KR102609423B1 - 터치 센서 일체형 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

터치 센서 일체형 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

터치 센서 일체형 표시 장치는 복수의 터치 구동 채널 및 복수의 터치 센싱 채널을 정의하는 복수의 공통 전극 블록을 포함한다. 터치 구동 채널은 공통 전극 블록의 층 아래에 배치된 터치 신호 배선을 통해 전기적으로 연결된 공통 전극 블록의 그룹으로 형성된다. 비표시 영역에 제공된 회로 TFT의 소스/드레인은 터치 신호 배선과 동일한 금속층으로 형성된다. 표시 영역에 제공된 화소 TFT의 소스/드레인은 터치 신호 배선의 금속층과 상이한 금속층으로 형성된다.

Description

터치 센서 일체형 표시 장치 및 이의 제조 방법{TOUCH SENSOR INTEGRATED DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 향상된 상호 정전용량(mutual capacitance) 터치 센싱을 위해 구성된 표시 장치에 관한 것이다.
터치 스크린들은 동작의 용이성 및 융통성으로 인해 다양한 전자 디바이스들에서 가장 대중적인 사용자 입력 메커니즘 중 하나이다. 이러한 터치 스크린은 스크린 상의 사용자에 의한 터치의 발생 및 위치를 식별하게 하여 전자 장치가 적절히 응답할 수 있게 한다. 종래에, 터치 스크린 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD) 및 유기 발광 표시 장치 (organic light emitting diode display; OLED)와 같은 평면 패널 디스플레이들의 전면 상에 놓인 터치 패널을 포함한다. 이러한 터치 패널은 실질적으로 투명한 기판 상에 행 및 열로 배열된 터치 구동 배선들 및 센싱 배선들을 구비한다. 터치 입력은, 사용자의 손가락과 같은 물체가 터치 패널을 터치할 때 정전용량의 변화에 의해 인식된다.
그러나, 이러한 별도의 정전용량식 터치 센서 패널을 씌우는 것은 표시 장치에 두께 및 중량을 증가시킬 수 있다. 이러한 이유로, 표시 패널 내에 터치 센서를 구현하기 위한 시도들이 이루어졌다. 그 결과, 표시 패널 내의 일부 구성요소들이 터치 센서를 구동하도록 구성되었다. 그러나, 표시 패널 상에 이미지들을 표시하는데 사용된 구성요소들을 또한 터치 센서의 일부로서 기능하도록 사용하는 것은 단점을 갖는다. 예를 들어, 표시 패널 내에서 터치 센서를 구현하기 위해 채택된 구성들은 원치 않는 기생 정전용량을 증가시킬 수 있고, 이로 인해, 불만족스러운 표시 품질을 유발할 수 있다. 이는 액정 분자들의 배향을 제어하기 위한 화소 전극 및 공통 전극이 액정층과 동일한 측면 상에 제공되는, 수평 전계 스위칭(in-plane-switching, IPS) 모드 및 전계 스위칭(fringe-field-switching, FFS) 모드 LCD 장치에서 특히 문제될 수 있다.
따라서, 표시 장치들 상의 터치 입력들을 센싱하기 위한 개선된 구성을 갖는 표시 장치들에 대한 수요가 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 발명자들은 이런 종래의 문제점에 대한 인식을 기초로 본 발명을 착안하여 터치 센서를 구현하기 위한 표시 패널 내의 구성요소들의 구성들과 관련된 표시 패널을 구현하였다. 표시 패널 내에 터치 센서를 구현하기 위해, 표시 패널 내의 일부 도전성 배선들 및/또는 전극들은 특정 시간들에 터치 입력들을 센싱하기 위해 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치는 표시 패널의 표시 영역에 제공된 복수의 화소들을 포함한다. 화소들 각각은 화소 전극에 연결된 화소 TFT(thin film transistor)를 포함한다. 표시 장치는 복수의 공통 전극 블록들로 세그먼트화된 공통 전극을 포함한다. 복수의 공통 전극 블록들은 표시 장치에 복수의 터치 구동 채널들 및 복수의 터치 센싱 채널들을 제공하도록 구성된다. 터치 구동 채널들 각각은 터치 신호 배선을 통해 서로 전기적으로 연결된 선택적인 공통 전극 블록들의 그룹으로 정의된다. 표시 장치는 표시 패널의 비표시 영역에 제공된 하나 이상의 회로 TFT들을 더 포함한다. 화소 TFT의 소스/드레인층 및 회로 TFT의 소스/드레인층은 상이한 금속층으로 형성된다.
일부 실시예들에서, 화소 TFT의 소스/드레인층은 제1 평탄화층 상에 제공되는 반면 회로 TFT의 소스/드레인층은 제1 평탄화층 아래에 제공된다.
일부 실시예들에서, 제2 평탄화층은 화소 TFT의 소스/드레인층 상에 제공될 수 있다. 화소 전극의 층 및 공통 전극 블록들의 층은 제2 평탄화층 상에 제공된다.
일부 실시예들에서, 회로 TFT의 소스/드레인층은 터치 신호 배선과 같은 금속층으로 형성될 수 있다.
개선된 구성은, 데이터 배선과 TFT의 게이트 간의 원치 않는 정전용량 커플링(capacitance coupling)을 감소시키고, 또한 표시 장치의 터치 센싱 정확도를 개선하도록 크로스 토크 혼선(cross talk)를 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 터치 센서 일체형 표시 장치의 개략적인 예시도이다.
도 2a는 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 평면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 3a는 더미 터치 신호 배선이 배치되는 영역에서 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 평면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 4는 표시 패널의 비표시 영역에서 라우팅된 터치 신호 배선들의 예시적인 구성을 예시하는, 도 1에 도시된 선 D-D'에 대한 단면도이다.
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 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 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 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 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.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 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.
이하의 설명은 터치 구동 블록들 및 공통 전극 블록들(예를 들어, 공통 전극들)이 화소 전극들과 함께 하부 기판에 형성되는, LCD, 특히 IPS(In-Plane-Switching) 모드 LCD 및/또는 FFS(Fringe-Field-Switching) 모드 LCD의 맥락에서 기술된 실시예들을 포함한다.
예시적인 실시예들은 x축 방향 및 y축 방향을 각각 수평 방향(행 방향)과 수직 방향(열 방향)과 동일시 할 수 있는 직교 좌표계(Cartesian coordinate)를 참조하여 설명될 수 있다. 그러나, 특정 좌표 시스템은 단지 명확성을 위해 참고하는 것일 뿐이며, 특정 방향 또는 특정 좌표 시스템의 구조의 방향을 제한하는 것이 아님이, 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.
당업자에게 용이하게 이해되는 바와 같이, 용어 “배선”은 때때로 단순히 도전성 경로를 지칭하도록 사용되고, 완전히 선형인 구조체들로 제한되지 않고, 다양한 상이한 형상들, 사이즈들, 물질들, 등의 도전성 경로들을 포함한다는 것이 이해될 것이다.
또한, 비록 예시적인 실시예의 설명에 특정 물질 및 물질의 종류가 포함될 수 있으나, 동일한 기능을 수행하는 다른 물질도 사용될 수 있음이 당업자에게 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이하 실시예들에 기재된 “도전층”은 금속, 탄소계 물질, 복합 도전성 물질 등과 같은 전기적으로 도전성 물질로 형성된 층 및 적층 구조일 수 있음이 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 터치 센서 일체형 표시 장치의 개략적인 예시도이다. 도 1을 참조하면, 터치 센서 일체형 표시 장치는 표시 패널, 게이트 드라이버(120), 데이터 드라이버(125) 및 터치 드라이버(130)를 포함한다.
게이트 드라이버(120)는 게이트 배선들에 스캔 신호들을 제공하고, 데이터 드라이버(125)는 데이터 배선들에 데이터 신호들을 제공한다. 터치 드라이버(130)는 터치 구동 채널들에 제공되는 터치 구동 신호를 생성한다. 일부 실시예들에서, 터치 드라이버(130)는 FPCB(flexible printed circuit board)를 통해 표시 패널에 연결될 수 있는 별도의 회로 상에 제공될 수 있다. 또한, 일부 다른 실시예들에서, 터치 드라이버(130) 및 데이터 드라이버(125)는 동일한 FPCB 상에 제공될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 터치 드라이버(130)는 데이터 드라이버(125)의 일부로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동 집적 회로(Data D-IC) 칩은 터치 드라이버(130)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(120)는 별도의 회로로서 제공될 수 있고 FPCB를 통해 패널에 부착될 수 있다. 또한, 게이트 드라이버(120)는 게이트 구동 집적 회로(Gate D-IC)로서 제공될 수 있고, 표시 패널 바로 위에 부착될 수도 있다. 또한, 게이트 드라이버(120)는 표시 패널 상의 복수의 TFT들로 구현될 수 있다.
표시 패널의 화소들의 동작 시, 공통 전극 및 화소 전극은, 액정 분자들을 제어하기 위해 표시 패널에 전기장을 생성하도록, 공통 전압 및 화소 전압이 각각 인가된다. 표시 장치의 터치 센서는 상호 정전용량(mutual capacitance)에 기초할 수 있다. 상호 정전용량 기반 터치 센서는 매트릭스 패턴으로 배열된 복수의 터치 구동 채널들(즉, TX 채널들) 및 복수의 터치 센싱 채널들(즉, RX 채널들)을 포함한다. 예를 들어, 터치 구동 채널(TX 채널)들은 행들로 형성되는 반면 터치 센싱 채널(RX 채널)들은 열들로 형성될 수 있다(예를 들어, 직교 형태). RX 채널들은 TX 채널들을 가로질러 연장된다.
표시 패널 내에서 터치 센서를 구현하기 위해, 화소들을 동작시키는데 사용되는 공통 전극은 복수의 공통 전극 블록들로 세그먼트화된다(segmented). TX 채널 각각은 일 방향으로 배열된 복수의 공통 전극 블록들을 전기적으로 연결함으로써 정의된다. RX 채널 각각은 공통 전극 블록으로 형성될 수 있거나 TX 채널을 형성하는 공통 전극 블록들의 배열에 직교하는 방향으로 배열된 공통 전극 블록들의 그룹에 의해 정의될 수 있다. 표시 패널에서 TX 채널 및 RX 채널의 수는 요구되는 터치 감도 해상도에 따라 결정될 수 있다.
동작시, TX 채널은 전압 소스 및/또는 터치 구동 신호 소스에 전기적으로 연결되고, RX 채널은 터치 드라이버(130)에 연결된다. 터치 센싱 동작 동안, 터치 구동 신호(예를 들어, AC 파형)는 TX 채널을 형성하는 공통 전극 블록들의 그룹에 제공된다. TX 채널에 터치 구동 신호를 제공하는 함으로써, TX 채널과 RX 채널의 교차점들에서 정전용량성 커플링(capacitive coupling)이 형성된다.
표시 패널 상에서 이루어진 터치 입력은 TX 채널과 RX 채널의 교차점에서 정전용량성 커플링을 변화시키고, RX 채널에 의해 전달되는 전압 및/또는 전류를 변화시킨다. 로(raw) 상태 또는 적어도 일부 프로세싱된 형태의 이 정보는 표시 패널 상에서 터치 입력들의 위치들을 결정하도록 사용될 수 있다. 터치 드라이버(130)는 복수의 위치 감지 (multipoint sensing)를 제공하도록 TX 채널들과 RX 채널들의 교차점들 각각에 대해 이 동작을 고속으로 수행한다.
도 1에 도시된 예에서, TX 채널 각각은 행 방향(X-축)으로 배열된 공통 전극 블록들의 그룹에 의해 정의되고, RX 채널 각각은 열 방향(Y-축)으로 연장하는 직사각형 형상을 갖는 단일 공통 전극 블록에 의해 정의된다. 그러나, TX 채널 및 RX 채널에 대한 공통 전극 블록들의 배열은, 이와 같이 제한되지 않고, 표시 패널의 TX 채널들 및 RX 채널들의 목표된 레이아웃에 따라 달라질 수 있다. 표시 패널을 가로지르는 단일 행으로 배열된 공통 전극 블록들 전부는 단일 TX 채널을 형성하지만, 단일 TX 채널을 형성하는 공통 전극 블록들의 수는 표시 패널의 터치 스캐닝 빈도 및 터치 스캐닝 해상도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 복수의 TX 채널들은 공통 전극 블록들의 그룹들의 각각의 수에 의해 단일 행으로 정의될 수 있다.
도 1에서, RX 채널은 TX 채널들에 직교로 연장하는 단일 공통 전극 블록에 의해 정의된다. 그러나, 일부 실시예들에서, RX 채널 각각은 열 방향으로 배열된 복수의 공통 전극 블록들에 의해 정의될 수 있다. 또한, 열 방향으로 배열된 복수의 공통 전극들은 단일 열의 2 이상의 RX 채널들을 정의할 수도 있다.
패널의 엣지(edge)에서 터치 센싱 능력 및 정확도를 개선하기 위해, 액티브 영역의 두 측면 엣지들(즉, 좌측 단부 및 우측 단부)의 가장 먼 단부들에서의 공통 전극 블록들은 RX 채널들로서 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 매우 작은 터치 지점(예를 들어, 2.5Φ)을 갖는 물체에 의해 이루어진 터치 입력들이 표시 패널의 엣지들에서 인식될 수 있다.
터치 센싱 능력의 퍼포먼스를 더 개선하기 위해, 엣지들에서 RX 채널들을 형성하는 공통 전극 블록들의 폭은 표시 패널의 다른 영역들의 다른 공통 전극 블록들의 폭과 상이할 수 있다.
표시 패널의 상부 엣지 및 하부 엣지에서 터치 센싱 정확도를 개선하기 위해, 표시 패널의 상부 엣지 및 하부 엣지에서 공통 전극 블록들은 표시 패널의 다른 영역들의 다른 공통 전극 블록들과 비교하여 감소된 높이를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 보다 좁은 TX 채널들은 표시 패널의 탑 엣지 및 바텀 엣지에 제공될 수 있다. 표시 패널에서 TX 채널들 및 RX 채널들의 수는 액티브 영역의 공통 전극 블록들의 배열 및 사이즈들(즉, 폭 및 높이)에 따라 조정될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 구동 신호들은 터치 드라이버(130)로부터 TX 채널들로 제공될 수 있고, 그리고 도전성 배선들을 통해 표시 패널의 비표시 영역에서 라우팅될(routed) 수 있다. 터치 드라이버(130)로부터 도전성 배선 각각은 비표시 영역들에서 라우팅될 수 있고, TX 채널을 형성하는 공통 전극 블록들의 그룹의 공통 전극 블록에 연결될 수 있다. 유사하게, RX 채널들로부터의 신호들은 표시 패널의 비표시 영역에서 라우팅된 도전성 배선들을 통해 터치 드라이버(130)로 제공된다.
TX 채널을 형성하는 공통 전극 블록들의 그룹 사이의 연결은, 공통 전극 블록들의 층 아래의 수평 방향(즉, X-방향)으로 연장하는 터치 신호 배선에 의해 이루어진다. TX 채널의 공통 전극 블록들 각각은 공통 전극 블록들의 층과 터치 신호 배선 사이의 다수의 절연층들을 관통하는 하나 이상의 컨택홀들을 통해 터치 신호 배선에 연결된다. 터치 신호 배선은 RX 채널의 공통 전극 블록을 바이패스한다(bypass). 이러한 방식으로, 수평으로 배열된 TX 채널들 및 수직으로 배열된 RX 채널들이 동일한 층에 제공될 수 있다.
도 2a는 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 평면도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 개략적인 단면도이다. 도 2c는 도 2a에 도시된 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 화소는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)의 교차점에서 정의된다. 화소는 TFT를 포함한다. TFT의 게이트는 게이트 배선(GL)에 연결되고, TFT의 소스는 데이터 배선(DL)에 연결된다. TFT의 드레인은 화소 전극(PXL)에 연결된다.
게이트는 TFT의 반도체층(ACT) 상에 제공되고, 게이트 절연층(GI)의해 서로 절연된다. 본 개시에서, 게이트(및 게이트 배선(GL))의 금속층은 제1 금속층으로서 지칭될 수 있다. 층간 유전체층(ILD) 및 제1 평탄화층(PLN1)은 TFT의 게이트 위에 제공된다. TFT의 소스 및 드레인의 금속층은 제1 평탄화층(PLN1) 상에 제공되고, 제1 평탄화층(PLN1) 및 층간 유전체층(ILD)을 관통하는 하부 컨택홀들을 통해 반도체층의 소스 영역 및 드레인 영역과 접촉한다. 제1 평탄화층(PLN1) 위에 화소 TFT의 소스/드레인 금속을 배치하는 것은, 표시 패널에서 터치 센싱 정확도를 개선하도록, 데이터 배선(DL)과 TFT의 게이트 사이의 원치 않는 정전용량 커플링을 감소시키고 혼선을 감소시킨다.
제2 평탄화층(PLN2)은 화소 영역의 TFT의 소스/드레인 금속 위에 제공되고, 공통 전극(Vcom) 및 화소 전극(PXL)은 제2 평탄화층(PLN2) 상에 제공된다는 것을 주목해야 한다. 패시베이션층(PAS)은, 공통 전극(Vcom)의 층과 화소 전극(PXL)의 층을 서로 절연시키기 위해 공통 전극(Vcom)의 층과 화소 전극(PXL)의 층 사이에 제공된다. 따라서, 화소 전극(PXL)은 제2 평탄화층(PLN2) 및 패시베이션층(PAS)을 관통하도록 형성된 상부 컨택홀을 통해 TFT의 드레인과 접촉하고, 드레인은 제1 평탄화층(PLN1)을 관통하도록 형성된 하부 컨택홀을 통해 반도체층(ACT)의 드레인 영역과 접촉한다.
공통 전극(Vcom) 및 화소 전극(PXL)은, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광이 전극들을 통과할 수 있도록, ITO(indium-tin-oxide) 등과 같은, 투명 도전성 물질로 형성된다. 공통 전극 블록 전체에 추가 도전성 경로들을 제공하기 위해, 저 저항 금속층이 공통 전극(Vcom) 상에 제공될 수 있다. 공통 전극(Vcom) 상의 저 저항 금속층은 화소의 개구율을 유지하도록 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 저 저항 금속층은 공통 전극 블록 내에 그리드(grid) 패턴으로 제공될 수 있다. 그리드 패턴의 수직 배선들은 수직 배선의 적어도 일부 부분과 데이터 배선(DL)이 서로 중첩하도록 데이터 배선들(DL) 상에 제공될 수 있다. 또한, 그리드 패턴의 수평 배선들은 그리드의 수평 배선의 적어도 일부 부분과 터치 신호 배선이 서로 중첩되도록 터치 신호 배선들 상에 제공될 수 있다.
터치 신호 배선은 제1 평탄화층(PLN1) 아래에 배치되지만 게이트 금속층 위에 배치된다. 즉, 터치 신호 배선은 화소 영역에서 TFT의 게이트 금속층 및 소스/드레인 금속층과 상이한 금속층으로 형성된다. 따라서, 본 발명에서, 게이트 금속층은 제1 금속층으로서 지칭될 수 있고, 터치 신호 배선의 금속층은 제2 금속층으로서 지칭될 수 있고, 화소 TFT의 소스/드레인 금속층은 제3 금속층으로 지칭될 수 있고, 공통 전극 블록들의 층 상의 저 저항 금속층은 표시 패널의 제4 금속층으로 지칭될 수 있다.
도 2a 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제3 금속층은 제1 평탄화층(PLN1) 상에 브릿지(bridge)를 제공하도록 패터닝될 수 있다. 브릿지는 제1 평탄화층(PLN1)의 컨택홀을 통해 터치 신호 배선과 접촉할 수 있다. 또한, 브릿지는 제2 평탄화층(PLN2)을 관통하는 컨택홀을 통해 저 저항 도전성 배선(즉, 그리드의 수평 배선) 또는 공통 전극 블록과 접촉할 수도 있다.
터치 신호 배선들은, 동작하는 화소들에서 표시 균일성을 유지하기 위해 표시 패널 전체에서 균일하게 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 터치 신호 배선은 수직 방향으로 바로 인접한 2개의 화소들 사이에 배열될 수 있다. 일부 경우들에서, 터치 신호 배선은 그리드 패터닝된 제4 금속층의 수평 배선들 각각의 아래에 제공될 수 있다. 따라서, 여러 터치 신호 배선들은 공통 전극 블록 아래에서 연장하도록 배열될 수 있고, 표시 패널에서 TX 채널들을 형성하는 공통 전극 블록들 각각은 상기 설명된 구성들에 의해 복수의 터치 신호 배선들에 연결될 수 있다. 터치 신호 배선들을 배치하는 대신, 더미 라인들이 표시 패널에서 디스플레이 균일성을 유지하도록 사용될 수 있다.
도 3a는 더미 터치 신호 배선이 배치되는 영역에서 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 평면도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 표시 패널의 예시적인 구성을 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 게이트 배선(GL), 데이터 배선(DL), TFT 및 그리드 패터닝된 제4 금속층의 배열은 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명된 바와 동일할 수 있다. 그러나, 도 3a 및 도 3b에 도시된 영역에서, 더미 배선이 터치 신호 배선 대신 제공된다. 더미 배선 및 터치 신호 배선은 제1 평탄화층(PLN1) 아래에 배치된 제2 금속층으로 형성된다. 그러나, 더미 배선은 복수의 플로팅(floating)된 도전성 배선의 일부분들로서 제공될 수 있다. 공통 전극 블록은 더미 배선에 연결될 필요가 없기 때문에, 제1 평탄화층(PLN1) 과 제2 평탄화층(PLN2) 사이의 브릿지 금속은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 이 영역에 제공될 수 있다.
도 4는 표시 패널의 비표시 영역에서 라우팅된 터치 신호 배선들의 예시적인 구성을 설명하는, 도 1에 도시된 선 D-D'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제3 금속층(즉, 화소 TFT의 소스/드레인 금속층)으로 형성된 도전성 배선들의 세트가 제1 평탄화층(PLN1) 상에 제공되고, 세트의 도전성 배선 각각은 제1 평탄화층(PLN1)의 컨택홀을 통해 터치 신호 배선과 접촉한다. 제4 금속층(즉, 화소 영역의 그리드 패터닝된 저 저항 금속층)으로 형성된 도전성 배선들의 또 다른 세트는 제2 평탄화층(PLN2) 상에 제공되고, 제2 세트의 도전성 배선 각각은 제3 금속층에 의해 제공된 도전성 배선과 접촉한다. 터치 신호 배선을 그 위에 배치된 추가 도전성 배선들과 연결함으로써, 저 전기 저항 도전성 경로들이 터치 드라이버(130)와 TX 채널의 공통 전극 블록들 사이에 제공될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 표시 장치의 게이트 드라이버는 비표시 영역에 배치된 복수의 TFT들로 구현될 수 있다. 도 4에서, 간결성을 위해 단일 TFT만이 예시적으로 도시된다. 상기 설명된 화소 TFT와 달리, 표시 패널의 비표시 영역에서 게이트 드라이버 또는 다른 회로들을 구현하기 위한 TFT는, 터치 신호 배선과 동일한 금속층인 제2 금속층으로 형성된 소스 및 드레인을 갖는다. 제1 평탄화층(PLN1) 아래에 전체 TFT를 배치하는 것은 열 및 수분으로부터 TFT를 보호하는 관점에서 보다 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널의 표시 영역에 제공된 복수의 화소로서, 복수의 화소 각각은 화소 전극에 연결된 화소 TFT(thin film transistor)를 갖는, 복수의 화소; 복수의 터치 구동 채널(TX 채널) 및 복수의 터치 센싱 채널(RX 채널)을 제공하는 복수의 공통 전극 블록으로서, 복수의 터치 구동 채널(TX 채널) 각각은 터치 신호 배선을 통해 서로 전기적으로 연결된(linked) 선택적인 공통 전극 블록의 그룹으로 정의되는, 복수의 공통 전극 블록; 및 표시 패널의 비표시 영역에 제공된 하나 이상의 회로 TFT로서, 화소 TFT의 소스/드레인층과 회로 TFT의 소스/드레인층은 상이한 금속층으로 이루어진, 하나 이상의 회로 TFT을 포함한다.
화소 TFT의 소스/드레인층은 제1 평탄화층 상에 있고, 회로 TFT의 소스/드레인층은 제1 평탄화층 아래에 있을 수 있다.
화소 TFT의 소스/드레인층을 덮는 제2 평탄화층을 더 포함할 수 있다.
회로 TFT의 소스/드레인층은 터치 신호 배선과 동일한 금속층으로 이루어질 수 있다.
복수의 공통 전극 블록 각각의 상부 표면 상에 있고 그리드 패턴 형상의 도전성 배선을 더 포함할 수 있다.
제1 평탄화층과 제2 평탄화층 사이에 개재된 브릿지(bridge)를 더 포함하고, 터치 신호 배선은 제1 평탄화층의 컨택홀을 통해 브릿지와 접촉하고, 공통 전극 블록 상의 그리드 패턴 형상의 도전성 배선은 제2 평탄화층의 컨택홀을 통해 브릿지와 접촉할 수 있다.
그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 수직 배선은, 그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 수직 배선의 적어도 일부 부분과 데이터 배선이 서로 중첩하도록 데이터 배선 상에 배열될 수 있다.
그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 수평 배선은, 그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 수평 배선의 적어도 일부 부분과 데이터 배선이 서로 중첩하도록 터치 신호 배선 상에 배열될 수 있다.
터치 구동 채널(TX 채널)을 정의하기 위해 선택적인 공통 전극 블록의 그룹을 연결하기 위한 터치 신호 배선은 복수의 터치 센싱 채널(RX 채널)을 바이패스(bypass)하도록 배열될 수 있다.
적어도 2개의 터치 구동 채널(TX 채널)은 단일 행으로 배열된 공통 전극 블록으로 정의될 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.
120: 게이트 드라이버
125: 데이터 드라이버
130: 터치 드라이버
LS: 차광층
DL: 데이터 배선
GL: 게이트 배선
ACT: 반도체층
PXL: 화소 전극
CT_U: 상부 컨택홀
CT_L: 하부 컨택홀
VCOM: 공통 전극
PAS: 패시베이션층
PLN1: 제1 평탄화층
PLN2: 제2 평탄화층
ILD: 층간 유전체층
GI: 게이트 절연층
M1: 제1 금속층
M2: 제2 금속층
M3: 제3 금속층
M4: 제4 금속층

Claims (10)

  1. 표시 패널의 표시 영역에 제공된 복수의 화소로서, 상기 복수의 화소 각각은 화소 전극에 연결된 화소 TFT(thin film transistor)를 갖는, 상기 복수의 화소;
    복수의 터치 구동 채널 및 복수의 터치 센싱 채널을 제공하는 복수의 공통 전극 블록으로서, 상기 복수의 터치 구동 채널 각각은 터치 신호 배선을 통해 서로 전기적으로 연결된 선택적인 공통 전극 블록의 그룹으로 정의되는, 상기 복수의 공통 전극 블록;
    표시 패널의 비표시 영역에 제공된 하나 이상의 회로 TFT로서, 상기 화소 TFT의 소스/드레인층과 상기 회로 TFT의 소스/드레인층은 상이한 금속층으로 이루어진, 상기 하나 이상의 회로 TFT;
    상기 회로 TFT의 상기 소스/드레인층 상에 있고, 상기 화소 TFT의 상기 소스/드레인층 아래에 있는 제1 평탄화층; 및
    상기 화소 TFT의 상기 소스/드레인층을 덮는 제2 평탄화층을 포함하는, 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 회로 TFT의 상기 소스/드레인층은 상기 터치 신호 배선과 동일한 금속층으로 이루어진, 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 공통 전극 블록 각각의 상부 표면 상에 있고 그리드(grid) 패턴 형상의 도전성 배선을 더 포함하는, 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층과 상기 제2 평탄화층 사이에 개재된 브릿지(bridge)를 더 포함하고, 상기 터치 신호 배선은 상기 제1 평탄화층의 컨택홀을 통해 상기 브릿지와 접촉하고, 상기 공통 전극 블록 상의 상기 그리드 패턴 형상의 도전성 배선은 상기 제2 평탄화층의 컨택홀을 통해 상기 브릿지와 접촉하는, 표시 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 수직 배선은, 상기 그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 상기 수직 배선의 적어도 일부 부분과 데이터 배선이 서로 중첩하도록 상기 데이터 배선 상에 배열된, 표시 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 수평 배선은, 상기 그리드 패턴 형상의 도전성 배선의 상기 수평 배선의 적어도 일부 부분과 데이터 배선이 서로 중첩하도록 상기 터치 신호 배선 상에 배열된, 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 구동 채널을 정의하기 위해 상기 선택적인 공통 전극 블록의 그룹을 연결하기 위한 상기 터치 신호 배선은 상기 복수의 터치 센싱 채널을 바이패스(bypass)하도록 배열된, 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    적어도 2개의 터치 구동 채널은 단일 행으로 배열된 상기 공통 전극 블록으로 정의되는, 표시 장치.
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