KR101337761B1 - Ｔｆｔ 디스플레이를 위한 통합 터치 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중 기능 용량성 요소를 사용하는 것으로 인해 디스플레이의 개구부의 어떤 감소도 일어나지 않는 디스플레이에 관한 것이다. 따라서, 유사한 비터치 감지 디스플레이(non-touch sensing display)보다 나쁘지 않은 개구비(aperture ratio)를 가지는 터치 감응 디스플레이가 제조될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 터치 감지 불투명 요소가 실질적으로 디스플레이 관련 불투명 요소와 중첩되도록 터치 감지 불투명 요소를 배치하고, 그로써 터치 감지 요소의 추가가 개구비를 실질적으로 감소시키지 않도록 하는 것에 관한 것이다. 터치 감지 디스플레이 요소는, 예를 들어, 전체적으로 터치 감지 시스템의 요소로서 동작하도록 구성되어 있는 다양한 용량성 요소를 연결하는 공통 라인(common line)일 수 있다.

Description

ＴＦＴ 디스플레이를 위한 통합 터치 패널{INTEGRATED TOUCH PANEL FOR A ＴＦＴ DISPLAY}
본 발명은 일반적으로 멀티 터치 감지 디스플레이에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 멀티 터치 감지 기능과 LCD 디스플레이 기능을 결합하는 것에 관한 것이다.
버튼 또는 키, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 터치 센서 패널, 터치 스크린, 기타 등등의 많은 유형의 입력 장치가 컴퓨팅 시스템에서 동작을 수행하는 데 현재 이용가능하다. 터치 스크린은 조작의 편의성 및 다목적성은 물론 가격 하락으로 인해 점점 더 보편화되고 있다. 터치 스크린은 터치-감응 표면을 가지는 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널, 및 터치-감응 표면이 디스플레이 장치의 가시 영역의 적어도 일부분을 덮을 수 있도록, 일부 또는 전체가 패널 후방에 배치될 수 있는 디스플레이 장치[LCD(liquid crystal display) 등]를 포함할 수 있다. 터치 스크린은 사용자가 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 사용자 인터페이스(UI)에 의해 결정되는 위치에서 손가락, 스타일러스 또는 기타 물체를 사용하여 터치 센서 패널을 터치함으로써 다양한 기능을 수행할 수 있게 해줄 수 있다. 일반적으로, 터치 스크린은 터치 이벤트 및 터치 센서 패널 상에서의 터치 이벤트의 위치를 인식할 수 있고, 컴퓨팅 시스템은 이어서 터치 이벤트 시에 나타나는 디스플레이에 따라 터치 이벤트를 해석할 수 있고 그 후에 터치 이벤트에 기초하여 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다.
멀티 터치 스크린 또는 멀티-터치 패널은 터치 스크린의 추가적인 발전이다. 이들은 한번에 다수의 터치 이벤트를 감지할 수 있게 해준다. 보다 구체적으로는, 멀티-터치 패널은 장치가 주어진 때에 패널을 터치하고 있는 모든 손가락 또는 기타 물체의 윤곽을 감지할 수 있게 해줄 수 있다. 따라서, 단일 터치 패널이 터치되고 있는 단일 장소만을 감지할 수 있는 반면, 멀티-터치 패널은 패널에서의 복수의 터치 픽셀의 상태(터치됨 또는 터치되지 않음)를 나타내는 "터치 그래픽" 전체를 제공할 수 있다.
예시적인 멀티 터치 지원 디스플레이는 2007년 1월 3일자로 출원된, 발명의 명칭이 "PROXIMITY AND MULTI-TOUCH SENSOR DETECTION AND DEMODULATION(근접 및 멀티 터치 센서 검출 및 복조)"인 미국 특허 출원 제11/649,998호 (공개 번호: 2008/0158172)에 개시되어 있다. 이전의 멀티 터치 디스플레이에서는 멀티 터치 감지 패널 및 별도의 디스플레이 패널을 제조할 필요가 있었다. 멀티 터치 디스플레이를 형성하기 위해, 2개의 패널이 나중에 서로 적층될 수 있다. 전력 소모를 감소시키고, 멀티 터치 디스플레이를 더 얇게 만들며, 제조 비용을 감소시키고, 밝기를 향상시키며, 기타를 위해, 이후 세대의 기술은 디스플레이와 멀티 터치 기능을 결합하는 것을 제공하였다. 이러한 통합형 멀티 터치 디스플레이의 일례는 2007년 6월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "INTEGRATED IN-PLANE SWITCHING(통합형 평면 정렬 스위칭)"인 미국 특허 출원 제11/818,422호, 및 2008년 7월 3일자로 출원된, 발명의 명칭이 "DISPLAY WITH DUAL-FUNCTION CAPACITIVE ELEMENTS(이중 기능 용량성 요소를 갖는 디스플레이)"인 미국 특허 출원 제12/240,964호에 개시되어 있다.
그렇지만, 통합 방식들 중 일부는 디스플레이의 TFT(thin film transistor) 층에 어떤 부가의 불투명(non-transparent) 요소를 배치하는 것을 필요로 할 수 있다. 이러한 부가의 불투명 요소는 디스플레이의 개구부를 감소시킬 수 있다(개구부는 광을 실제로 투과시키는 디스플레이의 일부분임). 개구부의 감소는 디스플레이의 밝기의 감소는 물론 디스플레이의 시야각(viewable angle)의 감소를 야기할 수 있다.
본 발명은 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로는, 이들 이중 기능 용량성 요소는 디스플레이 상에 이미지를 발생하는 디스플레이 시스템의 일부를 형성하고, 또한 디스플레이 상에서의 또는 그 근방에서의 터치 이벤트를 감지하는 터치 감지 시스템의 일부를 형성한다. 용량성 요소는, 예를 들어, 개별적으로 각각이 디스플레이 시스템에서의 픽셀의 픽셀 저장 커패시터, 또는 전극으로서 동작하도록 구성되어 있고 또한 전체적으로 터치 감지 시스템의 요소로서 동작하도록 구성되어 있는 LCD 디스플레이의 픽셀에서의 커패시터일 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 통합된 터치 감지 기능을 갖는 디스플레이는 보다 적은 수의 부품 및/또는 처리 단계를 사용하여 제조될 수 있고, 디스플레이 자체는 더 얇고 더 밝을 수 있다.
게다가, 본 발명은 이중 기능 용량성 요소를 사용하는 것으로 인해 디스플레이의 개구부의 어떤 감소도 일어나지 않는 디스플레이에 관한 것이다. 따라서, 유사한 비터치 감지 디스플레이(non-touch sensing display)보다 나쁘지 않은 개구비(aperture ratio)를 가지는 터치 감응 디스플레이가 제조될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 터치 감지 불투명 요소가 실질적으로 디스플레이 관련 불투명 요소와 중첩되도록 터치 감지 불투명 요소를 배치하고, 그로써 터치 감지 요소의 추가가 개구비를 실질적으로 감소시키지 않도록 하는 것에 관한 것이다. 터치 감지 디스플레이 요소는, 예를 들어, 전체적으로 터치 감지 시스템의 요소로서 동작하도록 구성되어 있는 다양한 용량성 요소를 연결하는 공통 라인(common line)일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 LCD 픽셀을 포함하는 예시적인 LCD 디스플레이의 부분 회로도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 수직 및 수평 공통 전압 라인에서의 단절부에 의해 형성되는 예시적인 영역을 나타낸 도면.
도 3은 구동 영역(drive region)의 픽셀(301) 예시적인 감지 영역(sense region)의 픽셀(303)의 부분 회로도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른, LCD 단계(LCD phase) 동안 및 터치 단계(touch phase) 동안 구동 영역의 픽셀에 인가되는 예시적인 신호를 나타낸 도면.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른, LCD 단계 동안 및 터치 단계 동안 감지 영역의 픽셀에 인가되는 예시적인 신호를 나타낸 도면.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른, 터치 단계 동안 구동 영역의 저장 커패시터의 예시적인 동작의 상세를 나타낸 도면.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른, 터치 단계 동안 감지 영역의 저장 커패시터의 예시적인 동작의 상세를 나타낸 도면.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, LCD 요소로서 그리고 터치 센서로서 동작하는 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀의 영역을 가지는 예시적인 터치 스크린의 부분도.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 터치 스크린의 경계 영역에 뻗어 있는 금속 배선을 포함하는 예시적인 터치 스크린의 부분도.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른, 터치 스크린의 경계 영역에 있는 금속 배선에 대한 열 및 행 패치의 예시적인 연결을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 열 및 인접한 행 패치의 평면도.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른, 손가락 터치의 x-좌표 대 넓은 간격을 가지는 단일 행에 있는 2개의 인접 터치 픽셀에 대해 터치 픽셀에서 보는 상호 커패시턴스의 예시적인 그래프.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른, 손가락 터치의 x-좌표 대 공간 보간(spatial interpolation)이 제공된 넓은 간격을 가지는 단일 행에 있는 2개의 인접 터치 픽셀에 대해 터치 픽셀에서 보는 상호 커패시턴스의 예시적인 그래프.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른, 보다 큰 터치 픽셀 간격에 대해 유용한 예시적인 열 및 인접한 행 패치 패턴의 평면도.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른, 다각형 영역(블록(bricks))의 열 및 행으로서 형성된 감지(또는 구동) 영역을 포함하는 예시적인 터치 스크린을 나타낸 도면.
도 9b는 도 9a의 예시적인 터치 스크린의 일부분의 확대도.
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른, 열 C0 및 C1과 연관된 블록 및 블록을 버스 라인에 연결시키는 연결용 yVcom 라인을 포함하는 도 9a의 예시적인 터치 스크린의 일부분을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 연결용 yVcom 라인과 감지 영역 사이의 표유 커패시턴스(stray capacitance)를 추가로 감소시킬 수 있는 예시적인 지그재그 이중 보간된 터치 스크린의 일부분을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하여 예시적인 ECB(electrically controlled birefringence) LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 제1 금속층(M1)을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si의 아일랜드 패턴(island pattern)이 a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에 형성되는 패턴화 단계를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀에 형성되는 연결부를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 제2 금속층(M2)을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 평탄화(PLN) 접점층(planarization contact layer)을 나타낸 도면.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 반사체(REF)층(reflector layer)을 나타낸 도면.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 패시베이션(PASS) 접점(passivation contact)을 나타낸 도면.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에 픽셀 전극을 형성하는 반투명 전도성 물질(ITO1 등)층을 나타낸 도면.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 완성된 픽셀의 평면도.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 완성된 픽셀의 측면도.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 저장 커패시턴스의 비교 분석을 나타낸 도면.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀에 대한 개구비 추정을 나타낸 도면.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른, a-Si를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 예시적인 수정을 나타낸 도면.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS(low temperature polycrystalline silicon)를 사용하여 예시적인 IPS(in-plane switching) LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 폴리-Si 층을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 제1 금속층(M1)을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀에 형성되는 비아를 나타낸 도면.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 제2 금속층(M2)을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서 픽셀 상에 형성되는 투명 전도성 물질(ITO 등)의 제1 층을 나타낸 도면.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 연결부를 나타낸 도면.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서 픽셀 상에 형성되는 투명 도체(ITO 등)의 제2 층을 나타낸 도면.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 완성된 픽셀의 평면도.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀의 측면도.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 2개의 픽셀의 저장 커패시턴스를 나타낸 도면.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 폴리-Si 층을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 제1 금속층(M1)을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀에 형성되는 비아를 나타낸 도면.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들의 제2 금속층(M2)을 패턴화하는 것을 나타낸 도면.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들 상에 형성되는 투명 전도성 물질(ITO 등)의 제1 층을 나타낸 도면.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 연결부를 나타낸 도면.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀들 상에 형성되는 투명 도체(ITO 등)의 제2 층을 나타낸 도면.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 완성된 픽셀의 평면도.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른, yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 사용하여 예시적인 IPS LCD 디스플레이에서의 픽셀의 측면도.
도 44는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 폴리-Si 반도체층을 나타낸 도면.
도 45는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 제1 금속층(M1)을 나타낸 도면.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 연결부를 나타낸 도면.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 제2 금속층(M2)을 나타낸 도면.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 연결부층(connection layer)을 나타낸 도면.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 반사체층(reflector layer)을 나타낸 도면.
도 50은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 ITO 층을 나타낸 도면.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 완성된 픽셀을 나타낸 도면.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀의 측면도.
도 53은 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀의 저장 커패시턴스의 계산을 나타낸 도면.
도 54는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 픽셀의 개구비 추정을 나타낸 도면.
도 55는 본 발명의 실시예에 따른, LTPS를 사용하여 예시적인 ECB LCD 디스플레이에서의 예시적인 수정을 나타낸 도면.
도 56은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 접지된 분리물 영역(separator region)을 포함하는 터치 스크린의 일부분을 나타낸 도면.
도 57은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 고저항 차폐물(high R shield)을 나타낸 도 56의 예시적인 터치 스크린의 측면도.
도 58은 본 발명의 실시예에 따른, 블랙 마스크(black mask)의 블랙 마스크 라인(black mask line) 및 블랙 마스크 라인 아래의 금속 라인을 포함하는 예시적인 터치 스크린의 일부분의 측면도.
도 59는 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 블랙 마스크 레이아웃을 나타낸 도면.
도 60은 본 발명의 실시예에 따른, 터치 감지 디스플레이에서의 전도성 라인의 예시적인 레이아웃을 나타낸 도면.
도 61a 및 도 61b는 2개의 예시적인 FFS TFT LCD 구성을 나타낸 도면.
도 62a 내지 도 62d는 본 발명의 실시예에 따른, 공통 라인을 공통 전극에 연결시키는 몇가지 예시적인 방식을 나타낸 도면.
도 63은 본 발명의 실시예에 따른, 하부 FFS TFT LCD 상의 예시적인 공통 전극을 나타낸 도면.
도 64는 본 발명의 실시예에 따른, 하부 FFS TFT LCD 상의 예시적인 공통 전극을 나타낸 다른 도면.
도 65는 본 발명의 실시예에 따른, 상부 FFS TFT LCD 상의 예시적인 공통 전극을 나타낸 도면.
도 66은 본 발명의 실시예에 따른, 상부 FFS TFT LCD 상의 예시적인 공통 전극을 나타낸 다른 도면.
도 67은 픽셀 영역이 다수의 기능을 수행하는 예시적인 IPS-기반 터치 감지 디스플레이를 나타낸 도면.
도 68은 본 발명의 예시적인 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템을 나타낸 도면.
도 69a는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 터치 스크린을 포함할 수 있는 예시적인 휴대폰을 나타낸 도면.
도 69b는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 터치 스크린을 포함할 수 있는 예시적인 디지털 미디어 플레이어를 나타낸 도면.
도 69c는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 터치 스크린을 포함할 수 있는 예시적인 개인용 컴퓨터를 나타낸 도면.
바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 또 예시로서 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면이 참조되고 있다. 본 발명의 실시예의 범위를 벗어나지 않고, 다른 실시예가 이용될 수 있고 구조적 변경이 행해질 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
본 발명은 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로는, 이들 이중 기능 용량성 요소는 디스플레이 상에 이미지를 발생하는 디스플레이 시스템의 일부를 형성하고, 또한 디스플레이 상에서의 또는 그 근방에서의 터치 이벤트를 감지하는 터치 감지 시스템의 일부를 형성한다. 용량성 요소는, 예를 들어, 개별적으로 각각이 디스플레이 시스템에서의 픽셀의 픽셀 저장 커패시터, 또는 전극으로서 동작하도록 구성되어 있고 또한 전체적으로 터치 감지 시스템의 요소로서 동작하도록 구성되어 있는 LCD 디스플레이의 픽셀에서의 커패시터일 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 통합된 터치 감지 기능을 갖는 디스플레이는 보다 적은 수의 부품 및/또는 처리 단계를 사용하여 제조될 수 있고, 디스플레이 자체는 더 얇고 더 밝을 수 있다.
게다가, 본 발명은 디스플레이의 개구부(따라서 밝기 및 시야각)의 부가적인 향상을 추가적인 특징으로 하는 전술한 이중 기능 디스플레이에 관한 것이다. 상기 부가적인 향상은 터치 감지 관련 공통 라인이 터치 감지 요소가 존재하지 않는 경우보다 디스플레이의 개구비를 그다지 열화시키지 않는 방식으로 배치되도록 함으로써 실현될 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 관련 공통 라인이 다양한 불투명 디스플레이 관련 요소와 중첩되는 방식으로 배치될 수 있다.
본 발명이 특정 유형의 디스플레이 및 특정 방식의 커패시턴스 기반 터치 감지와 관련하여 기술되어 있지만, 본 발명이 그것으로 제한되지 않는다. 당업자라면 본 발명의 실시예가, 디스플레이가 커패시턴스 야기 전극을 가지는 픽셀을 포함하고 터치 감지 방식이 적어도 부분적으로 감지 커패시턴스에 의존하는 한, 다른 유형의 디스플레이 및 터치 감지 방식과 관련하여 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 LCD 픽셀을 포함하는 예시적인 LCD 디스플레이(100)의 부분 회로도이다. 패널(100)의 픽셀은 LCD 픽셀 및 터치 센서 요소 둘다로서 이중 기능을 할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 픽셀은 픽셀의 LCD 디스플레이 회로의 일부로서 동작할 수 있고 또한 터치 감지 회로의 요소로서 동작할 수 있는 용량성 요소 또는 전극을 포함한다. 이러한 방식으로, 패널(100)은 통합된 터치 감지 기능을 갖는 LCD 디스플레이로서 동작할 수 있다. 도 1은 디스플레이(100)의 픽셀(101, 102, 103, 104)의 상세를 나타낸 것이다.
픽셀(102)은 게이트(155a), 소스(155b) 및 드레인(155c)을 갖는 TFT(thin film transistor)(155)를 포함한다. 픽셀(102)은 또한 상부 전극(157a) 및 하부 전극(157b)을 갖는 저장 커패시터 Cst(157), 픽셀 전극(159a) 및 공통 전극(159b)을 갖는 액정 커패시터 Clc(159), 및 컬러 필터 전압원 Vcf(161)를 포함한다. 픽셀이 IPS(in-plane-switching) 픽셀인 경우, Vcf는, 예를 들어, Cst(157)와 병렬로 공통 전압 라인에 연결된 프린지 필드(fringe field) 전극일 수 있다. 픽셀이 IPS를 이용하지 않는 경우, Vcf(151)는, 예를 들어, 컬러 필터 유리 상의 ITO 층일 수 있다. 픽셀(102)은 또한 녹색(G) 컬러 데이터에 대한 데이터 라인, 즉 Gdata 라인(117)의 일부분(117a) 및 게이트 라인(113)의 일부분(113b)을 포함한다. 게이트(155a)는 게이트 라인 일부분(113b)에 연결되어 있고, 소스(155b)는 Gdata 라인 일부분(117a)에 연결되어 있다. Cst(157)의 상부 전극(157a)은 TFT(155)의 드레인(155c)에 연결되어 있고, Cst(157)의 하부 전극(157b)은 x-방향으로 뻗어 있는 공통 전압 라인 xVcom(121)의 일부분(121b)에 연결되어 있다. Clc(159)의 픽셀 전극(159a)은 TFT(155)의 드레인(155c)에 연결되어 있고, Clc(159)의 공통 전극(159b)은 Vcf(151)에 연결되어 있다.
픽셀(103)의 회로도는 픽셀(102)의 회로도와 동일하다. 그렇지만, 픽셀(103)을 통해 뻗어 있는 컬러 데이터 라인(119)은 청색(B) 컬러 데이터를 전달한다. 픽셀(102, 103)은, 예를 들어, 종래의 LCD 픽셀일 수 있다.
픽셀(102, 103)과 유사하게, 픽셀(101)은 게이트(105a), 소스(105b) 및 드레인(105c)을 갖는 TFT(thin film transistor)(105)를 포함한다. 픽셀(101)은 또한 상부 전극(107a) 및 하부 전극(107b)을 갖는 저장 커패시터 Cst(107), 픽셀 전극(109a) 및 공통 전극(109b)을 갖는 액정 커패시터 Clc(109), 및 컬러 필터 전압원 Vcf(111)를 포함한다. 픽셀(101)은 또한 적색(R) 컬러 데이터에 대한 데이터 라인, 즉 Rdata 라인(115)의 일부분(115a) 및 게이트 라인(113)의 일부분(113a)을 포함한다. 게이트(105a)는 게이트 라인 일부분(113a)에 연결되어 있고, 소스(105b)는 Rdata 라인 일부분(115a)에 연결되어 있다. Cst(107)의 상부 전극(107a)은 TFT(105)의 드레인(105c)에 연결되어 있고, Cst(107)의 하부 전극(107b)은 xVcom(121)의 일부분(121a)에 연결되어 있다. Clc(109)의 픽셀 전극(109a)은 TFT(105)의 드레인(105c)에 연결되어 있고, Clc(109)의 공통 전극(109b)은 Vcf(111)에 연결되어 있다.
픽셀(102, 103)과 달리, 픽셀(101)은 또한 y-방향으로 뻗어 있는 공통 전압 라인 yVcom(123)의 일부분(123a)을 포함한다. 그에 부가하여, 픽셀(101)은 일부분(121a)을 일부분(123a)에 연결시키는 연결부(127)를 포함한다. 따라서, 연결부(127)는 xVcom(121)과 yVcom(123)을 연결시킨다.
픽셀(104)은, yVcom(125)의 일부분(125a)이 단절부(break)(개방부(open))(131)를 가지고 xVcom(121)의 일부분(121b)이 단절부(133)를 가지는 것을 제외하고는, 픽셀(101)과 유사하다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 픽셀(101, 102, 103)의 저장 커패시터의 하부 전극은 xVcom(121)에 의해 서로 연결되어 있다. 이것은 많은 LCD 패널에서의 종래 유형의 연결부이고, 종래의 게이트 라인, 데이터 라인 및 트랜지스터와 관련하여 사용될 때, 픽셀이 어드레싱될 수 있게 해준다. 수평 공통 전압 라인에 대한 연결부와 함께 수직 공통 전압 라인을 추가하는 것은 x-방향 및 y-방향 둘다에서 픽셀을 그룹화하는 것을 가능하게 해주며, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술한다. 예를 들어, yVcom(123) 및 xVcom(121)에 대한 연결부(connection; 127)는 픽셀(101, 102, 103)의 저장 커패시터가 픽셀(101, 102, 103)의 상부 및 하부에 있는 픽셀의 저장 커패시터에 연결될 수 있게 해줄 수 있다(상부 및 하부에 있는 픽셀은 도시되어 있지 않다). 예를 들어, 픽셀(101, 102, 103) 바로 상부에 있는 픽셀은 각각 픽셀(101, 102, 103)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 이 경우에, 픽셀(101, 102, 103) 바로 상부에 있는 픽셀의 저장 커패시터는 픽셀(101, 102, 103)의 저장 커패시터에 연결될 것이다.
일반적으로, LCD 패널은 패널 내의 모든 픽셀의 저장 커패시터가, 예를 들어, 복수의 수평 공통 전압 라인에 대한 연결부를 갖는 적어도 하나의 수직 공통 전압 라인을 통해 서로 연결되도록 구성될 수 있다. 다른 LCD 패널은 상이한 픽셀 그룹이 서로 연결되어 서로 연결된 저장 커패시터(connected-together storage capacitor)의 복수의 개별 영역을 형성하도록 구성될 수 있다.
개별 영역을 생성하는 한가지 방식은 수평 및/또는 수직 공통 라인에 단절부(개방부)를 형성하는 것이다. 예를 들어, 패널(100)의 yVcom(125)은 단절부(131)를 갖는데, 이는 단절부 상부의 픽셀이 단절부 하부의 픽셀로부터 격리될 수 있게 해줄 수 있다. 이와 마찬가지로, xVcom(121)은 단절부(133)를 갖는데, 이는 단절부 오른쪽의 픽셀이 단절부 왼쪽의 픽셀로부터 격리될 수 있게 해줄 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 ,수직 및 수평 공통 전압 라인에서의 단절부에 의해 형성되는 예시적인 영역을 나타낸 것이다. 도 2a는 TFT 유리 영역 레이아웃을 나타낸 것이다. 도 2a는 영역(201), 영역(205), 및 영역(207)을 나타내고 있다. 각각의 영역(201, 205, 207)은 수직 방향(y-방향)에서와 수평 방향(x-방향)에서 공통 전압 라인을 통해 복수의 픽셀(상세히 도시되지 않음)의 저장 커패시터를 연결시킴으로써 형성된다. 예를 들어, 도 2a의 확대된 영역은 픽셀 블록(203a-203e)를 나타내고 있다. 픽셀 블록은 하나 이상의 픽셀을 포함하며, 여기서 픽셀들 중 적어도 하나가 수직 공통 라인 yVcom을 포함한다. 도 1은, 예를 들어, 픽셀(101-103)을 포함하는 픽셀 블록을 나타낸 것이며, 여기서 픽셀(101)은 yVcom(123)을 포함한다. 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 픽셀 블록(203a)은 수평 방향에서 수평 공통 라인 xVcom(206)을 통해 픽셀 블록(203b)에 연결되어 있다. 이와 마찬가지로, 픽셀 블록(203a)은 수직 방향에서 수직 공통 라인 yVcom(204)을 통해 픽셀 블록(203c)에 연결되어 있다. xVcom(206)에서의 단절부는 블록(203a)이 블록(203d)에 연결되지 못하게 하고, yVcom(204)에서의 단절부는 블록(203a)이 블록(203e)에 연결되지 못하게 한다. 영역(201, 207)은 터치 ASIC(215)의 터치 회로(213)와 같은 적당한 터치 회로에 연결될 때 터치 감지 정보를 제공할 수 있는 용량성 요소를 형성한다. 이들 영역을 스위치 회로(217)에 연결함으로써 연결이 설정되고, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술된다. (유의할 점은, IPS-유형 디스플레이의 경우, 전도성 도트(conductive dot)가 필요하지 않다는 것이다. 이 경우에, xVcom 영역 및 yVcom 영역은 (이방성 전도성 접착제를 통해) LCD 구동기 칩과 유사한 방식으로 유리에 접합되어 있는 터치 ASIC으로 가는 금속 배선으로 간단히 확장될 수 있다. 그렇지만, 비IPS-유형(non-IPS-type) 디스플레이의 경우, 컬러 필터 플레이트 상의 VCOM 영역을 TFT 플레이트 상의 대응하는 영역과 접촉하게 하기 위해 전도성 도트가 필요할 수 있다.) 이와 마찬가지로, 영역(201) 및 영역(205)은 터치 회로(213)에 연결될 때 터치 정보를 제공할 수 있는 용량성 요소를 형성한다. 따라서, 영역(201)은, 예를 들어, 감지 전극이라고 하는 영역(205, 207)에 대한 공통 전극으로서 역할한다. 이상의 내용은 상호 커패시턴스 터치 감지 모드(mutual capacitance mode of touch sensing)에 대해 기술하고 있다. 또한, 각각의 영역을 독립적으로 사용하여 자기 커패시턴스를 측정하는 것도 가능하다.
본 발명의 일부 실시예는 특정 유형의 IPS(in-plane-switching) 디스플레이라고 생각되는 FFS TFT LCD(fringe field switching TFT liquid crystal display)에 관한 것이다. FFS TFT LCD의 일례는 Lee, Seung Hee 등의 "Ultra-FFS TFT-LCD with Super Image Quality, Fast Response Time, and Strong Pressure-Resistant Characteristics," Journal of the Society for Information displays October 2, 2002에 기술되어 있다. FFS(fringe field switching) 디스플레이는 각각의 픽셀에 대한 저장 커패시터의 하나의 플레이트를 형성하지만 다수의 픽셀에 대해 공통인 전극인 공통 전극을 제공한다. 일부 디스플레이에서, 공통 전극은 전체 디스플레이에 대해 공통일 수 있고, 다른 디스플레이에서, 픽셀 행 등에 대해 다수의 공통 전극이 사용될 수 있다.
본 발명의 FFS TFT LCD 실시예에서, 공통 전극이 터치 영역을 따라 절단 또는 성형될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 터치 영역(201, 205, 207)은 빈 공간에 의해 또는 절연체에 의해 이웃하는 공통 전극으로부터 분리되어 있는 상이한 공통 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 공통 전극은 개별 터치 영역일 수 있다. 공통 전극이 전도성이기 때문에, FFS TFT LCD 실시예에서 VCOM 라인이 기술적으로 필요하지 않다. 그렇지만, 공통 전극이, FFS TFT LCD에서 보통 요구되는 바와 같이, 투명 전도성 물질(ITO 등)로 이루어져 있을 수 있다. 투명 도체는 보통 비교적 높은 저항을 가진다. 이것은 터치 영역(201, 205, 207)의 감도를 감소시킬 수 있으며, 고주파에서 특히 그렇다. 따라서, 일부 실시예는, FFS TFT 디스플레이가 사용되는 경우에도, 터치 영역의 유효 저항을 감소시키기 위해 불투명의 저저항 공통 라인이 사용될 수 있다는 것을 제공한다. 그렇지만, 이들 경우에, 공통 라인은 필요에 따라 밀도가 변할 수 있고, 모든 픽셀을 통과할 필요가 없다.
이상에서 기술한 바와 같이, 픽셀의 서로 연결된 저장 커패시터의 영역이 도 1의 xVcom 및 yVcom과 같은 공통 전압 라인 사이의 비아를 사용하여 그리고 공통 전압 라인에서의 선택적인 단절부를 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 도 2a는 많은 픽셀에 걸쳐 있을 수 있는 용량성 영역을 생성하기 위해 비아 또는 다른 연결부 및 선택적 단절부가 사용될 수 있는 한 방식을 나타낸 것이다. 물론, 본 개시 내용을 고려하여, 당업자라면 다른 형상 및 구성의 영역이 생성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
도 2b는 픽셀에 의해 사용되는 LCD 기술의 유형에 따라 필요하거나 필요하지 않을 수 있는 CF 유리 패턴화된 ITO 영역 레이아웃(CF glass patterned ITO region layout)을 나타낸 것이다. 예를 들어, LCD 픽셀이 IPS(in-plane-switching)를 이용하는 경우에 이러한 CF ITO 영역이 필요하지 않을 것이다. 그렇지만, 도 2b는 전압이 상부 전극과 하부 전극 사이의 액정에 인가되는 비IPS LCD 디스플레이(non-IPS LCD display)에 관한 것이다. 도 2b는 도 2a의 (비IPS 디스플레이에서의) 하부 영역(201, 205, 207)에 각각 대응하는 상부 영역(221, 223, 225)을 나타내고 있다. 도 2b는 영역(251, 255, 257)과 접촉하는 전도성 도트(250)를 나타내고 있다. 전도성 도트(250)는 상부 영역에 있는 픽셀의 상부 전극이 구동될 때, 하부 영역에 있는 픽셀의 대응하는 하부 전극도 역시 구동되도록, 대응하는 상부 영역과 하부 영역을 연결시킨다. 그 결과, 예를 들어, 변조된 신호에 의해 픽셀이 구동되고 있는 동안에도, 상부 전극과 하부 전극 사이의 상대 전압(relative voltage)이 일정하게 유지된다. 따라서, 액정에 인가되는 전압이, 예를 들어, 터치 단계 동안 일정하게 유지될 수 있다. 상세하게는, 일정한 상대 전압이 LCD 픽셀을 동작시키는 픽셀 전압일 수 있다. 따라서, 터치 입력이 검출되고 있는 동안, 픽셀이 계속하여 동작할 수 있다(즉, 이미지를 디스플레이할 수 있다).
본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 동작에 대해 도 3 내지 도 5b를 참조하여 기술할 것이다. 명확함을 위해, 단일 구동 픽셀 및 단일 감지 픽셀과 관련하여 동작이 기술된다. 그렇지만, 이상에서 기술한 바와 같이, 구동 픽셀이 구동 영역에 있는 다른 구동 픽셀에 연결되고 감지 픽셀이 감지 영역에 있는 다른 감지 픽셀에 연결되어 있다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 실제의 동작에서, 전체 구동 영역이 구동되고, 전체 감지 영역이 터치의 감지에 기여할 수 있다.
도 3은 구동 영역(drive region)의 픽셀(301) 예시적인 감지 영역(sense region)의 픽셀(303)의 부분 회로도를 나타낸 것이다. 픽셀(301, 303)은 TFT(307, 309), 게이트 라인(311, 312), 데이터 라인(313, 314), xVcom 라인(315, 316), 프린지 필드 전극(319, 321), 및 저장 커패시터(323, 325)를 포함한다. 저장 커패시터(323, 325) 각각은 약 300 fF(femto-Farad)의 커패시턴스를 가진다. 픽셀(303)의 프린지 필드 전극(321)의 하부 전극은 xVcom(316)을 통해 감지 회로에 있는 전하 증폭기(326)에 연결될 수 있다. 전하 증폭기(326)는 프린지 필드 전극(321)으로부터 주입되는 임의의 전하가 증폭기의 전압 출력으로서 나타나도록 이 라인을 가상 접지에 유지시킨다. 증폭기의 피드백 요소가 커패시터로서 도시되어 있지만, 피드백 요소가 또한 저항기 또는 저항기와 커패시터의 조합으로서 기능할 수 있다. 피드백은 또한, 예를 들어, 터치 감지 회로의 다이 크기를 최소화하기 위해 저항기 및 커패시터 피드백일 수 있다. 도 3은 또한 커버 유리(도시 생략)와 대략 3fF의 표유 커패시턴스를 야기하는 손가락(327)을 나타내고 있고, 픽셀에서의 다른 표유 커패시턴스(각각이 대략 3 fF임)를 나타내고 있다.
도 4a는 LCD 단계 동안 및 터치 단계 동안 xVcom(315)을 통해 구동 영역의 픽셀[픽셀(301)을 포함함]에 인가되는 예시적인 신호를 나타낸 것이다. LCD 단계 동안, LCD 반전(LCD inversion)을 수행하기 위해 2.5V +/- 2.5V의 정방형파 신호로 xVcom(315)이 구동된다. LCD 단계는 지속기간이 12 ms이다. 터치 단계에서, xVcom(315)은 각각이 200 마이크로초 지속되는 15 내지 20개의 연속적인 자극 단계로 구동된다. 이 경우에, 자극 신호는 각각이 동일한 주파수 및 0도 또는 180도(도 4a에서 "+" 및 "-"에 대응함)의 상대 위상을 가지는 2.5V +/- 2V의 사인파 신호이다. 터치 단계는 지속기간이 4 ms이다.
도 5a는 터치 단계 동안 저장 커패시터(323)의 동작의 상세를 나타낸 것이다. 상세하게는, 저장 커패시터(323)의 커패시턴스가 다른 커패시턴스(즉, 도 3에 도시된 표유 커패시턴스)보다 훨씬 더 높기 때문에, 저장 커패시터의 하부 전극에서 인가되는 2.5V +/- 2V 사인파 자극 신호의 AC 성분의 거의 모두(대략 90%)가 상부 전극으로 전달된다. 따라서, LCD를 동작시키기 위해 4.5 볼트 DC로 충전되는 상부 전극은 4.5V +/- 1.9V의 사인파 신호를 보게 된다. 이들 신호는 프린지 필드 전극(319)의 대응하는 좌측 및 우측 빗살 구조부(comb structure)로 전달된다. 이러한 방식으로, 프린지 필드 전극(319)의 양쪽 빗살 구조부는 진폭이 대략 +/- 2V인 AC 성분을 가지는 신호로 변조될 수 있다(한쪽에서는 +/- 2V이고 다른 한쪽에서는 +/- 1.9V임). 따라서, 프린지 필드 전극(319)은, 이와 유사하게 구동되는 구동 영역에 있는 픽셀의 다른 프린지 필드 전극과 함께, 용량성 감지(capacitive sensing)를 위한 구동 라인으로서 동작할 수 있다.
유의할 중요한 점은, 프린지 필드 전극(319)이 터치 감지 시스템에 대한 구동 요소로서 동작하도록 구성되어 있는 것과 동시에, 프린지 필드 전극이 LCD 디스플레이 시스템의 일부로서 계속 동작한다는 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 프린지 필드 전극의 빗살 구조부의 전압이 각각 대략 +/- 2V으로 변조되지만, 빗살 구조부들 사이의 상대 전압이 2V +/- 0.1V에서 대략 일정하게 유지된다. 이 상대 전압은 LCD 동작을 위해 픽셀의 액정에서 보는 전압이다. 터치 단계 동안 상대 전압의 0.1V AC 변동은 LCD 디스플레이에 허용가능할 정도로 낮은 효과를 가질 것인데, 그 이유는 특히 AC 변동이 통상적으로 액정의 응답 시간보다 높은 주파수를 가질 것이기 때문이다. 예를 들어, 자극 신호 주파수, 따라서 AC 변동의 주파수는 통상적으로 100 kHz보다 높을 것이다. 그렇지만, 액정에 대한 응답 시간은 통상적으로 100 Hz보다 작다. 따라서, 터치 시스템에서 프린지 필드 전극의 구동 요소로서의 기능은 프린지 필드 전극의 LCD 기능을 방해하지 않아야 한다.
이제 도 3, 도 4b 및 도 5b를 참조하면, 감지 영역의 예시적인 동작에 대해 이제부터 기술할 것이다. 도 4b는 상기한 LCD 단계 및 터치 단계 동안 xVcom(316)을 통해 감지 영역의 픽셀[픽셀(303)을 포함함]에 인가되는 신호를 나타낸 것이다. 구동 영역에서와 같이, LCD 단계 동안, LCD 반전을 수행하기 위해 2.5V +/- 2.5V의 정방형파 신호로 xVcom(316)이 구동된다. 터치 단계 동안, xVcom(316)이 증폭기(326)에 연결되고, 증폭기(326)는 전압을 2.5V의 가상 접지에 또는 그 근방에 유지시킨다. 결과적으로, 프린지 필드 전극(321)도 역시 2.5V에 유지된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 프린지 전계(fringing electrical field)는 프린지 필드 전극(319)으로부터 프린지 필드 전극(321)으로 전파한다. 이상에서 기술한 바와 같이, 프린지 전계는 구동 영역에 의해 대략 +/- 2 V로 변조된다. 이들 전계가 프린지 필드 전극(321)의 상부 전극에 의해 수신될 때, 신호의 대부분이 하부 전극으로 전달되는데, 그 이유는 픽셀(303)이 픽셀(301)과 동일하거나 유사한 표유 커패시턴스 및 저장 커패시턴스를 가지기 때문이다. xVcom(316)이 전하 증폭기(326)에 연결되고 가상 접지에 유지되어 있기 때문에, 주입되는 임의의 전하가 전하 증폭기의 출력 전압으로서 나타날 것이다. 이 출력 전압은 터치 감지 정보를 터치 감지 시스템에 제공한다. 예를 들어, 손가락(327)이 프린지 필드에 가깝게 될 때, 손가락은 일부 전계를 포착하고 이들을 접지시키며, 이로 인해 전계에 외란(disturbance)이 야기된다. 이 외란은 터치 시스템에 의해 전하 증폭기(326)의 출력 전압에서의 외란으로서 검출될 수 있다. 도 5b는 TFT(325)의 드레인에도 연결되어 있는 커패시터의 반쪽 전극에 들어오는, 픽셀(302)에 수신된 프린지 필드의 대략 90%가 전하 증폭기(326)로 전달될 것임을 보여준다. XVCOM(316)에 직접 연결되는 커패시터의 반쪽 전극에 들어오는 전하의 100%가 전하 증폭기(326)로 전달될 것이다. 각각의 전극에 들어오는 전하의 비율은 LCD 설계에 의존할 것이다. 비IPS의 경우, 손가락의 영향을 받는 전하의 거의 100%가 VCOM 전극에 들어올 것인데, 그 이유는 패턴화된 CF 플레이트가 손가락에 가장 가깝기 때문이다. IPS 유형 디스플레이의 경우, 이 비율은 절반 대 절반(half and half)에 더 가까울 것인데, 그 이유는 전극의 각각의 부분이 손가락과 마주하는 대략 동일한 면적(또는 1/4 대 3/4)을 가지기 때문이다. 어떤 서브-유형의 IPS 디스플레이의 경우, 프린지 전극이 동일 평면에 있지 않으며, 위쪽으로 마주하는 영역의 대부분은 VCOM 전극에 전용되어 있다.
도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b의 예시적인 구동 및 감지 동작은 명확함을 위해 단일 픽셀을 사용하여 기술되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른, 구동 영역 및 감지 영역의 어떤 예시적인 레이아웃 및 동작에 대해서는 도 6a 내지 도 6c, 도 7, 도 8a 내지 도 8c, 도 9a 내지 도 9c, 및 도 10을 참조하여 기술될 것이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, LCD 요소로서 그리고 터치 센서로서 동작하는 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀의 영역을 가지는 예시적인 터치 스크린(600)의 부분도를 나타낸 것이다. 도 6a의 일례에서, 8개의 열(a부터 h까지 표시됨) 및 6개의 행(1부터 6까지 표시됨)을 가지는 터치 스크린(600)이 도시되어 있지만, 임의의 수의 열 및 행이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 열-형상의 영역으로부터 열 a 내지 h이 형성될 수 있지만, 도 6a의 일레에서, 각각의 열의 한쪽은 각각의 열에 개별 섹션을 생성하도록 설계된 지그재그로 있는 엣지 및 노치를 포함한다. 행 1 내지 6 각각은 영역 내의 복수의 상이한 패치 또는 패드로부터 형성될 수 있으며, 각각의 패치는, 특정의 행에 있는 모든 패치가 경계 영역에 뻗어 있는 금속 배선(도 6a에 도시되어 있지 않음)을 통해 서로 연결될 수 있게 해주기 위해, 터치 스크린(600)의 경계 영역까지 뻗어 있는 하나 이상의 yVcom 라인을 통해 경계 영역에 연결되어 있다. 이들 금속 배선은 터치 스크린(600)의 한쪽에 있는 작은 영역으로 뻗어 있고 연성 회로(flex circuit; 602)에 연결될 수 있다. 도 6a의 일례에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 일반적으로 피라미드 형상의 구성으로 xVcom 라인 및 yVcom 라인에 단절부를 선택적으로 배치하는 것에 의해, 행을 형성하는 패치가 형성될 수 있다. 도 6a에서, 예를 들어, 열 a와 열 b 사이의 행 1-3에 대한 패치가 반전된 피라미드 구성(inverted pyramid configuration)으로 배열되어 있는 반면, 열 a와 열 b 사이의 행 4-6에 대한 패치는 직립 피라미드 구성(upright pyramid configuration)으로 배열되어 있다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 터치 스크린의 경계 영역에 뻗어 있는 금속 배선(604, 606)을 포함하는 예시적인 터치 스크린(600)의 부분도를 나타낸 것이다. 유의할 점은, 명확함을 위해, 도 6b에서의 경계 영역이 확대되어 있다는 것이다. 각각의 열 a-h는 열이 비아(도 6b에 도시되어 있지 않음)를 통해 금속 배선에 연결될 수 있게 해주는 확장된 yVcom 라인(들)(608)을 포함할 수 있다. 각각의 열의 각각의 측면은 각각의 열에 개별 섹션을 생성하도록 설계된 지그재그로 있는 엣지(614) 및 노치(616)를 포함하고 있다. 각각의 행 패치 1-6은 패치가 비아(도 6b에 도시되어 있지 않음)를 통해 금속 배선에 연결될 수 있게 해주는 확장된 yVcom 라인(들)(610)을 포함할 수 있다. yVcom 라인(610)은 특정의 행에 있는 각각의 패치가 서로 자체-연결(self-connected)될 수 있게 해줄 수 있다. 모든 금속 배선(604, 606)이 동일한 층에 형성되기 때문에, 이들 금속 배선 모두가 동일한 연성 회로(602)로 뻗어 있을 수 있다.
터치 스크린(600)이 상호 커패시턴스 터치 스크린으로서 동작되는 경우, 열 a-h 또는 행 1-6은 하나 이상의 자극 신호로 구동될 수 있고, 인접한 열 영역과 행 패치 사이에 프린지 전계선이 형성될 수 있다. 도 6b에서, 열 a와 행 패치 1(a-1) 사이의 전계선(612)만이 설명을 위해 도시되어 있지만, 어느 열 또는 행이 자극되고 있는지에 따라, 다른 인접한 열과 행 패치(예를 들어, a-2, b-4, g-5 등) 사이에 전계선이 형성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 각각의 행-열 패치 쌍(예를 들어, a-1, a-2, b-4, g-5 등)이 구동 영역으로부터 감지 영역으로 전하가 결합될 수 있는 2-영역 터치 픽셀 또는 센서를 나타낼 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 손가락이 이들 터치 픽셀 중 하나를 터치할 때, 터치 스크린의 커버를 넘어 뻗어 있는 프린지 전계선의 일부가 손가락에 의해 차단되고, 감지 영역에 결합된 전하의 양을 감소시킨다. 결합된 전하의 양의 이 감소는 얻어지는 터치 "이미지"를 결정하는 것의 일부로서 검출될 수 있다. 유의할 점은, 도 6b에 도시된 상호 커패시턴스 터치 스크린 설계에서, 별도의 기준 접지가 필요하지 않으며, 따라서 기판의 배면 상에 또는 별도의 기판 상에 제2 층이 필요하지 않다.
터치 스크린(600)은 또한 자기 커패시턴스 터치 스크린으로서 동작될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판의 배면 상에, 패치 및 열과 동일한 측면 상에 유전체에 의해 패치 및 열과 분리되어, 또는 별도의 기판 상에 기준 접지 평면이 형성될 수 있다. 자기 커패시턴스 터치 스크린에서, 각각의 터치 픽셀 또는 센서는 손가락의 존재로 인해 변경될 수 있는 기준 접지에 대한 자기 커패시턴스를 가진다. 자기 커패시턴스 실시예에서, 열 a-h의 자기 커패시턴스는 독립적으로 감지될 수 있고, 행 1-6의 자기 커패시턴스도 역시 독립적으로 감지될 수 있다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른, 터치 스크린의 경계 영역에 있는 금속 배선에 대한 열 및 행 패치의 예시적인 연결을 나타낸 것이다. 도 6c는 도 6b에 도시된 "상세 A"를 나타낸 것이며, yVcom 라인(608, 610)을 통해 금속 배선(618)에 연결된 열 "a" 및 행 패치 4-6을 나타내고 있다. yVcom 라인(608, 610)이 유전체 물질에 의해 금속 배선(618)으로부터 분리되어 있기 때문에, 유전체 물질에 형성된 비아(620)는 yVcom 라인이 금속 배선에 연결될 수 있게 해준다. 금속 배선(618)은 yVcom 라인과 동일한 층에 형성될 수 있다. 이 경우에, 부가의 공정 단계가 없을 것이며, 터치 배선이 LCD에서 종래에 있는 동일한 M1 및 M2 층에 뻗어 있을 수 있으며, 때때로 "게이트 금속" 및 "소스/드레인 금속"이라고도 한다. 또한, 유전체 절연층은 "내부층 유전체(inner layer dielectric)" 또는 "ILD"라고 할 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 열 엣지(614) 및 행 패치 4-6는 x-차원에서 지그재그로 있을 수 있는데, 그 이유는 행 패치 4 및 5를 연결시키는 yVcom 라인(610)을 포함하는 터치 픽셀에 대한 공간이 만들어져야만 하기 때문이다. (도 6c의 일례에서의 행 패치 4가 실제로 서로 붙어 있는 2개의 패치라는 것을 잘 알 것이다.) 최적의 터치 감도를 얻기 위해, 터치 픽셀(a-6, a-5, a-4)에서의 영역들의 면적이 균형을 이루게 하는 것이 바람직할 수 있다. 그렇지만, 열 "a"가 선형으로 유지되는 경우, 행 패치 6은 행 패치 5 또는 6보다 더 가늘 수 있고, 터치 픽셀(a-6)의 영역들 사이에 불균형이 야기될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 열 및 인접한 행 패치의 평면도를 나타낸 것이다. 터치 감지 회로의 범위 내에 있는 비교적 균일한 z-방향 터치 감도를 생성하기 위해 터치 픽셀(a-4, a-5, a-6)의 상호 커패시턴스 특성을 비교적 일정하게 만드는 것이 일반적으로 바람직할 수 있다. 그에 따라, 열 영역(a4, a5, a6)이 행 패치 영역(4, 5, 6)과 대략 동일해야만 한다. 이것을 달성하기 위해, 열 세그먼트(a4)의 면적이 열 세그먼트(a5, a6)의 면적과 일치하도록 열 섹션(a4, a5) 및 행 패치(4, 5)가 열 섹션(a6) 및 행 패치(6)와 비교하여 y-방향에서 축소될 수 있다. 환언하면, 터치 픽셀(a4-4)은 터치 픽셀(a6-6)보다 더 넓지만 더 짧을 수 있고, 더 좁지만 더 길 것이다.
터치 픽셀 또는 센서가 x-방향에서 약간 기울어지거나 오정렬될 수 있기 때문에, 터치 픽셀(a-6) 상에서의 최대화된 터치 이벤트의 x-좌표[예를 들어, 손가락이 터치 픽셀(a-6) 바로 위에 놓여 있음]가, 예를 들어, 터치 픽셀(a-4) 상에서의 최대화된 터치 이벤트의 x-좌표와 약간 다를 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 실시예에서, 터치 픽셀을 재매핑하고 왜곡을 제거하기 위해 이러한 오정렬이 소프트웨어 알고리즘에서 디와핑(de-warp)될 수 있다.
전형적인 터치 패널 격자 차원이 5.0 mm의 중심간 간격으로 배열된 터치 픽셀을 가질 수 있지만, 예를 들어, 약 6.0 mm의 중심간 간격을 가지는 보다 확산된 격자가 터치 스크린에서의 전기적 연결의 전체 수를 감소시키는 데 바람직할 수 있다. 그렇지만, 센서 패턴을 확산시키는 것은 오류있는 터치 판독을 야기할 수 있다.
도 8a는 손가락 터치의 x-좌표 대 넓은 간격을 가지는 단일 행에 있는 2개의 인접 터치 픽셀(a-5, b-5)에 대해 터치 픽셀에서 보는 상호 커패시턴스의 예시적인 그래프이다. 도 8a에서, 그래프(800)는 손가락 터치가 계속하여 좌에서 우로 이동할 때 터치 픽셀(a-5)에서 본 상호 커패시턴스를 나타낸 것이고, 그래프(802)는 손가락 터치가 계속하여 좌에서 우로 이동할 때 터치 픽셀(b-5)에서 본 상호 커패시턴스를 나타낸 것이다. 예상된 바와 같이, 손가락 터치가 터치 픽셀(a-5) 바로 위를 지나갈 때 터치 픽셀(a-5)에서 상호 커패시턴스(804)의 하락이 보이며, 손가락 터치가 터치 픽셀(b-5) 바로 위를 지나갈 때 터치 픽셀(b-5)에서 상호 커패시턴스(806)의 유사한 하락이 보인다. 라인(808)이 터치 이벤트를 검출하는 문턱값을 나타내는 경우, 도 8a는 손가락이 터치 스크린의 표면으로부터 결코 떨어지지 않을지라도, 810에서 손가락이 순간적으로 표면으로부터 떨어진 것처럼 잘못 보일 수 있다. 이 위치(810)는 2개의 확산된 터치 픽셀 사이의 대략 중간에 있는 지점을 나타낼 수 있다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른, 손가락 터치의 x-좌표 대 공간 보간이 제공된 넓은 간격을 가지는 단일 행에 있는 2개의 인접 터치 픽셀(a-5, b-5)에 대해 터치 픽셀에서 보는 상호 커패시턴스의 예시적인 그래프이다. 예상된 바와 같이, 손가락 터치가 터치 픽셀(a-5) 바로 위를 지나갈 때 터치 픽셀(a-5)에서 상호 커패시턴스(804)의 하락이 보이며, 손가락 터치가 터치 픽셀(b-5) 바로 위를 지나갈 때 터치 픽셀(b-5)에서 상호 커패시턴스(806)의 유사한 하락이 보인다. 그렇지만, 유의할 점은, 상호 커패시턴스의 상승 및 하강이 도 8a에서보다 더 점진적으로 일어난다는 것이다. 라인(808)이 터치 이벤트를 검출하는 문턱값을 나타내는 경우, 도 8b는 손가락이 터치 픽셀(a-5, b-5) 위를 좌에서 우로 이동할 때, 터치 픽셀(a-5 또는 b-5)에서 터치 이벤트가 항상 검출된다. 환언하면, 터치 이벤트의 "블러링"이 잘못된 터치 없음 판독의 발생을 방지하는 데 도움을 준다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 8b에 도시된 공간 블러링 또는 필터링의 일부 또는 전부를 생성하기 위해 터치 스크린의 커버 유리의 두께가 증가될 수 있다.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른, 보다 큰 터치 픽셀 간격에 대해 유용한 예시적인 열 및 인접한 행 패치 패턴의 평면도를 나타낸 것이다. 도 8c는 x-방향으로 긴 터치 픽셀 내에서 톱니 영역 엣지(sawtooth region edge)(812)가 이용되는 예시적인 실시예를 나타낸 것이다. 톱니 영역 엣지는, 터치 이벤트가 x-방향에서 더 큰 거리에 걸쳐 동일한 터치 픽셀에 의해 검출될 수 있도록, 프린지 전계선(814)이 x-방향에서 더 큰 영역에 걸쳐 존재할 수 있게 해줄 수 있다. 도 8c의 톱니 구성이 단지 일례이며, 꾸불꾸불한 엣지 등과 같은 다른 구성도 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이들 구성은 또한 터치 패턴을 유연하게 하고 도 8b에 도시된 바와 같이 인접한 터치 픽셀 간의 부가의 공간 필터링 및 보간을 생성할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른, 열(906) 및 다각형 영역의 행(블록)(902)으로서 형성된 감지(또는 구동) 영역(C0-C5)을 포함하는 예시적인 터치 스크린(900)을 나타낸 것이며, 여기서 각각의 블록 행은 개별 구동(또는 감지) 영역(R0-R7)을 형성한다. 도 9a의 일례에서, 연결용 yVcom 라인(904)은 블록의 한쪽을 따라서만 뻗어 있다[소위 "단일 이스케이프(single escape)" 구성]. 6개의 열 및 8개의 행을 갖는 터치 스크린(900)이 도시되어 있지만, 임의의 수의 열 및 행이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
특정의 행에 있는 블록들(902)을 서로 연결시키기 위해, 연결용 yVcom 라인(904)이 블록으로부터 단일 이스케이프 구성에서의 블록의 한쪽을 따라 특정의 버스 라인(910)으로 뻗어 있을 수 있다. 연결용 yVcom 라인과 열 사이의 용량성 결합을 감소시키기 위해, 연결용 yVcom 라인(904)과 인접한 열(906) 사이에 접지 격리 영역(ground isolation region)(908)이 형성될 수 있다. 각각의 버스 라인(910) 및 열(906)에 대한 연결부는 연성 회로(912)를 통해 터치 스크린(900)으로부터 나올 수 있다.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른, 도 9a의 예시적인 터치 스크린(900)의 일부분의 확대도를 나타낸 것으로서, 단일 이스케이프 구성에서의 연결용 yVcom 라인(904)을 사용하여 블록(902)이 어떻게 버스 라인(910)으로 뻗어 있을 수 있는지를 보여준다. 도 9b에서, 배선의 전체적인 저항을 균일화하고 구동 회로에서 보는 전체적인 용량성 부하를 최소화하기 위해, 보다 짧은 연결용 yVcom 라인(예를 들어, 배선 R2)보다 더 긴 연결부, 더 많은 yVcom 라인(904)(예를 들어, 배선 R7)이 사용될 수 있다.
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른, 열 C0 및 C1과 연관된 블록(902) 및 블록을 버스 라인(910)에 연결시키는 연결용 yVcom 라인(904)(기호로는 가는 선으로 나타냄)을 포함하는 도 9a의 예시적인 터치 스크린(900)의 일부분을 나타낸 것이다. 단지 설명을 위해 축척대로 그려져 있지 않고 도식적으로 그려져 있는 도 9b의 일례에서, 버스 라인 B0는 블록 R0C0(열 C0에 인접한 B0에 가장 가까운 블록) 및 블록 R0C1(열 C1에 인접한 B0에 가장 가까운 블록)에 연결된다. 버스 라인 B1은 블록 R1C0(열 C0에 인접한 B0에 그 다음으로 가장 가까운 블록) 및 블록(R1C1)(열 C1에 인접한 B0에 그 다음으로 가장 가까운 블록)에 연결된다. 버스 라인 B7이 블록 R7C0(열 C0에 인접한 B0로부터 가장 멀리 있는 블록) 및 블록 R7C1(열 C1에 인접한 B0로부터 가장 멀리 있는 블록)에 연결되도록 나머지 버스 라인들에 대해 이 패턴이 반복된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 연결용 yVcom 라인과 감지 영역 사이의 표유 커패시턴스를 추가로 감소시킬 수 있는 예시적인 지그재그 이중 보간된 터치 스크린(1000)의 일부분을 나타낸 것이다. 도 10의 일례에서, 구동(또는 감지)을 나타내는 다각형 영역(1002)은 일반적으로 오각형 형상이고 배향이 지그재그로 되어 있으며, 패널의 끝 부근에 있는 다각형 영역의 일부가 절단된 오각형이다. 감지(또는 구동) 영역(1004)은 지그재그 형상으로 되어 있으며, 감지(또는 구동) 영역과 오각형(1002) 사이에 접지 보호부(ground guard)(1006)를 가진다. 모든 연결용 yVcom 라인(1008)은 오각형(1002) 사이의 채널(1010)에 뻗어 있다. 상호 커패시턴스 실시예에서, 각각의 터치 픽셀 또는 센서는 전계선(1016)이 오각형과 인접한 감지(또는 구동) 영역(1004) 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다. 연결용 yVcom 라인(1008)이 어떤 감지(또는 구동) 영역(1004)을 따라 뻗어 있지 않고 그 대신에 오각형(1002) 사이에 뻗어 있기 때문에, 연결용 yVcom 라인(1008)과 감지(또는 구동) 영역(1004) 사이의 표유 커패시턴스가 최소화되고, 공간 교차-결합(spatial cross-coupling)도 역시 최소화된다. 이전에, 연결용 yVcom 라인(1008)과 감지(또는 구동) 영역(1004) 사이의 거리는 단지 접지 보호부(1006)의 폭이었지만, 도 10의 실시예에서, 이 거리는 접지 보호부의 폭 + 오각형(1002)의 폭(오각형의 형상의 길이를 따라 변함)이다.
도 10의 일례가 나타내는 바와 같이, 터치 스크린의 끝에 있는 행 R14에 대한 오각형은 절단될 수 있다. 그에 따라, R14에 대한 터치(1012)의 계산된 중심(centroid)이 y-방향에서 그의 진짜 위치로부터 오프셋되어 있을 수 있다. 그에 부가하여, 임의의 2개의 인접한 행에 대한 터치의 계산된 중심이 오프셋 거리만큼 x-방향에서 지그재그로(서로로부터 오프셋) 되어 있을 것이다. 그렇지만, 터치 픽셀을 재매핑하고 왜곡을 제거하기 위해 이러한 오정렬이 소프트웨어 알고리즘에서 디와핑될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예가 주로 상호 커패시턴스 터치 스크린과 관련하여 기술되어 있지만, 본 발명의 실시예가 또한 전술한 바와 같이 자기 커패시턴스 터치 스크린에도 적용가능하다는 것을 잘 알 것이다. 일부 실시예에서, 터치 스크린은 부가의 정보를 수집하기 위해 시간-멀티플렉싱 방식으로 상호 커패시턴스 및 자기 커패시턴스 측정 둘다를 사용할 수 있고, 각각의 측정 유형이 다른 측정 유형의 약점을 보완할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 예시적인 디스플레이, 및 디스플레이를 제조하는 공정에 대해 이제부터 도 11 내지 도 46을 참조하여 기술할 것이다. 도 11 내지 도 24는 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 예시적인 ECB(electrically controlled birefringence) LCD 디스플레이에 관한 것이다. 도 25 내지 도 34는 LTPS(low temperature polycrystalline silicon)를 사용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이에 관한 것이다. 도 35 내지 도 43은 LTPS를 사용하는 다른 예시적인 IPS LCD 디스플레이에 관한 것이다. 도 44 내지 도 55는 LTPS를 사용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 ECB LCD 디스플레이를 제조하는 예시적인 공정에 대해 이제부터 도 11 내지 도 18을 참조하여 기술할 것이다. 이들 도면은 ECB LCD 디스플레이의 제조 동안 2개의 픽셀, 즉 픽셀(1101) 및 픽셀(1102)을 처리하는 다양한 스테이지를 보여준다. 얻어지는 픽셀(1101, 1102)은 각각 도 1의 픽셀(101, 102)과 동등한 전기 회로를 형성한다.
도 11은 픽셀(1101, 1102)의 제1 금속층(M1)의 패턴화를 나타낸 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 픽셀(1102)에 대한 M1 층은 게이트(1155a), 게이트 라인(1113)의 일부분(1113b), 저장 커패시터의 하부 전극(1157b)[하부 전극(1157b)을 제외하고는 도시되어 있지 않음], 및 xVcom(1121)의 일부분(1121b)을 포함한다. 픽셀(1101)은 게이트(1105a), 저장 커패시터의 하부 전극(1107b)[하부 전극(1107b)을 제외하고는 도시되어 있지 않음], 게이트 라인(1113)의 일부분(1113a) 및 xVcom(1121)의 일부분(1121a)을 포함한다. 픽셀(1101)은 또한 부가의 일부분(1140)을 포함하는 yVcom(1123)의 일부분(1123a)을 포함한다. 일부분(1123a)은 연결 지점(1141) 및 연결 지점(1143)을 가진다. 도 11에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(1113) 및 xVcom(1121)은 x-방향에서 픽셀(1101, 1102) 둘다를 통해 뻗어 있다. 게이트 라인(1113)은 게이트(1105a, 1155a)에 연결되고, xVcom(1121)은 하부 전극(1107b, 1157b)에 연결된다. yVcom(1123)의 일부분(1123a)은 픽셀(1101)에서의 xVcom(1121)에 연결된다.
도 12는 픽셀(1101, 1102)을 제조하는 공정에서의 후속하는 패턴화 단계를 나타낸 것이며, 여기서 비정질 실리콘(a-Si)의 아일랜드 패턴이 형성된다. 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 픽셀(1102)의 반도체 부분(1201, 1203)이 픽셀(1101)의 반도체 부분(1205, 1207)과 약간 다르다는 것을 제외하고는, 픽셀에 대한 아일랜드 패턴이 유사하다. 예를 들어, 일부분(1205)은 일부분(1201)보다 약간 더 작다. 이것은 부분적으로 xVcom(1121)이 수직 방향(y-방향)에서 yVcom(1123)을 통해 다른 xVcom 라인과 연결될 수 있게 해주며, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술한다.
도 13은 픽셀(1101)에 형성된 연결부(1301, 1302)를 나타낸 것이다. 픽셀(1102)은 이러한 연결부를 포함하지 않는다. 연결부(1301, 1302)의 동작에 대해서는 도 14를 참조하여 이하에서 더 상세히 기술한다.
도 14는 픽셀(1101, 1102)의 제2 금속층(M2)의 패턴화를 나타낸 것이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 픽셀(1102)의 M2 층은 녹색 컬러 데이터 라인 Gdata(1417)의 일부분(1417a)(도 14에서 점선으로 나타냄), 소스(1455b), 드레인(1455c) 및 상부 전극(1457a)을 형성한다. 픽셀(1102)와 유사하게, 픽셀(1101)의 M2 층은 적색 컬러 데이터 라인 Rdata(1415)의 일부분(1415a)(도 14에서 점선으로 나타냄), 소스(1405b), 드레인(1405c) 및 상부 전극(1407a)을 형성한다. 픽셀(1101)의 M2 층은 또한 yVcom(1123)의 일부분(1423a, 1423b)(도 14에서 점선으로 도시됨)을 형성한다. 상부 전극(1407a)은 상부 전극(1457a)보다 작으며, 이는 일부분(1423a)이 픽셀(1101)의 M2 층에 형성될 수 있게 해준다. 일부분(1423a)은 연결 지점(1441)을 가지고 일부분(1423b)은 연결 지점(1443)을 가진다.
도 11, 도 13 및 도 14는 모두 픽셀(1101)이 수직 방향(y-방향)에서 xVcom(1121)을 다른 xVcom 라인들과 연결시키는 것을 가능하게 해주는 수직 공통 라인[yVcom(1415)]을 포함한다는 것을 나타낸다. 상세하게는, 이들 도면은 일부분(1423a)이 각각 연결 지점(1441, 1141)에서 연결부(1301)를 통해 일부분(1123a)에 연결되어 있다는 것을 나타내고 있다. 일부분(1123a)은 각각 지점(1143, 1443)에서 연결부(1302)를 통해 1423b에 연결된다. 따라서, 이들 도면은 yVcom(1123)의 연속적인 부분이 픽셀의 다수의 구조부를 연결함으로써 픽셀(1101)에 형성되는 것을 나타내고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, yVcom 일부분(1123a)은 xVcom 일부분(1121a)에 연결된다. 결과적으로, 이들 도면에 도시된 픽셀(1101)의 구조는 수직 방향에서 다수의 xVcom 라인을 연결하는 것을 가능하게 해준다.
도 15는 픽셀(1101, 1102)의 평탄화(PLN) 접점층(contact layers; 각각 1501, 1503)을 나타낸 것이다. 도 16은 픽셀(1101, 1102)의 반사체(REF)층(각각 1601, 1603)을 나타낸 것이다. 도 17은 픽셀(1101, 1102)의 패시베이션(PASS) 접점(각각 1701, 1703)을 나타낸 것이다. 도 18은 픽셀(1101, 1102)의 픽셀 전극(각각 1801, 1803)을 형성하는 반투명 전도성 물질(IPO 등)층을 나타낸 것이다.
도 19는 완성된 픽셀(1101, 1102)의 평면도를 나타낸 것이다. 도 20a 및 도 20b는 이들 도면에 도시된 평면도에 도시된 경로를 따라 절취된 완성된 픽셀(1101)의 측면도를 나타낸 것이다. 도 20c 및 도 20d는 도 19에 도시된 라인을 따라 픽셀(1102, 1101)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 20a는 픽셀(1101)의 측면도를 나타낸 것이다. 도 20a에 도시된 M1 층의 일부분은 게이트 라인 일부분(1113b), 게이트(1155a), 하부 전극(1157b) 및 xVcom 일부분(1121b)을 포함한다. 도 20a에 도시된 폴리-Si 층은 폴리-Si(1205) 및 폴리-Si(1201)를 포함한다. 도 20a에 도시된 M2 층은 소스(1455b), 드레인(1465c) 및 상부 전극(1457a)을 포함한다. 도 20a는 또한 평탄화층(1503), 반사체층(1603), 패시베이션 접점(1703), 및 투명 도체층(1103)도 나타내고 있다.
도 20b는 픽셀(1101)의 다른 측면도를 나타낸 것이다. 명확함을 위해, 평탄화 접점, 반사체, 패시베이션 접점, 및 투명 도체층이 동 도면에 도시되어 있지 않다. 도 20b에 도시된 M1 층은 게이트 라인 일부분(1113a), 게이트(1105a), 하부 전극(1107b) 및 xVcom 일부분(1121a)을 포함한다. 도 20b는 또한 픽셀(1101)과 동일한 구조를 가지는 인접한 픽셀(2001)을 나타내고 있다. 도 20b에 도시된 폴리-Si 층은 폴리-Si 일부분(1211) 및 폴리-Si 일부분(1207)을 포함한다. 도 20b에 도시된 M2 층은 소스(1405b), 드레인(1405c) 및 상부 전극(1407a)을 포함한다.
도 20c는 도 19에 도시된 라인을 따라 픽셀(1102)의 측면도를 나타낸 것이다. 도 20c에 도시된 M1 층은 게이트 라인 일부분(1113b), 게이트(1155a) 및 xVcom 일부분(1121b)을 포함한다. 도 20c는 M1 상부에 증착된 게이트 절연체(2003)를 나타내고 있다. 폴리-Si 일부분(1203) 및 부가의 폴리-Si 일부분도 역시 도 20c에 도시되어 있다.
도 20d는 도 19에 도시된 라인을 따라 픽셀(1101)의 측면도를 나타낸 것이다. 도 20d에 도시된 M1 층은 게이트 라인 일부분(1113a), 게이트(1105a), 및 xVcom 일부분(1121a)과의 교차점을 포함하는 yVcom 일부분(1123a)을 포함한다. 연결부(1301, 1302)는 yVcom 일부분(1123a)의 연결 지점(1141, 1143)과 각각 접촉한다. 도 20d는 또한 게이트 절연체층(2005) 및 폴리-Si 일부분(1209)도 나타내고 있다. 도 20d에 도시된 M2 층은 연결 지점(1441)에서 연결부(1301)와 연결되는 yVcom 일부분(1423a) 및 연결 지점(1443)에서 연결부(1302)와 연결되는 yVcom 일부분(1423b)을 포함하고 있다. 수직 공통 라인 yVcom(1123)(도 20d에서 점선으로 도시되어 있음)은 yVcom 일부분(1423a), 연결부(1301), yVcom 일부분(1123a), 연결부(1302) 및 yVcom 일부분(1423b)으로서 픽셀(1181)을 통해 뻗어 있다. 도 20d는 또한 픽셀(1101)과 똑같은 구조를 포함하는 인접한 픽셀의 일부분을 나타내고 있다. 상세하게는, 인접한 픽셀은 연결부를 통해 xVcom 일부분에 연결되는 yVcom 일부분을 포함하고 있다. 따라서, 도 20d는 xVcom 일부분(1121a)이 yVcom 라인에 의해 인접한 픽셀 xVcom 일부분에 연결될 수 있다는 것을 나타내고 있다.
도 21 및 도 22는 픽셀(1101, 1102)의 저장 커패시턴스의 비교 분석을 나타낸 것이다. 픽셀(1102)의 총 저장 커패시턴스(Cstore)는 다음과 같다:
Figure 112011051143415-pct00001
여기서, CM1/M2는 픽셀(1102)의 상부 전극(1457a) 및 하부 전극(1157b)와 같은 중첩하는 M1 및 M2 층의 커패시턴스이고,
CM1/ITO는 제1 금속층과 투명 도체층의 중첩하는 영역 사이의 커패시턴스이다.
예를 들어, 도 21은 커패시턴스 CM1/M2가 얻어지는 제1 및 제2 금속층의 중첩하는 영역을 나타내고 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 픽셀(1102)의 CM1/M2는 제1 및 제2 금속층의 대략 360 제곱 마이크로미터의 중첩으로부터 얻어진다. 이제 도 22를 참조하면, 픽셀(1102)의 강조된 부분은 CM1/ITO가 얻어지는 제1 금속층 및 투명 도체층의 중첩하는 영역을 나타낸다. 도 22에 도시된 바와 같이, 총 중첩은 대략 360 제곱 마이크로미터이다.
이와 달리, 픽셀(1101)의 총 커패시턴스는 다음과 같다:
Figure 112011051143415-pct00002
여기서, CM1 / M2 및 CM1 / ITO는 상기한 바와 같이 정의되고,
CM2/ITO는 제2 금속층과 투명 도체층의 중첩으로부터 얻어지는 커패시턴스이다.
픽셀(1101)에 대한 저장 커패시턴스 수식에서의 부가의 항인 CM2/ITO는 투명 도체층과 중첩하는 픽셀(1101)에서의 제2 금속층의 부가의 영역으로 인한 것이다. 도 21 및 도 22는 수학식 2의 항이 얻어지는 픽셀(1101)에서의 중첩하는 금속의 영역을 나타내고 있다. 도 21은 대략 503 제곱 마이크로미터인 픽셀(1101)에서의 제1 및 제2 금속층의 중첩하는 영역을 나타내고 있다. 도 22는 대략 360 제곱 마이크로미터인 픽셀(1101)에서의 제1 금속층과 투명 도체층의 중첩하는 영역을 나타내고 있다. 도 22는 또한 대략 81 제곱 마이크로미터인 제2 금속층과 투명 도체층의 중첩하는 영역을 나타내고 있다. 따라서, 픽셀(1101)의 제1 및 제2 금속층의 중첩 영역이 픽셀(1102)의 대응하는 영역보다 작은 반면, 픽셀(1101)이 픽셀(1102)이 갖지 않는 추가의 영역 중첩을 가진다는 것이 도 21 및 도 22로부터 명백하다. 상세하게는, 픽셀(1101)에서의 제2 금속층과 투명 도체층의 중첩은 부가의 81 제곱 마이크로미터를 제공하고, 이는 또한 픽셀(1101)의 저장 커패시턴스에 대한 부가의 양의 커패시턴스를 제공한다.
도 23은 픽셀(1101, 1102)에 대한 개구비 추정을 나타낸 것이다. 픽셀(1101)은 41.4%의 개구비를 갖는다. 픽셀(1102)은 44.4%의 개구비를 갖는다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 수정을 나타낸 것이다. 수정의 결과로서, 시스템에서의 상이한 픽셀의 개구비가 보다 유사하게 될 수 있으며, 이는 디스플레이의 외관을 향상시킬 수 있다. 픽셀(1102)과 유사하게, 픽셀(2401, 2405)은 y-방향에서 연결 부분을 포함하지 않는다. 한편, 픽셀(2403)은, 픽셀(1101)과 유사하게, y-방향에서 연결 부분을 포함한다.
도 25 내지 도 34는 LTPS(low temperature polycrystalline silicon)를 사용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따라 LTPS를 사용하여 IPS LCD 디스플레이를 제조하는 예시적인 공정에 대해 이제부터 도 25 내지 도 31을 참조하여 기술할 것이다. 이들 도면은 LTPS를 사용하는 IPS LCD 디스플레이의 제조 동안 2개의 픽셀, 즉 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)을 처리하는 다양한 스테이지를 보여준다. 얻어지는 픽셀(2501, 2502)은 각각 도 1의 픽셀(101, 102)과 동등한 전기 회로를 형성한다. 도 25 내지 도 30에 도시된 처리의 스테이지가 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)에 대해 동일하기 때문에, 이들 도면 각각에서 단지 하나의 픽셀이 도시되어 있다. 그렇지만, 도 25 내지 도 30에 도시된 처리의 스테이지가 픽셀(2501) 및 픽셀(2502) 둘다에 적용된다는 것을 잘 알 것이다.
도 25는 픽셀(2501, 2502)의 폴리-Si 층의 패턴화를 나타낸 것이다. 반도체 부분(2505, 2507, 2509)은 TFT의 활성 영역을 형성하고, 각각 소스, 게이트 및 드레인으로서 역할한다.
도 26은 픽셀(2501, 2502)의 제1 금속층(M1)이 형성되는 픽셀(2501, 2502)을 제조하는 공정에서의 후속하는 패턴화 단계를 나타낸 것이다. 도 26에 도시된 바와 같이, 픽셀(2501/2502)에 대한 M1 층은 게이트(2605a), 게이트 라인(2613)의 일부분(2613a)(점선으로 도시되어 있음), 및 xVcom(2621)의 일부분(2621a)을 포함한다. 일부분(2621a)은 연결 지점(2623)을 포함한다. 게이트 라인(2613) 및 xVcom(2621)은 x-방향에서 인접해 있는 픽셀을 통해 뻗어 있다.
도 27은 일부분(2505), 일부분(2509) 및 연결 지점(2623)에 각각 연결하기 위해 픽셀(2501/2502)에 형성된 비아(2701, 2703, 2705)를 나타내고 있다.
도 28은 픽셀(2501/2502)의 제2 금속층(M2)의 패턴화를 나타낸 것이다. 도 28에 도시된 바와 같이, 픽셀의 M2 층은, 예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색 컬러 데이터를 전달할 수 있는 컬러 데이터 라인(2817)의 일부분(2817a)(도 28에서 점선으로 나타냄)을 형성한다. 일부분(2817a)은 비아(2701)를 통해 일부분(2505)에 연결되는 연결부(2819)를 포함한다. M2 층은 또한 비아(2703)를 통해 일부분(2509)과의 연결부(2821)를 형성하고, 비아(2705)를 통해 연결 지점(2623)에의 연결부(2823)를 형성한다.
도 29는 픽셀(2501/2502) 상에 형성된 ITO와 같은 투명 전도성 물질의 제1 층을 나타내고 있다. 제1 투명 도체층은 픽셀 전극(2901)을 포함한다. 도 29는 또한 x-방향에서 인접한 픽셀의 픽셀 전극의 일부분(2905), 및 y-방향에서 인접한 픽셀의 픽셀 전극의 일부분(2907)을 나타내고 있다. 도 29는 또한 연결 지점(2623)을 통해 이하에서 기술되는 공통 ITO 층과 xVcom(2621) 사이의 연결부 및 도 30에 도시된 연결부(3001)를 형성하는 연결부(2903)를 나타내고 있다.
도 31은 픽셀(2501) 및 픽셀(2502) 상에 형성된 ITO와 같은 투명 도체의 제2 층을 나타내고 있다. 픽셀(2502) 상의 제2 층은 연결부(3001, 2903)를 통해 xVcom(2621)에 연결되는 연결 지점(3153) 및 연결 지점(2623)을 포함하는 공통 전극(3151)을 형성한다. 도 31은 또한 y-방향에서 인접한 픽셀의 공통 전극의 일부분(3155)을 나타내고 있다. 픽셀(2502)과 마찬가지로, 픽셀(2501)은 제2 투명 도체층으로 이루어진 공통 전극(3101)을 포함하고 있다. 이와 마찬가지로, 공통 전극(3101)은 연결부(3001, 2903)를 통해 xVcom(2621)에 연결되는 연결 지점(3103) 및 연결 지점(2623)을 포함한다. 그렇지만, 픽셀(2501)은 또한 공통 전극(3101)과 y-방향에서 인접한 픽셀의 공통 전극(3105) 사이의 연결부(3107)를 포함한다. 이러한 방식으로, yVcom 라인(3109)을 형성하기 위해 픽셀의 공통 전극이 y-방향에서 연결될 수 있다. 공통 전극(3101)이 xVcom(2621)에 연결되고, xVcom(2621)이 x-방향에서 다른 픽셀의 공통 전극에 연결되기 때문에, 픽셀의 영역의 공통 전극이 모두 연결되어 터치 감지 요소를 형성할 수 있다. 이전의 예시적인 실시예와 유사하게, xVcom 라인 및 yVcom 라인에서의 단절부는 터치 센서의 어레이로서 형성될 수 있는 서로 연결된 공통 전극의 개별 영역을 생성할 수 있다.
도 32는 완성된 픽셀(2501, 2502)의 평면도를 나타낸 것이다. 도 33은 동 도면에 도시된 평면도에 도시된 라인를 따라 절취된 완성된 픽셀(2501)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 34는 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)의 저장 커패시턴스를 나타낸 것이다.
도 35 내지 도 43은 LTPS를 사용하는 다른 예시적인 IPS LCD 디스플레이에 관한 것이다. 이 일례에서, yVcom 라인은 (yVcom 라인이 공통 ITO 층에 형성되는 이전의 예시적인 IPS LCD 디스플레이와 비교하여) M2 층에 형성된다. 본 발명의 실시예에 따른 M2 층 yVcom 라인을 갖는 LTPS를 사용하는 IPS LCD 디스플레이를 제조하는 예시적인 공정에 대해 이제부터 도 35 내지 도 41을 참조하여 기술할 것이다. 이들 도면은 예시적인 IPS LCD 디스플레이의 제조 동안 2개의 픽셀, 즉 픽셀(3501) 및 픽셀(3502)을 처리하는 다양한 스테이지를 보여준다. 얻어지는 픽셀(3501, 3502)은 각각 도 1의 픽셀(101, 102)과 동등한 전기 회로를 형성한다.
도 35는 픽셀(3501, 3502)의 폴리-Si 층의 패턴화를 나타낸 것이다. 반도체 부분(3505, 3507, 3509)은 픽셀(3501)의 TFT의 활성 영역을 형성하고, 각각 소스, 게이트 및 드레인으로서 역할한다. 이와 마찬가지로, 반도체 부분(3506, 3508, 3510)은 픽셀(3502)의 소스, 게이트 및 드레인이다. 도 35는 또한 픽셀(3501)이 픽셀(3502)의 폭 W보다 약간 더 큰 (x-방향에서의) 폭 W'를 갖는다는 것을 나타내고 있다.
도 36은 픽셀(3501, 3502)의 제1 금속층(M1)이 형성되는 픽셀(3501, 3502)을 제조하는 공정에서의 후속하는 패턴화 단계를 나타낸 것이다. 도 36에 도시된 바와 같이, 픽셀(3501, 3502)에 대한 M1 층은 게이트(3605a, 3606a), 게이트 라인(3613)의 일부분(3613a, 3613b)(점선으로 도시되어 있음), 및 xVcom(3621)의 일부분(3621a, 3621b)을 포함한다. 일부분(3621a, 3622a)은 각각 연결 지점(3623, 3624)을 포함한다. 게이트 라인(3613) 및 xVcom(3621)은 x-방향에서 인접해 있는 픽셀을 통해 뻗어 있다.
도 37은 일부분(3505), 일부분(3509) 및 연결 지점(3623)에 각각 연결하기 위해 픽셀(3501)에 형성된 비아(3701, 3703, 3705)를 나타내고 있다. 비아(3702, 3704, 3706)는 일부분(3506), 일부분(3510) 및 연결 지점(3624)에 각각 연결하기 위해 픽셀(3502)에 형성된다.
도 38은 픽셀(3501, 3502)의 제2 금속층(M2)의 패턴화를 나타낸 것이다. 픽셀(3501)의 경우, M2 층은, 예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색 컬러 데이터를 전달할 수 있는 컬러 데이터 라인(3817)의 일부분(3817a)(도 38에서 점선으로 나타냄)을 형성한다. 일부분(3817a)은 비아(3701)를 통해 일부분(3505)에 연결되는 연결부(3819)를 포함한다. 픽셀(3501)은 또한 비아(3705)를 통해 연결 지점(3623)에 대한 연결부(3823)를 포함하는 yVcom(3830)의 일부분(3830a)(점선으로 나타냄)을 포함한다. 따라서, yVcom(3830)은 xVcom(3621)에 연결된다. 픽셀(3501)은 또한 비아(3703)를 통한 일부분(3509)과의 연결부(3821)를 포함한다.
yVcom(3830)이 xVcom(3621)에 연결되고, xVcom(3621)이 x-방향에서 다른 픽셀의 공통 전극에 연결되기 때문에, 픽셀의 영역의 공통 전극이 모두 연결되어 터치 감지 요소를 형성할 수 있다. 이전의 예시적인 실시예와 유사하게, xVcom 라인 및 yVcom 라인에서의 단절부는 터치 센서의 어레이로서 형성될 수 있는 서로 연결된 공통 전극의 개별 영역을 생성할 수 있다.
픽셀(3502)의 경우, M2 층은, 예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색 컬러 데이터를 전달할 수 있는 컬러 데이터 라인(3818)의 일부분(3818a)(도 38에서 점선으로 나타냄)을 형성한다. 일부분(3818a)은 비아(3702)를 통해 일부분(3506)에 연결되는 연결부(3820)를 포함한다. 픽셀(3501)은 또한 비아(3706)를 통해 연결 지점(3624)과의 연결부(3824)를 형성하고, 비아(3704)를 통해 일부분(3510)과의 연결부(3822)를 형성한다.
도 39는 픽셀(3501, 3502) 상에 형성된 ITO와 같은 투명 전도성 물질의 제1 층을 나타내고 있다. 제1 투명 도체층은 픽셀 전극(3901, 3905)을 포함한다. 도 39는 또한 연결 지점(3623, 3624)을 통해 이하에서 기술되는 공통 ITO 층과 xVcom(3621) 사이의 연결부 및 도 40에 도시된 연결부(4001, 4002)를 각각 형성하는 연결부(3903, 3907)를 나타내고 있다.
도 41은 픽셀(3501) 및 픽셀(3502) 상에 형성된 ITO와 같은 투명 도체의 제2 층을 나타내고 있다. 픽셀(3502) 상의 제2 층은 연결부(4002, 3907)를 통해 xVcom(3621)에 연결되는 연결 지점(4105) 및 연결 지점(3624)을 포함하는 공통 전극(4107)을 형성한다. 픽셀(3502)과 마찬가지로, 픽셀(3501)은 제2 투명 도체층으로 이루어진 공통 전극(4101)을 포함하고 있다. 이와 마찬가지로, 공통 전극(4101)은 연결부(4001, 3903)를 통해 xVcom(3621)에 연결되는 연결 지점(4103) 및 연결 지점(3623)을 포함한다.
도 42는 완성된 픽셀(3501, 3502)의 평면도를 나타낸 것이다. 도 43은 동 도면에 도시된 평면도에 도시된 라인를 따라 절취된 완성된 픽셀(3501)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 44 내지 도 55는 LTPS를 사용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이에 관한 것이다. 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 ECB LCD 디스플레이(도 11 내지 도 24에 도시됨)와 같이, LTPS를 사용하는 ECB LCD 디스플레이를 제조하는 공정은 y-방향에서 픽셀의 저장 커패시터를 연결시키는 yVcom 라인을 형성하기 위해 비아 및 부가의 M2 라인을 구성하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 ECB LCD 디스플레이를 제조하는 예시적인 공정에 대해 이제부터 도 44 내지 도 50을 참조하여 기술할 것이다. 도 44는 폴리-Si 반도체 층을 나타낸 것이다. 도 45는 제1 금속층(M1)을 나타낸 것이다. 도 46은 4601 및 4602를 포함하는 연결부를 나타낸 것이다. 도 47은 제2 금속층(M2)을 나타낸 것이다. 연결부(4601, 4602)는 이들 도면에 도시된 바와 같이 yVcom 라인을 형성하기 위해 M1과 M2를 연결시킨다. 도 48 내지 도 50은 각각 연결부층, 반사체층, 및 ITO 층을 나타낸 것이다. 도 51은 y-방향에서 연결을 가능하게 해주는 yVcom 일부분을 포함하는 완성된 픽셀을 나타낸 것이다. 도 52는 도 52에 도시된 평면도에 도시된 라인를 따라 픽셀(5101)의 측면도를 나타낸 것이다. 도 53은 픽셀(5101)의 저장 커패시턴스의 계산을 나타낸 것이다. 도 54는 yVcom 라인을 포함하지 않는 픽셀(5403) 및 픽셀(5101)의 개구비 추정을 나타낸 것이다. 도 55는 픽셀의 개구비를 균일화하는 데 도움을 주기 위해 어떤 금속, M1, M2 및/또는 ITO 층의 이러한 일부분이 천이될 수 있다는 것을 나타내고 있다.
도 56은 본 발명의 실시예에 따른, 접지된 분리물 영역(separator region)을 포함하는 예시적인 터치 스크린(5600)의 일부분을 나타낸 것이다. 전술한 일부 실시예와 유사하게, 터치 스크린(5600)은 구동을 위한 영역(5601, 5602) 및 감지를 위한 영역(5603, 5604)을 포함하고 있다. 구동 영역은 구동 라인(5611, 5612)에 연결되어 있고, 감지 영역은 감지 라인(5613, 5614)에 연결되어 있다. 터치 스크린은 또한 접지되어 있는, 전술한 바와 같은, 서로 연결된 저장 커패시터를 갖는 픽셀의 영역인 접지된 분리물 영역(5605)을 포함하고 있다. 접지된 분리물 영역(5605)은 터치 픽셀 영역을 전기적으로 격리시키는 데 도움을 줄 수 있고, 터치 스크린(5600)에 의한 터치의 검출을 향상시킬 수 있다. 접지된 분리물 영역은, 예를 들어, 터치 스크린 전체에 걸쳐 균일한 간격으로 있을 수 있다.
도 57은 도 56의 라인 A-A를 따른 측면도로서, 커버(5701), 접착제(5702), 편광기(5703), 고저항(R) 차폐물(5704), 컬러 필터 유리(5705), 구동 영역(5601, 5602), 감지 영역(5603, 5604), 접지된 분리물 영역(5605), TFT 유리(5706) 및 제2 편광기(5707)를 포함하는 터치 스크린(5600)의 일부분을 나타내고 있다. 예를 들어, IPS LCD 픽셀을 사용하는 터치 스크린에서 고저항 차폐물(5704)과 같은 고저항 차폐물이 사용될 수 있다. 고저항 차폐물은 디스플레이 근방에서의 저주파수/DC 전압이 디스플레이의 동작을 방해하지 못하도록 차단하는 데 도움이 될 수 있다. 동시에, 고저항 차폐물은 용량성 터치 감지를 위해 통상적으로 사용되는 것과 같은 고주파 신호가 차폐물을 침투할 수 있게 해줄 수 있다. 따라서, 고저항 차폐물은 디스플레이를 차폐시키는 데 도움을 줄 수 있으면서 여전히 디스플레이가 터치 이벤트를 감지할 수 있게 해준다. 고저항 차폐물은, 예를 들어, 초고저항 유기 물질, 탄소 나노튜브 등으로 이루어져 있을 수 있고, 100 메가오옴/□(Mega-ohms per square) 내지 10 기가오옴/□(Giga-ohms per square)의 범위의 저항을 가질 수 있다.
도 58은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 터치 스크린(5800)에서의 일부분의 측면도를 나타낸 것이다. 터치 스크린(5800)은 컬러 필터 유리(5801), 픽셀층(5803)[적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 픽셀과 도 59에 도시된 것과 같은 블랙 마스크의 블랙 마스크 라인을 포함함]을 포함한다. 터치 스크린(5800)은 또한 블랙 마스크 라인 아래에 금속 라인(5805)을 포함한다. 금속 라인(5805)은, 예를 들어, 픽셀의 영역과 터치 스크린의 경계에 있는 버스 라인 사이에 저저항 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 종래의 LCD 비IPS 디스플레이에서, 통상적으로 CF 유리 상에 있는 공통 전극은 하나의 ITO 시트이다. 따라서, 이 공통 전극의 저항은 아주 낮다. 예를 들어, 종래의 LCD는 대략 100 오옴/□(ohms per square)의 저항을 가지는 ITO의 공통 전극을 가질 수 있다. 그렇지만, 상기 일부 실시예에서, 공통 전극은 비교적 얇은 경로를 통해 공유 공통 라인에 연결되어 있는 영역들로 "나누어(broken up)"진다. 픽셀의 영역과 공유 공통 전극 라인 사이의 연결부는 비교적 높은 저항을 가질 수 있으며, 그 영역이 공유 공통 라인이 존재할 수 있는 터치 스크린의 경계로부터 더 멀리 떨어져 있는 경우 특히 그렇다. 금속 라인(5805)은 이러한 영역으로의 경로의 저항을 낮추는 데 도움을 줄 수 있다. 블랙 마스크 아래에 금속 라인(5805)을 배치하는 것은, 예를 들어, 픽셀 개구비에 대한 금속 라인의 영향을 감소시킬 수 있다.
도 59는 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 블랙 마스크 레이아웃을 나타낸 것이다. 블랙 마스크(5901)는 yVcom 라인 및 컬러 데이터 라인을 차폐시킨다. 마스크(5901)는 상이한 영역 사이의 잠재적인 LCD 아티팩트를 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 마스크(5902)는 컬러 데이터 라인을 차폐시킨다. 2개의 라인을 덮고 있는 마스크(5901)는 마스크(5902)보다 더 넓다.
상기 실시예에서 논의된 바와 같이, 적어도 어떤 픽셀이 xVcom 라인 및/또는 yVcom 라인을 포함한다. 이들 라인은 일반적으로 다양한 디스플레이 픽셀의 커패시터를 연결하여 터치 감지를 위해 사용되는 더 큰 터치 영역[예를 들어, 도 2a의 영역(207, 205) 및 도 2b의 영역(257, 255)]을 형성하는 데 사용된다.
전술한 실시예에서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 게이트 라인 및 데이터 라인과 동일한 층에 배치된다. 보다 구체적으로는, xVcom 라인은 게이트 라인과 동일한 층에 배치되고[예를 들어, 도 11의 요소(1121a, 1121b)를 참조할 것], yVcom 라인은 2개의 층, 즉 게이트 라인의 층 및 데이터 라인의 층에 걸쳐 있다[예를 들어, 도 11의 요소(1123a) 및 도 12의 요소(1423a, 1423b)를 참조할 것].
xVcom 라인 및 yVcom 라인은 보다 낮은 저항을 제공하기 위해 불투명 도체(불투명 금속 등)로 이루어져 있을 수 있다. 그렇지만, 상기한 실시예에서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 디스플레이의 개구부를 감소시킬 수 있다. 상기한 실시예가 개구부 감소를 최소화하려고 시도하고 있지만, xVcom 라인 및 yVcom 라인을 수용하기 위해 표준의 비터치 지원 디스플레이와 비교하여 어떤 감소가 여전히 필요할 수 있다.
본 명세서에서 논의된 대안의 실시예는, 개구부의 어떤 감소도 없이 또는, 다른 대안으로서, 최소한의 감소로, xVcom 라인 및 yVcom 라인이 수용될 수 있다는 것을 제공한다. 이것은 xVcom 라인 및 yVcom 라인을 게이트 라인 및 데이터 라인과 상이한 층에 배치하고 xVcom 라인 및 yVcom 라인이 각자의 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩하도록 함으로써 달성될 수 있다. 따라서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 각자의 게이트 라인 및 데이터 라인 상부에 또는 그 하부에 배치될 수 있고, 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 아직 야기되지 않은 개구부의 어떤 감소도 야기하지 않을 것이다. 따라서, 터치 기능의 추가 또는, 환언하면, xVcom 라인 및 yVcom 라인의 추가는 개구부의 어떤 감소도 야기해서는 안된다.
따라서, 일반적으로, 본 발명의 실시예는 디스플레이 기능을 위해 사용되는 다양한 불투명 디스플레이 요소와 상이한 층에 배치되어 있는 터치 감지를 위해 사용되는 공통 라인을 특징으로 할 수 있으며, 이 공통 라인은 디스플레이 요소가 실질적으로 공통 라인과 중첩하도록 배열되어 있다. 공통 라인은 다양한 디스플레이 픽셀에 대해 사용되는 저장 커패시터의 일부인 각자의 저장 전극에 연결될 수 있다. 따라서, 공통 라인에 연결된 저장 전극은 이중 기능을 수행할 수 있으며, 즉 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용될 수 있다.
이러한 일 실시예의 일례가 도 60에 도시되어 있다. 도 60은 디스플레이의 3개의 예시적인 층을 나타낸 것이다. 제1 층(6001)은 게이트 라인(6002)을 포함한다. 제2 층(6003)은 데이터 라인(6004)을 포함한다. 제1 및 제2 층은, 예를 들어, M1 및 M2 층일 수 있다. 제3 층(6005)은 게이트 라인(6002)과 중첩하도록 배치되어 있는 xVcom 라인(6006) 및 데이터 라인(6004)과 중첩하도록 배치되어 있는 yVcom 라인(6007)을 포함한다. xVcom 라인 및 yVcom 라인은 동일한 층에 배치되고 영역(6008)에서 연결될 수 있다. 층(6001, 6003, 6005)이 인접해 있을 필요가 없지만, 유전체 또는 기타 층에 의해 서로 분리되어 있을 수 있다. 따라서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 자신들과 중첩하는 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결될 필요가 없다.
xVcom 라인 및 yVcom 라인은 게이트 라인 및 데이터 라인 상부에 있을 필요가 없다. 이들은 다른 대안으로서 게이트 라인 및 데이터 라인 아래에 있거나 게이트 라인과 데이터 라인 사이의 층에 배치될 수 있다. xVcom 라인 및 yVcom 라인은 픽셀 저장 커패시터(또는 그의 전극)에 연결될 수 있다. 이것은 이들 라인을 동일한 층에서 저장 커패시터의 전극에 인접하게 배치함으로써 또는 저장 커패시터의 전극의 바로 상부에 또는 하부에 xVcom 라인 및 yVcom 라인을 배치함으로써 비아를 통해 달성될 수 있다. 게다가, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 상이한 층에 배치될 수 있고, 비아를 통해 서로 연결될 수 있다.
따라서, 각자의 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩하는 xVcom 라인 및 yVcom 라인을 제공함으로써, 본 발명의 실시예는 xVcom 라인 및 yVcom 라인(또는 공통 라인)의 추가가 디스플레이의 개구부를 감소시키지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 각자의 xVcom 라인 및 yVcom 라인과 게이트 라인 또는 데이터 라인 간의 정확한 중첩을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, xVcom 라인 또는 yVcom 라인은 각자의 게이트 라인 또는 데이터 라인보다 좁거나, 넓거나 또는 약간 변위되어 있을 수 있다. 게다가, 공통 라인은, 그의 추가가 상당한 개구부의 감소를 야기하지 않도록 하기 위해, 게이트 라인 또는 데이터 라인과 중첩할 필요가 있을 뿐만 아니라 디스플레이 기능을 위해 필요한 임의의 다른 불투명 요소(예를 들어, 픽셀 트랜지스터 등)와 중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 공통 라인의 추가가 개구부의 상당한 감소를 야기하지 않도록 하기 위해, 공통 라인이 디스플레이 내의 다른 불투명 요소(들)와 실질적으로 중첩하는 것으로 충분하다. 예를 들어, 중첩은 공통 라인의 70%만이 각자의 다른 불투명 라인 또는 요소의 바로 상부에 또는 하부에 있도록 하는 것일 수 있다.
유의할 점은, 이 개시 내용에서, 중첩(overlap)이라는 용어가 불투명 요소(opaque element)(게이트 라인, 데이터 라인 또는 다른 요소 등)가 공통 라인을 "덮을" 수 있는 것을 말한다는 것이다. 따라서, 상당한 중첩은 공통 라인의 특정의 유효 퍼센트(significant percentage)(예를 들어, 70% 등)가 다른 불투명 요소에 의해 덮여 있다는 것을 나타낼 수 있고, 공통 라인 전체가 덮여 있을 때 완전 중첩(실질적인 중첩을 포함함)이 일어난다. 중첩이라는 용어에서, 본 명세서에 정의된 바와 같이, 공통 라인이 다른 불투명 요소(들) 상부에 또는 그 하부에 배치되는지가 중요할 필요는 없다. 게다가, 다른 요소가 공통 라인을 덮을 수 있다는 것만으로 충분한 것으로 생각될 수 있다. 공통 라인이 다른 요소의 많은 부분을 덮지 못하는 경우, 이것이 중첩을 판정하는 데 관련성이 있는 것으로 생각될 필요는 없다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예는 FFS TFT 디스플레이에 관한 것이다. 공지된 바와 같이, FFS TFT 디스플레이가 그의 공통 전극 및 픽셀 전극의 상대적 배치와 관련하여 2가지 가능한 구성으로 제공될 수 있다. 이들은 공통 전극이 픽셀 전극의 상부에 배치되는 "공통 상부(common on top)" 구성 및 픽셀 전극이 공통 전극의 상부에 배치되는 "픽셀 상부(pixel on top)" 구성이라고 한다. 도 61a 및 도 61b는 이들 구성을 더 상세히 나타낸 것이다. 도 61a는 픽셀 전극 상부(pixel electrode on top) 구성을 나타낸 것이고, 도 61b는 공통 전극 상부(common electrode on top) 구성을 나타낸 것이다. 유의할 점은, 명확함을 향상시키기 위해, 도 61a 및 도 61b가 게이트 라인 및 데이터 라인, 트랜지스터 등과 같은 디스플레이의 다른 공지의 요소를 도시하고 있지 않다는 것이다.
도 61a에서, 공통 전극은 전극(6100)이다. 다수의 픽셀 전극(6101-6104)이 공통 전극의 상부에 배치될 수 있다. 각각의 픽셀 전극은 2개 이상의 "핑거" 또는 확장부를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 핑거(6105, 6106, 6107)는 픽셀 전극(6102)의 일부일 수 있다. 단일 픽셀 전극의 핑거는 단일 전극을 형성하기 위해 상호연결될 수 있다(이 연결이 도 61a의 단면에 도시되어 있지 않음). 픽셀 전극이 공통 전극(6100)과 상이한 전압에 있을 때, 픽셀 전극과 공통 전극 사이에 전계가 나타난다. 이들 중 일부는 픽셀 전극 상부에 뻗어 있고[예를 들어, 전극(6101)의 전계(6108)], 픽셀 전극과 연관된 픽셀의 가시 상태를 변경하기 위해 픽셀 전극 상부의 액정을 제어할 수 있다. 특정의 픽셀의 컬러(또는 밝기)를 제어하기 위해 각각의 픽셀 전극의 전압이 개별적으로 변경될 수 있는 반면, 단일 공통 전극(6100)은 모든 픽셀에 대해 단일 전압에 유지될 수 있다(그렇지만, 일부 디스플레이는 상이한 행에 대해 복수의 상이한 공통 전극을 사용할 수 있다).
도 61b는 공통 전극 상부(common electrode on top) 구성을 나타낸 것이다. 이 경우에, 픽셀 전극(6111, 6112, 6113, 6114)은 디스플레이의 하단부를 따라 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 픽셀 전극이 핑거로 분리될 필요가 없다. 공통 전극(6110)은 픽셀 전극의 상부에 배치될 수 있고, 각각의 픽셀 전극 상부에 핑거 세트를 형성할 수 있다. 공통 전극의 모든 핑거가 연결될 수 있고, 따라서 단일 공통 전극(6110)을 형성한다. 픽셀 전극(6111) 상부의 3개의 핑거(6110)는 픽셀 전극(6112, 6113, 6114) 상부의 핑거(6110)에 연결될 수 있다. 다시 말하지만, 이 연결이 도 61b의 단면에 도시되어 있지 않다. 그렇지만, 앞서 살펴본 바와 같이, 일부 실시예는 상이한 라인 상의 상이한 공통 전극을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 공통 전극 상부(common electrode on the top) 실시예는 단일 중실 플레이트가 아니고 핑거를 형성할 수 있게 해주기 위해 스트라이프로 절단될 수 있다.
FFS TFT 실시예에서, 공통 라인(즉, xVcom 및 yVcom 또는 일반적으로 VCOM)은 전도성 연결되도록 하기 위해 공통 전극에 인접하여 제조될 수 있다. 도 62a 내지 도 62d는 어떤 예시적인 연결부를 나타낸 것이다.
도 62a에서, 공통 라인(6201)은 공통 전극(6200) 바로 위에 있다. 도 62b에서, 공통 라인(6201)은 공통 전극(6200) 바로 아래에 있다. 도 62c에서, 공통 라인(6201)은 공통 전극(6200) 위에 있지만 바로 위에 있지는 않다. 그 대신에, 공통 전극과 공통 버스 라인 사이에 어떤 공간이 있을 수 있다. 이 공간을 유전체와 같은 다른 층이 차지할 수 있다. 그 대신에, 연결부(6202)가 공통 전극을 공통 라인에 연결시키는 데 사용될 수 있다. 도 62d에서, 공통 라인이 공통 전극과 동일한 층에 배치된다.
유의할 점은, 도 62a 내지 도 62d에 도시된 구성이 본 발명의 실시예에 대한 유일한 구성은 아니라는 것이다. 예를 들어, 공통 라인이 공통 전극의 바로 하부가 아닌 그 하부에 배치될 수 있으며, 공통 전극에 연결하기 위해 연결부를 이용할 수 있다. 또한, 도 62a 내지 도 62d는 공통 전극 하부(common electrode on the bottom) 구성을 나타내는 중실 공통 전극(solid common electrode)을 나타낸 것이다. 당업자라면 도 62a 내지 도 62d의 연결부가 공통 전극 상부(common electrode on top) 구성에 쉽게 적용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 도 62a 내지 도 62d의 연결부는 또한 비FFS 실시예에서 공통 라인을 저장 전극에 연결시키기 위해 사용될 수 있다. 명확함을 위해, 도 62a 내지 도 62d가 디스플레이의 모든 구성요소를 도시하고 있는 것은 아니다.
도 63은 다양한 제조 스테이지에서의 본 발명의 FFS TFT LCD 실시예를 나타낸 도면이다. 다이어그램(6301-6309)은 기판(예를 들어, 유리 기판일 수 있음) 상에 상이한 요소를 배치하는 것으로부터 얻어지는 기판 어셈블리의 제조의 상이한 스테이지를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 스테이지(6301-6309)는, 다양한 특징부가 기판 상에 순차적으로 배치되고 따라서 기판 어셈블리에 추가되는, 기판 상에 디스플레이 픽셀을 제조하는 점진적 스테이지이다. 따라서, 모든 스테이지가 그의 선행 스테이지의 모든 요소를 포함하고 있을 수 있다.
기판 어셈블리를 제조할 때 형성되는 요소는, 기판 바로 위에 형성되지 않고 기판 상에 형성되는 다른 요소의 상부에 형성되어 있더라도, 기판 상에 형성되어 기판 어셈블리의 일부인 것으로 간주된다. 그렇지만, 디스플레이의 일부이지만 기판 상에 또는 기판 상에 형성되는 다른 요소 상에 형성되지 않는 다른 층이 있다. 이들은 그 대신에 개별적으로 생성되고 나중에 기판과 결합된다. 이들 층은 필터, 편광기, 액정, 기타 기판 등을 포함할 수 있다. 이들은 기판 어셈블리의 일부인 것으로 간주되지 않을 수 있다.
스테이지(6301)에서, 폴리-실리콘(6319)이 기판 상에 배치된다. 스테이지(6302-6304)가 도시되어 있지 않지만, 종래와 같다. 스테이지(6302)에서, 제1 금속층이 배치된다. 이것은, 예를 들어, 게이트 라인(6310)을 형성할 수 있다. 스테이지(6303)에서, 제1 유전체/연결부층이 배치된다. 스테이지(6304)에서, 제2 금속층이 배치된다. 제2 금속층은, 예를 들어, 데이터 라인(6311)을 형성할 수 있다. 스테이지(6305)에서, 제2 유전체/연결부층이 배치된다. 이 시점에서, 트랜지스터(6317)가 형성된다. 트랜지스터는 소스가 데이터 라인(6311)에 연결되어 있고, 게이트가 게이트 라인(6310)에 연결되어 있으며, 드레인(6318)이 픽셀 전극(이하 참조)에 연결될 것이다.
스테이지(6306)에서, 공통 ITO 층이 배치된다. 공통 ITO 층은 공통 전극(6312)을 형성할 수 있다. 도 63에서, 공통 전극(6312)이 공통 전극 하부(common electrode at the bottom) 구성으로 배치(예를 들어, 증착 또는 다른 방식으로 제조)된다.
스테이지(6307)에서, 다른 금속 특징부가 배치될 수 있다. 이것은 공통 금속 스테이지(common metal stage)라고 하며, 공통(VCOM) 라인(6321, 6322)을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, 6321은 xVcom 라인일수 있고, 6322는 yVcom 라인일 수 있다. 공통 라인의 배치가 셀의 개구부를 감소시키지 않도록 하기 위해, xVcom 라인(6321)은 게이트 라인(6310) 바로 위에 배치될 수 있고 yVcom 라인(6322)은 데이터 라인(6311) 바로 위에 배치될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 일부 실시예에서, 공통 라인이 게이트 라인 및 데이터 라인과 정확하게 일렬로 늘어서 있을 필요는 없다. 예를 들어, 공통 라인이 각자의 게이트 라인 또는 데이터 라인보다 약간 더 두꺼울 수 있거나 그로부터 약간 변위되어 있을 수 있고, 따라서 개구부의 약간의 감소를 야기할 수 있다.
공통 라인이 동일한 층에 배치될 수 있고 따라서 그의 접합부[접합부(6323) 등]에서 전도성 연결될 수 있다. 게다가, 공통 라인(6321, 6322)이 공통 전극(6312)과 동일한 층에 배치될 수 있고, 그와 측면을 공유할 수 있다(예를 들어, 도 62d를 참조할 것). 유의할 점은, 공통 라인이, 예를 들어, 스테이지(6305)에서 도포된 유전체에 의해 게이트 라인 및 데이터 라인(6310, 6311)으로부터 절연될 수 있다는 것이다. 스테이지(6309)에서, 픽셀 전극(6315)이 배치된다. 이 실시예가 픽셀 전극 상부(pixel electrode on top) 유형이기 때문에, 픽셀 전극이 공통 전극 상부에 배치되고 빗살과 같은 형상을 가진다(예를 들어, 도 61a를 참조할 것). 공통 전극에서와 같이, 픽셀 전극이 ITO로 형성될 수 있다. 픽셀 전극(6315)은 연결부(6320)에 의해 트랜지스터(6317)의 드레인(6318)에 연결될 수 있다.
개구비(6316)가 공통 라인(6321, 6322)이 없는 경우보다 그다지 감소되지 않는다는 것을 알 수 있다. 환언하면, 공통 라인의 배치가 그렇지 않았으면 디스플레이 기능을 위해 사용되었을 수 있는 임의의 영역과 중첩하지 않는다. 그와 반대로, 공통 라인이 다른 필요한 요소[예를 들어, 게이트 라인(6310) 및 데이터 라인(6311)]로 인해 이미 불투명인 영역과 중첩한다.
도 64는 도 63의 LCD의 보다 큰 부분을 나타낸 것이다. 따라서, 다수의 픽셀을 볼 수 있다. 다수의 픽셀이 다수의 xVcom 라인(6321) 및 yVcom 라인(6322)을 통해 연결될 수 있다. 도 64는 또한 xVcom 라인 및 yVcom 라인의 단절부(6400)를 나타내고 있다. 이들 단절부는 상이한 터치 영역을 분리/정의하는 데 사용될 수 있다(도 2a 및 도 2b와 상기 관련 설명을 참조할 것). 상이한 터치 영역이 공통 전극을 통해 전기적으로 연결되지 않도록 하기 위해, xVcom 라인 및 yVcom 라인에서의 단절부는 하부의 공통 전극에서의 대응하는 단절부에 수반될 수 있다. 따라서, 각각의 공통 전극은 그 자신의 터치 영역을 형성할 수 있다.
도 65는 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 디스플레이의 다양한 제조 스테이지를 나타낸 도면이다. 도 63과 달리, 도 65는 상부 구성에서의 공통 전극을 나타낸 것이다. 스테이지(6501-6505)는 각각 스테이지(6301-6305)와 유사하다. 도 63의 실시예에서와 같이, 트랜지스터(6317)는 스테이지(6504)에서 형성된다. 트랜지스터는 도 63의 트랜지스터(6317)와 동일할 수 있다. 스테이지(6506)에서, 픽셀 전극(6515)이 먼저 증착된다. 픽셀 전극은 트랜지스터(6317)의 드레인(6318)에 연결된다. 스테이지(6507)는 연결부 및 유전층이다. 스테이지(6508)에서, 공통 전극(6512)이 배치된다. 이 실시예에서, 공통 전극은 픽셀 전극 상부에 있다. 따라서, 공통 전극은 도시된 바와 같이 빗살 모양일 수 있다(또한 도 61b을 참조할 것).
스테이지(6509)에서, 공통 라인(6321, 6322)이 배치된다. 공통 라인은 공통 전극(6512)과 동일한 층에 배치될 수 있고, 전기적 연결을 제공하기 위해 그와 측면을 공유할 수 있다(예를 들어, 도 62d를 참조할 것). 도 63의 실시예와 유사하게, yVcom 라인(6322)은 데이터 라인(6311)과 중첩한다. 그렇지만, 이 일례에서, xVcom 라인(6321)은 게이트 라인(6310)과 중첩하지 않는다. 이것이 필요하지 않으며, 다른 상부 공통 전극 실시예에서 xVcom 라인(6321)은 게이트 라인(6310)과 중첩할 수 있다. 그렇지만, 이 실시예에서, xVcom 라인(6321)은 게이트 라인(6310)과 관련하여 약간 전방에 배치된다. 그럼에도 불구하고, xVcom 라인은 장치의 개구부를 실질적으로(또는 전혀) 감소시키지 않는데, 트랜지스터(6317)의 드레인(6318) 및 폴리-실리콘(6319)과 같은, 장치의 다른 불투명 특징부 바로 상부에 배치되기 때문이다. 다시 말하지만, xVcom 라인 및 yVcom 라인이 동일한 층에 배치될 수 있고, 이들의 교차점에서 전도성 연결될 수 있다.
다른 실시예는 도 63 및 도 65에 도시된 것과 다른 구성을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 공통 라인(6321, 6322)은 게이트 라인 및 데이터 라인 아래에 배치될 수 있다.
도 66은 도 65의 LCD의 보다 큰 부분을 나타낸 것이다. 도 64와 유사하게, 도 66은 상이한 터치 영역을 형성하는 데 사용되는 xVcom 라인 및 yVcom 라인(6321, 6322)에 있는 다양한 단절부를 나타내고 있다(예를 들어, 도 2a 및 도 2b 그리고 관련 설명을 참조할 것). 다시 말하지만, xVcom 라인 및 yVcom 라인의 단절부는 이웃하는 터치 영역 간의 절연을 보장하기 위해 공통 전극에 있는 대응하는 단절부에 수반될 수 있다.
도 61 내지 도 66의 실시예는 FFS TFT LCD에 관한 것이다. 그렇지만, 본 명세서에 기술된 개시 내용은 다른 유형의 LCD에 사용될 수 있다. 따라서, 다른 유형의 LCD는, xVcom 라인 및 yVcom 라인이 개구비의 어떤 감도도 야기하지 않도록 하기 위해, 디스플레이 기능을 수행하는 데 이미 사용되고 있는 디스플레이의 기존의 불투명 요소(예를 들어, 게이트 라인 및 데이터 라인 등)와 중첩하는 xVcom 라인 및 yVcom 라인을 특징으로 할 수 있다. 비FFS 실시예는 공통 전극을 포함할 필요가 없다. 그렇지만, 이 실시예는 픽셀 저장 커패시터를 포함할 수 있다. 따라서, 이들 실시예에서, xVcom 라인 및/또는 yVcom 라인은 각각의 픽셀의 픽셀 저장 커패시터의 전극에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 각각의 전극의 게이트 라인 및 데이터 라인 그리고 트랜지스터와 동일한 TFT 기판 어셈블리에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은, 전술한 바와 같이, TFT 층 상부의 컬러 필터층에 배치될 수 있다(예를 들어, 도 2b를 참조할 것). 후자의 실시예에서, xVcom 라인 및 yVcom 라인은 그럼에도 불구하고 TFT 층의 각자의 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩하도록 일렬로 늘어설 수 있다.
도 67은 픽셀 영역이 다수의 기능을 수행하는 예시적인 IPS-기반 터치 감지 디스플레이를 나타낸 것이다. 예를 들어, 픽셀 영역이 한 때는 구동 영역으로서 동작하고 다른 때는 감지 영역으로서 동작할 수 있다. 도 67은 2가지 유형의 픽셀 영역, 즉 픽셀 영역 유형 A 및 픽셀 영역 유형 B를 나타내고 있다. 제1 기간 동안, A 유형 픽셀 영역, 즉 터치 열(touch column)이 자극 파형에 의해 구동될 수 있으면서 B 유형 픽셀 영역, 즉 터치 행 각각에서의 커패시턴스가 감지될 수 있다. 그 다음 기간 동안, B 유형 픽셀 영역, 즉 터치 행(touch row)이 자극 파형에 의해 구동될 수 있으면서 A 유형 픽셀 영역, 즉 터치 열 각각에서의 커패시턴스가 감지될 수 있다. 이 프로세스가 이어서 반복될 수 있다. 2개의 터치-감지 기간은 약 2 ms일 수 있다. 자극 파형은 각종의 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 0 DC 오프셋을 갖는 약 5 V 피크-피크의 사인파일 수 있다. 다른 기간 및 파형도 사용될 수 있다.
도 68은 전술한 본 발명의 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템(6800)을 나타낸 것이다. 컴퓨팅 시스템(6800)은 하나 이상의 패널 프로세서(6802) 및 주변 장치(6804)와 패널 서브시스템(6806)을 포함할 수 있다. 주변 장치(6804)는 RAM(random access memory) 또는 기타 유형의 메모리 또는 저장 장치, 감시 타이머(watchdog timer) 등을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 패널 서브시스템(6806)은 하나 이상의 감지 채널(6808), 채널 스캔 논리(6810) 및 구동기 논리(6814)를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 채널 스캔 논리(6810)는 RAM(6812)에 액세스하고, 감지 채널로부터 데이터를 자율적으로 판독하고, 감지 채널에 대한 제어를 제공할 수 있다. 그에 부가하여, 채널 스캔 논리(6810)는 터치 스크린(6824)의 구동 라인에 선택적으로 인가될 수 있는 다양한 주파수 및 위상의 자극 신호(6816)를 발생하기 위해 구동기 논리(6814)를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 패널 서브시스템(6806), 패널 프로세서(6802), 및 주변 장치(6804)가 단일 ASIC(application specific integrated circuit) 내에 통합될 수 있다.
터치 스크린(6824)은 앞서 논의된 바와 같이 디스플레이와 터치 스크린의 결합일 수 있다. 터치 스크린(6824)은 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 구동 영역 및 복수의 감지 영역을 가지는 용량성 감지 매체를 포함할 수 있다. 구동 영역과 감지 영역의 각각의 교차점은 용량성 감지 노드를 나타낼 수 있고, 터치 스크린(6824)이 터치의 "이미지"를 캡처하는 것으로 볼 때 특히 유용할 수 있는 터치 화소(터치 픽셀)(6826)로 볼 수 있다. [환언하면, 패널 서브시스템(6806)이 터치 이벤트가 터치 스크린 내의 각각의 터치 센서에서 검출되었는지 여부를 결정한 후에, 터치 이벤트가 발생한 멀티-터치 패널 내의 터치 센서의 패턴은 터치의 "이미지"(예를 들어, 패널을 터치하는 손가락의 패턴)로 볼 수 있다.] 터치 스크린(6824)의 각각의 감지 영역은 패널 서브시스템(6806) 내의 감지 채널(6808)(본 명세서에서 이벤트 검출 및 복조 회로라고도 함)을 구동할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(6800)은 또한 패널 프로세서(6802)로부터의 출력을 수신하고 출력에 기초하여 동작을 수행하는 호스트 프로세서(6828)를 포함할 수 있으며, 이 동작은 커서 또는 포인터 등의 개체를 움직이는 것, 스크롤 또는 패닝, 제어 설정을 조정하는 것, 파일 또는 문서를 여는 것, 메뉴를 보는 것, 선택을 하는 것, 명령어를 실행하는 것, 호스트 장치에 연결된 주변 장치를 작동시키는 것, 전화 통화에 응답하는 것, 전화를 거는 것, 전화 통화를 종료하는 것, 볼륨 또는 오디오 설정을 변경하는 것, 전화 통신에 관계된 정보 이를 테면 주소, 자주 거는 번호, 받은 전화, 부재중 전화를 저장하는 것, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 로그인하는 것, 허가된 사람에게 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크의 제한된 영역에의 액세스를 허용하는 것, 컴퓨터 데스크톱의 사용자 선호 구성과 연관된 사용자 프로필을 로드하는 것, 웹 콘텐츠에의 액세스를 허용하는 것, 특정 프로그램을 시작하는 것, 메시지를 암호화 또는 디코딩하는 것, 및/또는 기타를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 호스트 프로세서(6828)는 또한 패널 처리와 관련되어 있지 않을 수 있는 부가의 기능을 수행할 수 있고, 프로그램 저장 장치(6832)에 연결될 수 있다. 프로세서는 또한 디스플레이 기능을 제어하기 위해 터치 스크린/디스플레이 결합(6824)에 연결될 수 있다. 이 연결은 별개이고 패널 프로세서(6802)를 통한 호스트 프로세서(6828)와 터치 스크린 디스플레이 결합(6824) 사이의 연결에 부가적인 것이며, 상기 후자의 연결은 터치 스크린 디스플레이 결합(6824)의 터치 기능을 제어하는 데 사용된다.
유의할 점은, 전술한 기능들 중 하나 이상의 기능이 메모리[도 68의 주변 장치들(6804) 중 하나]에 저장되어 패널 프로세서(6802)에 의해 실행되거나, 프로그램 저장 장치(6832)에 저장되어 호스트 프로세서(6828)에 의해 실행되는 펌웨어에 의해 수행될 수 있다는 것이다. 펌웨어는 또한 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스(컴퓨터-기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 기타 시스템 등)로부터 명령어를 페치하여 명령어를 실행할 수 있는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용되는 임의의 컴퓨터-판독가능 매체 내에 저장 및/또는 전달될 수 있다. 본 문서와 관련하여, "컴퓨터-판독가능 매체"는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 매체라면 어느 것이라도 될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(자기), 판독 전용 메모리(ROM)(자기), EPROM(erasable programmable read-only memory)(자기), CD, CD-R, CD- RW, DVD, DVD-R, 또는 DVD-RW와 같은 휴대용 광 디스크, 또는 플래시 메모리(컴팩트 플래시 카드, 보안 디지털 카드, USB 메모리 장치, 메모리 스틱 등), 기타를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
펌웨어는 또한 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스 이를 테면 컴퓨터-기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 기타 시스템으로부터 명령어를 페치하여 명령어를 실행할 수 있는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용되는 임의의 전송 매체 내에서 전파될 수 있다. 본 문서와 관련하여, "전송 매체"는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 전달, 전파 또는 전송할 수 있는 매체라면 어느 것이라도 될 수 있다. 전송 판독가능 매체는 전자, 자기, 광, 전자기 또는 적외선 유선 또는 무선 전파 매체를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
도 69a는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 터치 스크린(6924)을 포함할 수 있는 예시적인 휴대폰(6936)을 나타낸 것이다.
도 69b는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 터치 스크린(6924)을 포함할 수 있는 예시적인 디지털 미디어 플레이어(6940)를 나타낸 것이다.
도 69c는 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함하는 터치 스크린인 트랙패드(6925)를 포함할 수 있는 예시적인 개인용 컴퓨터(6944)를 나타낸 것이다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 개인용 컴퓨터(6944)는 개인용 컴퓨터의 주 디스플레이로서 사용되는 터치 스크린(6924)을 포함할 수 있다. 터치 스크린(6924)은 또한 본 발명의 실시예에 따른 이중 기능 용량성 요소를 갖는 픽셀을 포함할 수 있다.
그에 따라, 일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린이 개시되어 있으며, 이 터치 스크린은 복수의 픽셀 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소, 및 복수의 픽셀 중 하나 이상의 픽셀의 제1 전극에 연결되고, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있는, 불투명 도체로 이루어진 복수의 공통 라인을 포함하고, 공통 라인에 연결된 제1 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 공통 라인은 터치 회로에 연결되고, 터치 감지 신호를 전달하는 데 사용된다.
일부 실시예에서, 공통 라인은 제1 복수의 병렬 공통 라인(xVcom 라인) 및 제2 복수의 병렬 공통 라인(yVcom 라인)을 포함하고, 제1 및 제2 복수의 병렬 공통 라인은 격자 구조(lattice structure)를 형성하기 위해 동일한 층에 서로 수직으로 배치되어 있다.
일부 실시예에서, 불투명 디스플레이 요소는 복수의 병렬 게이트 라인 및 복수의 병렬 데이터 라인을 포함하며, 게이트 라인 및 데이터 라인은 격자 구조를 형성하기 위해 서로 수직으로 배치되어 있으며, xVcom 라인은 게이트 라인과 실질적으로 중첩되어 있고, yVcom 라인은 데이터 라인과 실질적으로 중첩되어 있다.
일부 실시예에서, 불투명 디스플레이 요소는 디스플레이 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함한다.
일부 실시예에서, 불투명 디스플레이 요소는 픽셀 트랜지스터를 포함한다.
일부 실시예에서, 복수의 공통 라인은 복수의 픽셀 세트 내의 픽셀을 연결하도록 구성되어 있고, 각각의 픽셀 세트는 모든 제1 전극이 공통 라인에 의해 서로 연결되어 있고, 공통 라인은 상이한 인접 픽셀 세트 사이의 경계에서 중단된다.
일부 실시예에서, 각각의 픽셀 세트는 터치 영역을 포함하고, 선택된 터치 영역 쌍은 상기 터치 영역 쌍 사이의 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타낼 수 있는 터치 픽셀을 형성한다.
일부 실시예에서, 각각의 픽셀 세트는 터치 스크린의 연속적인 영역을 덮고 있다.
일부 실시예에서, 모바일 미디어 플레이어는 본 명세서에 기술된 터치 스크린을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 휴대폰은 본 명세서에 기술된 터치 스크린을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 개인용 컴퓨터는 본 명세서에 기술된 터치 스크린을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린을 포함하는 디지털 미디어 플레이어가 개시되어 있으며, 이 터치 스크린은 복수의 픽셀 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소, 및 복수의 픽셀 중 하나 이상의 픽셀의 제1 전극에 연결되고, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있는, 불투명 도체로 이루어진 복수의 공통 라인을 포함하고, 공통 라인에 연결된 제1 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린을 포함하는 휴대폰이 개시되어 있으며, 이 터치 스크린은 복수의 픽셀 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소, 및 복수의 픽셀 중 하나 이상의 픽셀의 제1 전극에 연결되고, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있는, 불투명 도체로 이루어진 복수의 공통 라인을 포함하고, 공통 라인에 연결된 제1 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린이 개시되어 있으며, 이 터치 스크린은 복수의 픽셀 세트를 포함하는 복수의 픽셀 - 각각의 픽셀 세트는 2개 이상의 픽셀을 포함함 -, 복수의 공통 전극 - 각각의 공통 전극은 각자의 픽셀 세트에 대한 저장 커패시터 전극으로서 역할함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소, 및 복수의 공통 전극에 연결되고, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있는, 불투명 도체로 이루어진 복수의 공통 라인을 포함하고, 공통 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 공통 라인은 복수의 공통 전극과 동일하거나 그에 인접한 층에 배치되어 있다.
일부 실시예에서, 각각의 공통 전극은 복수의 공통 라인 중 복수의 공통 라인의 각자의 세트에 연결되어 있고, 공통 라인은 상이한 인접 공통 전극 사이의 경계에서 중단된다.
일부 실시예에서, 공통 라인은 공통 전극의 경계에 단절부를 포함한다.
일부 실시예에서, 각각의 공통 전극은 터치 영역을 포함하고, 선택된 터치 영역 쌍은 상기 터치 영역 쌍 사이의 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타낼 수 있는 터치 픽셀을 형성한다.
일부 실시예에서, 터치 스크린은 FFS TFT LCD를 포함한다.
일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 이 방법은 복수의 픽셀을 형성하는 단계 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소를 형성하는 단계, 불투명 도체로부터 복수의 공통 라인을 형성하는 단계 - 공통 라인은, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있음 -, 및 복수의 공통 라인의 각각의 공통 라인을 복수의 픽셀의 제1 전극들 중 하나 이상의 제1 전극에 연결시키는 단계를 포함하고, 공통 라인에 연결된 제1 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 공통 라인은 터치 회로에 연결되고, 터치 감지 신호를 전달하는 데 사용된다.
일부 실시예에서, 공통 라인을 형성하는 단계는 제1 복수의 병렬 공통 라인(xVcom 라인)을 형성하는 단계, 및 제2 복수의 병렬 공통 라인(yVcom 라인)을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 및 제2 복수의 병렬 공통 라인은 격자 구조를 형성하도록 동일한 층에서 서로 수직으로 배치되어 있다.
일부 실시예에서, 불투명 디스플레이 요소를 형성하는 단계는 복수의 병렬 게이트 라인을 형성하는 단계, 복수의 병렬 데이터 라인을 형성하는 단계, 및 격자 구조를 형성하기 위해 게이트 라인 및 데이터 라인을 서로 수직으로 배치하는 단계를 포함하며, xVcom 라인은 각자의 게이트 라인과 각각 실질적으로 중첩되어 있고, yVcom 라인은 각자의 데이터 라인과 각각 실질적으로 중첩되어 있다.
일부 실시예에서, 불투명 디스플레이 요소를 형성하는 단계는 디스플레이 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 불투명 디스플레이 요소를 형성하는 단계는 픽셀 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 복수의 공통 라인은 복수의 픽셀 세트 내의 픽셀을 연결하도록 구성되어 있고, 각각의 픽셀 세트는 모든 제1 전극이 공통 라인에 의해 서로 연결되어 있고, 공통 라인은 상이한 인접 픽셀 세트 사이의 경계에서 중단된다.
일부 실시예에서, 각각의 픽셀 세트는 터치 영역을 포함하고, 선택된 터치 영역 쌍은 상기 터치 영역 쌍 사이의 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타낼 수 있는 터치 픽셀을 형성한다.
일부 실시예에서, 각각의 픽셀 세트는 터치 스크린의 연속적인 영역을 덮고 있다.
일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 이 방법은 복수의 픽셀 세트를 포함하는 복수의 픽셀을 형성하는 단계 - 각각의 픽셀 세트는 2개 이상의 픽셀을 포함함 -, 복수의 공통 전극을 형성하는 단계 - 각각의 공통 전극은 각자의 픽셀 세트에 대한 저장 커패시터 전극으로서 역할함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소를 형성하는 단계, 불투명 도체로부터 복수의 공통 라인을 형성하는 단계 - 공통 라인은, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있음 -, 및 복수의 공통 라인을 복수의 공통 전극에 연결시키는 단계를 포함하고, 공통 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 공통 라인을 형성하는 단계는 공통 라인을 복수의 공통 전극과 동일하거나 그에 인접한 층에 배치하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 각각의 공통 전극은 복수의 공통 라인 중 복수의 공통 라인의 세트에 연결되어 있고, 공통 라인은 상이한 인접 공통 전극 사이의 경계에서 중단된다.
일부 실시예에서, 공통 라인을 형성하는 단계는 공통 전극의 경계에 공통 라인의 단절부가 있도록 하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 각각의 공통 전극은 터치 영역을 포함하고, 선택된 터치 영역 쌍은 상기 터치 영역 쌍 사이의 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타낼 수 있는 터치 픽셀을 형성한다.
일부 실시예에서, 터치 스크린은 FFS TFT LCD를 포함한다.
일부 실시예에서, 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 수행하도록 구성된 터치 스크린을 포함하는 개인용 컴퓨터가 개시되어 있으며, 이 터치 스크린은 복수의 픽셀 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함 -, 터치 스크린의 디스플레이 기능을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소, 및 복수의 픽셀 중 하나 이상의 픽셀의 제1 전극에 연결되고, 불투명 디스플레이 요소가 공통 라인과 실질적으로 중첩하도록, 불투명 디스플레이 요소와 상이한 터치 스크린 내의 층에 배치되어 있는, 불투명 도체로 이루어진 복수의 공통 라인을 포함하고, 공통 라인에 연결된 제1 전극은 터치 스크린의 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 둘다를 위해 사용된다.
본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세히 기술되어 있지만, 다양한 변경 및 수정이 당업자에게는 명백하게 될 것임에 유의해야 한다. 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 실시예의 범위 내에 포함된다는 것을 잘 알 것이다.

Claims (25)

  1. 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 양쪽 모두를 수행하도록 구성된 터치 스크린으로서,
    복수의 픽셀 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함으로써, 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극을 형성함 -,
    상기 터치 스크린의 상기 디스플레이 기능을 수행하는 디스플레이 회로에 연결된 하나 이상의 불투명(opaque) 디스플레이 요소 - 상기 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소는 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나 또는 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나를 포함함 -, 및
    불투명 도체(non-transparent conductor)로 이루어진 복수의 공통 라인 - 각각의 불투명 공통 라인은 적어도 상기 복수의 픽셀의 저장 커패시터들 중 하나 이상의 저장 커패시터의 제1 전극에 연결되고, 상기 복수의 공통 라인이 상기 터치 스크린의 개구비를 감소시키지 않도록 상기 불투명 디스플레이 요소들과 상기 복수의 공통 라인이 서로 중첩하도록 각각의 불투명 공통 라인은 상기 터치 스크린 내의, 상기 불투명 디스플레이 요소들과 상이한 층에 배치되어 있음 -
    을 포함하고,
    터치 구동 영역이 되는 제1 세트의 픽셀들을 가지는 제1 영역에서는, 상기 제1 전극들이 적어도 제1 공통 라인을 통해 서로 연결되어 상기 터치 감지 기능 동안 터치 자극 신호를 수신하고,
    상기 제1 영역과는 다른 영역으로서 터치 감지 영역이 되는 제2 세트의 픽셀들을 가지는 제2 영역에서는, 상기 제1 전극들이 적어도 제2 공통 라인을 통해 서로 연결되며, 상기 제1 전극들이 상기 터치 스크린의 상기 터치 감지 기능 동안 터치 감지 회로에 연결되고,
    상기 제1 및 제2 영역에서, 상기 제2 전극들은 상기 디스플레이 기능 동안 상기 디스플레이 회로에 연결되는, 터치 스크린.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공통 라인들은 제1 복수의 병렬 공통 라인 및 제2 복수의 병렬 공통 라인을 포함하고, 상기 제1 및 제2 복수의 병렬 공통 라인은 서로 수직으로 배치되어 있는, 터치 스크린.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 게이트 라인 중 상기 적어도 하나는 복수의 병렬 게이트 라인을 포함하고, 상기 복수의 데이터 라인 중 상기 적어도 하나는 복수의 병렬 데이터 라인을 포함하고, 상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인은 서로 수직으로 배치되어 있으며,
    상기 제1 복수의 병렬 공통 라인과 상기 복수의 게이트 라인은 서로 중첩되어 있고,
    상기 제2 복수의 병렬 공통 라인과 상기 복수의 데이터 라인은 서로 중첩되어 있는, 터치 스크린.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불투명 디스플레이 요소들은 픽셀 트랜지스터들을 더 포함하는, 터치 스크린.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소는 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인 양쪽 모두를 포함하는, 터치 스크린.
  6. 제5항에 있어서, 터치 감지 영역과 인접하게 배치된 터치 구동 영역으로 정의되는 터치 픽셀은 상기 인접한 터치 구동 영역과 터치 감지 영역 사이의 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타내는, 터치 스크린.
  7. 제1항의 상기 터치 스크린을 포함하는 컴퓨팅 시스템.
  8. 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 양쪽 모두를 수행하도록 구성된 터치 스크린으로서,
    복수의 픽셀 세트를 포함하는 복수의 픽셀 - 각각의 픽셀 세트는 2개 이상의 픽셀을 포함함 - ,
    복수의 공통 전극 - 각각의 공통 전극은 각자의 픽셀 세트에 대한 저장 커패시터 전극으로서 역할함 - ,
    상기 터치 스크린의 상기 디스플레이 기능을 수행하는 디스플레이 회로에 연결된 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소 - 상기 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소는 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나 또는 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나를 포함함 -, 및
    불투명 도체로 이루어진 복수의 공통 라인 - 상기 복수의 공통 라인은 상기 복수의 공통 전극에 연결되고, 상기 복수의 공통 라인이 상기 터치 스크린의 개구비를 감소시키지 않도록 상기 복수의 공통 라인과 상기 불투명 디스플레이 요소들이 서로 중첩하도록 상기 복수의 공통 라인은 상기 터치 스크린 내의, 상기 불투명 디스플레이 요소들과 상이한 층에 배치되어 있음 -
    을 포함하고,
    상기 공통 전극들 중 일부는 상기 터치 스크린의 상기 터치 감지 기능 동안 터치 감지 회로에 연결되고, 상기 공통 전극들 중 적어도 나머지는 상기 디스플레이 기능 동안 상기 디스플레이 회로에 연결되는, 터치 스크린.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 픽셀은 터치 구동 픽셀들이 되는 제1 픽셀 세트 및 상기 제1 픽셀 세트에 인접하며 터치 감지 픽셀들이 되는 제2 픽셀 세트를 적어도 포함하고, 상기 복수의 공통 라인은
    상기 터치 구동 픽셀들과 연관된 제1 복수의 공통 라인 세트, 및
    상기 터치 감지 픽셀들과 연관된 제2 복수의 공통 라인 세트
    를 포함하고,
    상기 제1 복수의 공통 라인 세트는 상기 터치 구동 픽셀들 내의 상기 공통 전극들을 서로 연결하고,
    상기 제2 복수의 공통 라인 세트는 상기 터치 감지 픽셀들 내의 상기 공통 전극들을 서로 연결하고,
    상기 제1 복수의 공통 라인 세트는 상기 터치 구동 픽셀들과 상기 터치 감지 픽셀들 사이의 경계들에서 상기 제2 복수의 공통 라인 세트에 연결되지 않는, 터치 스크린.
  10. 제9항에 있어서, 터치 구동 픽셀들과 터치 감지 픽셀들의 인접한 쌍은, 상기 터치 구동 픽셀들과 터치 감지 픽셀들의 인접한 쌍 사이를 결합하는 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타낼 수 있는 터치 픽셀을 형성하는, 터치 스크린.
  11. 제8항에 있어서, 상기 터치 스크린은 FFS TFT LCD를 포함하는, 터치 스크린.
  12. 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능 양쪽 모두를 수행하도록 구성된 터치 스크린을 제조하는 방법으로서,
    복수의 픽셀을 형성하는 단계 - 각각의 픽셀은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함함 -,
    상기 터치 스크린의 상기 디스플레이 기능을 수행하는 디스플레이 회로에 연결된 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소를 형성하는 단계 - 상기 하나 이상의 불투명 디스플레이 요소는 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나 또는 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나를 포함함 -,
    불투명 도체로부터 복수의 공통 라인을 형성하는 단계 - 상기 복수의 공통 라인이 상기 터치 스크린의 개구비를 감소시키지 않도록 상기 복수의 공통 라인과 상기 불투명 디스플레이 요소들이 서로 중첩하도록 상기 공통 라인들은 상기 터치 스크린 내의, 상기 불투명 디스플레이 요소들과 상이한 층에 배치되어 있음 -, 및
    상기 복수의 공통 라인의 각각의 공통 라인을 상기 복수의 픽셀의 제1 전극들 중 하나 이상의 제1 전극에 연결시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 전극들 중 일부는 상기 공통 라인들을 통해 상기 터치 스크린의 상기 터치 감지 기능 동안 터치 감지 회로에 연결되고, 상기 제1 전극들 중 적어도 나머지는 상기 디스플레이 기능 동안 상기 디스플레이 회로에 연결되는, 터치 스크린 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 공통 라인들은 상기 터치 감지 기능 동안 터치 감지 신호들을 전달하는, 터치 스크린 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 공통 라인은 복수의 픽셀 세트 내의 픽셀들을 연결하도록 구성되어 있고, 각각의 픽셀 세트는 모든 제1 전극들이 상기 공통 라인들에 의해 서로 연결되어 있고, 상기 공통 라인들은 상이한 인접 픽셀 세트들 사이의 경계들에서 중단되는(interrupted), 터치 스크린 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 픽셀 세트는 터치 구동 픽셀 영역들 및 터치 감지 픽셀 영역들을 포함하고 - 상기 터치 구동 픽셀 영역들 중 하나와 상기 터치 감지 픽셀 영역들 중 하나의 인접한 쌍에 의해 터치 픽셀이 정의됨 -, 각각의 상기 터치 픽셀은 상기 터치 구동 픽셀 영역과 상기 터치 감지 픽셀 영역의 인접한 쌍 사이의 커패시턴스의 변화에 의한 터치 이벤트를 나타낼 수 있는, 터치 스크린 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 터치 구동 픽셀 영역들 및 상기 터치 감지 픽셀 영역들은 상기 터치 스크린의 연속적인 영역을 덮고 있는, 터치 스크린 제조 방법.
  17. 디스플레이 기능 및 터치 감지 기능을 갖는 터치 스크린에서 개구비(aperture ratio)를 보존하는(preserving) 방법 - 상기 터치 스크린은, 상기 터치 스크린의 상기 디스플레이 기능을 수행하는 디스플레이 회로에 연결되고 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나 또는 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 불투명 디스플레이 요소와, 디스플레이 픽셀들의 복수의 영역 각각 내의 저장 커패시터들을 서로 연결하는 복수의 불투명 공통 라인을 갖고, 상기 복수의 영역은 행들 및 열들을 형성하기 위해 서로 인접하게 배치되고, 인접한 행들 및 열들은 터치 감지 기능을 제공하기 위해 상기 터치 감지 기능 동안 상호 커패시턴스 결합(mutual capacitance coupling)을 통해 결합되고, 상기 공통 라인들은 상이한 영역들 사이의 경계들에서 서로 연결되지 않음 - 으로서,
    상기 터치 스크린 내의, 상기 불투명 디스플레이 요소들과 상이한 층에 상기 공통 라인들을 배치하는 단계, 및
    상기 공통 라인들이 상기 터치 스크린의 상기 개구비에 악영향을 미치지 않도록, 상기 공통 라인들과 상기 불투명 디스플레이 요소들이 서로 중첩하도록 상기 공통 라인들을 배치하는 단계
    를 포함하는, 터치 스크린에서의 개구비 보존 방법.
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