KR102585536B1 - 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 화소를 포함하는 표시영역과 상기 표시영역 주변의 비표시영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상부에 배치되고, 서로 교차하여 상기 화소를 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 터치공통배선과, 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되고, 반도체층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와, 상기 터치공통배선에 연결되는 터치공통전극과, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극과, 상기 기판 상부의 상기 비표시영역에 배치되고, 각각이 상기 게이트전극, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극, 상기 터치공통배선, 상기 화소전극 중 둘과 동일층, 동일물질로 이루어지는 상부전극 및 하부전극을 포함하는 다수의 패널커패시터를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판을 제공한다.

Description

터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 {Array Substrate For Touch Display Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 터치표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 특히 터치표시패널에 터치데이터구동부에 연결되는 다수의 패널커패시터를 형성함으로써, 설계자유도가 향상되고 제조비용이 절감되는 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device: PDP), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED), 전계방출표시장치(field emission display device: FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
최근에는, 이러한 표시패널(display panel) 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치 표시장치(또는 터치스크린)가 각광받고 있다.
터치표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용되는 것으로, 터치표시장치의 터치패널은 위치정보 검출방식에 따라 감압방식, 정전방식, 적외선방식, 초음파방식 등으로 구분될 수 있다.
즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.
이러한 터치표시장치는, 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하거나, 터치패널을 표시패널의 기판에 형성하여 일체화하는 형태로 제조될 수 있는데, 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 표시패널에 사용되는 전극 또는 배선을 터치패널의 전극 또는 배선으로 이용하거나 터치패널의 전극 또는 배선을 표시패널에 형성함으로써, 터치패널 및 표시패널을 일체화하는 형태의 인셀타입(in-cell type) 터치표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 인셀타입 터치표시장치는, 영상을 표시하고 터치를 감지하는 터치표시패널과, 터치표시패널에 다수의 신호를 공급하는 구동부를 포함하는데, 구동부는 입력되는 전압의 안정화와 전하펌핑을 통한 전압상승을 위하여 다수의 안정화 커패시터를 포함한다.
구동부는, 구동집적회로(driving integrated circuit: DIC)를 포함하는 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB) 또는 연성인쇄회로(flexible printed circuit: FPC)의 형태로 형성될 수 있는데, 다수의 안정화 커패시터는 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되어 구동집적회로에 연결될 수 있다.
그런데, 다수의 안정화 커패시터가 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착됨으로써, 다수의 안정화 커패시터가 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 공간 제약의 원인으로 작용하여 구동부의 설계 자유도가 감소하고, 다수의 안정화 커패시터에 의하여 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 다수의 안정화 커패시터에 의하여 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 크기가 증가하므로, 이러한 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 크기 증가는 터치표시장치를 휴대용 단말기에 적용할 경우 배터리용 공간의 감소 원인으로 작용하여 휴대용 단말기의 사용시간이 단축되는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 터치표시패널의 비표시영역에 터치데이터구동부에 연결되는 다수의 패널커패시터를 형성함으로써, 설계자유도가 향상되고 제조비용이 절감되는 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 터치표시패널의 표시영역과 동일층, 동일물질의 도전층 및 유전층을 이용하여 비표시영역에 다수의 패널커패시터를 형성함으로써, 터치데이터구동부의 크기가 감소되어 터치표시장치가 적용되는 휴대용 단말기의 배터리용 공간이 증가되고 휴대용 단말기의 사용시간이 증가되는 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 화소를 포함하는 표시영역과 상기 표시영역 주변의 비표시영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상부에 배치되고, 서로 교차하여 상기 화소를 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 터치공통배선과, 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되고, 반도체층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와, 상기 터치공통배선에 연결되는 터치공통전극과, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극과, 상기 기판 상부의 상기 비표시영역에 배치되고, 각각이 상기 게이트전극, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극, 상기 터치공통배선, 상기 화소전극 중 둘과 동일층, 동일물질로 이루어지는 상부전극 및 하부전극을 포함하는 다수의 패널커패시터를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판을 제공한다.
그리고, 상기 반도체층과 상기 게이트전극 사이에는 게이트절연층이 배치되고, 상기 게이트전극과 상기 소스전극 및 상기 드레인전극 사이에는 층간절연층이 배치되고, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 상기 터치공통배선 사이에는 평탄화층이 배치되고, 상기 터치공통배선과 상기 터치공통전극 사이에는 제1보호층이 배치되고, 상기 터치공통전극과 상기 화소전극 사이에는 제2보호층이 배치될 수 있다.
또한, 상기 다수의 패널커패시터는, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1하부전극과, 상기 층간절연층과, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1상부전극으로 구성되는 제1패널커패시터와, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2하부전극과, 상기 평탄화층과, 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2상부전극으로 구성되는 제2패널커패시터와, 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3하부전극과, 상기 제1 및 제2보호층과, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3상부전극으로 구성되는 제3패널커패시터를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치용 어레이기판은, 상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 게이트배선에 연결되고, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드와, 상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 게이트패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드전극과, 상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드와, 상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 데이터패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 패널커패시터는 상기 데이터배선에 데이터전압을 공급하는 터치데이터구동부에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치용 어레이기판은, 상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 게이트배선에 게이트전압을 공급하는 게이트구동부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 표시영역과 비표시영역을 포함하는 기판 상부에 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 터치공통배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되고, 반도체층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 터치공통배선에 연결되는 터치공통전극을 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 기판 상부의 상기 비표시영역에, 각각이 상기 게이트전극, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극, 상기 터치공통배선, 상기 화소전극 중 둘과 동일층, 동일물질로 이루어지는 상부전극 및 하부전극을 포함하는 다수의 패널커패시터를 형성하는 단계를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법은, 상기 반도체층과 상기 게이트전극 사이에 게이트절연층을 형성하는 단계와, 상기 게이트전극과 상기 소스전극 및 상기 드레인전극 사이에 층간절연층을 형성하는 단계와, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 상기 터치공통배선 사이에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 터치공통배선과 상기 터치공통전극 사이에 제1보호층을 형성하는 단계와, 상기 터치공통전극과 상기 화소전극 사이에 제2보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 패널커패시터를 형성하는 단계는, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1하부전극과, 상기 층간절연층과, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1상부전극으로 구성되는 제1패널커패시터를 형성하는 단계와, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2하부전극과, 상기 평탄화층과, 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2상부전극으로 구성되는 제2패널커패시터를 형성하는 단계와, 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3하부전극과, 상기 제1 및 제2보호층과, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3상부전극으로 구성되는 제3패널커패시터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법은, 상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 게이트배선에 연결되고, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드를 형성하는 단계와, 상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 게이트패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드전극을 형성하는 단계와, 상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드를 형성하는 단계와, 상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 데이터패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 터치표시패널의 비표시영역에 터치데이터구동부에 연결되는 다수의 패널커패시터를 형성함으로써, 설계자유도가 향상되고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 터치표시패널의 표시영역과 동일층, 동일물질의 도전층 및 유전층을 이용하여 비표시영역에 다수의 패널커패시터를 형성함으로써, 터치데이터구동부의 크기가 감소되어 터치표시장치가 적용되는 휴대용 단말기의 배터리용 공간이 증가되고 휴대용 단말기의 사용시간이 증가되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치용 어레이기판을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3h은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치표시장치 및 그 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)는, 타이밍제어부(120), 터치데이터구동부(122), 게이트구동부(124) 및 터치표시패널(126)을 포함하는데, 터치표시장치(110)는 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED display device) 또는 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD device)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)는, 1프레임을 표시구간 및 터치구간으로 구분하여 구동되는데, 표시구간 동안 터치표시패널(126)의 데이터배선(DL), 게이트배선(GL) 및 터치공통배선(TL)에 각각 데이터전압, 게이트전압 및 공통전압을 인가하여 영상을 표시하고, 터치구간 동안 터치공통배선(TL)에 터치송신전압을 인가하고 터치공통배선(TL)의 터치수신전압을 독출하여 터치를 감지한다.
타이밍제어부(120)는, 그래픽카드 또는 TV시스템과 같은 외부시스템으로부터 전달되는 영상신호(IS)와 데이터인에이블신호(DE), 수평동기신호(HSY), 수직동기신호(VSY), 클럭(CLK) 등의 다수의 타이밍신호를 이용하여 영상데이터(RGB), 데이터제어신호(DCS) 및 게이트제어신호(GCS)를 생성하고, 생성된 영상데이터(RGB) 및 데이터제어신호(DCS)는 터치데이터구동부(122)로 전달하고, 생성된 게이트제어신호(GCS)는 게이트구동부(124)로 전달한다.
터치데이터구동부(122)는, 타이밍제어부(120)로부터 전달되는 영상데이터(RGB) 및 데이터제어신호(DCS)를 이용하여 데이터전압(데이터신호)을 생성하고, 생성된 데이터전압을 터치표시패널(126)의 데이터배선(DL)에 인가한다.
그리고, 터치데이터구동부(122)는, 공통전압 및 터치송신전압을 생성하여 터치표시패널(126)의 터치공통배선(TL)에 인가하고, 터치표시패널(126)의 터치공통배선(TL)으로부터 터치수신전압을 독출(read)한다.
게이트구동부(124)는, 타이밍제어부(120)로부터 전달되는 게이트제어신호(GCS)를 이용하여 게이트전압(게이트신호)을 생성하고, 생성된 게이트전압을 터치표시패널(126)의 게이트배선(GL)에 인가한다.
여기서, 게이트구동부(124)는, 게이트배선(GL), 데이터배선(DL), 터치배선(TL) 및 화소(P)가 형성되는 터치표시패널(126)의 어레이기판에 함께 형성되는 게이트-인-패널(gate in panel: GIP) 타입을 예로 들어 설명한다.
이러한 GIP 타입의 게이트구동부(124)는, 쉬프트레지스터(shift register)를 포함할 수 있는데, 쉬프트레지스터는 각각이 게이트전압을 출력하는 다수의 스테이지로 이루어지고, 다수의 스테이지는 현단 스테이지의 출력전압이 타단 스테이지에 입력되는 캐스케이드(cascade) 방식으로 연결될 수 있다.
터치표시패널(126)은, 데이터전압, 게이트전압 및 공통전압을 이용하여 영상을 표시하고, 터치송신전압 및 터치수신전압을 이용하여 터치를 감지하는데, 서로 교차하여 화소(P)를 정의하는 게이트배선(GL), 데이터배선(DL) 및 터치공통배선(TL)을 포함하고, 각 화소(P)는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)에 연결되는 액정커패시터(Cl) 및 스토리지커패시터(Cs)를 포함한다.
게이트배선(GL)은 게이트패드(138)를 통하여 게이트구동부(124)에 연결되고, 데이터배선(DL)은 데이터패드(148)를 통하여 터치데이터구동부(122)에 연결된다.
터치표시장치(110)가 유기발광다이오드 표시장치인 다른 실시예에서는, 터치표시패널(126)의 화소(P)가 스위칭 박막트랜지스터, 구동 박막트랜지스터, 스토리지 커패시터 및 발광다이오드를 포함할 수 있다.
여기서, 터치표시패널(126)은, 다수의 화소(P)가 배치되는 표시영역(DA)과, 게이트구동부(124), 게이트패드(138), 데이터패드(148) 및 다수의 링크배선이 배치되는 비표시영역(NDA)으로 구분할 수 있다.
특히, 터치표시패널(126)의 비표시영역(NDA)에는 터치데이터구동부(122)의 안정화 커패시터로 사용되는 제1 내지 제3패널커패시터(Cp1 내지 Cp3)가 배치된다.
예를 들어, 터치데이터구동부(122)는, 구동집적회로(driving integrated circuit: DIC)를 포함하는 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB) 또는 연성인쇄회로(flexible printed circuit: FPC)의 형태로 형성될 수 있는데, 제1 내지 제3패널커패시터(Cp1 내지 Cp3)는 게이트배선(GL), 데이터배선(DL), 터치공통배선(TL), 박막트랜지스터(T) 및 스토리지커패시터(Cs)와 동일한 공정을 통하여 터치표시패널(126)의 어레이기판에 형성되어 다수의 연결배선을 통하여 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 구동집적회로에 연결될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)에서는, 터치표시패널(110)의 비표시영역(NDA)에 다수의 안정화 커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 형성하고 다수의 안정화 커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 구동집적회로에 연결함으로써, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 여유공간을 확장하여 설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되는 안정화 커패시터를 생략하여 제조비용을 절감할 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되는 안정화 커패시터를 생략함으로써, 터치데이터구동부(122)의 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 크기를 감소시켜 터치표시장치(110)가 적용되는 휴대용 단말기의 배터리용 공간을 확장할 수 있으며, 그 결과 휴대용 단말기의 사용시간을 증가시킬 수 있다.
이러한 터치표시장치(110)용 어레이기판의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치용 어레이기판을 도시한 도면으로, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치용 어레이기판은, 표시영역(DA)의 박막트랜지스터(T)와, 비표시영역(NDA)의 게이트패드(138), 데이터패드(148) 및 제1 내지 제3패널커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 포함한다.
구체적으로, 기판(130) 상부의 표시영역(DA)의 화소(P)에는 반도체층(132)이 배치되고, 반도체층(132) 상부의 기판(130) 전면에는 게이트절연층(134)이 배치된다.
도시하지는 않았지만, 반도체층(132) 하부에는 차광패턴이 배치될 수 있다.
반도체층(132)은, 비정질실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정실리콘(polycrystalline silicon)으로 이루어질 수 있으며, 중앙부의 순수 실리콘의 액티브영역과, 양단부의 불순물 실리콘의 소스영역 및 드레인영역을 포함할 수 있다.
게이트절연층(134)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
반도체층(132)에 대응되는 게이트절연층(134) 상부에는 게이트전극(136)이 배치되고 비표시영역(NDA)의 게이트절연층(134) 상부에는 게이트패드(138) 및 제1하부전극(140)이 배치된다.
게이트전극(136)은 게이트배선(GL)에 연결되고, 게이트패드(138)는 게이트배선(GL)의 일단에 연결되는데, 게이트전극(136), 게이트패드(138) 및 제1하부전극(140)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금속물질로 이루어질 수 있다.
게이트전극(136), 게이트패드(138) 및 제1하부전극(140) 상부의 기판(130) 전면에는 층간절연층(142)이 배치되고, 층간절연층(142)은 반도체층(132)의 소스영역 및 드레인영역을 노출하는 소스콘택홀(142a) 및 드레인콘택홀(142b)을 갖는다.
층간절연층(142)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질 또는 포토아크릴(photo acryl), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
반도체층(132)에 대응되는 층간절연층(142) 상부에는 소스전극(144) 및 드레인전극(146)이 배치되고, 비표시영역(NDA)의 층간절연층(142) 상부에는 데이터패드(148), 제1상부전극(150) 및 제2하부전극(152)이 배치된다.
소스전극(144) 및 드레인전극(146)은 각각 소스콘택홀(142a) 및 드레인콘택홀(142b)을 통하여 반도체층(132)의 소스영역 및 드레인영역에 연결되고, 제1상부전극(150)은 제1하부전극(140)에 대응되도록 배치되는데, 소스전극(144), 드레인전극(146), 데이터패드(148), 제1상부전극(150) 및 제2하부전극(152)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금속물질로 이루어질 수 있다.
제1하부전극(140), 층간절연층(142) 및 제1상부전극(150)은 제1패널커패시터(Cp1)를 구성한다.
도시하지는 않았지만, 소스전극(144)은 데이터배선(DL)에 연결되고, 제1하부전극(140) 및 제1상부전극(150)은 연결배선을 통하여 터치데이터구동부(122)에 연결될 수 있다.
소스전극(144), 드레인전극(146), 데이터패드(148), 제1상부전극(150) 및 제2하부전극(152) 상부의 기판(130) 전면에는 평탄화층(154)이 배치된다.
평탄화층(154)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질 또는 포토아크릴(photo acryl), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
평탄화층(154) 상부의 표시영역(DA)의 화소(P)에는 터치공통배선(TL)이 배치되고, 제2하부전극(152)에 대응되는 평탄화층(154) 상부에는 제2상부전극(156)이 배치되고, 평탄화층(154) 상부의 비표시영역(NDA)에는 제3하부전극(158)이 배치된다.
터치공통배선(TL), 제2상부전극(156) 및 제3하부전극(158)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금속물질로 이루어질 수 있다.
제2하부전극(152), 평탄화층(154) 및 제2상부전극(156)은 제2패널커패시터(Cp2)를 구성한다.
터치공통배선(TL), 제2상부전극(156) 및 제3하부전극(158) 상부의 기판(130) 전면에는 제1보호층(160)이 배치되는데, 제1보호층(160)은 터치공통배선(TL)을 노출하는 터치공통 콘택홀(160a)을 갖는다.
표시영역(DA)의 화소(P)의 제1보호층(160) 상부에는 판(plate) 형상의 터치공통전극(162)이 배치되는데, 터치공통전극(162)은, 터치공통 콘택홀(160a)을 통하여 터치공통배선(TL)에 연결되고, 금속물질 또는 투명도전물질로 이루어질 수 있다.
터치공통전극(162) 상부의 기판(130) 전면에는 제2보호층(164)이 배치된다.
제1 및 제2보호층(160, 164)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질 또는 포토아크릴(photo acryl), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
제2보호층(164), 제1보호층(160) 및 평탄화층(154)은 드레인전극(146)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(164a)과 데이터패드(148)를 노출하는 데이터패드 콘택홀(164c)을 갖고, 제2보호층(164), 제1보호층(160), 평탄화층(154) 및 층간절연층(142)은 게이트패드(138)를 노출하는 게이트패드 콘택홀(164b)을 갖는다.
표시영역(DA)의 화소(P)의 제2보호층(164) 상부에는 화소전극(166)이 배치되고, 게이트패드(138), 데이터패드(148) 및 제3하부전극(158)에 대응되는 제2보호층(164) 상부에는 각각 게이트패드전극(168), 데이터패드전극(170) 및 제3상부전극(172)이 배치된다.
화소전극(166)은 하부의 터치공통전극(1620을 노출하는 다수의 개구를 포함하는 다수의 바(bar) 형상을 갖는다.
화소전극(166), 게이트패드전극(168), 데이터패드전극(170) 및 제3상부전극(172)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금속물질 또는 투명도전물질로 이루어질 수 있다.
화소전극(166)은 드레인전극 콘택홀(146)을 통하여 드레인전극(146)에 연결되고, 게이트패드전극(168)은 게이트패드 콘택홀(164b)을 통하여 게이트패드(138)에 연결되고, 데이터패드전극(170)은 데이터패드 콘택홀(164c)을 통하여 데이터패드(148)에 연결된다.
제3하부전극(158), 제1 및 제2보호층(160, 164) 및 제3상부전극(172)은 제3패널커패시터(Cp3)를 구성한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)에서는, 터치표시패널(110)의 표시영역(DA)의 게이트전극(136), 소스전극(144) 및 드레인전극(146), 터치공통배선(TL), 화소전극(166) 중 적어도 둘과 동일층, 동일물질로 이루어지는 하부전극 및 상부전극과 그 사이의 유전체층을 이용하여 터치표시패널(110)의 비표시영역(NDA)에 다수의 안정화 커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 형성하고 다수의 안정화 커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 구동집적회로에 연결함으로써, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 여유공간을 확장하여 설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되는 안정화 커패시터(예를 들어 약 1μF, 약 6.3V 내지 약 10V, 약 0.33mm 내지 약 0.35mm의 안정화 커패시터)를 생략하여 제조비용을 절감할 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되는 안정화 커패시터를 생략함으로써, 터치데이터구동부(122)의 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 크기를 감소시켜 터치표시장치(110)가 적용되는 휴대용 단말기의 배터리용 공간을 확장할 수 있으며, 그 결과 휴대용 단말기의 사용시간을 증가시킬 수 있다.
도 2의 실시예에서는 제1패널커패시터(Cp1)를 제1하부전극(140), 층간절연층(142) 및 제1상부전극(150)으로 구성하고, 제2패널커패시터(Cp2)는 제2하부전극(152), 평탄화층(154) 및 제2상부전극(156)으로 구성하고, 제3패널커패시터(Cp3)를 제3하부전극(158), 제1 및 제2보호층(160, 164) 및 제3상부전극(172)으로 구성하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제1하부전극(140), 층간절연층(142) 및 평탄화층(154) 및 제1하부전극(140)에 중첩되는 제2상부전극(156)으로 별도의 패널커패시터를 구성하거나, 제1하부전극(140), 층간절연층(142), 평탄화층(154) 및 제1 및 제2보호층(160, 164) 및 제1하부전극(140)에 중첩되는 제3상부전극(172)으로 별도의 패널커패시터를 구성하거나, 제2하부전극(152), 평탄화층(154) 및 제1 및 제2보호층(160, 164) 및 제2하부전극(152)에 중첩되는 제3상부전극(172)으로 별도의 패널커패시터를 구성할 수도 있다.
이러한 터치표시장치(110)용 어레이기판의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 3a 내지 도 3h은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체물질의 증착공정 및 노광식각공정(photolithographic process)을 통하여, 기판(130) 상부의 표시영역(DA)의 화소(P)에 반도체층(132)을 형성하고, 반도체층(132) 상부의 기판(130) 전면에 게이트절연층(134)을 형성한다.
이후, 금속물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 반도체층(132)에 대응되는 게이트절연층(134) 상부에 게이트전극(136)을 형성하고, 비표시영역(DA)의 게이트절연층(134) 상부에 게이트패드(138) 및 제1하부전극(140)을 형성한다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 무기절연물질 또는 유기절연물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 게이트전극(136), 게이트패드(138) 및 제1하부전극(140) 상부의 기판(130) 전면에 반도체층(132)의 소스영역 및 드레인영역을 노출하는 소스콘택홀(142a) 및 드레인콘택홀(142b)을 갖는 층간절연층(142)을 형성한다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 금속물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 표시영역(DA)의 화소(P)의 층간절연층(142) 상부에 소스콘택홀(142a) 및 드레인콘택홀(142b)을 통하여 반도체층(132)의 소스영역 및 드레인영역에 각각 연결되는 소스전극(144) 및 드레인전극(146)을 형성하고, 비표시영역(NDA)의 층간절연층(142) 상부에 데이터패드(148) 및 제2하부전극(152)을 형성하고, 제1하부전극(140)에 대응되는 층간절연층(142) 상부에 제1상부전극(150)을 형성한다.
제1하부전극(140), 층간절연층(142) 및 제1상부전극(150)은 제1패널커패시터(Cp1)를 구성한다.
도 3d에 도시한 바와 같이, 무기절연물질 또는 유기절연물질의 증착공정을 통하여, 소스전극(144), 드레인전극(146), 데이터패드(148), 제1상부전극(150) 및 제2하부전극(152) 상부의 기판(130) 전면에 평탄화층(154)을 형성한다.
이후, 금속물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 평탄화층(154) 상부의 표시영역(DA)의 화소(P)에 터치공통배선(TL)을 형성하고, 제2하부전극(152)에 대응되는 평탄화층(154) 상부에 제2상부전극(156)을 형성하고, 평탄화층(154) 상부의 비표시영역(NDA)에 제3하부전극(158)을 형성한다.
제2하부전극(152), 평탄화층(154) 및 제2상부전극(156)은 제2패널커패시터(Cp2)를 구성한다.
도 3e에 도시한 바와 같이, 무기절연물질 또는 유기절연물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 터치공통배선(TL), 제2상부전극(156) 및 제3하부전극(158) 상부의 기판(130) 전면에 터치공통배선(TL)을 노출하는 터치공통 콘택홀(160a)을 갖는 제1보호층(160)을 형성한다.
도 3f에 도시한 바와 같이, 금속물질 또는 투명도전물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 표시영역(DA)의 화소(P)의 제1보호층(160) 상부에 터치공통 콘택홀(160a)을 통하여 터치공통배선(TL)에 연결되는 터치공통전극(162)을 형성한다.
도 3g에 도시한 바와 같이, 무기절연물질 또는 유기절연물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 터치공통전극(162) 상부의 기판(130) 전면에 제2보호층(164)을 형성하는데, 제2보호층(164), 제1보호층(160) 및 평탄화층(154)은 드레인전극(146)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(164a)과 데이터패드(148)를 노출하는 데이터패드 콘택홀(164c)을 갖고, 제2보호층(164), 제1보호층(160), 평탄화층(154) 및 층간절연층(142)은 게이트패드(138)를 노출하는 게이트패드 콘택홀(164b)을 갖는다.
도 3h에 도시한 바와 같이, 금속물질 또는 투명도전물질의 증착공정 및 노광식각공정을 통하여, 표시영역(DA)의 화소(P)의 제2보호층(164) 상부에 화소전극(166)을 형성하고, 게이트패드(138), 데이터패드(148) 및 제3하부전극(158)에 대응되는 제2보호층(164) 상부에 각각 게이트패드전극(168), 데이터패드전극(170) 및 제3상부전극(172)을 형성한다.
화소전극(166)은 드레인전극 콘택홀(146)을 통하여 드레인전극(146)에 연결되고, 게이트패드전극(168)은 게이트패드 콘택홀(164b)을 통하여 게이트패드(138)에 연결되고, 데이터패드전극(170)은 데이터패드 콘택홀(164c)을 통하여 데이터패드(148)에 연결된다.
제3하부전극(158), 제1 및 제2보호층(160, 164) 및 제3상부전극(172)은 제3패널커패시터(Cp3)를 구성한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)에서는, 터치표시패널(110)의 표시영역(DA)의 게이트전극(136), 소스전극(144) 및 드레인전극(146), 터치공통배선(TL), 화소전극(166) 중 적어도 둘과 동일공정을 통하여 동일층, 동일물질로 이루어지는 하부전극 및 상부전극과 그 사이의 유전체층을 이용하여 터치표시패널(110)의 비표시영역(NDA)에 다수의 안정화 커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 형성하고 다수의 안정화 커패시터(Cp1 내지 Cp3)를 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 구동집적회로에 연결함으로써, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 여유공간을 확장하여 설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되는 안정화 커패시터(예를 들어 약 1μF, 약 6.3V 내지 약 10V, 약 0.33mm 내지 약 0.35mm의 안정화 커패시터)를 생략하여 제조비용을 절감할 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로에 장착되는 안정화 커패시터를 생략함으로써, 터치데이터구동부(122)의 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로의 크기를 감소시켜 터치표시장치(110)가 적용되는 휴대용 단말기의 배터리용 공간을 확장할 수 있으며, 그 결과 휴대용 단말기의 사용시간을 증가시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 터치표시장치 120: 타이밍제어부
122: 터치데이터구동부 124: 게이트구동부
126: 터치표시패널 138: 게이트패드
148: 데이터패드
Cp1, Cp2, Cp3: 제1, 제2 및 제3패널커패시터

Claims (11)

  1. 화소를 포함하는 표시영역과 상기 표시영역 주변의 비표시영역을 포함하는 기판과;
    상기 기판 상부에 배치되고, 서로 교차하여 상기 화소를 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 터치공통배선과;
    상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되고, 반도체층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 터치공통배선에 연결되는 터치공통전극과;
    상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극과;
    상기 기판 상부의 상기 비표시영역에 배치되고, 각각이 상기 게이트전극, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극, 상기 터치공통배선, 상기 화소전극 중 둘과 동일층, 동일물질로 이루어지는 상부전극 및 하부전극을 포함하는 다수의 패널커패시터
    를 포함하고,
    상기 게이트전극과 상기 소스전극 및 상기 드레인전극 사이에는 층간절연층이 배치되고,
    상기 다수의 패널커패시터는, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1하부전극과, 상기 층간절연층과, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1상부전극으로 구성되는 제1패널커패시터를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층과 상기 게이트전극 사이에는 게이트절연층이 배치되고,
    상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 상기 터치공통배선 사이에는 평탄화층이 배치되고,
    상기 터치공통배선과 상기 터치공통전극 사이에는 제1보호층이 배치되고,
    상기 터치공통전극과 상기 화소전극 사이에는 제2보호층이 배치되는 터치표시장치용 어레이기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 패널커패시터는,
    상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2하부전극과, 상기 평탄화층과, 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2상부전극으로 구성되는 제2패널커패시터와;
    상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3하부전극과, 상기 제1 및 제2보호층과, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3상부전극으로 구성되는 제3패널커패시터
    를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 게이트배선에 연결되고, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드와;
    상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 게이트패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드전극과;
    상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드와;
    상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 데이터패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드전극
    을 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 패널커패시터는 상기 데이터배선에 데이터전압을 공급하는 터치데이터구동부에 연결되는 터치표시장치용 어레이기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 게이트배선에 게이트전압을 공급하는 게이트구동부를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판.
  7. 표시영역과 비표시영역을 포함하는 기판 상부에 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 터치공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되고, 반도체층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 터치공통배선에 연결되는 터치공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 기판 상부의 상기 비표시영역에, 각각이 상기 게이트전극, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극, 상기 터치공통배선, 상기 화소전극 중 둘과 동일층, 동일물질로 이루어지는 상부전극 및 하부전극을 포함하는 다수의 패널커패시터를 형성하는 단계와;
    상기 게이트전극과 상기 소스전극 및 상기 드레인전극 사이에 층간절연층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 다수의 패널커패시터를 형성하는 단계는, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1하부전극과, 상기 층간절연층과, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제1상부전극으로 구성되는 제1패널커패시터를 형성하는 단계를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반도체층과 상기 게이트전극 사이에 게이트절연층을 형성하는 단계와;
    상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 상기 터치공통배선 사이에 평탄화층을 형성하는 단계와;
    상기 터치공통배선과 상기 터치공통전극 사이에 제1보호층을 형성하는 단계와;
    상기 터치공통전극과 상기 화소전극 사이에 제2보호층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 패널커패시터를 형성하는 단계는,
    상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2하부전극과, 상기 평탄화층과, 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제2상부전극으로 구성되는 제2패널커패시터를 형성하는 단계와;
    상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3하부전극과, 상기 제1 및 제2보호층과, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제3상부전극으로 구성되는 제3패널커패시터를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 게이트배선에 연결되고, 상기 게이트전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드를 형성하는 단계와;
    상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 게이트패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 게이트패드전극을 형성하는 단계와;
    상기 기판의 상기 비표시영역에 배치되고, 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드를 형성하는 단계와;
    상기 제2보호층 상부에 배치되고, 상기 데이터패드에 연결되고, 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 데이터패드전극을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 패널커패시터는,
    상기 제1하부전극과, 상기 층간절연층 및 상기 평탄화층과, 상기 제1하부전극에 중첩되고 상기 터치공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제4상부전극으로 구성되는 제4패널커패시터와;
    상기 제1하부전극과, 상기 층간절연층, 상기 평탄화층, 상기 제1 및 제2보호층과, 상기 제1하부전극에 중첩되고 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제5상부전극으로 구성되는 제5패널커패시터와;
    상기 제2하부전극과, 상기 평탄화층, 상기 제1 및 제2보호층과, 상기 제2하부전극에 중첩되고 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제6상부전극으로 구성되는 제6패널커패시터
    를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판.
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