KR101318448B1 - 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두께를 절감하고 공정수를 줄일 수 있는 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 1 전극들; 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들; 및 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 사용자의 터치를 인식할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법에 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 증가하고 공정수가 증가하여 제조가격이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 종래 기술에 의한 문제점들을 해결할 수 있는 표시장치의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 표시장치의 터치를 인식하기 위한 터치 구동전극 및 터치 센싱전극을 표시장치 구성요소와 겸용하게 함으로써 두께를 절감하고 공정수를 줄일 수 있는 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 사이의 상호 정전용량을 증가시킴으로써 향상된 터치 감도를 갖는 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 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 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 1 전극들; 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들; 및 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제 2 특징에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 제 1 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 픽셀영역에 형성되는 복수의 제 1 전극들; 상기 복수의 제 1 전극들을 덮도록 형성되는 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 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들; 및 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 3 특징에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 제 1 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 트랜지스터; 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 제 1 보호막 상에 형성되고, 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 1 전극들; 상기 복수의 제 1 전극들을 덮도록 형성되는 제 2 보호막; 상기 제 2 보호막 상에서 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 둔 적어도 2개의 픽셀영역에 형성되는 복수의 제 2 전극들; 및 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2전극방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 상기 복수의 제 1 전극들은 터치 센싱전극이고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하도록 구성되거나, 상기 복수의 제 1 전극들은 터치 구동전극이고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하도록 구성된다.
또한, 상기 구성에서, 상기 복수의 제 1 전극들은 터치 구동전극과 공통전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 터치 센싱전극이거나, 상기 복수의 제 1 전극들은 터치 센싱전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 터치 구동전극인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치의 제조방법은, 기판 상에 제 1 도전층을 증착시키고, 제 1 마스크 공정을 이용하여 복수의 게이트 라인들 및 게이트 전극들을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인들 및 게이트 전극들이 형성된 기판 상에 게이트 절연층을 형성하고 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성한 후, 제 2 마스크 공정을 이용하여 상기 반도체층을 패터닝함으로써 상기 게이트 전극들과 대응하는 영역에 반도체 패턴들을 형성하는 단계; 상기 반도체 패턴들이 형성된 게이트 절연막 상에 제 2 도전층을 증착시키고, 제 3 마스크 공정을 이용하여 상기 제 2 도전층을 패터닝함으로써 서로 평행한 복수의 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들의 각각으로부터 연장되는 소스 전극, 및 상기 소스 전극과 대향하는 드레인 전극을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성하는 단계; 상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 상기 게이트 절연막의 전면 상에 제 1 보호막을 형성한 후, 상기 제 1 보호막 상에 제 3 도전층을 증착시키고, 제 4 마스크 공정을 이용하여 상기 제 3 도전층을 패터닝함으로써 복수의 제 1 전극들을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극들이 형성된 상기 제 1 보호막 상에 제 4 도전층을 증착시키고, 제 5 마스크 공정을 이용하여 제 4 도전층을 패터닝함으로써 상기 복수의 제 1 전극들과 접촉하는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선들을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극들과 상기 복수의 제 1 전극 저항감축 배선들이 형성된 제 1 보호막 상에 제 2 보호막을 형성한 후, 제 6 마스크 공정을 이용하여 상기 제 1 및 제 2 보호막을 에칭함으로써 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀이 형성된 상기 제 2 보호막 상에 제 5 도전층을 증착하고, 제 7 마스크 공정을 이용하여 상기 제 5 도전층을 에칭함으로써 상기 데이터 라인과 나란하게 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선들을 형성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선들이 형성된 제 2 보호막 상에 제 6 도전층을 증착시키고, 제 8 마스크 공정을 이용하여 상기 제 6 도전층을 에칭함으로써, 복수의 픽셀전극들과 복수의 제 2 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에서, 상기 복수의 제 1 전극들은 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 두고 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역 중 적어도 2개의 픽셀영역에 형성되고, 상기 복수의 제 1 전극 저항감축 배선들은 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키며, 상기 복수의 픽셀전극들은 상기 픽셀 영역 내에 형성되고, 상기 복수의 제 2 전극들은 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되며, 상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선은 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시킨다.
본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치의 다른 제조방법은, 기판 상에 제 1 도전층을 증착시키고, 제 1 마스크 공정을 이용하여 복수의 게이트 라인들 및 게이트 전극들을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인들 및 게이트 전극들이 형성된 기판 상에 게이트 절연층을 형성하고 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성한 후, 제 2 마스크 공정을 이용하여 상기 반도체층을 패터닝함으로써 상기 게이트 전극들과 대응하는 영역에 반도체 패턴들을 형성하는 단계; 상기 반도체 패턴들이 형성된 게이트 절연막 상에 제 2 도전층을 증착시키고, 제 3 마스크 공정을 이용하여 상기 제 2 도전층을 패터닝함으로써 서로 평행한 복수의 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들의 각각으로부터 연장되는 소스 전극, 및 상기 소스 전극과 대향하는 드레인 전극을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성하는 단계; 상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 상기 게이트 절연막의 전면 상에 제 1 보호막을 형성한 후, 제 4 마스크 공정을 이용하여 상기 제 1 보호막을 에칭함으로써 상기 드레인 전극들의 일부를 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하는 단계; 상기 콘택홀이 형성된 제 1 보호막 상에 제 3 도전층을 증착시키고, 제 5 마스크 공정을 이용하여 상기 제 3 도전층을 패터닝함으로써 복수의 제 1 전극들과 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극들과 각각 접촉하는 복수의 픽셀전극들을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극들과 복수의 픽셀전극들이 형성된 상기 제 1 보호막 상에 제 4 도전층을 증착시키고, 제 6 마스크 공정을 이용하여 제 4 도전층을 패터닝함으로써 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극들과 상기 복수의 제 1 전극 저항감축 배선들이 형성된 제 1 보호막 상에 제 2 보호막을 형성한 후, 상기 제 2 보호막 상에 제 5 도전층을 증착하고, 제 7 마스크 공정을 이용하여 상기 제 5 도전층을 에칭함으로써 상기 데이터 라인과 나란하게 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선들을 형성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선이 형성된 제 2 보호막 상에 제 6 도전층을 증착시키고, 제 8 마스크 공정을 이용하여 상기 제 6 도전층을 에칭함으로써, 복수의 제 2 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에서, 상기 복수의 픽셀전극들은 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 형성되고, 상기 복수의 제 1 전극들은 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되며, 상기 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선은 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키고, 상기 복수의 제 2 전극들은 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 둔 적어도 2개의 픽셀영역에 형성되며, 상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선은 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2전극방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시킨다.
본 발명의 실시예에 의한 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법에 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.
또한, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 각 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극은 픽셀 전극과 1:1의 관계 또는 픽셀전극 수개 또는 수십개 당 하나에 대응하는 크기를 갖게 하거나, 구동전극 저항감축 배선 및 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 그룹화할 수 있으므로, 단위 터치 인식 블록의 크기를 필요에 따라 용이하게 조정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 숫자가 증가되므로 이들 사이의 상호 정전용량을 증가시킬 수 있어 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 표시장치를 개략적으로 보여 주는 일부 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치의 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 관계를 도시한 개략 블록도,
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치의 일부분을 도시한 평면도,
도 4b는 도 4a에 도시된 라인 I-I' 라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 5a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 6a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 7a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 8a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 8b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 8a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 9a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 9a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 10a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 10b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 10a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 11a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 7 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 11b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 7 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 11a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 12a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 12b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 12a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 13a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 9 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 13b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 9 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 13a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 개략 블록도,
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치의 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 관계를 도시한 개략 블록도,
도 16a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치의 일부분을 도시한 평면도,
도 16b는 도 16a에 도시된 라인 I-I' 라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 17a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 17b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 17a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 18a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 18b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 18a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 19a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 19b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 19a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 20a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 20b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 20a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 21a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 21b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 21a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 22a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 22b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 22a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 23a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 7 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 23b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 7 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 23a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 24a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 24b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 24a의 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.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도, 도 2는 도 1에 도시된 표시장치를 개략적으로 보여 주는 일부 분해 사시도, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치의 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 관계를 도시한 개략 블록도이다.
이하의 설명에서는 터치센서 일체형 표시장치의 일례로서 터치센서 일체형 액정 표시장치를 들어 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 일체형 액정 표시장치는 액정 표시패널(LCP), 호스트 콘트롤러(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 전원 공급부(15), 터치 인식 프로세서(17) 등을 포함한다.
액정 표시패널(LCP)은 액정층(도시생략 )을 사이에 두고 형성되는 컬러필터 어레이(CFA)와 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)를 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, ...Gm), 상기 복수의 게이트 라인들(G1, G2, ...Gm)과 서로 교차하도록 제 2 방향(예를 들면, y방향)으로 나란하게 형성된 데이터 라인들(D1, D2, ...Dn), 상기 게이트 라인들(G1, G2, ...Gm)과 데이터 라인들(D1, D2, ...Dn)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(COM)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.
백라이트 유닛(도시생략)은 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 아래에 배치된다. 백라이트 유닛은 다수의 광원들을 포함하며, 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)와 컬러필터 어레이(CFA)에 균일하게 빛을 조사한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다.
한편, 공통전극들(COM)은 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 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 관계를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치의 공통전극(COM)은 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)과 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할되나 y축 방향으로는 서로 연결된 복수의 공통전극들이며, 이들 공통전극(COM)은 터치센서를 구성하는 복수의 터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx21~Tx22, ... Tx81, Tx82)로서의 기능을 겸한다.
터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22, ... Tx81, Tx82) 중 y축 방향의 제 1 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ... Tx81)은 서로 연결되도록 형성되고, 이들 상부에는 저항감축을 위한 제 1 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, TxW3)이 형성된다. 제 2 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, ... Tx82) 또한 서로 연결되도록 형성되고, 이들 상부에는 저항감축을 위한 제 2 저항감축 배선들(TxW4, TxW5, TxW6)이 형성된다. 제 1 및 제 2 저항감축 배선들(TxW1~TxW3, TxW4~TxW6)은 제 1 라우팅 배선들(TL1, TL2)을 통해 전원부(15)에 연결된다.
도 3의 실시예에서는 터치 구동전극들이 2개의 터치 구동라인으로 이루어지는 구성의 예, 즉, 제 1 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ... Tx81)과 제 1 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, TxW3)에 의해 이루어지는 제 1 터치 구동라인(Tx11, Tx21, ... Tx81, TxW1, TxW2, TxW3)과, 제 2 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, ... Tx82)과 제 2 저항감축 배선들(TxW4, TxW5, TxW6)로 이루어지는 제 2 터치 구동라인(Tx12, Tx22, ... Tx82, TxW4, TxW5, TxW6)의 예를 보여주고 있다.
제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ...Tx81; Tx12, Tx22, ...Tx82)에는 터치 구동시에는 전원 공급부(15)를 통해 터치 구동전압(Vtsp)이 공급되고, 디스플레이 구동시에는 전원 공급부(15)를 통해 공통전압(Vcom)이 공급된다. 따라서, 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ...Tx81; Tx12, Tx22, ...Tx82)은 터치 구동전압(Vtsp)이 인가될 때에는 터치 구동전극으로서의 기능을 하고, 공통전압(Vcom)이 인가될 때에는 공통전극으로서의 기능을 한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에서는 제 1 터치 구동라인(Tx11, Tx21, ... Tx81, TxW1, TxW2, TxW3) 또는 제 2 터치 구동라인(Tx12, Tx22, ... Tx82, TxW4, TxW5, TxW6)을 형성하기 위해 3개의 제 1 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, TxW3) 또는 제 2 저항감축 배선들(TxW4, TxW5, TxW6)이 사용되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각각의 터치 구동라인을 형성하기 위해 하나 또는 두개의 저항감축 배선이 이용되거나, 4개 또는 그 이상의 저항감축 배선들이 이용될 수도 있다.
한편, 터치 센서를 구성하는 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, ...Rx8)은 터치 구동전극들(Tx11, Tx12와 Tx21, Tx22; Tx21, Tx22와 Tx31, Tx32; Tx31, Tx32와 Tx41, Tx42; Tx41, Tx42와 Tx51, Tx52; Tx51, Tx52와 Tx61, Tx62; Tx61, Tx62와 Tx71, Tx72; Tx71, Tx72와 Tx81, Tx82) 사이에서 제 1 및 제 2 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, TxW3; TxW4, TxW5, TxW6)과 교차하도록 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 배열된다. 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, ...Rx8) 상에도 저항감축을 위한 저항감축 배선들(RxW1, RxW2, … RxW8)이 형성된다. 또한, 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, ... Rx8)은 서로 분리되어 있지만 터치 센싱전극들과 각각 접촉하는 제 3 내지 제 6 저항감축 배선들(RxW1~RxW4)과 제 7 내지 제 10 저항감축 배선들(RxW5~RxW10)에 의해 4개의 단위로 그룹화 되어 제 1 터치 센싱라인(Rx1~Rx4, RxW5~RxW4)과 제 2 터치 센싱라인(Rx5~Rx8, RxW5~RxW8)을 구성한다. 제 1 터치 센싱라인(Rx1~Rx4, RxW1~RxW4) 및 제 2 터치 센싱라인(Rx5~Rx8, RxW5~RxW8)은 제 2 라우팅 배선들(RL1, RL2)을 통해 터치 인식 프로세서(17)에 접속된다.
터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 터치 인식 프로세서(17)에 연결되어, 터치 인식 프로세서가(17)가 터치 전후의 정정용량의 변화를 측정하여 터치 위치를 검출할 수 있게 해 준다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서는 상술한 바와 같이 터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22, ... Tx81, Tx82)과 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, ...Rx8)로 이루어지며, 터치 인식을 위한 단위 터치 인식 블록들은 제 1 및 제 2 저항감축 배선들과 제 3 및 제 4 저항감축 배선들을 이용하여 복수의 터치 구동전극들과 복수의 터치 센싱전극들을 적절히 그룹화하여 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서는 8개의 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)과 16개의 터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22, ...Tx81, Tx82)에 의해 각각 형성되는 4개의 단위 터치 인식 블록들(TU11, TU12, TU21, TU22)의 예가 도시되어 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 터치 인식 블록(TU11)은 서로 연결된 제 1 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, Tx31, Tx41)과 제 1 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)에 의해 형성되고, 제 2 터치 인식 블록(TU12)은 서로 연결된 제 2 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, Tx32, Tx42)과 제 1 터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)에 의해 형성되며, 제 3 터치 인식 블록(TU21)은 서로 연결된 제 3 터치 구동전극들(Tx51, Tx61, Tx71, Tx81)과 제 2 터치 센싱전극들(Rx5, Rx6, Rx7, Rx8)에 의해 형성되고, 제 4 터치 인식 블록(TU22)은 서로 연결된 제 4 터치 구동전극들(Tx52, Tx62, Tx72, Tx82)과 제 2 터치 센싱전극들(Rx5, Rx6, Rx7, Rx8)에 의해 형성된다.
이상 설명한 터치 구동전극들(T11, T12, T21, T22, ...T81, T82)은 모두 공통전극(COM)으로서의 기능을 겸하고 있으며, 수평전계방식 표시장치에 있어 이들은 픽셀전극(Px)과 함께 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1)에 형성되고, 픽셀 전극(Px)은 게이트 라인들(G1~Gm)과 데이터 라인들(D1~Dn)의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성된다.
한편, 공통전극(COM)으로서의 기능을 겸하는 터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22, ...Tx81, Tx82)은 픽셀전극 수개 또는 수십개당 하나에 대응하도록 형성되지만, 픽셀 전극(Px)과 1:1로 대응하여 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에 있어서, 터치 구동전극과 픽셀전극은 1:1, 또는 1:n(n은 2이상의 자연수)의 대응관계를 갖도록 형성될 수도 있다. 또한, 제 1 및 제 2 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, TxW3; TxW4, TxW5, TxW6)은 데이터 라인(D1~Dn)과 1:1로 대응하여 형성되거나 데이터 라인 수개 당 하나 또는 수십개당 하나로 대응하여 형성될 수 있다. 또한, 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 게이트 라인과 1:1로 대응하여 형성되거나 게이트 라인 수개 당 하나 또는 수십개당 하나로 대응하여 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 수를 현저하게 증가시킬 수 있으므로 이들 사이의 상호 정전용량 증가에 의한 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 게이트 라인과 데이터 라인 각각에 대응하여 터치 센싱전극과 터치 구동전극을 형성할 경우 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 수를 필요에 따라 용이하게 조정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b를 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. 본 발명의 제 1 실시예에서는 공통전극(COM)이 터치 구동전극(Tx)의 기능을 겸하므로, 이하의 설명에서는 필요에 따라 공통전극(COM), 터치 구동전극(Tx), 공통전극 겸용 터치 구동전극(Tx), 또는 터치 구동전극 겸용 공통전극(COM)이라 칭하기로 한다.
상기 구성에서, 박막 트랜지스터(TFT)는 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)과, 이 데이터 라인(DL)으로부터 연장되는 소스 전극(S)과, 소스 전극(S)과 대향하도록 형성되는 드레인 전극(D)을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)와 데이터 라인(DL)을 커버하는 제 1 보호막(PAS1) 상에는 터치 구동전극(Tx)의 기능을 겸하는 공통전극(COM)이 형성된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에서 이 터치 구동전극(Tx)은 3개의 픽셀전극(Px)에 대응하여 하나가 형성되는 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 구동전극(Tx)과 픽셀전극(Px)은 1:1의 대응관계로 형성될 수도 있다.
터치 구동전극(Tx) 상에는 터치 전극들이 연결되는 방향과 나란한 방향(y축 방향)으로 제 1 및 제 2 저항감축 배선들(이하, 구동전극 저항 감축배선(TxW)이라 함)이 형성되어 터치 구동전극들(T11, T21, ..., T81; T12, T22, ..., T82)의 저항을 감축시킨다.
구동전극 저항 감축배선들(TxW)과 터치 구동전극들(Tx)이 형성된 제 1 보호막(PAS1)의 전면 상에는 제 2 보호막(PAS2)이 형성되며, 드레인 전극(D)의 일부분이 노출되도록 제 1 보호막(PAS1)과 제 2 보호막(PAS2)을 관통하는 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)이 형성된다.
제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에는 게이트 라인(GL)과 나란한 방향(x축 방향)으로 제 3 및 제 4 저항감축 배선들(이하, 센싱전극 저항 감축배선(RxW)이라 함)이 형성된다. 센싱전극 저항 감축배선(RxW)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에는 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역들 내에 각각 픽셀전극(Px)이 형성되고, 또한, 상하로 서로 이웃하는 픽셀전극들(Px) 사이에 센싱전극 저항 감축배선(RxW)을 커버하도록 게이트 라인(GL)과 평행하게 터치 센싱전극(Rx)이 형성된다. 도 4a에 도시된 실시예에서는 터치 센싱전극(Rx)이 게이트 전극(G) 및 소스전극(S)의 일부분과만 중첩되도록 형성되어 있으나, 박막 트랜지스터의 소스전극(S) 전체 및 드레인 전극(D)의 일부와 중첩되도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치에서는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 제 1 보호층(PAS1) 상에 형성되는 터치 구동전극(Tx)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 구동전극(Tx)과 픽셀전극(Px)의 어느 하나가 슬롯이 있는 형상이면 다른 하나는 슬롯이 없는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에서는 공통전극(COM)이 터치 구동전극(Tx)으로 기능하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 공통전극(COM)을 전원부(15)에 접속하여 디스플레이 구동시 터치 구동전압을 공급하고, 터치 구동시 터치 인식 프로세서(17)에 접속하여 터치 센싱이 이루어지도록 하면 터치 센싱전극(Rx)으로 기능하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 제 2 실시예의 터치 센싱전극을 전원부(15)에 연결하여 터치 구동시 터치 구동전압을 공급하면 터치 구동전극으로서의 기능을 하게 된다. 당해 분야의 기술자라면 상술한 설명을 통해 충분히 이해할 수 있는 사항이므로 설명의 중복을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 게이트 구동부(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디스플레이 모드에서 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 순차적으로 출력하고 그 출력의 스윙전압을 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)으로 쉬프트시킨다. 게이트 구동부(13)로부터 출력되는 게이트 펄스는 데이터 구동부(12)로부터 출력되는 데이터 전압에 동기되어 게이트 라인들(G1~Gm)에 순차적으로 공급된다. 게이트 하이 전압(VGH)은 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압 이상의 전압이고, 게이트 로우 전압(VGL)은 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압보다 낮은 전압이다. 게이트 구동부(13)의 게이트 구동 IC(Integrated Circuit)들은 TAP(Tape Automated Bonding) 공정을 통해 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1) 상에 형성된 게이트 라인들(G1~Gm)에 연결되거나 GIP(Gate In Panel) 공정으로 픽셀과 함께 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1) 상에 직접 형성될 수 있다.
데이터 구동부(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링하고 래치한다. 데이터 구동부(12)는 전원 공급부(15)로부터 공급되는 정극성/부극성 감마보상전압(GMA1~GMAn)에 기초하여 디지털 비디오 데이터(RGB)의 데이터 전압의 극성을 반전시켜 정극성/부극성 데이터 전압을 출력한다. 데이터 구동부(12)로부터 출력되는 정극성/부극성 데이터전압은 게이트 구동부(13)로부터 출력되는 게이트 펄스에 동기된다. 데이터 구동부(12)의 소스 구동 IC(Integrated Circuit)들 각각은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정으로 디스플레이부의 데이터 라인들(D1~Dn)에 접속될 수 있다. 소스 구동 IC는 타이밍 콘트롤러(11) 내에 집적되어 타이밍 콘트롤러(11)와 함께 원칩 IC(one chip IC)로 구현될 수도 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 외부의 호스트 콘트롤러(10)로부터 공급되는 표시장치의 구동을 위해 필요한 타이밍 신호들을 이용하여 게이트 구동부(13) 및 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 게이트 구동부(13) 및 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들은 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호와, 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다.
게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동부(13)로부터 매 프레임기간마다 가장 먼저 게이트 펄스를 출력하는 첫 번째 게이트 구동 IC에 인가되어 그 게이트 구동 IC의 쉬프트 시작 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 구동부(13)의 게이트 구동 IC들에 공통으로 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 게이트 구동부(13)의 게이트 구동 IC들의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성 제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(12)에서 가장 먼저 데이터를 샘플링하는 첫 번째 소스 구동 IC에 인가되어 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 소스 구동 IC들 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 소스 구동 IC들로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 소스 구동 IC들의 출력 타이밍을 제어한다. mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스를 통해 데이터 구동부(12)에 디지털 비디오 데이터(RGB)가 입력된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.
전원 공급부(15)는 PWM(Pulse Width Modulation) 변조회로, 부스트 컨버터(boost converter), 레귤레이터(regulator), 차지펌프(charge pump), 분압회로, 연산 증폭기(Operation Amplifier) 등을 포함한 DC-DC 컨버터(DC-DC Converter)로 구현된다. 전원 공급부(15)는 호스트 콘트롤러(10)로부터의 입력전압을 조정하여 액정 표시패널(LCP), 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 타이밍 콘트롤러(11), 백라이트 유닛(도시생략)의 구동에 필요한 전원을 발생시킨다.
전원 공급부(15)로부터 출력되는 전원들은 고전위 전원전압(VDD), 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL), 공통전압(Vcom), 정극성/부극성 감마기준전압들(VGMA1∼VGMAn), 터치 구동전압(Vtsp) 등을 포함한다. 이들 전압 중 공통전압(Vcom)은 디스플레이 구동시 호스트 콘트롤러(10)의 제어하에 모든 공통전극들(COM)에 공급된다. 공통전압(Vcom)은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어하에 모든 공통전극(COM)에 공급되도록 구성할 수도 있다. 한편, 터치 구동전압(Vtsp)은 터치 구동시 호스트 콘트롤러(10)의 제어하에 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(T11, T21, ...T81; T12, T22, ...T82)에 각각 공급된다. 터치 구동전압(Vtsp)은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어하에 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ...Tx81; Tx12, Tx22, ...Tx82)에 공급되도록 구성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 도 1의 실시예에서는 터치 구동전압(Vtsp)이 전원 공급부(15)를 통해 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ...Tx81; Tx12, Tx22, ...Tx82)에 공급되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터치 구동전압(Vtsp)은 호스트 콘트롤러(10) 또는 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 제어되는 터치 인식 프로세서(17)를 통해 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ...Tx81; Tx12, Tx22, ...Tx82)에 공급될 수도 있다.
호스트 콘트롤러(10)는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와, 디스플레이 구동에 필요한 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 LVDS 인터페이스(Low Voltage Difference Signalling), TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 타이밍 콘트롤러(11)에 전송한다. 호스트 콘트롤러(10)는 또한 액정 표시장치의 화면에 화상을 표시하기 위한 디스플레이 구동시에는 다수로 분할된 공통전극들(COM)에 동일한 공통전압(Vcom)이 공급될 수 있도록 제어신호(Vin)를 전원 공급부(15)에 공급하고, 터치 인식을 위한 터치 구동시에는 터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22,... Tx81, Tx82)에 터치 구동전압(Vtsp)이 공급될 수 있도록 제어신호(Vin)를 전원 공급부(15)에 공급한다.
터치 인식 프로세서(17)는 제 2 라우팅 배선들(RL1, RL2)을 통해 연결된 터치 센싱전극(Rx1~Rx8) 각각의 초기 정전용량의 전압과 터치 후의 터치 정전용량의 전압을 차동 증폭하고 그 결과를 디지털 데이터로 변환한다. 그리고, 터치 인식 프로세서(17)는 터치 인식 알고리즘을 이용하여 터치 센싱전극(Rx1~Rx8)의 초기 정전용량과 터치 후에 측정된 정전용량의 차이를 바탕으로 터치가 이루어진 터치 위치를 판단하고, 그 터치 위치를 지시하는 터치 좌표 데이터를 호스트 콘트롤러(10)에 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, ...Tx81; Tx12, Tx22, ...Tx82)은 y축 방향으로 터치 구동라인을 형성하고, 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 x축 방향으로 터치 센싱라인을 형성하므로 서로 교차되는 구성을 갖게 된다. 따라서, 표시장치에 터치가 행해졌을 경우 터치 센싱라인과 터치 구동라인 사이에 상호 정전용량의 변화가 발생하게 되고, 이를 측정하여 상호 정전용량의 변화가 발생한 위치를 검출할 수 있게 된다.
특히 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서 각 터치 구동전극은 단위 픽셀전극에 대응하도록 형성하고, 각 터치 센싱전극은 하나의 게이트 라인에 대응하도록 형성하면, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 수를 증가시킬 수 있으므로, 이들 사이의 상호 정전용량을 증가시킬 수 있어 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 단위 터치 인식블록(터치 인식을 위한 기본 단위)은 구동전극 저항 감축배선과 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 필요에 따라 적절한 크기로 조정할 수 있으므로 다양한 단위 터치인식 블록을 갖는 표시장치를 형성할 수 있다는 이점도 있다.
이하, 도 5a 내지 도 13b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 5a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 기판(SUB1)상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 1 도전층으로서의 게이트 금속층이 전면 증착된 다음 제 1 마스크 공정을 이용하여 기판(SUB1) 상에 게이트 라인(GL) 및 게이트 라인(GL)으로부터 연장되는 게이트 전극(G)이 형성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 기판(SUB1)상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 1 도전층으로서의 게이트 금속층을 전면 증착한 다음, 그 상부에 포토레지스트(photo resist)를 전면 도포하고, 그 후 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 게이트 금속층을 노출시키는 제 1 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고 제 1 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 게이트 금속층을 습식 에칭(wet etching)을 통해 제거한 후 잔류하는 제 1 포토레지스트 패턴을 애싱함으로써, 기판(SUB1)상에 게이트 라인(GL) 및 게이트 라인(GL)으로부터 연장된 게이트 전극(G)을 형성한다. 게이트 금속층은 알루미늄(Al)계 금속, 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 재료로부터 선택된다.
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 6a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 게이트 전극(G)을 구비하는 게이트 라인(GL)이 형성된 기판(SUB1)상에 게이트 절연막(GI)이 형성된 후, 게이트 절연막(GI) 상에 반도체층을 형성한다. 이후, 반도체층 상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 반도체층 중에서 채널영역에 대응되는 영역을 제외한 나머지 영역을 노출시키는 제 2 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 이어서 제 2 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 반도체층을 에칭한 후 잔류하는 제 2 포토레지트 패턴을 제거함으로써 반도체 패턴(A)을 형성한다.
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 7a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 반도체 패턴(A)이 형성된 게이트 절연막(GI) 상에 제 2 도전층으로서의 데이터 금속층을 증착시키고, 제 3 마스크 공정을 이용하여 데이터 금속층을 패터닝함으로써 데이터 라인(DL), 데이터 라인으로부터 연장되는 소스 전극(S), 및 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D)을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 반도체 패턴(A)이 형성된 게이트 절연막(GI) 상에 제 2 도전층으로서의 데이터 금속층을 증착시키고, 데이터 금속층 상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 데이터 라인과 소스전극, 및 드레인 전극이 형성될 영역을 제외한 데이터 금속층을 노출시키는 제 3 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 3 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 데이터 금속층을 에칭하여 제거하고 데이터 금속층 상에 잔류하는 제 3 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 라인(GL)과 교차되는 데이터 라인(DL), 데이터 라인(DL)으로부터 연장된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D)을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성한다.
도 8a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 8b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 8a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제 1 도전성 패턴군이 형성된 게이트 절연막(GI)의 전면 상에 제 1 보호막(PAS1)을 형성하고, 제 4 마스크 공정을 이용하여 제 1 보호막(PAS1)을 에칭하여 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(CH1)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 데이터 라인(DL)과 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 게이트 절연막(GI)의 전면 상에 제 1 보호막(PAS1)을 형성하고, 제 1 보호막(PAS1)상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키기 위한 제 4 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 4 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 제 1 보호막(PAS1)을 에칭한 후 잔류하는 제 4 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(CH1)을 형성한다. 여기에서, 제 1 보호막(PAS1)은 포토아크릴(PAC) 등의 유기계 저유전 물질을 이용하여 형성한다.
도 9a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 9a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b를 참고하면, 제 1 콘택홀(CH1)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 제 3 도전층으로서의 제 1 투명 도전층을 증착시키고, 제 5 마스크 공정을 이용하여 제 1 투명 도전층을 패터닝함으로써 터치 구동전극(Tx)으로서의 공통전극(COM)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 콘택홀(CH1)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 공정을 통해 제 3 도전층으로서의 제 1 투명 도전층을 전면 증착시킨다. 이후, 제 1 투명 도전층에 포토레지스트를 전면 형성한 후, 제 5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 노출시키는 제 5 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 5 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 투명 도전층을 에칭한 후 잔류하는 제 5 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)을 형성한다. 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)은 도 1 내지 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이 다양한 크기로 형성될 수 있다. 제 1 투명 도전층으로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질이 이용된다.
도 10a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 10b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 10a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 4 도전층으로서의 금속층이 전면 증착된 다음 제 6 마스크 공정을 이용하여 데이터 라인과 평행하게 구동전극 저항감축 배선(TxW)이 형성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 4 도전층으로서의 금속층을 전면 증착한 다음, 그 상부에 포토레지스트를 전면 도포하고, 그 후 제 6 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 데이터 라인(DL)과 나란하고 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)과 직접 접촉될 구동전극 저항 감축배선(TxW)을 형성한다. 이 때 구동전극 저항 감축배선(TxW)을 데이터 라인(DL)과 중첩되게 형성하면 개구율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 제 4 도전층은 알루미늄(Al)계 금속, 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 재료로부터 선택된다.
이상의 설명에서는 터치 구동전극(Tx)과 구동전극 저항 감축배선(TxW)을 각각의 마스크 공정을 이용하여 형성하는 것으로 설명하였으나, 하프톤 마스크(half-tone mask) 공정을 이용하면 한 번의 마스크 공정으로 이들을 형성할 수도 있다. 하프톤 마스크 공정은 공지의 기술이므로 하프톤 마스크 공정을 이용하여 한 번의 마스크 공정으로 터치 구동전극(Tx)과 구동전극 저항 감축배선(TxW)을 형성하는 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)과 구동전극 저항감축 배선(TxW)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 제 2 보호막(PAS2)을 형성한 후, 제 7 마스크 공정을 이용하여 제 2 보호막(PAS2)을 에칭하여 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀(CH2)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 터치 구동전극(Tx) 겸용의 공통전극(COM)과 구동전극 저항감축 배선(TxW)이 형성된 제 1 보호막(PAS1)의 전면 상에 제 2 보호막(PAS2)을 형성하고, 제 2 보호막(PAS2)상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 7 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키기 위한 제 7 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 7 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 제 2 보호막(PAS2)을 에칭한 후 잔류하는 제 7 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출된 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀(CH2)을 형성한다. 여기에서, 제 2 보호막(PAS2)은 포토아크릴(PAC) 등의 유기계 저유전 물질을 이용하여 형성한다.
본 발명의 제 2 콘택홀(CH2)은 제 7 마스크 공정에서 제 1 보호막(PAS)을 에칭하여 형성된 제 1 콘택홀(CH1)에 채워지는 제 2 보호막(PAS2)을 제거하여 형성하는 것으로 설명하였으나, 제 4 마스크 공정에서 제 1 콘택홀(CH1)을 형성하지 않고, 제 6 마스크 공정에서 제 1 및 제 2 보호막(PAS1, PAS2)을 제거하여 제 1 및 제 2 콘택홀들을 한번에 형성할 수도 있다.
도 12a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 12b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 12a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 12a 및 도 12b를 참고하면, 제 2 콘택홀(CH2)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에 제 5 도전층으로서의 제 4 금속층을 증착하고, 제 8 마스크 공정을 이용하여 제 5 도전층을 에칭함으로써 게이트 라인(GL)과 나란하게 센싱전극 저항감축 배선(RxW)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 2 콘택홀(CH2)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 5 도전층으로서의 제 4 금속층을 전면 증착시킨다. 이후, 제 5 도전층에 포토레지스트를 전면 형성하고 제 8 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 센싱전극 저항감축 배선(RxW)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 노출시키는 제 8 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 8 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 제 5 도전층을 에칭한 후 잔류하는 제 8 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 게이트 라인과 나란하게 형성되는 센싱전극 저항 감축배선(RxW)을 형성한다. 제 5 도전층은 알루미늄(Al)계 금속, 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 재료로부터 선택된다.
도 13a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 9 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 13b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 9 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 13a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 13a 및 도 13b를 참고하면, 센싱라인 저항 감축배선(RxW)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에 제 6 도전층으로서의 제 2 투명 도전층을 증착하고, 제 9 마스크 공정을 이용하여 제 6 도전층을 에칭함으로써 터치 센싱전극(Rx)과 픽셀전극(Px)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 센싱라인 저항 감축배선(RxW)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에 제 6 도전층으로서의 제 2 투명 도전층을 전면 증착시킨다. 이후, 제 6 도전층에 포토레지스트를 전면 형성하고 제 9 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 데이터 라인과 게이트 라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역을 제외한 영역과 터치 센싱전극이 형성될 영역을 제외한 영역을 노출시키는 제 9 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 9 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 투명 도전층을 에칭한 후 잔류하는 제 9 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)의 교차에 의해 정의되는 각 픽셀 영역들에는 픽셀전극들(Px)을 형성하고, 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃한 픽셀영역들 사이에는 터치 센싱전극(Rx)을 형성한다. 이 때 픽셀전극(Px)은 복수의 슬릿들(SL)을 가지도록 형성된다. 제 6 도전층으로서의 제 2 투명 도전층 또한 제 1 투명 도전층과 마찬가지로 ITO, IZO, GZO와 같은 투명 도전성 물질로 형성된다.
제 8 마스크 공정과 제 9 마스크 공정에서는 센싱전극 저항 감축배선(RxW)과 터치 센싱전극(Rx) 및 픽셀전극(Px)을 각각의 마스크 공정을 이용하여 형성하는 것으로 설명하였으나, 하프톤 마스크(half-tone mask) 공정을 이용하면 한 번의 마스크 공정으로 이들을 형성할 수도 있다. 하프톤 마스크 공정은 공지의 기술이므로 하프톤 마스크 공정을 이용하여 한 번의 마스크 공정으로 센싱전극 저항 감축배선(RxW)과 터치 센싱전극(Rx) 및 픽셀전극(Px)을 형성하는 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도, 도 15는 도 14에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치의 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 관계를 도시한 개략 블록도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 액정 표시장치는 액정 표시패널(LCP), 호스트 콘트롤러(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 전원 공급부(15), 터치 인식 프로세서(17) 등을 포함한다.
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.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치의 공통전극(COM)은 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)과 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할되나 y축 방향으로 서로 연결된 복수의 공통전극들이며, 이들 공통전극(COM)은 터치센서를 구성하는 복수의 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ... Rx81, Rx82)로서의 기능을 겸한다.
터치 센싱전극들(Rx1, Rx2, Rx3)의 각각은 저항감축을 위한 저항감축 배선들을 포함하도록 구성된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ... Rx81, Rx82) 중 y축 방향의 제 1 터치 센싱전극들(Rx11, Rx21, ... Rx81)은 서로 연결되도록 형성되고, 이들 상부에는 저항감축을 위한 제 1 저항감축 배선들(RxW1, RxW2, RxW3)이 형성된다. 제 2 터치 센싱전극들(Rx12, Rx22, ... Rx82)은 또한 서로 연결되도록 형성되고, 이들 상부에는 저항감축을 위한 제 2 저항감축 배선들(RxW4, RxW5, RxW6)이 형성된다.
도 15의 실시예에서는 터치 센싱전극들이 2개의 터치 센싱라인으로 이루어지는 구성의 예, 즉, 제 1 터치 센싱전극들(Rx11, Rx21, ... Rx81)과 제 1 저항감축 배선들(RxW1, RxW2, RxW3)에 의해 이루어지는 제 1 터치 센싱라인(Rx11, Rx21, ... Rx81, RxW1, RxW2, RxW3)과, 제 2 터치 센싱전극들(Rx12, Rx22, ... Rx82)과 제 2 저항감축 배선들(RxW4, RxW5, RxW6)로 이루어지는 제 2 터치 센싱라인(Rx12, Rx22, ... Rx82, RxW4, RxW5, RxW6)의 예를 보여주고 있다. 제 1 및 제 2 터치 센싱라인들은 제 1 라우팅 배선들(RL1, RL2)에 의해 전원부(15)와 터치 인식 프로세서(17)에 접속된다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 터치 센싱라인(Rx11, Rx21, ... Rx81, RxW1, RxW2, RxW3) 또는 제 2 터치 센싱라인(Rx12, Rx22, ... Rx82, RxW4, RxW5, RxW6)을 형성하기 위해 3개의 제 1 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, TxW3) 또는 제 2 저항감축 배선들(TxW4, TxW5, TxW6)이 사용되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각각의 터치 센싱라인을 형성하기 위해 하나 또는 두개의 저항감축 배선이 이용될 수도 있고, 4개 또는 그 이상의 저항감축 배선들이 이용될 수도 있다.
한편, 터치 센서를 구성하는 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, ...Tx8)은 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12와 Rx21, Rx22; Rx21, Rx22와 Rx31, Rx32; Rx31, Rx32와 Rx41, Rx42; Rx41, Rx42와 Rx51, Rx52; Rx51, Rx52와 Rx61, Rx62; Rx61, Rx62와 Rx71, Rx72; Rx71, Rx72와 Rx81, Rx82) 사이에서 제 1 및 제 2 저항감축 배선들(RxW1, RxW2, RxW3; RxW4, RxW5, RxW6)과 교차하도록 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 서로 분리되어 배열된다. 터치 감지전극들(Tx1, Tx2, ...Tx8) 상에도 저항감축을 위한 저항감축 배선들(TxW1, TxW2, … TxW8)이 형성된다. 또한, 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, ... Tx8)은 서로 분리되어 있지만 터치 구동전극들과 각각 접촉하는 제 3 내지 제 6 저항감축 배선들(TxW1~TxW4)과 제 7 내지 제 10 저항감축 배선들(TxW5~TxW10)에 의해 4개의 단위로 그룹화되어 제 1 터치 구동라인(Tx1~Tx4, TxW1~TxW4)과 제 2 터치 구동라인(T5~Tx8, TxW5~TxW8)을 구성한다. 제 1 터치 구동라인(Tx1~Tx4, TxW1~TxW4)과 제 2 터치 구동라인(T5~Tx8, TxW5~TxW8)은 제 2 라우팅 배선들(TL1, TL2)를 통해 전원부(15)에 연결된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서는 상술한 바와 같이 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ... Rx81, Rx82)과 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, ...Tx8)로 이루어지며, 터치 인식을 위한 단위 터치 인식 블록들은 제 1 및 제 2 저항감축 배선들과 제 3 및 제 4 저항감축 배선들을 이용하여 복수의 터치 센싱전극들과 복수의 터치 구동전극들을 적절히 그룹화하여 형성할 수 있다. 도 15a에 도시된 예에서는 16개의 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ...Rx81, Rx82)과 8개의 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)에 의해 각각 형성되는 4개의 단위 터치 인식 블록들(TU11, TU12, TU21, TU22)의 예가 도시되어 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 터치 인식 블록(TU11)은 서로 연결된 제 1 터치 센싱전극들(Rx11, Rx21, Rx31, Rx41)과 제 1 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, Tx3, Tx4)에 의해 형성되고, 제 2 터치 인식 블록(TU12)은 서로 연결된 제 2 터치 센싱전극들(Rx12, Rx22, Rx32, Rx42)과 제 1 터치 구동전극들(Tx1, Tx2, Tx3, Tx4)에 의해 형성되며, 제 3 터치 인식 블록(TU21)은 서로 연결된 제 3 센싱 구동전극들(Rx51, Rx61, Rx71, Rx81)과 제 2 터치 구동전극들(Tx5, Tx6, Tx7, Tx8)에 의해 형성되고, 제 4 터치 인식 블록(TU22)은 서로 연결된 제 4 터치 센싱전극들(Rx52, Rx62, Rx72, Rx82)과 제 2 터치 구동전극들(Tx5, Tx6, Tx7, Tx8)에 의해 형성된다.
이상 설명한 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ...Rx81, Rx82)은 모두 공통전극(COM)으로서의 기능을 겸하고 있으며, 수평전계방식 표시장치에 있어 이들은 픽셀전극(Px)과 함께 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1)에 형성되고, 픽셀 전극(Px)은 게이트 라인들(G1~Gm)과 데이터 라인들(D1~Dn)의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성된다.
한편, 공통전극(COM)으로서의 기능을 겸하는 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ...Rx81, Rx82)은 픽셀전극 수개 또는 수십개당 하나에 대응하도록 형성되지만, 픽셀 전극(Px)과 1:1로 대응하여 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에 있어서, 제 1 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx1, TX2, ...TX8)에는 터치 구동시에는 전원 공급부(15)를 통해 터치 구동전압(Vtsp)이 공급된다. 반면, 제 1 및 제 2 터치 센싱전극들(Rx11, Rx12, Rx21, Rx22, ...Rx81, Rx82)은 디스플레이 구동시에는 전원 공급부(15)에 접속되어 전원 공급부(15)로부터 공통전압(Vcom)을 공급받고, 터치 구동시에는 터치 인식 프로세서(17)에 접속되어 터치 센싱전극들(Rx12, Rx22, Rx32, ...Rx82)로부터 수신된 센싱전압을 터치 인식 프로세서(17)에 공급한다. 따라서, 제 1 및 제 2 센싱 구동전극들(Rx12, Rx22, Rx32, ...Rx82)은 공통전압(Vcom)이 인가될 때에는 공통전극(COM)으로서의 기능을 하고, 터치 구동시에는 터치 센싱전극으로서의 기능을 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에 있어서, 터치 센싱전극과 픽셀전극은 1:1 또는 1:n(n은 2이상의 자연수)의 대응관계를 갖도록 형성될 수도 있다. 또한, 제 1 및 제 2 저항감축 배선들(RxW1, RxW2, RxW3; RxW4, RxW5, RxW6)은 데이터 라인(D1~Dn)과 1:1로 대응하여 형성되거나 데이터 라인 수개 당 하나 또는 수십개당 하나로 대응하여 형성될 수 있다. 또한, 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)은 게이트 라인과 1:1로 대응하여 형성되거나 게이트 라인 수개 당 하나 또는 수십개당 하나로 대응하여 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 수를 현저하게 증가시킬 수 있으므로 이들 사이의 상호 정전용량 증가에 의한 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 게이트 라인과 데이터 라인 각각에 대응하여 터치 센싱전극과 터치 구동전극을 형성할 경우 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 수를 필요에 따라 용이하게 조정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 16a 및 도 16b를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 16a 및 도 16b를 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. 본 발명의 제 2 실시예에서는 공통전극(COM)이 터치 센싱전극(Rx)의 기능을 겸하므로, 이하의 설명에서는 필요에 따라 이들을 이들을 공통전극(COM), 터치 센싱전극(Rx), 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx), 또는 터치 센싱전극 겸용 공통전극(COM)이라 칭하기로 한다.
상기 구성에서, 박막 트랜지스터(TFT)는 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)과, 이 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 콘택홀(CH)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 구동전극(Tx)이 형성된다. 터치 구동전극(Tx)은 게이트 라인(GL)과 중첩되게 형성될 수도 있다. 각각의 픽셀전극(Px)은 제 1 보호막(PAS1)을 통해 노출된 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)과 연결된다.
터치 구동전극(Tx) 상에는 터치 구동전극(Tx)과 동일한 수평방향 (x축 방향)으로 게이트 라인(GL)과 나란하게 제 3 및 제 4 저항감축 배선들(이하, 구동전극 저항 감축배선(TxW)이라 함)이 형성되어 터치 구동전극들(Tx1~Tx4; Tx5~Tx8)의 저항을 감축시킨다. .
저항감축 배선들(TxW)과 터치 구동전극들(Tx)이 형성된 제 1 보호막(PAS1)의 전면 상에는 제 2 보호막(PAS2)이 형성되고, 제 2 보호막(PAS2) 상에는 데이터 라인(DL)과 나란한 방향(y축 방향)으로 제 3 및 제 4 저항감축 배선들(이하, 센싱전극 저항 감축배선(RxW)이라 함)이 형성된다. 이 센싱전극 저항감 축배선(RxW)은 데이터 라인(DL)과 1:1의 대응관계로 형성되거나, 수개 또는 수십개 당 하나의 대응관계를 갖도록 형성될 수 있다.
센싱전극 저항감축 배선(RxW)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에는 픽셀전극(Px)과 중첩되고 센싱전극 저항감축 배선(RxW)과 접촉하도록 공통전극 겸용 터치 센싱전극들(Rx)이 게이트 라인과 나란하게 형성된다. 각각의 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx)은 픽셀전극(Px)과 1:1의 대응관계를 갖거나, 픽셀전극(Px) 수개 또는 수십개 당 하나의 대응관계를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 각각의 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx)은 복수의 슬릿(SL)을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시장치에서는 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 제 1 보호층(PAS1) 상에 형성되는 픽셀전극(Px)은 슬릿이 없도록 형성되고, 제 2 보호층(PAS2) 상에 형성되는 공통전극 겸용 터치 센싱전극(Rx)은 슬릿(SL)을 갖도록 형성된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센싱전극(Rx)과 픽셀전극(Px)의 어느 하나가 슬롯이 있는 형상이면 다른 하나는 슬롯이 없는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에서는 공통전극(COM)이 터치 센싱전극(Rx)으로 기능하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 공통전극(COM)을 전원부(15)에 접속하여 디스플레이 구동시 공통전압을 공급하고, 터치 구동시 터치 구동전압을 공급하도록 하면 터치 구동전극(Tx)으로 기능하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 제 2 실시예의 터치 구동전극을 터치 인식 프로세서에 연결하여 터치 구동시 터치 센싱신호를 수신하도록 하면 터치 센싱전극으로서의 기능을 하게 된다. 당해 분야의 기술자라면 상술한 설명을 통해 충분히 이해할 수 있는 사항이므로 설명의 중복을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 14 및 도 15를 참조하면, 게이트 구동부(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디스플레이 모드에서 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 순차적으로 출력하고 그 출력의 스윙전압을 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)으로 쉬프트시킨다. 게이트 구동부(13)로부터 출력되는 게이트 펄스는 데이터 구동부(12)로부터 출력되는 데이터 전압에 동기되어 게이트 라인들(G1~Gm)에 순차적으로 공급된다. 게이트 하이 전압(VGH)은 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압 이상의 전압이고, 게이트 로우 전압(VGL)은 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압보다 낮은 전압이다. 게이트 구동부(13)의 게이트 구동 IC(Integrated Circuit)들은 TAP(Tape Automated Bonding) 공정을 통해 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1) 상에 형성된 게이트 라인들(G1~Gm)에 연결되거나 GIP(Gate In Panel) 공정으로 픽셀과 함께 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1) 상에 직접 형성될 수 있다.
데이터 구동부(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링하고 래치한다. 데이터 구동부(12)는 전원 공급부(15)로부터 공급되는 정극성/부극성 감마보상전압(GMA1~GMAn)에 기초하여 디지털 비디오 데이터(RGB)의 데이터 전압의 극성을 반전시켜 정극성/부극성 데이터 전압을 출력한다. 데이터 구동부(12)로부터 출력되는 정극성/부극성 데이터전압은 게이트 구동부(13)로부터 출력되는 게이트 펄스에 동기된다. 데이터 구동부(12)의 소스 구동 IC(Integrated Circuit)들 각각은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정으로 디스플레이부의 데이터 라인들(D1~Dn)에 접속될 수 있다. 소스 구동 IC는 타이밍 콘트롤러(11) 내에 집적되어 타이밍 콘트롤러(11)와 함께 원칩 IC(one chip IC)로 구현될 수도 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 외부의 호스트 콘트롤러(10)로부터 공급되는 표시장치의 구동을 위해 필요한 타이밍 신호들을 이용하여 게이트 구동부(13) 및 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 게이트 구동부(13) 및 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들은 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호와, 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다.
게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동부(13)로부터 매 프레임기간마다 가장 먼저 게이트 펄스를 출력하는 첫 번째 게이트 구동 IC에 인가되어 그 게이트 구동 IC의 쉬프트 시작 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 구동부(13)의 게이트 구동 IC들에 공통으로 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 게이트 구동부(13)의 게이트 구동 IC들의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성 제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(12)에서 가장 먼저 데이터를 샘플링하는 첫 번째 소스 구동 IC에 인가되어 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 소스 구동 IC들 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 소스 구동 IC들로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 소스 구동 IC들의 출력 타이밍을 제어한다. mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스를 통해 데이터 구동부(12)에 디지털 비디오 데이터(RGB)가 입력된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.
전원 공급부(15)는 PWM(Pulse Width Modulation) 변조회로, 부스트 컨버터(boost converter), 레귤레이터(regulator), 차지펌프(charge pump), 분압회로, 연산 증폭기(Operation Amplifier) 등을 포함한 DC-DC 컨버터(DC-DC Converter)로 구현된다. 전원 공급부(15)는 호스트 콘트롤러(10)로부터의 입력전압을 조정하여 액정 표시패널(LCP), 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 타이밍 콘트롤러(11), 백라이트 유닛(도시생략)의 구동에 필요한 전원을 발생시킨다.
전원 공급부(15)로부터 출력되는 전원들은 고전위 전원전압(VDD), 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL), 공통전압(Vcom), 정극성/부극성 감마기준전압들(VGMA1∼VGMAn), 터치 구동전압(Vtsp) 등을 포함한다. 이들 전압 중 공통전압(Vcom)은 디스플레이 구동시 호스트 콘트롤러(10)의 제어하에 모든 공통전극들(COM)에 공급된다. 공통전압(Vcom)은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어하에 모든 공통전극(COM)에 공급되도록 구성할 수도 있다. 한편, 터치 구동전압(Vtsp)은 터치 구동시 호스트 콘트롤러(10)의 제어하에 제 1 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)에 각각 공급된다. 터치 구동전압(Vtsp)은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어하에 제 1 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)에 공급되도록 구성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 도 14의 실시예에서는 터치 구동전압(Vtsp)이 전원 공급부(15)를 통해 제 1 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)에에 공급되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터치 구동전압(Vtsp)은 호스트 콘트롤러(10) 또는 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 제어되는 터치 인식프로세서(17)를 통해 제 1 내지 제 8 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)에 공급될 수도 있다.
호스트 콘트롤러(10)는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와, 디스플레이 구동에 필요한 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 LVDS 인터페이스(Low Voltage Difference Signalling), TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 타이밍 콘트롤러(11)에 전송한다. 호스트 콘트롤러(10)는 또한 액정 표시장치의 화면에 화상을 표시하기 위한 디스플레이 구동시에는 다수로 분할된 공통전극들(COM)에 동일한 공통전압(Vcom)이 공급될 수 있도록 제어신호(Vin)를 전원 공급부(15)에 공급하고, 터치 인식을 위한 터치 구동시에는 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)에 터치 구동전압(Vtsp)이 공급될 수 있도록 제어신호(Vin)를 전원 공급부(15)에 공급한다.
터치 인식 프로세서(17)는 라우팅 배선들(RL1, RL2)을 통해 연결된 터치 센싱전극(Rx11, Rx21, ...Rx81; Rx12, Rx22, ...Rx82) 각각의 초기 정전용량의 전압과 터치 후의 터치 정전용량의 전압을 차동 증폭하고 그 결과를 디지털 데이터로 변환한다. 그리고, 터치 인식 프로세서(17)는 터치 인식 알고리즘을 이용하여 터치 센싱전극(Rx11, Rx21, ...Rx81; Rx12, Rx22, ...Rx82)의 초기 정전용량과 터치 후에 측정된 정전용량의 차이를 바탕으로 터치가 이루어진 터치 위치를 판단하고, 그 터치 위치를 지시하는 터치 좌표 데이터를 호스트 콘트롤러(10)에 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 및 제 2 터치 센싱전극들(Rx11, Rx21, ...Rx81; Rx12, Rx22, ...Rx82)은 y축 방향으로 터치 센싱라인을 형성하고, 터치 구동전극들(Tx1~Tx8)은 x축 방향으로 터치 센싱라인을 형성하므로, 서로 교차되는 구성을 갖게 된다. 따라서, 표시장치에 터치가 행해졌을 경우 터치 센싱라인과 터치 구동라인 사이에 상호 정전용량의 변화가 발생하게 되고, 이를 측정하여 상호 정전용량의 변화가 발생한 위치를 검출할 수 있게 된다.
특히 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서 각 터치 센싱전극은 단위 픽셀전극에 대응하도록 형성하고, 각 터치 구동전극은 하나의 게이트 라인에 대응하도록 형성하면, 터치 센싱전극들과 터치 구동전극들의 수를 증가시킬 수 있으므로, 이들 사이의 상호 정전용량을 증가시킬 수 있어 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 단위 터치 인식 블록(터치 인식을 위한 기본 단위)은 구동전극 저항감축 배선과 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 필요에 따라 적절한 크기로 조정할 수 있으므로 다양한 단위 터치 인식 블록을 갖는 표시장치를 형성할 수 있다는 이점도 있다.
이하, 도 17a 내지 도 24b를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 17a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 17b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 1 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 17a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 기판(SUB1)상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 1 도전층으로서의 게이트 금속층이 전면 증착된 다음 제 1 마스크 공정을 이용하여 기판(SUB1) 상에 게이트 라인(GL) 및 게이트 라인(GL)으로부터 연장되는 게이트 전극(G)이 형성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 기판(SUB1)상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 1 도전층으로서의 게이트 금속층을 전면 증착한 다음, 그 상부에 포토레지스트(photo resist)를 전면 도포하고, 그 후 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 게이트 금속층을 노출시키는 제 1 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고 제 1 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 게이트 금속층을 습식 에칭(wet etching)을 통해 제거한 후 잔류하는 제 1 포토레지스트 패턴을 애싱함으로써, 기판(SUB1)상에 게이트 라인(GL) 및 게이트 라인(GL)으로부터 연장된 게이트 전극(G)을 형성한다. 게이트 금속층은 알루미늄(Al)계 금속, 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 재료로부터 선택된다.
도 18a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 18b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 2 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 18a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 18a 및 도 18b를 참조하면, 게이트 전극(G)을 구비하는 게이트 라인(GL)이 형성된 기판(SUB1)상에 게이트 절연막(GI)이 형성된 후, 게이트 절연막(GI) 상에 반도체층을 형성한다. 이후, 반도체층 상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 반도체층 중에서 채널영역에 대응되는 영역을 제외한 나머지 영역을 노출시키는 제 2 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 이어서 제 2 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 반도체층을 에칭한 후 잔류하는 제 2 포토레지트 패턴을 제거함으로써 반도체 패턴(A)을 형성한다.
도 19a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 19b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 3 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 19a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 반도체 패턴(A)이 형성된 게이트 절연막(GI) 상에 제 2 도전층으로서의 데이터 금속층을 증착시키고, 제 3 마스크 공정을 이용하여 데이터 금속층을 패터닝함으로써 데이터 라인(DL), 데이터 라인으로부터 연장되는 소스 전극(S), 및 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D)을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 반도체 패턴(A)이 형성된 게이트 절연막(GI) 상에 제 2 도전층으로서의 데이터 금속층을 증착시키고, 데이터 금속층 상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 데이터 라인과 소스전극, 및 드레인 전극이 형성될 영역을 제외한 데이터 금속층을 노출시키는 제 3 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 3 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 데이터 금속층을 에칭하여 제거하고 데이터 금속층 상에 잔류하는 제 3 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 라인(GL)과 교차되는 데이터 라인(DL), 데이터 라인(DL)으로부터 연장된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D)을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성한다.
도 20a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 20b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 4 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 20a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 제 1 도전성 패턴군이 형성된 게이트 절연막(GI)의 전면 상에 제 1 보호막(PAS1)을 형성하고, 제 4 마스크 공정을 이용하여 제 1 보호막(PAS1)을 에칭하여 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 콘택홀(CH)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 데이터 라인(DL)과 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 게이트 절연막(GI)의 전면 상에 제 1 보호막(PAS1)을 형성하고, 제 1 보호막(PAS1)상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키기 위한 제 4 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 4 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 제 1 보호막(PAS1)을 에칭한 후 잔류하는 제 4 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 콘택홀(CH)을 형성한다. 여기에서, 제 1 보호막(PAS1)은 포토아크릴(PAC) 등의 유기계 저유전 물질을 이용하여 형성한다.
도 21a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 21b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 5 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 21a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 21a 및 도 21b를 참고하면, 콘택홀(CH)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 제 3 도전층으로서의 제 1 투명 도전층을 증착시키고, 제 5 마스크 공정을 이용하여 제 1 투명 도전층을 패터닝함으로써 픽셀전극(Px)과 터치 구동전극(Tx)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 콘택홀(CH)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 공정을 통해 제 3 도전층으로서의 제 1 투명 도전층을 전면 증착시킨다. 이후, 제 1 투명 도전층에 포토레지스트를 전면 형성한 후, 제 5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 픽셀전극들(Px)이 형성될 영역과 터치 구동전극들(Tx)들이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 노출시키는 제 5 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 5 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 투명 도전층을 에칭한 후 잔류하는 제 5 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 터치 구동전극들(Tx)과 픽셀전극들(Px)을 형성한다. 픽셀전극(Px)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역 마다 형성된다. 또한, 터치 구동전극들(Tx)의 각각은 서로 이웃하는 픽셀전극들(Px) 사이에서 게이트 라인(GL)과 나란하게 형성되며, 도 14 및 도 15와 관련하여 설명한 바와 같이 게이트 라인과 1:1의 대응관계로 형성되거나, 수개 또는 수십개의 게이트 라인 당 하나의 관계로 형성될 수도 있다. 제 1 투명 도전층으로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질이 이용된다.
도 22a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 22b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 6 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 22a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 22a 및 도 22b를 참조하면, 터치 구동전극들(Tx)과 픽셀전극들(Px)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 4 도전층으로서의 금속층이 전면 증착된 다음 제 6 마스크 공정을 이용하여 데이터 라인(DL)과 평행하게 구동전극 저항감축 배선(TxW)이 형성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 터치 구동전극들(Tx)과 픽셀전극들(Px)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 스퍼터링 등의 증착 공정을 통해 제 4 도전층으로서의 금속층을 전면 증착한 다음, 그 상부에 포토레지스트를 전면 도포하고, 그 후 제 6 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 게이트 라인(GL)과 나란하고 터치 구동전극들(Tx)과 직접 접촉하는 구동전극 저항감축 배선(TxW)을 형성한다. 제 4 도전층은 알루미늄(Al)계 금속, 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 재료로부터 선택된다.
이상의 설명에서는 터치 구동전극들(Tx) 및 픽셀전극들(Px)과 구동전극 저항감축 배선(TxW)을 각각의 마스크 공정을 이용하여 형성하는 것으로 설명하였으나, 하프톤 마스크(half-tone mask) 공정을 이용하면 한 번의 마스크 공정으로 이들을 형성할 수도 있다. 하프톤 마스크 공정은 공지의 기술이므로 하프톤 마스크 공정을 이용하여 한 번의 마스크 공정으로 터치 구동전극(Tx)과 구동전극 저항감축 배선(TxW)을 형성하는 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 23a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 7 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 12b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 7 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 23a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 23a 및 도 23b를 참조하면, 터치 구동전극(Tx), 구동전극 저항감축 배선(TxW) 및 픽셀전극(Px)이 형성된 제 1 보호막(PAS1) 상에 제 2 보호막(PAS2)을 형성한 후, 스퍼터링 등의 증착공정을 통해 제 5 도전층으로서의 금속층을 전면 증착시킨다. 그리고, 제 7 마스크 공정을 이용하여 제 5 도전층을 에칭함으로써 데이터 라인(DL)과 나란하게 센싱전극 저항감축 배선(RxW)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 터치 구동전극(Tx), 구동전극 저항감축 배선(TxW) 및 픽셀전극(Px)이 형성된 제 1 보호막(PAS1)의 전면 상에 제 2 보호막(PAS2)을 형성한 다음, 제 2 보호막(PAS2)의 전면 상에 PECVD 등의 증착 공정을 통해 제 5 도전층으로서의 금속층을 전면 증착시킨다. 그리고, 제 5 도전층 상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 7 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 센싱전극 저항감축 배선(RxW)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 노출시키는 제 7 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 7 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 제 6 도전층을 에칭한 후 잔류하는 제 7 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 데이터 라인(DL)과 나란하게 형성되는 센싱전극 저항감축 배선(RxW)을 형성한다. 도 5 도전층은 알루미늄(Al)계 금속, 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 재료로부터 선택된다.
도 24a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 24b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치를 제조하기 위한 제 8 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 24a의 I-I'라인 및 II-II'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 24a 및 도 24b를 참고하면, 센싱라인 저항감축 배선(RxW)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에 제 6 도전층으로서의 제 2 투명 도전층을 증착하고, 제 8 마스크 공정을 이용하여 제 6 도전층을 에칭함으로써 공통전극(COM) 겸용의 터치 센싱전극(Rx)을 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 센싱전극 저항감축 배선(RxW)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에 제 6 도전층으로서의 제 2 투명 도전층을 전면 증착시킨다. 이후, 제 6 도전층에 포토레지스트를 전면 형성하고 제 8 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 공통전극 겸용의 터치 센싱전극(Rx)이 형성될 영역을 제외한 영역을 노출시키는 제 8 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 제 8 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 투명 도전층을 에칭한 후 잔류하는 제 8 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 픽셀전극들(Tx)과 중첩되고, 센싱전극 저항감축 배선(RxW)과 직접 접촉하는 터치 센싱전극(Rx)을 형성한다. 공통전극 겸용의 터치 센싱전극(Rx)은 복수의 슬릿들(SL)을 가지도록 형성된다. 제 6 도전층으로서의 제 2 투명 도전층 또한 제 1 투명 도전층과 마찬가지로 ITO, IZO, GZO와 같은 투명 도전성 물질로 형성된다.
상술한 제 7 마스크 공정과 제 8 마스크 공정에서는 센싱전극 저항감축 배선(RxW)과 터치 센싱전극(Rx)을 각각의 마스크 공정을 이용하여 형성하는 것으로 설명하였으나, 하프톤 마스크(half-tone mask) 공정을 이용하면 한 번의 마스크 공정으로 이들을 형성할 수도 있다. 하프톤 마스크 공정은 공지의 기술이므로 하프톤 마스크 공정을 이용하여 한 번의 마스크 공정으로 센싱전극 저항감축 배선(RxW)과 터치 센싱전극(Rx) 을 형성하는 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 본 발명의 실시예에 의한 터치센서 일체형 표시장치 및 그 제조방법에 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.
또한, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 각 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극은 픽셀 전극과 1:1의 관계 또는 픽셀전극 수개 또는 수십개 당 하나에 대응하는 크기를 갖게 하거나, 구동전극 저항감축 배선 및 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 그룹화할 수 있으므로, 단위 터치 인식 블록의 크기를 필요에 따라 용이하게 조정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 숫자가 증가되므로 이들 사이의 상호 정전용량을 증가시킬 수 있어 터치 감도를 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. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하여 형성되는 픽셀전극 사이에 형성되는 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극이 저항감축 배선을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이들 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극이 ITO, IZO, GZO와 같이 비저항이 높은 투명 금속일 경우에만 저항감축 배선이 필요하고, 금속물질로 형성되는 경우에는 저항감축 배선이 필요하지 않다. 이 경우, 이들 터치 구동전극 또는 터치 센싱전극은 직접 라우팅 배선에 접속된다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 호스트 콘트롤러 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동부 13 : 게이트 구동부
15 : 전원 공급부 17 : 터치 인식 프로세서
SUB1, SUB12 : 기판 GL, G1~Gm : 게이트 라인
GI : 게이트 절연막 A : 반도체 패턴
DL, D1~Dn: 데이터 라인 PAS1, PAS2 : 보호막
Px: 픽셀전극 Tx : 터치 구동전극
TxW1~TxW3 : 제 1 저항감축 배선(제 1 터치 구동전극 저항 감축배선)
TxW4~TxW6 : 제 2 저항감축 배선(제 2 터치 구동전극 저항 감축배선)
Rx : 터치 센싱전극
RxW1~RxW4 : 제 3 저항감축 배선(제 1 터치 센싱전극 저항 감축배선)
RxW5~RxW8 : 제 4 저항감축 배선(제 2 터치 센싱전극 저항 감축배선)
TL1, TL2 : 제 1 라우팅 배선 RL1, RL2 : 제 2 라우팅 배선
COM: 공통전극 CFA : 컬러필터 어레이
TFTA : 박막 트랜지스터 어레이

Claims (13)

  1. 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
    상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들;
    상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 1 전극들;
    상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들;
    상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  2. 제 1 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 픽셀영역에 형성되는 복수의 제 1 전극들;
    상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선;
    상기 복수의 제 1 전극들과 제 1 전극 저항감축 배선을 덮도록 형성되는 제 2 보호막;
    상기 제 2 보호막 상에서 상기 복수의 픽셀영역 내에 각각 형성되며, 상기 제 1 전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되는 복수의 픽셀전극들; 및
    상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 2 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  3. 제 1 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 트랜지스터;
    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 제 1 보호막 상에 형성되고, 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되는 복수의 제 1 전극들;
    상기 복수의 제 1 전극들을 덮도록 형성되는 제 2 보호막;
    상기 제 2 보호막 상에서 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 둔 적어도 2개의 픽셀영역에 형성되는 복수의 제 2 전극들; 및
    상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2전극방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 터치 센싱전극이고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 터치 구동전극이고, 상기 복수의 제 2 전극들은 공통전극과 터치 센싱전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 터치 구동전극과 공통전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 터치 센싱전극인 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 터치 센싱전극과 터치 구동전극의 기능을 겸하고, 상기 복수의 제 2 전극들은 터치 구동전극인 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며 상기 제 2전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  10. 기판 상에 제 1 도전층을 증착시키고, 제 1 마스크 공정을 이용하여 복수의 게이트 라인들 및 게이트 전극들을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인들 및 게이트 전극들이 형성된 기판 상에 게이트 절연층을 형성하고 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성한 후, 제 2 마스크 공정을 이용하여 상기 반도체층을 패터닝함으로써 상기 게이트 전극들과 대응하는 영역에 반도체 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 반도체 패턴들이 형성된 게이트 절연막 상에 제 2 도전층을 증착시키고, 제 3 마스크 공정을 이용하여 상기 제 2 도전층을 패터닝함으로써 서로 평행한 복수의 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들의 각각으로부터 연장되는 소스 전극, 및 상기 소스 전극과 대향하는 드레인 전극을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 상기 게이트 절연막의 전면 상에 제 1 보호막을 형성한 후, 상기 제 1 보호막 상에 제 3 도전층을 증착시키고, 제 4 마스크 공정을 이용하여 상기 제 3 도전층을 패터닝함으로써 복수의 제 1 전극들을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극들이 형성된 상기 제 1 보호막 상에 제 4 도전층을 증착시키고, 제 5 마스크 공정을 이용하여 제 4 도전층을 패터닝함으로써 상기 복수의 제 1 전극들과 접촉하는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선들을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극들과 상기 복수의 제 1 전극 저항감축 배선들이 형성된 제 1 보호막 상에 제 2 보호막을 형성한 후, 제 6 마스크 공정을 이용하여 상기 제 1 및 제 2 보호막을 에칭함으로써 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀이 형성된 상기 제 2 보호막 상에 제 5 도전층을 증착하고, 제 7 마스크 공정을 이용하여 상기 제 5 도전층을 에칭함으로써 상기 게이트 라인과 나란하게 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선들을 형성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선들이 형성된 제 2 보호막 상에 제 6 도전층을 증착시키고, 제 8 마스크 공정을 이용하여 상기 제 6 도전층을 에칭함으로써, 복수의 픽셀전극들과 복수의 제 2 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 두고 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역 중 적어도 2개의 픽셀영역에 형성되고,
    상기 복수의 제 1 전극 저항감축 배선들은 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키며,
    상기 복수의 픽셀전극들은 상기 픽셀 영역 내에 형성되고,
    상기 복수의 제 2 전극들은 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서, 상기 제 2 보호막 상에 형성되며, 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되며,
    상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선은 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치의 제조방법.
  12. 기판 상에 제 1 도전층을 증착시키고, 제 1 마스크 공정을 이용하여 복수의 게이트 라인들 및 게이트 전극들을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인들 및 게이트 전극들이 형성된 기판 상에 게이트 절연층을 형성하고 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성한 후, 제 2 마스크 공정을 이용하여 상기 반도체층을 패터닝함으로써 상기 게이트 전극들과 대응하는 영역에 반도체 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 반도체 패턴들이 형성된 게이트 절연막 상에 제 2 도전층을 증착시키고, 제 3 마스크 공정을 이용하여 상기 제 2 도전층을 패터닝함으로써 서로 평행한 복수의 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들의 각각으로부터 연장되는 소스 전극, 및 상기 소스 전극과 대향하는 드레인 전극을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 상기 게이트 절연막의 전면 상에 제 1 보호막을 형성한 후, 제 4 마스크 공정을 이용하여 상기 제 1 보호막을 에칭함으로써 상기 드레인 전극들의 일부를 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀이 형성된 제 1 보호막 상에 제 3 도전층을 증착시키고, 제 5 마스크 공정을 이용하여 상기 제 3 도전층을 패터닝함으로써 복수의 제 1 전극들과 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극들과 각각 접촉하는 복수의 픽셀전극들을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극들과 복수의 픽셀전극들이 형성된 상기 제 1 보호막 상에 제 4 도전층을 증착시키고, 제 6 마스크 공정을 이용하여 제 4 도전층을 패터닝함으로써 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키는 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극들과 상기 복수의 제 1 전극 저항감축 배선들이 형성된 제 1 보호막 상에 제 2 보호막을 형성한 후, 상기 제 2 보호막 상에 제 5 도전층을 증착하고, 제 7 마스크 공정을 이용하여 상기 제 5 도전층을 에칭함으로써 상기 데이터 라인과 나란하게 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선들을 형성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선이 형성된 제 2 보호막 상에 제 6 도전층을 증착시키고, 제 8 마스크 공정을 이용하여 상기 제 6 도전층을 에칭함으로써, 복수의 제 2 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀전극들은 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 형성되고,
    상기 복수의 제 1 전극들은 상기 게이트 라인을 사이에 두고 서로 이웃하는 픽셀전극들 사이에서 상기 게이트 라인과 나란하게 형성되며,
    상기 적어도 하나의 제 1 전극 저항감축 배선은 상기 복수의 제 1 전극들 각각에 상기 제 1 전극의 방향을 따라 중첩되게 형성되며, 상기 제 1 전극의 저항을 감축시키고,
    상기 복수의 제 2 전극들은 상기 픽셀전극과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되고, 상기 데이터 라인과 나란하게 형성되며, 상기 게이트 라인을 사이에 둔 적어도 2개의 픽셀영역에 형성되며,
    상기 적어도 하나의 제 2 전극 저항감축 배선은 상기 복수의 제 2 전극들 각각에 상기 제 2전극방향을 따라 형성되며,상기 제 2 전극의 방향을 따라 형성되며, 상기 제 2 전극의 저항을 감축시키는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치의 제조방법.

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