KR102177716B1

KR102177716B1 - 터치 센서 일체형 표시장치

Info

Publication number: KR102177716B1
Application number: KR1020130166690A
Authority: KR
Inventors: 한만협; 김주한
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2020-11-11
Also published as: CN104750306B; TWI543043B; CN104750306A; US20150185939A1; US9547385B2; TW201525810A; KR20150077819A

Abstract

본 발명은 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 제 1 병목부에 의해 제 1 방향으로 이웃하는 제 1 전극패턴들이 서로 연결되는 복수의 제 1 전극패턴들을 각각 포함하고, 상기 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극들; 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들을 포함하고, 상기 복수의 제 1 전극패턴들과 상기 복수의 제 2 전극들은 상기 제 1 방향을 따라 번갈아 배치되며, 상기 복수의 제 1 전극패턴들의 각각에 대응하여 적어도 하나의 단위 픽셀전극이 배치되고, 상기 제 1 전극패턴은 상기 픽셀전극과 상기 제 1 전극 사이에 배치되는 전계 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치 센서 일체형 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED DISPLAY DEVICE}

본 발명은 사용자의 터치를 인식할 수 있는 터치 센서 일체형 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 증가하고 공정수가 증가하여 제조가격이 증가하는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 종래 기술에 의한 문제점들을 해결할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치의 필요성이 대두되었으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0110906호와 같은 터치 센서 일체형 표시장치가 알려져 있다.

상기 공개특허공보에 개시된 터치 센서 일체형 표시장치는 디스플레이용 공통전극을 분할하여 터치 센싱을 위한 터치 센싱전극들로 겸용하게 함으로써 별도의 터치 센싱전극을 형성할 필요가 없게 한다. 따라서, 터치 센서 일체형 표시장치는 상판 부착형 및 상판 일체형 터치센서의 문제점을 해결할 수 있다.

그러나, 상기 공개특허공보에 개시된 터치센서 일체형 표시장치는 디스플레이 구동시 화면의 변화(즉, 화상정보에 따른 디스플레이 패턴의 변화)가 있게 되면 액정의 배향상태가 변경되어 유전율이 변함으로써, 터치 구동전극과 센싱전극 사이의 정전용량이 변하게 된다. 특히 터치 구동전극과 터치 센싱전극 경계부에서 액정의 배열 상태에 따른 유전율의 변화가 두 전극 사이의 정전용량 변화에 큰 영향을 주게 된다. 이러한 상태에서 터치 구동전압이 터치 구동전극에 인가되면, 센싱전극에서는 정전용량이 변화된 것처럼 신호를 인식하게 된다.

따라서, 상기 공개특허공보에 개시된 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 실제 터치가 행해지지 않았음에도 불구하고 터치가 된 것으로 인식하는 터치 오동작이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 표시장치의 화상 구동시 화면의 변화에 따른 액정의 유전율 변화가 터치 구동전극과 터치 센싱전극 사이의 전기장에 변화를 주지 않도록 함으로써 터치 오동작을 방지할 수 있는 터치센서 일체형 표시장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적달성을 위한 본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 적어도 하나의 제 1 병목부에 의해 제 1 방향으로 이웃하는 제 1 전극패턴들이 서로 연결되는 복수의 제 1 전극패턴들을 각각 포함하고, 상기 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극들; 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들을 포함하고, 상기 복수의 제 1 전극패턴들과 상기 복수의 제 2 전극들은 상기 제 1 방향을 따라 번갈아 배치되며, 상기 복수의 제 1 전극패턴들의 각각에 대응하여 적어도 하나의 단위 픽셀전극이 배치되고, 상기 제 1 전극패턴은 상기 픽셀전극과 상기 제 1 전극 사이에 배치되는 전계 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 단위 픽셀전극은 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터들을 커버하는 제 1 보호막 상에 형성되고, 상기 복수의 제 2 전극들의 각각은 상기 제 1 보호막 상에서 상기 단위 픽셀전극으로부터 이격되어 형성되며, 상기 제 1 전극패턴의 전계 차폐부는 상기 단위 픽셀전극과 상기 제 2 전극을 커버하는 제 2 보호막 상에서 상기 단위 픽셀전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된다.

또한, 상기 복수의 제 1 전극패턴들과 접촉하고, 상기 제 1 병목부를 통과하는 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함한다.

또한, 상기 제 1 병목부는 상기 단위 픽셀전극 n개(n은 자연수) 당 1개씩 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극 저항감축 배선은 상기 단위 픽셀전극당 적어도 하나씩 배치될 수 있다.

또한, 상기 복수의 제 2 전극들의 각각은 상기 제 1 병목부와 교차하는 영역에 폭이 좁아진 제 2 병목부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 터치센서 일체형 표시장치는 복수의 제 2 전극패턴들과 접촉하고, 상기 제 1 병목부와 교차하고, 상기 제 2 병목부를 통과하는 제 2 전극 저항감축 배선을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극들은 공통전극의 기능을 겸하는 터치 구동전극이고, 상기 제 2 전극들은 터치 센싱전극이다.

본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 터치센서 일체형 표시장치의 화상 구동시 화면의 변화(즉, 화상정보에 따른 디스플레이 패턴의 변화)가 있더라도 터치 구동전극 패턴의 전계 차폐부에 의해, 픽셀 전압에 의한 전계가 터치 구동전극과 터치 센싱 전극 경계부의 액정에 인가되지 않고 차폐된다. 따라서, 픽셀전압이 터치 구동전극과 터치 센싱전극 경계부의 액정 배열 상태에 변화를 유발시키지 못하므로, 터치 오동작이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 보여 주는 일부 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 도 2에 도시된 단위 터치인식 영역 TU에서의 공통전극들(터치 구동 전극들), 터치 센싱전극들, 및 픽셀전극들의 관계를 개략적으로 도시한 평면도,
도 4a는 도 3에 도시된 영역 R1을 도시한 평면도,
도 4b는 도 4a의 I-I'라인을 따라 취한 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 영역 R1에 나타나 있는 터치 구동전극 패턴을 도시한 평면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 보여 주는 일부 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극 겸용 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 관계를 개략적으로 도시한 평면도이다.

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

박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 제 1 기판(SUB1) 상에 제 1 방향(예를 들면, x방향)으로 나란하게 형성된 복수의 게이트 라인들(G1, G2), 상기 복수의 게이트 라인들(G1, G2)과 서로 교차하도록 제 2 방향(예를 들면, y방향)으로 나란하게 형성된 데이터 라인들(D1, D2), 게이트 라인들(G1, G2)과 데이터 라인들(D1, D2)이 교차에 의해 정의되는 영역에 위치하는 액정 셀들과, 게이트 라인들(G1, G2), 데이터 라인들(D1, D2)이 교차하는 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT), 액정 셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 복수의 픽셀 전극들(Px), 및 상기 복수의 픽셀 전극들(Px)과 전계를 형성하도록 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(TFTA) 사이에는 액정 셀의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(coluumn 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 터치센서 일체형 표시장치의 공통전극(COM)은 제 1 방향(x축 방향) 또는 제 2 방향(y축 방향)으로 분할되는 복수의 전극들(Tx1, Tx2)로 이루어진다. 도 2의 실시예에서 분할된 공통전극들은 제 2 방향, 즉 y축 방향으로는 배열되어 복수의 열(column)을 구성하는 전극들로 도시되어 있으며, 터치센서를 구성하는 복수의 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)로서의 기능을 겸하는 것으로 설명된다.

공통전극의 기능을 겸하는 복수의 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)의 각각은 후술하는 복수의 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)과 교차하는 영역마다 y축 방향을 따라 x축 방향으로 배열되는 서로 평행한 복수의 좁은 폭을 갖는 병목부들(Tb1, 또는 Tb2)을 구비한다. 구체적으로, 터치 구동전극들(Tx1, Tx2) 중 제 1 터치 구동전극(Tx1)은 y 축방향을 따라 x축 방향으로 배열된 복수의 제 1 터치 구동전극 패턴들(Tx11~Tx18)이 제 1 병목부들(Tb1)에 의해 연결되는 방식으로 형성된다. 또, 제 2 터치 구동전극(Tx2)은 제 1 터치 구동전극(Tx1)과 마찬가지로 y 축방향을 따라 x축 방향으로 배열된 복수의 터치 구동전극 패턴들(Tx21~Tx28)이 제 2 병목부들(Tb2)에 의해 연결되는 방식으로 형성된다.

복수의 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)의 각각에는 y축 방향으로 배열된 제 1 및 제 2 병목부들(Tb1, Tb2)을 각각 경유하도록 복수의 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc11~Tc13; Tc21~Tc23)이 배치된다. 구체적으로, 제 1 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc11~Tc13)은 제 1 터치 구동전극 패턴들(Tx11~Tx18)과 이들을 연결하는 y축 방향의 제 1 병목부들(Tb1)을 경유하도록 배치된다. 제 2 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc21~Tc23)은 제 2 터치 구동전극 패턴들(Tx21~Tx28)과 이들을 연결하는 y축 방향의 제 2 병목부들(Tb2)을 경유하도록 배치된다. 제 1 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc11~Tc13)은 제 1 터치 구동전극(Tx1)과 직접 접촉하도록 배열되어 고저항의 투명 도전성 물질로 형성된 제 1 터치 구동전극(Tx1)의 저항을 낮추어 주고, 제 2 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc21~Tc23)은 제 2 터치 구동전극(Tx2)과 직접 접촉하도록 배열되어 고저항의 투명 도전성 물질로 형성된 제 2 터치 구동전극(Tx2)의 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.

제 1 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc11~Tc13)은 터치 구동전극들(Tx1, Tx2) 및 센싱 센싱전극들(Rx1~Rx8)이 형성된 영역의 외측에서 하나로 연결되고, 제 1 터치 구동 라우팅 배선(TW1)을 통해 제 1 터치 구동 라우팅 패드(TP1)에 연결된다. 제 2 터치 구동전극 저항 감축배선들(Tc21~Tc23) 또한 터치 구동전극들(Tx1, Tx2) 및 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)이 형성된 영역의 외측에서 하나로 연결되고, 제 2 터치 구동 라우팅 배선(TW2)을 통해 제 2 터치 구동 라우팅 패드(TP2)에 연결된다.

도 2에 도시된 실시예에서는 터치 구동전극들이 2개의 터치 구동라인으로 이루어지는 구성의 예, 즉, 제 1 터치 구동전극(Tx1)과 제 1 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc11, Tc12, Tc13)에 의해 이루어지는 제 1 터치 구동라인과, 제 2 터치 구동전극(Tx2)과 제 2 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc21, Tc22, Tc23)로 이루어지는 제 2 터치 구동라인의 예를 보여주고 있다.

또한, 상술한 본 발명의 실시예에서는 제 1 터치 구동라인을 형성하기 위해 3개의 제 1 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc11, Tc12, Tc13)이 사용되고, 제 2 터치 구동라인을 형성하기 위해 3개의 제 2 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc21, Tc22, Tc23)이 사용되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각각의 터치 구동라인을 형성하기 위해 하나 또는 두개의 터치 구동전극 저항감축 배선이 이용되거나, 4개 또는 그 이상의 터치 구동전극 저항감축 배선들이 이용될 수도 있다.

한편, 터치 센서를 구성하는 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 도 2에 도시된 바와 같이, y축 방향으로 서로 인접한 터치 구동전극 패턴들 사이(즉, Tx11, Tx21과 Tx21, Tx22 사이, Tx12, Tx22와 Tx13, Tx23 사이, Tx13, Tx23과 Tx14, Tx24 사이, Tx14, Tx24와 Tx15, Tx25 사이, Tx15, Tx25와 Tx16, Tx26 사이, Tx16, Tx26과 Tx17, Tx27 사이, Tx17, Tx27과 Tx18, Tx28 사이)와, 최하측의 터치 구동전극 패턴(Tx18, Tx28) 하부의 위치에서, 제 1 및 제 2 병목부들(Tb1, Tb2) 및 제 1 및 제 2 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc11~Tc13, Tc21~Tc23)과 교차하도록 x축 방향으로 배열된다. 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)의 각각은 제 1 및 제 2 병목부들(Tb1,Tb2)과 교차하는 영역에 형성되는 병목부들(도시생략)을 구비할 수 있다.

터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)에도 저항감축을 위한 제 1 내지 제 8 터치 센싱전극 저항감축 배선들(Rc11~Rc14, Rc21~Rc24)이 각각 형성된다. 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 서로 분리되어 있지만 터치 센싱전극 저항감축 배선을 이용하여 적절히 그룹화함으로써 적절한 수의 터치센싱 채널을 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 2의 실시예에 따르는 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극들(Rx1~Rx4)과 각각 접촉하는 제 1 내지 제 4 터치 센싱전극 저항감축 배선들(Rc11~Rc14)을 하나로 연결하고, 제 5 내지 제 8 터치 센싱전극들(Rx5~Rx8)과 각각 접촉하는 제 5 내지 제 8 터치 센싱전극 저항감축 배선들(Rc21~Rc24)을 하나로 연결함으로써, 제 1 터치 센싱라인(Rx1~Rx4, Rc11~Rc14)과 제 2 터치 센싱라인(Rx5~Rx8, Rc21~Rc24)의 2개의 터치센싱 채널로 구성될 수 있다.

제 1 터치 센싱라인(Rx1~Rx4, Rc11~Rc14)은 터치 구동전극들(Tx1, Tx2) 및 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)이 형성된 영역의 외측에서 하나로 연결되며, 제 1 터치 센싱 라우팅 배선(RW1)을 통해 제 1 터치 센싱 라우팅 패드(RP1)에 연결된다. 제 2 터치 센싱라인(Rx5~Rx8, Rc5~Rc8) 또한 터치 구동전극들(Tx1, Tx2) 및 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)이 형성된 영역의 외측에서 하나로 연결되며, 제 2 터치 센싱 라우팅 배선(RW2)을 통해 제 2 터치 센싱 라우팅 패드(RP2)에 연결된다.

본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)과 제 1 내지 제 8 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)로 이루어지며, 터치 인식을 위한 단위 터치 인식 블록(TU)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc11~Tc13, Tc21~Tc23)과 제 1 내지 제 8 터치 센싱전극 저항 감축배선들(Rc11~Rc14, Rc21~Rc24)을 이용하여 복수의 터치 구동전극들과 복수의 터치 센싱전극들을 적절히 그룹화할 수 있다. 도 2에 도시된 예에서는 2개의 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)과 8개의 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)에 의해 4개의 단위 터치 인식 블록들(TU)이 형성될 수 있음을 보여주고 있다.

이상 설명한 터치 구동전극들(Tx1, Tx2)은 모두 공통전극(COM)으로서의 기능을 겸하고 있으며, 수평전계방식 표시장치에 있어 이들은 픽셀전극(Px)과 함께 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 제 1 기판(SUB1)에 형성되고, 픽셀 전극(Px)은 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성된다.

한편, 공통전극(COM)으로서의 기능을 겸하는 제 1 및 제 2 터치 구동전극 패턴들(Tx11~Tx18, Tx21~Tx28)의 각각은 1라인분의 복수의 단위 픽셀전극(단위 픽셀전극은 색을 표시하기 위해 필요한 복수의 서브픽셀들로 이루어 짐)에 대응하여 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서 일체형 표시장치에 있어서, 제 1 및 제 2 터치 구동전극 패턴들(Tx11~Tx18, Tx21~Tx28)의 각각은 1라인분의 복수의 단위 픽셀전극에 대응하도록 형성될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 터치 구동전극 저항감축 배선들(Tc11~Tc13, Tc21~Tc23) 각각은 하나의 데이터 라인에 대응하여 형성되거나 n(n은 2 이상의 자연수)개의 데이터 라인에 대응하여 형성될 수 있다. 또한, 터치 센싱전극들(Rx1~Rx8)은 게이트 라인과 1:1로 대응하여 형성되거나 게이트 라인 n개 당 하나의 관계로 규칙성을 갖도록 형성될 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서 공통전극들(터치 구동전극들)과 픽셀전극들의 관계를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 도 2에 도시된 단위 터치인식 영역 TU에서의 공통전극들(터치 구동 전극), 터치 센싱전극들, 및 픽셀전극들의 관계를 개략적으로 도시한 평면도이다. 이하, 3개의 다른 단위 터치인식 영역도 도 3에 도시된 단위 터치인식 영역(TU)과 동일하므로 설명의 편의를 위해 도 3에 도시된 구성요소만을 들어 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 제 1 터치 구동전극 패턴들(Tx11~Tx18)의 각 영역에 대응하여 각 구동전극 패턴의 배열 방향을 따라 복수의 픽셀전극들(Px)이 나란하게 배치된다. 즉, 제 1 터치 구동전극 패턴들(Tx11~Tx18)의 각 영역에는 복수의 단위 픽셀전극들이 x축 방향으로 1행 배열된다. 도 3의 실시예에서는 3개의 단위 픽셀전극들(각각의 단위 픽셀전극은, 예를 들면 3개의 서브픽셀전극들로 이루어져 있으며, 이하 서브픽셀전극은 픽셀전극으로 칭함)이 터치 구동전극 패턴들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx14)의 각각에 대응하도록 배치되어 있다.

다음으로, 도 4a및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 단면 구조에 대해 설명하기로 한다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 도 3의 영역 R1을 도시한 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 I-I'라인을 따라 취한 단면도이다.

이하의 설명에서는 설명의 단순화를 위해, 2개의 터치 구동전극 패턴(Tx11)의 일부 영역과 그에 인접한 터치 센싱전극(Rx1)의 일부 영역을 포함하는 영역 R1에 배치되는 픽셀전극들(Px)(본 실시예의 도면에서 Px는 색을 표시하기 위해 필요한 서브픽셀들로서, 3개의 서브픽셀이 하나의 단위 픽셀전극을 형성하는 경우를 예로 들었으며, 이하, 각 서브픽셀을 단순히 픽셀전극이라 칭함)을 중심으로 설명하기로 한다.

도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 기판(SUB1) 상에 서로 교차되도록 형성되는 게이트 라인들(GL) 및 데이터 라인들(DL)과, 상기 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT)과, 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성되는 픽셀전극들(Px)과, 상기 픽셀전극들(Px)과 대향하는 공통전극들(COM)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 공통전극(COM)이 터치 구동전극(Tx)의 기능을 겸하므로, 이하의 설명에서는 필요에 따라 공통전극(COM), 터치 구동전극(Tx), 공통전극 겸용 터치 구동전극(Tx), 또는 터치 구동전극 겸용 공통전극(COM)이라 칭하기로 한다.

상기 구성에서, 기판(SUB) 상에는 게이트 라인(GL)이 형성되며, 그 상부에는 게이트 절연막(GI)이 형성된다. 게이트 절연막(GI) 상에서는 박막 트랜지스터(TFT)를 구성하는 활성층(A), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 형성된다.

즉, 박막 트랜지스터(TFT)는 기판(SUB) 상에 형성되는 게이트 라인(GL)으로부터 연장되는 게이트 전극(G)과, 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(G)을 커버하는 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 대응하는 영역에 형성되는 활성층(A)과, 활성층(A)의 일부를 노출시키도록 게이트 절연막(GI) 상에 분리되어 형성되는 데이터 라인(DL)으로부터 연장되는 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함한다.

상기 실시예에서, 비록 박막 트랜지스터는 게이트 전극이 소스/드레인 전극의 하층에 형성되는 게이트 버텀 구조(gate bottom structrue)의 박막 트랜지스터를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 전극이 소스/드레인 영역의 상부에 형성되는 게이트 탑 구조(gate top structrue)의 박막 트랜지스터도 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 게이트 탑 구조(gate top structrue)의 박막 트랜지스터는 공지의 구성이므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

박막 트랜지스터(TFT)와 데이터 라인(DL)이 형성된 게이트 절연막(GI) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)와 데이터 라인(DL)을 커버하는 제 1 보호막(PAS1)이 형성되고, 제 1 보호막(PAS) 상에는 평탄화를 위한 포토 아크릴 등의 유기 절연막(INS)이 형성된다. 제 1 보호막(PAS1)에는 드레인 전극(D)의 일부분을 노출시키는 제 1 콘택홀(CH1)이 형성된다.

유기 절연막(INS) 상에는 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)의 교차에 의해 정의되는 픽셀영역들 내에 각각 픽셀전극(Px)이 형성된다. 유기 절연막(INS)은 제 1 보호막(PAS1)의 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출되는 드레인 전극(D)의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀(CH2)를 포함한다. 픽셀전극(Px)은 유기 절연막(INS)을 관통하는 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(D)에 접속된다.

또한 유기 절연막(INS) 상에는 y축 방향으로 배열된 인접한 픽셀전극들(Px) 사이에 배치되며, 게이트 라인(GL)과 나란한 터치 센싱전극(Rx1)이 형성된다. 터치 센싱전극(Rx1)은 터치 구동전극의 병목부(Tb1)와 교차하는 영역의 폭이 좁게 형성된 병목부(도시생략)를 포함할 수 있다. 터치 센싱전극(Rx1) 상에는 게이트 라인(GL)과 나란하게 터치 센싱전극 저항감축 배선(Rc11)이 형성된다.

픽셀전극들(Px)과 터치 센싱전극 패턴(Rx1), 및 터치 센싱전극 저항감축 배선들(Rc11)이 형성된 유기 절연막(INS) 상에는 제 2 보호막(PAS2)이 형성된다.

제 2 보호막(PAS) 상에는 데이터 라인(DL)과 중첩되게 터치 구동전극 저항 감축 배선(Tc11)이 형성된다. 터치 구동전극 저항 감축 배선(Tc11)은 터치 구동전극 패턴(Tx11)의 병목부(Tb1)를 경유하도록 형성된다.

터치 구동전극 저항감축 배선(Tc11)이 형성된 제 2 보호막(PAS2) 상에는 공통전극 겸용의 터치 구동전극 패턴(Tx11)이 형성된다. 터치 구동전극 패턴(Tx11)은 픽셀전극(Px)과 중첩되도록 형성된다. 터치 구동전극 패턴(Tx11, Tx12)은 픽셀전극(Px)과의 사이에 수평전계가 형성되기 용이하도록 복수의 슬릿(SL)을 포함한다. 따라서, 유기 절연층(INS) 상에 형성되는 픽셀전극(Px)은 슬릿이 없도록 형성되고, 제 2 보호층(PAS2) 상에 형성되는 제 1 및 제 2 터치 구동전극 패턴들(Tx11, Tx12)은 슬릿(SL)을 갖도록 형성된다.

다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치 구동전극 패턴(Tx11)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5는 도 3에 도시된 영역 R1에 나타나 있는 터치 구동전극 패턴(Tx11)을 도시한 평면도이다.

도 5를 참조하면, 터치 구동전극 패턴(Tx11)은 픽셀전극들(Px)과 중첩되는 영역들(A, B, C)에 대응하여 형성된 복수의 슬릿(SL)을 갖는 장방형의 패턴이다. 터치 구동전극 패턴(Tx11)은 서로 이격되어 나란한 전계 차폐부들(Ts), 상기 영역들(A, B, C) 외측에서 상기 전계 차폐부들(Ts)을 연결하는 연결부들(Ta), 상기 영역들(A, B, C) 각각의 내에서 상기 슬릿을 형성하기 위해 평행하게 배치되는 가지부들(Tbr)을 포함한다. 도 5에서 가지부들(Tbr)은 상측 및 하측의 전계 차폐부들(Ts)를 연결하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 분리되어도 상관없다. 터치 구동전극 패턴(Tx11)의 전계 차폐부(Ts)는 픽셀전극(Px)과 터치 센싱전극(Rx) 사이에 위치되어 픽셀전극(Px)과 터치 센싱전극(Rx) 사이에 발생되는 전계를 차폐한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 픽셀전극(Px)과 터치 센싱전극(Rx)은 유기 절연막(INS) 상에서 이격되어 형성되고, 터치 구동전극 패턴(Tx11)의 전계 차폐부(Ts)는 픽셀전극(Px)과 터치 센싱전극(Rx) 사이의 위치에서 픽셀전극(Px)과 터치 센싱전극(Rx)을 커버하는 제 2 보호막(PAS2) 상에 형성된다. 터치센서 일체형 표시장치의 화상 구동시 화면의 변화(즉, 화상정보에 따른 디스플레이 패턴의 변화)가 있더라도 터치 구동전극 패턴의 전계 차폐부(Ts)에 의해, 픽셀 전압에 의한 전계가 터치 구동전극과 터치 센싱 전극 경계부의 액정에 인가되지 않고 차폐된다. 따라서, 픽셀전압이 터치 구동전극과 터치 센싱전극 경계부의 액정 배열 상태에 변화를 유발시키지 못하므로, 터치 오동작이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예의 설명에서는 박막 트랜지스터 보호를 위한 제 1 보호막과 평탄화를 위한 유기 절연막을 별도로 형성하는 것으로 설명하였으나, 제 1 보호막 또는 유기 절연막의 어느 하나로 두가지 기능을 달성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

INS : 유기 절연막 PAS1 : 제 1 보호막
PAS2 : 제 2 보호막 Px : 픽셀전극(서브 픽셀전극)
Rx1~Rx8 : 제 1 내지 제 8 터치 센싱전극
Rc11~Rc14, Rc21~Rc24 : 제 1 내지 제 8 터치 센싱전극 저항 감축배선
RW1 : 제 1 터치 센싱 라우팅 배선
RW2 : 제 2 터치 센싱 라우팅 배선
RP1 : 제 1 터치 센싱 라우팅 패드
RP2 : 제 2 터치 센싱 라우팅 패드SUB : 기판
Tx1, Tx2 : 터치 구동전극
Tb1, Tb2 : 터치 구동전극의 병목부
Tbr : 터치 구동전극 패턴의 가지부
Ta : 전계차폐부 연결부
Ts : 터치 구동전극 패턴의 전계 차폐부
Tx11~Tx16, Tx11~Tx18 : 제 1 터치 구동전극 패턴
Tx21~Tx26, Tx21~Tx28 : 제 2 터치 구동전극 패턴
Tc11~Tc13 : 제 1 터치 구동전극 저항 감축배선
Tc21~Tc23 : 제 2 터치 구동전극 저항 감축배선
TW1 : 제 1 터치 구동 라우팅 배선
TW2 : 제 2 터치 구동 라우팅 배선

Claims

적어도 하나의 제 1 병목부에 의해 제 1 방향으로 이웃하는 제 1 전극패턴들이 서로 연결되는 복수의 제 1 전극패턴들을 각각 포함하고, 상기 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극들; 및
상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들을 포함하고,
상기 복수의 제 1 전극패턴들과 상기 복수의 제 2 전극들은 상기 제 1 방향을 따라 번갈아 배치되며,
상기 복수의 제 1 전극패턴들의 각각에 대응하여 적어도 하나의 단위 픽셀전극이 배치되고,
상기 제 1 전극패턴은 상기 픽셀전극과 상기 제 1 전극 사이에 배치되는 전계 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 단위 픽셀전극은 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터들을 커버하는 제 1 보호막 상에 형성되고,
상기 복수의 제 2 전극들의 각각은 상기 제 1 보호막 상에서 상기 단위 픽셀전극으로부터 이격되어 형성되며,
상기 제 1 전극패턴의 전계 차폐부는 상기 단위 픽셀전극과 상기 제 2 전극을 커버하는 제 2 보호막 상에서 상기 단위 픽셀전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 전극패턴들과 접촉하고, 상기 제 1 병목부를 통과하는 제 1 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 병목부는 상기 단위 픽셀전극 n개(n은 자연수) 당 1개씩 배치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전극 저항감축 배선은 상기 단위 픽셀전극당 적어도 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 전극들의 각각은 상기 제 1 병목부와 교차하는 영역에 폭이 좁아진 제 2 병목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 전극패턴들과 접촉하고, 상기 제 1 병목부와 교차하며, 상기 제 2 병목부를 통과하는 제 2 전극 저항감축 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 전극들은 공통전극의 기능을 겸하는 터치 구동전극이고, 상기 제 2 전극들은 터치 센싱전극인 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.