될 수 있다. 이 경우 제 1 내지 제 9 터치전극들(Tx11; Tx1ma; Tx12~Tx1m-1; Txn1; Txnma; Txn2~Txnm-1; Tx21~Txn-1; Tx2ma~Txnm-1; Tx22~Txn-1m-1)은 제 3 패시베이션막(PAS3)를 관통하는 콘택홀(도시생략)을 통해 라우팅 배선들(TW11~TWnm)에 각각 접속된다.
제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb)은 게이트 드라이버(200)와 중첩되도록 베젤영역(BA)에만 배치된다. 제 10 터치전극들(Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb)에는 어떠한 라우팅 배선도 연결되지 않는다.
한편, 액티브 영역(AA)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스전극(SE)을 노출시키도록 제 3 패시베이션막(PAS3), 제 2 패시베이션막(PAS2), 유기 절연막(PAC), 및 제 1 패시베이션막(PAS1)을 관통하는 제 1 콘택홀(CH1)이 형성된다. 베젤영역(BA)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)을 노출시키도록 제 3 패시베이션막(PAS3), 제 2 패시베이션막(PAS2), 유기 절연막(PAC), 및 제 1 패시베이션막(PAS1)을 관통하는 제 2 콘택홀(CH2)이 형성된다.
박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(GE)과 제어라인(CON)은 동일층 상에 형성되며, 도 7에 도시된 바와 같이 서로 연결되어 있다.
이와 같은 구성에 따라, 액티브 영역(AA)의 최우측 열에 배치된 제 2 터치전극(Tx1ma)은 박막 트랜지스터(TFT)의 소스전극(SE)에 접속되고, 제 2 터치전극(Tx1ma)에 인접한 베젤영역(BA)에 배치된 제 10-1 터치전극(Tx1mb)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)에 접속된다. 따라서, 제어라인(CON)을 따라 공급되는 제어신호에 의해 박막 트랜지스터(TFT)가 턴온되면 제 2 터치전극(Tx1ma)과 제 10-1 터치전극(Tx1mb)은 서로 연결되고, 박막 트랜지스터가 턴오프되면 제 2 터치전극(Tx1ma)과 제 10-1 터치전극(Tx1mb)은 서로 분리된다.
이와 같은 방식으로 액티브 영역(AA)의 최우측 열에 배치된 나머지 제 8 터치전극들(Tx2ma~Txn-1ma) 및 제 5 터치전극(Txnma)과 그에 인접한 제 10-2 내지 제 10-n 터치전극들(Tx2mb~Txnmb)은 박막 트랜지스터들(TFT)에 의해 서로 연결되거나 분리된다.
상술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 1프레임 기간 동안 디스플레이 구동 기간과 터치센서 구동 기간으로 시분할 구동된다.
디스플레이 구동 기간 동안에는 박막 트랜지스터들(TFT)이 턴오프되도록 제어라인(CON)을 통해 제 1 제어신호가 박막 트랜지스터들(TFT)에 공급된다. 이에 따라 액티브 영역(AA)의 최외측 열에 배치된 제 2, 제 8 및 제 5 터치전극들(Tx1ma; Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1); Txnma)과 그에 인접한 베젤영역(BA)에만 배치된 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)은 서로 분리되므로, 액티브 영역(AA)에 배치된 제 1 내지 제 9 터치전극들(Tx11~Txnma))에는 디스플레이 구동을 위한 공통전압이 공급되지만 베젤영역(BA)에만 배치된 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)에는 공통전압이 공급되지 않는다.
한편, 터치센서 구동기간 동안에는 박막 트랜지스터들(TFT)이 턴온되도록 제어라인(CON)을 통해 제 2 제어신호가 박막 트랜지스터들(TFT)에 공급된다. 이에 따라 액티브 영역(AA)의 최외측 열에 배치된 제 2, 제 8 및 제 5 터치전극들(Tx1ma; Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1); Txnma)과 그에 인접한 베젤영역(BA)에만 배치된 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)은 서로 연결되므로, 터치 구동전압이 액티브 영역(AA)에 배치된 제 1 내지 제 9 터치전극들(Tx11~Txnma)과 베젤영역(BA)에만 배치된 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)에 모두 공급된다.
또한 터치센서 구동기간 동안에는, 데이터 라인들, 게이트 라인들, 및 터치전극들 사이에 기생 정전용량이 발생하지 않도록, 제 1 내지 제 9 터치전극들, 데이터 라인들, 및 게이트 라인들에도 터치 구동전압과 동일 위상, 동일 진폭의 전압을 공급한다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 따르면 디스플레이 구동기간 동안에는 베젤영역(BA)에만 배치된 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)에는 공통전압이 공급되지 않으므로, 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)과 데이터 드라이버(200)의 구성요소들이 중첩되더라도 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)과 데이터 드라이버(200)의 구성요소들 사이에 기생 정전용량이 생성되지 않는다. 따라서, 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)과 데이터 드라이버(200)의 구성요소들이 중첩에 의한 기생 정전용량의 발생으로 인한 디스플레이 불량 현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 터치센서 구동기간 동안에는 액티브 영역(AA)의 최외측 열에 배치된 제 2, 제 8 및 제 5 터치전극들(Tx1ma~Txnma)과 그에 인접한 베젤영역(BA)에만 배치된 제 10 터치전극들(Tx1mb~Txnmb)은 서로 연결되므로, 서로 연결된 터치전극들이 하나의 터치전극으로서 동작하게 된다. 따라서, 베젤영역으로 확장된 터치전극에 의해 정전용량을 보상할 수 있으므로 터치성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 드라이브 IC 200: 게이트 드라이버
Tx11: 제 1 터치전극 Tx1ma: 제 2 터치전극
Tx12, Tx13, …Tx1(m-1): 제 3 터치전극 Txn1: 제 4 터치전극 Txnma: 제 5 터치전극
Txn2, Txn3, …Txn(m-1): 제 6 터치전극
Tx21, Tx31, Tx(n-1)1: 제 7 터치전극
Tx2ma, Tx3ma, …Tx(n-1)(m-1): 제 8 터치전극
Tx22~Tx2(m-1), Tx32~Tx3(m-1), … Tx(n-1)2~Tx(n-1)(m-1): 제 9 터치전극
Tx1mb, Tx2mb, Tx3mb, …Txnmb: 제 10 터치전극

Claims (8)

  1. 액티브 영역과, 상기 액티브 영역 외측에 배치되는 베젤 영역을 구비하는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서,
    서로 교차하도록 배치되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
    상기 데이터 라인들 사이에 배치되는 복수의 픽셀전극들;
    상기 복수의 픽셀전극들과 수평전계를 형성하도록 상기 액티브 영역에만 배치되는 복수의 내측 터치/공통전극들;
    상기 내측 터치/공통전극들 외측에서 상기 액티브 영역에 적어도 일부분이 배치되는 복수의 제 1 터치/공통 전극들;
    상기 복수의 제 1 터치/공통 전극들 중 상기 액티브 영역 일측의 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들에 인접하도록 상기 베젤영역에 배치되는 제 2 터치/공통 전극들;
    상기 제 2 터치/공통전극들과 중첩되도록 상기 베젤영역에 배치되는 게이트 드라이버;
    상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하고, 디스플레이 구동시에는 상기 복수의 제 1 터치/공통 전극들에 각각 연결된 라우팅 배선들을 통해 상기 제 1 터치/공통전극들에 공통전압을 공급하며, 터치 구동시에는 상기 제 1 터치/공통전극들에 터치 구동전압을 공급하는 드라이브 IC; 및
    서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 연결 또는 분리하는 스위칭 소자들을 포함하며,
    상기 스위칭 소자들은 상기 디스플레이 구동시에는 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 분리시키고, 터치 구동시에는 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 제 2 터치/공통 전극들을 연결시키는 터치센서 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 터치/공통 전극들은,
    상기 액티브 영역의 좌측 상단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 및 좌측 베젤영역으로 연장되는 제 1-1 터치/공통 전극;
    상기 액티브 영역의 우측 상단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 베젤영역으로 연장되는 제 1-2 터치/공통 전극;
    상기 제 1-1 터치/공통 전극 과 상기 제 1-2 터치/공통 전극 사이에서 제 1 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 베젤영역으로 연장되는 제 1-3 터치/공통 전극들;
    상기 액티브 영역의 좌측 하단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 하측 및 좌측 베젤영역으로 연장되는 제 1-4 터치/공통 전극;
    상기 액티브 영역의 우측 하단 코너부에 배치되며, 상기 액티브 영역의 하측 베젤영역으로 연장되는 제 1-5 터치/공통 전극;
    상기 제 1-4 터치/공통 전극 과 상기 제 1-5 터치/공통 전극 사이에서 상기 제 1 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 상측 베젤영역으로 연장되는 제 1-6 터치/공통 전극들;
    상기 제 1-1 터치/공통 전극 과 상기 제 1-4 터치/공통 전극 사이에서 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 좌측 베젤영역으로 연장되는 제 1-7 터치/공통 전극들;
    상기 제 1-2 터치/공통 전극과 상기 제 1-5 터치/공통 전극 사이에서 상기 제 2 방향을 따라 배치되며, 상기 액티브 영역의 우측 베젤영역으로 연장되는 제 1-8 터치/공통 전극들; 및
    상기 제 1-7 터치/공통 전극들과 상기 제 1-8 터치/공통 전극들 사이에서 상기 액티브 영역의 내측에만 배치되는 제 1-9 터치/공통 전극을 포함하며,
    상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들은 상기 제 1-2, 제 1-8, 및 제 1-5 터치/공통 전극들로 이루어지는 터치센서 일체형 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1-2 터치/공통 전극의 크기는 상기 제 1-1 터치/공통 전극의 크기보다 작고,
    상기 제 1-3 터치/공통 전극들, 상기 제 1-4 터치/공통 전극, 상기 제 1-5 터치/공통 전극, 상기 제 1-6 터치/공통 전극들, 상기 제 1-7 터치/공통 전극들, 상기 제 1-9 터치/공통 전극들 각각의 크기는 제 1-1 터치/공통 전극의 크기와 같은 터치센서 일체형 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1-2, 제 1-5, 제 1-8, 및 제 2 터치/공통 전극들 각각의 크기는 서로 동일한 터치센서 일체형 표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1-2, 제 1-5, 및 제 1-8 터치/공통 전극들 각각의 크기는 서로 동일하고,
    서로 인접한 상기 제 1-2 터치/공통 전극과 상기 제 2 터치전극의 크기의 합은 상기 제 1-1 터치/공통 전극의 크기와 같은 터치센서 일체형 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자들은 상기 디스플레이 구동시에는 제어라인을 통해 공급되는 제 1 제어신호에 따라 턴온되어 서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 연결하고, 상기 터치 구동시에는 상기 제어라인을 통해 공급되는 제 2 제어신호에 따라 턴오프되어 서로 인접한 상기 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들과 상기 제 2 터치/공통 전극들을 각각 분리시키는 터치센서 일체형 표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는, 상기 베젤영역에 배치되고,
    기판 상에 배치되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극을 커버하는 게이트 절연막 상에 배치되며 상기 게이트 전극과 중첩되도록 배치되는 반도체 활성층;
    상기 반도체 활성층의 일부분을 노출시키도록 서로 분리되며, 상기 게이트 절연막 상에 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터이며,
    상기 게이트 전극은 상기 게이트 절연막 상의 베젤영역에 배치된 제어라인에 접속되는 터치센서 일체형 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 터치/공통 전극들은 상기 스위칭 소자 상에 순차적으로 커버하는 제 1 내지 제 4 절연막 중 최상위층의 제 4 절연막 상에 배치되고,
    상기 제 1 터치/공통전극들 중 상기 액티브 영역의 일측 최외측 열에 배치된 터치/공통 전극들은 상기 제 1 내지 제 4 절연막을 관통하는 제 1 콘택홀들을 통해 노출된 상기 스위칭 소자들의 소스 전극들에 각각 접속되고,
    상기 제 2 터치/공통 전극들은 상기 제 1 내지 제 4 절연막을 관통하는 제 2 콘택홀들을 통해 노출된 상기 스위칭 소자들의 드레인 전극들에 각각 접속되는 터치센서 일체형 표시장치.
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