KR102024782B1 - 터치센서 일체형 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 서로 교차하도록 형성되어 복수의 픽셀영역들을 형성하는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들; 상기 복수의 제 1 전극들과 동일층에 형성되며 상기 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 전극들; 및 상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들과 다른 층에서 상기 복수의 픽셀영역들에 형성되며, 상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들과 대향하도록 형성되는 복수의 픽셀전극들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 전극들과 상기 제 1 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들은 각각 m(m은 자연수)개의 단위로 번갈아 배치되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 사용자의 터치를 인식할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 특히 단순하고 간단한 픽셀구성으로 인셀 터치센서를 구현하고 터치감도를 높일 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 터치센서가 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 해결하기 위해 터치센서의 터치 구동전극과 터치 센싱전극을 디스플레이 장치의 공통전극으로 겸용하여 사용할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치가 고안되었다.
그러나, 종래의 터치센서 일체형 표시장치는 디스플레이의 공통전극을 분할하여 단일층에 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들을 형성하여야 하기 때문에 터치전극의 단위 패턴 내부에 다양한 형태의 디스플레이 픽셀들과, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들을 연결하기 위한 별도의 배선들 및 콘택홀들이 복잡하게 구성되어 있다. 이러한 복잡한 구조에서 터치센서를 구현하기 위해서는 다양한 종류의 디스플레이 단위픽셀들을 조합하여 수백 내지 수천개의 디스플레이 단위픽셀들로 구성된 터치 단위패턴을 형성하여야 한다.
이 경우, 디스플레이 픽셀들의 복잡한 구성에 따른 디스플레이 특성의 저하와 같은 문제점과, 터치센서 및 터치 단위패턴의 복잡한 구성을 위한 공정 및 화상검사가 곤란해 지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 터치 센싱동작을 위한 터치 단위패턴을 구성함에 있어, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들을 동일한 수의 디스플레이 픽셀의 공통전극으로 묶어 서로 교번으로 구성함으로써 터치 전후의 상호 정전용량의 차를 극대화함으로써 터치 성능을 향상시키고, 디스플레이 픽셀들의 규칙적이고 단순하게 구성할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위해 본 발명의 특징에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 형성되어 복수의 픽셀영역들을 형성하는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들; 상기 복수의 제 1 전극들과 동일층에 형성되며 상기 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 전극들; 및 상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들과 다른 층에서 상기 복수의 픽셀영역들에 형성되며, 상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들과 대향하도록 형성되는 복수의 픽셀전극들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 전극들과 상기 제 1 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들은 각각 m(m은 자연수)개의 단위로 번갈아 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 1 전극들의 각각은 상기 제 1 방향으로 배열된 1라인분의 픽셀전극들에 대응하도록 형성되고, 상기 제 1 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들은 상기 제 1 방향으로 배열된 1라인분의 픽셀전극들에 대응하도록 형성된다.
본 발명의 터치센서 일체형 표시장치.상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되고, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함하고, 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들과 교차하도록 형성되어 상기 제 2 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극열들을 라인단위로 연결하고, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 더 포함한다.
상기 복수의 제 1 전극들은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하거나, 상기 복수의 제 1 전극들은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하도록 구성된다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들을 동일한 수의 디스플레이 픽셀의 공통전극으로 묶어 서로 교번으로 구성함으로써 터치 전후의 상호 정전용량의 차를 극대화할 수 있으므로 터치 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 디스플레이 픽셀들을 규칙적이고 단순하게 구성할 수 있을 뿐 아니라 터치 구동전극과 터치 센싱전극들을 용이하게 그룹화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 영역 R1 및 R2를 도시한 평면도.
도 5는 도 4의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 영역 R3 및 R4를 도시한 평면도.
도 9는 도 8의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 영역 R1 및 R2를 도시한 평면도.
도 5는 도 4의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도,
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 영역 R3 및 R4를 도시한 평면도.
도 9는 도 8의 I-I'라인 및 II-II'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 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 공통적으로 적용되는 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 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 공통전극은 복수개로 분할되어 터치 구동전극 및 터치 센싱전극으로서의 기능을 겸한다. 따라서, 이하에서는 필요에 따라, 공통전극, 터치 구동전극 겸용 공통전극, 터치 센싱전극 겸용 공통전극, 터치 구동전극, 터치 센싱전극, 공통전극 겸용 터치 구동전극, 공통전극 겸용 터치 센싱전극이라 칭하기로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서, 디스플레이의 픽셀은 x축 방향으로 32개의 단위 픽셀전극과 y축 방향으로 32개의 단위 픽셀전극으로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극은 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 방향(x축 방향) 및 제 2 방향(y축 방향)으로 분할된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 공통전극은 x축 및 y축 방향으로 분할되어 y축 방향을 따라 배열되는 복수의 제 1 공통전극들(COM1)과, x축 및 y축 방향으로 분할되어 x축 및 y축 방향을 따라 배열되는 복수의 제 2 공통전극들(COM2)을 포함한다.
제 1 공통전극들(COM1)은 터치센서의 터치 구동전극들로서의 기능을 겸하고, x축 방향으로 복수의 터치 구동라인들을 형성한다. 제 1 공통전극들(COM1)에 의해 정의되는 이들 터치 구동라인들은 복수의 행(raw)을 이루도록 서로 나란하게 형성된다. 이하, 이들 터치 구동라인들을 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)이라 한다. 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)의 각각은 32개의 단위 픽셀전극들에 대응하도록 형성된다.
제 2 공통전극들(COM2)은 터치센서의 터치 센싱전극들로서의 기능을 겸하고, y축 방향으로 복수의 터치 센싱라인들을 형성한다. 제 2 공통전극들(COM2)에 의해 정의되는 이들 터치 센싱라인들은 y축 방향으로 터치 센싱라인을 형성하기 위해 x축 및 y축 방향으로 분할되어 행(raw)과 열(column)을 이루도록 서로 나란하게 형성된다. 따라서, 제 2 공통전극들(COM2)은 x축 방향(행 방향)과 y축 방향(열 방향)으로 모두 분할되는데, 행 방향의 제 2 공통전극들은 제 1 행 내지 제 16 행의 터치 센싱전극들(Rx011~Rx014, Rx021~Rx024, Rx031~Rx034, Rx041~Rx044, Rx051~Rx054, Rx061~Rx064, Rx071~Rx074, Rx081~Rx084, Rx091~Rx094, Rx101~Rx104, Rx111~Rx114, Rx121~Rx124, Rx131~Rx134, Rx141~Rx144, Rx151~Rx154, Rx161~R1064)로 이루어지고, 열 방향의 제 2 공통전극들은 제 1 열 내지 제 4 열의 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161, Rx012~Rx162, Rx013~Rx163, Rx014~Rx164)로 이루어진다. 이하에서는 제 1 열 내지 제 4 열의 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161, Rx012~Rx162, Rx013~Rx163, Rx014~Rx164)을 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들이라 한다. 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161, Rx012~Rx162, Rx013~Rx163, Rx014~Rx164)의 각각은 8개의 단위 픽셀전극들에 대응하도록 형성된다.
제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)과 제 1 행 내지 제 16행의 터치 센싱전극들들(Rx011~Rx014, Rx021~Rx024, Rx031~Rx034, Rx041~Rx044, Rx051~Rx054, Rx061~Rx064, Rx071~Rx074, Rx081~Rx084, Rx091~Rx094, Rx101~Rx104, Rx111~Rx114, Rx121~Rx124, Rx131~Rx134, Rx141~Rx144, Rx151~Rx154, Rx161~R164)은 1라인씩 번갈아 배치된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)과 제 1 행 내지 제 16행의 터치 센싱전극들들(Rx011~Rx014, Rx021~Rx024, Rx031~Rx034, Rx041~Rx044, Rx051~Rx054, Rx061~Rx064, Rx071~Rx074, Rx081~Rx084, Rx091~Rx094, Rx101~Rx104, Rx111~Rx114, Rx121~Rx124, Rx131~Rx134, Rx141~Rx144, Rx151~Rx154, Rx161~R164)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 비저항이 높은 투명도전성 물질로 형성될 경우, 이들의 저항을 줄이기 위해 터치 구동전극들 및 터치 센싱전극들의 각각에 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, 및 그 합금들과 같은 금속물질로부터 선택된 적어도 하나의 저항 감축배선들이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)의 각각에는 길이 방향을 따라 접촉하도록 적어도 하나의 구동전극 저항감축 배선(제 1 실시예에서는, 각각 하나의 제 1 내지 제 16 구동전극 저항감축 배선, TxW1~TxW16)이 형성된다. 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161, Rx012~Rx162, Rx013~Rx163, Rx014~Rx164)의 각각에는 적어도 하나의 센싱전극 저항감축 배선(제 1 실시예에서는, 각각 3개의 제 1 내지 제 4 센싱전극 저항감축 배선들 RxW11~RxW13, RxW21~RxW23, RxW31~RxW33, RxW41~RxW43)이 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161, Rx012~Rx162, Rx013~Rx163, Rx014~Rx164)을 횡단하고, 콘택홀(CH4)을 통해 접촉하도록 형성된다.
이와 같이 형성된 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)은 제 1 내지 제 16 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW16)에 의해 그룹화된다. 구체적으로, 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx1~Tx4)은 제 1 내지 제 4 구동전극 저항감축 배선들(TxW1~TxW4)에 의해 그룹화되어 제 1 터치 구동 라우팅 배선(TW1)에 연결되고, 제 5 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx5~Tx8)은 제 5 내지 제 8 구동전극 저항감축 배선들(TxW5~TxW8)에 의해 그룹화되어 제 2 터치 구동 라우팅 배선(TW2)에 연결되며, 제 9 내지 제 12 터치 구동전극들(Tx9~Tx12)은 제 9 내지 제 12 구동전극 저항감축 배선들(TxW9~TxW12)에 의해 그룹화되어 제 3 터치 구동 라우팅 배선(TW3)에 연결되고, 제 13 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx13~Tx16)은 제 13 내지 제 16 구동전극 저항감축 배선들(TxW13~TxW16)에 의해 그룹화되어 제 4 터치 구동 라우팅 배선(TW4)에 연결된다. 이들 제 1 내지 제 4 터치 구동 라우팅 배선들(TW1~TW4)은 제 1 내지 제 4 터치 구동 패드들(TP1~TP4)에 접속된다.
상술한 구성에 따르면, 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx1~Tx4), 제 1 터치 구동 라우팅 배선(TW1) 및 제 1 터치 구동 패드(TP1)에 의해 제 1 채널의 터치 구동라인이 형성되고, 제 5 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx5~Tx8), 제 2 터치 구동 라우팅 배선(TW2) 및 제 2 터치 구동 패드(TP2)에 의해 제 2 채널의 터치 구동라인이 형성되고, 제 9 내지 제 12 터치 구동전극들(Tx9~Tx12), 제 3 터치 구동 라우팅 배선(TW3) 및 제 3 터치 구동 패드(TP3)에 의해 제 3 채널의 터치 구동라인이 형성되고, 제 13 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx13~Tx16), 제 4 터치 구동 라우팅 배선(TW4) 및 제 4 터치 구동 패드(TP4)에 의해 제 4 채널의 터치 구동라인이 형성되어 모두 4채널의 터치 구동라인들이 형성된다.
한편, 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161, Rx012~Rx162, Rx013~Rx163, Rx014~Rx164)은 제 1 내지 제 4 센싱전극 저항감축 배선들(RxW11~RxW13, RxW21~RxW23, RxW31~RxW33, RxW41~RxW43)에 의해 그룹화된다. 구체적으로, 제 1 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161)은 제 1 센싱전극 저항감축 배선들(RxW11~RxW13)에 의해 그룹화되어 제 1 터치 센싱 라우팅 배선(RW1)에 연결되고, 제 2 터치 센싱전극들(Rx012~Rx162)은 제 2 센싱전극 저항감축 배선들(RxW21~RxW23)에 의해 그룹화되어 제 2 터치 센싱 라우팅 배선(RW2)에 연결되며, 제 3 터치 센싱전극들(Rx013~Rx163)은 제 3 센싱전극 저항감축 배선들(RxW31~RxW33)에 의해 그룹화되어 제 3 터치 센싱 라우팅 배선(RW3)에 연결되고, 제 4 터치 센싱전극들(Rx014~Rx164)은 제 4 센싱전극 저항감축 배선들(RxW41~RxW43)에 의해 그룹화되어 제 4 터치 센싱 라우팅 배선(RW4)에 연결된다. 이들 제 1 내지 제 4 터치 센싱 라우팅 배선들(RW1~RW4)은 제 1 내지 제 4 터치 센싱 패드들(RP1~RP4)에 접속된다.
상술한 구성에 따르면, 제 1 터치 센싱전극들(Rx011~Rx161), 제 1 센싱전극 저항감축 배선들(RxW11~RxW13), 제 1 터치 센싱 라우팅 배선(RW1) 및 제 1 터치 센싱 패드(RP1)에 의해 제 1 채널의 터치 센싱라인이 형성되고, 제 2 터치 센싱전극들(Rx012~Rx162), 제 2 센싱전극 저항감축 배선들(RxW21~RxW23), 제 2 터치 센싱 라우팅 배선(RW2) 및 제 2 터치 센싱 패드(RP2)에 의해 제 2 채널의 터치 센싱라인이 형성되며, 제 3 터치 센싱전극들(Rx013~Rx163), 제 3 센싱전극 저항감축 배선들(RxW31~RxW33), 제 3 터치 센싱 라우팅 배선(RW3) 및 제 3 터치 센싱 패드(RP3)에 의해 제 3 채널의 터치 센싱라인이 형성되고, 제 4 터치 센싱전극들(Rx014~Rx164), 제 4 센싱전극 저항감축 배선들(RxW41~RxW43), 제 4 터치 센싱 라우팅 배선(RW4) 및 제 4 터치 센싱 패드(RP4)에 의해 제 4 채널의 터치 센싱라인이 형성된다. 상술한 바와 같이 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들은 각각 4개의 채널로 구성되므로, 전체 16개의 터치 단위패턴이 형성된다.
다음으로, 도 3을 참고하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 3의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들(Tx1~Tx16)과 제 1 행 내지 제 16행의 터치 센싱전극들들(Rx011~Rx014, Rx021~Rx024, Rx031~Rx034, Rx041~Rx044, Rx051~Rx054, Rx061~Rx064, Rx071~Rx074, Rx081~Rx084, Rx091~Rx094, Rx101~Rx104, Rx111~Rx114, Rx121~Rx124, Rx131~Rx134, Rx141~Rx144, Rx151~Rx154, Rx161~R164)은 2라인씩 번갈아 배치되는 점을 제외하고는 제 1 실시예의 터치센서 일체형 표시장치와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 설명의 중복을 피하기 위해 제 2 실시예에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 디스플레이 구성요소와 터치센서 구성요소의 관계에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 영역 R1 및 R2를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 영역 R1은 디스플레이의 하나의 단위 픽셀과 그에 대응하는 제 1 공통전극(COM1)의 일부 영역을 나타내고, 영역 R2는 디스플레이의 하나의 단위 픽셀과 그에 대응하는 제 2 공통전극(COM2)의 일부 영역을 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 영역 R1의 터치 구동전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)은 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되며, 제 2 보호막(PAS2)을 사이에 두고 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된 제 1 픽셀전극(제 1 공통전극과 대향하여 형성되는 각각의 픽셀전극에 대해서는 이하 'Px1'이라 함)과 서로 대향 배치되고, 영역 R2의 터치 센싱전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)은 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되며, 제 2 보호막(PAS2)을 사이에 두고 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된 제 2 픽셀전극(제 2 공통전극과 대향하여 형성되는 각각의 픽셀전극에 대해서는 이하 'Px2'이라 함)과 서로 대향 배치된다. 터치 구동전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)은 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되고, 터치 센싱전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)은 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된다는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예들에서, 제 1 공통전극(COM1)은 터치 구동전극의 기능을 겸하고, 제 2 공통전극(COM2)은 터치 센싱전극의 기능을 겸하는 것으로 설명되어 있으나, 이는 예시적인 실시예에 지나지 않으며, 이와 반대로 제 1 공통전극(COM1)이 터치 센싱전극의 기능을 겸하고, 제 2 공통전극(COM2)이 터치 구동전극의 기능을 겸하도록 구성될 수도 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하여, 제 1 및 제 2 공통전극들(COM1, COM2)과 제 1 및 제 2 픽셀전극들(Px1, Px2)의 관계를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 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(D1)으로부터 연장되는 소스 전극(S)과, 소스 전극(S)과 대향하도록 형성되는 드레인 전극(D)을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)가 형성되는 기판(SUB1) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하기 위한 제 1 보호막(PAS1)이 형성된다. 제 1 보호막(PAS1) 상부의 구성에 대해서는 터치 센싱전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)이 형성되는 영역(이하, 이 영역의 일부 영역을 나타내는 영역 R1로 대표하여 표시함)과 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)이 형성되는 영역(이하, 이 영역의 일부 영역을 나타내는 영역 R2로 대표하여 표시함)으로 나누어 설명하기로 한다.
영역 R1의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)에 접속되는 제 1 픽셀전극(Px1)이 형성된다. 또한, 영역 R1의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 1 픽셀전극(Px1)으로부터 이격되어 데이터 라인(DL)과 중첩되게 데이터 라인(DL)을 따라 센싱전극 저항감축 배선(RxW11)이 형성된다. 센싱전극 저항감축 배선(RxW11)은 제 1 픽셀전극 마다 형성될 필요는 없으며, 필요에 따라 제 1 픽셀전극 수개 내지 수십개당 하나의 수로 형성될 수도 있다.
영역 R2의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 1 보호막(PAS1)에 형성된 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)에 접속되는 제 2 픽셀전극(Px2)이 형성된다. 또한, 영역 R2의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 영역 R1로부터 연장되는 센싱전극 저항감축 배선(RxW11)이 형성된다.
영역 R1의 제 2 보호막(PAS2) 상에는 게이트 라인(GL)과 나란하게 구동전극 저항감축 배선(TxW1)이 형성된다. 구동전극 저항감축 배선(TxW1)은 게이트 라인(GL)과 중첩되게 형성될 수도 있다. 이와 같이 구동전극 저항감축 배선(TxW1)을 게이트 라인(GL)과 중첩되게 형성하면 개구율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 구동전극 저항감축 배선(TxW1)이 형성된 영역 R1의 제 2 보호막(PAS2) 상에는 구동전극 저항감축 배선(TxW1)을 커버하고 제 1 픽셀전극(Px1)과 대향하는 터치 구동전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)이 형성된다.
영역 R2의 제 2 보호막(PAS2) 상에는 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된 제 2 픽셀전극(Px2)과 대향하는 터치 센싱전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)이 형성된다. 터치 센싱극 겸용 제 2 공통전극(COM2)은 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성된 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 센싱전극 저항감축 배선(RxW11)에 접속된다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서, 영역 R1 및 영역 R2의 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되는 터치 구동전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)과 터치 센싱전극 겸용 제 2 공통전극은 각각 복수의 슬릿(SL)을 갖도록 형성된다. 그러나 이와 달리 서로 대향하는 공통전극과 픽셀 전극들 중 어느 하나가 슬롯이 있는 형상이면 다른 하나는 슬롯이 없는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 관계를 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 공통전극은 복수개로 분할되어 터치 구동전극 및 터치 센싱전극으로서의 기능을 겸한다. 따라서, 이하에서는 필요에 따라, 공통전극, 터치 구동전극 겸용 공통전극, 터치 센싱전극 겸용 공통전극, 터치 구동전극, 터치 센싱전극, 공통전극 겸용 터치 구동전극, 공통전극 겸용 터치 센싱전극이라 칭하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서, 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센선 일체형 표시장치와 마찬가지로 디스플레이의 픽셀은 x축 방향으로 32개의 단위 픽셀전극과 y축 방향으로 32개의 단위 픽셀전극으로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극은 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 방향(x축 방향) 및 제 2 방향(y축 방향)으로 분할된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 공통전극은 x축 및 y축 방향으로 분할되어 y축 방향을 따라 배열되는 복수의 제 1 공통전극들(COM1)과, x축 및 y축 방향으로 분할되어 x축 및 y축 방향을 따라 배열되는 복수의 제 2 공통전극들(COM2)을 포함한다.
제 1 공통전극들(COM1)은 터치센서의 터치 센싱전극들로서의 기능을 겸하고, y축 방향으로 복수의 터치 센싱라인들을 형성한다. 제 1 공통전극들(COM1)에 의해 정의되는 이들 터치 센싱라인들은 복수의 행(raw)을 이루도록 서로 나란하게 형성된다. 이하, 이들 터치 센싱라인들을 제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx1~Rx16)이라 한다. 제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx1~Rx16)의 각각은 32개의 단위 픽셀전극들에 대응하도록 형성된다.
제 2 공통전극들(COM2)은 터치센서의 터치 구동전극들로서의 기능을 겸하고, x축 방향으로 복수의 터치 구동라인들을 형성한다. 제 2 공통전극들(COM2)에 의해 정의되는 이들 터치 구동라인들은 x축 방향으로 터치 구동라인을 형성하기 위해 x축 및 y축 방향으로 분할되어 행(raw)과 열(column)을 이루도록 서로 나란하게 형성된다. 따라서, 제 2 공통전극들(COM2)은 x축 방향(행 방향)과 y축 방향(열 방향)으로 모두 분할되는데, 행 방향의 제 2 공통전극들은 제 1 행 내지 제 4 행의 터치 구동전극들(Tx101~Tx116, Tx201~Tx216, Tx301~Tx316, Tx401~Tx416)로 이루어지고, 열 방향의 제 2 공통전극들은 제 1 열 내지 제 16 열의 터치 구동전극들(Tx101~Tx401, Tx102~Tx402, Tx103~Tx403, Tx104~Tx404, Tx105~Tx405, Tx106~Tx406, Tx107~Tx407, Tx108~Tx408, Tx109~Tx409, Tx110~Tx410, Tx111~Tx411, Tx112~Tx412, Tx113~Tx413, Tx114~Tx414, Tx115~Tx415, Tx116~Tx416)로 이루어진다. 이하에서는 제 1 행 내지 제 4 행의 터치 구동전극들(Tx101~Tx116, Tx201~Tx216, Tx301~Tx316, Tx401~Tx416)을 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들이라 한다. 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Tx101~Tx116, Tx201~Tx216, Tx301~Tx316, Tx401~Tx416)의 각각은 8개의 단위 픽셀전극들에 대응하도록 형성된다.
제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx1~Rx16)과 제 1 열 내지 제 16 열의 터치 구동전극들들(Tx101~Tx401, Tx102~Tx402, Tx103~Tx403, Tx104~Tx404, Tx105~Tx405, Tx106~Tx406, Tx107~Tx407, Tx108~Tx408, Tx109~Tx409, Tx110~Tx410, Tx111~Tx411, Tx112~Tx412, Tx113~Tx413, Tx114~Tx414, Tx115~Tx415, Tx116~Tx416)은 1라인씩 번갈아 배치된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 제 1 내지 제 16 센싱 구동전극들(Rx1~Rx16)과 제 1 열 내지 제 16 열의 터치 구동전극들들(Tx101~Tx401, Tx102~Tx402, Tx103~Tx403, Tx104~Tx404, Tx105~Tx405, Tx106~Tx406, Tx107~Tx407, Tx108~Tx408, Tx109~Tx409, Tx110~Tx410, Tx111~Tx411, Tx112~Tx412, Tx113~Tx413, Tx114~Tx414, Tx115~Tx415, Tx116~Tx416)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 비저항이 높은 투명도전성 물질로 형성될 경우, 이들의 저항을 줄이기 위해 터치 구동전극들 및 터치 센싱전극들의 각각에 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, 및 그 합금들과 같은 금속물질로부터 선택된 적어도 하나의 저항 감축배선들이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx1~Rx16)의 각각에는 길이 방향을 따라 접촉하도록 적어도 하나의 센싱전극 저항감축 배선(제 3 실시예에서는, 각각 하나의 제 1 내지 제 16 센싱전극 저항감축 배선, RxW1~RxW16)이 형성된다. 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx101~Tx116, Tx201~Tx216, Tx301~Tx316, Tx401~Tx416)의 각각에는 적어도 하나의 구동전극 저항감축 배선(제 3 실시예에서는, 각각 3개의 제 1 내지 제 4 구동전극 저항감축 배선들 TxW11~TxW13, TxW21~TxW23, TxW31~TxW33, TxW41~TxW43)이 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx101~Tx116, Tx201~Tx216, Tx301~Tx316, Tx401~Tx416)을 횡단하고, 콘택홀(CH4)을 통해 접촉하도록 형성된다.
이와 같이 형성된 제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx1~Rx16)은 제 1 내지 제 16 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW16)에 의해 그룹화된다. 구체적으로, 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)은 제 1 내지 제 4 센싱전극 저항감축 배선들(RxW1~RxW4)에 의해 그룹화되어 제 1 터치 센싱 라우팅 배선(RW1)에 연결되고, 제 5 내지 제 8 터치 센싱전극들(Rx5~Rx8)은 제 5 내지 제 8 센싱전극 저항감축 배선들(RxW5~RxW8)에 의해 그룹화되어 제 2 터치 센싱 라우팅 배선(RW2)에 연결되며, 제 9 내지 제 12 터치 센싱전극들(Rx9~Rx12)은 제 9 내지 제 12 센싱전극 저항감축 배선들(RxW9~RxW12)에 의해 그룹화되어 제 3 터치 센싱 라우팅 배선(RW3)에 연결되고, 제 13 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx13~Rx16)은 제 13 내지 제 16 센싱전극 저항감축 배선들(RxW13~RxW16)에 의해 그룹화되어 제 4 터치 센싱 라우팅 배선(RW4)에 연결된다. 이들 제 1 내지 제 4 터치 센싱 라우팅 배선들(RW1~RW4)은 제 1 내지 제 4 터치 센싱 패드들(RP1~RP4)에 접속된다.
상술한 구성에 따르면, 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4), 제 1 터치 센싱 라우팅 배선(RW1) 및 제 1 터치 센싱 패드(RP1)에 의해 제 1 채널의 터치 센싱라인이 형성되고, 제 5 내지 제 8 터치 센싱전극들(Rx5~Rx8), 제 2 터치 센싱 라우팅 배선(RW2) 및 제 2 터치 센싱 패드(RP2)에 의해 제 2 채널의 터치 센싱라인이 형성되고, 제 9 내지 제 12 터치 센싱전극들(Rx9~Rx12), 제 3 터치 센싱 라우팅 배선(RW3) 및 제 3 터치 센싱 패드(RP3)에 의해 제 3 채널의 터치 센싱라인이 형성되고, 제 13 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx13~Rx16), 제 4 터치 센싱 라우팅 배선(RW4) 및 제 4 터치 센싱 패드(RP4)에 의해 제 4 채널의 터치 센싱라인이 형성되어 모두 4채널의 터치 센싱라인들이 형성된다.
한편, 제 1 내지 제 4 터치 구동전극들(Tx101~Tx116, Tx201~Tx216, Tx301~Tx316, Tx401~Tx416)은 제 1 내지 제 4 구동전극 저항감축 배선들(TxW11~TxW13, TxW21~TxW23, TxW31~TxW33, TxW41~TxW43)에 의해 그룹화된다. 구체적으로, 제 1 터치 구동전극들(Tx101~Tx116)은 제 1 구동전극 저항감축 배선들(TxW11~TxW13)에 의해 그룹화되어 제 1 터치 구동 라우팅 배선(TW1)에 연결되고, 제 2 터치 구동전극들(Tx201~Tx216)은 제 2 구동전극 저항감축 배선들(TxW21~TxW23)에 의해 그룹화되어 제 2 터치 구동 라우팅 배선(TW2)에 연결되며, 제 3 터치 구동전극들(Tx301~Tx316)은 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW31~TxW33)에 의해 그룹화되어 제 3 터치 구동 라우팅 배선(TW3)에 연결되고, 제 4 터치 구동전극들(Tx401~Tx416)은 제 4 구동전극 저항감축 배선들(TxW41~TxW43)에 의해 그룹화되어 제 4 터치 구동 라우팅 배선(TW4)에 연결된다. 이들 제 1 내지 제 4 터치 구동 라우팅 배선들(TW1~TW4)은 제 1 내지 제 4 터치 구동 패드들(TP1~TP4)에 접속된다.
상술한 구성에 따르면, 제 1 터치 구동전극들(Tx101~Tx116), 제 1 구동전극 저항감축 배선들(TxW11~TxW13), 제 1 터치 구동 라우팅 배선(TW1) 및 제 1 터치 구동 패드(TP1)에 의해 제 1 채널의 터치 구동라인이 형성되고, 제 2 터치 구동전극들(Tx201~Tx216), 제 2 구동전극 저항감축 배선들(TxW21~TxW23), 제 2 터치 구동 라우팅 배선(TW2) 및 제 2 터치 구동 패드(TP2)에 의해 제 2 채널의 터치 구동라인이 형성되며, 제 3 터치 구동전극들(Tx301~Tx316), 제 3 구동전극 저항감축 배선들(TxW31~TxW33), 제 3 터치 구동 라우팅 배선(TW3) 및 제 3 터치 구동 패드(TP3)에 의해 제 3 채널의 터치 구동라인이 형성되고, 제 4 터치 구동전극들(Tx401~Tx416), 제 4 구동전극 저항감축 배선들(TxW41~TxW43), 제 4 터치 구동 라우팅 배선(TW4) 및 제 4 터치 구동 패드(TP4)에 의해 제 4 채널의 터치 구동라인이 형성된다. 상술한 바와 같이 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들은 각각 4개의 채널로 구성되므로, 전체 16개의 터치 단위패턴이 형성된다.
다음으로, 도 7을 참고하여 본 발명의 제 4 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 7의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 공통전극 겸용 제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들(Rx1~Rx16)과 공통전극 겸용 제 1 열 내지 제 16 열의 터치 구동전극들들(Tx101~Tx401, Tx102~Tx402, Tx103~Tx403, Tx104~Rx404, Tx105~Tx405, Tx106~Tx406, Tx107~Tx407, Tx108~Rx408, Tx109~Tx409, Tx110~Tx410, Tx111~Tx411, Tx112~Tx412, Tx113~Tx413, Tx114~Rx414, Tx115~Tx415, Tx116~Tx416)은 2라인씩 번갈아 배치되는 점을 제외하고는 제 1 실시예의 터치센서 일체형 표시장치와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 설명의 중복을 피하기 위해 제 2 실시예에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 디스플레이 구성요소와 터치센서 구성요소의 관계에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 영역 R3 및 R4를 도시한 평면도이고, 도 9는 도 8의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다. 도 8 및 도 9에 도시된 영역 R3은 디스플레이의 하나의 단위 픽셀과 그에 대응하는 제 1 공통전극(COM1)의 일부 영역을 나타내고, 영역 R4는 디스플레이의 하나의 단위 픽셀과 그에 대응하는 제 2 공통전극(COM2)의 일부 영역을 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 영역 R3의 터치 센싱전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)은 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되며, 제 2 보호막(PAS2)을 사이에 두고 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된 제 1 픽셀전극(제 1 공통전극과 대향하여 형성되는 각각의 픽셀전극에 대해서는 이하 'Px1'이라 함)과 서로 대향 배치되고, 영역 R4의 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)은 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성되며, 제 2 보호막(PAS2)을 사이에 두고 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된 제 2 픽셀전극(제 2 공통전극과 대향하여 형성되는 각각의 픽셀전극에 대해서는 이하 'Px2'이라 함)과 서로 대향 배치된다. 터치 센싱전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)은 영역 R3의 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되고, 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)은 영역 R4의 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성된다.
본 발명의 제 3 및 제 4 실시예들에서, 제 1 공통전극(COM1)은 터치 센싱전극의 기능을 겸하고, 제 2 공통전극(COM2)은 터치 구동전극의 기능을 겸하는 것으로 설명되어 있으나, 이는 예시적인 실시예에 지나지 않으며, 이와 반대로 제 1 공통전극(COM1)이 터치 구동전극의 기능을 겸하고, 제 2 공통전극(COM2)이 터치 센싱전극의 기능을 겸하도록 구성될 수도 있다.
다시 도 8 및 도 9를 참조하여, 제 1 및 제 2 공통전극들(COM1, COM2)과 제 1 및 제 2 픽셀전극들(Px1, Px2)의 관계를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 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(D1)으로부터 연장되는 소스 전극(S)과, 소스 전극(S)과 대향하도록 형성되는 드레인 전극(D)을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)가 형성되는 기판(SUB1) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하기 위한 제 1 보호막(PAS1)이 형성된다. 제 1 보호막(PAS1) 상부의 구성에 대해서는 터치 센싱전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)이 형성되는 영역(이하, 이 영역의 일부 영역을 나타내는 영역 R3로 대표하여 표시함)과 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)이 형성되는 영역(이하, 이 영역의 일부 영역을 나타내는 영역 R4로 대표하여 표시함)으로 나누어 설명하기로 한다.
영역 R3의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)에 접속되는 제 1 픽셀전극(Px1)이 형성된다. 또한, 영역 R3의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 1 픽셀전극(Px1)으로부터 이격되어 게이트 라인(GL)과 중첩되게 게이트 라인(GL)을 따라 구동전극 저항감축 배선(TxW11)이 형성된다. 구동전극 저항감축 배선(TxW11)은 제 1 픽셀전극 마다 형성될 필요는 없으며, 필요에 따라 제 1 픽셀전극 수개 내지 수십개당 하나의 수로 형성될 수도 있다.
영역 R4의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 제 1 보호막(PAS1)에 형성된 제 1 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)에 접속되는 제 2 픽셀전극(Px2)이 형성된다. 또한, 영역 R4의 제 1 보호막(PAS1) 상에는 영역 R3로부터 연장되는 구동전극 저항감축 배선(TxW11)이 형성된다.
영역 R3의 제 2 보호막(PAS2) 상에는 게이트 라인(GL)과 나란한 센싱전극 저항감축 배선(RxW1)과, 센싱전극 저항감축 배선(RxW1)을 커버하는 터치 센싱전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)이 형성된다. 센싱전극 저항감축 배선(RxW1)은 게이트 라인(GL)과 중첩되게 형성된다. 센싱전극 저항감축 배선(RxW1)을 게이트 라인(GL)과 중첩되게 형성하면 개구율을 높일 수 있는 이점이 있다.
영역 R4의 제 2 보호막(PAS2) 상에는 제 1 보호막(PAS1) 상에 형성된 제 2 픽셀전극(Px2)과 대향하는 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)이 형성된다. 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극(COM2)은 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성된 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 구동전극 저항감축 배선(TxW11)에 접속된다.
본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서, 영역 R3 및 영역 R4의 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성되는 터치 센싱전극 겸용 제 1 공통전극(COM1)과 터치 구동전극 겸용 제 2 공통전극은 복수의 슬릿(SL)을 갖도록 형성된다. 그러나 이와 달리 서로 대향하는 공통전극과 픽셀 전극들 중 어느 하나가 슬롯이 있는 형상이면 다른 하나는 슬롯이 없는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서는 디스플레이 단위픽셀을 x축 방향 32 픽셀, y축 방향 32픽셀로 구성하고, 공통전극을 적절히 분할하여 16개의 터치 단위패턴을 구성하는 예에 대해 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 단위픽셀은 표시장치의 크기에 따라 그 이상의 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서, 제 1 행 내지 제 16 행의 터치 센싱전극들은 각각 4개의 제 1 공통전극들로 구성되고, 제 3 및 제 4 실시예에서, 제 1 열 내지 제 16 열의 터치 구동전극들은 각각 4개의 제 2 공통전극들로 구성되는 예에 대해 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 터치 센싱전극과 터치 구동전극은 필요에 따라 그 이상의 숫자로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서, 제 1 행 내지 제 16 행의 터치 센싱전극들은 제 1 내지 제 16 터치 구동전극들과 1라인 또는 2라인 단위로 번갈아 배치되는 예에 대해 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 3라인 이상의 단위로 번갈아 배치될 수도 있다. 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에서, 제 1 열 내지 제 16 열의 터치 구동전극들은 제 1 내지 제 16 터치 센싱전극들과 1라인 또는 2라인 단위로 번갈아 배치되는 예에 대해 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 3라인 이상의 단위로 번갈아 배치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에서, 구동전극 저항감축 배선 및 센싱전극 저항감축 배선의 수에 대해 설명하고 있으나, 이들 실시예에서 언급된 배선의 수는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 구동전극 저항감축 배선 및 센싱전극 저항감축 배선의 수는 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에서, 제 1 및 제 2 픽셀전극은 제 1 보호막 상에 형성되고, 제 1 및 제 2 공통전극은 제 2 보호막 상에 형성되는 것에 대해 설명하고 있으나, 그와 반대로, 제 1 및 제 2 픽셀전극은 제 2 보호막 상에 형성되고, 제 1 및 제 2 공통전극은 제 1 보호막 상에 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에서, 구동전극 저항감축 배선 및 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 터치 구동라인 채널과 터치 센싱라인 채널을 구성하는 예에 대해 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 구동전극 저항감축 배선 및 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 터치 구동전극과 터치 센싱전극들을 적절하게 그룹화하여 터치 구동 라우팅 배선과 터치 센싱 라우팅 배선에 연결함으로써 원하는 크기의 단위 터치 패턴을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 잇다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들을 동일한 수의 디스플레이 픽셀의 공통전극으로 묶어 서로 교번으로 구성함으로써 터치 전후의 상호 정전용량의 차를 극대화할 수 있으므로 터치 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 디스플레이 픽셀들을 규칙적이고 단순하게 구성할 수 있을 뿐 아니라 터치 구동전극과 터치 센싱전극들을 용이하게 그룹화할 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.
COM1, COM2 : 공통전극 Tx : 터치 구동전극
TxW : 구동전극 저항감축 배선 TW : 터치 구동 라우팅 배선
TP : 터치 구동 패드 Rx : 터치 센싱전극
RxW : 센싱전극 저항감축 배선 RW : 터치 센싱 라우팅 배선
RP : 터치 센싱 패드 Px : 픽셀전극
TxW : 구동전극 저항감축 배선 TW : 터치 구동 라우팅 배선
TP : 터치 구동 패드 Rx : 터치 센싱전극
RxW : 센싱전극 저항감축 배선 RW : 터치 센싱 라우팅 배선
RP : 터치 센싱 패드 Px : 픽셀전극
Claims (7)
- 서로 교차하도록 형성되어 복수의 픽셀영역들을 형성하는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
제 1 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들;
상기 복수의 제 1 전극들과 동일층에 형성되며 상기 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 전극들;
상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들과 다른 층에서 상기 복수의 픽셀영역들에 형성되며, 상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들과 대향하도록 형성되는 복수의 픽셀전극들; 및
상기 복수의 픽셀전극들과 동일 층에 형성되며, 상기 제 2 방향으로 배열된 상기 복수의 제 2 전극들을 라인 단위로 연결하는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하며,
상기 복수의 제 1 전극들과 상기 제 1 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들은 각각 m(m은 자연수)개의 단위로 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 전극들의 각각은 상기 제 1 방향으로 배열된 1라인분의 픽셀전극들에 대응하도록 형성되고, 상기 제 1 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들은 상기 제 1 방향으로 배열된 1라인분의 픽셀전극들에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
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.
- 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선은 상기 제 2 방향으로 나란한 복수의 제 2 전극들과 교차하도록 형성되고, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 전극들은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 전극들은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 동일층에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
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