KR102090601B1 - 터치센서를 구비한 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 센싱전극과 중첩되는 터치 구동전극의 면적을 최소화하여 터치 구동전극의 시정수를 감축시킴으로써 터치 감도를 높일 수 있는 터치센서를 구비한 표시장치에 관한 것으로, 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 복수의 픽셀전극들과 중첩되도록 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열들; 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 터치 전극열들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 상기 제 1 방향으로 분할된 복수의 제 1 터치 전극들과, 서로 이웃하는 제 1 터치 전극들을 서로 연결하는 복수의 제 1 터치 전극 연결부들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 터치 전극들 사이에는 상기 제 1 터치 전극 연결부와 접촉되지 않도록 적어도 하나의 제 1 터치 더미전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

터치센서를 구비한 표시장치{DISPLAY DEVICE HAVING TOUCH SENSORS}

본 발명은 사용자의 터치를 인식할 수 있도록 터치센서를 구비하는 표시장치에 관한 것으로, 특히 터치 센싱전극과 중첩되는 터치 구동전극의 면적을 최소화하여 터치 구동전극의 시정수를 감축시킴으로써 터치 감도를 높일 수 있는 터치센서를 구비한 표시장치에 관한 것이다.

최근, 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(input device)들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하는 문제점이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치센서(touch sensor)가 제안되었다.

터치센서는 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.

터치센서는 구조에 따라서, 상판 부착형(add-on type)과 상판 일체형(on-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치 센서가 형성된 터치 패널을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 패널을 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치센서를 직접 형성하는 방식이다.

상판 부착형은 표시장치 위에 완성된 터치 패널이 올라가 장착되는 구조로 두께가 두껍고, 표시장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 문제가 있다.

한편, 상판 일체형의 경우, 표시장치의 상면에 별도의 터치센서가 형성된 구조로 상판 부착형 보다 두께를 줄일 수 있지만, 여전히 터치센서를 구성하는 구동전극층과 센싱전극층 및 이들을 절연시키기 위한 절연층 때문에 전체 두께가 증가하는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 종래 기술에 의한 문제점들을 해결할 수 있는 표시장치의 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 표시장치의 터치를 인식하기 위한 터치 구동전극을 표시장치 구성요소와 겸용하게 함으로써 두께를 절감하고 터치 감도를 높일 수 있는 터치센서를 구비하는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 터치 센싱전극과 중첩되는 터치 구동전극의 면적을 최소화하여 터치 구동전극의 시정수를 감축시킴으로써 터치 감도를 높일 수 있는 터치센서를 구비한 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위해 본 발명의 제 1 특징에 따르는 터치센서를 구비하는 표시장치는 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 상기 복수의 픽셀전극들과 중첩되도록 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열들; 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 터치 전극열들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 상기 제 1 방향으로 분할된 복수의 제 1 터치 전극들과, 서로 이웃하는 제 1 터치 전극들을 서로 연결하는 복수의 제 1 터치 전극 연결부들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 터치 전극들 사이에는 상기 제 1 터치 전극 연결부와 접촉되지 않도록 적어도 하나의 제 1 터치 더미전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 2 특징에 따르는 터치센서를 구비하는 표시장치는. 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열들; 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 터치 전극열들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 상기 제 1 방향으로 분할된 복수의 제 1 터치 전극들과, 서로 이웃하는 제 1 터치 전극들을 서로 연결하는 복수의 제 1 터치 전극 연결부들을 포함하며, 상기 복수의 제 1 터치 전극들 사이에는 상기 제 1 터치 전극 연결부와 접촉되지 않도록 적어도 하나의 제 1 터치 더미전극이 형성되고, 상기 복수의 제 1 터치 전극열들은 공통전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 제 1 터치 더미전극은 상기 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 터치 전극 연결부와 중첩되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 터치 전극 연결부는 상기 절연층에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들을 통해 상기 이웃하는 제 1 터치 전극들을 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 제 2 터치 전극열들 사이에는 상기 제 1 터치 전극과 중첩되도록 적어도 하나의 제 2 터치 더미전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 터치 전극들 및 상기 제 2 터치 더미전극은 상기 컬러필터 어레이와, 상기 컬러필터 어레이 상부에 배치되는 윈도우 커버 중의 어느 하나 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 터치 전극들 및 상기 제 2 터치 더미전극은 컬러필터 어레이와, 상기 컬러필터 어레이 상부에 배치되는 윈도우 커버, 상기 컬러필터 어레이 상부에 배치되는 필름 중의 어느 하나 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 터치센서를 구비하는 표시장치에 의하면, 터치 센싱전극과 중첩되는 터치 구동전극의 면적을 최소화하여 터치 구동전극의 시정수를 감축시킴으로써 터치 감도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 터치 구동 더미 전극에 의해 터치영역 이외의 영역에서 발생하는 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있고, 터치 센싱 더미전극에 의해 디스플레이 소자인 게이트 라인, 데이터 라인 등과 터치 센싱전극열 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있기 때문에 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도,
도 2는 표시장치에 적용된 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서의 구성을 개략적으로 도시한 평면도,
도 3a는 도 2에 도시된 A1 영역을 보다 상세히 도시한 평면도,
도 3b는 도 3a의 I-I'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 컬러필터 어레이에 형성된 예를 도시한 단면도,
도 3c는 도 3a의 I-I'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 커버 윈도우 또는 필름에 형성된 예를 도시한 단면도,
도 4a는 도 3a에 도시된 터치 구동전극열의 구성을 도시한 평면도,
도 4b는 도 4a의 II-II'라인을 따라 취한 단면도,
도 5a는 도 3a에 도시된 터치 센싱전극열의 구성을 도시한 평면도,
도 5b는 도 5a의 III-III'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 컬러필터 어레이에 형성된 예를 도시한 단면도,
도 5c 도 5a의 III-III'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 커버 윈도우 또는 필름에 형성된 예를 도시한 단면도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 중 "전극열(electrode serial)”은 소정의 형상을 갖는 복수의 전극들이 하나의 라인처럼 연결되거나, 또는 하나의 전극으로 이루어져 하나의 라인처럼 기능하는 것을 의미한다. 이하의 설명에서는 터치센서를 구비하는 표시장치의 일례로서 터치센서 일체형 액정 표시장치를 들어 구체적으로 설명하기로 한다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서를 구비하는 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 표시장치를 개략적으로 보여주는 일부 분해 사시도이고, 도 2는 표시장치에 적용된 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서를 구비하는 표시장치는 액정층(도시생략)을 사이에 두고 형성되는 박막 트랜지스터 어레이(TDTA)와 컬러필터 어레이(CFA)를 구비하는 액정 표시패널(LCP)을 포함한다.

박막 트랜지스터 어레이(TDTA)는 제 1 기판(SUB1) 상에 제 1 방향(예를 들면, x방향)으로 나란하게 형성된 복수의 게이트 라인들(G1, G2), 상기 복수의 게이트 라인들(G1, G2)과 서로 교차하도록 제 2 방향(예를 들면, y방향)으로 나란하게 형성된 데이터 라인들(D1, D2), 상기 게이트 라인들(G1, G2)과 데이터 라인들(D1, D2)이 교차하는 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 복수의 픽셀 전극들(Px), 및 상기 복수의 픽셀 전극들(Px)과 대향하도록 배치된 공통전극들(도시생략)을 포함한다.

컬러필터 어레이(CFA)는 제 2 기판(SUB2) 상에 형성되는 블랙매트릭스 및 컬러필터(도시생략)를 포함한다. 액정 표시패널(LCP)의 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 외면에는 각각 편광판(POL1, POL2)이 부착되고, 액정과 접하는 제 1 및 제 2 기판들(SUB1, SUB2)의 내면에는 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막(도시생략)이 각각 형성된다. 액정 표시패널(LCP)의 컬러필터 어레이(CFA)와 박막 트랜지스터 어레이(TDTA) 사이에는 액정셀의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)가 형성될 수 있다.

한편, 공통전극들은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 제 2 기판(SUB2)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서는 픽셀 전극(Px)과 함께 제 1 기판(SUB1) 상에 형성된다. 이하의 본 발명의 실시예에서는 수평전계 구동방식을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극열들(TS)과, 상기 복수의 제 1 전극열들(TS)과 접촉되지 않도록 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(예를 들어, y축 방향)으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 전극열들(RS)을 포함한다. 복수의 제 1 터치 전극열들(TS)은 복수의 제 1 라우팅 배선들(TW)에 각각 접속되고, 복수의 제 2 터치 전극열들(RS)은 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW)에 각각 접속된다.

복수의 제 1 전극열들(TS)은 터치센서의 터치 구동전극열로서의 기능을 하며, 또한 액정 표시패널의 공통전극으로서의 기능을 겸한다. 따라서, 이하에서는 필요에 따라, 복수의 제 1 전극열들(TS)을 터치 구동전극열 또는 공통전극이라 칭하기로 한다.

이하, 도 3a 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서를 구비하는 표시장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3a는 도 2에 도시된 A1 영역을 보다 상세히 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치 센싱전극열이 액정 표시패널의 컬러필터 어레이에 형성된 예를 도시한 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 I-I'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 커버 윈도우 또는 필름에 형성된 예를 도시한 단면도이고, 도 4a는 도 3a에 도시된 터치 구동전극열의 구성을 도시한 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 II-II'라인을 따라 취한 단면도이고, 도 5a는 도 3a에 도시된 터치 센싱전극열의 구성을 도시한 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 III-III'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 컬러필터 어레이에 형성된 예를 도시한 단면도이고, 도 5c 도 5a의 III-III'라인을 따라 취한 단면도로서, 터치센싱 전극열이 표시장치의 커버 윈도우 또는 필름에 형성된 예를 도시한 단면도이다.

우선, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서의 제 1 내지 제 3 터치 전극열(이하, '터치 구동전극열'이라 함)(TS1~TS3)에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서의 제 1 내지 제 3 터치 구동전극열들(TS1~TS3)은 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 나란하게 배열된다. 제 1 내지 제 3 터치 구동전극열들(TS1~TS3)의 각각은 복수의 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34)과, 이웃하는 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11과 Tx12, Tx12와 Tx13, Tx13과 Tx14; Tx21과 Tx22, Tx22와 Tx23, Tx23과 Tx24; Tx31과 Tx32, Tx32와 Tx33, Tx33과 Tx34)을 각각 연결하는 제 1 내지 제 3 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13; Tc21, Tc22, Tc23; Tc31, Tc32, Tc33)을 포함한다. 또한, 제 2 방향(y축 방향)으로 배열되는 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, Tx31과 Tx12, Tx22, Tx32; Tx12, Tx22, Tx32와 Tx13, Tx23, Tx33; Tx13, Tx23, Tx33과 Tx14, Tx24, Tx34) 사이에는 각각 제 1 내지 제 3 터치 구동 더미 전극들(TD1, TD2, TD3)이 배치된다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극열들(TS1~TS3) 중 제 1 터치 구동전극열(TS1)은 복수의 제 1 터치 구동전극들(Tx11~Tx14)과, 이웃하는 제 1 터치 구동전극들(Tx11과 Tx12, Tx12와 Tx13, Tx13과 Tx14)을 각각 연결하는 제 1 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13)을 포함한다. 또한, 제 2 터치 구동전극열(TS2)은 복수의 제 2 터치 구동전극들(Tx21~Tx24)과, 이웃하는 터치 구동전극들(Tx21과 Tx22, Tx22와 Tx23, Tx23과 Tx24)을 각각 연결하는 제 2 연결패턴들(Tc21, Tc22, Tc23)을 포함하며, 제 3 터치 구동전극열(TS3)은 복수의 제 3 터치 구동전극들(Tx31~Tx34)과, 이웃하는 터치 구동전극들(Tx31과 Tx32, Tx32와 Tx33, Tx33과 Tx34)을 각각 연결하는 제 3 연결패턴들(Tc31, Tc32, Tc33)을 포함한다.

제 1 내지 제 3 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13; Tc21, Tc22, Tc23; Tc31, Tc32, Tc33)은 게이트 라인들, 박막 트랜지스터들, 데이터 라인들 및 픽셀전극들을 포함하는 디스플레이 소자들이 형성된 박막 트랜지스터층(TDTL)을 보호하기 위한 보호막(PAS) 상에 형성되며, 제 1 내지 제 3 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13) 상에는 제 1 내지 제 3 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13; Tc21, Tc22, Tc23; Tc31, Tc32, Tc33)을 커버하도록 절연층(INS)이 형성된다. 절연층(INS)에는 제 1 내지 제 3 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13; Tc21, Tc22, Tc23; Tc31, Tc32, Tc33)의 각각의 양단부(즉, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들과 중첩되는 부분의 일부분)를 노출시키도록 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)이 형성된다. 그리고 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)이 형성된 절연층(INS) 상에는 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34)이 형성된다.

상술한 구성에 따르면, 제 1 터치 구동전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx14)은 절연층(INS)에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)에 채워져 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)을 통해 노출된 제 1 연결패턴들(Tc11, Tc12, Tc13)에 의해 서로 연결되므로, 이들의 결합에 의해 제 1 터치 전극열(TS1)이 형성된다. 마찬가지로, 제 2 터치 구동전극들(Tx21, Tx22, Tx23, Tx24)은 절연층(INS)에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)에 채워져 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)을 통해 노출된 제 2 연결패턴들(Tc21, Tc22, Tc23)에 의해 서로 연결되므로, 이들의 결합에 의해 제 2 터치 전극열(TS2)이 형성되고, 제 3 터치 구동전극들(Tx31, Tx32, Tx33, Tx34)은 절연층(INS)에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)에 채워져 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)을 통해 노출된 제 3 연결패턴들(Tc31, Tc32, Tc33)에 의해 서로 연결되므로, 이들의 결합에 의해 제 3 터치 전극열(TS3)이 형성된다.

한편, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, Tx31)과 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, Tx32) 사이의 절연층(INS) 상에는 제 1 터치 구동 더미 전극(TD1)이 형성되고, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, Tx32)과 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx13, Tx23, Tx33) 사이의 절연층(INS) 상에는 제 2 터치 구동 더미 전극(TD2)이 형성되며, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx13, Tx23, Tx33)과 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx14, Tx24, Tx34) 사이의 절연층(INS) 상에는 제 3 터치 구동 더미 전극(TD3)이 형성된다.

상술한 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34)은 표시장치의 공통전극의 기능을 겸하므로, 적어도 일부분은 픽셀전극과 중첩되도록 형성된다. 이를 위해 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34)은 터치 구동시에는 터치 구동전압을 공급받고, 디스플레이 구동시에는 공통전압을 공급받는다.

다음으로, 도 3a, 도 3b, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서의 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열(RS1~RS3)의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3a, 도 3b, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열들(RS1~RS3)은 컬러필터 어레이(CFA)의 상면에 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 나란하게 형성된다. 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열들(RS1~RS3)의 각각은 제 1 내지 제 3 터치 구동 더미 전극들(TD1, TD2, TD3)과 중첩되도록 형성된다. 즉, 제 1 터치 센싱 전극열(RS1)은 제 1 터치 구동 더미 전극들(TD1)과 중첩되도록 형성되고, 제 2 터치 센싱 전극열(RS2)은 제 2 터치 구동 더미 전극들(TD2)과 중첩되도록 형성되며, 제 3 터치 센싱 전극열(RS3)은 제 3 터치 구동 더미 전극들(TD3)과 중첩되도록 형성된다.

또한, 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극열들(RS1~RS3) 사이 및 외측에는 터치 센싱 더미 전극들(RD11~RD14, RD21~RD24, RD31~RD34)이 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~tx34)과 중첩되도록 형성된다. 구체적으로, 제 1 터치 센싱전극열(RS1) 외측(좌측)의 제 1 터치 센싱 더미 전극들(RD11, RD21, RD31)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, Tx31)과 각각 중첩되도록 형성되고, 제 1 터치 센싱전극열(RS1)과 제 2 터치 센싱전극열(RS2) 사이의 제 2 터치 센싱 더미 전극들(RD12, RD22, RD32)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, Tx32)과 각각 중첩되도록 형성되며, 제 2 터치 센싱전극열(RS2)과 제 3 터치 센싱전극열(RS3) 사이의 제 3 터치 센싱 더미 전극들(RD13, RD23, RD33)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx13, Tx23, Tx33)과 각각 중첩되도록 형성된다. 또한, 제 3 터치 센싱전극열(RS3) 외측(우측)의 제 4 터치 센싱 더미 전극들(RD14, RD24, RD34)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx14, Tx24, Tx34)과 각각 중첩되도록 형성된다.

다음으로, 도 3a, 도 3c 도 5a 및 도 5c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서의 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열들(RS1~RS3)의 다른 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 3a, 도 3c 도 5a 및 도 5c에 도시된 실시예에 따르는 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열들(RS1~RS3)은 그들이 커버 윈도우(cover window) 또는 필름(100) 상에 형성되는 점을 제외하고는 도 3a, 도 3b, 도 5a 및 도 5b 실시예의 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극열들(RS1~RS3)과 동일하다.

도 3a, 도 3c, 도 5a 및 도 5c를 참조하면, 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열들(RS1~RS3)은 커버 윈도우 또는 필름(100)의 상면에 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 나란하게 형성된다. 제 1 내지 제 3 터치 센싱 전극열들(RS1~RS3)의 각각은 제 1 내지 제 3 터치 구동 더미 전극들(TD1, TD2, TD3)과 중첩되도록 형성된다. 즉, 제 1 터치 센싱 전극열(RS1)은 제 1 터치 구동 더미 전극들(TD1)과 중첩되도록 형성되고, 제 2 터치 센싱 전극열(RS2)은 제 2 터치 구동 더미 전극들(TD2)과 중첩되도록 형성되며, 제 3 터치 센싱 전극열(RS3)은 제 3 터치 구동 더미 전극들(TD3)과 중첩되도록 형성된다.

또한, 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극열들(RS1~RS3) 사이 및 외측에는 터치 센싱 더미 전극들(RD11~RD14, RD21~RD24, RD31~RD34)이 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~tx34)과 중첩되도록 형성된다. 구체적으로, 제 1 터치 센싱전극열(RS1) 외측(좌측)의 제 1 터치 센싱 더미 전극들(RD11, RD21, RD31)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11, Tx21, Tx31)과 각각 중첩되도록 형성되고, 제 1 터치 센싱전극열(RS1)과 제 2 터치 센싱전극열(RS2) 사이의 제 2 터치 센싱 더미 전극들(RD12, RD22, RD32)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx12, Tx22, Tx32)과 각각 중첩되도록 형성되며, 제 2 터치 센싱전극열(RS2)과 제 3 터치 센싱전극열(RS3) 사이의 제 3 터치 센싱 더미 전극들(RD13, RD23, RD33)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx13, Tx23, Tx33)과 각각 중첩되도록 형성된다. 또한, 제 3 터치 센싱전극열(RS3) 외측(우측)의 제 4 터치 센싱 더미 전극들(RD14, RD24, RD34)은 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx14, Tx24, Tx34)과 각각 중첩되도록 형성된다.

상술한 본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서의 구성에 따르면, 제 1 내지 제 3 터치 구동 더미전극들(TD1, TD2, TD3)과 제 1 내지 제 3 터치 센싱 더미전극들(RD11~RD14, RD21~RD24, RD31~RF34)은 섬 형태(island shape)의 독립된 패턴으로 형성된다. 또한, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~tx34)의 각각과 제 1 내지 제 4 터치 센싱 더미전극들(RD11, RD21, RD31; RD12, RD22, RD32; RD13, RD23, RD33; RD14, RD24, RD34)과 중첩되도록 형성되고, 제 1 내지 제 3 터치 센싱전극열들(RS1, RS2, RS3)의 각각과 제 1 내지 제 3 터치 구동 더미전극들(TD1, TD2, TD3)의 각각은 서로 중첩되도록 형성된다.

터치 구동전극열들(TS1~TS3)의 각각과 터치 센싱전극열들(RS1~RS3)의 각각 사이에 형성되는 캐패시턴스(capacitance)는 서로 중첩되는 영역에 형성되는 전기장으로 정의되는 니어필드(near field)에 의한 제 1 캐패시턴스와, 서로 중첩되는 영역 이외의 영역에 형성되는 전기장으로 정의되는 파 필드(far field)에 의한 제 2 캐패시턴스를 포함한다. 그런데, 터치 구동전극열들(TS1~TS3)의 각각과 터치 센싱전극열들(RS1~RS3)의 각각이 서로 중첩되는 영역에서는 제 1 내지 제 3 터치 구동전극 연결패턴들(Tc11~Tc13, Tc21~Tc23, Tc31~Tc33)과 중첩되는 영역을 제외하고는 전기장이 형성되지 않기 때문에 니어 필드에 의한 제 1 캐패시턴스가 획기적으로 줄어들게 된다. 따라서, 제 1 내지 제 3 터치 구동전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~tx34)과 제 1 내지 제 4 터치 센싱 더미전극들(RD11, RD21, RD31; RD12, RD22, RD32; RD13, RD23, RD33; RD14, RD24, RD34)의 중첩면적의 감소에 따라 이들의 부하가 줄어들게 된다. 이와 같은 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들의 부하감소는 시정수(time constance)를 감축시키고 이에 따라 터치센서의 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 터치 구동전극과 터치센싱전극으로 이루어지는 터치센서에서 니어 필드에 의한 제 1 캐패시턴스는 터치 전후에 크게 변화하지 않지만, 파 필드에 의한 제 2 캐패시턴스는 터치 전후에 상대적으로 크게 변화하여 터치 감도를 높여주지만, 터치 영역 이외의 영역에서는 니어 필드에 의한 제 1 캐패시턴스는 오히려 기생 캐패시턴스로 작용하여 터치 감도를 저하시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 내지 제 3 터치 구동 더미 전극에 의해 터치영역 이외의 영역에서 발생하는 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있고, 제 1 내지 제 4 터치 센싱 더미전극에 의해 디스플레이 소자인 게이트 라인, 데이터 라인 등과 터치 센싱전극열 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있기 때문에 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

CFA : 컬러필터 어레이 CH1, CH2 : 콘택홀
INS : 절연막 SUB1, SUB2 : 기판
RS1~RS3 : 터치 센싱전극열
RD11, RD21, RD31; RD12, RD22, RD32; RD13, RD23, RD33; RD14, RD24, RD34 : 터치 센싱 더미 전극
TFTA : 박막 트랜지스터 어레이 TS1~TS3 : 터치 구동전극열
Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~tx34 : 터치 구동전극
Tc11~Tc13, Tc21~Tc23, Tc31~Tc33 : 터치 구동전극 연결패턴
TD1, TD2, TD3 : 터치 구동 더미 전극

Claims (11)

1. 기판 상에 서로 교차하도록 형성되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
   상기 복수의 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들;
   상기 복수의 픽셀전극들과 중첩되도록 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열들; 및
   상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 터치 전극열들을 포함하며,
   상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 상기 제 1 방향으로 분할된 복수의 제 1 터치 전극들과, 각각이 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 제 1 터치 전극들을 서로 연결하는 복수의 제 1 터치 전극 연결부들을 포함하며,
   상기 2개의 제 1 터치 전극들 사이에는 상기 제 1 터치 전극 연결부와 접촉되지 않고 중첩되며, 상기 복수의 제 2 터치전극열 중 어느 하나의 제 2 터치전극열과 중첩되도록 배치되는 제 1 터치 더미전극이 형성되고,
   상기 제 1 터치 더미전극은 상기 어느 하나의 제 2 터치전극열보다 작은 크기를 가지며, 상기 어느 하나의 제 2 터치전극열의 외측 가장자리로부터 일정 거리 만큼 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 제 1 터치 전극열들은 공통전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 터치 더미전극은 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 터치 전극 연결부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 터치 전극 연결부는 상기 절연층에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들을 통해 상기 이웃하는 제 1 터치 전극들을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 방향으로 서로 이웃한 2개의 제 2 터치 전극열들 사이에는 상기 제 1 터치 전극과 중첩되도록 적어도 하나의 제 2 터치 더미전극이 형성되며, 상기 제 2 터치 더미전극은 상기 제 1 터치전극보다 작은 크기를 가지며, 상기 제 1 터치전극의 외측 가장자리로부터 일정 거리 만큼 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 터치 전극들 및 상기 제 2 터치 더미전극은 상기 기판과 대향하도록 배치되는 컬러필터 어레이와, 상기 컬러필터 어레이 상부에 배치되는 윈도우 커버 중의 어느 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 터치 전극들 및 상기 제 2 터치 더미전극은 컬러필터 어레이와, 상기 컬러필터 어레이 상부에 배치되는 윈도우 커버, 상기 컬러필터 어레이 상부에 배치되는 필름 중의 어느 하나 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
8. 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열들; 및
   상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 2 터치 전극열들을 포함하며,
   상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 상기 제 1 방향으로 분할된 복수의 제 1 터치 전극들과, 서로 이웃하는 2개의 제 1 터치 전극들을 서로 연결하는 복수의 제 1 터치 전극 연결부들을 포함하며,
   상기 2개의 제 1 터치 전극들 사이에는 상기 제 1 터치 전극 연결부와 접촉되지 않고 중첩되며, 상기 복수의 제 2 터치전극열 중 어느 하나의 제 2 터치전극열과 중첩되도록 배치되는 제 1 터치 더미전극이 형성되고,
   상기 제 1 터치 더미전극은 상기 어느 하나의 제 2 터치전극열보다 작은 크기를 가지며, 상기 어느 하나의 제 2 터치전극열의 외측 가장자리로부터 일정 거리 만큼 내측에 위치하며,
   상기 복수의 제 1 터치 전극열들은 공통전극의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 터치 더미전극은 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 터치 전극 연결부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 전극 연결부는 상기 절연층에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들을 통해 상기 이웃하는 제 1 터치 전극들을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
    
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방향으로 서로 이웃한 2개의 제 2 터치 전극열들 사이에는 상기 제 1 터치 전극과 중첩되도록 적어도 하나의 제 2 터치 더미전극이 형성되며, 상기 제 2 터치 더미전극의 크기는 상기 제 1 터치전극보다 작은 크기를 가지며, 상기 제 1 터치전극의 외측 가장자리로부터 일정 거리 만큼 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 구비하는 표시장치.
    
    

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