KR20140087431A - 터치센서 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판 - Google Patents

터치센서 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 표시영역 내에 다수의 화소영역을 그룹으로 하는 다수의 터치블럭이 정의된 기판 상의 각 화소영역의 경계에 서로 교차하며 형성된 게이트 및 데이터 배선과; 각 화소영역 내에 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 각 화소영역에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 사이로 화소영역의 경계에 대응하여 일 방향으로 형성된 터치배선과; 상기 화소전극과 터치배선 위로 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 터치블록별로 분리 형성되며, 각 화소영역에 대응하여 바 형태의 다수의 제 1 개구가 구비되며, 상기 제 1 개구와 동일한 형태로 상기 터치배선에 대해 제 2 개구가 형성된 것이 특징인 공통전극을 포함하는 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.

Description

터치센서 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판{Touch sensor in-cell type liquid crystal display device and method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 터치배선에 의한 커패시턴스를 최소화하여 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치센서 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이들 두 기판 사이에 액정을 개재하는 셀 공정을 거쳐 완성된다.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 설명하면, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.
그리고, 도면상에 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제(sealant) 등으로 봉함된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 구비되어 있다.
또한, 어레이 기판의 외측면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 액정표시장치는 화소전극과 공통전극의 배치 방법에 대해 TN모드, 횡전계 모드, 프린지 필드 스위칭 모드로 동작된다.
한편, 전술한 구성을 갖는 액정표시장치는 TV, 프로젝터, 휴대폰, PDA 등 다양한 응용제품에 이용되고 있으며, 이러한 응용제품들은 최근에 화면을 터치하여 동작할 수 있도록 터치 기능이 기본적으로 장착되고 있는 실정이다.
이때, 이렇게 터치 기능이 내장된 액정표시장치를 터치 인셀 타입 액정표시장치라 칭하고 있다.
따라서, 터치 기능이 없는 일반적인 액정표시장치 대비 터치 기능이 구비되는 터치 인셀 타입 액정표시장치는 전술한 구성요소 일례로 게이트 및 데이터 배선 이외에 추가적으로 터치 시 이를 감지하는 다수의 터치 블록과 이와 연결된 터치배선의 구성이 요구되고 있다.
도 2는 종래의 터치 기능이 내장된 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 표시영역 일부에 대한 평면도로서 터치배선과 이의 주변 구성요소를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도로서 화소전극과 공통전극이 형성된 부분만을 도시한 도면이다.
도시한 바와같이, 터치배선이 일 방향으로 연장하고 있으며, 이와 중첩하며 각 화소영역에 대응하여 다수의 바(bar) 형태의 개구(op)를 갖는 공통전극(65)이 티치블록 별로 분리 형성되고 있다.
이때, 상기 터치배선(56)은 화소전극(53)이 형성되는 동일한 구성요소 일례로 제 1 보호층(50) 상에 형성되고 있으며, 상기 화소전극(53) 위로 제 2 보호층(60)을 개재하여 상기 공통전극(65)이 형성되고 있다.
한편, 전술한 바와같이, 화소전극(53)과 공통전극(65)이 제 2 보호층(60)을 기준으로 이의 하부 및 상부에 구비되어 상기 두 전극(53, 65)이 마주하는 구성을 이루는 어레이 기판(90)은 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(90)이 되고 있다.
이러한 구성을 갖는 액정표시장치용 어레이 기판(90)은 표시장치로서의 표시성능 향상을 위해서는 상기 제 2 보호층(60)의 두께를 되도록 얇게 하는 동시에 유전율이 큰 재료를 사용하여 상기 화소전극(53)과 제 2 보호층(60)과 공통전극(65)에 의해 구현되는 스토리지 용량을 확보해야 한다.
하지만, 터치 성능의 관점에서는 상기 제 2 보호층(60)은 두껍고 유전율은 작은 재료를 사용해야 상기 터치배선(56)과 이와 중첩하는 공통전극(65)에 기인하는 기생 커패시턴스 로드를 저감시켜 터치 감도(시그널 레벨)를 향상시킬 수 있다.
따라서, 종래의 프린지 필드 스위칭 모드로 동작하는 액정표시장치용 어레이 기판의 구성을 이용하여 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판을 구현하는 경우 터치 감도가 저하되는 문제가 발생되고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 공통전극과 화소전극 간의 스토리지 커패시턴스는 일반적인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 수준을 유지하면서 터치배선과 공통전극 간에 발생되는 기생 커패시턴스를 줄여 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 표시영역 내에 다수의 화소영역을 그룹으로 하는 다수의 터치블럭이 정의된 기판 상의 각 화소영역의 경계에 서로 교차하며 형성된 게이트 및 데이터 배선과; 각 화소영역 내에 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 각 화소영역에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 사이로 화소영역의 경계에 대응하여 일 방향으로 형성된 터치배선과; 상기 화소전극과 터치배선 위로 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 터치블록별로 분리 형성되며, 각 화소영역에 대응하여 바 형태의 다수의 제 1 개구가 구비되며, 상기 제 1 개구와 동일한 형태로 상기 터치배선에 대해 제 2 개구가 형성된 것이 특징인 공통전극을 포함한다.
이때, 상기 제 2 개구는 하나의 터치블록 내의 위치하는 공통전극에 있어 상기 제 2 개구의 길이 방향으로 배치된 화소영역의 개수만큼 상기 각 화소영역 별로 이격하며 형성된 것이 특징이다.
그리고 상기 터치배선은 상기 데이터 배선 또는 상기 게이트 배선과 중첩하며 형성된 것이 특징이다.
또한 상기 터치배선은 상기 각 터치블록 중 어느 하나의 터치블록 내에 구비된 공통전극과 연결된 것이 특징이며, 이때, 상기 제 1 보호층에는 상기 터치배선을 노출시키는 터치 콘택홀이 구비되며, 상기 터치 콘택홀을 통해 상기 터치배선과 상기 각 터치블록 중 어느 하나의 터치블록 내에 구비된 공통전극은 서로 접촉하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 박막트랜지스터를 덮으며 평탄한 표면을 갖는 제 2 보호층이 형성되며, 상기 화소전극과 터치배선은 상기 제 2 보호층 상에 형성되며, 상기 제 2 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구비되며 상기 화소전극과 상기 드레인 전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 서로 접촉하는 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은 각 터치블럭 내에 구비되는 공통전극과 터치배선과의 중첩면적이 줄임으로서 터치블록 내에서 터치배선과 공통전극이 중첩 형성됨에 기인하는 기생용량을 저감시키며, 터치블록 상호간의 커패시턴스 로드가 감소되는 효과를 갖는다.
또한, 이렇게 터치 배선과 다른 터치블럭 내의 공통전극간의 커패시턴스 로드가 감소되는 경우 사용자의 터치 시 발생하는 시그널 레벨(터치 감도)을 증가시킴으로서 터치 센싱 회수를 감소시킬 수 있으므로 구동 파워를 감소시키는 효과를 갖는다.
나아가 터치 센싱 회수를 감소시키면 터치 구동 시간을 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 대면적의 표시영역을 갖는 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 구현이 가능한 장점을 갖는다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.
도 2는 종래의 터치 기능이 내장된 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 표시영역 일부에 대한 평면도로서 터치배선과 이의 주변 구성요소를 도시한 도면.
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도로서 화소전극과 공통전극이 형성된 부분만을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 개략적인 평면도.
도 5는 도 4의 A영역에 대한 확대도.
도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 개략적인 평면도이며, 도 5는 도 4의 A영역에 대한 확대도이며, 도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서, 표시영역은 다수의 화소영역(P)으로 포함하여 구성되고 있다.
또한, 상기 다수의 화소영역(P)으로 구성되는 상기 표시영역에는 상하로 이웃하는 복수개의 화소영역(P)을 하나의 그룹으로 하여 블록화되어 터치블록(TB)을 형성하고 있으며, 이러한 복수개의 화소영역(P)을 하나의 그룹으로 하여 이루어진 각 터치블록(TB)에 대응하여 분리된 형태의 공통전극(170)이 형성되고 있다.
이러게 터치블록(TB) 별로 분리된 공통전극(170) 간에는 이들 공통전극(170)을 통해 터치 시 변화되는 커패시턴스의 로드 변화를 감지하여 센싱회로로 전달하는 터치배선이 상기 공통전극(170) 하부에 배치되고 있으며, 이러한 터치블록 별로 분리된 공통전극(170)과 상기 터치배선(165)은 선택적으로 연결되고 있다.
즉, 상기 터치배선(165)은 일례로 어느 하나의 터치블록(TB) 일례로 제 1 터치블록의 내에 위치하는 공통전극(170)과 터치 콘택홀(tch) 등을 통해 연결되는 경우 상기 제 1 터치블록의 공통전극(170) 이외의 타 터치블록(TB)의 공통전극(170)과는 연결되지 않고 있다.
즉, 상기 터치배선(165)은 이와 연결된 상기 제 1 터치블록의 공통전극(170) 이외의 타 터치블록 내의 공통전극(170)에 대해서는 절연층(제 2 보호층(168))을 사이에 두고 서로 이격하며 서로 다른 전압을 갖는 구성요소가 되고 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판을 포함하는 터치 인셀 타입 액정표시장치(미도시)는 화상을 표시하는 표시기간에는 상기 공통전극(170)에 공통전압을 공급하여 화상을 표시하고 있으며, 화상을 표시하지 않는 비 표시 기간에는 상기 공통전극(170)은 사용자의 터치 검출을 위한 터치전극으로 이용하고 있다.
따라서 사용자가 손가락을 이용하여 표시영역을 터치하게 되면, 상기 터치블록별로 분리 형성된 상기 공통전극(170) 간에는 터치 정전용량이 형성되며, 이때, 사용자의 터치에 따른 터치 정전용량과 기준 정전용량을 비교하여 사용자의 터치 위치를 검출할 수 있으며, 검출된 터치 위치에 따른 동작을 실시하게 된다.
이때, 상기 터치 정전용량과 기준 정전용량의 비교를 통해 사용자의 터치가 발생된 부분의 좌표를 인식하게 되며, 터치 발생 부분의 좌표에 나타나는 동작을 실시하게 된다.
따라서, 터비블록(TB) 별로 나뉘어진 상기 공통전극(170)으로부터의 정전용량 변화를 비표시영역 또는 인쇄회로기판 등에 구비된 센싱회로부(미도시)에 전달해줄 매개체로서 상기 터치배선(165)이 반드시 필요로 하며, 이러한 터치배선(165)은 상기 터치블록 별로 분리 형성된 공통전극(170) 중 어느 하나와 연결되어 하므로 공통전극(170)이 형성된 동일한 층에는 형성될 수 없으며 절연된 상태를 유지하여야 하므로 화소전극(160)이 형성된 동일한 층에 형성하고 있다.
이 경우, 상기 터치배선(165)과 이와 연결된 공통전극(170) 이외의 타 터치블록(TB)내에 구비된 공통전극(170)과는 제 1 전극/유전체층/제 2 전극의 구성을 이룸으로서 커패시터를 이루게 된다.
따라서, 이렇게 터치배선(165)과 공통전극(170) 간에 발생되는 커패시턴스는 이웃하는 터치블럭(TB)간의 터치 정전용량의 변화를 감지하는데 방해가 되는 요소가 됨으로서 터치 감도를 저감시키는 요인으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서는 가장 특징적인 구성으로서 각 터치블록(TB)별로 분리 형성된 공통전극(170)은 상기 터치배선(165)과 중첩하는 부분에 대응하여 각 화소영역(P)에 대응하여 구비되는 다수의 바(bar) 형태의 제 1 개구(op1)를 형성한 것과 동일하게 바(bqr) 형태의 제 2 개구(op2)를 구비한 한 것이 특징이다.
이때, 상기 제 2 개구(op2)는 하나의 터치블록(TB) 내의 위치하는 공통전극(170)에 있어 상기 제 2 개구(op2)의 길이 방향으로 동일한 하나의 터치블록(TB) 내에 배치된 화소영역(P)의 개수만큼 상기 각 화소영역(P) 별로 이격하며 형성된 것이 특징이다.
상기 공통전극(170)이 상기 터치배선(165)과 중첩하는 부분에 있어 부분적으로 바(bar) 형태가 제 2 개구(op2)가 구비됨으로서 상기 터치배선(165)에 대해서는 각 터치블록 내에서 상기 공통전극(170)과 중첩되는 부분이 현저히 줄어들게 되므로 이들 두 구성요소(165, 170) 및 이들 두 구동요소(165, 170) 사이에 개재되는 절연층(제 2 보호층(168))에 의해 발생되는 커패시턴스를 저감시킬 수 있다.
이때, 상기 각 터치블록(TB) 내에 형성된 공통전극(170) 전체에 있어 상기 터치배선(165)에 대해 바(bar) 형태의 제 2 개구(op2)를 형성하지 않는 것은 하나의 터치블록(TB) 내에 구비된 공통전극(170)은 전기적으로 연결된 상태를 유지하여야 하며 상기 터치배선(165)에 대응하는 모든 부분에 대응되도록 상기 제 2 개구(op2)를 형성하는 경우, 각 터치블록(TB) 내에 구비되는 하나의 공통전극(170)은 상기 터치블록(TB) 내에서 분리되기 때문에 이를 방지하기 위함이다.
한편, 각 공통전극(170)이 전술한 바와같은 구조를 이루는 경우, 각 화소영역(P) 내에 중첩 형성되는 화소전극(160)과 공통전극(170)은 일반적인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(미도시) 대비 변화되는 요소가 없으므로 이들 두 구성요소(160, 170)간 각각 인가되는 전압차에 의해 프린지 필드를 형성하게 되며, 이들 두 구성요소와 더불어 절연층에 의해 구현되는 스토리지 커패시턴스에도 변화가 없으므로 공통전극(170) 블록에 대해 터치배선(165)에 대응하여 바(bar) 형태의 제 2 개구(op2)가 더 구비된다 하더라도 표시품질에는 전혀 문제되지 않는다.
이후에는 조금 더 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 구성에 대해 설명한다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 표시영역에는 일 방향으로 연장하는 다수의 게이트 배선(103)과, 상기 다수의 게이트 배선(103)과 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 데이터 배선(130)이 형성되어 있다.
또한, 상기 다수의 게이트 배선(103)과 데이터 배선(130)에 의해 둘러싸인 영역으로 정의되는 다수의 각 화소영역(P)에는 이를 정의하는 상기 게이트 및 데이터 배선(103, 130)과 연결되며 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(107)과, 게이트 절연막(110)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)과, 상기 반도체층(120) 상에서 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성될 수도 있고, 또는 상기 순수 및 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 이중층 구조의 반도체층(120)을 대신하여 산화물 반도체 물질로 이루어진 단일층 구조의 산화물 반도체층(미도시)이 구비되어 게이트 전극(107)과, 게이트 절연막(110)과, 산화물 반도체층(미도시)과, 에치스토퍼(미도시)와, 상기 에치스토퍼(미도시) 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층(미도시)과 접촉하는 소스 전극(133) 및 드레인 전극(136)으로 구성될 수도 있다.
이러한 구성을 이루는 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 전극(107)이 최하부에 위치하는 보텀 게이트 타입 구조를 이룬다.
한편, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 기판(101)의 최하부에 폴리실리콘의 반도체층(미도시)을 구비하여 탑 게이트 구조를 갖도록 구성될 수도 있다.
이러한 경우, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 순수 폴리실리콘의 액티브영역(미도시)과 이의 양측에 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 소스 및 드레인 영역(미도시)으로 이루어진 반도체층(미도시)과, 게이트 절연막(미도시)과, 상기 액티브영역(미도시)과 중첩하여 형성된 게이트 전극(미도시)과, 상기 소스 및 드레인 영역(미도시)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)을 갖는 층간절연막(미도시)과, 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 각각 상기 소스 및 드레인 영역(미도시)과 각각 접촉하며 서로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극(미도시)을 포함하여 구성된다.
이렇게 박막트랜지스터(Tr)가 탑 게이트 구조를 이루는 경우, 보텀 게이트 구조 대비 층간절연막(미도시)이 더욱 구비되며, 게이트 배선(103)은 상기 게이트 절연막(미도시) 상에 구비되며, 상기 데이터 배선(130)은 상기 층간절연막(미도시) 상에 형성된다.
한편, 전술한 구조를 갖는 박막트랜지스터(Tr) 위로 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 가지며 유기절연물질 예를들면 포토아크릴로 이루어진 제 1 보호층(140)이 평탄한 표면을 이루며 구비되고 있다.
그리고, 상기 제 1 보호층(140) 위로 상기 각 화소영역(P) 내부에는 판 형태의 상기 화소전극(160)이 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 형성되고 있으며, 상기 화소영역(P) 간의 일 경계에 대응하여 각 터치블록(TB) 별로 하나의 터치배선(165)이 일 방향으로 연장하며 형성되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서는 상기 터치배선(165)이 상기 터치블록(TB) 내에 구비되는 다수의 데이트 배선(130) 중 어느 하나의 데이터 배선(130)과 중첩하도록 형성됨을 보이고 있지만, 상기 터치배선(165)은 상기 공통전극(170)에 구비되는 제 1 개구(op1)의 방향에 따라 상기 게이트 배선(103)과 나란하게 배치될 수도 있으며 이 경우 상기 게이트 배선(103)과 중첩하며 형성될 수도 있다.
이때, 상기 터치배선(165)은 상기 화소전극(160)을 이루는 동일한 도전성 물질로 이루어질 수도 있으며, 또는 상기 게이트 또는 데이터 배선(105, 130)을 이루는 저저항 금속물질로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 화소전극(160)과 터치배선(165) 상부에는 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제 2 보호층(168)이 형성되고 있다. 이때, 상기 제 2 보호층(168)에는 터치블록(TB)별로 상기 터치배선(165)을 노출시키는 터치 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다.
그리고, 상기 제 2 보호층(168) 상부에는 각 터치블록(TB)별로 분리되며 상기 각 터치블록(TB)에 구비되며 상기 터치 콘택홀(미도시)을 통해 상기 터치배선(165)과 접촉하는 공통전극(170)이 형성되어 있다.
이렇게 터치블록(TB)별로 분리 형성되는 공통전극(170)은 각 터치블럭(TB) 내에 구비되는 다수의 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 바(bqr) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(op1)가 일정간격 이격하며 구성되고 있다.
나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인셀타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어 가장 특징적인 구성으로서 상기 각 터치블럭(TB) 별로 분리 형성된 상기 공통전극(170)에는 각 터치블럭(TB)을 관통하며 상기 화소영역(P)의 경계에 형성되는 터치배선(165)에 대응하여 상기 제 1 개구(op1)와 동일한 바(bar) 형태를 갖는 제 2 개구(op2)가 구비되고 있는 것이 특징이다.
본 발명의일 실시예에 따른 터치 인셀타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 전술한 구성적 특징에 의해 각 터치블럭(TB) 내에 구비되는 공통전극(170)과 터치배선(165)과의 중첩면적을 현저히 줄일 수 있다.
따라서 각 터치블록(TB) 내에서 터치배선(165)과 공통전극(170)이 중첩 형성됨에 기인하는 기생 커패시턴스를 줄일 수 있으므로 터치블록(TB) 상호간의 커패시턴스 로드가 감소된다.
이렇게 터치배선(165)과 다른 터치블럭(TB) 내의 공통전극(170)간의 커패시턴스 로드가 감소되는 경우, 사용자의 터치 시 발생하는 시그널 레벨(터치 감도)을 증가시키게 되며, 이 경우 터치 센싱 횟수를 감소시킬 수 있으므로 구동 파워를 감소시키는 효과를 갖는다.
나아가 터치 센싱 회수를 감소시키면 터치 구동 시간을 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 대면적의 표시영역을 갖는 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 구현이 가능한 장점을 갖는다.
실험적으로 본 발명의 실시예에 따른 터치 인셀타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)과 비교예로서 공통전극에 제 2 개구가 구비되지 않는 종래의 터치 인셀 타입 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(도 2의 90)에 있어 터치배선과 공통전극 간의 커패시턴스 로드를 측정 시 비교예의 경우 단위 화소영역 당 62fF이고 본 발명의 실시예의 경우 32fF이 됨을 알 수 있었다.
따라서 본 발명의 실시예가 비교예 대비 터치배선과 공통전극간의 커패시턴스 로드를 48% 저감시키는 효과가 있음을 실험적으로 확인하였다.
그리고, 이러한 터치배선과 공통전극간의 발생되는 커패시턴스 로드 값이 0fF, 32fF 및 65fF인 경우 시그널 레벨(터치 감도)을 시뮬레이션 결과, 커패시턴스 로드 값이 0fF인 경우 40A.U., 커패시턴스 로드 값이 32fF 및 62fF인 경우는 각각 33A.U. 및 26A.U.가 됨을 알 수 있었다.
따라서. 시그널 레벨(터치 감도)에 있어서 비교예에 따른 터치배선과 공통전극간의 커패시턴스 로드 값을 100%으로 할 때, 본 발명의 실시예의 경우가 127%가 됨으로서 시그널 레벨 측면에서는 26% 정도 향상되었음을 알 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
101 : 기판
110 : 게이트 절연막
120 : 반도체층
120a : 액티브층
120b : 오믹콘택층
130 : 데이터 배선
133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극
140 : 제 1 보호층
143 : 드레인 콘택홀
160 : 화소전극
165 : 터치배선
168 : 제 2 보호층
170 : 공통전극
Tr : 박막트랜지스터

Claims (6)

  1. 표시영역 내에 다수의 화소영역을 그룹으로 하는 다수의 터치블럭이 정의된 기판 상의 각 화소영역의 경계에 서로 교차하며 형성된 게이트 및 데이터 배선과;
    각 화소영역 내에 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 각 화소영역에 형성된 화소전극과;
    상기 화소전극 사이로 화소영역의 경계에 대응하여 일 방향으로 형성된 터치배선과;
    상기 화소전극과 터치배선 위로 형성된 제 1 보호층과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 각 터치블록별로 분리 형성되며, 각 화소영역에 대응하여 바 형태의 다수의 제 1 개구가 구비되며, 상기 제 1 개구와 동일한 형태로 상기 터치배선에 대해 제 2 개구가 형성된 것이 특징인 공통전극
    을 포함하는 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개구는 하나의 터치블록 내의 위치하는 공통전극에 있어 상기 제 2 개구의 길이 방향으로 배치된 화소영역의 개수만큼 상기 각 화소영역 별로 이격하며 형성된 것이 특징인 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치배선은 상기 데이터 배선 또는 상기 게이트 배선과 중첩하며 형성된 것이 특징인 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치배선은 상기 각 터치블록 중 어느 하나의 터치블록 내에 구비된 공통전극과 연결된 것이 특징인 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층에는 상기 터치배선을 노출시키는 터치 콘택홀이 구비되며, 상기 터치 콘택홀을 통해 상기 터치배선과 상기 각 터치블록 중 어느 하나의 터치블록 내에 구비된 공통전극은 서로 접촉하는 것이 특징인 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터를 덮으며 평탄한 표면을 갖는 제 2 보호층이 형성되며,
    상기 화소전극과 터치배선은 상기 제 2 보호층 상에 형성되며,
    상기 제 2 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구비되며 상기 화소전극과 상기 드레인 전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 서로 접촉하는 것이 특징인 터치 인셀 타입 액정표시장치용 어레이 기판.
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