KR102024779B1 - 터치센서 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두께 절감과 함께 터치 감도를 높일 수 있는 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역들 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 게이트 라인들 중 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 1 전극; 상기 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들; 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 복수의 제 2 전극들과 각각 접촉하는 복수의 제 3 전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치센서 일체형 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 사용자의 터치를 인식할 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 야기하는 문제점이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 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)과 상판 일체형(on-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치 센서가 형성된 터치 패널을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 패널을 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치센서를 직접 형성하는 방식이다.
상판 부착형은 표시장치 위에 완성된 터치 패널이 올라가 장착되는 구조로 두께가 두껍고, 표시장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 상판 일체형의 경우, 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.
따라서, 이러한 종래 기술에 의한 문제점들을 해결할 수 있는 표시장치의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 공통전극을 분할하여 터치 구동전극과 터치 센싱전극으로서의 기능을 수행하도록 적절히 그룹화하고, 이를 정전기 방전회로를 통해 접지시킴으로써 정전기로부터의 표시장치의 손상을 방지할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 사이의 상호 정전용량을 줄임으로써 터치 감도의 저하와 함께 기생정전용량의 증가를 방지할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위해 본 발명의 제 1 특징에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역들 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 게이트 라인들 중 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 1 전극; 상기 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들; 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 복수의 제 2 전극들과 각각 접촉하는 복수의 제 3 전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 전극은 터치 구동전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하도록 구성된다.
상기 제 1 전극은 터치 센싱전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치는 상기 제 1 전극에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치는 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치는 상기 복수의 제 3 전극들 각각에 상기 제 3 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 3 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 3 전극 저항감축 배선을 더 포함한다.
상기 목적 달성을 위해 본 발명의 제 21 특징에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 기판 상에 나란하게 형성되는 복수의 게이트라인들; 상기 게이트라인들을 덮도록 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인들과 교차하도록 형성되는 복수의 데이터 라인들; 상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되는 복수의 박막 트랜지스터들; 상기 복수의 박막 트랜지스터들이 형성된 상기 게이트 절연막을 덮도록 형성되는 제 1 보호막; 상기 제 1 보호막 상에서 상기 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 복수의 게이트 라인들 중 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 1 전극; 상기 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들; 상기 제 1 전극 및 상기 복수의 제 2 전극들을 덮도록 형성되며 상기 복수의 제 2 전극들을 노출시키는 콘택홀들을 구비하는 제 2 보호막; 및 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 복수의 제 2 전극들과 상기 콘택홀들을 통해 각각 접촉하는 복수의 제 3 전극들을 포함한다.
상기 구성에서, 상기 제 1 전극은 터치 구동전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하도록 구성된다.
또한, 상기 제 1 전극은 터치 센싱전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하도록 구성될 수도 있다.
상기 목적 달성을 위해 본 발명의 제 21 특징에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 기판 상에 나란하게 형성되는 복수의 게이트라인들; 상기 게이트라인들을 덮도록 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인들과 교차하도록 형성되는 복수의 데이터 라인들; 상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되는 복수의 박막 트랜지스터들; 상기 복수의 박막 트랜지스터들이 형성된 상기 게이트 절연막을 덮도록 형성되는 제 1 보호막; 상기 제 1 보호막 상에서 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 둔 적어도 2개의 픽셀영역 내에 형성되는 복수의 제 1 전극들; 상기 복수의 제 1 전극들을 덮도록 형성되며, 상기 복수의 제 1 전극들을 노출시키는 복수의 콘택홀을 구비하는 제 2 보호막; 상기 제 2 보호막 상에서 상기 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되며, 상기 제 1 전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 복수의 게이트 라인들 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 제 1 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 2 전극; 및 상기 복수의 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 게이트 라인과 나란하게 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 복수의 콘택홀들을 통해 노출되는 상기 복수의 제 1 전극들과 접촉하는 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 1 전극들은 터치 구동전극과 공통전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극은 터치 센싱전극이 되도록 구성한다.
상기 복수의 제 1 전극들은 터치 센싱전극과 공통전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극은 터치 구동전극이 되도록 구성한다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 따르면, 터치 무구동전극들을 터치 센싱전극에 연결시키거나, 터치 무센싱전극들을 터치 구동전극에 연결함으로써 터치 유효전극으로 사용되는 터치 구동전극들 또는 터치 센싱전극들을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 사이의 상호 정전용량을 줄임으로써 터치 감도의 저하와 함께 기생정전용량의 증가를 방지할 수 있게 되므로 터치 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치에 따르면, 픽셀 전극과 함께 표시장치의 액정을 구동시키는 전계를 형성하기 위해 사용되는 공통전극을 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극으로 이용할 수 있기 때문에 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극을 형성하기 위해 필요한 공정수를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 두께만큼 표시장치의 두께를 얇게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도,
도 3은 도 2에 도시된 터치 구동전극과 터치 센싱전극에 의해 형성되는 터치 유효영역과 터치 비유효 영역을 나타낸 도면,
도 4는 도 2에 도시된 영역 R1을 구체적으로 도시한 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 I-I' 라인을 따라 취한 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도,
도 7은 도 6에 도시된 터치 구동전극과 터치 센싱전극에 의해 형성되는 터치 유효영역과 터치 비유효 영역을 나타낸 도면,
도 8은 도 6에 도시된 영역 R2를 구체적으로 도시한 평면도,
도 9는 도 8에 도시된 I-I' 라인을 따라 취한 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서는 터치센서 일체형 표시장치의 일례로서 터치센서 일체형 액정 표시장치를 들어 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도, 도 3은 도 2에 도시된 터치 구동전극과 터치 센싱전극에 의해 형성되는 터치 유효영역과 터치 비유효 영역을 나타낸 도면, 도 4는 도 2에 도시된 영역 R1을 구체적으로 도시한 평면도, 도 5는 도 4에 도시된 I-I' 라인을 따라 취한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 일체형 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 픽셀 전극들(Px), 및 상기 복수의 픽셀 전극들(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(coluumn 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 픽셀 전극(Px)과 함께 제 1 기판(SUB1) 상에 형성된다. 이하의 본 발명의 실시예에서는 수평전계 구동방식을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 공통전극은 복수개로 분할되어 터치 센싱전극으로서의 기능을 겸한다. 따라서, 이하에서는 필요에 따라, 공통전극, 터치 센싱전극 겸용 공통전극,터치 센싱전극, 공통전극 겸용 터치 센싱전극이라 칭하기로 한다.
공통전극은 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 방향(y축 방향)으로 분할된 복수의 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3)로 이루어 진다. 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3)의 각각은 소정 형상(본 발명의 실시예에서는 장방형으로 나타나 있으나 다른 형상을 갖도록 형성될 수도 있음)을 갖는 복수의 전극패턴들이 연결부에 의해 서로 연결되어 y축 방향으로 전극라인을 형성하도록 되어 있다. 이와 같이 형성된 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3)은 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)로서의 기능을 겸한다. 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx1~Rx3)을 형성하는 각 전극패턴은 픽셀전극과 1:1로 대응하는 크기를 갖도록 형성될 수도 있고, 픽셀전극 수개 내지 수백개에 대응하는 크기를 갖도록 형성될 수도 있다.
제 1 내지 제 3 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)의 각각은 저항감축을 위한 저항감축 배선들(RxW1~RxW3, RxW4~RxW6, RxW7~RxW9)을 포함하도록 구성된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, Rx3) 중 제 1 터치 센싱전극(Rx1)은 y축 방향으로 3개의 제 1 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3)과 접촉하도록 형성되고, 제 2 터치 센싱전극(Rx2)은 y축 방향으로 3개의 제 2 센싱전극 저항감축 배선들(RxW4~RxW6)과 접촉하도록 형성되며, 제 3 터치 센싱전극들(Rx3)은 y축 방향으로 3개의 제 3 센싱전극 저항감축 배선들(RxW7~RxW9)과 접촉하도록 형성된다. 이와 같이 형성된 제 1 내지 제 3 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3, RxW4~RxW6, RxW7~RxW9)은 제 1 내지 제 3 센싱 라우팅 배선들(RL1, RL2, RL3)을 제 1 내지 제 3 센싱 라우팅 패드들(RP1, RP2, RP3)에 각각 접속된다. 제 1 내지 제 3 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3, RxW4~RxW6, RxW7~RxW9)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)의 저항을 감축시키기 위해 저항이 낮은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들과 같은 금속물질로 형성된다.
박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3), 즉 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)의 연결부들과 교차하도록 형성되며, 제 1 방향(x축 방향)으로 전극라인을 형성하는 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)을 포함한다.
제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)은 연결배선에 의해 2개의 단위로 그룹화된 후 제 1 및 제 2 터치 구동 라우팅 배선들(TL1, TL2)을 통해 제 1 및 제 2 터치 구동패드들(TP1, TP2)에 각각 접속된다. 구체적으로, 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx1~Tx4) 중 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)은 제 1 구동 라우팅 배선(TL1)을 통해 제 1 구동 라우팅 패드(TP1)에 접속되고, 제 3 및 제 4 터치 구동전극들(Tx3, Tx4)은 제 2 구동 라우팅 배선(TL2)을 통해 제 2 구동 라우팅 패드(TP2)에 접속된다. 본 발명의 제 1 실시예에서 터치 구동전극들은 2개의 단위로 그룹화되는 것을 예로 들로 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다른 임의의 개수, 예를 들면, 수개에서 수백개의 단위로 그룹화하는 것도 가능하다.
박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 또한 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)의 연결부들과 교차하도록 형성되며, 제 1 방향(x축 방향)과 제 2 방향(y축 방향)으로 배열된 복수의 제 1 내지 제 3 터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)을 포함한다.
제 1 터치 무구동 전극들(TxR11~TxR13) 중 제 1-1 터치 무구동 전극(TxR11)은 제 1 터치 센싱전극(Rx1)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되고, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 1 터치 센싱전극(Rx1)과 접속된다. 제 1-2 터치 무구동 전극(TxR12)은 제 2 터치 센싱전극(Rx2)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 2 터치 센싱전극(Rx2)과 접속된다. 제 1-3 터치 무구동 전극(TxR13)은 제 3 터치 센싱전극(Rx3)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 3 터치 센싱전극(Rx3)과 접속된다.
또한, 제 2 터치 무구동 전극들(TxR21~TxR23) 중 제 2-1 터치 무구동 전극(TxR21)은 제 1 터치 센싱전극(Rx1)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되고, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 1 터치 센싱전극(Rx1)과 접속된다. 제 2-2 터치 무구동 전극(TxR22)은 제 2 터치 센싱전극(Rx2)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 2 터치 센싱전극(Rx2)과 접속된다. 제 2-3 터치 무구동 전극(TxR23)은 제 3 터치 센싱전극(Rx3)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 3 터치 센싱전극(Rx3)과 접속된다.
또한, 제 3 터치 무구동 전극들(TxR31~TxR33) 중 제 3-1 터치 무구동 전극(TxR31)은 제 1 터치 센싱전극(Rx1)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되고, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 1 터치 센싱전극(Rx1)과 접속된다. 제 3-2 터치 무구동 전극(TxR32)은 제 2 터치 센싱전극(Rx2)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 2 터치 센싱전극(Rx2)과 접속된다. 제 3-3 터치 무구동 전극(TxR33)은 제 3 터치 센싱전극(Rx3)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 3 터치 센싱전극(Rx3)과 접속된다.
제 1 내지 제 3 터치 무구동 전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)과 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)은 적절한 수의 비율로 번갈아 배치된다. 도 3의 예에서는 1행의 제 1 터치 무구동 전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, 또는 TxR31~TxR33)이 먼저 배치된 후 2행의 터치 구동전극들(Tx1~Tx2 또는 Tx3~Tx4)이 나중에 배치되는 방식으로 번갈아 배열되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 순서와 배치되는 개수는 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.
상술한 구성에서, 제 1 내지 제 3 터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)은 구동 라우팅 배선과 연결되지 않고, 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, Rx3)에 연결되므로, 터치 구동전극으로서 기능하지 못하고, 터치 센싱전극으로 기능하게 된다. 따라서, 제 1 내지 제 3 터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33) 및 그에 인접한 터치 센싱전극의 전극패턴들 사이에는 상호 정전용량이 발생하지 않게 되므로 터치 인식을 위한 유효전극으로 이용되지 못하게 되어 도 3에 도시된 바와 같이 터치 비유효 영역으로 된다.
도 3에서 도면 부호 NTU1, NTU2, NTU3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성되는 터치 비유효 영역을 나타내고, TU1, TU2, TU3, TU4, TU5, TU6는 터치 유효영역을 나타낸다. 단위 터치영역들(TU1, TU2, TU3, TU4, TU5, TU6)의 각각은 터치가 인식되는 영역을 나타내는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 인식시 제 1 내지 제 3 터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)에 의해 형성되는 터치 비유효 영역들(NTU1, NTU2, NTU3)을 포함한다. 다음으로, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여 터치센서 일체형 표시장치의 구조에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 기판(SUB1) 상에 서로 교차되도록 형성되는 게이트 라인들(GL) 및 데이터 라인들(DL)과, 상기 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT)과, 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성되는 픽셀전극들(Px)과, 상기 픽셀전극들(Px)과 대향하는 공통전극들(COM)을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 기판(SUB1) 상에 형성되는 게이트 라인(GL)으로부터 연장되는 게이트 전극(G)과, 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(G)을 커버하는 게이트 절연층(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 대응하는 영역에 형성되는 활성층(A)과, 활성층(A)을 커버하는 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성되는 데이터 라인(DL) 으로부터 연장되는 소스 전극(S)과, 이 소스 전극(S)과 대향하도록 형성되는 드레인 전극(D)을 포함한다. 이와 같이 형성된 박막 트랜지스터(TFT)는 제 1 보호막(PAS1)으로 덮여 있으며, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)의 일부분은 제 1 보호막(PAS1)에 형성된 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출되도록 되어 있다.
게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차에 의해 정의되는 제 1 보호막(PAS1) 상의 픽셀영역들에는 픽셀전극들(Px)이 형성되며, 게이트 라인(GL)을 사이에 두고 이웃하는 픽셀전극들(Px) 사이에는 게이트 라인(GL)과 나란하게 터치 무구동 전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)과 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)이 형성된다(도 2, 도 4, 및 도 5 참조, 도 4 및 도 5에서는 터치 비유효 영역의 터치 무구동 전극만 도시됨). 터치 무구동 전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)과 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)의 각각은 게이트 라인(GL)과 적어도 일부분이 중첩되거나 중첩되지 않게 형성될 수도 있다. 각각의 픽셀전극(Px)은 제 1 보호막(PAS1)에 형성된 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출된 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)과 연결된다.
터치 비유효 영역들(NTU1~NTU3) 내의 터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)의 각각에는 저항감축을 위한 무구동 전극 저항감축 배선들(TxRW11~TxRW13, TxRW21~TxRW23, TxRW31~TxRW33)이 형성되고, 터치 유효영역들(TU1~TU6) 내의 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)에도 저항감축을 위한 구동전극 저항감축 배선(TxW1~TxW3)이 형성된다. 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)은 미리 정해진 단위로 제 1 및 제 2 구동 라우팅 배선들(TL1, TL2)에 연결함으로써 용이하게 그룹화할 수 있다.
터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33), 무구동전극 저항감축 배선들(TxRW11~TxRW13, TxRW21~TxRW23, TxRW31~TxRW33), 터치 구동전극들(Tx1~Tx3, 도 2 참조), 구동 전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, 도 2 참조) 및 픽셀전극들(Px)이 형성된 제 1 보호막(PAS1)의 전면 상에는 제 2 보호막(PAS2)이 형성된다. 제 2 보호막(PAS2)은 제 1 내지 제 3 센싱전극들(Rx1~Rx3) 각각을 구성하는 전극패턴들의 서로 이웃하는 전극패턴들을 연결하는 연결부들과 제 1 내지 제 3 터치 무구동 전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33)이 교차하는 위치에 형성되는 제 2 콘택홀들(CH2)을 구비한다.
제 2 콘택홀들(CH2)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에는 픽셀전극(Px)과 중첩되고, 제 2 콘택홀들(CH2)을 통해 터치 무구동전극들(TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33) 및 무구동 전극 저항감축 배선들(TxRW11~TxRW13, TxRW21~TxRW23, TxRW31~TxRW33)과 접촉하는 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)이 형성된다. 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)은 데이터 라인과 나란한 방향으로 형성된다. 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)이 ITO, IZO, GZO와 같은 투명도전성 물질로 형성되는 경우에는 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3, RxW4~RxW6, RxW7~RxW9)이 제 2 콘택홀들(CH2)을 통해 무구동 전극 저항감축 배선들(TxRW11~TxRW13, TxRW21~TxRW23, TxRW31~TxRW33)에 접촉하도록 형성되고, 그 상부에 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)이 각각 형성된다. 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)이 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3, RxW4~RxW6, RxW7~RxW9)을 커버하도록 형성되면, 금속물질로 된 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3, RxW4~RxW6, RxW7~RxW9)의 부식을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 각각의 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, Rx3)은 픽셀전극(Px)과 중첩되도록 형성되며, 데이터 라인(DL)이 배열되는 방향으로 서로 연결되어 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 센싱 전극라인을 형성한다. 또한, 각각의 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx1, Rx2, Rx3)은 복수의 슬릿(SL)을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 보호층(PAS1) 상에 형성되는 픽셀전극(Px)은 슬릿이 없도록 형성되고, 제 2 보호층(PAS2) 상에 형성되는 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx1~Rx3)은 슬릿(SL)을 갖도록 형성된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센싱전극과 픽셀전극의 어느 하나가 슬롯이 있는 형상이면 다른 하나는 슬롯이 없는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서, 공통전극이 터치 센싱전극의 기능을 겸하도록 구성하였으나, 공통전극을 터치 구동전극의 기능을 겸하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 제 1 실시예의 터치 구동전극은 터치 센싱전극으로 구성하여야 한다.
다음으로, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도, 도 7은 도 6에 도시된 터치 구동전극과 터치 센싱전극에 의해 형성되는 터치 유효영역과 터치 비유효 영역을 나타낸 도면, 도 8은 도 6에 도시된 영역 R2를 구체적으로 도시한 평면도, 도 9는 도 8에 도시된 I-I' 라인을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 액정 표시장치에 있어서, 액정 표시패널(LCP)에 대한 일반적인 사항은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 액정 표시장치의 액정 표시패널과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 공통전극은 복수개로 분할되어 터치 구동전극으로서의 기능을 겸한다. 따라서, 이하에서는 필요에 따라, 공통전극, 터치 구동전극 겸용 공통전극, 터치 구동전극,공통전극 겸용 터치 구동전극이라 칭하기로 한다.
공통전극은 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 방향(y축 방향)으로 분할된 복수의 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3)로 이루어 진다. 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3)의 각각은 소정 형상(본 발명의 실시예에서는 장방형으로 나타나 있으나 다른 형상을 갖도록 형성될 수도 있음)을 갖는 복수의 전극패턴들이 연결부에 의해 서로 연결되어 y축 방향으로 전극라인을 형성하도록 되어 있다. 이와 같이 형성된 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)로서의 기능을 겸한다. 공통전극 겸용 터치 구동전극(Tx1~Tx3)을 형성하는 각 전극패턴은 픽셀전극과 1:1로 대응하는 크기를 갖도록 형성될 수도 있고, 픽셀전극 수개 내지 수백개에 대응하는 크기를 갖도록 형성될 수도 있다.
제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)의 각각은 저항감축을 위한 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, TxW4~TxW6, TxW7~TxW9)을 포함하도록 구성된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, Tx3) 중 제 1 터치 구동전극(Tx1)은 y축 방향으로 3개의 제 1 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3)과 접촉하도록 형성되고, 제 2 터치 구동전극(Tx2)은 y축 방향으로 3개의 제 2 구동전극 저항감축 배선들(TxW4~TxW6)과 접촉하도록 형성되며, 제 3 터치 구동전극들(Tx3)은 y축 방향으로 3개의 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW7~TxW9)과 접촉하도록 형성된다. 이와 같이 형성된 제 1 내지 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, TxW4~TxW6, TxW7~TxW9)은 제 1 내지 제 3 구동 라우팅 배선들(TL1, TL2, TL3)을 제 1 내지 제 3 구동 라우팅 패드들(TP1, TP2, TP3)에 각각 접속된다. 제 1 내지 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, TxW4~TxW6, TxW7~TxW9)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)의 저항을 감축시키기 위해 저항이 낮은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들과 같은 금속물질로 형성된다.
박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 제 1 내지 제 3 공통전극들(COM1~COM3), 즉 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)의 연결부들과 교차하도록 형성되며, 제 1 방향(x축 방향)으로 전극라인을 형성하는 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)을 포함한다.
제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)은 연결배선에 의해 2개의 단위로 그룹화된 후 제 1 및 제 2 터치 센싱 라우팅 배선들(RL1, RL2)을 통해 제 1 및 제 2 터치 센싱패드들(RP1, RP2)에 각각 접속된다. 구체적으로, 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4) 중 제 1 및 제 2 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2)은 제 1 센싱 라우팅 배선(RL1)을 통해 제 1 센싱 라우팅 패드(RP1)에 접속되고, 제 3 및 제 4 터치 센싱전극들(Rx3, Rx4)은 제 2 센싱 라우팅 배선(RW2)을 통해 제 2 센싱 라우팅 패드(RP1)에 접속된다. 본 발명의 제 2 실시예에서 터치 센싱전극들은 2개의 단위로 그룹화되는 것을 예로 들로 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다른 임의의 개수, 예를 들면, 수개에서 수백개의 단위로 그룹화하는 것도 가능하다.
박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 또한 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)의 연결부들과 교차하도록 형성되며, 제 1 방향(x축 방향)과 제 2 방향(y축 방향)으로 배열된 복수의 제 1 내지 제 3 터치 무센싱전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)을 포함한다.
제 1 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13) 중 제 1-1 터치 무센싱 전극(RxR11)은 제 1 터치 구동전극(Tx1)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되고, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 1 터치 구동전극(Tx1)과 접속된다. 제 1-2 터치 무센싱 전극(RxR12)은 제 2 터치 구동전극(Tx2)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 2 터치 구동전극(Tx2)과 접속된다. 제 1-3 터치 무센싱 전극(RxR13)은 제 3 터치 구동전극(Tx3)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 3 터치 구동전극(Tx3)과 접속된다.
또한, 제 2 터치 무센싱 전극들(RxR21~RxR23) 중 제 2-1 터치 무센싱 전극(RxR21)은 제 1 터치 구동전극(Tx1)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되고, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 1 터치 구동전극(Tx1)과 접속된다. 제 2-2 터치 무센싱 전극(RxR22)은 제 2 터치 구동전극(Tx2)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 2 터치 구동전극(Tx2)과 접속된다. 제 2-3 터치 무센싱 전극(RxR23)은 제 3 터치 구동전극(Tx3)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 3 터치 구동전극(Tx3)과 접속된다.
또한, 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR31~RxR33) 중 제 3-1 터치 무센싱 전극(RxR31)은 제 1 터치 구동전극(Tx1)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되고, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 1 터치 구동전극(Tx1)과 접속된다. 제 3-2 터치 무센싱 전극(RxR32)은 제 2 터치 구동전극(Tx2)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 2 터치 구동전극(Tx2)과 접속된다. 제 3-3 터치 무센싱 전극(RxR33)은 제 3 터치 구동전극(Tx3)의 서로 인접한 전극패턴들 사이의 연결부와 교차하도록 형성되며, 교차부에서 콘택홀(CH2)을 통해 제 3 터치 구동전극(Tx3)과 접속된다.
제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)과 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)은 적절한 수의 비율로 번갈아 배치된다. 도 6의 예에서는 1행의 제 1 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, 또는 RxR31~RxR33)이 먼저 배치된 후 2행의 터치 센싱전극들(Rx1~Rx2 또는 Rx3~Rx4)이 나중에 배치되는 방식으로 번갈아 배열되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 순서와 배치되는 개수는 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.
상술한 구성에서, 제 1 내지 제 3 터치 무센싱전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)은 센싱 라우팅 배선과 연결되지 않고, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, Tx3)에 연결되므로, 터치 센싱전극으로서 기능하지 못하고, 터치 구동전극으로 기능하게 된다. 따라서, 제 1 내지 제 3 터치 무센싱전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33) 및 그에 인접한 터치 구동전극의 전극패턴들 사이에는 상호 정전용량이 발생하지 않게 되므로 터치 인식을 위한 유효전극으로 이용되지 못하게 되어 도 7에 도시된 바와 같이 터치 비유효 영역으로 된다.
도 7에서 도면 부호 NTU1, NTU2, NTU3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 형성되는 터치 비유효 영역을 나타내고, TU1, TU2, TU3, TU4, TU5, TU6는 터치 유효영역을 나타낸다. 단위 터치영역들(TU1, TU2, TU3, TU4, TU5, TU6)의 각각은 터치가 인식되는 영역을 나타낸 것으로 도 6에 도시된 바와 같이 터치 인식시 제 1 내지 제 3 터치 무센싱전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)에 의해 형성되는 터치 비유효 영역들(NTU1, NTU2, NTU3)을 포함한다.
다음으로, 도 6, 도 8, 및 도 9를 참조하여 터치센서 일체형 표시장치의 구조에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 기판(SUB1) 상에 서로 교차되도록 형성되는 게이트 라인들(GL) 및 데이터 라인들(DL)과, 상기 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT)과, 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성되는 픽셀전극들(Px)과, 상기 픽셀전극들(Px)과 대향하는 공통전극들(COM)을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 기판(SUB1) 상에 형성되는 게이트 라인(GL)으로부터 연장되는 게이트 전극(G)과, 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(G)을 커버하는 게이트 절연층(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 대응하는 영역에 형성되는 활성층(A)과, 활성층(A)을 커버하는 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성되는 데이터 라인(DL) 으로부터 연장되는 소스 전극(S)과, 이 소스 전극(S)과 대향하도록 형성되는 드레인 전극(D)을 포함한다. 이와 같이 형성된 박막 트랜지스터(TFT)는 제 1 보호막(PAS1)으로 덮여 있으며, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)의 일부분은 제 1 보호막(PAS1)에 형성된 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출되도록 되어 있다.
게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차에 의해 정의되는 제 1 보호막(PAS1) 상에는 데이터 라인과 동일한 방향으로 전극라인을 형성하도록 공통전극 겸용의 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)이 나란하게 형성된다.
제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3) 상에는 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)의 저항감축을 위한 제 1 내지 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, TxW4~TxW6, TxW7~TxW9)이 형성된다.
제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)과 제 1 내지 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, TxW4~TxW6, TxW7~TxW9)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 2 보호막(PAS2)이 형성된다. 제 2 보호막(PAS2)은 박막 트랜지스터의 드레인 전극(D)이 노출되도록 제 1 콘택홀이 형성된 위치와 중복되게 형성되는 제 2 콘택홀들(CH2)과, 제 1 내지 제 3 구동전극들(Tx1~Tx3) 각각을 구성하는 전극패턴들의 서로 이웃하는 전극패턴들을 연결하는 연결부들과 제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)이 교차하는 위치에 형성되는 제 3 콘택홀들(CH3)을 구비한다.
제 2 및 제 3 콘택홀들(CH2, CH3)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에는 픽셀전극(Px)들과, 제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)과, 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)이 형성된다
픽셀전극들(Px)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역들에 형성된다. 각각의 픽셀전극(Px)은 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)을 통해 노출된 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)과 연결된다.
제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)과 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)은 게이트 라인(GL)을 사이에 두고 이웃하는 픽셀전극들(Px) 사이에서 게이트 라인(GL)과 나란하게 형성된다(도 6, 도 8, 및 도 9 참조, 도 8 및 도 9에서는 터치 비유효 영역의 터치 무센싱 전극만 도시됨). 제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)은 제 3 콘택홀들(CH3)을 통해 노출된 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx1~Tx3) 및 제 1 내지 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3)과 접촉한다. 제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)이 ITO, IZO, GZO와 같은 투명도전성 물질로 형성되는 경우에는 무센싱전극 저항감축 배선들(RxRW11~RxRW13, RxRW21~RxRW23, RxRW31~RxRW33)이 제 2 콘택홀들(CH2)을 통해 제 1 내지 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW3)과 접촉하도록 형성되고, 그 상부에 제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)이 각각 형성된다. 제 1 내지 제 3 터치 무센싱 전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)이 무센싱전극 저항감축 배선들(RxRW11~RxRW13, RxRW21~RxRW23, RxRW31~RxRW33)을 커버하도록 형성되면, 무센싱전극 저항감축 배선들(RxRW11~RxRW13, RxRW21~RxRW23, RxRW31~RxRW33)의 부식을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다
터치 비유효 영역들(NTU1~NTU3) 내의 터치 무센싱전극들(RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33)의 각각에는 저항감축을 위한 무센싱 전극 저항감축 배선들(RxRW11~RxRW13, RxRW21~RxRW23, RxRW31~RxRW33)이 형성되고, 터치 유효영역들(TU1~TU6) 내의 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)에도 저항감축을 위한 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW3)이 형성된다. 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)은 미리 정해진 단위로 제 1 및 제 2 센싱 라우팅 배선들(RL1, RL2)에 연결함으로써 용이하게 그룹화할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 각각의 공통전극 겸용 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, Tx3)은 픽셀전극(Px)과 중첩되도록 형성되며, 데이터 라인(DL)이 배열되는 방향으로 서로 연결되어 도 6에 도시된 바와 같이 3개의 구동 전극라인들을 형성한다. 또한, 각각의 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx1, Rx2, Rx3)은 복수의 슬릿(SL)을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치에서는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제 1 보호층(PAS1) 상에 형성되는 공통전극 겸용 터치 구동전극들(Tx1~Tx3)은 슬릿이 없도록 형성되고, 제 2 보호층(PAS2) 상에 형성되는 픽셀전극(Px)은 슬릿(SL)을 갖도록 형성된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센싱전극과 픽셀전극의 어느 하나가 슬롯이 있는 형상이면 다른 하나는 슬롯이 없는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서, 공통전극이 터치 구동전극으로서의 기능을 겸하도록 구성하였으나, 공통전극을 터치 센싱전극의 기능을 겸하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 제 1 실시예의 터치 센싱전극은 터치 구동전극으로 구성하여야 한다.
일반적으로, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들이 모두 유효전극으로 사용되게 되면, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 사이의 거리가 매우 가깝게 될 뿐만 아니라 터치 구동전극들과 모든 터치 센싱전극들의 교차점 또한 증가하게 된다. 일반적인 정전용량식 터치 센서의 경우 단위 터치 유효블록(터치를 인식하기 위한 기본 단위)이 수개 내지 수백개 이상의 픽셀전극에 대응하도록 형성되기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치에 있어서 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 사이에 발생하는 상호 정전용량은 일반적인 정전용량식 터치 센서에 비해 수십배 이상으로 증가한다. 이와 같은 상호 정전용량의 급격한 증가는 터치 감도를 저하시키고 기생정전용량을 증가시키기 때문에 터치 성능을 저하시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예들에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서는, 상술한 바와 같이 터치 무구동전극들을 터치 센싱전극에 연결시키거나, 터치 무센싱전극들을 터치 구동전극에 연결함으로써 터치 유효전극으로 사용되는 터치 구동전극들 또는 터치 센싱전극들을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 사이의 상호 정전용량을 줄임으로써 터치 감도의 저하와 함께 기생정전용량의 증가를 방지할 수 있게 되므로 터치 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 의한 터치센서 일체형 표시장치에 따르면, 픽셀 전극과 함께 표시장치의 액정을 구동시키는 전계를 형성하기 위해 사용되는 공통전극을 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극으로 이용할 수 있기 때문에 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극을 형성하기 위해 필요한 공정수를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 두께만큼 표시장치의 두께를 얇게 할 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.
SUB1, SUB12 : 기판 GL, G1, G2 : 게이트 라인
DL, D1, D2: 데이터 라인 PAS1, PAS2 : 보호막
TL1~TL3: 구동 라우팅 배선 Tx1~Tx4 : 터치 구동전극
TxW1~TxW4: 구동전극 저항감축 배선
TxR11~TxR13, TxR21~TxR23, TxR31~TxR33 : 터치 무구동 전극
TxRW11~TxRW13, TxRW21~TxRW23, TxRW31~TxRW33 : 무구동 전극 저항감축 배선
Rx1~Rx3 : 터치 센싱전극
xW1~RxW3 : 센싱전극 저항감축 배선
RxR11~RxR13, RxR21~RxR23, RxR31~RxR33 : 터치 무센싱 전극
RxRW11~RxRW13, RxRW21~RxRW23, RxRW31~RxRW33 : 무센싱 전극 저항감축 배선
TL1~TL3 : 구동 라우팅 배선 TP1~TPL3 : 구동 라우팅 패드
RL1~RL3 : 센싱 라우팅 배선 RP1~RP3 : 센싱 라우팅 패드

Claims (12)

  1. 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
    상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역들 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들;
    상기 게이트 라인들 중 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 1 전극;
    상기 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되며, 서로 분리되어 일렬로 형성되는 복수의 제 2 전극들;
    상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 복수의 제 2 전극들과 각각 접촉하는 복수의 제 3 전극들을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 터치 구동전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 터치 센싱전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 제 3 전극들 각각에 상기 제 3 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 3 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 3 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  7. 기판 상에 나란하게 형성되는 복수의 게이트라인들;
    상기 게이트라인들을 덮도록 형성되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인들과 교차하도록 형성되는 복수의 데이터 라인들;
    상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되는 복수의 박막 트랜지스터들;
    상기 복수의 박막 트랜지스터들이 형성된 상기 게이트 절연막을 덮도록 형성되는 제 1 보호막;
    상기 제 1 보호막 상에서 상기 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들;
    상기 복수의 게이트 라인들 중 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 1 전극;
    상기 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되며, 일렬로 형성되는 복수의 제 2 전극들;
    상기 제 1 전극 및 상기 복수의 제 2 전극들을 덮도록 형성되며 상기 복수의 제 2 전극들을 노출시키는 콘택홀들을 구비하는 제 2 보호막; 및
    상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 복수의 제 2 전극들과 상기 콘택홀들을 통해 각각 접촉하는 복수의 제 3 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 터치 구동전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 터치 센싱전극이고, 상기 복수의 제 3 전극은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  10. 기판 상에 나란하게 형성되는 복수의 게이트라인들;
    상기 게이트라인들을 덮도록 형성되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인들과 교차하도록 형성되는 복수의 데이터 라인들;
    상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되는 복수의 박막 트랜지스터들;
    상기 복수의 박막 트랜지스터들이 형성된 상기 게이트 절연막을 덮도록 형성되는 제 1 보호막;
    상기 제 1 보호막 상에서 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 둔 적어도 2개의 픽셀영역 내에 형성되고, 일렬로 형성되는 복수의 제 1 전극들;
    상기 복수의 제 1 전극들을 덮도록 형성되며, 상기 복수의 제 1 전극들을 노출시키는 복수의 콘택홀을 구비하는 제 2 보호막;
    상기 제 2 보호막 상에서 상기 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되며, 상기 제 1 전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되는 복수의 픽셀전극들;
    상기 복수의 게이트 라인들 제 1 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 제 1 게이트 라인과 나란하게 형성되는 제 2 전극; 및
    상기 복수의 게이트 라인들 중 제 2 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 게이트 라인과 나란하게 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 복수의 콘택홀들을 통해 노출되는 상기 복수의 제 1 전극들과 접촉하는 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 터치 구동전극과 공통전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극은 터치 센싱전극인 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 터치 센싱전극과 공통전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극은 터치 구동전극인 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.

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