KR102369672B1 - 터치 센서 내장형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치는 터치 공통전극, 제1 및 제2 트랜지스터, 문턱전압 보상회로 및 보상 커패시터를 포함한다. 터치 공통전극은 라우팅 배선과 연결된다. 제1 트랜지스터는 제1 제어신호에 응답하여 라우팅 배선과 터치 구동전압 입력단을 연결하고, 제2 트랜지스터는 제2 제어신호에 응답하여 라우팅 배선과 공통전압 입력단을 연결한다. 문턱전압 보상회로는 제1 트랜지스터의 문턱전압을 센싱한다. 보상 커패시터는 제1 트랜지스터보다 상부 어레이층에서 제1 트랜지스터와 연결되고, 문턱전압 보상회로가 센싱한 문턱전압값을 저장한다.

Description

터치 센서 내장형 표시장치{Display Device Having Touch Sensor}
본 발명은 터치 센서 내장형 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.
표시장치에 내장되는 터치 센서는 영상 표시를 위한 공통전압이 인가되는 터치 공통전극을 터치 전극으로 이용하기도 한다. 즉, 터치 공통전극은 영상 표시기간 동안에 공통전압을 인가받고, 터치 센싱기간 동안에 터치 구동전압을 인가받는다. 터치 공통전극에 공통전압 또는 터치 구동전압을 선택적으로 인가하기 위해서, 터치 먹스(Touch Multiplexer)를 이용한다. 터치 먹스는 드라이브 IC에 집적되어 형성되어, 칩-온 필름(Chip On Film, 이하 COF) 형태로 패널과 연결된다. 결국 터치 먹스는 COF의 채널 수를 증가시키고, COF의 채널 수가 증가로 인해서 기구적인 설계의 제약이 발생한다.
COF의 채널 수를 줄이기 위해서는 드라이브 IC에 배치되는 터치 먹스를 표시패널에 형성하는 방법이 고려될 수 있다. 하지만, 표시패널에 터치 먹스를 형성할 경우에는 터치 먹스를 이루는 트랜지스터들의 문턱전압 특성 편차로 인해서 동작이 안정화되지 못하는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, COF의 채널 수를 감소시킬 수 있으면서, 트랜지스터들의 문턱전압 특성 편차를 개선할 수 있는 터치 센서 내장형 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치는 터치 공통전극, 제1 및 제2 트랜지스터, 문턱전압 보상회로 및 보상 커패시터를 포함한다. 터치 공통전극은 라우팅 배선과 연결된다. 제1 트랜지스터는 제1 제어신호에 응답하여 라우팅 배선과 터치 구동전압 입력단을 연결하고, 제2 트랜지스터는 제2 제어신호에 응답하여 라우팅 배선과 공통전압 입력단을 연결한다. 문턱전압 보상회로는 제1 트랜지스터의 문턱전압을 센싱한다. 보상 커패시터는 제1 트랜지스터보다 상부 어레이층에서 제1 트랜지스터와 연결되고, 문턱전압 보상회로가 센싱한 문턱전압값을 저장한다.
본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치는 터치 먹스부를 표시패널에 배치하기 때문에 드라이브 IC와 표시패널을 연결하는 COF의 채널 수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치는 문턱전압 보상회로를 이용하여 표시패널의 트랜지스터들의 문턱전압 편차를 보상할 수 있기 때문에 터치 먹스부가 안정적으로 동작할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치는 문턱전압 보상회로가 센싱한 트랜지스터들의 문턱전압을 저장하는 보상 커패시터를 터치 먹스부의 상부 어레이 층에 배치하기 때문에, 보상 커패시터로 인해서 비표시부의 면적이 증가하는 것을 방지할 수 있다
도 1은 본 발명에 의한 터치 센서 일체형 표시장치를 도시한 도면.
도 2는 표시패널에서 표시부 영역을 나타내는 도면.
도 3은 표시패널에서 비표시부의 디스플레이 먹스부를 나타내는 도면.
도 4는 표시패널에서 터치 먹스부를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 비표시부의 단면도를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 비표시부의 단면도를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 비표시부의 단면도를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 비표시부의 단면도를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제5 실시 예에 비표시부의 단면도를 나타내는 도면.
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.
도 1은 본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 터치 센서 내장형 표시장치는 표시패널(100) 및 구동회로부(IC)를 포함한다.
표시패널(100)은 표시부(AA) 및 비표시부(AA)를 포함한다. 표시부(AA)에는 영상 정보를 표시하기 위한 픽셀(PA)들 및 터치 센서 블록(Tx)들이 배치된다. 비표시부(AA)는 표시부(AA) 외측에 배치되며, 각종 배선들과 디스플레이 먹스부(D-MUX) 및 터치 먹스부(T-MUX)를 포함한다.
표시패널(100)은 액정층(LC)을 사이에 두고 대향하는 상부 기판과 하부 기판을 포함한다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이는 데이터 라인들(DL), 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극(11), 및 화소전극(11)에 접속된 스토리지 커패시터(Storage Capacitor,Cst) 등을 포함한다. 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 턴-온되어서, 데이터 라인(DL)을 통해 인가되는 데이터 전압을 화소전극(11)에 공급한다. 액정층(LC)은 화소전극(11)에 충전되는 데이터전압과 터치 공통전극(12)에 인가되는 공통전압(Vcom) 간의 전압차에 의해 구동되어서, 빛이 투과되는 양을 조절한다.
터치 센서 블록(Tx)은 다수의 픽셀들과 연결되고, 정전 용량(capacitance) 타입으로 구현되어 터치 입력을 감지한다. 각각의 터치 센서 블록(Tx)에는 여러 개의 픽셀(PA)들이 포함될 수 있다. 도 2는 3x3 행렬 방식으로 나열된 9개의 픽셀(PA)들이 하나의 터치 센서 블록(Tx)에 배정된 경우를 도시하고 있다. 터치 센서 블록(Tx)은 공통전압(Vcom)을 이용하여 터치 동작을 감지한다. 터치 공통전극(12)은 터치 센서 블록(Tx) 단위로 분할되고, 결국 터치 공통전극(12)이 차지하는 면적이 터치 센서 블록(Tx)으로 지칭될 수 있다. 각 터치 센서 블록들(Tx)은 라우팅 배선(TW)들이 하나씩 배정되어 연결된다. 예를 들어, 1행1열의 터치 센서 블록(T11)에는 1행 1열의 라우팅 배선(TW11)이 연결되고, 1행 2열의 터치 센서 블록(T12)에는 1행 2열의 라우팅 배선(TW21)이 연결된다.
공통전압(Vcom)을 영상 표시를 위한 기준전압과 센싱 신호로 이용하기 위해서, 입력 영상의 데이터를 기입하는 디스플레이 기간과, 터치 센서들을 구동하는 터치 센싱 기간으로 1 프레임 기간(Frame period) 내에서 시분할된다. 공통 전극(12)은 디스플레이 기간 동안 픽셀들의 기준 전압인 공통 전압(Vcom)을 공급받고, 터치 센싱 기간 동안 터치 구동전압을 공급받는다.
비표시부(NA)는 표시부(AA)의 외측에 배치되며, 데이터라인(DL) 및 게이트라인(GL)을 구동하기 위한 구동회로들을 포함한다.
구동회로부(IC)는 픽셀(PA)들에 입력 영상의 데이터를 기입하고, 터치 센서 블록(Tx)의 정전 용량 변화를 바탕으로 터치 입력을 감지한다. 구동회로부(IC)는 데이터 구동부, 게이트 구동부, 타이밍 콘트롤러 및 모듈 전원부를 포함하여 드라이브 IC로 집적화 될 수 있다.
데이터 구동부는 타이밍 콘트롤러로부터 영상 데이터를 입력 받아 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 출력한다. 데이터 전압은 데이터 라인들(DL)에 공급된다.
게이트 구동부는 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 게이트 라인들(GL)에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부로부터 출력된 게이트 펄스는 데이터 전압에 동기된다. 게이트 구동부는 GIP(Gate in panel) 공정으로 픽셀 어레이와 함께 표시패널(100)의 하부 기판 상에 형성될 수 있다.
타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 수신한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(CLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 바탕으로 데이터 구동부, 게이트 구동부, 디스플레이 먹스부(D-MUX) 및 터치 먹스부(T-MUX)의 동작 타이밍을 제어한다.
모듈 전원부는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 포함한다. 모듈 전원부는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터의 입력 전압을 조정하여 표시패널(100)의 구동 전압을 발생한다. DC-DC 변환기는 PWM 변조회로, 부스트 컨버터(Boost converter), 레귤레이터(Regulater), 차지펌프(Charge pump) 등을 이용하여 정극성/부극성 감마전압(VDH, VDL), 게이트 하이 전압(Gate high voltage, VGH), 게이트 로우 전압(Gate low voltage, VGL), 공통 전압(Vcom), 로직 전원 전압(Vcc) 등을 발생한다. 게이트 하이 전압(VGH)은 픽셀 어레이와 게이트 구동부에 형성된 TFT들의 문턱전압 이상으로 설정된 게이트 펄스의 하이 전압이고, 게이트 로우 전압(VGL)은 TFT들의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된 게이트 펄스의 로우 전압이다. 공통 전압(Vcom)은 액정셀들(Clc)의 공통 전극(12)에 공급된다. 정극성/부극성 감마전압(VDH, VDL)은 분압 회로를 통해 계조별로 분압되어 데이터 구동부의 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, DAC)에 입력된다. DAC는 디지털 데이터에 따라 정극성/부극성 감마전압의 전압 레벨을 선택하여 데이터 전압을 발생한다. 모듈 전원부는 타이밍 콘트롤러로부터 입력되는 기준 주파수에 따라 PWM 신호의 주파수(또는 스텝업 주파수)를 가변함으로써 출력 전압을 조정할 수 있다.
표시패널 구동 회로부(IC)는 백라이트 구동부를 더 포함할 수 있다. 백라이트 구동부 입력 영상에 따라 디밍 신호의 듀티비(duty ratio)를 가변하여 백라이트 휘도를 조절한다. 디밍 신호는 PWM(Pulse Width Module) 신호로 발생된다.
비표시부(AA)에는 디스플레이 먹스부(D-MUX) 및 터치 먹스부(T-MUX)가 배치된다.
도 3은 디스플레이 먹스부(D-MUX)의 실시 예를 나타내는 도면이다. 디스플레이 먹스부(D-MUX)는 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 데이터 구동부로부터 입력되는 데이터 전압을 데이터 라인들(DL)에 분배한다. 도 3은 데이터 구동부의 한 개 출력 채널을 통해 입력되는 데이터 전압을 시분할하여 세 개의 데이터 라인들로 공급하는 실시 예를 나타내고 있다. 도 3에서, M1~M3는 디스플레이 먹스부(D-MUX)의 스위치소자들이고, C1~C3는 타이밍 콘트롤러로부터 출력된 MUX 선택 신호이다. 멀티플렉서(44)의 스위치소자들(M1~M3)은 MUX 선택 신호(sw1~sw3)에 응답하여 데이터 전압을 데이터 라인들에 공급한다.
도 4는 터치 먹스부(T-MUX)를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치 먹스부(T-MUX)는 타이밍 콘트롤러로의 제어 하에 터치 센서 블록(Tx)의 터치 공통전극(12)에 공통전압(Vcom) 또는 터치 구동전압(Tx)을 인가한다. 터치 공통전극(12)은 라우팅 배선(TW)을 통해서 공통전압(Vcom) 또는 터치 구동전압(Tx)을 인가받는다.
터치 먹스부(T-MUX)는 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)를 포함한다. 제1 트랜지스터(T1)는 터치 구동전압 공급라인(TxL)에 연결되는 제1 전극, 터치 공통전극(12)에 연결되는 제2 전극 및 제1 제어신호(S_t)를 입력받는 게이트전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(T1)는 터치 센싱 기간 동안에 인가받는 제1 제어신호(S_t)에 응답하여, 터치 구동전압(Tx) 입력단으로부터 제공받는 터치 구동전압(Tx)을 터치 공통전극(12)에 인가한다. 제2 트랜지스터(T2)는 공통전압라인(VL)에 연결되는 제1 전극, 터치 공통전극(12)에 연결되는 제2 전극 및 제2 제어신호(S_d)를 입력받는 게이트전극을 포함한다. 제2 트랜지스터(T2)는 디스플레이 기간 동안에 인가받는 제2 제어신호(S_d)에 응답하여, 공통전압(Vcom) 입력단으로부터 제공받는 공통전압(Vcom)을 터치 공통전극(12)에 인가한다.
문턱전압 보상회로(10)는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)값을 센싱하고, 센싱한 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)을 보상 커패시터(Ccom)에 저장한다. 이를 위해서 문턱전압 보상회로(10)는 제1 트랜지스터(T1)의 크기에 대응하는 제1 및 제2 보상 트랜지스터(AT1, AT2)를 포함하고, 보상회로 동작신호(RST)의 동작에 의해서 보상 트랜지스터의 문턱전압을 검출한다. 문턱전압 보상회로(10)는 보상 인에이블 신호(RST)가 하이레벨을 유지할 때, 제1 보상 트랜지스터(AT1)는 턴-온되어 보상 인에이블 신호(RST)의 하이레벨 전압을 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 충전한다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 보상 커패시터(Ccom)에는 보상 인에이블 신호(RST)의 하이레벨 전압(Vh)과 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)의 차이(Vh-Vth)에 해당하는 전압이 충전된다. 제1 트랜지스터(T1) 게이트 전극에 전압이 충전될 때, 제2 보상 트랜지스터(AT2)의 게이트 전극에도 “Vh-Vth”에 해당하는 전압이 충전된다. 보상 인에이블 신호(RST)가 로우레벨로 반전되면, 제1 보상 트랜지스터(AT1)는 턴-오프되고, 제2 보상 트랜지스터(AT2)에 충전된 전압은 제2 보상 트랜지스터(AT2)의 드레인 전극을 통해서 방전된다. 이때, 보상 커패시터(Ccom)는 보상 인에이블 신호(RST)의 로우레벨 전압(Vl)과 문턱전압(Vth)의 합(Vl+Vth)의 전압레벨까지 방전된다. 보상 인에이블 신호(RST)의 로우레벨 전압(Vl)을 기저전압으로 설정할 때에, 결국 보상 커패시터(Ccom)는 제2 보상 트랜지스터(AT2)의 문턱전압에 해당하는 전압을 저장한다. 이처럼 보상 커패시터(Ccom)가 제2 보상 트랜지스터(AT2)의 문턱전압(Vth)을 저장한다. 보상 커패시터(Ccom)가 문턱전압(Vth)을 저장한 상태에서, 보상회로 스위치(SW_E)는 차단되어, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극은 플로팅 상태를 유지한다. 그리고 제1 제어신호(S_t)가 인가되는 동안에, 보상 커패시터(Ccom)에 저장된 문턱전압(Vth)은 제1 트랜지스터(T1)에 전달된다. 제1 트랜지스터(T1)는 제1 제어신호(S_t)의 전압에 문턱전압(Vth)이 가산된 전압을 인가받기 때문에, 제1 제어신호(S_t)가 인가되는 동안에는 초기 전압값에 상관없이 안정적으로 턴-온된다.
이처럼 본 발명의 표시장치는 문턱전압 보상회로를 이용하여 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압을 보상하기 때문에, 터치 먹스부(T-MUX)를 표시패널에 배치하여도 문턱전압 특성 편차로 인해서 터치 먹스부(T-MUX)의 동작인 불안정해지는 것을 개선할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 터치 먹스부(T-MUX)가 배치되는 비표시부의 실시 예를 나타내는 도면들이다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 표시부(AA) 영역을 살펴보면 다음과 같다.
표시부(PA)에는 박막트랜지스터(TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 연결된 화소전극(11), 화소전극(12)과 대향하는 터치 공통전극(12)이 배치된다.
박막트랜지스터(TFT)는 소스/드레인 전극(S1,D1) 및 게이트전극(G1)을 포함한다. 소스전극(S)은 기판 상에 배치되는 반도체층의 소스 영역(SA)과 접촉하고, 드레인전극(D)은 반도체층의 드레인 영역(DA)과 접촉한다. 반도체층 위에는 절연막(In)을 사이에 두고 게이트 전극(G)이 배치된다. 반도체 층은 일측 단부가 도 2에 도시된 데이터 배선(DL)에 연결되고, 도 2의 게이트라인(GL)과 반도체층이 중첩하는 영역이 게이트 전극(G)이 된다. 반도체 층에서 게이트전극(G1)과 중첩하는 부분은 채널 영역(A)이 된다. 게이트 절연막(GI)은 게이트전극(G1)을 덮도록 적층된다.
패시베이션층(PAC)은 게이트전극(G), 소스전극(S), 드레인전극(D)을 덮도록 적층된다. 도 5에는 도시하지 않았지만, 도 2에 도시된 라우팅 배선(TW)은 패시베이션층(PAS) 상에서 배치된다. 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(INS1)이 적층되고, 제1 절연막(INS1) 상에는 터치 공통전극(12)이 형성된다. 각 라우팅 배선(TW)은 어느 한 터치 공통전극(12)과 연결되어야 하며, 라우팅 배선(TW)과 터치 공통전극(12) 간의 접속 방법은 어떠한 공지된 기술을 이용하여도 무방하다.
공통 전극(12) 위에는 제2 절연막(INS2)이 도포되고, 제2 절연막(INS2) 상에는 화소전극(11)이 배치된다. 화소 전극(PXL)은 도시하지 않은 화소 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D1)과 연결된다.
보상 커패시터(Ccom) 및 터치 먹스부(T-MUX)가 배치되는 비표시부(NA)를 살펴보면 다음과 같다.
터치 먹스부(T-MUX)에는 제1 및 제2 트랜지스터(T2)와 보상 커패시터(Ccom)가 배치된다. 제1 트랜지스터(T1)는 소스/드레인전극(S/D) 및 게이트전극(G)을 포함하고, 각 전극은 표시부(AA)에 배치된 박막트랜지스터(TFT)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 드레인전극(D)은 터치 구동전압 공급라인(TxL)과 연결되고, 소스전극(S)은 라우팅 배선(TW)과 연결된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 소스전극(S)과 라우팅배선(TW)은 컨택홀을 통해서 연결될 수 있다.
보상 커패시터(Ccom)는 제1 전극(41) 및 제2 전극(43)을 포함한다. 제1 전극(41)은 제1 트랜지스터(T1)의 소스/드레인 전극(S/D)과 동일한 금속물질로 이루어지고, 제2 전극(43)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)과 동일한 금속물질로 이루어진다. 제1 전극(41)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)과 연결된다. 도 5에 도시되지 않았지만, 제2 트랜지스터(T2)의 각 전극은 제1 트랜지스터(T1)의 각 전극과 동일한 금속물질로 이루어질 수 있다.
살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 연결되는 보상 커패시터(Ccom)는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압을 저장하고, 저장된 문턱전압을 이용하여 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압 특성 편차를 보상할 수 있다.
도 6은 제2 실시 예에 의한 비표시부(NA) 및 표시부(AA)를 나타내는 도면이다. 제2 실시 예에서, 전술한 제1 실시 예와 동일한 구성을 갖는 표시부(AA)는 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략하기로 한다.
제2 실시 예에서 보상 커패시터(Ccom)는 터치 먹스부(T-MUX)에 배치된다.
제1 트랜지스터(T1)는 소스/드레인전극(S/D) 및 게이트전극(G)을 포함하고, 각 전극은 표시부(AA)에 배치된 박막트랜지스터(TFT)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 드레인전극(D)은 터치 구동전압 공급라인(TxL)과 연결되고, 소스전극(S)은 라우팅 배선(TW)과 연결된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 소스전극(S)과 라우팅배선(TW)은 컨택홀을 통해서 연결될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 소스/드레인전극(S/D) 및 게이트전극(G)을 포함하고, 각 전극은 표시부(AA)에 배치된 박막트랜지스터(TFT)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 드레인전극(D)은 터치 구동전압 공급라인(TxL)과 연결되고, 소스전극(S)은 라우팅 배선(TW)과 연결된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 소스전극(S)과 라우팅배선(TW)은 컨택홀을 통해서 연결될 수 있다.
보상 커패시터(Ccom)는 제1 트랜지스터(T1)보다 상부 어레이층에 배치된다. 예를 들어, 보상 커패시터(Ccom)의 제1 전극(51)은 표시부(AA)의 터치 공통전극(12)과 동일한 물질로 이루어지고, 제2 전극(53)은 표시부(AA)의 화소전극(11)과 동일한 물질로 이루어진다. 제1 전극(51)은 컨택홀(CON)을 통해서 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)과 연결된다.
본 발명에 의한 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 연결되는 보상 커패시터(Ccom)는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압을 저장하고, 저장된 문턱전압을 이용하여 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압 특성 편차를 보상할 수 있다. 특히, 보상 커패시터(Ccom)는 터치 먹스부(T-MUX)에서 제1 트랜지스터(T1)의 상부층에 배치되기 때문에, 비표시부(AA)의 면적을 넓히지 않으면서도, 트랜지스터의 특성 편차를 보상할 수 있다. 또한, 보상 커패시터(Ccom)는 라우팅 배선(TW)이 배치되는 금속층에 의해서 제1 트랜지스터(T1)로부터 차폐되기 때문에 커패시터의 안정성이 확보된다.도 7은 제3 실시 예에 의한 터치 먹스부(T-MUX) 영역을 나타내는 단면도이다. 제3 실시 예에서 전술한 실시 예와 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 제3 실시 예에 의한 터치 먹스부(T-MUX)에서 보상 커패시터(Ccom)는 제1 트랜지스터(T1)보다 상부 어레이층에 배치된다. 제3 실시 예의 터치 먹스부(T-MUX)는 보상 커패시터(Ccom)와 병렬로 연결되고, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 접속하는 보조 커패시터(Cs)를 더 포함한다.
보조 커패시터(Cs1)의 제1 전극(61)은 제1 트랜지스터(T1)의 소스/드레인전극(S/D)과 동일한 물질로 이루어지고, 제2 전극(63)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)과 동일한 물질로 이루어진다. 보조 커패시터(Cs)의 제1 전극(61)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)에 연결된다. 보조 커패시터(Cs)와 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G을 접속시키는 수단은 제1 전극(61)과 게이트전극(G)을 각각 노출시키도록 패시베이션층(PAS)에 컨택홀(미도시)을 형성하고, 각 컨택홀을 연결하는 브릿지 패턴(미도시)을 이용할 수 있다. 브릿지 패턴은 라우팅 배선(TW)을 형성하는 금속물질로 이루어질 수 있다.
보조 커패시터(Cs1)는 보상 커패시터(Ccom)와 병렬구조로 게이트전극(G)에 접속하기 때문에, 보상 커패시터(Ccom)의 용량을 크게 할 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 연결되는 총 커패시컨스는 보상 커패시터(Ccom)의 정전용량(C1)과 보조 커패시터(Cs1)의 정전용량(C2)의 합이 된다. 그리고 보조 커패시터(Cs1)는 보상 커패시터(Ccom)와 다른 금속층에 배치되기 때문에, 베젤 면적을 크게 넓히지 않으면서도 보상 커패시터(Ccom)의 용량을 충분히 확보할 수 있다.
도 8은 제4 실시 예에 의한 터치 먹스부(T-MUX) 영역을 나타내는 단면도이다. 제3 실시 예에서 전술한 실시 예와 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 제4 실시 예에 의한 터치 먹스부(T-MUX)에서 보상 커패시터(Ccom)는 제1 트랜지스터(T1)보다 상부 어레이층에 배치된다. 제4 실시 예의 터치 먹스부(T-MUX)는 보상 커패시터(Ccom)와 병렬로 연결되고, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 접속하는 보조 커패시터(Cs)를 더 포함한다.
보조 커패시터(Cs)의 제1 전극(71)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)과 동일한 물질로 이루어지고, 제2 전극(73)은 제1 트랜지스터(T1)의 반도체층과 동일한 물질로 이루어진다. 보조 커패시터(Cs)의 제1 전극(71)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)에 연결된다. 제3 실시 예에서, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 연결되는 총 커패시컨스는 보상 커패시터(Ccom)의 정전용량(C1)과 보조 커패시터(Cs1)의 정전용량(C3)의 합이 된다.
도 9는 제5 실시 예에 의한 터치 먹스부(T-MUX) 영역을 나타내는 단면도이다. 제4 실시 예에서 전술한 실시 예와 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 제5 실시 예에 의한 터치 먹스부(T-MUX)에서 보상 커패시터(Ccom)는 제1 트랜지스터(T1)보다 상부 어레이층에 배치된다. 제5 실시 예의 터치 먹스부(T-MUX)는 보상 커패시터(Ccom)와 병렬로 연결되고, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 접속하는 보조 커패시터(Cs)를 더 포함한다.
보조 커패시터(Cs)는 제1 내지 제3 전극(81,83,85)을 포함한다. 제1 전극(81)은 제1 트랜지스터(T1)의 소스/드레인전극(S/D)과 동일한 물질로 이루어지고, 제2 전극(83)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극(G)과 동일한 물질로 이루어진다. 제3 전극(85)은 제1 트랜지스터(T1)의 반도체층과 동일한 물질로 이루어진다. 제1 전극(81)과 제2 전극(83) 간의 제1 정전용량(C4)과 제2 전극(83)과 제3 전극(85) 간의 제2 정전용량(C5)은 직렬로 연결된다. 즉, 보조 커패시터(Cs3)의 총 정전용량은 “C4*C5/(C4+C5)”가 된다. 그 결과 제5 실시 예에서 제1 트랜지스터(T1)의 게이트전극에 연결되는 총 커패시컨스는 보상 커패시터(Ccom)의 정전용량(C1)과 보조 커패시터(Cs3)의 총 정전용량”C4*C5/(C4+C5)”의 합이 된다.
살펴본 바와 같이, 도 7 내지 도 9에 도시된 보조 커패시터(Cs1~Cs3)는 보상 커패시터(Ccom)의 정전용량을 확대하는 효과를 갖는다. 보조 커패시터(Cs1~Cs3)는 보상 커패시터(Ccom)와는 다른 어레이층에 형성되기 때문에, 베젤을 최소화하면서도 보상 커패시터(Ccom)의 정전용량을 크게 하는 효과를 나타낼 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 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 표시패널 D-MUX: 디스플레이 먹스부
T-MUX: 터치 먹스부 DIC: 구동회로부
Ccom: 보상 커패시터 Cs1~Cs3: 보조 커패시터

Claims (9)

  1. 라우팅 배선과 연결되는 터치 공통전극;
    제1 제어신호에 응답하여, 상기 라우팅 배선과 터치 구동전압 입력단을 연결하는 제1 트랜지스터;
    제2 제어신호에 응답하여, 상기 라우팅 배선과 공통전압 입력단을 연결하는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 문턱전압 보상회로; 및
    상기 제1 트랜지스터보다 상부 어레이층에 위치하고, 상기 제1 트랜지스터와 연결되는 보상 커패시터를 포함하되,
    상기 보상 커패시터는 상기 문턱전압 보상회로가 센싱한 문턱전압값을 저장하는 보상 커패시터를 포함하며,
    상기 터치 공통전극은 표시패널에서 영상을 표시하는 표시부에 배치되고,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터와 상기 보상 커패시터는 상기 표시부 외곽에 배치되는 터치 센서 내장형 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상 커패시터는
    상기 제1 트랜지스터의 소스전극과 드레인전극을 덮는 페시베이션층 위에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극 상에 적층되는 절연막을 사이에 두고 상기 제1 전극과 대면하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 페시베이션층을 관통하는 컨택홀을 통해서 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 접속하는 터치 센서 내장형 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보상 커패시터의 제1 전극은 상기 터치 공통전극과 동일한 물질로 이루어지고, 상기 보상 커패시터의 제2 전극은 화소전극과 동일한 물질로 이루어지는 터치 센서 내장형 표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 표시패널은
    상기 보상 커패시터와 병렬 구조인 상태로 상기 제1 트랜지스터의 게이트전극에 연결되는 보조 커패시터를 더 포함하는 터치 센서 내장형 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조 커패시터는
    상기 제1 트랜지스터의 소스/드레인 영역과 동일한 금속물질로 이루어지는 제1 전극; 및
    게이트 절연막을 사이에 두고, 상기 제1 전극과 대면하는 제2 전극을 포함하되,
    상기 제1 전극은 상기 제1 트랜지스터의 게이트전극과 접속되는 터치 센서 내장형 표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조 커패시터는
    상기 제1 트랜지스터의 게이트전극과 동일한 금속물질로 이루어지는 제1 전극; 및
    층간 절연막을 사이에 두고 상기 제1 전극과 대면하는 제2 전극을 포함하되,
    상기 제1 전극은 상기 제1 트랜지스터의 게이트전극과 접속되는 터치 센서 내장형 표시장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조 커패시터는
    상기 제1 트랜지스터의 소스/드레인 영역과 동일한 금속물질로 이루어지는 제1 전극;
    게이트 절연막을 사이에 두고, 상기 제1 전극과 대면하는 제2 전극; 및
    층간 절연막을 사이에 두고 상기 제2 전극과 대면하는 제3 전극을 포함하되,
    상기 제1 전극은 상기 제1 트랜지스터의 게이트전극과 접속되는 터치 센서 내장형 표시장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 보상 커패시터의 제2 전극은 상기 제1 제어신호의 입력단에 연결되는 터치 센서 내장형 표시장치.
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