KR20160019625A - 터치센서 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치라우팅 배선 수를 감축시키면서, 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 서로 교차하도록 배열되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 각각이 상기 액티브 영역에서 상기 복수의 픽셀전극들 중 일부의 픽셀전극들과 중첩되도록 형성되며, 행 방향과 열 방향으로 배열된 복수의 터치전극들; 상기 복수의 터치전극들 중 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 일부의 제 1-1 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 1-1 터치 라우팅 배선; 상기 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 나머지의 제 2-1 터치전극들에 각각 접속되며 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 2-1 터치 라우팅 배선들; 상기 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 일부의 제 1-2 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 1-2 터치 라우팅 배선; 상기 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 나머지 제 2-2 터치전극들을 열 단위로 연결하도록 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 2-2 터치 라우팅 배선들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치센서 일체형 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치라우팅 배선 수를 감축시키면서, 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치센서 일체형 표시장치에 관한 것이다.
최근, 멀티미디어의 발달과 함께 이를 적절하게 표시할 수 있는 표시장치의 필요성에 부합하여, 대형화가 가능하고, 가격이 저렴하면서, 높은 표시품질(동영상 표현력, 해상도, 밝기, 명암비, 및 색 재현력 등)을 갖는 평면형 표시장치(이하, 간다히 "표시장치"라 함)의 개발이 진행되고 있다. 이들 평면형 표시장치에는 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)들이 사용자와 표시장치 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 표시장치용 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 표시장치를 보면서 손이나 펜 등으로 화면을 직접 터치하거나 근접시켜 정보를 입력하면 이를 인식할 수 있는 터치센서(touch sensor)가 제안되었다.
터치센서는 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.
상술한 표시장치에 사용되는 터치센서는 그 구조에 따라 상판 부착형(add-on type), 상판 내장형(on-cell type) 및 내장형(integrated type 또는 in-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치센서 모듈을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치센서 모듈을 부착하는 방식이다. 상판 내장형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치센서 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 내장형은 표시장치 내부에 터치센서 소자들을 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.
이들 중 내장형 터치센서는 표시장치의 공통전극을 터치전극으로 공용할 수 있어 두께를 얇게 할 수 있고, 표시장치의 내부에 터치 소자가 형성되어 내구성을 높일 수 있기 때문에 비교적 널리 이용되고 있다.
내장형 터치센서는 내구성과 박형화가 가능하다는 점에서 상판 부착형 터치센서와 상판 내장형 터치센서의 단점을 해결할 수 있기 때문에 관심이 집중되고 있다. 이러한 내장형 터치센서는 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라 광 방식과 정전용량 방식으로 구분되며, 정전용량 방식은 다시 자기 정전용량 방식(self capacitance type)과 상호 정전용량 방식(mutual capacitance type)으로 세분화된다.
자기 정전용량 방식 터치센서는 터치 감지 패널의 터치 영역에 복수의 독립 패턴을 형성하고 각각의 독립 패턴의 정전용량의 변화를 측정하여 터치 여부를 판단하는 방식이다. 상호 정전용량 방식 터치센서는 터치 감지 패널의 터치전극 형성영역에 X축 전극라인들(예를 들면, 구동 전극라인들)과 Y축 전극라인들(예를 들면, 센싱 전극라인들)을 서로 교차시켜 매트릭스를 형성하고, X축 전극라인들에 구동펄스를 인가한 다음, Y축 전극라인들을 통해 X축 전극라인들과 Y축 전극라인들의 교차점으로 정의되는 센싱 노드들에 나타나는 전압의 변화를 감지하여 터치 여부를 판단하는 방식이다.
그러나, 상호 정전용량 방식 터치센서는 터치 인식시 발생하는 상호 정전용량의 크기는 매우 작은 반면, 표시장치를 구성하는 게이트 라인과 데이터 라인 사이의 기생용량(parasitic capacitance)은 매우 크기 때문에 기생용량에 의해 터치위치를 정확하게 인식하기 곤란한 문제점이 있다.
또한, 상호 정전용량 방식 터치센서는 멀티 터치 인식을 위해 공통전극 상에 터치 구동을 위한 다수의 터치 구동라인과 터치 센싱을 위한 다수의 터치 센싱라인을 형성시켜야 하기 때문에 매우 복잡한 배선구조를 필요로 하게 되는 문제점이 있다.
자기 정전용량 방식 터치센서는 상호 정전용량 방식 터치센서에 비해 간단한 배선구조로 터치 정밀도를 높일 수 있으므로 필요에 따라 널리 사용되고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 종래의 자기 정전용량 방식 터치센서 내장형 액정 표시장치(이하, "터치센서 일체형 표시장치"라 함)에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 터치센서 일체형 표시장치는 터치전극들이 형성되며, 데이터가 표시되는 액티브 영역(AA), 액티브 영역(AA) 외측에 배치되며 각종 배선들 및 터치 IC(10)가 형성되는 베젤영역(BA)을 포함한다.
액티브 영역(AA)은 서로 교차하는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할된 복수의 터치전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~T54)과, 복수의 터치전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~T54) 각각에 연결되어 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 터치 라우팅 배선들(TW11~TW14, TW21~TW24, TW31~TW34, TW41~TW44, TW51~TW54)을 포함한다.
액티브 영역(AA) 내의 복수의 터치전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~T54)은 표시장치의 공통전극을 분할하여 형성된 것으로, 데이터를 표시하는 디스플레이 모드의 구동시에는 공통전극으로서 동작하고, 터치 위치를 인식하는 터치 구동시에는 터치전극으로서 동작한다.
베젤영역(BA)은 액티브 영역(AA)의 외측에 배치되며, 소스 구동 및 터치 IC(10), 및 각종 배선들을 포함한다. 표시장치용 구동 IC 및 터치 구동 IC(10)는 디스플레이 구동시에는 표시장치의 게이트 라인들(도시생략)을 구동시키고 데이터 라인들에 표시 데이터를 공급하며, 터치전극들(공통전극)에 공통전압을 공급한다. 소스 구동 및 터치 IC(10)는 또한 터치 구동시에는 터치전극들에 터치 구동전압을 공급하고, 터치 전후의 터치전극의 정전용량의 변화를 스캐닝하여 터치가 수행된 터치전극의 위치를 결정한다. 각종 배선들은 터치전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~T54)에 접속되는 터치 라우팅 배선들(TW11~TW14, TW21~TW24, TW31~TW34, TW41~TW44, TW51~TW54), 소스 구동 및 터치 IC(10)에 접속되는 게이트 배선들(도시생략), 데이터 배선들(도시생략) 및 터치 라우팅 배선들(TW11~TW14, TW21~TW24, TW31~TW34, TW41~TW44, TW51~TW54)을 포함한다.
상술한 종래의 터치센서 일체형 표시장치는 터치전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~T54)에는 터치 라우팅 배선들(TW11~TW14, TW21~TW24, TW31~TW34, TW41~TW44, TW51~TW54)이 각각 접속된다. 따라서, 터치전극마다 터치 라우팅 배선이 연결되어야 하므로 표시장치가 대형화될수록 터치 라우팅 배선의 수가 증가하게 된다. 예를 들어, 15.6인치의 표시장치에서 4.3mm의 피치를 갖도록 터치전극을 구성하면 대략 가로방향 80개, 세로 방향 45개로서 총 터치전극의 수가 3600개로 되며, 이들은 모두 3600개의 터치 라우팅 배선들을 통해 개별적으로 터치 IC(10)에 접속된다. 터치 IC(10)는 각 터치전극의 구동을 위한 회로가 구성되므로 터치 IC의 크기가 대형화 되어 제품 비용을 상승시키는 요인이 된다.
더욱이, 표시장치의 대형화에 따라 터치 라우팅 배선의 수가 증가하면, 터치 라우팅 배선들과 표시장치의 데이터 라인들 및 게이트 라인들 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)도 증가하여 터치 감도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소시키기 위한 것으로, 터치 라우팅 배선들의 수를 감축시켜 표시장치의 대형화에 따르는 터치 IC의 대형화를 방지하고, 터치 라우팅 배선들과 게이트 라인 및 데이터 라인들 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스를 갑축시켜 터치감도를 향상시킬 수 있는 터치센서 일체형 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적달성을 위한 일례의 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 배열되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 각각이 상기 액티브 영역에서 상기 복수의 픽셀전극들 중 일부의 픽셀전극들과 중첩되도록 형성되며, 행 방향과 열 방향으로 배열된 복수의 터치전극들; 상기 복수의 터치전극들 중 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 일부의 제 1-1 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 1-1 터치 라우팅 배선; 상기 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 나머지의 제 2-1 터치전극들에 각각 접속되며 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 2-1 터치 라우팅 배선들; 상기 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 일부의 제 1-2 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 1-2 터치 라우팅 배선; 상기 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 나머지 제 2-2 터치전극들을 열 단위로 연결하도록 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 2-2 터치 라우팅 배선들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 제 1-1 터치전극들과 상기 제 2-1 터치전극들은 동일 행에서 번갈아 배치되고, 상기 제 1-2 터치전극들과 상기 제 2-2 터치전극들은 동일 행에서 번갈아 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제 2-2 터치 라우팅 배선들의 각각은 동일 열에 배치된 제 2-2 터치전극들을 열 단위로 연결할 수 있다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 상기 복수의 게이트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들의 교차부에 배치되는 복수의 박막 트랜지스터들을 더 포함하고, 상기 픽셀전극은 기판 상에 형성되는 상기 게이트 라인들을 커버하는 게이트 절연막 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 접속되며, 상기 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들은 상기 픽셀전극을 커버하는 제 1 패시베이션막 상에 서로 나란하게 형성되고, 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들은 상기 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들을 커버하는 제 2 패시베이션막 상에 서로 나란하게 형성되며, 상기 복수의 터치전극들은 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들 커버하는 제 3 패시베이션막 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 상기 제 1-1 터치 라우팅 배선은 상기 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 1 콘택홀을 통해 제 1-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 1-2 터치 라우팅 배선은 상기 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 2 콘택홀을 통해 제 1-2 터치전극에 접속될 수 있다.
또한, 상기 제 2-1 터치 라우팅 배선은 상기 제 2 및 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 3 콘택홀을 통해 제 2-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 2-2 터치 라우팅 배선은 상기 제 2 및 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 4 콘택홀을 통해 제 2-2 터치전극에 접속될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 상기 복수의 게이트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들의 교차부에 배치되는 복수의 박막 트랜지스터들을 더 포함하고, 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들은 상기 게이트 라인들과 동일층에서 상기 게이트 라인들과 나란하게 배열되며, 상기 데이터 라인들은 기판 상에 형성되는 상기 게이트 라인들과 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들을 커버하는 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 픽셀전극은 상기 데이터 라인들과 동일층에 형성된 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 접속되고, 상기 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들은 상기 픽셀전극을 커버하는 제 1 패시베이션막 상에 서로 나란하게 형성되며, 상기 복수의 터치전극들은 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들 커버하는 제 2 패시베이션막 상에 형성되고, 상기 제 1-1 터치 라우팅 배선은 콘택홀을 통해 상기 제 1-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 1-2 터치 라우팅 배선은 다른 콘택홀을 통해 제 1-2 터치전극에 접속되며, 상기 제 2-1 터치 라우팅 배선은 또 다른 콘택홀을 통해 제 2-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 2-2 터치 라우팅 배선은 또 다른 콘택홀을 통해 제 2-2 터치전극에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 디스플레이 구동기간에는 상기 복수의 터치전극들에 공통전압이 공급되고, 상기 디스플레이 구동기간에 이전 또는 이후의 터치 구동기간에는 상기 복수의 터치전극들에 터치 구동전압이 공급되며, 상기 복수의 게이트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들에는 상기 터치 구동전압과 동일 주파수 동일 크기의 전압이 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명의 다른 예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는, 서로 교차하도록 배열되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들; 상기 복수의 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들; 각각이 상기 액티브 영역에서 상기 복수의 픽셀전극들 중 일부의 픽셀전극들과 중첩되도록 형성되며, 행 방향의 사선방향과 열 방향의 사선방향으로 배열되고, 각각이 제 1 터치전극과 상기 제 1 터치전극을 에워싸도록 형성되는 제 2 터치전극으로 이루어진 복수의 터치전극들; 상기 제 1 터치전극들을 소정 수의 단위로 연결하여 복수의 그룹을 형성하는 복수의 터치 링크배선들; 상기 복수의 터치 링크배선들 각각에 연결되어 열 방향으로 배열되는 복수의 제 1 터치 라우팅 배선들; 상기 복수의 터치전극들 중 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 제 2 터치전극들을 열 단위로 연결하도록 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 제 2 터치 라우팅 배선; 및 상기 복수의 터치전극들 중 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 제 2 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 3 터치 라우팅 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 제 1 터치전극들을 연결하는 터치 링크배선은 삼각형, 사각형, 다각형, 스타형 중 어느 하나의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 터치전극들에 연결되는 터치 라우팅 배선들의 수를 현저히 감축시킬 수 있으므로 표시장치의 대형화에 따르는 터치 IC의 대형화를 방지하고 장치비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 터치 구동기간에 터치구동을 위해 터치 전극들에 공급되는 터치 구동전압과 동일한 동일한 주파수, 동일한 크기의 전압을 게이트 라인 및 데이터 라인에도 공급함으로써, 터치 라우팅 배선들과 게이트 라인 사이 및 터치 라우팅 배선들과 데이터 라인 사이에 기생 캐패시턴스가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기생 캐패시턴스에 의해 발생할 수 있는 터치 감도의 저하를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 터치센서 일체형 표시장치를 도시한 평면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 평면도,
도 4는 도 3에 도시된 영역 R1을 확대 도시한 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 영역 R2를 구체적으로 도시한 평면도,
도 6은 도 5에 도시된 하나의 픽셀전극에 대응하는 영역의 예를 도시한 평면도,
도 7a는 도 6의 구조에서 도 5의 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선이 제 1-1 및 제 1-2 터치전극에 접속되는 구성을 도시한 단면도,
도 7b는 도 6의 구조에서 도 5의 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선이 제 2-1 및 제 2-2 터치전극에 접속되는 구성을 도시한 단면도,
도 8은 도 5에 도시된 하나의 픽셀전극에 대응하는 영역의 다른 예를 도시한 평면도,
도 9a는 도 8의 구조에서 도 5의 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선이 제 2-1 및 제 2-2 터치전극에 접속되는 구성을 도시한 단면도,
도 9b는 도 8의 구조에서 도 5의 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선이 제 2-1 및 제 2-2 터치전극에 접속되는 구성을 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 평면도,
도 11은 도 10에 도시된 영역 R3을 확대 도시한 평면도,
도 12는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서, 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간의 동작을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 터치센서 일체형 표시장치의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다. 다음의 설명에서는 터치센서 일체형 표시장치의 일례로서 자기 정전용량 방식 터치센서 내장형 액정 표시장치(이하, "터치센서 일체형 표시장치"라 함)를 들어 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 일체형 표시장치는 액정층(도시생략)을 사이에 두고 형성되는 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)와 컬러필터 어레이(CFA)를 구비하는 액정 표시패널(LCP)을 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이(TFTA)는 제 1 기판(SUB1) 상에 제 1 방향(예를 들면, x방향)으로 나란하게 형성된 복수의 게이트 라인들(G1, G2), 상기 복수의 게이트 라인들(G1, G2)과 서로 교차하도록 제 2 방향(예를 들면, y방향)으로 나란하게 형성된 데이터 라인들(D1, D2), 상기 게이트 라인들(G1, G2)과 데이터 라인들(D1, D2)이 교차하는 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 복수의 픽셀전극들(Px), 및 상기 복수의 픽셀전극들(Px)과 대향하도록 배치된 공통전극들(도시생략)을 포함한다.
컬러필터 어레이(CFA)는 제 2 기판(SUB2) 상에 형성되는 블랙매트릭스 및 컬러필터(도시생략)를 포함한다. 액정 표시패널(LCP)의 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 외면에는 각각 편광판(POL1, POL2)이 부착되고, 액정과 접하는 제 1 및 제 2 기판들(SUB1, SUB2)의 내면에는 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막(도시생략)이 각각 형성된다. 액정 표시패널(LCP)의 컬러필터 어레이(CFA)와 박막 트랜지스터 어레이(TFTA) 사이에는 액정셀의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)가 형성될 수 있다.
한편, 공통전극들은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 제 2 기판(SUB2)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서는 픽셀전극(Px)과 함께 제 1 기판(SUB1) 상에 형성된다. 이하의 본 발명의 실시예에서는 수평전계 구동방식을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 액티브 영역(AA)과 베젤영역(BA)을 포함한다. 액티브 영역(AA)은 공통전극 겸용 터치전극들이 형성되며, 데이터가 표시되는 영역이다. 베젤영역(BA)은 액티브 영역(AA) 외측에 배치되며 터치 IC(100)와, 액티브 영역(AA)으로부터 연장되는 라우팅 배선들을 포함하는 각종 배선들이 형성되는 영역이다.
터치센서 내장형 액정 표시장치의 액티브 영역(AA)은 서로 교차하는 제 1 방향(예를 들면, x축 방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 분할된 복수의 공통전극 겸용 터치전극들(이하, 간단히 '터치전극'이라 함)(Tx11~Tx19, Tx21~Tx29, Tx31~Tx39, Tx41~Tx49, Tx51~Tx59, Tx61~Tx69, Tx71~Tx79, Tx81~Tx89)을 포함한다.
이들 터치전극 중, 홀수번째 행의 홀수번째 열에 해당하는 제 1-1 터치전극들(Tx11, Tx13, Tx15, Tx17; Tx31, Tx33, Tx35, Tx37; Tx51, Tx53, Tx55, Tx57; Tx71, Tx73, Tx75, Tx77)은 제 1 방향으로 배열되는 제 1-1 터치 라우팅 배선(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7)에 행(row) 단위로 연결되고, 홀수번째 행의 짝수번째 열에 해당하는 제 2-1 터치전극들(Tx12, Tx14, Tx16, Tx18; Tx32, Tx34, Tx36, Tx38; Tx52, Tx54, Tx56, Tx58; Tx72, Tx74, Tx76, Tx78)은 제 2 방향으로 배열되는 제 2-1 터치 라우팅 배선(TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78)에 각각 연결된다. 제 2-1 터치 라우팅 배선(TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78)들은 서로 평행하게 배열된다.
또한, 짝수번째 행의 홀수번째 열에 해당하는 제 2-2 터치전극들(Tx21, Tx41, Tx61, Tx81; Tx23, Tx43, Tx63, Tx83; Tx25, Tx45, Tx65, Tx85; Tx27, Tx47, Tx67, Tx87; Tx29, Tx49, Tx69, Tx89)은 제 2 방향으로 배열되는 제 2-2 터치 라우팅 배선(TWY1, TWY2, TWY3, TWY4, TWY5)에 열(column) 단위로 연결되고, 짝수번째 행의 짝수번째 열에 해당하는 제 1-2 터치전극들(Tx22, Tx24, Tx26, Tx28; Tx42, Tx44, Tx46, Tx48; Tx62, Tx64, Tx66, Tx68; Tx82, Tx84, Tx86, Tx88)은 제 1 방향으로 배열되는 제 1-2 터치 라우팅 배선(TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)에 각각 연결된다. 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)은 제 1-1 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7)과 번걸아 배치되며 서로 평행하게 배열된다. 또, 제 2-2 터치 라우팅 배선들(TWY1, TWY2, TWY3, TWY4, TWY5)은 제 2-1 터치 라우팅 배선들(TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78)과 서로 평행하게 배열된다.
도 3의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 종래에서와 같이 15.6인치 표시장치의 전체 터치전극의 수를 가로 80개, 세로 45개 총 3600개로 형성하였을 경우, 제 1-1 터치 라우팅 배선수 40개, 제 1-2 터치 라우팅 배선 수 40개, 제 2-1 터치 라우팅 배선수 920개(40x23), 제 2-2 터치 라우팅 배선의 수가 22개로 되므로, 총 터치 라우팅 배선 수는 1,022개로 되어 종래의 터치센서 일체형 표시장치의 터치 라우팅 배선 수 3,600개에 비해 대략 65% 정도의 터치 라우팅 배선수를 생략할 수 있게 된다.
한편, 터치전극들에 접속되는 터치 라우팅 배선들의 배열은 도 3의 실시예와 달리 구성될 수도 있다. 예컨대, 제 1 방향으로 배열되는 제 1-1 터치 라우팅 배선에 연결되는 터치전극들을 홀수번째 행의 짝수번째 열에 배열된 터치전극들에 접속되도록 하고, 제 1-2 터치 라우팅 배선에 연결되는 터치전극들을 짝수번째 행의 홀수번째 열에 배열된 터치전극들에 접속되도록 할 수 있다. 이 경우, 홀수번째 행의 홀수번째 열에 배열된 터치전극들은 제 2-1 터치 라우팅 배선들과 유사하게 제 2 방향으로 나란하게 배열되는 제 2-3 터치 라우팅 배선들에 각각 접속되고, 짝수번째 행의 짝수번째 열에 배열된 터치전극들은 제 2-2 터치 라우팅 배선들과 유사하게 같은 열에 배치되는 터치전극들이 하나의 터치 라우팅 배선에 함께 연결되도록 제 2-4 라우팅 배선들에 접속된다.
다음으로 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서 터치전극과 픽셀전극의 관계의 일례에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 도 3에 도시된 영역 R1을 확대 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 영역 R2를 구체적으로 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서는 하나의 터치전극(Tx11; Tx12; Tx21; Tx22)에 대응하여 3행 3열로 배치된 9개의 픽셀전극들(P11~P33; P14-P36; P41~P63; P44~P66)이 배치되어 있다. 픽셀전극들(P11~P33; P14-P36; P41~P63; P44~P66)은 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 배열되는 복수의 게이트 라인들(GL1~GL6)과, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 배열되는 복수의 데이터 라인들(DL1~DL6)에 의해 정의되는 영역에 배치된다. 도 5의 실시예에서는 각각의 터치전극에 대응하여 9개의 픽셀전극들이 배치되는 경우의 예를 보여주고 있으나, 하나의 터치전극에 대응하여 배치되는 픽셀전극의 수는 필요에 따라 조정될 수 있는 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
다음으로 도 6 내지 도 7b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 터치 라우팅 배선들과 터치전극들의 접속구조에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 도 5에 도시된 하나의 픽셀전극에 대응하는 영역의 예를 도시한 평면도이고, 도 7a는 도 6의 구조에서 도 5의 제 1-1 터치 라우팅 배선 (또는 제 1-2 터치 라우팅 배선)이 제 1-1 터치전극 (또는 제 1-2 터치전극)에 접속되는 구성을 도시한 단면도이며, 도 7b는 도 6의 구조에서 도 5의 제 2-1 터치 라우팅 배선 (또는 제 2-2 터치 라우팅 배선)이 제 2-1 터치전극(또는 제 2-2 터치전극)에 접속되는 구성을 도시한 단면도이다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 하나의 픽셀영역을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이(TFTA)의 기판(SUB1) 상에 서로 교차되도록 형성되는 게이트 라인들(GL1~GL6) 및 데이터 라인들(DL1~DL6)과, 상기 게이트 라인들(GL1~GL6)과 데이터 라인들(DL1~DL6)의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT)과, 게이트 라인들(GL1~GL6)과 데이터 라인들(DL1~DL6)의 교차에 의해 정의되는 영역에 형성되는 픽셀전극들(P11~P66)과, 상기 픽셀전극들(P11~P66)과 대향하는 공통전극 겸용 터치전극(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22)이 배치된다. 이 공통전극 겸용 터치전극(Tx11, Tx12, Tx21, Tx22)은 디스플레이 구동시에는 공통전극의 기능을 수행하고, 터치 구동시에는 터치전극의 기능을 수행한다.
상기 구성에서, 기판(SUB1) 상에는 복수의 게이트 라인들(GL1~GL6)이 서로 나란하게 형성되며, 그 상부에는 복수의 게이트 라인들(GL1~GL6)을 커버하도록 게이트 절연막(GI)이 형성된다. 게이트 절연막(GI) 상에서는 박막 트랜지스터(TFT)를 구성하는 활성층(A), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 형성된다.
즉, 박막 트랜지스터(TFT)는 기판(SUB1) 상에 형성되는 게이트 라인들(GL1~GL6)로부터 각각 연장되는 게이트 전극들(GE)과, 게이트 라인들(GL1~GL6) 및 게이트 전극들(GE)을 커버하는 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(GE)과 대응하는 영역에 형성되는 활성층(A)과, 활성층(A)의 일부를 노출시키도록 게이트 절연막(GI) 상에서 분리되어 형성되는 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 소스 전극(S)은 데이터 라인들(DL1~DL6) 각각으로부터 연장된다.
상기 실시예에서, 비록 박막 트랜지스터는 게이트 전극이 소스/드레인 전극의 하층에 형성되는 게이트 버텀 구조(gate bottom structure)의 박막 트랜지스터를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 전극이 소스/드레인 영역의 상부에 형성되는 게이트 탑 구조(gate top structure)의 박막 트랜지스터도 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 게이트 탑 구조(gate top structrue)의 박막 트랜지스터에 대한 구성은 이미 알려져 있으므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
박막 트랜지스터들(TFT)과 데이터 라인들(DL1~DL6)이 형성된 게이트 절연막(GI) 상에는 이들을 커버하는 제 1 절연막(INS1)과, 평탄화를 위한 제 2 절연막(INS)이 형성되며, 제 1 및 제 2 절연막을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터들(TFT)의 드레인 전극들(DE)과 각각 접속되도록 픽셀전극들(P11~P66)이 형성된다.
그리고, 픽셀전극들(P11~P66)을 커버하는 제 1 패시베이션막(PAS1)이 형성된다. 제 1 패시베이션막(PAS1) 상에는 제 2-1 터치전극들(Tx12, Tx14, Tx16, Tx18; Tx32, Tx34, Tx36, Tx38; Tx52, Tx54, Tx56, Tx58; Tx72, Tx74, Tx76, Tx78)에 각각 접속되는 제 2-1 터치 라우팅 배선들(TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78)이 서로 나란하게 형성되고, 제 2-2 터치전극들(Tx21, Tx41, Tx61, Tx81; Tx23, Tx43, Tx63, Tx83; Tx25, Tx45, Tx65, Tx85; Tx27, Tx47, Tx67, Tx87; Tx29, Tx49, Tx69, Tx89)에 접속되는 제 2-2 터치 라우팅 배선들(TWY1, TWY2, TWY3, TWY4, TWY5)이 서로 나란하게 형성된다(도 7a에는 제 2-1 터치 라우팅 배선들 중 TWP12만 도시되어 있고, 제 2-2 터치 라우팅 배선들 중 TSPY1만 도시되어 있음). 제 2-2 터치 라우팅 배선들(TWY1, TWY2, TWY3, TWY4, TWY5)은 제 2-1 터치 라우팅 배선들과는 달리 하나의 제 2-2 터치 라우팅 배선이 동일 열에 위치한 제 2-2 터치전극들을 모두 연결하도록 형성된다.
제 1 패시베이션막(PAS1) 상에는 제 2-1 터치 라우팅 배선들(TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78)과 제 2-2 터치 라우팅 배선들(TWY1, TWY2, TWY3, TWY4, TWY5)을 커버하도록 제 2 패시베이션막(PAS2)이 형성된다. 제 2 패시베이션막(PAS2) 상에는 동일 행에 배치되는 제 1-1 터치전극들(Tx11, Tx13, Tx15, Tx17; Tx31, Tx33, Tx35, Tx37; Tx51, Tx53, Tx55, Tx57; Tx71, Tx73, Tx75, Tx77)을 행 단위로 연결하는 제 1-1 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7)과, 동일 행에 배치되는 제 1-2 터치전극들(Tx22, Tx24, Tx26, Tx28; Tx42, Tx44, Tx46, Tx48; Tx62, Tx64, Tx66, Tx68; Tx82, Tx84, Tx86, Tx88)을 행 단위로 연결하는 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)이 형성된다(도 7b에는 제 1-1 터치 라우팅 배선들 중 TWX1만 도시되어 있고, 제 1-2 터치 라우팅 배선들 중 TWX2만 도시되어 있음).
제 2 패시베이션막(PAS2) 상에는 제 제 1-1 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7)과 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)을 커버하도록 제 3 패시베이션막(PAS3)이 형성된다. 제 3 패시베이션막(PAS3) 상에는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1-1 터치전극들(Tx11, Tx13, Tx15, Tx17; Tx31, Tx33, Tx35, Tx37; Tx51, Tx53, Tx55, Tx57; Tx71, Tx73, Tx75, Tx77), 제 1-2 터치전극들(Tx22, Tx24, Tx26, Tx28; Tx42, Tx44, Tx46, Tx48; Tx62, Tx64, Tx66, Tx68; Tx82, Tx84, Tx86, Tx88), 제 2-1 터치전극들(Tx12, Tx14, Tx16, Tx18; Tx32, Tx34, Tx36, Tx38; Tx52, Tx54, Tx56, Tx58; Tx72, Tx74, Tx76, Tx78) 및 제 2-2 터치전극들(Tx21, Tx41, Tx61, Tx81; Tx23, Tx43, Tx63, Tx83; Tx25, Tx45, Tx65, Tx85; Tx27, Tx47, Tx67, Tx87; Tx29, Tx49, Tx69, Tx89)이 형성된다.
제 1-1 터치전극들(Tx11, Tx13, Tx15, Tx17; Tx31, Tx33, Tx35, Tx37; Tx51, Tx53, Tx55, Tx57; Tx71, Tx73, Tx75, Tx77)은 제 3 패시베이션막(PAS3)을 관통하는 콘택홀(CH11)을 통해 제 2 패시베이션막(PAS2)에 형성되며 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열된 제 1-1 터치 라우팅 배선들(TWX1; TWX3; TWX5; TWX7)에 행 단위로 접속된다(도 3 및 도 7a 참조). 제 1-2 터치전극들(Tx22, Tx24, Tx26, Tx28; Tx42, Tx44, Tx46, Tx48; Tx62, Tx64, Tx66, Tx68; Tx82, Tx84, Tx86, Tx88)은 제 3 패시베이션막(PAS3)을 관통하는 콘택홀(CH22)을 통해 제 2 패시베이션막(PAS2)에 형성되며 제 1 방향으로 나란하게 배열된 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)에 행(row) 단위로 접속된다(도 3 및 도 7a 참조).
제 2-1 터치전극들(Tx12, Tx14, Tx16, Tx18; Tx32, Tx34, Tx36, Tx38; Tx52, Tx54, Tx56, Tx58; Tx72, Tx74, Tx76, Tx78)은 제 2 및 제 3 패시베이션막(PAS2, PAS3)을 관통하는 콘택홀(CH12)을 통해 제 1 패시베이션막(PAS1) 상에 형성되며 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열된 제 2-1 터치 라우팅 배선들(TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78)에 각각 연결된다(도 3 및 도 7b 참조). 제 2-2 터치전극들(Tx21, Tx41, Tx61, Tx81; Tx23, Tx43, Tx63, Tx83; Tx25, Tx45, Tx65, Tx85; Tx27, Tx47, Tx67, Tx87; Tx29, Tx49, Tx69, Tx89)은 제 2 및 제 3 패시베이션막(PAS2, PAS3)을 관통하는 콘택홀(CH21)을 통해 제 1 패시베이션막(PAS1) 상에 형성되며 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열된 제 2-2 터치 라우팅 배선들(TWY1; TWY2; TWY3; TWY4; TWY5)에 열(column) 단위로 연결된다(도 3 및 도 7b 참조).
다음으로 도 8 내지 도 9b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 터치 라우팅 배선들과 터치전극들의 접속구조의 다른 예에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 8은 도 5에 도시된 하나의 픽셀전극에 대응하는 영역의 다른 예를 도시한 평면도이고, 도 9a는 도 8의 구조에서 도 5의 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선이 제 2-1 및 제 2-2 터치전극에 접속되는 구성을 도시한 단면도이며, 도 9b는 도 8의 구조에서 도 5의 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선이 제 2-1 및 제 2-2 터치전극에 접속되는 구성을 도시한 단면도이다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 하나의 픽셀영역을 중심으로 설명하기로 한다.
도 8 내지 도 9b에 도시된 예는 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들이 형성되는 위치와 이들이 제 1-1 및 제 1-2 터치전극들과 접속되는 구성과, 제 3 패시베이션막이 제거되는 것을 제외하고는 도 6 내지 도 7b에 도시된 예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하에서는 도 6 내지 도 7b에 도시된 예와 다른 점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8 내지 도 9b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에서, 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7; TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)은 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열되지만 게이트 라인(GL)과 중첩되지 않으며, 게이트 라인(GL)과 동일층인 기판 상에 형성된다. 따라서, 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7; TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)이 게이트 라인(GL)과 중첩되는 도 6 내지 도 7b에 도시된 예와 다르다.
한편, 제 1-1 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX3, TWX5, TWX7)은 게이트 절연막(GI), 제 1 및 제 2 절연막(INS1, INS2), 제 1 내지 제 3 패시베이션막(PAS1, PAS2, PAS3)을 관통하는 콘택홀을 통해 홀수번째 행의 홀수번째 열에 배치된 제 1-1 터치전극들(Tx11, Tx13, Tx15, Tx17; Tx31, Tx33, Tx35, Tx37; Tx51, Tx53, Tx55, Tx57; Tx71, Tx73, Tx75, Tx77)을 행 단위로 연결한다. 또한, 제 1-2 터치 라우팅 배선들(TWX2, TWX4, TWX6, TWX8)은 게이트 절연막(GI), 제 1 및 제 2 절연막(INS1, INS2), 제 1 및 제 2 패시베이션막(PAS1, PAS2)을 관통하는 콘택홀을 통해 짝수번째 행의 짝수번째 열에 배치된 제 1-2 터치전극들(Tx22, Tx24, Tx26, Tx28; Tx42, Tx44, Tx46, Tx48; Tx62, Tx64, Tx66, Tx68; Tx82, Tx84, Tx86, Tx88)을 행 단위로 연결한다.
나머지 제 2-1 및 제 2-2 터치전극들과 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들의 연결관계는 도 6 내지 도 7b와 그 관련 설명에서 충분히 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 영역 R3를 확대 도시한 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 액티브 영역(AA)과 베젤영역(BA)을 포함한다. 액티브 영역(AA)은 공통전극 겸용 터치전극들이 형성되며, 데이터가 표시되는 영역이다. 베젤영역(BA)은 액티브 영역(AA) 외측에 배치되며 터치 IC(100)와, 액티브 영역(AA)으로부터 연장되는 라우팅 배선들을 포함하는 각종 배선들이 형성되는 영역이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 터치센서 내장형 액정 표시장치의 액티브 영역(AA)은 제 1 방향(예를 들면, x축 방향 또는 y축 방향)으로부터 소정각도 경사진 사선방향과 제 2 방향(예를 들면, y축 방향 또는 x축 방향)으로부터 소정각도 경사진 사선방향으로 서로 교차하는 방향으로 분할된 복수의 공통전극 겸용 터치전극들(이하, 간단히 '터치전극'이라 함)(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~Tx54, Tx61~Tx64, Tx71~Tx74, Tx81~Tx84, Tx91~Tx94)을 포함한다. 이들 터치전극(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~Tx54, Tx61~Tx64, Tx71~Tx74, Tx81~Tx84, Tx91~Tx94)의 각각은 장방형의 제 1 터치전극과 제 1 터치전극을 에워싸는 틀형의 제 2 터치전극으로 이루어진다.
예를 들면, 도 10의 일부 영역 R3를 도시한 도 11에 도시된 바와 같이, 터치전극(Tx22)은 제 1 터치전극(Tx22a)와 제 2 터치전극(Tx22b)로 이루어지고, 터치전극(Tx31)은 제 1 터치전극(Tx31a)와 제 2 터치전극(Tx31b)로 이루어지며, 터치전극(Tx32)은 제 1 터치전극(Tx32a)와 제 2 터치전극(Tx32b)로 이루어지고, 터치전극(Tx42)은 제 1 터치전극(Tx42a)와 제 2 터치전극(Tx42b)로 이루어진다. 이와 같이 모든 터치전극은 제 1 터치전극과 제 2 터치전극으로 이루어진다.
그리고 서로 인접한 제 1 터치전극들(Tx11~Tx14, Tx21~Tx24, Tx31~Tx34, Tx41~Tx44, Tx51~Tx54, Tx61~Tx64, Tx71~Tx74, Tx81~Tx84, Tx91~Tx94)은 예를 들면, 사각형을 이루도록 터치 링크배선(TL11, TL12, TL21, TL22, TL31, TL32, TL41, TL42, TL51, TL52)에 의해 서로 연결된다. 도 3에서는 4개의 제 1 터치전극이 하나의 터치 링크배선에 의해 서로 연결되는 예를 보여주고 있다. 다만, 도 3의 예에서 액티브 영역(AA)의 모서리 영역과 테두리 영역에 배치된 터치전극들(도 10의 Tx11a, Tx12a, Tx13a, Tx21a, Tx23a, Tx34a, Tx41a, Tx51a, Tx61a, Tx81a, Tx83a, Tx91a, Tx92a, Tx93a)의 경우는 배치관계에 따라 3개 이하로 연결되어 있다.
이와 같이 제 1 터치전극들(Tx11a~Tx14a, Tx21a~Tx24a, Tx31a~Tx34a, Tx41a~Tx44a, Tx51a~Tx54a, Tx61a~Tx64a, Tx71a~Tx74a, Tx81a~Tx84a, Tx91a~Tx94a)을 그룹화하는 링크라인들(TLll, TL2, TL21, TL22, TL31, TL32, TL41, TL42, TL51, TL52)은 제 1 터치 라우팅 배선들(TWP1, TWP2,... TWP10)에 각각 연결된다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 4개의 제 1 터치전극들이 하나의 링크배선에 의해 서로 연결되어 연결배선이 4각형을 이루는 예를 보여주고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 삼각형, 다각형, 스타형 등이 되도록 구성할 수도 있다.
한편, 홀수 행에 배열된 제 2 터치전극들(Tx11b, Tx31b, Tx51b, Tx71b, Tx91b; Tx12b, Tx32b, Tx52b, Tx72b, Tx92b; Tx13b, Tx33b, Tx53b, Tx73b, Tx93b; Tx14b, Tx34b, Tx54b, Tx74b, Tx94b)은 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열된 제 2 터치 라우팅 배선들(TWY1, TWY21, TWY3, TWY4)에 의해 열(column) 단위로 연결된다. 짝수행에 배열된 제 2 터치전극들(Tx21b, Tx22b, Tx23b, Tx24b; Tx41b, Tx42b, Tx43b, Tx44b; Tx61b, Tx62b, Tx63b, Tx64b; Tx81b, Tx82b, Tx83b, Tx84b)은 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열된 제 3 터치 라우팅 배선들(TWX1, TWX2, TWX3,TWX4)에 의해 행(column) 단위로 연결된다.
상기 실시예와 달리, 홀수 행에 배열된 제 2 터치전극들은 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열된 터치 라우팅 배선들에 의해 열 단위로 연결되고, 짝수행에 배열된 제 2 터치전극들은 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열된 터치 라우팅 배선들에 의해 열 단위로 연결될 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 제 1 내지 제 3 라우팅 배선들(TWP1, TWP2,... TWP10; TWY1, TWY21, TWY3, TWY4; TWX1,TWX2, TWX3,TWX4)은 터치 IC(100)에 접속되어, 디스플레이 구동시에는 공통전압을 공급하고, 터치 구동시에는 터치 구동전압을 공급한 후 터치전극의 정전용량의 변화를 센싱하여 터치 IC(100)에 공급한다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 각 터치전극이 제 1 터치전극과 제 2 터치전극으로 구성되어 사선방향으로 배치되는 점과 링크배선들이 부가되는 점을 제외하고는 제 1 실시예와 유사하다. 본 발명의 제 2 실시예에서, 제 1 터치전극들을 수개의 단위로 그룹화하기 위해서는 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선과, 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선이 형성되는 층과 다른 층에 페시베이션막을 추가로 형성하고, 그 추가되는 페시베이션막 상에 링크배선들을 형성한 다음 콘택홀을 형성하여 제 3 터치 라우팅 배선을 형성하는 점을 제외하고는 제 1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
다음으로 도 12를 참조하여 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치의 구동에 대해 설명하기로 한다. 도 12는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 있어서, 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치는 1수평기간(1H) 마다 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간으로 시분할 구동된다. 디스플레이 구동기간 동안 공통전극 겸용 터치전극들(Tx)에는 공통전압(Vcom)이 공급되고, 게이트 라인들(GL)에는 멀티플렉서(MUX)에 의해 픽셀의 턴온 전압(VHL)이 순차적으로 인가되고(나머지 게이트 라인들에는 픽셀의 턴오프 전압(VGL)이 인가됨), 데이터 라인들(DL)에는 멀티플렉서(MUX)에 의해 데이터 전압(Vd)이 공급된다. 다음으로, 터치 구동기간(TP)에는 모든 터치 전극들(Tx)에 멀티플렉서(MUX)에 의해 터치 구동전압(Vtsp)이 공급되고, 모든 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)에도 멀티플렉서(MUX)에 의해 터치 구동전압과 동일한 주파수, 동일한 크기의 전압(Vtsp)이 공급된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 터치전극에 공급되는 터치 구동전압과 동일한 전압이 게이트 라인과 데이터 라인에도 공급되므로, 터치 라우팅 배선들과 게이트 라인 사이 및 터치 라우팅 배선들과 데이터 라인 사이에 기생 캐패시턴스가 발생되지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 기생 캐패시턴스에 의해 발생할 수 있는 터치 감도의 저하를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 터치 라우팅 배선의 수를 현저히 감축시킬 수 있으므로, 터치전극들에 연결되는 터치 라우팅 배선들의 수를 현저히 감축시킬 수 있으므로 표시장치의 대형화에 따르는 터치 IC의 대형화를 방지하고 장치비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를들어, 본 발명의 실시예들에 설명된 터치전극들의 수는 설명을 위한 예시에 지나지 않으며 본 발명의 권리범위에 영향을 주기 위한 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Tx11, Tx13, Tx15, Tx17; Tx31, Tx33, Tx35, Tx37; Tx51, Tx53, Tx55, Tx57; Tx71, Tx73, Tx75, Tx77: 제 1-1 터치전극
Tx22, Tx24, Tx26, Tx28; Tx42, Tx44, Tx46, Tx48; Tx62, Tx64, Tx66, Tx68; Tx82, Tx84, Tx86, Tx88: 제 1-2 터치전극
Tx12, Tx14, Tx16, Tx18; Tx32, Tx34, Tx36, Tx38; Tx52, Tx54, Tx56, Tx58; Tx72, Tx74, Tx76, Tx78: 제 2-1 터치전극
Tx21, Tx41, Tx61, Tx81; Tx23, Tx43, Tx63, Tx83; Tx25, Tx45, Tx65, Tx85; Tx27, Tx47, Tx67, Tx87; Tx29, Tx49, Tx69, Tx89: 제 2-2 터치전극
TWX1, TWX3, TWX5, TWX7: 제 1-1 터치 라우팅 배선
TWX2, TWX4, TWX6, TWX8: 제 1-2 터치 라우팅 배선
TWP12, TWP14, TWP16, TWP18; TWP32, TWP34, TWP36, TWP38; TWP52, TWP54, TWP56, TWP58; TWP72, TWP74, TWP76, TWP78: 제 2-1 터치 라우팅 배선
TWY1, TWY2, TWY3, TWY4, TWY5: 제 2-2 터치 라우팅 배선
Tx11a~Tx14a, Tx21a~Tx24a, Tx31a~Tx34a, Tx41a~Tx44a, Tx51a~Tx54a, Tx61a~Tx64a, Tx71a~Tx74a, Tx81a~Tx84a, Tx91a~Tx94a: 제 1 터치전극
Tx11b~Tx14b, Tx21b~Tx24b, Tx31b~Tx34b, Tx41b~Tx44b, Tx51b~Tx54b, Tx61b~Tx64b, Tx71b~Tx74b, Tx81b~Tx84b, Tx91b~Tx94b: 제 2 터치전극
TL11, TL12, TL21, TL22, TL31, TL32, TL41, TL42, TL51, TL52: 터치 링크배선
TWP1, TWP2,... TWP10: 제 1 터치 라우팅 배선
TWY1, TWY21, TWY3, TWY4: 제 2 터치 라우팅 배선
TWX1, TWX2, TWX3,TWX4: 제 3 터치 라우팅 배선

Claims (10)

  1. 서로 교차하도록 배열되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
    상기 복수의 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들;
    각각이 상기 액티브 영역에서 상기 복수의 픽셀전극들 중 일부의 픽셀전극들과 중첩되도록 형성되며, 행 방향과 열 방향으로 배열된 복수의 터치전극들;
    상기 복수의 터치전극들 중 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 일부의 제 1-1 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 1-1 터치 라우팅 배선;
    상기 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 나머지의 제 2-1 터치전극들에 각각 접속되며 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 2-1 터치 라우팅 배선들;
    상기 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 일부의 제 1-2 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 1-2 터치 라우팅 배선;
    상기 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 나머지 제 2-2 터치전극들을 열 단위로 연결하도록 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 2-2 터치 라우팅 배선들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1-1 터치전극들과 상기 제 2-1 터치전극들은 동일 행에서 번갈아 배치되고, 상기 제 1-2 터치전극들과 상기 제 2-2 터치전극들은 동일 행에서 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2-2 터치 라우팅 배선들의 각각은 동일 열에 배치된 제 2-2 터치전극들을 열 단위로 연결하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들의 교차부에 배치되는 복수의 박막 트랜지스터들을 더 포함하고,
    상기 픽셀전극은 상기 복수의 박막 트랜지스터들을 커버하는 절연막 상에 형성되어 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 접속되며,
    상기 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들은 상기 픽셀전극을 커버하는 제 1 패시베이션막 상에 서로 나란하게 형성되며,
    상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들은 상기 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들을 커버하는 제 2 패시베이션막 상에 서로 나란하게 형성되고,
    상기 복수의 터치전극들은 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들을 커버하는 제 3 패시베이션막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1-1 터치 라우팅 배선은 상기 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 1 콘택홀을 통해 제 1-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 1-2 터치 라우팅 배선은 상기 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 2 콘택홀을 통해 제 1-2 터치전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2-1 터치 라우팅 배선은 상기 제 2 및 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 3 콘택홀을 통해 제 2-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 2-2 터치 라우팅 배선은 상기 제 2 및 제 3 패시베이션막을 관통하는 제 4 콘택홀을 통해 제 2-2 터치전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들의 교차부에 배치되는 복수의 박막 트랜지스터들을 더 포함하고,
    상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들은 상기 게이트 라인들과 동일층에서 상기 게이트 라인들과 나란하게 배열되며,
    상기 데이터 라인들은 기판 상에 형성되는 상기 게이트 라인들과 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들을 커버하는 게이트 절연막 상에 형성되며,
    상기 픽셀전극은 상기 데이터 라인들과 동일층에 형성된 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 접속되고,
    상기 제 2-1 및 제 2-2 터치 라우팅 배선들은 상기 픽셀전극을 커버하는 제 1 패시베이션막 상에 서로 나란하게 형성되며,
    상기 복수의 터치전극들은 상기 제 1-1 및 제 1-2 터치 라우팅 배선들 커버하는 제 2 패시베이션막 상에 형성되고,
    상기 제 1-1 터치 라우팅 배선은 콘택홀을 통해 상기 제 1-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 1-2 터치 라우팅 배선은 다른 콘택홀을 통해 제 1-2 터치전극에 접속되며,
    상기 제 2-1 터치 라우팅 배선은 또 다른 콘택홀을 통해 제 2-1 터치전극에 접속되고, 상기 제 2-2 터치 라우팅 배선은 또 다른 콘택홀을 통해 제 2-2 터치전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    디스플레이 구동기간에는 상기 복수의 터치전극들에 공통전압이 공급되고,
    상기 디스플레이 구동기간에 이전 또는 이후의 터치 구동기간에는 상기 복수의 터치전극들에 터치 구동전압이 공급되며, 상기 복수의 게이트 라인들과 상기 복수의 데이터 라인들에는 상기 터치 구동전압과 동일 주파수 동일 크기의 전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  9. 서로 교차하도록 배열되는 복수의 게이트 라인들과 복수의 데이터 라인들;
    상기 복수의 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역 내에 각각 형성되는 복수의 픽셀전극들;
    각각이 상기 액티브 영역에서 상기 복수의 픽셀전극들 중 일부의 픽셀전극들과 중첩되도록 형성되며, 행 방향의 사선방향과 열 방향의 사선방향으로 배열되고, 각각이 제 1 터치전극과 상기 제 1 터치전극을 에워싸도록 형성되는 제 2 터치전극으로 이루어진 복수의 터치전극들;
    상기 제 1 터치전극들을 소정 수의 단위로 연결하여 복수의 그룹을 형성하는 복수의 터치 링크배선들;
    상기 복수의 터치 링크배선들 각각에 연결되어 열 방향으로 배열되는 복수의 제 1 터치 라우팅 배선들;
    상기 복수의 터치전극들 중 홀수 행 또는 짝수 행에 배열된 제 2 터치전극들을 열 단위로 연결하도록 열 방향으로 서로 나란하게 배열되는 제 2 터치 라우팅 배선; 및
    상기 복수의 터치전극들 중 짝수 행 또는 홀수 행에 배열된 제 2 터치전극들을 행 단위로 연결하는 제 3 터치 라우팅 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 터치전극들을 연결하는 터치 링크배선은 삼각형, 사각형, 다각형, 스타형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치.
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