KR101661039B1

KR101661039B1 - 인-셀 방식 터치 센서를 구비한 초고 해상도 평판 표시장치

Info

Publication number: KR101661039B1
Application number: KR1020140194431A
Authority: KR
Inventors: 조성준; 김가경; 정의현
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-10-11
Also published as: CN105739741A; JP6174664B2; JP2016126325A; EP3040825B1; US9864447B2; CN105739741B; EP3040825A1; US20160188061A1; KR20160083373A

Abstract

본 발명은 인-셀 방식의 터치 스크린을 구비한 고 해상도 평판 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 터치 센서를 구비한 표시장치는, 기판, 화소 영역, 라우팅 배선, 제1 절연막, 터치 전극, 콘택홀, 제2 절연막 절연막 콘택홀 그리고 터치 연결 전극을 포함한다. 화소 영역은, 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된다. 라우팅 배선은, 기판 위에서 제1 방향으로 연장된다. 제1 절연막은, 라우팅 배선을 덮는다. 터치 전극은, 제1 절연막 위에서 라우팅 배선을 덮으며, 화소 영역 다수 개 면적에 대응하도록 배치된다. 콘택홀은, 터치 전극과 제1 절연막을 관통하여 라우팅 배선 일부를 노출한다. 제2 절연막은, 터치 전극 위에 도포된다. 절연막 콘택홀은, 제2 절연막을 관통하여 터치 콘택홀과, 터치 콘택홀 주변의 상기 터치 전극 일부를 노출한다. 그리고 터치 연결 전극은 제2 절연막 위에서 터치 전극 및 라우팅 배선을 연결한다.

Description

인-셀 방식 터치 센서를 구비한 초고 해상도 평판 표시장치{Ultra High Resolution Flat Panel Display Having In-Cell Type Touch Sensor}

본 발명은 인-셀 방식의 터치 센서를 구비한 고 해상도 평판 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공통 전극이기도 한 터치 전극과 라우팅 배선 사이의 기생 용량은 억제하면서, 공통 전극과 화소 전극 사이의 보조 용량을 충분히 확보한 인-셀 방식 터치 센서를 구비한 초고 해상도 표시장치에 관한 것이다.

최근, 멀티미디어의 발달과 함께 이를 적절하게 표시할 수 있는 표시장치의 필요성에 부합하여, 대형화가 가능하고, 가격이 저렴하면서, 높은 표시품질(동영상 표현력, 해상도, 밝기, 명암비, 및 색 재현력 등)을 갖는 평면형 표시장치(혹은, 표시장치)가 활발히 개발되고 있다. 이들 평면형 표시장치에는 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)들이 사용자와 표시장치 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고, 설치 및 작동 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 표시장치용 입력장치에 대한 요구가 날로 증가하고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 표시장치를 보면서 손이나 펜 등으로 화면을 직접 터치하거나 근접시켜 정보를 입력하면 이를 인식할 수 있는 터치 센서(touch sensor)가 제안되었다.

터치 센서는 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.

상술한 표시장치에 사용되는 터치 센서는 그 구조에 따라 상판 부착형(add-on type), 상판 내장형(on-cell type) 및 내장형(integrated type 또는 in-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치 센서 모듈을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 센서 모듈을 부착하는 방식이다. 상판 내장형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치 센서 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 내장형은 표시장치 내부에 터치센서 소자들을 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.

이들 중 내장형 터치 센서는 표시장치의 공통전극을 터치 및 공통전극으로 공용할 수 있어 두께를 얇게 할 수 있고, 표시장치의 내부에 터치 소자가 형성되어 내구성을 높일 수 있기 때문에 비교적 널리 이용되고 있다.

내장형 터치 센서는 내구성과 박형화가 가능하다는 점에서 상판 부착형 터치 센서와 상판 내장형 터치 센서의 단점을 해결할 수 있기 때문에 관심이 집중되고 있다. 이러한 내장형 터치 센서는 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라 광 방식과 정전용량 방식으로 구분되며, 정전용량 방식은 다시 자기 정전용량 방식(self capacitance type)과 상호 정전용량 방식(mutual capacitance type)으로 세분화된다.

자기 정전용량 방식 터치 센서는 터치 감지 패널의 터치 영역에 복수의 독립 패턴을 형성하고 각각의 독립 패턴의 정전용량의 변화를 측정하여 터치 여부를 판단하는 방식이다. 상호 정전용량 방식 터치 센서는 터치 감지 패널의 터치 및 공통전극 형성영역에 X축 전극들(예를 들면, 구동 전극들)과 Y축 전극들(예를 들면, 센싱 전극들)을 서로 교차시켜 매트릭스를 형성하고, X축 전극들에 구동펄스를 인가한 다음, Y축 전극들을 통해 X축 전극들과 Y축 전극들의 교차점으로 정의되는 센싱 노드들에 나타나는 전압의 변화를 감지하여 터치 여부를 판단하는 방식이다.

그러나, 상호 정전용량 방식 터치 센서는 터치 인식시 발생하는 상호 정전용량의 크기는 매우 작은 반면에, 표시장치를 구성하는 게이트 라인과 데이터 라인 사이의 기생 정전용량(parasitic capacitance)은 매우 크기 때문에 기생 정전용량에 의해 터치 위치를 정확하게 인식하기 곤란한 문제점이 있다.

또한, 상호 정전용량 방식 터치 센서는 멀티 터치 인식을 위해 공통전극 상에 터치 구동을 위한 다수의 터치 구동 라인과 터치 센싱을 위한 다수의 터치 센싱 라인을 형성시켜야 하기 때문에 매우 복잡한 배선구조를 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

자기 정전용량 방식 터치 센서는 상호 정전용량 방식 터치센서에 비해 간단한 배선구조로 터치 정밀도를 높일 수 있으므로 필요에 따라 널리 사용되고 있다.

이하, 도 1 내지 2를 참조하여 종래의 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치(이하, "터치 센서 일체형 표시장치"라 함)에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 터치 센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1에서 ⓐ로 표시한 두 개의 터치 전극(Tx)들이 차지하는 부분을 확대한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 자기 정전용량 방식의 터치 센서 일체형 표시장치는 터치 및 공통전극들이 형성되며, 영상 정보가 표시되는 표시 영역(AA), 표시 영역(AA) 외측에 배치되며 각종 배선들 및 터치 구동회로(IC)가 형성되는 비표시 영역(NA)(혹은, 베젤 영역)을 포함한다.

표시 영역(AA)은 서로 교차하는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 나열된 복수의 터치 전극(Tx)들과, 복수의 터치 전극(Tx)들 각각에 연결되어 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 라우팅 배선(TW)들을 포함한다. 예를 들어, 터치 전극(Tx)들은 N블록 x M블록 (N개의 행 x M개의 열)의 매트릭스 방식으로 배열될 수 있다.

표시 영역(AA) 내에 배열된 복수의 터치 전극들(Tx)은 표시장치의 공통전극을 분할하여 형성할 수 있다. 데이터를 표시하는 디스플레이 모드에서는 공통전극으로서 동작하고, 터치 위치를 인식하는 터치 구동시에는 터치 전극으로서 동작한다.

도 2를 참조하여, 세로 방향(제2 방향)으로 이웃하는 두 개의 터치 전극(Tx)이 차지하는 영역을 설명한다. 하나의 터치 전극(Tx)에는 여러 개의 화소 영역(PA)들이 포함될 수 있다. 도 2에서는 3x3 행렬 방식으로 나열된 9개의 화소들(PA)이 하나의 터치 전극(Tx)에 배정된 경우를 도시하였다. 하지만, 더 많은 화소 영역(PA)들이 하나의 터치 전극(Tx)에 배정될 수 있다.

화소 영역(PA)은 제 1 방향(혹은, x축 방향)으로 진행하는 게이트 배선(GL)과 제 2 방향(혹은, y축 방향)으로 진행하는 데이터 배선(DL)이 교차하는 구조에 의해 정의된다. 화소 영역(PA) 내에는 표시장치의 주요 구성 요소들이 형성된다. 예를 들어, 액정 표시장치의 경우, 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)에 접속된 박막 트랜지스터(T)와 박막 트랜지스터(T)에 연결된 액정 셀(LC)이 배치될 수 있다.

각 화소 영역(PA) 내에는 화소 전극(PXL)이 하나씩 형성된다. 화소 전극(PXL)은 박막 트랜지스터(T)에 연결되어 데이터 배선(DL)에 인가되는 화상 정보에 해당하는 구동 전압이 인가된다. 화소 전극(PXL)에 전달된 구동 전압으로 액정 셀(LC)을 구동하기 위해서는 공통 전극(COM)이 화소 전극(PXL)과 대향하도록 배치된다. 공통 전극(COM)은 각 화소 영역(PA) 별로 개별적으로 배치될 수 있으나, 액정 셀(LC) 구동의 안정성을 위해 전체 화소 영역들(PA)에 공통적으로 연결되는 것이 바람직하다.

하지만, 터치 전극(Tx)을 구비하는 경우, 구조를 간단하게 하기 위해, 터치 전극(Tx)을 공통 전극(COM)으로 활용하는 것이 바람직하다. 여기서는, 9개의 화소 영역(PA)들을 덮도록 하나의 공통 전극(COM)을 형성하고, 이를 터치 전극(Tx)으로 사용한다.

모든 화소 영역(PA)들을 3x3 단위로 나누어, 매 3x3 화소 영역(PA)들을 덮는 공통 전극(COM)을 터치 전극(Tx)들로 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 것처럼, 처음 3x3 화소 영역(PA)들을 덮는 공통 전극(COM)은 1행1열의 터치 전극(T11)으로, 오른쪽으로 인접한 3x3 화소 영역(PA)들을 덮는 공통 전극(COM)은 1행 2열의 터치 전극(T12)으로, 아래에 인접한 3x3 화소 영역(PA)들을 덮는 공통 전극(COM)은 2행 1열의 터치 전극(T21)으로, 그리고 대각선 방향으로 인접한 3x3 화소 영역(PA)들을 덮는 공통 전극(COM)은 2행 2열의 터치 전극(T22)으로 정의할 수 있다.

각 터치 전극들(Tx)은 라우팅 배선(TW)들이 하나씩 배정되어 연결된다. 예를 들어, 1행1열의 터치 전극(T11)에는 1행 1열의 라우팅 배선(TW11)이, 1행 2열의 터치 전극(T12)에는 1행 2열의 라우팅 배선(TW21)이 배정될 수 있다. 라우팅 배선(TW)은 데이터 배선(DL)과 절연막을 사이에 두고 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다. 데이터 배선(DL)과 중첩하지 않고 동일한 층에서 일정 간격 이격한 배선으로 형성할 수도 있으나, 이 경우, 개구율을 감소할 수 있으므로, 바람직하지 않다.

비 표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 외측에 배치되며, 데이터(소스) 구동 및 터치 구동 회로(IC), 그리고 각종 배선들을 포함한다. 표시장치용 구동 및 터치 구동 회로(IC)는 디스플레이 구동시에는 표시장치의 게이트 배선들(GL)을 구동하고 데이터 배선(DL)들에 표시 데이터를 공급하며, 공통 전극이기도 한 터치 전극(Tx)들에 공통전압을 공급한다. 데이터 구동 및 터치 구동 회로(IC)는 또한 터치 구동시에는 터치 전극(Tx)들에 터치 구동전압을 공급한다. 터치 전후의 터치 전극(Tx)의 정전용량의 변화를 스캐닝하여 터치가 수행된 터치 전극(Tx)의 위치를 결정한다.

각종 배선들은 터치 전극들(Tx)에 접속되는 라우팅 배선들(TW), 데이터 구동 및 터치 구동 회로(IC)에 접속되는 게이트 배선(GL)들, 데이터 배선들(DL) 및 라우팅 배선들(TW)을 포함한다.

이하, 도 3 및 4를 더 참조하여, 종래의 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치에서 터치 전극 및 라우팅 배선이 연결되는 구조를 설명한다. 도 3은 도 2에서 ⓑ로 표시한 두 개의 이웃하는 화소들이 차지하는 부분을 확대한 평면도이다. 도 4는 도 3에서 절취선 I-I'으로 자른, 종래 기술에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 종래 기술에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치는, 기판(SUB) 위에서 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 방식으로 배치된 다수 개의 화소 영역(PA)들을 포함한다. 화소 영역(PA)에는 박막 트랜지스터(T), 박막 트랜지스터(T)에 연결된 화소 전극(PXL), 화소 전극과 대향하는 공통 전극(COM)이 배치된다.

박막 트랜지스터(T)는 반도체 층이 게이트 배선(GL)을 2회 중첩함으로써, 두 개의 채널 영역(A)을 갖는 더블 게이트 구조를 갖는다. 기판(SUB) 위에서 채널 영역(A)과 중첩하는 위치에 차광층(LS)이 먼저 배치되어 있다. 차광층(LS) 위에는 버퍼층(BF)이 기판(SUB) 전체 표면을 덮고 있다. 버퍼층(BUF) 위에서 차광층(LS)과 중첩하는 위치에 반도체 층이 형성되어 있다. 반도체 층 위에는 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 배선(GL) 및 게이트 전극(G)이 적층된다.

반도체 층은 일측 단부가 데이터 배선(DL)에 연결되어 있고, 게이트 배선(GL)을 두 번 교차하도록 'U'자 형태로 연장된다. 게이트 배선(GL)에서 반도체 층과 중첩하는 부분이 게이트 전극(G)이 된다. 반도체 층에서 게이트 전극(G)과 중첩하는 부분은 채널 영역(A)이 된다. 게이트 배선(GL) 및 게이트 전극(G)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 중간 절연막(IN)이 형성된다.

중간 절연막(IN) 위에는 데이터 배선(DL)이 형성된다. 데이터 배선(DL)의 일부분은 반도체 층의 일측 단부와 연결된다. 또한, 반도체 층의 타측 단부는 드레인 전극(D)과 연결된다. 여기서, 소스 전극(S)은 별도로 형성하지 않고, 데이터 배선(DL)과 반도체 층이 접촉하는 부분이 소스 전극(S)이 된다. 드레인 전극(D)은 별도로 형성할 수도 있고, 화소 전극(PXL)이 직접 반도체 층의 타측 단부에 연결될 수도 있다.

게이트 전극(G), 소스 전극(S), 드레인 전극(D)을 포함하는 박막 트랜지스터(T)가 완성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에는 평탄화 막(PAC)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PAC) 위에는 공통 전극(COM)이 형성된다. 터치 전극(Tx)으로도 사용할 수 있도록, 공통 전극(COM)은 다수 개의 인접한 화소 영역들을 덮는 일체형으로 형성한다. 또한, 터치 전극(Tx)이기도 한 공통 전극(COM)은 드레인 전극(D)을 노출하는 화소 콘택홀(PH) 위를 덮지 않도록 개방하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

공통 전극(COM)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 제1 절연막(PAS1)이 도포된다. 제1 절연막(PAS1) 위에는 라우팅 배선(TW)이 형성된다. 특히, 개구율을 확보하기 위해, 라우팅 배선(TW)은 데이터 배선(DL)과 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다. 라우팅 배선(TW)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 제2 절연막(PAS2)이 도포된다. 어느 한 라우팅 배선(TW)은 어느 한 터치 전극(Tx)과 연결되어야 한다. 따라서, 제2 절연막(PAS2) 및 제1 절연막(PAS1)을 함께 패턴하여, 터치 전극(Tx)의 일부를 노출하는 터치 콘택홀(TH)과 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출하는 라우팅 콘택홀(WH)을 형성한다.

제2 절연막(PAS2) 위에는 화소 전극(PXL)을 형성한다. 화소 전극(PXL)은 화소 콘택홀(PH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)과 연결된다. 화소 전극(PXL)은 화소 영역(PA) 내에서, 제2 절연막(PAS12) 및 제1 절연막(PAS1)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 중첩하도록 배치된다. 이때, 화소 전극(PXL)과 동일한 물질로, 터치 연결 전극(TT)을 더 형성한다. 터치 연결 전극(TT)은 터치 콘택홀(TH)을 통해 노출된 터치 전극(Tx)과 라우팅 콘택홀(WH)을 통해 노출된 라우팅 배선(TW)을 전기적으로 연결한다.

이와 같은 구조에서, 라우팅 배선(TW)은 제 2 방향 즉, Y축을 따라 연장되므로, y축을 따라 배열된 다른 터치 전극(Tx)들과 중첩된다. 예를 들어, 2행1열 라우팅 배선(TW21)은 2행1열 터치 전극(Tx21)과 연결되고, y축을 따라 2행1열 터치 전극(Tx21)의 밑에 배치된 다른 터치 전극(Tx)들과는 제1 절연막(PAS1)을 사이에 두고 중첩한다.

다른 터치 전극(Tx)들과 2행1열 라우팅 배선(TW21) 사이에서 기생 용량이 발생하면, 터치 전극의 센싱 정밀도가 저하될 수 있다. 따라서, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW) 사이에는 높은 절연성을 확보하는 것이 필요하다. 예를 들어, 제1 절연막(PAS1)의 두께를 2,000Å 이상의 두께로 도포하여, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW) 사이에서 정전 노이즈를 줄일 수 있다. 하지만, 이 경우, 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에서도 용량이 적게 형성되므로, 보조 용량이 줄어든다. 그러면, 고속 구동에 문제가 발생할 수 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하기 위한 콘택홀들(TH, WH)을 형성함에 있어서, 원활한 접촉을 위해 충분한 콘택홀 면적을 필요로 한다. 특히, 이러한 콘택홀들(TH, WH)은 개구 면적을 감소하지 않도록 하기 위해, 배선들과 중첩하거나 인접하여 배치하는 것이 바람직하다. 하지만, 초고해상도 구조에서는 화소 영역(PA)들이 점점 작아지고, 각종 구성 요소들이 밀집하여 배치되므로, 콘택홀들을 형성하는 것이 용이하지 않다.

이와 같이, 인-셀 터치형 평판 표시장치에서, 특히 초 고해상도 구조에서는 터치 전극과 라우팅 배선을 연결하는 콘택홀의 크기를 최소한의 크기로 형성하고, 최소한의 배치 면적을 가져야 한다. 이러기 위해서는, 종래 기술과 다른 새로운 구조를 갖는 인-셀 터치형 평판 표시장치를 설계하여야 한다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 터치 전극과 라우팅 배선 사이에 기생 용량이 발생하지 않는 터치 센서를 구비한 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 공통 전극이기도 한 터치 전극과 라우팅 배선 사이의 기생 용량이 발생하지 않으면서도, 화소 전극과 공통 전극 사이의 보조 용량을 충분히 확보하는 구조를 갖는 터치 센서를 구비한 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 터치 전극과 라우팅 배선을 연결하는 콘택홀의 면적을 최소화하여 초고 해상도에서도 개구율 저하 없이 터치 센서를 구비한 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 터치 센서를 구비한 표시장치는, 기판, 화소 영역, 라우팅 배선, 제1 절연막, 터치 전극, 콘택홀, 제2 절연막 절연막 콘택홀 그리고 터치 연결 전극을 포함한다. 화소 영역은, 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된다. 라우팅 배선은, 기판 위에서 제1 방향으로 연장된다. 제1 절연막은, 라우팅 배선을 덮는다. 터치 전극은, 제1 절연막 위에서 라우팅 배선을 덮으며, 화소 영역 다수 개 면적에 대응하도록 배치된다. 콘택홀은, 터치 전극과 제1 절연막을 관통하여 라우팅 배선 일부를 노출한다. 제2 절연막은, 터치 전극 위에 도포된다. 절연막 콘택홀은, 제2 절연막을 관통하여 터치 콘택홀과, 터치 콘택홀 주변의 상기 터치 전극 일부를 노출한다. 그리고 터치 연결 전극은 제2 절연막 위에서 터치 전극 및 라우팅 배선을 연결한다.

일례로, 터치 센서를 구비한 표시장치는, 데이터 배선, 게이트 배선, 박막 트랜지스터 그리고 화소 전극을 더 포함한다. 데이터 배선은, 기판 위에서 평탄화 막을 사이에 두고 라우팅 배선과 중첩하여 배치된다. 게이트 배선은, 기판 위에서 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된다. 박막 트랜지스터는, 게이트 배선 및 데이터 배선에 접속되고, 평탄화 막 아래에서 화소 영역에 배치된다. 그리고 화소 전극은, 화소 영역 내에서 박막 트랜지스터에 연결되고 제2 절연막 위에 배치되어, 제2 절연막을 사이에 두고 터치 전극과 중첩되도록 배치된다.

일례로, 터치 콘택홀 및 절연막 콘택홀에 의해 노출된 라우팅 배선의 노출 면적은 적어도 2㎛²보다 크다.

일례로, 터치 콘택홀 및 절연막 콘택홀에 의해 노출된 라우팅 배선의 노출 면적은, 절연막 콘택홀에 의해 노출된 터치 전극의 노출 면적의 3배보다 작다.

일례로, 터치 콘택홀과 절연막 콘택홀의 형상은 서로 비대칭 구조를 갖는다.

일례로, 터치 콘택홀 및 절연막 콘택홀 중 어느 하나는, 제1 방향의 변이 제2 방향의 변보다 더 긴 사각형 모양을 갖는다. 다른 하나는, 제2 방향의 변이 제1 방향의 변보다 더 긴 사각형 모양을 갖는다.

일례로, 터치 콘택홀 및 절연막 콘택홀 중 어느 하나는, 다른 하나를 기준으로 제1 방향 및 제2 방향 중 어느 한 방향으로 편중되어 배치된다.

일례로, 터치 콘택홀 및 절연막 콘택홀 중 어느 하나는, 다른 하나를 기준으로 주변에 다른 콘택홀들이 배치되지 않은 방향으로 편중되어 배치된다.

본 발명에 의한 평판 표시장치는, 공통 전극이기도 한 터치 전극과 라우팅 배선 사이에 기생 용량이 발생하지 않아, 초고 해상도 표시장치에서 정확한 센싱 성능을 확보한 터치 센서 내장형 표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 초고 해상도 표시장치에서 공통 전극과 화소 전극 사이의 절연층의 두께를 얇게하여 보조 용량을 충분히 확보할 수 있다. 본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치에서, 터치 전극과 라우팅 배선을 연결하는 콘택홀을 최소의 면적으로 형성할 수 있다. 특히, 터치 전극과 라우팅 배선을 동시에 노출하도록 두 개의 콘택홀이 수직으로 중첩된 구조를 제공한다. 특히, 비 대칭 구조로 중첩되며, 어느 한 콘택홀을 주변에 콘택홀이 없는 방향으로 편중하여 배치함으로써, 최소한의 면적으로 터치 전극과 라우팅 배선을 연결할 수 있다. 또한, 콘택홀을 2 개 형성하면서도 마스크 공정을 별도로 사용하지 않으므로, 생산 시간이 단축되고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 터치 센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도.
도 2는 도 1에서 ⓐ로 표시한 두 개의 터치 전극(Tx)들이 차지하는 부분을 확대한 평면도.
도 3은 도 2에서 ⓑ로 표시한 두 개의 이웃하는 화소들이 차지하는 부분을 확대한 평면도.
도 4는 도 3에서 절취선 I-I'으로 자른, 종래 기술에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 6은 도 5에서 절취선 II-II'으로 자른, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 8은 도 7에서 절취선 III-III'으로 자른, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치에서 터치 전극과 라우팅 배선을 연결하는 터치 콘택홀의 다양한 형태들을 나타내는 평면도들.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

<제1 실시 예>

이하, 도 5 및 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 6은 도 5에서 절취선 II-II'으로 자른, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치는, 기판(SUB) 위에서 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 방식으로 배치된 다수 개의 화소 영역(PA)들을 포함한다. 화소 영역(PA)에는 박막 트랜지스터(T), 박막 트랜지스터(T)에 연결된 화소 전극(PXL), 화소 전극과 대향하는 공통 전극(COM)이 배치된다.

박막 트랜지스터(T)는 반도체 층이 게이트 배선(GL)을 2회 중첩함으로써, 두 개의 채널 영역(A)을 갖는 더블 게이트 구조를 갖는다. 기판(SUB) 위에서 채널 영역(A)과 중첩하는 위치에 차광층(LS)이 먼저 배치되어 있다. 차광층(LS) 위에는 버퍼층(BF)이 기판(SUB) 전체 표면을 덮도록 도포되어 있다. 버퍼층(BUF) 위에서 차광층(LS)과 중첩하는 위치에 반도체 층이 형성되어 있다. 반도체 층 위에는 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 배선(GL) 및 게이트 전극(G)이 적층된다.

게이트 전극(G), 소스 전극(S), 드레인 전극(D)을 포함하는 박막 트랜지스터(T)가 완성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에는 평탄화 막(PAC)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PAC) 위에는 라우팅 배선(TW)이 형성된다. 특히, 개구율을 확보하기 위해, 라우팅 배선(TW)은 데이터 배선(DL)과 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다. 라우팅 배선(TW)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 제1 절연막(PAS1)이 도포된다.

어느 한 라우팅 배선(TW)은 어느 한 터치 전극(Tx)과 연결되어야 한다. 따라서, 제1 절연막(PAS1)을 패턴하여, 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출하는 터치 콘택홀(TH)을 형성한다. 터치 콘택홀(TH)이 형성된 제1 절연막(PAS1) 위에는 공통 전극(COM)이 형성되어 있다. 터치 전극(Tx)으로도 사용할 수 있도록, 공통 전극(COM)은 다수 개의 인접한 화소 영역들을 덮는 일체형으로 형성한다. 이때, 공통 전극(COM)은 터치 콘택홀(TH)을 통해 라우팅 배선(TW)과 연결된다. 이로써, 공통 전극(COM)은 터치 전극(Tx)로 사용할 경우, 라우팅 배선(TW)을 통해 센싱 정보를 전달할 수 있다. 또한, 터치 전극(Tx)이기도 한 공통 전극(COM)은 드레인 전극(D)을 노출하는 화소 콘택홀(PH) 위를 덮지 않도록 개방하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

공통 전극(COM)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 제2 절연막(PAS2)이 도포된다. 제2 절연막(PAS2) 및 제1 절연막(PAS1) 그리고 평탄화 막(PAC)의 일부를 패턴하여 드레인 전극(D)의 일부를 노출한다. 제2 절연막(PAS2) 위에는 화소 전극(PXL)을 형성한다. 화소 전극(PXL)은 화소 콘택홀(PH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)과 연결된다. 화소 전극(PXL)은 화소 영역(PA) 내에서, 제2 절연막(PAS12)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 중첩하도록 배치된다. 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)이 중첩되는 영역에는 보조 용량이 형성된다.

본 발명의 제1 실시 예에서는, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하기 위한 터치 연결 전극(TT)을 별도로 형성하지 않고, 터치 전극(Tx)이 바로 라우팅 배선(TW)에 연결되는 구조를 갖는다. 특히, 라우팅 배선(TW)을 먼저 형성하고, 그 위에 제1 절연막(PAS1)을 도포한다. 그 후에, 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출하는 터치 콘택홀(TH)을 형성한 후, 제1 절연막(PAS1) 위에 터치 전극(Tx)을 형성하여, 터치 전극(Tx)이 터치 콘택홀(TH)을 통해 라우팅 배선(TW)과 직접 연결되는 구조를 갖는다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치에서는 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하는 터치 콘택홀(TH)이 최소한의 면적으로도 충분히 연결 특성을 유지할 수 있다. 또한, 데이터 배선(DL) 영역에 터치 콘택홀(TH)이 형성되므로, 개구 영역을 침범하지 않는다.

이와 같은 구조에서, 라우팅 배선(TW)은 제 2 방향 즉, Y축을 따라 연장되므로, y축을 따라 배열된 다른 터치 전극(Tx)들과 중첩된다. 예를 들어, 2행1열 라우팅 배선(TW21)은 2행1열 터치 전극(Tx21)과 연결되고, y축을 따라 2행1열 터치 전극(Tx21)의 아래에 배치된 다른 터치 전극(Tx)들과는 제1 절연막(PAS1)을 사이에 두고 중첩한다.

다른 터치 전극(Tx)들과 2행1열 라우팅 배선(TW21) 사이에서 기생 용량이 발생하면, 터치 전극의 센싱 정밀도가 저하될 수 있다. 따라서, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW) 사이에는 높은 절연성을 확보하는 것이 필요하다. 예를 들어, 제1 절연막(PAS1)의 두께를 2,000Å 이상의 두께로 도포하여, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW) 사이에서 정전 노이즈를 줄일 수 있다.

화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에는 제2 절연막(PAS2)만 개재된 구조를 갖는다. 따라서, 절연성을 확보하기 위해, 두껍게 제1 절연막(PAS1)을 형성하더라도, 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이의 보조 용량에는 전혀 영향을 주지 않는다.

<제2 실시 예>

이하, 도 7 및 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 8은 도 7에서 절취선 III-III'으로 자른, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치는, 기판(SUB) 위에서 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 방식으로 배치된 다수 개의 화소 영역(PA)들을 포함한다. 화소 영역(PA)에는 박막 트랜지스터(T), 박막 트랜지스터(T)에 연결된 화소 전극(PXL), 화소 전극과 대향하는 공통 전극(COM)이 배치된다.

박막 트랜지스터 부분의 구조는 제1 실시 예의 것과 동일하다. 따라서, 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제1 절연막(PAS1) 위에는 공통 전극(COM)이 형성되어 있다. 터치 전극(Tx)으로도 사용할 수 있도록, 공통 전극(COM)은 다수 개의 인접한 화소 영역들을 덮는 일체형으로 형성한다. 이때, 공통 전극(COM)은 라우팅 배선(TW)과도 중첩하도록 배치된다. 한편, 터치 전극(Tx)이기도 한 공통 전극(COM)은 드레인 전극(D)을 노출하는 화소 콘택홀(PH) 위를 덮지 않도록 개방하는 구조를 갖도록 패턴하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공통 전극(COM)을 형성할 때, 화소 콘택홀(PH) 주변을 노출하는 공통 전극 홀(CMH)을 형성하는 것이 바람직하다. 어느 한 라우팅 배선(TW)은 어느 한 터치 전극(Tx)과 연결되어야 한다. 이 경우, 공통 전극(COM)을 패턴하는 마스크 공정에서 공통 전극(COM)과 라우팅 배선(TW)이 중첩하는 부분을 더 패턴하여, 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출하는 터치 콘택홀(TH)을 더 형성하는 것이 바람직하다. 터치 콘택홀(TH)은 공통 전극(COM)과 제1 절연막(PAS1)을 관통하여 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출한다.

공통 전극(COM)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 제2 절연막(PAS2)이 도포된다. 제2 절연막(PAS2) 및 제1 절연막(PAS1) 그리고 평탄화 막(PAC)의 일부를 패턴하여 드레인 전극(D)의 일부를 노출하는 화소 콘택홀(PH)을 형성한다. 이때, 터치 콘택홀(TH)을 덮는 제2 절연막(PAS2)을 패턴하여, 터치 콘택홀(TH)을 노출하는 절연막 콘택홀(PAH)을 형성한다. 절연막 콘택홀(PAH)은 터치 콘택홀(TH)의 크기보다 크게 형성하거나, 비 대칭 구조로 형성하여, 터치 콘택홀(TH)의 주변을 둘러싸는 공통 전극(COM)의 일부를 노출하는 것이 바람직하다.

제2 절연막(PAS2) 위에는 화소 전극(PXL)을 형성한다. 화소 전극(PXL)은 화소 콘택홀(PH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)과 연결된다. 화소 전극(PXL)은 화소 영역(PA) 내에서, 제2 절연막(PAS12)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 중첩하도록 배치된다. 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)이 중첩되는 영역에는 보조 용량이 형성된다. 이때, 화소 전극(PXL)과 동일한 물질을 포함하되, 화소 전극(PXL)과는 분리된 터치 연결 전극(TT)를 더 형성한다. 터치 연결 전극(TT)은 절연막 콘택홀(PAH)을 통해 노출된 터치 전극(Tx)과 터치 콘택홀(TH)을 통해 노출된 라우팅 배선(TW)을 전기적으로 연결한다. 이로써, 공통 전극(COM)은 터치 전극(Tx)로 사용할 경우, 라우팅 배선(TW)을 통해 센싱 정보를 전달할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치에서는 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하는 터치 콘택홀(TH)이 최소한의 면적으로도 충분히 연결 특성을 유지할 수 있다. 또한, 데이터 배선(DL) 영역에 터치 콘택홀(TH)과 터치 연결 전극(TT)이 형성되므로, 개구 영역을 침범하지 않는다.

또한, 제2 실시 예에서는, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하기 위한 콘택홀들인, 터치 콘택홀(TH)과 절연막 콘택홀(PAH)을 별도의 마스크 공정을 사용하지 않고 형성할 수 있다. 따라서, 제1 실시 예와 비교했을 때, 제조 공정이 단순해 진다.

예를 들면, 제1 실시 예에서는, 라우팅 배선(TW) 형성을 위한 마스크 공정, 제1 절연막(PAS1)에 터치 콘택홀(TH)을 형성하기 위한 마스크 공정, 공통 전극(COM)을 형성하기 위한 마스크 공정, 제2 절연막(PAS2)에 화소 콘택홀(PH)을 형성하기 위한 마스크 공정, 그리고 제2 절연막(PAS2) 위에 화소 전극(PXL)을 형성하기 위한 마스크 공정이 필요하다. 즉, 라우팅 배선(TW)을 형성하는 단계에서 터치 전극(COM)을 형성하는 단계까지 5회의 마스크 공정이 필요하다.

반면에, 제2 실시 예에서는, 라우팅 배선(TW) 형성을 위한 마스크 공정, 제1 절연막(PAS1) 위에 공통 전극(COM) 및 터치 콘택홀(TH)을 형성기 위한 마스크 공정, 제2 절연막(PAS2)에 화소 콘택홀(PH) 및 절연막 콘택홀(PAH)을 형성하기 위한 마스크 공정, 그리고 제2 절연막(PAS2) 위에 화소 전극(PXL) 및 터치 연결 전극(TT)을 형성하기 위한 마스크 공정이 필요하다. 즉, 라우팅 배선(TW)을 형성하는 단계에서 터치 전극(COM)을 형성하는 단계까지 4회의 마스크 공정이 필요하다. 즉, 제1 실시 예보다 마스크 공정 수를 1회 절감할 수 있다.

제1 실시 예에서는 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하기 위한 콘택홀은 터치 콘택홀(TH) 하나로 충분하다. 하지만, 제2 실시 예에서는, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하기 위해서는 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH) 두 개가 필요하다. 그러나 이들 콘택홀들(PAH, TH)을 수직 방향으로 중첩되게 형성함으로써, 콘택홀이 차지하는 면적을 최소화 할 수 있으므로, 초 고해상도 구조에서도 적용할 수 있다.

더욱이, 고해상도(HD; High Density), 풀-HD(Full High Density) 해상도를 거쳐, UHD(Ultra High Density; 4K) 및 UHD+(Ultra+ High Density; 5K)로 해상도가 점점 높아짐에 따라 터치 센서를 내장하기 위한 공간이 점점 좁아진다. 더 구체적으로는, 앞에서 설명한 바와 같이, 터치 전극(Tx)과 라우팅 배선(TW)을 연결하기 위한 콘택홀을 배치할 위치가 점점 제한적으로 된다.

이러한 제한을 극복하기 위해, 본 발명의 제2 실시 예에서는, 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH)을 비 대칭 구조로 형성 및/또는 배치함으로써, 초고 해상도에서도 터치 센서를 내장한 표시장치를 제공할 수 있다. 이하, 도 9a 내지 9c를 참조하여, 본 발명에 의한 콘택홀들의 비대칭 구조에 대해 설명한다. 도 9a 내지 9c는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 자기 정전용량 방식 터치 센서 내장형 액정 표시장치에서 터치 전극과 라우팅 배선을 연결하는 터치 콘택홀의 다양한 형태들을 나타내는 평면도들이다.

먼저, 도 9a는, 대칭 구조를 갖는 콘택홀들을 나타내는 평면도이다. 도 9a에서 라우팅 배선(TW)을 노출하기 위해, 터치 전극(Tx21)과 그 하부에 있는 제1 절연막(PAS1)을 패턴하여 터치 콘택홀(TH)이 형성되어 있다. 여기서, 터치 콘택홀(TH)은 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출할 수 있도록, 타원, 정원, 정사각형, 마름모 혹은 직사각형의 모양을 가질 수 있다. 여기서는, 편의상 직사각형 모양으로 도시하였다. 도 9a에서, 우상-좌하 방향의 사선 해치가 터치 콘택홀(TH)을 통해 노출된 라우팅 배선(TW)의 일부를 나타낸다.

터치 전극(Tx)을 덮는 제2 절연막(PAS2)을 도포한 후, 터치 콘택홀(TH) 위를 덮는 제2 절연막(PAS2) 일부를 식각하여, 터치 콘택홀(TH)과 그 주변의 터치 전극(Tx)을 노출하는 절연막 콘택홀(PAH)이 형성되어 있다. 도 9a에서 좌상-우하 방향의 사선 해치가 절연막 콘택홀(PAH)을 통해 노출되는 영역을 나타낸다. 즉, 좌상-우하 방향의 사선 해치만 있는 부분은, 터치 콘택홀(TH) 주변을 둘러싸며 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출된 터치 전극(Tx)의 일부를 나타낸다.

제2 절연막(PAS2) 위에는, 터치 콘택홀(TH)보다 약간 더 큰 크기를 갖는 터치 연결 전극(TT)이 형성된다. 터치 연결 전극(TT)은 모든 해치 영역을 덮는다. 즉, 우상-좌하 방향의 사선 해치로 표시된 노출된 라우팅 배선(TW)의 일부와, 좌상-우하 방향의 사선 해치로 표시된 노출된 터치 전극(Tx)의 일부가 모두 터치 연결 전극(TT)에 의해 접촉된다.

도 9a에서는 터치 콘택홀(TH)과 절연막 콘택홀(PAH)이 동일한 형상을 갖고 대칭 구조를 갖는다. 따라서, 주변에 다른 콘택홀들이 배치될 경우, 터치 콘택홀(TH)과 절연막 콘택홀(PAH)의 크기를 작게 만들어야 한다. 하지만, 터치 콘택홀(TH)과 절연막 콘택홀(PAH)의 크기가 지나치게 작게되면, 라우팅 배선(TW)과 터치 전극(Tx)을 노출하는 면적이 작아지고, 터치 연결 전극(TT)에 의해 연결이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.

다음으로, 대칭 구조를 갖는 콘택홀들에 대해 설명한다. 초고해상도에서 주변에 다른 콘택홀들이 배치되는 경우에도 충분한 접촉 면적을 확보할 수 있도록 하기 위해서, 콘택홀들을 비대칭 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 9b를 참조하면, 라우팅 배선(TW)을 노출하기 위해, 터치 전극(Tx21)과 그 하부에 있는 제1 절연막(PAS1)을 패턴하여 터치 콘택홀(TH)이 형성되어 있다. 도 9a의 경우와 마찬가지로, 터치 콘택홀(TH)은 라우팅 배선(TW)의 일부를 노출할 수 있도록, 타원, 정원, 정사각형, 마름모 혹은 직사각형의 모양을 가질 수 있다. 도 9a와 비교 설명을 위해, 도 9a에 의한 모양과 동일한 직사각형 모양으로 도시하였다. 도 9b에서, 우상-좌하 방향의 사선 해치가 터치 콘택홀(TH)을 통해 노출된 라우팅 배선(TW)의 일부를 나타낸다.

터치 전극(Tx)을 덮는 제2 절연막(PAS2)을 도포한 후, 터치 콘택홀(TH) 위를 덮는 제2 절연막(PAS2) 일부를 식각하여, 터치 콘택홀(TH)과 그 주변의 터치 전극(Tx)을 노출하는 절연막 콘택홀(PAH)이 형성되어 있다. 특히, 절연막 콘택홀(PAH)은 터치 콘택홀(TH)과 다른 모양으로 형성되어 있다. 예를 들어, 마름모 모양으로 형성할 수 있다. 특히, 터치 콘택홀(TH)의 좌측과 우측에 다른 콘택홀들이 배치되어 있다면, 터치 콘택홀(TH)의 상측과 하측으로 마름모 모양의 꼭지점이 더 연장된 길쭉한 마름모 형상을 갖는 것이 바람직하다.

도 9b에서 좌상-우하 방향의 사선 해치가 절연막 콘택홀(PAH)을 통해 노출되는 영역을 나타낸다. 도 9b에서, 절연막 콘택홀(PAH)을 통해 노출된 터치 전극(Tx)은, 주로 터치 콘택홀(TH)을 기준으로 상측과 하측이 된다. 즉, 좌상-우하 방향의 사선 해치만 있는 부분은, 터치 콘택홀(TH) 주변을 둘러싸며 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출된 터치 전극(Tx)의 일부를 나타낸다.

도 9b에 의한 비 대칭 구조에서는, 절연막 콘택홀(PAH)이 터치 콘택홀(TH)과 서로 다른 형상을 갖는다. 특히, 주변에 다른 콘택홀들이 배치되지 않는 방향으로 더 길쭉한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

도 9c는 또 다른 비 대칭 구조의 콘택홀 배치를 나타낸다. 도 9c에서는 터치 콘택홀(TH)의 좌측, 우측 및 상측에 다른 콘택홀이 배치되어 있는 경우에 적용할 수 있다. 도 9c를 참조하면, 라우팅 배선(TW)을 노출하기 위해, 터치 전극(Tx21)과 그 하부에 있는 제1 절연막(PAS1)을 패턴하여 터치 콘택홀(TH)이 형성되어 있다. 도 9b의 경우와 마찬가지로, 도 9a와 비교를 용이하게 하기 위해, 도 9a에 의한 모양과 동일한 직사각형 모양으로 도시하였다. 도 9c에서, 우상-좌하 방향의 사선 해치가 터치 콘택홀(TH)을 통해 노출된 라우팅 배선(TW)의 일부를 나타낸다.

터치 전극(Tx)을 덮는 제2 절연막(PAS2)을 도포한 후, 터치 콘택홀(TH) 위를 덮는 제2 절연막(PAS2) 일부를 식각하여, 터치 콘택홀(TH)과 그 주변의 터치 전극(Tx)을 노출하는 절연막 콘택홀(PAH)이 형성되어 있다. 특히, 절연막 콘택홀(PAH)은 터치 콘택홀(TH)과 다른 모양으로 형성되며 배치 상태도 비 대칭적이다. 예를 들어, 터치 콘택홀(TH)과 다른 방향으로 길쭉한 사각형 모양으로 형성할 수 있다. 터치 콘택홀(TH)가 가로 방향으로 길쭉한 사각형 모양이고, 좌측 및 우측에 다른 콘택홀들이 배치되어 있는 경우, 절연막 콘택홀(PAH)은 세로 방향으로 길쭉한 사각형 모양을 가질 수 있다. 또한, 상측에도 다른 콘택홀이 배치되어 있다면, 절연막 콘택홀(PAH)은 아래 방향으로 더 연장된 형상을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다.

도 9c에서 좌상-우하 방향의 사선 해치가 절연막 콘택홀(PAH)을 통해 노출되는 영역을 나타낸다. 도 9c에서, 절연막 콘택홀(PAH)을 통해 노출된 터치 전극(Tx)은, 주로 터치 콘택홀(TH)을 기준으로 하측이 된다. 즉, 좌상-우하 방향의 사선 해치만 있는 부분은, 터치 콘택홀(TH)의 하측 주변에 배치되며, 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출된 터치 전극(Tx)의 일부를 나타낸다.

제2 절연막(PAS2) 위에는, 터치 콘택홀(TH) 및 절연막 콘택홀(PAH)보다 약간 더 큰 크기를 갖는 터치 연결 전극(TT)이 형성된다. 터치 연결 전극(TT)은 모든 해치 영역을 덮는다. 즉, 우상-좌하 방향의 사선 해치로 표시된 노출된 라우팅 배선(TW)의 일부와, 좌상-우하 방향의 사선 해치로 표시된 노출된 터치 전극(Tx)의 일부가 모두 터치 연결 전극(TT)에 의해 접촉된다.

도 9c에 의한 비 대칭 구조에서는, 절연막 콘택홀(PAH)이 터치 콘택홀(TH)과 서로 다른 형상을 갖는다. 특히, 주변에 다른 콘택홀들이 배치되지 않는 방향으로 더 길쭉한 형상을 갖거나, 편향된 배치를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 비대칭 구조를 갖더라도, 터치 콘택홀(TH) 및 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출되는 라우팅 배선(TW)의 노출 면적과 터치 전극(Tx)의 노출 면적이 어느 정도 확보되어야 한다. 이들 노출되는 면적은 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

첫째, 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH)이 중첩되는 개방 면적은 적어도, 2㎛²보다 큰 것이 바람직하다. 도 9b 및 9c에서 설명한 경우에서는, 절연막 콘택홀(PAH)이 터치 콘택홀(TH)에 의해 노출된 라우팅 배선(TW)을 모두 노출하는 경우로 설명하였으므로, 이 경우에는 라우팅 배선(TW)의 노출 면적에 해당한다. 하지만, 절연막 콘택홀(PAH)의 크기를 줄여야 할 필요가 있을 경우, 절연막 콘택홀(PAH)이 터치 콘택홀(TH)에 의해 노출된 라우팅 배선(TW)의 일부만을 노출할 경우도 있다. 따라서, 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH) 모두에 의해 노출된 라우팅 배선(TW)의 면적이 2㎛²보다 큰 것이 바람직하다. 이보다 작을 경우, 접촉 저항이 커져서 라우팅 배선(TW)을 통해 터치 전극(Tx)의 정보가 제대로 전달되지 못할 수 있다.

둘째, 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH)이 중첩되는 개방 면적은, 터치 콘택홀(TH)과 중첩되지 않는 절연막 콘택홀(PAH)의 개방 면적의 3배수보다 작은 것이 바람직하다. 터치 콘택홀(TH)과 중첩되지 않는 절연막 콘택홀(PAH)의 개방 면적은, 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출된 터치 전극(Tx)의 면적을 의미한다. 따라서, 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH) 모두에 의해 노출된 라우팅 배선(TW)의 면적은, 적어도 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출된 터치 전극(Tx)의 면적과 동일하여야 한다. 절연막 콘택홀(PAH)과 터치 콘택홀(TH) 모두에 의해 노출된 라우팅 배선(TW)의 면적이 아무리 크더라도, 절연막 콘택홀(PAH)에 의해 노출된 터치 전극(Tx) 면적의 3배수보다 클 필요는 없다. 이보다 더 크더라도, 접촉 저항이 특별히 더 낮아지지 않는다. 따라서, 이보다 더 큰 경우에는 오히려 터치 콘택홀(TH)의 크기가 너무 커서, 개구 영역을 감소하는 원인이 될 수 있다.

상기 설명에서, 편의상, 터치 콘택홀(TH)을 직사각형으로 설명하고, 절연막 콘택홀(PAH)을 터치 콘택홀(TH)을 기준으로 비대칭 형상을 가지거나 어느 한 방향으로 편중되어 배치된 경우로 설명하였다. 이는 터치 콘택홀(TH)이 절연막콘택홀(PAH)보다 먼저 형성되기 때문에 이와 같이 설명한 것이다. 필요하다면, 두 콘택홀들의 형상을 바꾸어 형성할 수 있다. 또한, 터치 콘택홀(TH)을 절연막 콘택홀(PAH)을 기준으로 하여 다른 콘택홀들이 없는 방향으로 편중하여 배치할 수도 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

T: 박막 트랜지스터 Tx: 터치 전극
TW: 라우팅 배선 IC: 데이터 및 터치 구동 회로
SUB: 기판 LS: 차광층
A: 채널 영역 G: 게이트 전극
S: 소스 전극 D: 드레인 전극
DL: 데이터 배선 GL: 게이트 배선
PAC: 평탄화 막 PAS1: 제1 절연막
PAS2: 제2 절연막 COM: 공통 전극
PXL: 화소 전극 TT: 터치 연결 전극
TH: 터치 콘택홀 PAH: 절연막 콘택홀
CMH: 공통 전극 홀

Claims

기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된 화소 영역;
상기 기판 위에서 제1 방향으로 연장되는 라우팅 배선;
상기 라우팅 배선을 덮는 제1 절연막;
상기 제1 절연막 위에서 상기 라우팅 배선을 덮으며, 상기 화소 영역 다수 개 면적에 대응하도록 배치된 터치 전극;
상기 터치 전극과 상기 제1 절연막을 관통하여 상기 라우팅 배선 일부를 노출하는 터치 콘택홀;
상기 터치 전극 위에 도포된 제2 절연막;
상기 제2 절연막을 관통하여 상기 터치 콘택홀과, 상기 터치 콘택홀 주변의 상기 터치 전극 일부를 노출하는 절연막 콘택홀; 그리고
상기 제2 절연막 위에서 상기 터치 전극과 상기 라우팅 배선을 연결하는 터치 연결 전극을 포함하는 터치 센서 내장 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 위에서 평탄화 막을 사이에 두고 상기 라우팅 배선과 중첩하여 배치된 데이터 배선;
상기 기판 위에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 게이트 배선;
상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선에 접속되고, 상기 평탄화 막 아래에서 상기 화소 영역에 배치된 박막 트랜지스터; 그리고
상기 화소 영역 내에서 상기 박막 트랜지스터에 연결되고 상기 제2 절연막 위에 배치되어, 상기 제2 절연막을 사이에 두고 상기 터치 전극과 중첩되도록 배치된 화소 전극을 더 포함하는 터치 센서 내장 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 콘택홀 및 상기 절연막 콘택홀에 의해 노출된 상기 라우팅 배선의 노출 면적은 적어도 2㎛²보다 큰 터치 센서 내장 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 콘택홀 및 상기 절연막 콘택홀에 의해 노출된 상기 라우팅 배선의 노출 면적은, 상기 절연막 콘택홀에 의해 노출된 상기 터치 전극의 노출 면적의 3배보다 작은 터치 센서 내장 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 콘택홀과 상기 절연막 콘택홀의 형상은 서로 비대칭 구조를 갖는 터치 센서 내장 표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 터치 콘택홀 및 상기 절연막 콘택홀 중 어느 하나는,
상기 제1 방향의 변이 제2 방향의 변보다 더 긴 사각형 모양을 갖고,
다른 하나는,
상기 제2 방향의 변이 상기 제1 방향의 변보다 더 긴 사각형 모양을 갖는 터치 센서 내장 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 터치 콘택홀 및 상기 절연막 콘택홀 중 어느 하나는,
다른 하나를 기준으로 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어느 한 방향으로 편중되어 배치된 터치 센서 내장 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 터치 콘택홀 및 상기 절연막 콘택홀 중 어느 하나는,
다른 하나를 기준으로 주변에 다른 콘택홀들이 배치되지 않은 방향으로 편중되어 배치된 터치 센서 내장 표시장치.