KR102440013B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 개구 영역에 배치된 화소 전극 및 공통 전극, 개구 영역의 주변 영역인 비개구 영역에서 제1 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선, 및 비개구 영역에서 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 데이터 신호를 전달하는 데이터 배선을 포함하고, 게이트 배선은 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 중첩되지 않는 보조 게이트 배선과 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 일부 중첩된 금속 배선을 포함할 수 있다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치스크린이 일체형으로 구비된 표시장치에 관한 것이다.
정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시 장치(Display Device)가 개발되고 있다. 이와 같은 표시 장치의 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
최근 표시장치는 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식에서 탈피하여 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 하는 터치 스크린이 많이 이용되고 있다. 다시 말해, 터치 스크린은 화상표시장치에 설치되어 사용자가 화상표시장치를 보면서 터치스크린 내의 터치 센서를 가압하여 미리 정해진 정보를 입력하는 입력장치의 한 종류이다.
터치스크린은 그 구조에 따라 부착형(add-on type), 상판형(on-cell type) 및 일체형(in-cell type)으로 나눌 수 있는데, 이 중 표시장치의 박형화 및 내구성 향상이 가능하다는 점에서 터치스크린 일체형 표시장치가 많이 이용되고 있다.
최근 터치스크린 일체형 표시장치는 초고해상도(Ultra High Definition; UHD)에 대한 수요가 증가하고 대면적화됨에 따라 터치 블록의 수의 증가되고, 이에 따른 라우팅 배선, 즉 센싱 배선 수의 증가 또는 센싱 배선 및 데이터 배선 길이 증가로 인한 RC 딜레이(Resistance Capacitance delay)가 상승하고 이로 인해 고속 구동이 어려운 문제가 있다.
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는 게이트 배선과 데이터 배선 간의 기생 커패시턴스를 감소시켜 RC 딜레이를 개선시킴으로써 고속 구동이 가능한 표시장치를 제공하는 것이다.
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는 터치 노이즈를 개선할 수 있는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 개구 영역에 배치된 화소 전극 및 공통 전극, 개구 영역의 주변 영역인 비개구 영역에서 제1 방향으로 연장되어 배치되고 상기 화소 전극에 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선, 및 비개구 영역에서 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 데이터 신호를 전달하는 데이터 배선을 포함하고, 게이트 배선은 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 중첩되지 않는 보조 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 일부 중첩된 금속 배선을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시장치는 복수 개의 화소와 상기 복수 개의 화소 중 하나 또는 그 이상의 화소와 대응되는 복수 개의 공통 전극이 배치된 표시패널, 복수 개의 화소 각각에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부, 복수 개의 화소 각각에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부 및 복수 개의 공통 전극과 연결되어 상기 복수 개의 공통 전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 인가하는 터치 구동부를 포함하고, 표시패널에는 상기 복수 개의 화소와 대응되도록 배치되어 상기 데이터 구동부에서 인가된 상기 데이터 신호를 대응되는 화소에 전달하는 복수 개의 데이터 배선, 상기 복수 개의 화소 각각에 분리되어 배치된 보조 게이트 배선 및 상기 게이트 구동부에서 인가된 상기 게이트 신호를 상기 보조 게이트 배선을 통해 대응되는 각각의 화소에 전달하고 상기 터치 구동부에서 인가된 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 상기 복수 개의 공통 전극에 전달하는 금속 배선을 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 기존의 게이트 배선을 서브화소별로 각각 분리하여 보조 게이트 배선으로 배치하고, 보조 게이트 배선과 전기적으로 연결되도록 보조 게이트 배선과 다른 층에 배치된 금속 배선을 형성하여 금속 배선을 통해 게이트 신호가 인가되도록 구성함으로써 게이트 배선과 데이터 배선 간의 기생 커패시턴스를 줄여 RC 딜레이를 개선할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 RC 딜레이가 개선되어 보다 빠른 구동이 가능한 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 각 서브화소별로 분리된 게이트 배선을 배치할 때 공통 보조 배선을 데이터 배선이 배치되는 방향과 동일한 방향으로 배치함으로써 터치 노이즈(noise)를 개선할 수 있어 표시장치의 터치 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시패널에 배치된 데이터 배선과 게이트 배선의 관계를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 표시패널의 하나의 화소 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 3의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 3의 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 제조 과정을 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
또한, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 액정표시장치를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 액정표시장치에 한정되지 않고 유기발광표시장치 등의 모든 표시장치에 적용 가능하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 표시패널(110), 타이밍 컨트롤러(120), 데이터 구동부(130), 게이트 구동부(140) 및 터치 구동부(150)를 포함한다.
표시패널(110)은 제1 방향으로 배치된 n개의 게이트 배선(GL1, …, GLn과 제1 방향과 다른 방향으로 배치된 m개의 데이터 배선(DL1, …, DLm) 및 n개의 게이트 라인(GL1, … GLn) 및 m개의 데이터 라인(DL1, … DLm)과 전기적으로 연결된 복수 개의 화소(P)를 포함한다. 이때, 제1 방향으로 배치된 n개의 게이트 배선(GL1, … GLn)은 표시패널(110)에 배치된 복수 개의 화소(P)에 게이트 구동 신호를 전달하기 위한 배선으로, 보조 게이트 배선과 게이트 구동부(140)로부터 게이트 구동 신호를 인가받는 금속 배선으로 이루어질 수 있다. 이러한 구조의 게이트 배선은 다음 도 2 내지 도 6을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
복수 개의 화소(P)는 게이트 배선(GL1, … GLn)과 데이터 배선(DL1, … DLm)을 통해 인가된 구동 신호 또는 구동 전압에 의해 화상을 표시한다. 도 1에서 표시된 복수 개의 화소(P)는 서로 다른 색을 표시하는 서브화소일 수 있고, 복수의 서브화소가 단위를 이뤄 하나의 화소를 이룰 수 있다. 예를 들어, 서브 화소는 적색, 녹색 및 청색 또는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 표시할 수 있다.
표시패널(110)은 터치스크린이 내장되어 있으며, 터치스크린은 사용자의 터치 위치를 감지하는 기능을 수행하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(110)은 자기 정전용량 방식을 적용한 인셀 타입의 터치스크린이 내장된 터치스크린 일체형 표시패널일 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(110)에는 공통 전압을 인가받아 공통 전극으로 구동하면서 동시에 터치 감지 전압을 인가받아 터치 감지 전극으로도 구동될 수 있는 복수의 공통전극(CTE)이 배치된다.
복수의 공통전극(CTE) 각각은 하나의 화소(P)와 대응하여 배치될 수도 있고, 둘 이상의 화소(P)와 대응하여 배치될 수도 있다. 공통전극(CTE)에는 표시패널(110)의 디스플레이 구동을 위해 공통신호가 인가될 수 있고, 터치 감지 구동을 위해 터치 스캔 신호가 인가될 수도 있다. 이에 따라 공통전극(CTE)은 화소전극과 함께 액정을 구동하는 디스플레이 구동 전극으로 동작할 수도 있고, 터치 위치를 감지하는 터치 감지 전극으로 동작할 수도 있다. 보다 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 터치스크린 일체형 표시장치이므로, 하나의 프레임 내에서 디스플레이 구동 및 터치 구동을 시간적으로 분할하여 구동을 한다. 표시패널(110)의 구동 모드가 디스플레이 구동 모드이면 복수의 공통전극(CTE)들은 공통전압을 인가받아 화소전극과 함께 디스플레이 구동을 위한 공통전극으로 동작하며, 표시패널(110)의 구동 모드가 터치 구동 모드이면 터치 구동부(150)로부터 터치 스캔 신호를 인가받아 터치 위치 감지를 위한 터치전극으로 동작한다. 여기서 공통전압은 터치 구동부(150)로부터 인가되거나 별도의 공통 전압 발생부를 구비하여 터치 구동부(150)를 거치지 않고 표시패널(110)에 직접 인가될 수 있다. 공통전극(CTE)은 그룹화하여 한 프레임동안 그룹별로 순차적으로 동작할 수 있고, 그룹을 이루는 공통전극(CTE)의 개수는 터치 구동 기간과 디스플레이 구동 기간을 고려하여 가변될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(120)는 호스트 시스템으로부터 수신된 입력 영상신호(RGB)를 데이터 구동부(130)로 전송한다. 타이밍 컨트롤러(120)는 입력영상신호(RGB)와 함께 수신되는 클럭신호(DCLK), 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등의 타이밍 신호를 이용하여 데이터 구동부(130) 및 게이트 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(120)는 타이밍 신호에 동기하여 데이터 구동부(130)의 제어신호(DCS) 및 게이트 구동부(140)의 제어신호(GCS)를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(120)는 터치 인에이블 신호를 생성하여 터치 구동부(150)로 전송한다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 컨트롤러(120)로부터 전송된 데이터 구동 제어 신호(DCS)에 의해 샘플링 신호를 생성하고, 타이밍 컨트롤러(120)로부터 입력되는 영상 데이터를 샘플링 신호에 따라 래치하여 데이터 신호로 변경한 후, 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 데이터 신호를 데이터 배선(DL1, … DLm)들에 공급한다. 데이터 구동부(130)는 칩 온 글래스(Chip On Glass; COG) 방식으로 표시패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, 표시패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라 표시패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 데이터 구동부(130)는 칩 온 필름(Chip On Film; COF) 방식으로 배치될 수 있다.
게이트 구동부(140)는 타이밍 컨트롤러(120)로부터 전송된 게이트 구동 제어 신호(GCS)에 따라 순차적으로 게이트 배선(GL1, GL2, … GLn)들에 게이트 신호를 공급한다. 게이트 구동부(140)는 시프트 레지스터 및 레벨 시프터 등을 포함할 수 있다. 게이트 구동부(140)는 표시패널(110)과 독립되어 배치될 수도 있고, 표시패널(110)의 기판 제조시 박막 형태로 표시패널(110)의 화소(P)가 배치되지 않는 비표시영역 상에 게이트 인 패널(Gate In Panel; GIP) 방식으로 내장될 수 있다.
터치 구동부(150)는 타이밍 컨트롤러(120)로부터 전송된 터치 인에이블 신호에 대응하여 터치 스캔 신호를 생성하고, 터치 감지 신호의 차이를 이용하여 터치 여부를 감지하며, 공통전압 또는 터치 스캔 신호를 복수의 공통전극(CTE)들로 인가할 수 있다. 표시패널(110)의 구동모드에 따라 복수의 공통전극(CTE)들 각각으로 센싱배선(SL)들을 통해 공통전압을 인가하거나 터치 스캔 신호를 인가하고, 터치 스캔 신호에 의해 발생된 터치 감지 신호를 복수의 공통전극(CTE)들로부터 수신하고 수신된 터치 감지 신호의 차이를 이용하여 터치 여부를 감지하는 역할을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시패널에 배치된 데이터 배선과 게이트 배선의 관계를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2를 살펴보기 전에, 도 2는 도 1의 표시패널의 일부 영역만을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(110)은 복수의 화소(P)가 배치되고, 복수의 화소(P)에 게이트 신호를 인가하는 복수의 게이트 배선(GL1, GL2, GL3) 및 복수의 화소(P)에 데이터 신호를 인가하는 복수의 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)이 배치된다.
복수의 게이트 배선(GL1, GL2, GL3)은 제1 방향으로 연장되어 배치된다. 복수의 게이트 배선(GL1, GL2, GL3)은 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a) 및 금속 배선(ML1, ML2, ML3)을 포함할 수 있다.
보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)은 일반적인 표시패널에서의 게이트 배선으로, 일반적인 표시패널에 배치된 게이트 배선과는 다르게 각 화소(P) 별로 분리되어 배치될 수 있다. 즉, 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)은 기존 표시패널에 배치된 게이트 배선과 동일한 층에 배치되는 배선이나, 본원에서는 각 화소에 대응되는 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)은 서로 전기적으로 연결되어 있지 않을 수 있다. 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)은, 도 2의 A에서와 같이, 각 화소 단위로 단선(short)되어 배치되어 플로팅(floating)될 수 있다. 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)은 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)과 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)은 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)과 중첩되어 배치되지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 종래 표시장치에 비해 게이트 배선(GL1, GL2, GL3)과 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5) 간의 커패시턴스(capacitance)를 감소시킬 수 있다.
금속 배선(ML1, ML2, ML3)은 표시패널(110)의 전면에 전기적으로 연결되도록 배치된다. 금속 배선(ML1, ML2, ML3)은 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)과 서로 다른 층에 배치되는 배선으로, 게이트 구동부(140)로부터 게이트 신호를 인가받아 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)에 전달할 수 있다. 금속배선(ML1, ML2, ML3)은 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, D5)과 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 금속배선(ML1, ML2, ML3)과 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)의 이격 거리는 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)과 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)의 이격 거리보다 먼 거리일 수 있다. 즉, 금속배선(ML1, ML2, ML3)은 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)에 비해 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)으로부터 더 멀리 배치될 수 있다. 금속배선(ML1, ML2, ML3)은 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)과 일부 중첩되도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(110)은 기존 표시패널의 게이트 배선을 각 화소 별로 분리시켜 보조 게이트 배선(GL1a, GL2a, GL3a)으로 배치한다. 이로 인해, 기존 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하던 영역, 즉 중첩하던 영역이 없어지게 되고, 기존의 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 커패시턴스를 감소시킬 수 있어 터치스크린 일체형 표시장치의 RC 딜레이를 개선할 수 있다.
복수의 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)은 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치된다. 복수의 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)은 데이터 구동부(130)로부터 인가된 데이터 신호를 해당 화소(P)에 전달한다. 이러한 복수의 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)과 복수의 게이트 배선(GL1, GL2, GL3)에 의해 화소(P) 영역이 정의될 수 있다. 복수의 데이터 배선(DL1, DL2, DL3, DL4)이 배치되는 영역 상에 복수의 센싱 배선(SL11, SL12, SL13, SL21, SL22, SL23, SL31, SL32, SL33, SL41, SL42, SL43, SL51, SL52, SL53)이 배치된다.
복수의 센싱 배선(SL11, SL12, SL13, SL21, SL22, SL23, SL31, SL32, SL33, SL41, SL42, SL43, SL51, SL52, SL53)은 터치 구동부(150)와 전기적으로 연결되어 터치 구동부(150)로부터 인가되는 공통 전압(Vcom)과 터치 구동 전압을 인가받는 복수의 공통전극(CTE)과 연결된다. 복수의 센싱 배선(SL11, SL12, SL13, SL21, SL22, SL23, SL31, SL32, SL33, SL41, SL42, SL43, SL51, SL52, SL53)은 복수의 센싱 배선 그룹(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 배선 그룹(SL1)은 제1-1 센싱 배선(SL11), 제1-2 센싱 배선(SL12) 및 제1-3 센싱 배선(SL13)을 포함할 수 있고, 제2 센싱 배선 그룹(SL2)은 제2-1 센싱 배선(SL21), 제2-2 센싱 배선(SL22) 및 제2-3 센싱 배선(SL23)을 포함할 수 있으며, 제3 센싱 배선 그룹(SL3)은 제3-1 센싱 배선(SL31), 제3-2 센싱 배선(SL32) 및 제3-3 센싱 배선(SL33)을 포함할 수 있고, 제4 센싱 배선 그룹(SL4)은 제4-1 센싱 배선(SL41), 제4-2 센싱 배선(SL42) 및 제4-3 센싱 배선(SL43)을 포함할 수 있으며, 제5 센싱 배선 그룹(SL5)은 제5-1 센싱 배선(SL51), 제5-2 센싱 배선(SL52) 및 제5-3 센싱 배선(SL53)을 포함할 수 있다. 복수의 센싱 배선 그룹들(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5) 각각에 속하는 하나의 센싱 배선은 각각의 공통전극(CTE)에 1:1로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 배선 그룹(SL11, SL12, SL13)의 하나는 제1 공통전극(CTE11)에 연결될 수 있고, 제2 센싱 배선 그룹(SL2)의 하나는 제2 공통전극(CTE21)에 연결될 수 있다. 이와 같은 방식으로 모든 공통 전극들에는 하나의 센싱 배선이 각각 연결될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 배선 그룹들(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5) 각각에 속하는 센싱 배선들은 우선 제1 열에 배치된 공통전극들(T11, T21)에 1:1로 연결될 수 있고, 제2 열에 배치된 공통전극들(T21, T22)에 1:1로 연결될 수 있다. 이와 같이 연결된 복수의 센싱 배선 그룹(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5)을 이루는 각각의 인접하는 센싱 배선들에는 서로 다른 신호가 인가될 수 있다.
복수의 센싱 배선(SL11, SL12, SL13, SL21, SL22, SL31, SL32, SL33, SL41, SL42, SL43, SL51, SL52, SL53)은 복수의 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5)이 배치되는 영역에 중첩되어 배치된다. 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 센싱 배선(SL11, SL12, SL13, SL21, SL22, SL23, SL31, SL32, SL33, SL41, SL42, SL43, SL51, SL52, SL53)은 복수의 센싱 배선그룹을 이룰 수 있고, 그룹을 이룬 센싱 배선들은 복수의 데이터 배선과 1:1 매칭되어 배치될 수 있다. 이때, 동일 데이터 배선에 대응되는 센싱 배선 그룹을 이루는 각각의 센싱 배선들에는 서로 다른 신호가 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터 배선(DL1)에 제1 센싱 배선 그룹(SL1)이 대응된다면, 제1 센싱 배선 그룹(SL1)을 이루는 제1-1 센싱 배선(SL11), 제1-2 센싱 배선(SL12) 및 제1-3 센싱 배선(SL13) 각각에는 서로 다른 신호가 인가될 수 있다. 그룹을 이룬 센싱 배선들 중 하나 이상의 센싱 배선은 각 데이터 배선과 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 배선 그룹(SL1) 중 제1-2 센싱 배선(SL12)은 제1 데이터 라인(DL1)과 중첩되어 배치될 수 있고, 제2 센싱 배선 그룹(SL2) 중 제2-2 센싱 배선(SL22)은 제2 데이터 라인(DL2)과 중첩되어 배치될 수 있다. 도 2에서는 그룹을 이룬 센싱 배선들 중 하나만이 데이터 배선과 중첩되는 것으로 도시하였으나, 그룹을 이룬 센싱 배선들 모두가 데이터 배선과 중첩되도록 배치될 수 있다. 한편, 도 2에서는 복수의 센싱 배선 그룹(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5)이 3개의 센싱 배선들이 하나의 그룹을 이룬 것으로 도시하였으나, 그룹을 이루는 센싱 배선들의 수는 표시패널(110)의 크기와 단위 면적당 배치되는 화소 수에 따라 그 배치 개수가 달라질 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예가 도 2에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(110)에 배치되는 각 화소(P)의 구조를 다음 도 3을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1의 표시패널의 하나의 화소 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(P)는 화소 전극(PE)과 공통 전극(CTE)에 의해 화상이 표시되도록 하는 개구 영역 및 개구 영역의 화소 전극(PE)과 공통 전극(CTE)의 구동을 위한 구동 소자, 예를 들어, 박막 트랜지스터 등이 배치된 비개구 영역을 포함한다.
개구 영역에는 화소 전극(PE)과 공통 전극(CTE)이 배치된다.
화소 전극(PE)은 표시패널(110)이 디스플레이 구동 구간일 때 공통 전극(CTE)과 전계를 형성한다. 화소 전극(PE)은 동일한 간격으로 나란히 배치되는 복수의 화소 가지 전극부(PEb) 및 복수의 화소 가지 전극부(PEb)를 연결하는 화소 줄기 전극부(PEc)를 포함한다. 화소 전극(PE)은 개구 영역에만 배치되는 것이 아니라 비개구 영역에도 확장되어 배치될 수 있다.
공통 전극(CTE)은 동일한 간격으로 나란하게 배치되는 복수의 공통 가지 전극부(CTEb)와 복수의 공통 가지 전극부(CTEb)를 연결하는 공통 줄기 전극부(CTEc)를 포함한다. 공통 가지 전극부(CTEb)는 화소전극(PE)의 복수의 화소 가지 전극부(PEb)와 번갈아 배치될 수 있고, 데이터 라인(DL)에 인접하여 배치될 수 있다. 공통 전극(CTE)은 일반적으로 표시패널(110) 전면에 배치될 수 있다.
비개구 영역에는 데이터 배선(DL), 보조 게이트 배선(GLa), 박막 트랜지스터, 센싱 배선(SL), 금속 배선(ML) 및 보조 공통 배선(ACL)이 배치될 수 있다. 보조 게이트 배선(GLa)과 금속 배선(ML)을 합하여 게이트 배선이라 지칭할 수 있다.
데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)은 개구 영역을 정의할 수 있다.
보조 게이트 배선(GLa)은 데이터 배선(DL)과 중첩되도록 배치되지 않는다. 즉, 보조 게이트 배선(GLa)은 데이터 배선(DL)과 교차하도록 배치되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 종래 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 중첩으로 인한 커패시턴스를 저감시킬 수 있다. 보조 게이트 배선(GLa)은 제1 콘택홀(CH1)에 의해 금속 배선(ML)과 콘택되어 게이트 구동부(140)로부터 인가된 게이트 신호를 인가받을 수 있다.
박막 트랜지스터는 게이트 전극인 보조 게이트 배선(GLa), 데이터 배선(DL)으로부터 분기된 소스전극(SE), 소스전극(SE)과 이격 배치된 드레인 전극(DE) 및 액티브층(미도시)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 제3 콘택홀(CH3)에 의해 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결된다.
하나의 센싱 배선 그룹(SL)을 이루는 복수의 센싱 배선(SL1, SL2, SL3)은 데이터 배선(DL)과 중첩되는 영역에 배치된다. 복수의 센싱 배선(SL)은 공통 전극(CTE)과 전기적으로 연결된다. 보다 상세하게, 복수의 제1 센싱 배선(SL1), 제2 센싱 배선(SL2) 및 제3 센싱 배선(SL3)은 데이터 배선(DL1)과 중첩되어 배치되고, 제2 센싱 배선(SL2)은 공통 전극(CTE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 도면상 좌측에 배치되는 제2 센싱 배선(SL2)은 비개구 영역으로 확장되어 배치된 좌측의 공통 줄기 전극부(CTEc)에 연결되고, 도면 부호가 지시되지 않은 우측의 가장 좌측의 센싱 배선은 비개구 영역으로 확장되어 배치된 우측의 공통 줄기 전극부(CTEc)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 센싱 배선(SL1, SL2, SL3)들은 공통 전극(CTE)과 전기적으로 연결되는 구성을 가질 수 있다. 하나의 센싱 배선 그룹(SL)은 표시패널(110)이 디스플레이 구동 기간이면 터치 구동부(150)로부터 공통전압을 인가받아 공통 전극(CTE)에 공통 전압을 인가하고, 표시패널(110)이 터치 구동 기간이면 터치 구동부(150)로부터 터치 스캔 신호를 인가받아 공통 전극(CTE)에 인가한다.
금속 배선(ML)은 데이터 배선(DL)과 일부 중첩되도록 배치된다. 금속 배선(ML)은 보조 게이트 배선(GLa)을 기준으로 보조 게이트 배선(GLa) 하부에 배치된 하부 금속 배선(BML), 즉 제1 금속 배선과 보조 게이트 배선(GLa) 상부에 배치된 상부 금속 배선(UML), 즉 제2 금속 배선을 포함한다.
제1 금속 배선(BML)은 보조 게이트 배선(GLa)이 연장된 방향과 동일한 제1 방향으로 연장되어 배치된다. 제1 금속 배선(BML)은 제1 콘택홀(CH1) 및 제1 보조 금속 배선(AML1)에 의해 보조 게이트 배선(GLa)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제1 보조 금속 배선(AML1)은 센싱 배선(SL)과 동일한 층에 배치될 수 있고, 센싱 배선(SL)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
제2 금속 배선(UML)은 보조 게이트 배선(GLa)이 연장된 방향과 동일한 제1 방향으로 연장되어 배치된다. 제2 금속 배선(UML)은 제3 콘택홀(CH3) 및 제2 보조 금속 배선(AML2)에 의해 공통 전극(CTE), 보다 상세하게 비개구 영역으로 확장된 공통 줄기 전극부(CTEc)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제2 보조 금속 배선(AML2)은 센싱 배선(SL)과 동일한 층에 배치될 수 있고, 센싱 배선(SL)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은, 제2 금속 배선(UML)은 공통 전극(CTE)과 동일한 신호가 인가될 수 있고, 추후 설명하겠으나, 보조 공통 배선(ACL)과 함께 메쉬(mesh) 패턴의 공통 배선을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 제2 금속 배선(UML)에 의해 제1 방향의 공통 전극(CTE) 또는 공통 배선을 형성할 수 있다.
보조 공통 배선(ACL)은 보조 게이트 배선(GLa)이 배치될 때 동시에 배치될 수 있다. 보다 상세하게, 보조 공통 배선(ACL)은 보조 게이트 배선(GLa)으로부터 돌출되어 배치될 수 있다. 보조 공통 배선(ACL)은 보조 게이트 배선(GLa)과 동일한 층에 배치되고, 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 보조 공통 배선(ACL)은 제1 방향과 상이한 제2 방향, 즉 데이터 배선이 연장되는 방향과 동일한 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 이와 같은 보조 공통 배선(ACL)은, 앞서 설명한 바와 같이, 제2 금속 배선(UML)과 연결되어 메쉬 패턴을 이룰 수 있다.
이와 같이 구성되는 도 3의 단면 구조를 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4는 센싱 배선, 화소 전극 및 공통 전극의 구성을 살펴보기 위한 단면도로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(110)은 기판(SUB) 상에 배치된 제1 절연막(INS1)을 포함한다. 제1 절연막(INS1)은 패시베이션막일 수도 있고, 평탄화막일 수 있다.
게이트 절연막(GI)은 보조 게이트 배선(GLa)과 액티브층(ACT)을 전기적으로 절연시킨다. 게이트 절연막(GI)은, 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다. 게이트 절연막(GI) 상에는 액티브층(ACT)이 배치된다. 게이트 절연막(GI)은 5000ÅA 정도의 두께를 가질 수 있다.
액티브층(ACT)은, 예를 들어, 폴리실리콘, 저온 폴리실리콘(Low Temperature Poly-Silicon; LTPS) 및 산화물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 액티브층(ACT)은 보조 게이트 배선(GLa)과 중첩되는 영역에 배치된 채널을 포함한다. 액티브층(ACT) 상에는 데이터 배선(DL)이 배치된다.
데이터 배선(DL)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 데이터 배선(DL)은 하부에 배치된 보조 게이트 배선(GLa)과 중첩되어 배치되지 않는다. 데이터 배선(DL) 상에는 컬러필터(CF)가 배치될 수 있다.
컬러필터(CF)는 개구 영역과 비개구 영역에 배치될 수 있다. 컬러필터(CF)는 개구 영역에서 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 컬러 필터만 배치될 수도 있고, 비개구 영역에서 빛 차단을 위해 적색 컬러필터와 청색 컬러필터가 적층된 구조를 가질 수 있다. 컬러필터(CF) 상에는 평탄화막(PAC)이 배치된다.
평탄화막(PAC)은 하부의 단차를 평탄화하기 위한 것으로, 예를 들어, 포토아크릴(photo acryl), 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene resin), 아크릴레이트계 수지(acrylate resin) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 평탄화막(PAC) 상에는 센싱 배선(SL)이 배치된다.
센싱 배선(SL)은 공통 전극(CTE)과 전기적으로 연결된다. 센싱 배선(SL)은 디스플레이 구동 기간에 공통 전극(CTE)으로 공통 전압을 전달하고, 터치 구동 기간에 공통 전극(CTE)으로 터치 구동 전압을 전달한다. 센싱 배선(SL)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 센싱 배선(SL) 상에는 제2 절연막(INS2)이 배치된다.
제2 절연막(INS2)은 패시베이션막으로, 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2 절연막(INS2)이 패시베이션막으로 이루어진다고 기술하였으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 평탄화막으로 이루어질 수도 있다. 제2 절연막(INS2) 상에는 공통 전극(CTE) 및 화소전극(PE)이 배치된다.
공통전극(CTE)과 화소전극(PE)은 제2 절연막(INS2) 상에서 번갈아 배치된다. 보다 상세하게, 개구 영역 내에서 공통 가지 전극부(CTEb)와 화소 가지 전극부(PEb)가 번갈아가며 배치될 수 있다. 공통전극(CTE)은 디스플레이 구동 기간에는 공통 전극으로 구동되어 화소전극(PE)과 액정을 틸트(tilt)하기 위한 전계를 형성하고, 터치 구동 기간에는 터치 감지 전극으로 구동되어 터치 감지 신호를 감지할 수 있다. 공통전극(CTE)과 화소전극(PE)은 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 투명 도전막은, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명하면서도 도전성을 가진 재료일 수 있다.
다음으로, 제1 보조 금속 배선(AML1)을 통한 제1 금속 배선(BML)과 보조 게이트 배선(GLa)의 연결 관계 등을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 5는 도 3의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(SUB) 상에 하부 금속 배선, 즉 제1 금속 배선(BML)이 배치된다. 제1 금속 배선(BML)은 일반적인 표시패널의 게이트 배선이 본 발명에서는 화소별로 분리되어 배치, 즉, 단선되어 있기 때문에 이렇게 단선된 보조 게이트 배선(GLa)을 대신하여 게이트 구동부(140)로부터 게이트 신호를 인가받을 수 있다. 제1 금속 배선(BML)은 제1 보조 금속 배선(AML1)을 통해 보조 게이트 배선(GLa)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 금속 배선(BML)은 보조 게이트 배선(GLa)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 금속 배선(BML)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 제1 금속 배선(BML) 상부에는 제1 절연막(INS1)이 배치된다.
제1 절연막(INS1)은, 앞서 설명한 바와 같이, 패시베이션막일 수도 있고, 평탄화막일 수 있다. 제1 절연막(INS1)이 패시베이션막일 경우, 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다. 제1 절연막(INS1)이 평탄화막인 경우, 예를 들어, 포토아크릴(photo acryl), 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene resin), 아크릴레이트계 수지(acrylate resin) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 절연막(INS1)은 데이터 배선(DL)과 금속 배선(ML) 간의 커패시턴스를 줄이기 위해서는 평탄화막인 것이 보다 유리할 수 있다. 더하여, 제1 절연막(INS1)은 데이터 배선(DL)과 보조 게이트 배선(GLa) 간의 커패시턴스를 줄이기 위해 5000Å 이상, 보다 바람직하게는 8000Å 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 제1 절연막(INS1) 상에는 보조 공통 배선(ACL)과 보조 게이트 배선(GLa)이 배치된다.
보조 공통 배선(ACL)은 보조 게이트 배선(GLa)과 동일층에 배치될 수 있다. 보조 공통 배선(ACL)은 보조 게이트 배선(GLa)이 제1 방향으로 연장되어 배치된다면 보조 공통 배선(ACL)은 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치된다. 보조 공통 배선(ACL)은 보조 게이트 배선(GLa)에서 돌출되어 형성된 배선으로, 보조 게이트 배선(GLa)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 보조 공통 배선(ACL)은, 도시되지는 않았으나, 센싱 배선(SL)과 연결되어 터치 구동 전압을 인가받을 수 있다.
일반적인 표시장치에서 공통 배선 또는 공통 전극은 화소 영역에서 블록(Block) 단위로 형성되기 때문에 공통전극 메쉬 구조를 적용하기 어려웠다. 이에 따라 일반적인 표시장치는 공통 전극의 구조를 개선하여 터치 특성을 향상시키는데 한계가 있었다. 그러나, 본 발명에서는 제1 금속 배선(BML)을 통해 게이트 신호를 인가받고 기존의 게이트 배선을 플로팅시켜 보조 게이트 배선(GLa)으로 형성하며 보조 게이트 배선(GLa)에서 돌출되어 기존의 공통 전극의 연장 방향과 다른 연장 방향으로 연장되는 보조 공통 배선(ACL)을 배치함으로써 메쉬 구조를 갖는 공통 전극 또는 공통 배선 형성이 가능하다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치(100)는 리플(Ripple)에 대한 원복이 빨라 포스(FOS) 특성 및 터치 노이즈(Touch Noise)를 개선시킬 수 있다.
보조 게이트 배선(GLa)은 기존의 게이트 배선을 플로팅한 게이트 배선(GLa)으로, 보조 게이트 배선(GLa) 상의 액티브층(ACT), 데이터 배선(DL)에서 분기되어 배치된 소스전극(SE) 및 소스전극(SE)과 이격되어 배치된 드레인 전극(DE)과 함께 박막 트랜지스터를 구성한다. 박막 트랜지스터의 드레인 전극(DE)은 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 보조 게이트 배선(GLa)은, 예를 들어, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금의 단층이나 다층으로 이루어질 수 있다.
보조 게이트 배선(GLa) 상에는 게이트 절연막(GI)이 배치되고, 게이트 절연막(GI)은 5000Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 게이트 절연막(GI) 상에는 데이터 배선(DL)에서 분기된 소스 전극(SE)이 배치되므로, 결과적으로 소스 전극(SE)과 제1 금속 배선(BML) 사이의 절연막의 두께는 게이트 절연막(GI) 하부에 배치된 제1 절연막(INS1)도, 앞서 설명한 바와 같이, 5000Å 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하므로, 적어도 10000Å의 두께를 갖는 절연막이 배치될 수 있다. 이와 같이, 데이터 배선(DL)과 상대적으로 가까운 위치에 배치된 게이트 배선인 보조 게이트 배선(GLa)은 전기적으로 단선시키고, 데이터 배선(DL)과 상대적으로 먼 위치에 배치된 제1 금속 배선(BML)을 통해 게이트 신호를 인가받도록 함으로써 종래 표시장치에 비해 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)의 커패시턴스를 저감시켜 RC 딜레이를 개선하여 표시장치의 고속 구동이 가능할 수 있다.
제1 보조 금속 배선(AML1)은 제1 절연막(INS1)과 평탄화막(PAC)을 에칭하여 형성된 제1 콘택홀(CH1)을 통해 보조 게이트 전극(GLa) 및 제1 금속 배선(BML)과 컨택한다. 제1 콘택홀(CH1)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 보조 게이트 전극(GLa) 및 제1 금속 배선(BML)과 모두 전기적으로 연결될 수 있도록 보조 게이트 전극(GLa)의 측면과 제1 금속 배선(BML)의 상면 일부가 노출되도록 형성된다. 이에 따라, 제1 금속 배선(BML)을 통해 게이트 신호가 인가되면 제1 보조 금속 배선(AML1)을 통해 보조 게이트 전극(GLa)으로 게이트 신호를 전달할 수 있다. 제1 보조 금속 배선(AML1)은 센싱 배선(SL)과 동일한 층에 배치될 수 있고, 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 보조 금속 배선(AML1)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 일반적인 표시패널의 게이트 배선을 각 화소 별로 분리하여 보조 게이트 배선(GLa)으로 배치한다. 보조 게이트 배선(GLa)은 데이터 배선(DL)과 중첩되어 배치되지 않는다. 게이트 신호를 인가받을 수 있는 제1 금속 배선(BML)은 보조 게이트 배선(GLa)의 하부, 즉 기판(SUB)과 보다 가깝게 배치되고, 보조 게이트 배선(GLa)과 비교하여 데이터 배선(DL)에 더 먼 거리에 배치될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는, 제1 금속 배선(BML)과 보조 게이트 배선(GLa)을 제1 보조 금속 배선(AML1)을 통해 전기적으로 연결한다. 여기에 더하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 일반적으로 5000Å의 두께를 갖는 게이트 절연막(GI)에 더하여 제1 금속 배선(BML) 상에 5000Å 이상의 두께를 갖는 제1 절연막(INS1)을 더 배치함으로써 데이터 배선과 게이트 배선 간의 커패시턴스를 줄여 표시장치(100)의 RC 딜레이를 저감시킬 수 있다.
다음으로, 제2 보조 금속 배선(AML2)을 통한 제2 금속 배선(UML)과 보조 게이트 배선(GLa)의 연결 관계 등을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 6은 도 3의 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 6을 참조하면, 기판(SUB) 상에 제2 금속 배선(UML)이 배치된다. 제2 금속 배선(UML)은 제1 방향으로 연장되어 배치된다. 제2 금속 배선(UML)에는 터치 구동부(150)로부터 인가된 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 제2 보조 금속 배선(AML2)에 전달한다. 제2 보조 금속 배선(AML2)는 제1 절연막(INS1), 게이트 절연막(GI) 및 평탄화막(PAC)에 형성된 제3 콘택홀(CH3)을 통해 제2 금속 배선(UML)과 콘택된다. 이에 따라, 제2 금속 배선(UML)은 공통 전극으로도 이용될 수 있다. 제2 금속 배선(UML)은 공통 전극(CTE)의 메쉬 구조를 형성하기 위해 배치된 것으로, 제2 방향으로 연장되어 배치된 보조 공통 배선(ACL)과 함께 메쉬 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치(100)는 리플(Ripple)에 대한 원복이 빨라 포스(FOS) 특성 및 터치 노이즈(Touch Noise)를 개선시킬 수 있다. 제2 금속 배선(UML)은 보조 게이트 라인(GLa) 및 제1 금속 배선(BML)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 제2 금속 배선(UML) 상부에는 제1 절연막(INS1)이 배치된다.
제1 절연막(INS1) 상에는 보조 게이트 전극(GLa) 및 보조 공통 배선(ACL)이 배치되고, 보조 게이트 전극(GLa) 및 보조 공통 배선(ACL) 상에는 게이트 절연막(GI)이 배치된다.
게이트 절연막(GI) 상에는 액티브층(ACT)과 데이터 라인(DL) 및 드레인 전극(DE)이 배치되고, 드레인 전극(DE)은 평탄화막(PAC)과 제2 절연막(INS2)에 형성된 제2 콘택홀(CH2)을 통해 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결된다.
도 6에 도시된 상기 구성 외의 설명은 앞서 설명한 도 4 및 도 5에서 상세히 기술하였는바, 본 설명에서는 센싱 배선(SL), 평탄화막(PAC), 제2 절연막(INS2) 및 화소 전극(PE)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 제조 과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7a를 참조하면, 먼저, 기판(SUB) 상에 제1 금속 배선(BML) 및 제2 금속 배선(UML)이 형성된다. 제1 금속 배선(BML)과 제2 금속 배선(UML)은 제1 방향으로 연장되어 배치된다. 제1 금속 배선(BML)과 제2 금속 배선(UML)은 각각 게이트 신호, 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 인가받기 위한 제1 보조 금속 배선(AML1) 및 제2 보조 금속 배선(AML2)과 콘택하기 위한 돌출부를 포함할 수 있다. 제1 금속 배선(BML)과 제2 금속 배선(UML)에 각각 구비된 돌출부는 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 도 7a에서는 표시하지는 않았으나, 제1 금속 배선(BML) 및 제2 금속 배선(UML)을 형성할 때 공통 전극이 함께 형성될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 금속 배선(BML)과 제2 금속 배선(UML)이 형성된 기판 상에 보조 게이트 배선(GLa) 및 보조 공통 배선(ACL)이 배치된다. 이때, 도시되지는 않았으나, 제1 금속 배선(BML)과 제2 금속 배선(UML)상에는 제1 절연막이 배치된다. 제1 절연막은 데이터 배선(DL)과의 커패시턴스를 고려하여 5000Å 이상, 바람직하게는 8000Å 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 보조 게이트 배선(GLa)은 화소 별로 분리되어 배치될 수 있다. 보조 공통 배선(ACL)은 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 보조 게이트 배선(GLa)에 돌출되어 배치될 수 있다. 보조 공통 배선(ACL)은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 금속 배선(UML)과 함께 메쉬 구조를 이룰 수 있다.
도 7c를 참조하면, 제1 금속 배선(BML), 제2 금속 배선(UML), 보조 게이트 배선(GLa) 및 보조 공통 배선(ACL)이 배치된 기판 상에 데이터 배선(DL)이 배치된다. 이때, 박막 트랜지스터의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 함께 형성된다. 도 7c에 도시되지는 않았으나, 보조 게이트 배선(GLa) 및 보조 공통 배선(ACL) 상에는 게이트 절연막이 배치된다.
도 7d를 참조하면, 제1 금속 배선(BML), 제2 금속 배선(UML), 보조 게이트 배선(GLa), 보조 공통 배선(ACL) 및 데이터 배선(DL)이 배치된 기판 상에 센싱 배선(SL)이 배치된다. 도 7d에 도시되지는 않았으나, 데이터 배선(DL) 상에는 평탄화막이 배치된다. 평탄화막에는 제1 금속 배선(BML) 및 제2 금속 배선(UML) 각각으로부터 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 인가받거나 보조 게이트 전극(GLa)과의 전기적 연결을 위한 제1 콘택홀(CH1) 및 제3 콘택홀(CH3)이 형성된다. 센싱 배선(SL)을 형성할 때 제1 콘택홀(CH1)을 통해 제1 금속 배선(BML)과 보조 게이트 전극(GLa)을 전기적으로 연결하기 위한 제1 보조 금속 배선(AML1)이 형성된다. 또한, 제3 콘택홀(CH3)을 통해 제2 금속 배선(UML)에 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 인가하기 위해 제2 금속 배선(UML)과 연결된 제2 보조 금속 배선(AML2)이 형성된다.
도 7e를 참조하면, 제1 금속 배선(BML), 제2 금속 배선(UML), 보조 게이트 배선(GLa), 보조 공통 배선(ACL), 데이터 배선(DL) 및 센싱 배선(SL)이 형성된 기판 상에 화소 전극(PE)이 형성된다. 도 7e에 도시되지는 않았으나, 센싱 배선(SL) 상에는 제2 절연막이 배치되고, 제2 절연막과 하부에 배치된 평탄화막에는 제2 콘택홀(CH2)이 형성된다. 제2 콘택홀(CH2)을 통해 화소 전극(PE)은 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 개구 영역에 배치된 화소 전극 및 공통 전극, 개구 영역의 주변 영역인 비개구 영역에서 제1 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선, 및 비개구 영역에서 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 데이터 신호를 전달하는 데이터 배선을 포함하고, 게이트 배선은 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 중첩되지 않는 보조 게이트 배선과 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 일부 중첩된 금속 배선을 포함할 수 있다.
단면적으로 보조 게이트 배선은 금속 배선보다 상기 데이터 배선에 더 가깝게 배치될 수 있다.
금속 배선은 상기 보조 게이트 배선과 연결된 제1 금속 배선 및 공통전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압이 인가되도록 구성된 제2 금속 배선을 포함할 수 있다.
상기 표시장치는 보조 게이트 배선 및 상기 제1 금속 배선과 연결되는 제1 보조 금속 배선 및 제2 금속 배선과 연결되는 제2 보조 금속 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 표시장치는 비개구 영역에 배치되고, 상기 공통 전극과 연결되어 상기 공통 전극에 공통 전압 또는 터치 감지 전압을 전달하는 복수의 센싱 배선을 더 포함할 수 있다.
제1 보조 금속 배선 및 제2 보조 금속 배선은 상기 복수의 센싱 배선과 동일층에 배치될 수 있다.
상기 표시장치는 보조 게이트 배선으로부터 돌출되어 배치된 보조 공통 배선을 더 포함할 수 있다.
보조 공통 배선의 연장 방향은 상기 제2 방향으로 배치될 수 있다.
보조 공통 배선은 비개구 영역에서 제2 금속 배선과 연결되어 메쉬 패턴을 이룰 수 있다.
복수의 센싱 배선 중 적어도 하나의 센싱 배선은 상기 데이터 배선과 중첩되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시장치는 복수 개의 화소와 상기 복수 개의 화소 중 하나 또는 그 이상의 화소와 대응되는 복수 개의 공통 전극이 배치된 표시패널, 복수 개의 화소 각각에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부, 복수 개의 화소 각각에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부 및 복수 개의 공통 전극과 연결되어 상기 복수 개의 공통 전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 인가하는 터치 구동부를 포함하고, 표시패널에는 상기 복수 개의 화소와 대응되도록 배치되어 상기 데이터 구동부에서 인가된 상기 데이터 신호를 대응되는 화소에 전달하는 복수 개의 데이터 배선, 상기 복수 개의 화소 각각에 분리되어 배치된 보조 게이트 배선 및 상기 게이트 구동부에서 인가된 상기 게이트 신호를 상기 보조 게이트 배선을 통해 대응되는 각각의 화소에 전달하고 상기 터치 구동부에서 인가된 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 상기 복수 개의 공통 전극에 전달하는 금속 배선을 포함할 수 있다.
게이트 구동부로부터 상기 게이트 신호를 보조 게이트 배선에 전달하는 제1 금속 배선 및 터치 구동부에서 인가된 상기 공통 전압 또는 상기 터치 구동 전압을 상기 각각의 공통 전극에 전달하는 제2 금속 배선을 포함할 수 있다.
제1 금속 배선과 제2 금속 배선은 상기 보조 게이트 배선의 하부에 배치되고, 제1 금속 배선과 제2 금속 배선은 동일층에 배치될 수 있다.
상기 표시패널은 제2 금속 배선의 연장 방향과 상이한 방향으로 배치된 보조 공통 배선을 더 포함할 수 있다.
상부 금속 배선과 상기 보조 공통 배선은 메쉬 구조로 배치될 수 있다.
보조 공통 배선은 상기 보조 게이트 배선과 동일층에 배치될 수 있다.
표시패널은 공통전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 전달하는 센싱 배선, 제1 금속 배선 및 상기 보조 게이트 배선을 전기적으로 연결하는 제1 보조 금속 배선 및 제2 금속 배선과 전기적으로 연결된 제2 보조 금속 배선을 더 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 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. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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.
100: 표시장치
110: 표시패널
120: 타이밍 컨트롤러
130: 데이터 구동부
140: 게이트 구동부
150: 터치 구동부
CTE: 공통 전극
GLa: 보조 게이트 배선
ML: 금속 배선
BML: 제1 금속 배선
UML: 제2 금속 배선
ACL: 보조 공통 배선

Claims (17)

  1. 개구 영역에 배치된 화소 전극 및 공통 전극;
    상기 개구 영역의 주변 영역인 비개구 영역에서 제1 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선; 및
    상기 비개구 영역에서 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 상기 화소 전극에 데이터 신호를 전달하는 데이터 배선을 포함하고,
    상기 게이트 배선은 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 중첩되지 않는 보조 게이트 배선과 상기 데이터 배선과 이격되어 배치되고 상기 데이터 배선과 일부 중첩된 금속 배선을 포함하고,
    상기 금속 배선은,
    상기 보조 게이트 배선과 연결된 제1 금속 배선; 및
    상기 공통 전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압이 인가되도록 구성된 제2 금속 배선을 포함하는, 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 게이트 배선은 단면적으로 상기 금속 배선보다 상기 데이터 배선에 더 가깝게 배치된, 표시장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 게이트 배선 및 상기 제1 금속 배선과 연결되는 제1 보조 금속 배선; 및
    상기 제2 금속 배선과 연결되는 제2 보조 금속 배선을 더 포함하는, 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비개구 영역에 배치되고, 상기 공통 전극과 연결되어 상기 공통 전극에 공통 전압 또는 터치 감지 전압을 전달하는 복수의 센싱 배선을 더 포함하는, 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 보조 금속 배선 및 제2 보조 금속 배선은 상기 복수의 센싱 배선과 동일층에 배치되는, 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보조 게이트 배선으로부터 돌출되어 배치된 보조 공통 배선을 더 포함하는, 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조 공통 배선의 돌출 방향은 상기 제2 방향으로 배치된, 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 공통 배선은 상기 비개구 영역에서 상기 제2 금속 배선과 연결되어 메쉬 패턴을 이루는, 표시장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 배선 중 적어도 하나의 센싱 배선은 상기 데이터 배선과 중첩되도록 배치된, 표시장치.
  11. 복수 개의 화소와 상기 복수 개의 화소 중 하나 또는 그 이상의 화소와 대응되는 복수 개의 공통 전극이 배치된 표시패널;
    상기 복수 개의 화소 각각에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부;
    상기 복수 개의 화소 각각에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부; 및
    상기 복수 개의 공통 전극과 연결되어 상기 복수 개의 공통 전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 인가하는 터치 구동부를 포함하고,
    상기 표시패널에는 상기 복수 개의 화소와 대응되도록 배치되어 상기 데이터 구동부에서 인가된 상기 데이터 신호를 대응되는 화소에 전달하는 복수 개의 데이터 배선, 상기 복수 개의 화소 각각에 분리되어 배치된 보조 게이트 배선 및 상기 게이트 구동부에서 인가된 상기 게이트 신호를 상기 보조 게이트 배선을 통해 대응되는 각각의 화소에 전달하고 상기 터치 구동부에서 인가된 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 상기 복수 개의 공통 전극에 전달하는 금속 배선을 포함하는, 표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 금속 배선은,
    상기 게이트 구동부로부터 상기 게이트 신호를 보조 게이트 배선에 전달하는 제1 금속 배선; 및
    상기 터치 구동부에서 인가된 상기 공통 전압 또는 상기 터치 구동 전압을 상기 각각의 공통 전극에 전달하는 제2 금속 배선을 포함하는, 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 금속 배선과 상기 제2 금속 배선은 상기 보조 게이트 배선의 하부에 배치되고,
    상기 제1 금속 배선과 상기 제2 금속 배선은 동일층에 배치되는, 표시장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 금속 배선의 연장 방향과 상이한 방향으로 배치된 보조 공통 배선을 더 포함하는, 표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 금속 배선은 상기 보조 공통 배선과 메쉬 구조를 이루는, 표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보조 공통 배선은 상기 보조 게이트 배선과 동일층에 배치된, 표시장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 표시패널은,
    상기 공통전극에 공통 전압 또는 터치 구동 전압을 전달하는 센싱 배선;
    상기 제1 금속 배선 및 상기 보조 게이트 배선을 전기적으로 연결하는 제1 보조 금속 배선; 및
    상기 제2 금속 배선과 전기적으로 연결된 제2 보조 금속 배선을 더 포함하는, 표시장치.
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