KR102397765B1 - 터치 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 터치전극, 복수의 센싱라인 및 복수의 트랜지스터를 포함하는 표시장치를 제공한다. 이러한 표시장치에서, 각 터치전극은, 제1레이어에서 화소영역별로 위치하고 같은 행별로 서로 연결되며 다른 행 사이에서 서로 이격되는 복수의 공통전압전극으로 구성된다. 그리고, 각 센싱라인은, 제2레이어에 위치하고 컨택홀을 통해 각 터치전극에서 서로 이격되는 공통전압전극을 전기적으로 연결시키며 각 터치전극으로 터치구동신호를 전달한다. 그리고, 각 트랜지스터는, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극이 상기 공통전압전극과 정전용량으로 커플링되고 화소전극으로 데이터전압을 전달한다.

Description

터치 일체형 표시장치{Touch-Integrated Display Device}
본 발명은 터치 전극이 표시패널 내부에 위치하는 터치 일체형 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치 중 액정 표시장치(LCD)는 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판과, 컬러필터 및/또는 블랙매트릭스 등을 구비한 상부기판과, 그 사이에 형성되는 액정층을 포함하여 구성되며, 화소 영역의 양 전극 사이에 인가되는 전계에 따라 액정층의 배열 상태가 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.
이러한 액정 표시장치의 표시패널은 사용자에게 이미지를 제공하는 표시영역(active area, AA)과 표시영역(AA)의 주변 영역인 비표시영역(non-active area, NA)으로 정의되며, 표시패널은 통상 트랜지스터 등이 형성되어 화소영역이 정의되는 어레이기판인 제1기판과, 블랙매트릭스 및/또는 칼라필터층 등이 형성된 상부 기판으로서의 제2기판이 합착되어 제조된다.
트랜지스터가 형성되는 어레이기판 또는 제1기판은 다시, 제1방향으로 연장되는 다수의 게이트라인(GL)과, 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되는 다수의 데이터라인(DL)을 포함하며, 각각의 게이트라인과 데이터라인에 의하여 하나의 화소영역(Pixel; P)이 정의된다. 하나의 화소영역(P) 내에는 1 이상의 트랜지스터가 형성되며, 각 트랜지스터의 게이트전극 및 소스전극은 각각 게이트라인 및 데이터 라인과 연결된다.
또한, 각 게이트라인과 데이터라인에 각 화소의 구동에 필요한 스캔신호 및 데이터전압을 제공하기 위하여 비표시영역 또는 패널 외부에 구비되는 게이트 구동부 및 데이터구동부 등이 포함된다.
한편, 최근의 표시패널은 스타일러스 펜이나 사용자의 손가락 등의 터치 입력을 감지하는 기능을 구비하는 것이 일반적이며, 터치 스크린을 별도로 제작하여 표시패널 상에 설치하는 타입과, 터치 인식에 필요한 터치 전극 등을 표시패널 제조시 표시패널 내부에 포함시키는 터치 일체형 표시패널 등이 개발되고 있다.
이 중에서, 터치 일체형 표시패널은 보통 표시패널의 화소에 공통전압을 제공하는 공통전압전극(Vcom)을 특정한 형태 등으로 가공하여 터치전극으로서 사용할 수 있다.
터치전극은 화소보다 세밀하게 분포될 필요가 없기 때문에 통상 하나의 터치전극은 복수의 화소영역에 걸쳐 배치된다. 공통전압전극으로 터치전극을 구성하는 경우, 각 화소영역에 대응되는 공통전압전극이 복수 개 모여 하나의 터치전극을 구성한다.
그런데, 이렇게 복수의 화소영역에 걸쳐 터치전극이 배치될 때, 종래 표시패널에서는 터치전극의 외곽에 위치하는 공통전압전극의 크기와 터치전극의 내부에 위치하는 공통전압전극의 크기가 다르다. 터치전극들은 상호 전기적으로 연결되지 않기 위해 일정한 간격을 가지고 이격되는데, 종래 표시패널에서 터치전극은 외곽 부분에 위치하는 공통전압전극의 크기를 줄여 상호 이격거리를 확보한다. 이에 반해, 터치전극의 내부에 위치하는 공통전압전극은 이러한 이격거리를 확보할 필요가 없기 때문에 온전한 크기를 유지한다.
한편, 화소영역에 위치하는 트랜지스터는 이러한 공통전압전극과 정전용량으로 커플링되는데, 이때, 공통전압전극의 크기에 따라 상호 커플링되는 정전용량의 크기가 달라진다.
그런데, 전술한 바와 같이 종래 표시패널에서는 터치전극의 외곽에 위치하는 공통전압전극과 내부에 위치하는 공통전압전극의 크기가 상이하기 때문에 터치전극의 외곽에 위치하는 트랜지스터와 내부에 위치하는 트랜지스터의 커플링 정전용량에서도 차이가 발생한다.
트랜지스터의 정전용량, 특히, 게이트전극에 형성되는 정전용량은 게이트-소스전압에 영향을 미치게 되는데, 구체적으로, 게이트전극의 정전용량이 커지면 게이트-소스전압이 낮아지는 현상이 발생한다. 트랜지스터의 게이트-소스전압이 충분하지 못하면 화소전극으로 데이터전압이 온전히 전달되지 않게 되고 해당 화소는 불량으로 시인된다. 경우에 따라서는, 터치전극의 외곽에 위치하는 화소가 동시에 불량으로 시인되면서 가로선불량이 발생하기도 한다.
종래 표시패널에서는 터치전극의 외곽과 내부에 위치하는 공통전압전극의 크기가 다르게 형성되면서 이와 같은 화소 불량 혹은 가로선 불량이 발생하고 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극의 외곽에 나타나는 가로선 불량을 제거하는 기술을 제공하는 것이다.
다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극에 포함되는 각 화소영역의 공통전압전극의 크기가 균일해지는 기술을 제공하는 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극의 내외부에 위치하는 트랜지스터의 정전용량 차이를 줄이는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 복수의 터치전극, 복수의 센싱라인 및 복수의 트랜지스터를 포함하는 표시장치를 제공한다. 이러한 표시장치에서, 각 터치전극은, 제1레이어에서 화소영역별로 위치하고 같은 행별로 서로 연결되며 다른 행 사이에서 서로 이격되는 복수의 공통전압전극으로 구성된다. 그리고, 각 센싱라인은, 제2레이어에 위치하고 컨택홀을 통해 각 터치전극에서 서로 이격되는 공통전압전극을 전기적으로 연결시키며 각 터치전극으로 터치구동신호를 전달한다. 그리고, 각 트랜지스터는, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극이 상기 공통전압전극과 정전용량으로 커플링되고 화소전극으로 데이터전압을 전달한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극의 외곽에 나타나는 가로선 불량을 제거할 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극에 포함되는 각 화소영역의 공통전압전극의 크기가 균일해질 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극의 내외부에 위치하는 트랜지스터의 정전용량 차이를 줄일 수 있다.
도 1은 종래 표시패널에 위치하는 터치전극을 나타내는 도면이다.
도 2는 트랜지스터와 주변 전극 사이에 형성되는 정전용량을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시패널과 표시패널에 위치하는 터치전극을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 C 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시패널의 구조를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5에서 I-I'의 단면도이다.
도 7은 도 5에서 II-II'의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 종래 표시패널에 위치하는 터치전극을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 표시패널(10)에는 복수의 터치전극(20)이 위치한다. 종래 표시패널(20)에서 각각의 터치전극(20)은 복수의 공통전압전극이 결합되어 형성된다. 터치전극(20) 영역에서 공통전압전극은 서로 연결되기 때문에 터치전극(20) 영역에 위치하는 전체 전극을 공통전압전극으로 부르는 경우도 있으나 아래에서 설명하는 공통전압전극은 각 화소영역에 대응되는 부분을 의미한다. 다시 말해, 공통전압전극은 터치전극(20) 전체에 걸쳐 있는 것을 의미하지 않고 각 화소영역에 대응되는 부분을 의미한다. 터치전극(20)에 NxM(N 및 M은 자연수)개의 화소가 배치된다고 할 때, 터치전극(20)에는 NxM개의 공통전압전극이 배치된다. 공통전압전극에 대한 이러한 해석은 종래 표시패널에 대한 설명 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 대한 설명 부분에도 적용된다.
한편, 도 1에는 제1터치전극(20a)과 제2터치전극(20b)의 외곽 부분에 해당되는 A영역과 제1터치전극(20a)의 내부에 해당되는 B영역이 확대되어 도시되고 있다.
A영역의 확대된 도면을 참조하면, 제1터치전극(20a)과 제2터치전극(20b)은 상호 전기적으로 연결되지 않기 위해 일정한 거리 간격을 두고 상호 이격된다. 이때, 터치전극 사이에 이격 거리를 확보하기 위해 공통전압전극의 일부가 오픈된다. 공통전압전극은 그 하부에 위치하는 트랜지스터(TR)와 정전용량으로 커플링되는데, 터치전극의 외곽에 위치하는 트랜지스터(TR)는 공통전압전극의 일부가 오픈되어 있기 때문에 상대적으로 커플링되는 정전용량 크기가 작을 수 있다.
B영역의 확대된 도면을 참조하면, 제1터치전극(20a)의 내부에서는 이격 거리를 확보할 필요가 없기 때문에 공통전압전극이 넓게 형성되고 있다. 또한, 이격 거리의 측면 뿐만 아니라 터치전극의 내부에 위치하는 공통전압전극은 주변 공통전압전극과의 연결을 위해서도 필연적으로 외곽에 위치하는 공통전압전극보다 넓게 형성되게 된다.
A영역과 B영역을 비교할 때, B영역에 위치하는 화소의 공통전압전극 크기가 A영역에 위치하는 화소의 공통전압전극 크기보다 넓다. 이에 따라, B영역에 위치하는 트랜지스터(TR)가 A영역에 위치하는 트랜지스터(TR)보다 공통전압전극과 커플링되는 정전용량의 크기가 크게 된다.
도 2는 트랜지스터와 주변 전극 사이에 형성되는 정전용량을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 트랜지스터(TR)의 드레인전극(DE)과 데이터라인(DL)이 연결되고, 소스전극(SE)과 화소전극(PE)이 연결된다. 드레인전극(DE)과 소스전극(SE)은 상호 치환될 수도 있다. 예를 들어, 트랜지스터(TR)의 소스전극(SE)과 데이터라인(DL)이 연결될 수도 있다. 그리고, 트랜지스터(TR)의 게이트전극(GE)과 게이트라인(GL)이 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 게이트전극(GE)과 드레인전극(DE) 사이에 정전용량 Cgd가 형성되고, 게이트전극(GE)과 소스전극(SE)에 Cgs가 형성될 수 있다. 그리고, 소스전극(SE)과 공통전압전극(20) 사이에 정전용량 Csc가 형성되고 게이트전극(GE)과 공통전압전극(20) 사이에 정전용량 Cgc가 형성되며 드레인전극(DE)과 공통전압전극(20) 사이에 정전용량 Cdc가 형성될 수 있다.
게이트전극(GE)으로 전달되는 스캔신호에 따라 트랜지스터(TR)가 턴온되고 데이터라인(DL)으로 공급되는 데이터전압이 화소전극(PE)으로 전달된다. 그런데, 이때, 게이트전극(GE)에 형성되는 게이트전압은 게이트전극(GE)가 커플링되어 있는 정전용량의 크기에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 게이트전극(GE)에 커플링되어 있는 정전용량의 크기가 작으면 정전용량을 충전하는데 소요되는 전력량이 작아 게이트전압이 높게 형성되고, 그 반대의 경우 게이트전압이 낮게 형성된다.
도 1을 참조하여 설명한 종래 표시패널(10)의 경우, 터치전극의 외곽과 내부에 위치하는 화소영역의 공통전압전극 크기가 다르게 되는데, 이런 경우, 정전용량 Csc, Cdc, Cgc의 크기가 달라지고 이는 게이트전압에 영향을 미치게 된다.
게이트전압이 낮게 형성되면 화소전극(PE)으로 온전한 데이터전압이 전달되지 못해 계조가 낮게 형성될 수 있다. 혹은 게이트전압이 동일하게 형성되더라도 게이트전극(GE)에 커플링된 정전용량이 커기면 트랜지스터(TR)가 턴온되는데 시간이 오래 걸린다. 이에 따라, 해당 화소의 계조는 다른 화소보다 늦게 변할 수 있다.
이러한 현상들은 화소 불량 혹은 가로선 불량 등으로 시인될 수 있다.
아래에서 설명하는 일 실시예에 따른 표시장치는 터치전극의 내부에 위치하는 공통전압전극과 외곽에 위치하는 공통전압전극의 크기를 상대적으로 균일하게 형성함으로써 전술한 문제를 제거할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시패널과 표시패널에 위치하는 터치전극을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 표시패널(310)에는 복수의 터치전극(320)이 위치할 수 있다.
각각의 터치전극(320)에는 복수의 공통전압전극이 포함될 수 있는데, 터치전극(320) 내에서 공통전압전극은 같은 행별로 서로 연결될 수 있다. 서로 연결된 공통전압전극이 이루는 행을 공통전압전극행이라고 할 때, 터치전극(320)에는 복수의 공통전압전극행이 포함될 수 있다.
공통전압전극은 같은 행별로 서로 연결되나 다른 행 사이에서는 서로 이격될 수 있다. 전술한 공통전압전극행을 살펴볼 때, 공통전압전극행은 서로 이격되어 위치할 수 있다.
좀더 구체적으로, 터치전극(320)에서 외곽에 위치하는 제1공통전압전극행(322a)과 내부에 위치하는 제2공통전압전극행(322b)은 서로 이격될 수 있다. 이렇게 행별로 공통전압전극이 서로 이격됨으로써 내부에 위치하는 공통전압전극이나 외곽에 위치하는 공통전압전극이나 모두 균일한 크기를 가질 수 있다.
터치전극(320) 내의 공통전압전극은 모두 전기적으로 연결되어 있어야 하는데, 일 실시예에 따른 표시패널(310)에서는 터치전극(320)으로 터치구동신호를 전달하는 센싱라인(SL)이 서로 이격되는 공통전압전극을 전기적으로 연결시킨다.
터치전극(320) 내에서 공통전압전극은 센싱라인(SL)의 길이방향으로 서로 이격되는데, 센싱라인(SL)은 공통전압전극과 다른 레이어에 위치하면서, 콘택홀(324)을 통해 터치전극(320) 내에서 서로 이격되는 공통전압전극을 전기적으로 연결시킨다.
센싱라인(SL)이 서로 이격된 공통전압전극을 전기적으로 연결시켜 주기 때문에, 공통전압전극은 센싱라인(SL)과 교차하는 방향에서는 서로 이격되지 않고 서로 연결된다. 이러한 측면에서, 앞서 언급한 공통전압전극행은 센싱라인(SL)과 교차하는 방향으로 배열된다.
하나의 센싱라인(SL)은 하나의 터치전극(320)과 연결될 수 있다. 하나의 터치전극(320)에는 복수의 공통전압전극행이 위치하기 때문에, 하나의 센싱라인(SL)은 하나의 터치전극(320)에 위치하는 각각의 공통전압전극행과 콘택홀(324)을 통해 모두 연결된다.
하나의 공통전압전극행에 위치하는 여러 개의 공통전압전극은 같은 레이어에서 상호 연결되어 있기 때문에 센싱라인(SL)은 공통전압전극행에 포함되는 하나의 공통전압전극과만 연결될 수 있다. 실시예에 따라서는 센싱라인(SL)이 공통전압전극행에 위치하는 둘 이상의 공통전압전극과 연결될 수도 있다.
한편, 터치전극(320) 내에서 서로 다른 행 사이의 공통전압전극 사이의 이격 거리(D1)는 터치전극 사이의 이격 거리(D2)와 실질적으로 동일할 수 있다.
다른 측면에서, 센싱라인(SL)과 교차하는 방향으로 여러 개의 공통전압전극이 서로 연결됨으로써 공통전압전극행을 구성할 때, 공통전압전극행은 센싱라인(SL)의 길이방향에서 상호 동일한 거리로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 센싱라인(SL)이 M개의 공통전압전극행을 연결시킴으로써 상호 연결된 공통전압전극행이 하나의 터치전극을 구성하게 된다.
이러한 구성에 의하면, 터치전극(320)의 내부에 위치하는 공통전압전극이나 외곽에 위치하는 공통전압전극이나 모두 다른 공통전압전극과 동일한 거리로 이격되고 또한 동일한 면적을 가질 수 있게 된다.
도 4는 도 3의 C 부분을 확대한 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치전극(320)의 외곽에 위치하는 제1공통전압전극행(322a)과 내부에 위치하는 제2공통전압전극행(322b)은 실질적으로 동일한 형상을 가지고 있다. 그리고, 제1공통전압전극행(322a)에 위치하는 제1공통전압전극(420a)과 제2공통전압전극행(322b)에 위치하는 제2공통전압전극(420b)은 실질적으로 동일한 형상을 가지고 있다.
터치전극 사이에는 터치전극을 전기적으로 분리시키기 위한 이격 공간(430a)이 형성되는데, 이러한 이격 공간(430a)은 공통전압전극행 사이를 분리시키기 위한 이격 공간(430a)과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다.
한편, 터치전극 내에서 서로 이격된 공통전압전극은 다른 레이어에 위치하는 센싱라인(SL)을 통해 상호 연결될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1공통전압전극행(322a)에 위치하는 제1공통전압전극(420a)과 제2공통전압전극행(322b)에 위치하는 제2공통전압전극(420b)에는 콘택홀(324)이 형성된다. 그리고, 센싱라인(SL)은 이러한 콘택홀(324)을 통해 제1공통전압전극행(322a)과 제2공통전압전극행(322b)을 상호 연결시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시패널의 구조를 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5에서 I-I'의 단면도이며, 도 7은 도 5에서 II-II'의 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 표시패널(500)는 기판(502) 상에 제1방향으로 배치되는 복수의 게이트라인(GL)과, 기판(502) 상에 제2방향으로 배치되는 복수의 데이터라인(DL)과 기판(502) 상에 데이터라인(DL)과 평행하게 배치되는 센싱라인(SL)을 포함한다.
기판(502) 상에는 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)의 교차에 의해 복수의 화소영역이 정의된다.
화소영역에서 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)이 교차하는 부분에 트랜지스터(TR)이 배치된다. 트랜지스터는 박막 트랜지스터(TFT: Think Film Transistor)라고 부르기도 한다.
트랜지스터(TR)는 게이트전극(518), 반도체층(516), 소스전극(512) 및 드레인전극(514) 등을 포함할 수 있다.
게이트전극(518)은 게이트라인(GL)이 연장되어 형성된다.
반도체층(516)은 트랜지스터(TR)의 활성영역을 구성한다. 반도체층(516)은 비정질 실리콘(a-Si)이나, 징크 옥사이드(ZnO) 계열의 산화물 예를들면 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide) 등과 같은 산화물 반도체로 형성될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
소스전극(514)은 데이터라인(DL)이 연장되어 형성되고, 드레인전극(514)은 화소전극(PE)과 연결된다.
적층의 위치 상으로 보면, 기판(502) 상에 게이트라인(GL)이 형성되고, 게이트라인(GL) 상에 게이트절연층(504)이 형성된다. 그리고, 게이트절연층(504) 상에 데이터라인(DL), 소스전극(512), 드레인전극(514) 및 화소전극(PE)이 형성된다.
데이터라인(DL), 트랜지스터(TR) 및 화소전극(PE)이 형성된 게이트절연층(504)의 상부에 층간 절연층이자 보호층으로 기능하는 유기보호층(530)이 형성된다.
유기 보호층(530)은 포토-아크릴(Photo-Acryl), 아크릴레이트(Acrylate), 폴리아미드(Pilyamide), 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 재료로 형성될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
유기 보호층(530) 상에는 데이터라인(DL)과 중첩되되 데이터라인(DL)과는 상이한 재료 및 레이어로 형성되는 센싱라인(SL)이 형성된다.
여기서, 센싱라인(SL)은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 등의 저저항 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
센싱라인(SL)이 형성된 상부에 층간 절연층이자 추가 보호층으로 기능하는 무기 보호층(540)이 형성된다.
이러한 무기 보호층(540)은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2) 등과 같은 무기 절연재료로 형성될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
무기 보호층(540) 상부에는 공통전압전극(520)이 형성된다.
공통전압전극(520)은 무기 보호층(540)을 관통하는 컨택홀(524)을 통해 센싱라인(SL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 설명에서, 게이트라인 또는 게이트전극의 게이트 금속층 또는 소스/드레인 금속층은 저저항 특성을 가지는 금속재료로서 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 중 하나 또는 둘 이상의 물질일 수 있다.
또한, 전술한 설명에서, 공통전압전극(520)은 투명 전극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 투명 도전성 물질, 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)과 같은 금속 산화물, ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 전술한 설명에서, 게이트절연층(504), 무기 보호층(540)은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 등과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니며, 전기적으로 절연된 기타 다른 재료로 형성될 수도 있을 것이다.
한편, 다시 도 5를 참조하면, 표시패널(500)에는 스캔신호를 공급하는 복수의 게이트라인(GL)이 배치되는데, 터치전극 내에서 공통전압전극(520)은 게이트라인(GL)의 길이방향과 나란한 방향으로 서로 연결된다. 그리고, 공통전압전극(520)은 게이트라인(GL)의 길이방향과 교차하는 방향으로 서로 이격된다.
게이트라인(GL)의 길이방향과 나란한 방향으로 공통전압전극(520) 사이에 이격 공간(510)이 형성된다. 종래 표시패널(10)에서 터치전극 사이에서만 이러한 이격 공간이 존재하고 터치전극 내에서는 이러한 이격 공간이 형성되지 않았다. 이에 따라, 종래 표시패널(10)에서는 터치전극 내에 있는 게이트라인(GL) 상으로 공통전압전극(520)이 중첩되어 위치하게 되고 이에 따라 게이트라인(GL)과 연결되는 게이트전극(518)의 정전용량이 상대적으로 컸다.
일 실시예에 따른 표시패널(500)에서는 터치전극의 내부 및 외곽에 관계없이 게이트라인(GL)과 나란한 방향으로 이격 공간(510)이 형성된다. 이에 따라, 터치전극의 내부 및 외곽에 관계없이 게이트전극(518)의 정전용량이 균일하게 된다.
공통전압전극(520)의 다른 행 사이에 형성되는 이러한 이격 공간(510)-이격되는 영역-은 게이트라인(GL)의 배선 영역에 대응될 수 있다. 구체적으로 도 5의 실시예와 같이 공통전압전극(520)은 게이트라인(GL)이 배선된 영역에서 오픈될 수 있다. 게이트라인(GL)과 근처에 위치하는 전극이 게이트전극(518)의 정전용량에 많은 영향을 미친다. 실질적으로 트랜지스터(TR)의 반응시간을 높이기 위해서는 게이트전극(518)의 정전용량을 작게 할 필요가 있는데, 이를 위해서는 게이트라인(GL)의 상부에 이격 공간(510)을 위치시키는 것이 바람직하다.
공통전압전극(520)에서 트랜지스터(TR)의 채널영역에 대응되는 부분은 오픈(open)될 수 있다. 도 5의 실시예에서 반도체층(516)이 위치하는 영역-채널영역-에 대응되는 부분에 이격 공간(510)이 형성될 수 있다. 이러한 구조는 게이트전극(518), 소스전극(512) 및 드레인전극(514)과 공통전압전극(520) 사이에 형성되는 정전용량을 줄여 게이트전극(518)의 정전용량을 작게 하는 효과가 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나 화소전극(PE)과 공통전압전극(520) 상으로 액정층이 위치할 수 있다. 화소전극(PE)과 공통전압전극(520)이 액정을 중심으로 일 측에 위치하는 구조를 인플레인 구조라고 부를 수 있는데, 이러한 인플레인 구조에서 공통전압전극(520)이 트랜지스터(TR)에 근접하여 위치할 수 있다. 이에 따라, 인플레인 구조에서는 공통전압전극(520)과 게이트전극(518) 사이의 정전용량이 더 문제될 수 있다. 이러한 인플레인 구조에서 일 실시예에서 제시한 것과 같이 공통전압전극행 사이에 이격 공간(510)이 형성되면 공통전압전극(520)과 게이트전극(518) 사이의 정전용량이 좀더 균일해 질 수 있다.
한편, 도면에서는 센싱라인(SL)과 화소전극(PE)이 다른 레이어에 위치하는 것으로 도시되었으나, 센싱라인(SL)은 화소전극(PE)과 동일 레이어에 위치할 수 있다. 이때, 트랜지스터(TR) 상에 화소전극(PE) 및 센싱라인(SL)이 위치하고 센싱라인(SL) 상에 공통전압전극(520)이 형성될 수 있다. 이러한 구조에서는 트랜지스터(TR)와 공통전압전극(520) 사이에 센싱라인(SL)과 화소전극(PE)이 위치함으로써 트랜지스터(TR)와 공통전압전극(520) 사이의 커플링이 약화되는 효과가 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
도 8을 참조하면, 표시장치(800)는 표시패널(500), 게이트구동부(820), 데이터구동부(830), 타이밍컨트롤러(840) 및 터치구동부(850) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 표시패널(500)에는 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한 공통전압전극이 위치하는 화소(P)와 이러한 공통전압전극이 복수 개 연결되어 구성되는 터치전극(TE)이 위치할 수 있다.
게이트구동부(820)는 타이밍컨트롤러(840)의 제어에 따라, 턴온전압 혹은 턴오프전압의 스캔신호를 게이트라인(GL)으로 공급할 수 있다.
데이터구동부(830)는 게이트구동부(820)에 의해 특정 게이트라인(GL)이 열리면, 타이밍컨트롤러(840)로부터 수신한 영상데이터를 아날로그형태의 데이터전압으로 변환하여 데이터라인(DL)으로 공급할 수 있다.
데이터구동부(830)가 데이터라인(DL)으로 데이터전압을 공급할 때, 데이터구동부(830)는 공통전압전극에 형성되는 공통전압에 대응하여 화소전극으로 데이터전압을 공급할 수 있다. 이때, 데이터구동부(830)는 공통전압전극에 형성되는 공통전압을 센싱할 수도 있고, 미리 설정된 레퍼런스전압을 공통전압으로 활용할 수 있다.
터치구동부(850)는 터치전극(TE)으로 터치구동신호를 공급하고 터치구동신호에 대한 반응신호를 수신하여 표시패널(500)에 대한 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 인식할 수 있다.
터치구동부(850)는 터치전극(TE)을 뮤추얼(mutual) 방식으로 구동할 수도 있고, 셀프(self) 방식으로 구동할 수도 있다.
뮤추얼(mutual) 방식의 경우, 터치전극(TE)은 TX전극과 RX전극으로 구분되고 터치구동부(850)는 TX전극으로 터치구동신호를 공급하고 TX전극과 정전용량으로 커플링된 RX전극을 통해 반응신호를 수신할 수 있다.
셀프(self) 방식의 경우, 터치전극(TE)은 하나의 터치전극(TE)에 터치구동신호를 공급하고 해당 터치전극(TE)으로부터 반응신호를 수신할 수 있다.
타이밍컨트롤러(840)는 게이트구동부(820), 데이터구동부(830), 및 터치구동부(850)로 각종 제어신호를 공급할 수 있다.
타이밍컨트롤러(840)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 영상데이터를 데이터구동부(830)에서 사용하는 데이터신호 형식에 맞게 전환한다. 그리고, 타이밍컨트롤러(840)는 전환된 영상데이터를 데이터구동부(830)로 출력하고 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터구동을 통제할 수 있다.
게이트구동부(820), 데이터구동부(830), 및 터치구동부(850)는 각각 하나 이상의 집적회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터구동부(830)는 적어도 하나의 소스드라이버집적회로(SDIC: Source Dirver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
한편, 데이터구동부(830) 및 터치구동부(850)는 하나의 집적회로에 구현될 수도 있다. 예를 들어, 데이터구동부(830) 및 터치구동부(850)를 포함하는 디스플레이드라이버는 터치디스플레이통합집적회로(TDDI: Touch Display Driver Intergrated circuit)의 형태로 구현될 수도 있다.
이상에서, 터치 일체형의 표시패널, 터치 일체형의 표시장치에 대한 일 실시예를 설명하였다. 종래 표시패널에서 터치전극의 내부와 외곽에 위치하는 공통전압전극의 크기 차이로 각 화소의 게이트전압이 불균일해지고 이로 인해 화소불량 및 가로선 불량이 발생하였다. 이에 반해, 전술한 실시예에 따른 표시장치는 터치전극의 외곽에 나타나는 가로선 불량을 제거할 수 있다. 그리고, 이러한 실시예에 의하면, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극에 포함되는 각 화소영역의 공통전압전극의 크기가 균일해질 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 터치 일체형 표시장치에서 터치전극의 내외부에 위치하는 트랜지스터의 정전용량 차이가 줄어들 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제1레이어에서 화소영역별로 위치하고 같은 행별로 서로 연결되며 다른 행 사이에서 서로 이격되는 복수의 공통전압전극으로 구성되는, 복수의 터치전극;
    제2레이어에 위치하고 컨택홀을 통해 각 터치전극에서 서로 이격되는 공통전압전극을 전기적으로 연결시키며 각 터치전극으로 터치구동신호를 전달하는 복수의 센싱라인; 및
    게이트전극, 소스전극 및 드레인전극이 상기 공통전압전극과 정전용량으로 커플링되고 화소전극으로 데이터전압을 전달하는 복수의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 복수의 터치전극의 각각 내에서 상기 복수의 공통전압전극은 상기 복수의 센싱라인의 길이방향으로 서로 이격되어 배치되고 상기 복수의 센싱라인 중 적어도 하나와 중첩하며,
    상기 복수의 센싱라인 각각은, 상기 복수의 터치전극의 각각 내에서 서로 이격되면서 상기 복수의 센싱라인의 길이방향으로 배치된 상기 복수의 공통전압전극 중 하나 또는 둘 이상과 접촉하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각 터치전극 내에서 상기 공통전압전극 사이의 이격 거리는 다른 터치전극 사이의 이격 거리와 실질적으로 동일한 표시장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    각 트랜지스터의 게이트전극으로 스캔신호를 공급하는 복수의 게이트라인을 더 포함하고,
    각 터치전극 내에서 상기 공통전압전극은 상기 게이트라인의 길이방향과 나란한 방향으로 서로 연결되고 상기 게이트라인의 길이방향과 교차하는 방향으로 서로 이격되는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    각 트랜지스터의 게이트전극으로 스캔신호를 공급하는 복수의 게이트라인을 더 포함하고,
    다른 행 사이에서 이격되는 영역은 상기 게이트라인의 배선 영역에 대응되는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공통전압전극에서 상기 트랜지스터의 채널영역에 대응되는 부분은 오픈(open)되는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 공통전압전극 상으로 액정층이 위치하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센싱라인은 상기 화소전극과 동일 레이어에 위치하는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터 상에 상기 화소전극 및 상기 센싱라인이 위치하고 상기 센싱라인 상에 상기 공통전압전극이 위치하는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공통전압전극에 형성되는 공통전압에 대응하여 상기 화소전극으로 상기 데이터전압을 공급하는 데이터구동부; 및
    상기 공통전압전극으로 터치구동신호를 공급하고 상기 터치구동신호에 대한 반응신호를 수신하여 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 인식하는 터치구동부를 포함하는 표시장치.
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