KR102037361B1 - Touch display device - Google Patents

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KR102037361B1
KR102037361B1 KR1020130010075A KR20130010075A KR102037361B1 KR 102037361 B1 KR102037361 B1 KR 102037361B1 KR 1020130010075 A KR1020130010075 A KR 1020130010075A KR 20130010075 A KR20130010075 A KR 20130010075A KR 102037361 B1 KR102037361 B1 KR 102037361B1
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김기덕
강병구
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치는 화소 전극, 공통 전극, 컬러필터 및 터치 컬럼 스페이서가 형성된 제1 기판, 및 액정층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 합착되는 제2 기판을 포함하며, 상기 제2 기판은, 제1 방향으로 배열된 Tx 라인들과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 Rx 라인들을 포함하되, 상기 Tx 라인들의 펄스전압을 상기 Rx 라인들에서 센싱하여 정전용량의 변화로 터치 위치를 판별하는 터치 센싱부, 및 상기 터치 센싱부에 위치하며, 상기 터치 컬럼 스페이서를 덮는 공통 전극과의 정전용량의 변화로 터치 압력 세기를 판별하는 터치 센서를 포함하며, 상기 터치 센싱부와 상기 터치 센서는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.A touch display device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate having a pixel electrode, a common electrode, a color filter, and a touch column spacer, and a second substrate bonded to the first substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween. The second substrate may include Tx lines arranged in a first direction and Rx lines arranged in a second direction crossing the first direction, wherein the pulse voltages of the Tx lines are sensed by the Rx lines. A touch sensor for determining a touch position due to a change in capacitance, a touch sensor positioned at the touch sensing unit, and a touch sensor for determining a touch pressure intensity by a change in capacitance with a common electrode covering the touch column spacer, The touch sensing unit and the touch sensor may be positioned between the first substrate and the second substrate.

Description

터치표시장치{TOUCH DISPLAY DEVICE}Touch display {TOUCH DISPLAY DEVICE}

본 발명은 외부에서 인가되는 터치에 대해 터치 위치 및 터치 압력의 세기를 감지할 수 있는 터치표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a touch display device capable of sensing the touch position and the intensity of the touch pressure with respect to a touch applied from the outside.

최근, 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(input device)들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 패널(touch panel)이 제안되었다. Recently, various input devices such as a keyboard, a mouse, a trackball, a joystick, a digitizer, and the like have been used to configure an interface between a user and a home appliance or various information communication devices. However, the use of the input device as described above has been difficult to increase the degree of completeness of the product by causing inconveniences such as taking up usage and taking up space. Thus, there is an increasing demand for an input device that is convenient, simple and can reduce malfunctions. In accordance with such a request, a touch panel has been proposed in which a user directly contacts a screen with a hand or a pen to input information.

터치 패널은 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. The touch panel is applied to various display devices because of its simplicity, less malfunction, and convenient inputting without the use of a separate input device, and the user can operate quickly and easily through the contents displayed on the screen. have.

터치 패널은 구조에 따라서, 상판 부착형(add-on type), 상판 일체형(on-cell type) 및 패널 내장형(in-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치 패널을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 패널을 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치 패널을 구성하는 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 패널 내장형은 표시장치의 내부에 터치 패널을 구성하는 소자들을 직접 형성하는 방식이다. The touch panel may be classified into an add-on type, an on-cell type, and an in-cell type according to a structure. The top plate attaching type is a method of attaching the touch panel to the top plate of the display device after separately manufacturing the display device and the touch panel. The upper plate integrated type directly forms elements constituting the touch panel on the upper glass substrate surface of the display device. The panel embedded type directly forms elements constituting the touch panel inside the display device.

그러나, 전술한 터치 패널은 터치패널에 사용자의 손가락과 같은 도전체가 접촉되었는지만을 판별할 수 있을 뿐, 터치 압력의 세기는 감지하지 못하므로, 입력할 수 있는 내용에 한계가 있다. 따라서, 이러한 종래 기술에 의한 문제점들을 해결할 수 있는 터치표시장치의 필요성이 대두되었다.
However, the above-described touch panel can only determine whether a conductor such as a user's finger is in contact with the touch panel, but does not sense the strength of the touch pressure, and thus there is a limit to the content that can be input. Accordingly, there is a need for a touch display device that can solve the problems caused by the prior art.

본 발명은 외부에서 인가되는 터치에 대해 터치 위치 및 터치 압력의 세기를 감지할 수 있는 터치표시장치를 제공한다.
The present invention provides a touch display device capable of sensing the touch position and the intensity of the touch pressure with respect to a touch applied from the outside.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치는 화소 전극, 공통 전극, 컬러필터 및 터치 컬럼 스페이서가 형성된 제1 기판, 및 액정층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 합착되는 제2 기판을 포함하며, 상기 제2 기판은, 제1 방향으로 배열된 Tx 라인들과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 Rx 라인들을 포함하되, 상기 Tx 라인들의 펄스전압을 상기 Rx 라인들에서 센싱하여 정전용량의 변화로 터치 위치를 판별하는 터치 센싱부, 및 상기 터치 센싱부에 위치하며, 상기 터치 컬럼 스페이서를 덮는 공통 전극과의 정전용량의 변화로 터치 압력 세기를 판별하는 터치 센서를 포함하며, 상기 터치 센싱부와 상기 터치 센서는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a touch display device according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first substrate including a pixel electrode, a common electrode, a color filter, and a touch column spacer, and a liquid crystal layer interposed therebetween. A second substrate is bonded. The second substrate includes Tx lines arranged in a first direction and Rx lines arranged in a second direction crossing the first direction, wherein pulse voltages of the Tx lines are included. Is sensed at the Rx lines to determine a touch position by a change in capacitance, and a touch sensing unit located at the touch sensing unit, and the touch pressure intensity is changed by a change in capacitance with a common electrode covering the touch column spacer. And a touch sensor for discriminating, wherein the touch sensing unit and the touch sensor are positioned between the first substrate and the second substrate.

상기 터치 센서는 하나의 터치 픽셀에 적어도 하나 이상 위치하는 것을 특징으로 한다.The touch sensor may be located at least one touch pixel.

상기 제1 기판은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 지지하는 갭 컬럼 스페이서 및 눌림 컬럼 스페이서를 더 포함하며, 상기 갭 컬럼 스페이서 및 눌림 컬럼 스페이서는 상기 하나의 터치 픽셀에 적어도 하나 이상 위치하는 것을 특징으로 한다.The first substrate further includes a gap column spacer and a pressed column spacer supporting the first substrate and the second substrate, wherein the gap column spacer and the pressed column spacer are positioned at least one of the one touch pixel. It is characterized by.

상기 터치 센싱부와 상기 터치 센서에 구동신호를 인가하는 각 패드부는 상기 제2 기판의 일측에 위치하는 것을 특징으로 한다.Each pad unit applying a driving signal to the touch sensing unit and the touch sensor may be located at one side of the second substrate.

상기 터치 센서의 패드부는 게이트 패드와 데이터 패드를 포함하며, 상기 데이터 패드는 상기 제2 기판의 타측에 위치하는 것을 특징으로 한다.The pad portion of the touch sensor may include a gate pad and a data pad, and the data pad may be located on the other side of the second substrate.

상기 터치 센서는 상기 정전용량의 변화에 따른 ROIC로의 출력전압을 범위별로 구획하여 터치 압력 세기를 세분화하는 것을 특징으로 한다.
The touch sensor may divide the output voltage to the ROIC according to the change of the capacitance for each range to subdivide the touch pressure strength.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치는 정전용량의 변화에 따라 터치의 압력 세기를 감지하는 터치 센서와 터치의 위치를 감지하는 터치 센싱부를 함께 구비함으로써, 터치 위치 및 터치 압력 세기를 동시에 감지할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 터치표시장치의 터치 감도가 향상될 수 있는 이점이 있다.
The touch display device according to an embodiment of the present invention is provided with a touch sensor for detecting the pressure intensity of the touch and a touch sensing unit for detecting the position of the touch according to the change in capacitance, thereby simultaneously detecting the touch position and the touch pressure intensity. There is an advantage to this. Accordingly, there is an advantage that the touch sensitivity of the touch display device can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제2 기판의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제1 기판의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제2 기판의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제2 기판을 나타낸 평면도.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 패드부의 위치들을 나타낸 평면도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 PCB 연결 구조를 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 회로도.1 illustrates a touch display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a second substrate of a touch display device according to one embodiment of the present invention. FIG.
3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a first substrate of a touch display device according to one embodiment of the present invention.
4A to 4D are diagrams illustrating processes for manufacturing a second substrate of a touch display device according to one embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing a second substrate of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged view of a region A of FIG. 5; FIG.
7 and 8 are plan views illustrating positions of pad portions of a touch display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 and 10 are cross-sectional views illustrating a PCB connection structure of a touch display device according to an embodiment of the present invention.
11 is a circuit diagram of a touch display device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout. In the following description, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치를 나타낸 도면이다. 1 illustrates a touch display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치(100)는 액정층(180)을 사이에 두고 서로 합착된 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the touch display device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first substrate 110 and a second substrate 210 bonded to each other with the liquid crystal layer 180 therebetween.

제1 기판(110)에는, 하부 기판(115) 상에 제1 게이트 전극(120)이 위치하고, 제1 게이트 전극(120)을 절연시키는 게이트 절연막(125)이 위치한다. 게이트 절연막(125) 상에 제1 반도체층(130)과 제1 반도체층(130)의 양측 단부에 접속되는 제1 소스 전극(135) 및 제1 드레인 전극(미도시)을 포함하는 박막트랜지스터가 위치한다. 제1 소스 전극(135) 상에 제1 패시베이션막(140)이 위치하고, 제1 패시베이션막(140) 상에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터(150)가 위치한다. 컬러필터 상에 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극(160)이 위치하고, 화소 전극(160)을 절연시키는 PAC층(165)이 위치한다. 그리고, PAC층(165) 상에 터치 컬럼 스페이서(170), 갭 컬럼 스페이서(172) 및 눌림 컬럼 스페이서(173)이 위치한다. 또한, 터치 컬럼 스페이서(170)에 걸쳐 PAC층(165) 상에 공통 전극(175)이 위치한다.In the first substrate 110, a first gate electrode 120 is positioned on the lower substrate 115, and a gate insulating layer 125 that insulates the first gate electrode 120 is positioned. A thin film transistor including a first source electrode 135 and a first drain electrode (not shown) connected to both ends of the first semiconductor layer 130 and the first semiconductor layer 130 on the gate insulating layer 125 is formed. Located. The first passivation layer 140 is positioned on the first source electrode 135, and the color filters 150 of red (R), green (G), and blue (B) are positioned on the first passivation layer 140. do. The pixel electrode 160 is connected to the drain electrode on the color filter, and the PAC layer 165 is insulated from the pixel electrode 160. The touch column spacer 170, the gap column spacer 172, and the pressed column spacer 173 are positioned on the PAC layer 165. In addition, the common electrode 175 is positioned on the PAC layer 165 over the touch column spacer 170.

상기 제2 기판(210)은 TFT부(TP), 캐패시터부(CSP), 게이트 TFT 패드부(GTP), 데이터 TFT 패드부(DTP), 터치 센싱부(TSP)가 터치 패드부(TPP)가 정의된 상부 기판(215)을 포함한다. 상부 기판(215)의 TFT부(TP) 상에 제2 게이트 전극(220)이 위치하고, 캐패시터부(CSP)에 캐패시터 하부전극(225)이 위치하며, 게이트 TFT 패드부(GTP)에 게이트 패드(230)가 위치하고, 터치 패드부(TPP)에 터치 패드(235)가 위치한다. 이들을 절연시키는 제2 패시베이션막(240)이 위치하고, TFT부(TP)에 제2 반도체층(245)이 위치한다. 제2 반도체층(245)의 양측 단부에 접속하는 제2 소스 전극(250) 및 제2 드레인 전극(255)이 위치하고, 데이터 TFT 패드부(DTP)에는 데이터 패드(256)가 위치하며, 터치 센싱부(TSP)에 브릿지 전극(270)이 위치한다. 이들 상에 제3 패시베이션막(257)이 위치하고, 제3 패시베이션막(257) 상에 제2 드레인 전극(255)과 접속하는 터치 센싱 전극(260)이 위치한다. 그리고, 게이트 TFT 패드부(GTP)에 게이트 패드(230)에 접속되는 게이트 패드 전극(265)이 위치하고, 데이터 TFT 패드부(DTP)에 데이터 패드(256)에 접속되는 데이터 패드 전극(267)이 위치한다. 또한, 터치 센싱부(TSP)에는 브릿지 전극(277)과 접속되는 Rx 라인(275)이 위치하고, 브릿지 전극(270) 상에 Tx 라인(277)이 위치한다. The second substrate 210 includes a TFT part TP, a capacitor part CSP, a gate TFT pad part GTP, a data TFT pad part DTP, and a touch sensing part TSP. Top substrate 215 defined. The second gate electrode 220 is positioned on the TFT portion TP of the upper substrate 215, the capacitor lower electrode 225 is positioned at the capacitor portion CSP, and the gate pad (or gate pad) is disposed at the gate TFT pad portion GTP. 230 is located, and the touch pad 235 is positioned in the touch pad part TTP. The second passivation film 240 which insulates them is located, and the 2nd semiconductor layer 245 is located in TFT part TP. The second source electrode 250 and the second drain electrode 255 are connected to both ends of the second semiconductor layer 245, and the data pad 256 is positioned in the data TFT pad part DTP, and touch sensing is performed. The bridge electrode 270 is positioned in the part TSP. The third passivation film 257 is disposed on the touch panel, and the touch sensing electrode 260 is connected to the second drain electrode 255 on the third passivation film 257. The gate pad electrode 265 connected to the gate pad 230 is positioned at the gate TFT pad part GTP, and the data pad electrode 267 connected to the data pad 256 is connected to the data TFT pad part DTP. Located. In addition, an Rx line 275 connected to the bridge electrode 277 is positioned in the touch sensing unit TSP, and a Tx line 277 is positioned on the bridge electrode 270.

상기 터치표시장치(100)는 제1 기판(110)에 컬러필터(150), 화소 전극(160), 공통 전극(175), 갭 컬럼 스페이서(172) 및 눌림 컬럼 스페이서(173)가 형성된 FIT(full integrated tft) 또는 IPS(in-plane switching) FIT 구조이다.그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 컬럼 스페이서들이 제2 기판에 형성된 COT(color filter on tft) 구조로도 형성될 수 있다.The touch display device 100 may include an FIT having a color filter 150, a pixel electrode 160, a common electrode 175, a gap column spacer 172, and a pressed column spacer 173 formed on a first substrate 110. It is a full integrated tft (IPS) or in-plane switching (IPS) FIT structure. However, the present invention is not limited thereto, and the column spacers may be formed of a color filter on tft (COT) structure formed on a second substrate.

또한, 제2 기판(210)에는 Rx 라인(275)과 Tx 라인(277)이 형성되어 사용자의 터치 시 Rx 라인(275)과 Tx 라인(277) 사이의 정전용량의 변화를 감지하여 터치 위치를 판별하는 터치 센싱부(TSP)를 포함한다. 또한, 제2 기판(210)은 TFT부(TP)와 캐패시터부(CSP)로 이루어진 터치 센서부(TSRP)를 포함하여, 사용자의 터치 시 제2 기판(210)에 눌림이 작용하여 터치 센서부(TSRP)의 터치 센싱 전극(260)과 제1 기판(110)에 형성된 공통 전극(175) 사이의 정전용량의 변화를 감지하여 터치 압력의 세기를 판별한다.In addition, an Rx line 275 and a Tx line 277 are formed on the second substrate 210 to detect a change in capacitance between the Rx line 275 and the Tx line 277 when a user touches the touch panel. The touch sensing unit (TSP) to determine. In addition, the second substrate 210 includes a touch sensor unit TSRP consisting of a TFT unit TP and a capacitor unit CSP. When the user touches, the second substrate 210 is pressed by the second substrate 210. The strength of the touch pressure is determined by detecting a change in capacitance between the touch sensing electrode 260 of the TSRP and the common electrode 175 formed on the first substrate 110.

이하, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다. 하기에서는 전술한 도 1과 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호를 붙여 이해가 쉽도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a touch display device according to an embodiment of the present invention will be described. In the following, the same reference numerals are given to the same components as in FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제2 기판의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제1 기판의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a second substrate of a touch display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a method of manufacturing a first substrate of a touch display device according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing by process.

도 2의 (a)를 참조하면, 상부 기판(215) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 선택되는 하나의 금속물질을 증착한다. 그리고, 이를 패터닝하여 TFT부(TP)에 제2 게이트 전극(220), 캐패시터부(CSP)에 캐패시터 하부전극(225), 게이트 TFT 패드부(GTP)에 게이트 패드(230), 및 터치 패드부(TPP)에 터치 패드(235)를 형성한다.Referring to FIG. 2A, a metal material having low resistance on the upper substrate 215, for example, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), copper (Cu), copper alloy, and chromium (Cr) One metal material selected from molybdenum (Mo) and titanium (Ti) is deposited. The second gate electrode 220 is formed on the TFT portion TP, the capacitor lower electrode 225 is disposed on the capacitor portion CSP, the gate pad 230 is disposed on the gate TFT pad portion GTP, and the touch pad portion is patterned. The touch pad 235 is formed in the TTP.

이어, (b)를 참조하면, 상부 기판(215) 전면에 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 제2 패시베이션막(240)을 형성한다. 그리고, TFT부(TP)에 비정질 실리콘을 증착하고 패터닝하여 제2 반도체층(245)을 형성한다. 다음, 상부 기판(215) 전면에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 선택되는 하나의 금속물질을 증착한다. 그리고, 금속물질을 패터닝하여 제2 반도체층(245)의 양측 단부에 각각 접속하는 제2 소스 전극(250) 및 드레인 전극(255)을 형성하고, 데이터 TFT 패드부(DTP)에 데이터 패드(256)를 형성한다.Subsequently, referring to (b), the second passivation layer 240 is formed by depositing silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) on the entire upper substrate 215. The second semiconductor layer 245 is formed by depositing and patterning amorphous silicon in the TFT portion TP. Next, a metal material having low resistance on the entire surface of the upper substrate 215, for example, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), copper (Cu), copper alloy, chromium (Cr), molybdenum (Mo), titanium ( One metal material selected from Ti) is deposited. The metal material is patterned to form second source electrodes 250 and drain electrodes 255 that are connected to both ends of the second semiconductor layer 245, respectively, and the data pads 256 are formed on the data TFT pad unit DTP. ).

다음, (c)를 참조하면, 상부 기판(215) 전면에 ITO, IZO, ITZO, ZnO 중 선택된 하나의 투명도전물질을 증착하고 패터닝하여 터치 센싱부(TSP)에 브릿지 전극(270)을 형성한다. 이어, (d)를 참조하면, 상부 기판(215) 전면에 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 제3 패시베이션막(257)을 형성한다. 그리고, 제3 패시베이션막(257)의 일부 영역을 식각하여, 게이트 TFT 패드부(GTP)의 게이트 패드(230)를 노출하는 제1 비어홀(CH1), 터치 패드부(TPP)의 터치 패드(235)를 노출하는 제2 비어홀(CH2), TFT부(TP)의 드레인 전극(255)을 노출하는 제3 비어홀(CH3), 데이터 TFT 패드부(DTP)의 데이터 패드(256)를 노출하는 제4 비어홀(CH4), 및 터치 센싱부(TSP)의 브릿지 전극(270)의 양측 단부를 노출하는 제5 비어홀(CH5)을 각각 형성한다.Next, referring to (c), the bridge electrode 270 is formed on the touch sensing unit TSP by depositing and patterning a transparent conductive material selected from ITO, IZO, ITZO, and ZnO on the entire upper substrate 215. . Subsequently, referring to (d), a third passivation film 257 is formed by depositing silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) on the entire upper substrate 215. A portion of the third passivation layer 257 is etched to expose the gate pad 230 of the gate TFT pad portion GTP, and the touch pad 235 of the first via hole CH1 and the touch pad portion TTP. ), The second via hole CH2 exposing), the third via hole CH3 exposing the drain electrode 255 of the TFT part TP, and the fourth pad exposing the data pad 256 of the data TFT pad part DTP. The via holes CH4 and the fifth via holes CH5 exposing both ends of the bridge electrode 270 of the touch sensing unit TSP are formed.

이어, (e)를 참조하면, 상부 기판(215) 전면에 ITO, IZO, ITZO, ZnO 중 선택된 하나의 투명도전물질을 증착하고 패터닝하여, TFT부(TP)의 제2 드레인 전극(255)과 접속되는 터치 센싱 전극(260), 게이트 TFT 패드부(GTP)의 게이트 패드(230)와 접속되는 게이트 패드 전극(265), 데이터 TFT 패드부(DTP)의 데이터 패드(256)과 접속되는 데이터 패드 전극(267), 터치 센싱부(TSP)의 브릿지 전극(270)에 각각 접속되는 Rx 라인(275) 및 제3 패시베이션막(257) 상에 위치한 Tx 라인(277), 및 터치 패드부(TPP)의 터치 패드(235)와 접속되는 터치 패드 전극(269)을 형성한다. 본 발명은 도 2의 (f)에 도시된 것처럼 선택적으로 제4 패시베이션막(285)을 더 형성할 수도 있다. 따라서, 상부 기판(215)이 제조된다. Subsequently, referring to (e), a transparent conductive material selected from ITO, IZO, ITZO, and ZnO is deposited and patterned on the entire upper substrate 215 to form the second drain electrode 255 of the TFT portion TP. The touch sensing electrode 260 to be connected, the gate pad electrode 265 to be connected to the gate pad 230 of the gate TFT pad part GTP, and the data pad to be connected to the data pad 256 of the data TFT pad part DTP. Tx line 277 located on the Rx line 275 and the third passivation layer 257 respectively connected to the electrode 267, the bridge electrode 270 of the touch sensing unit TSP, and the touch pad unit TTP The touch pad electrode 269 connected to the touch pad 235 is formed. The present invention may optionally further form a fourth passivation film 285 as shown in Fig. 2F. Thus, the upper substrate 215 is manufactured.

다음으로, 도 3을 참조하여 제1 기판의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. 하기 제1 기판의 제조방법은 도 1의 제1 기판에서 동일한 구조가 계속 반복되는 것을 하나만 도시하여 설명하기로 한다.Next, referring to FIG. 3, the manufacturing method of the first substrate is as follows. In the following method of manufacturing the first substrate, only one repeating structure of the same structure in the first substrate of FIG. 1 will be described.

도 3의 (a)를 참조하면, 하부 기판(115) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 선택되는 하나의 금속물질을 증착한다. 그리고, 이를 패터닝하여 게이트 전극(120)을 형성한다. 이어, (b)를 참조하면 하부 기판(115) 전면에 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(125)을 형성한다. 게이트 절연막(125) 상에 비정질 실리콘을 증착하고 패터닝하여 제1 반도체층(130)을 형성한다. 하부 기판(115) 전면에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 중 선택되는 하나의 금속물질을 증착한다. 그리고, 금속물질을 패터닝하여 제1 반도체층(130)의 양측 단부에 각각 접속하는 제1 소스 전극(135) 및 드레인 전극(미도시)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, a metal material having low resistance on the lower substrate 115, for example, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), copper (Cu), copper alloy, and chromium (Cr) One metal material selected from molybdenum (Mo) and titanium (Ti) is deposited. Then, the gate electrode 120 is formed by patterning it. Subsequently, referring to (b), the gate insulating layer 125 is formed by depositing silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) on the entire lower substrate 115. Amorphous silicon is deposited and patterned on the gate insulating layer 125 to form the first semiconductor layer 130. Metal materials having low resistance on the entire surface of the lower substrate 115, for example, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), copper (Cu), copper alloy, chromium (Cr), molybdenum (Mo), and titanium (Ti) One metal material selected from among them is deposited. The metal material is patterned to form first source electrodes 135 and drain electrodes (not shown) respectively connected to both ends of the first semiconductor layer 130.

다음, (c)를 참조하면, 하부 기판(115) 전면에 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 제1 패시베이션막(140)을 형성한다. 그리고, (d)에 도시된 바와 같이, 제1 패시베이션막(140) 상에 컬러필터(150)를 형성한다. 컬러필터(150)는 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터(150)가 형성되어 하나의 단위화소(pixel)를 이룬다. Next, referring to (c), the first passivation layer 140 is formed by depositing silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) on the entire lower substrate 115. And, as shown in (d), the color filter 150 is formed on the first passivation film 140. The color filter 150 includes red, green, and blue color filters 150 to form one pixel.

이어, (e)를 참조하면, 컬러필터(150)가 형성된 하부 기판(115) 상에 ITO, IZO, ITZO, ZnO 중 선택된 하나의 투명도전물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(160)을 형성한다. 화소 전극(160)은 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터(150)가 각각 형성된 서브화소마다 패터닝되어 형성된다. 이어, 하부 기판(115) 전면에 포토아크릴(photoacryl)을 도포하여 PAC층(165)을 형성한다. 그리고, 하부 기판(115) 상에 블랙 수지를 도포하고 패터닝하여 터치 컬럼 스페이서(170), 갭 컬럼 스페이서(172) 및 눌림 컬럼 스페이서(173)를 형성한다. 터치 컬럼 스페이서(170)는 제2 기판에 형성된 터치 전극과 정전용량을 형성하기 위해 돌출된 컬럼 스페이서이고, 갭 컬럼 스페이서(172)는 제1 기판과 제2 기판 사이의 지지대 역할을 하며, 눌림 컬럼 스페이서(172)는 사용자의 터치나 외부 충격으로부터 제1 기판이 더 이상 눌려지지 않게 하는 역할을 한다.Subsequently, referring to (e), the pixel electrode 160 is formed by depositing and patterning a transparent conductive material selected from ITO, IZO, ITZO, and ZnO on the lower substrate 115 having the color filter 150 formed thereon. . The pixel electrode 160 is patterned for each subpixel in which the red, green, and blue color filters 150 are formed. Subsequently, photoacryl is coated on the entire lower substrate 115 to form a PAC layer 165. Then, the black resin is coated and patterned on the lower substrate 115 to form the touch column spacer 170, the gap column spacer 172, and the pressed column spacer 173. The touch column spacer 170 is a column spacer protruding to form capacitance with the touch electrode formed on the second substrate, and the gap column spacer 172 serves as a support between the first substrate and the second substrate, and the pressed column The spacer 172 serves to prevent the first substrate from being pressed further from the user's touch or external impact.

다음, (f)를 참조하면, 하부 기판(115) 전면에 ITO, IZO, ITZO, ZnO 중 선택된 하나의 투명도전물질을 증착하고 패터닝하여 공통 전극(175)을 형성한다. 공통 전극(175)은 터치 컬럼 스페이서(170)의 표면을 따라 덮게 형성된다. 이와 같이 제조된 제1 기판(110)과 제2 기판(210)은 서로 합착된 후 액정이 주입되어 터치표시장치가 제조된다. Next, referring to (f), the common electrode 175 is formed by depositing and patterning a transparent conductive material selected from ITO, IZO, ITZO, and ZnO on the entire lower substrate 115. The common electrode 175 is formed to cover the surface of the touch column spacer 170. The first substrate 110 and the second substrate 210 manufactured as described above are bonded to each other, and then a liquid crystal is injected to manufacture a touch display device.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 제2 기판의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면이다. 앞에 서술한 제조방법은 단면도만을 나타내었으나, 보다 자세한 터치표시장치의 제2 기판의 평면 구조를 살펴보면 다음과 같다. 4A to 4D are diagrams illustrating processes for manufacturing a second substrate of a touch display device according to an embodiment of the present invention. Although the above-described manufacturing method is only a cross-sectional view, the planar structure of the second substrate of the touch display device will be described as follows.

도 4a를 참조하면, 상부 기판(215) 상에 터치 게이트 라인(222), 게이트 패드(230), 터치 라우팅(232) 및 터치 패드(235)가 형성된다. 여기서, 터치가 센싱되는 터치 센싱부(TSP) 내에 터치 게이트 라인(222)이 형성되고, 터치 센싱부(TSP) 외에 게이트 패드(230), 터치 라우팅(232) 및 터치 패드(235)가 형성된다. Referring to FIG. 4A, a touch gate line 222, a gate pad 230, a touch routing 232, and a touch pad 235 are formed on the upper substrate 215. Here, the touch gate line 222 is formed in the touch sensing unit TSP where the touch is sensed, and the gate pad 230, the touch routing 232, and the touch pad 235 are formed in addition to the touch sensing unit TSP. .

다음 도 4b를 참조하면, 상부 기판(215) 상의 터치 센싱부(TSP)에 제2 패시베이션막(240)이 형성된다. 제2 패시베이션막(240) 상에 제2 반도체층(245)이 형성되고, 제2 반도체층(245)의 양측 단부에 접속되는 제2 소스 전극(250)과 제2 드레인 전극(미도시)이 형성된다. 터치 센싱부(TSP)에는 제2 소스 전극(250)과 접속되는 터치 데이터 라인(268)이 형성되고, 터치 센싱부(TSP) 외에 터치 데이터 라인(268)과 접속되는 데이터 패드(256)가 형성된다. 그리고, 터치 센싱부(TSP)에 브릿지 전극(270)들이 투명도전물질로 형성된다.Next, referring to FIG. 4B, a second passivation layer 240 is formed on the touch sensing unit TSP on the upper substrate 215. The second semiconductor layer 245 is formed on the second passivation film 240, and the second source electrode 250 and the second drain electrode (not shown) connected to both ends of the second semiconductor layer 245 are formed. Is formed. A touch data line 268 is formed on the touch sensing unit TSP to be connected to the second source electrode 250, and a data pad 256 is formed to be connected to the touch data line 268 in addition to the touch sensing unit TSP. do. The bridge electrodes 270 are formed of a transparent conductive material in the touch sensing unit TSP.

이어, 도 4c를 참조하면, 상부 기판(215) 상에 제3 패시베이션막(240)이 형성되고, 브릿지 전극(270)의 양측 단부를 노출하는 제5 비어홀(CH5)이 형성되고, 터치 패드(235)를 노출하는 제2 비어홀(CH2)이 형성된다. 그리고, 도 4d를 참조하면, 제3 패시베이션막(240) 상에 제2 드레인 전극(미도시)과 접속되는 터치 센싱 전극(260), 브릿지 전극(270)과 접속되는 Rx 라인(275) 및 Rx 라인과 절연되는 Tx 라인(277), 및 터치 패드(235)와 접속되는 터치 패드 전극(269)이 형성된다. Next, referring to FIG. 4C, a third passivation layer 240 is formed on the upper substrate 215, fifth via holes CH5 exposing both ends of the bridge electrode 270 are formed, and a touch pad ( The second via hole CH2 exposing 235 is formed. 4D, the touch sensing electrode 260 connected to the second drain electrode (not shown) on the third passivation layer 240, the Rx line 275 and Rx connected to the bridge electrode 270. A Tx line 277 insulated from the line and a touch pad electrode 269 connected to the touch pad 235 are formed.

도 5는 본 발명의 제2 기판을 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 도면이다. FIG. 5 is a plan view illustrating a second substrate of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view of region A of FIG. 5.

도 5 및 도 6을 참조하면, 3×3의 9개의 터치 픽셀(TPX)에 9×9 81개의 표시패널의 단위화소가 배열된다. 본 실시예는 일 실시예일 뿐 단위화소의 개수는 인치 및 해상도에 따라 조절이 가능하다. 각 터치 픽셀(TPX)의 일측 모서리에 터치 컬럼 스페이서(170)가 하나씩 배치된다. 터치 컬럼 스페이서(170)에는 세로 방향으로 가로지르는 터치 게이트 라인(222)과 터치 데이터 라인(268)이 나란하게 배열되어, 터치 컬럼 스페이서(170)에 대향하는 TFT부에 신호가 인가된다. 5 and 6, unit pixels of 9 × 9 81 display panels are arranged in 9 × 3 touch pixels TPX. This embodiment is just one embodiment, the number of unit pixels can be adjusted according to the inch and the resolution. One touch column spacer 170 is disposed at one edge of each touch pixel TPX. The touch gate line 222 and the touch data line 268 that cross in the vertical direction are arranged side by side in the touch column spacer 170, and a signal is applied to the TFT portion facing the touch column spacer 170.

그리고, 터치 픽셀(TPX)에는 각각 갭 컬럼 스페이서(172)와 눌림 컬럼 스페이서(173)가 배치되어 제1 기판(110)과 제2 기판(210)의 갭을 유지한다. 갭 컬럼 스페이서(172)와 눌림 컬럼 스페이서(173)는 Rx 라인(275)을 세로 방향으로 연결하는 브릿지 전극(270)과 동일선 상에 위치한다. 그러나, 본 발명의 갭 컬럼 스페이서(172)와 눌림 컬럼 스페이서(173)의 개수 및 위치는 일 실시예일 뿐 다양하게 조절할 수 있다.In addition, a gap column spacer 172 and a depressed column spacer 173 are disposed in the touch pixel TPX to maintain a gap between the first substrate 110 and the second substrate 210. The gap column spacer 172 and the depressed column spacer 173 are positioned on the same line as the bridge electrode 270 connecting the Rx line 275 in the vertical direction. However, the number and position of the gap column spacer 172 and the pressed column spacer 173 of the present invention can be variously adjusted only as an example.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 패드부의 위치들을 나타낸 평면도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 PCB 연결 구조를 나타낸 단면도이다.7 and 8 are plan views illustrating positions of pad portions of a touch display device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views illustrating PCB connection structures of a touch display device according to an embodiment of the present invention. to be.

앞선 도 4a 내지 도 4d의 제조방법에서 설명한 터치표시장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 터치표시장치의 하측에 게이트 라인(222)이 연결된 게이트 패드(230)와 데이터 라인(268)이 연결된 데이터 패드(256)를 포함한 압력 센서 패드부(PSP)가 위치한다. 압력 센서 패드부(PSP)의 양측에는 Rx 라인들(275)과 연결된 Rx 패드부(RxP)가 각각 위치한다. 각 Rx 패드부(RxP)의 측부에는 그라운드부(GND)가 위치하고, 양 끝에는 Tx 라인들(277)과 연결된 Tx 패드부(TxP)가 각각 위치한다. 이에 따라, 터치표시장치의 하측에 하나의 PCB(printed circuit board)가 연결된다.As shown in FIG. 7, the touch display device described above with reference to FIGS. 4A to 4D has data in which a gate pad 230 and a data line 268 are connected to a gate line 222 connected to a lower side of the touch display device. The pressure sensor pad part PSP including the pad 256 is located. Rx pad portions RxP connected to the Rx lines 275 are positioned at both sides of the pressure sensor pad portion PSP. The ground portion GND is positioned at the side of each Rx pad portion RxP, and the Tx pad portion TxP connected to the Tx lines 277 is positioned at both ends thereof. Accordingly, one printed circuit board (PCB) is connected to the lower side of the touch display device.

도 8을 참조하면, 전술한 바와는 달리, 앞선 도 7과 동일한 구조에서 데이터 라인(268)이 연결된 데이터 패드(256)가 터치표시장치의 상측에 형성되고, 데이터 PCB(D-PCB)가 별도로 연결될 수도 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 패드부의 위치 및 PCB의 위치는 다양하게 설계 가능하다.Referring to FIG. 8, unlike the foregoing description, in the same structure as in FIG. 7, a data pad 256 connected to a data line 268 is formed on the upper side of the touch display device, and a data PCB (D-PCB) is separately provided. May be connected. The present invention is not limited thereto, and the position of the pad portion and the position of the PCB can be variously designed.

한편, 도 9를 참조하면, 본 발명의 터치표시장치는 터치 및 TFT 구동을 위한 FPC(flexible printed circuit)가 부착된다. 정전용량의 변화로 터치의 위치를 감지하는 터치 센싱부와 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 센서를 구동하는 터치 FPC(T-FPC)가 제2 기판(210)에 부착된다. 그리고, 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극을 구동하는 박막 트랜지스터 FPC(TFT FPC)가 제1 기판(110)에 부착된다.Meanwhile, referring to FIG. 9, in the touch display device of the present invention, a FPC (flexible printed circuit) for driving a touch and a TFT is attached. The touch sensing unit for detecting the touch position due to the change in capacitance and the touch FPC (T-FPC) for driving the touch sensor for sensing the strength of the touch pressure are attached to the second substrate 210. A thin film transistor FPC (TFT FPC) for driving the thin film transistor, the pixel electrode, and the common electrode is attached to the first substrate 110.

전술한 바와 달리, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 기판(110)에 터치 FPC와 박막 트랜지스터 FPC가 합쳐진 구동 FPC(D-FPC)가 부착된다. 이때, 제2 기판(210)에 형성된 터치 센싱부와 터치 센서는 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이를 도통하는 AuB(400)를 통해 제1 기판(110)에 형성된 패드부에 연결한다. 그리고, 구동 FPC(D-FPC)를 통해 구동 신호가 인가될 수 있다.Unlike the above, as shown in FIG. 10, a driving FPC (D-FPC) in which the touch FPC and the thin film transistor FPC are combined is attached to the first substrate 110. In this case, the touch sensing unit and the touch sensor formed on the second substrate 210 are pad portions formed on the first substrate 110 through the AuB 400 conducting between the first substrate 110 and the second substrate 210. Connect to In addition, a driving signal may be applied through the driving FPC (D-FPC).

이하, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 구동방법에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a driving method of a touch display device according to an embodiment of the present invention described above will be described.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 회로도이다. 11 is a circuit diagram of a touch display device according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명은 터치 센서(TSC)와 터치 센싱부(TSP)를 포함한다. 상기 터치 센서(TSC는 손가락이나 펜에 의해 제2 기판이 눌려질 때 정전용량 값이 달라지는 가변 정전용량을 포함한다. 가변 정전용량은 제2 기판이 손가락이나 펜에 의해 눌려질 때, 두께가 달라지는 액정셀로 구현될 수 있다. Referring to FIG. 11, the present invention includes a touch sensor TSC and a touch sensing unit TSP. The touch sensor TSC includes a variable capacitance whose capacitance is changed when the second substrate is pressed by a finger or a pen. The variable capacitance is changed in thickness when the second substrate is pressed by a finger or a pen. It may be implemented as a liquid crystal cell.

터치 센서(TSC)는 게이트 라인(Vgs)과 공통 전극(Vcom) 사이에 직렬로 연결된 제2 스토리지 캐패시터(Cst2) 및 센싱 캐패시터(CLC2)와, 상기 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)와 센싱 캐패시터(CLC2)의 사이 노드 A에 게이트 전극이 연결된다. 또한, ROIC로 연결되는 리드 아웃 배선(read out line)에 드레인 전극이 연결되며, 소스 전극이 전압 라인(Vdrv)에 연결되는 스위칭 트랜지스터(Tsw)를 포함하여 이루어진다. 더불어, 상기 노드 A와 상기 게이트 라인(Vgs)의 사이에는 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 들어가는 게이트 전극에 인가되는 전압 값을 안정화하기 위한 다이오드(DA)가 부과되고 저항(R1)의 역할로 쓰여진다.The touch sensor TSC senses the second storage capacitor C st2 and the sensing capacitor C LC2 connected in series between the gate line Vgs and the common electrode Vcom, and the second storage capacitor C st2 . A gate electrode is connected to node A between capacitor C LC2 . In addition, the drain electrode is connected to a read out line connected to the ROIC, and the source electrode includes a switching transistor Tsw connected to the voltage line Vdrv. In addition, a diode D A is imposed between the node A and the gate line Vgs to stabilize a voltage value applied to the gate electrode entering the switching transistor Tsw and serves as a resistor R 1 . Is written.

상기 ROIC는 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 흐르는 전류를 감지하는 것으로, 그 단부에 증폭기(amplipier)를 더 구비하여, 감지된 전류를 증폭시켜 감도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 저항(R1) 값은 시정수 R1·(CLC2+Cst2+Csw)의 계산시, 이 값이 1프레임 시간보다는 작으며 일 게이트 하이신호의 온타임(1H)보다는 충분히 크도록 제작한다. 이는, 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 인가되는 게이트 전압 신호의 온 타임 이상 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 인가되는 게이트 전압 값을 유지시켜 상기 스위칭 트랜지스터의 터치 감지시 인식을 적어도 상기 스위칭 트랜지스터의 온타임 이상 안정적으로 유지하기 위함이다. 여기서, Csw 는 스위칭 트랜지스터(Tsw)의 게이트 전극과 채널 사이의 정전용량, Cst2는 제2 스토리지 캐패시터(Cst2)의 정전용량, CLC2는 센싱 캐패시터의 정전용량을 나타낸다.The ROIC senses a current flowing through the switching transistor Tsw, and further includes an amplifier at an end thereof to amplify the sensed current to improve sensitivity. Here, the resistance (R 1 ) value is calculated so that when calculating the time constant R1 · (C LC2 + C st2 + Csw), this value is smaller than 1 frame time and sufficiently larger than the on time (1H) of the one gate high signal. do. This is because the gate voltage value applied to the switching transistor Tsw is maintained for at least the on time of the gate voltage signal applied to the switching transistor Tsw to recognize the touch sensing of the switching transistor at least more than the on time of the switching transistor. This is to keep it stable. Here, Csw represents the capacitance between the gate electrode and the channel of the switching transistor Tsw, Cst2 represents the capacitance of the second storage capacitor C st2 , and C LC2 represents the capacitance of the sensing capacitor.

상기 공통 전압(Vcom)은, 게이트 라인(Vgs)에 하이 신호가 인가될 때, 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 전류가 흐르게 하기 위해 일정 양전압 이상의 DC 전압 값으로 인가되며, 이에 따라 상기 게이트 라인(Vgs)에 하이신호가 인가되면 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)가 동작하여 상기 RIOC로 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 흐르는 전류가 흐르게 되어 감지된다.When the high signal is applied to the gate line Vgs, the common voltage Vcom is applied at a DC voltage value equal to or greater than a predetermined positive voltage to allow a current to flow in the switching transistor Tsw. When the high signal is applied to Vgs), the switching transistor Tsw is operated to detect a current flowing through the switching transistor Tsw through the RIOC.

본 발명에서는 외부 압력의 세기에 따라 액정셀 갭이 변하고, 이에 따라 센싱 캐패시터의 정전용량이 변하게 된다. 그리고, 정전용량의 변화는 전압분배에 의해 ROIC로 전달되는 출력전압(Vout)이 달라지게 되므로, 출력전압을 크기 별로 세분화하여 터치 압력의 세기를 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 약하게 터치하면, 센싱 캐패시터의 정전용량의 변화량도 그만큼 작게되어 출력전압(Vout)도 작다. 반면, 사용자가 강하게 터치하면, 센싱 캐패시터의 정전용량의 변화량이 크고 출력전압(Vout)도 크게 된다. 이에 따라 출력전압의 값을 범위별로 세분화하여 터치 압력의 세기를 판단할 수 있게 된다. 예를 들어, 출력전압이 0.01 내지 0.05V인 경우에는 1등급으로 판단하고, 0.05 내지 0.1인 경우네는 2등급으로 판단하여 터치 압력의 세기를 판단할 수 있다.In the present invention, the liquid crystal cell gap is changed according to the strength of the external pressure, and thus the capacitance of the sensing capacitor is changed. In addition, since the output voltage Vout delivered to the ROIC is changed by the voltage distribution, the change in capacitance can be set by dividing the output voltage by size to set the strength of the touch pressure. For example, when the user touches lightly, the amount of change in the capacitance of the sensing capacitor is also small, so that the output voltage Vout is small. On the other hand, if the user touches strongly, the amount of change in capacitance of the sensing capacitor is large and the output voltage Vout is also large. Accordingly, the intensity of the touch pressure can be determined by subdividing the value of the output voltage by the range. For example, when the output voltage is 0.01 to 0.05V, it can be determined as a first grade, and if it is 0.05 to 0.1, it can be determined as a second grade to determine the strength of the touch pressure.

한편, 상기 터치 센싱부(TSP)는 초기 정전용량(CP1, CP2), 터치 정전용량(Cm)을 포함한다. 터치 센싱부(TSP)에 손가락 또는 펜 등의 도전성 물체가 접촉하는 경우, 터치 정전용량(Cm)의 일부가 도전성 물체에 흡수되므로 Tx 라인으로부터 Rx 라인으로 전달되는 전하량(Q)이 줄어들게 된다. 이는 RIOC에 전하량이 변한 전류가 흐르게 되어 감지된다.The touch sensing unit TSP includes initial capacitances C P1 and C P2 and a touch capacitance Cm. When a conductive object such as a finger or a pen contacts the touch sensing unit TSP, part of the touch capacitance Cm is absorbed by the conductive object, thereby reducing the amount of charge Q transferred from the Tx line to the Rx line. This is sensed by the fact that a current with varying charge flows through the RIOC.

본 발명에서는 정전용량의 변화에 따라 터치의 압력 세기를 감지하는 터치 센서(TSC)와 터치의 위치를 감지하는 터치 센싱부(TSP)를 함께 구비함으로써, 터치 위치 및 터치 압력 세기를 동시에 감지할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 터치표시장치의 터치 감도가 향상될 수 있는 이점이 있다.In the present invention, by having a touch sensor (TSC) for detecting the pressure intensity of the touch and the touch sensing unit (TSP) for detecting the position of the touch according to the change of capacitance, the touch position and the touch pressure intensity can be detected at the same time. There is an advantage to that. Accordingly, there is an advantage that the touch sensitivity of the touch display device can be improved.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

110 : 제1 기판 170 : 터치 컬럼 스페이서
172 : 갭 컬럼 스페이서 173 : 눌림 컬럼 스페이서
180 : 액정층 210 : 제2 기판
260 : 터치 전극 275 : Rx 라인
277 : Tx 라인110: first substrate 170: touch column spacer
172: gap column spacer 173: pressed column spacer
180 liquid crystal layer 210 second substrate
260 touch electrode 275 Rx line
277: Tx line

Claims (9)

화소 전극, 공통 전극, 컬러필터 및 터치 컬럼 스페이서가 형성된 제1 기판; 및
액정층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 합착되는 제2 기판을 포함하며,
상기 제2 기판은,
제1 방향으로 배열된 Tx 라인들과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 Rx 라인들을 포함하되, 상기 Tx 라인들의 펄스전압을 상기 Rx 라인들에서 센싱하여 정전용량의 변화로 터치 위치를 판별하는 터치 센싱부; 및
상기 터치 센싱부와 이격하며, 상기 터치 컬럼 스페이서를 덮는 공통 전극과의 정전용량을 형성하는 터치 센싱 전극을 포함하여 상기 공통 전극과 상기 터치 센싱 전극 사이의 정전용량의 변화로 터치 압력 세기를 판별하는 터치 센서를 포함하며,
상기 터치 센싱부와 상기 터치 센서는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하며,
상기 Tx라인들과 상기 Rx라인들은 상기 액정층에 인접한 상기 제2 기판의 일면에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
A first substrate including a pixel electrode, a common electrode, a color filter, and a touch column spacer; And
A second substrate bonded to the first substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween,
The second substrate,
Tx lines arranged in a first direction and Rx lines arranged in a second direction crossing the first direction, wherein the pulse voltage of the Tx lines is sensed at the Rx lines to change the touch position. Touch sensing unit for determining; And
A touch sensing electrode spaced apart from the touch sensing unit and forming a capacitance with the common electrode covering the touch column spacer to determine the touch pressure intensity by a change in capacitance between the common electrode and the touch sensing electrode. Includes a touch sensor,
The touch sensing unit and the touch sensor are located between the first substrate and the second substrate,
And the Tx lines and the Rx lines are positioned on one surface of the second substrate adjacent to the liquid crystal layer.
제1 항에 있어서,
상기 터치 센서는 하나의 터치 픽셀에 적어도 하나 이상 위치하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
According to claim 1,
And at least one touch sensor is located in one touch pixel.
제2 항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 지지하는 갭 컬럼 스페이서 및 눌림 컬럼 스페이서를 더 포함하며, 상기 갭 컬럼 스페이서 및 눌림 컬럼 스페이서는 상기 하나의 터치 픽셀에 적어도 하나 이상 위치하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
The method of claim 2,
The first substrate further includes a gap column spacer and a pressed column spacer supporting the first substrate and the second substrate, wherein the gap column spacer and the pressed column spacer are positioned at least one of the one touch pixel. Touch display device, characterized in that.
제1 항에 있어서,
상기 터치 센싱부와 상기 터치 센서에 구동신호를 인가하는 각 패드부는 상기 제2 기판의 일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
According to claim 1,
And each pad unit applying a driving signal to the touch sensing unit and the touch sensor is located at one side of the second substrate.
제4 항에 있어서,
상기 터치 센서의 패드부는 게이트 패드와 데이터 패드를 포함하며, 상기 데이터 패드는 상기 제2 기판의 타측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
The method of claim 4, wherein
And a pad portion of the touch sensor includes a gate pad and a data pad, and the data pad is located on the other side of the second substrate.
제1 항에 있어서,
상기 터치 센서는 상기 정전용량의 변화에 따른 ROIC로의 출력전압을 범위별로 구획하여 터치 압력 세기를 세분화하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.According to claim 1,
And the touch sensor divides the output voltage to the ROIC according to the change in capacitance by range to subdivide the touch pressure strength. 제1 항에 있어서,
상기 제2 기판 상에 상기 터치 센싱 전극과 중첩되는 캐패시터 하부전극을 더 포함하며,
상기 터치 센싱 전극과 상기 캐패시터 하부전극은 정전용량을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
According to claim 1,
A capacitor lower electrode overlapping the touch sensing electrode on the second substrate;
And the touch sensing electrode and the capacitor lower electrode form capacitance.
제7 항에 있어서,
상기 터치 컬럼 스페이서는 상기 캐패시터 하부전극과 중첩하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
The method of claim 7, wherein
And the touch column spacer overlaps the capacitor lower electrode.
제8 항에 있어서,
상기 터치 컬럼 스페이서는 블랙 수지로 이루어지는 터치표시장치.The method of claim 8,
And the touch column spacer is made of black resin.
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