KR20170056082A

KR20170056082A - 인셀 터치 방식 액정표시장치

Info

Publication number: KR20170056082A
Application number: KR1020150159019A
Authority: KR
Inventors: 정현교; 김성은; 정성진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-23
Also published as: KR102384192B1

Abstract

본 발명은 센싱링크배선의 전식 문제를 개선할 수 있는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 컬러필터기판에 의해 덮혀지는 제1영역 외부 영역인 제2영역에 위치하며 외부 환경에 직접 노출되는 센싱링크배선을 터치전극과 동일한 공정에서 동일 물질인 투명도전물질로 형성하고, 이 센싱링크배선을 제1영역 내부로 연장시켜 센싱배선의 일단에 직접 접촉하도록 구성하게 된다.
이에 따라, 센싱링크배선이 외부 환경에 직접 노출되더라도, 종래에 구리로 형성된 센싱링크배선을 사용함에 따라 센싱링크배선에 전식이 발생되는 문제를 근원적으로 개선할 수 있게 된다.

Description

인셀 터치 방식 액정표시장치{In-cell touch type liquid crystal display device}

본 발명은 인셀 터치 방식 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 센싱배선에 대한 링크배선의 전식을 개선할 수 있는 인셀 터치 방식 액정표시장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display device), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기발광소자(OLED : organic light emitting diode)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.

이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.

최근에, 스마트폰(smart phone)이나 태블릿(tablet)이 보급됨에 따라 액정표시장치에 터치 기능이 부가되고 있는 실정인데, 특히 액정표시장치의 슬림화를 위해 액정패널 내부에 터치 스크린이 내장된 인셀(in-cell) 터치 방식이 적용되고 있다.

이와 같은 인셀 터치 방식의 액정표시장치에서는, 표시영역에 매트릭스 형태로 배치된 터치블럭이 정의되고, 터치블럭 단위로 셀프 캡(self cap) 방식의 터치전극으로 기능하는 공통전극이 배치되며, 각 터치전극에는 대응되는 센싱배선이 접속된다. 이와 같이 구성된 액정표시장치에 대해, 표시구간(display period)과 터치센싱구간(touch sensing period)이 교대하게 되며, 표시구간에는 공통전압이 센싱배선에 출력되어 해당 터치전극에 인가되고 터치센싱구간 동안에는 터치센싱을 위한 터치구동신호가 센싱배선에 출력되어 해당 터치전극에 인가된다.

종래의 액정표시장치에 있어, 어레이기판 제조시 마스크 공정 저감을 위해 터치전극에 접속되는 센싱배선과 이 하부에 위치하는 보호막을 동일 마스크 공정으로 형성하게 되고, 그 후에 터치전극 즉 공통전극을 형성하는 방법이 제안되었다. 이 경우에, 센싱배선과 센싱배선용 패드인 센싱패드를 연결하는 센싱링크배선은 센싱배선과 동일 마스크 공정으로 형성된다.

이때, 센싱배선과 센싱링크배선은 저항에 의한 신호 지연 문제를 고려하여 금속물질로서 저저항의 구리(Cu)로 형성되는데, 구리는 외부로 노출된 경우에 전식이 발생하게 된다.

그런데, 종래의 액정표시장치에서는, 센싱링크배선을 덮어 이를 외부 환경과 차단하는 별도의 구성이 존재하지 않아 센싱링크배선이 외부 환경에 노출되며, 이로 인해 구리로 형성된 센싱링크배선이 전식되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 센싱링크배선의 전식 문제를 개선할 수 있는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.

전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 대향기판에 의해 덮혀진 제1영역에 배치된 다수의 터치블럭 각각에 위치하는 터치전극과, 제1영역에서 일방향을 따라 연장되며 터치전극과 연결된 센싱배선과, 제1영역 외부의 제2영역에 위치하는 센싱패드와, 터치전극과 동일 물질로 동일층에 위치하며 센싱패드와 연결되고 제1영역으로 내부로 연장되어 센싱배선과 연결되는 센싱링크배선을 포함하는 인셀 터치 방식 액정표시장치를 제공한다.

이때, 센싱배선은 터치전극 하부에 직접 접촉하고 센싱링크배선 일단 하부에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.

그리고, 센싱배선과 터치전극과 센싱링크배선 하부에 직접 접촉하며, 센싱패드와 센싱링크배선이 접속되는 패드콘택홀을 갖는 제2보호막을 더 포함할 수 있다.

또한, 제2보호막 하부에 터치전극에 대응하며 화소영역에 배치된 화소전극과, 화소전극과 동일 물질로 동일층에 위치하고 제1터치블럭을 가로질러 제2터치블럭에 연결되는 제2센싱배선을 경계로 양측에 분리된 제1터치블럭의 터치전극의 분리부 간을 연결하는 연결패턴을 더 포함할 수 있다.

또한, 화소전극과 연결패턴 하부에 위치하는 제1보호막을 더 포함하고, 센싱패드와 접속되는 구동IC가 실장되는 IC영역에는 제1보호막이 제거된 상태로 구성될 수 있다.

본 발명에서는, 제2영역에 위치하며 외부 환경에 직접 노출되는 센싱링크배선을 터치전극과 동일한 공정에서 동일 물질인 투명도전물질로 형성하고, 이 센싱링크배선을 제1영역 내부로 연장시켜 센싱배선의 일단에 직접 접촉하도록 구성하게 된다.

이에 따라, 센싱링크배선이 외부 환경에 직접 노출되더라도, 종래에 구리로 형성된 센싱링크배선을 사용함에 따라 센싱링크배선에 전식이 발생되는 문제를 근원적으로 개선할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 방식 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 인셀 터치 방식 액정표시장치에서 센싱배선과 터치블럭 간의 연결 구조와 이웃하는 터치블럭의 터치전극 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 제1영역에 위치하는 터치블럭 일부를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판의 제2영역의 일부 및 이 근방의 제1영역 일부를 도시한 평면도.
도 5는 도 3의 절단선 V-V를 따라 도시한 단면도.
도 6은 도 4의 절단선 VI-VI을 따라 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예와 종래의 인셀 터치 방식 액정표시장치에서 구동IC로부터 가장 멀리 떨어져 위치하는 터치블럭까지의 신호 전달 경로의 저항 특성을 측정한 실험 결과를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 방식 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 인셀 터치 방식 액정표시장치에서 센싱배선과 터치블럭 간의 연결 구조와 이웃하는 터치블럭의 터치전극 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 셀프 캡 방식의 터치소자인 터치전극(171)이 액정표시장치 즉 액정패널 내부에 구성된 인셀 터치 방식의 액정표시장치이다. 이와 같은 액정표시장치(100)는, 어레이기판(110)과 어레이기판(110)에 대향하는 대향기판(190), 예를 들면, 컬러필터기판과 어레이기판(110)과 컬러필터기판(190) 사이에 위치하는 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.

여기서, 터치전극(171)은 공통전극으로 기능하도록 구성되며, 터치전극(171) 즉 공통전극(171)은 화소전극과 함께 어레이기판(110)에 형성되어 영상을 표시하는 표시구간 동안에는 액정층을 구동할 수 있다. 이와 같은 액정표시장치(100)는 프린지필드(fringe field) 방식인 AH-IPS(Advanced High performance In-Plane Switching) 방식으로 구성된다.

액정표시장치(100)에는 제1영역(A1)과 제2영역(A2)이 정의될 수 있다. 이와 관련하여, 제1영역(A1)은 컬러필터기판(190)에 대응되는 영역 즉 컬러필터기판(190)이 배치된 영역에 해당되고, 제2영역(A2)은 컬러필터기판(190) 외부 영역으로서 즉 컬러필터기판(190)이 배치되지 않은 영역에 해당된다.

이처럼, 제1,2영역(A1,A2)은 컬러필터기판(190)을 기준으로 정의되는 영역으로서, 실질적으로 이와 같은 제1,2영역(A1,A2)은 어레이기판(110)에 정의된다. 즉, 어레이기판(110)에 있어, 제1영역(A1)은 컬러필터기판(190)에 의해 덮혀지는 영역이며, 제2영역(A2)은 컬러필터기판(190)에 의해 덮혀지지 않고 외부로 노출된 영역이다. 여기서, 제1영역(A1)에는 영상을 표시하는 표시영역이 정의되고, 제2영역(A2)은 비표시영역에 해당된다.

제1영역(A1) 내의 표시영역에는 화소영역이 제1방향인 행방향과 제2방향인 열방향을 따라 매트릭스 형태로 배치되고, 또한 다수의 터치블럭(TB)이 행방향과 열방향을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 각 터치블럭(TB)은 행방향과 열방향으로 이웃하는 다수의 화소영역을 단위 그룹으로 하여 구성된다.

어레이기판(110)에는 터치블럭(TB) 단위로 터치전극(171)이 형성된다. 각 터치블럭(TB)에 형성된 터치전극(171)은, 이웃하는 터치블럭(TB)의 터치전극(171)과는 분리되어 이격된 형태로 패턴되어 있다. 즉, 이웃하는 터치블럭(TB)에 구성된 터치전극(171)은 서로 전기적으로 단선된 형태로 구성된다.

어레이기판(110)의 제1영역(A1)에는 각 터치블럭(TB)과 연결되어 구동 신호를 전달하는 센싱배선(161)이 일방향을 따라 연장되어 형성되어 있다. 예를 들면, 센싱배선(161)은 데이터배선(도 3의 DL 참조)의 연장방향인 열방향을 따라 형성될 수 있다.

센싱배선(161)은 해당 터치블럭(TB)의 터치전극(171) 하부에 위치하여 이 터치전극(171)에 직접 접촉하도록 구성된다. 즉, 어레이기판(110)에서 센싱배선(161)과 터치전극(171) 사이에 별도의 절연막이 형성되어 있지 않은 상태로, 센싱배선(161)은 그 상부의 해당 터치전극(171)에 직접 접속되도록 구성된다. 이처럼, 본 실시예에서는 센싱배선(161)과 터치전극(171) 사이에 별도의 절연막(즉, 보호막)을 형성하지 않게 됨으로써, 이 절연막 형성을 위한 마스크 공정이 저감될 수 있다.

센싱배선(161)은 일단이 제1영역(A1)의 가장자리에서 센싱링크배선(175)과 직접 접촉하는 형태로 접속되고 해당 터치블럭(TB)까지 연장되어 해당 터치블럭(TB)의 터치전극(171)과 직접접촉하는 형태로 접속되도록 구성되어, 센싱링크배선(175)과 센싱패턴(161)을 연결하도록 구성된다.

이와 같은 센싱배선(161)은 금속물질로서 예를 들면 저저항의 구리로 형성될 수 있으며, 이에 따라 센싱배선(161)을 통한 신호 지연을 개선할 수 있다.

한편, 각 터치블럭 열에는 다수의 터치블럭(TB)이 배치되므로, 구동 신호가 입력되는 제2영역(A2)에서 상대적으로 멀리 위치하는(즉, 도면상 상대적으로 상부측에 위치하는) 터치블럭(TB)에 접속되는 센싱배선(161)은 제2영역(A2)에서 상대적으로 가까이 위치하는(즉, 도면상 상대적으로 하부측에 위치하는) 터치블럭(TB)을 가로지르게 된다. 이 경우에, 상대적으로 하부측에 위치하는 터치블럭(TB)의 터치전극(171)은, 상대적으로 상부측에 위치하는 터치블럭(TB)에 접속되는 센싱배선(161)을 경계로 하여 양측으로 분리되도록 구성되며, 이와 같이 분리된 터치전극 부분들 즉 분리부분들은 연결패턴(153)을 통해 서로 연결되도록 구성된다.

이와 관련하여 도 2를 함께 참조하여 설명한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 터치블럭 열에 2개의 터치블럭(TB)이 배치된 경우를 도시하였다. 그리고, 센싱배선(161)을 통한 터치블럭(TB)으로의 구동 신호 전달 경로를 기준으로 신호 입력 측에 가까이 위치하는 터치블럭(TB)을 제1터치블럭(TB1)이라 하고 신호 입력 측에 멀리 위치하는 터치블럭(TB)을 제2터치블럭(TB2)라고 하며, 제1,2터치블럭(TB1,TB2) 각각에 배치된 터치전극(171)을 제1,2터치전극(171a,171b)이라고 하고, 제1,2터치블럭(TB1,TB2) 각각에 접속되는 센싱배선(161)을 제1,2센싱배선(161a,161b)이라 한다.

이 경우에, 상부측에 위치하는 제2터치블럭(TB2)에 접속되는 제2센싱배선(161b)은 하부측에 위치하는 제1터치블럭(TB1)을 가로지르게 된다. 이때, 만약 제1터치블럭(TB1)에 구성된 제1터치전극(171a)이 제2센싱배선(161b)이 가로질러 통과하는 영역에 형성되어 있으면, 제1터치전극(171a)은 제2센싱배선(161b)과 접속되는 문제가 발생하게 된다.

이와 관련하여, 앞서 언급한 바와 같이, 어레이기판(110) 제조시 마스크 공정 저감을 위해 센싱배선(161)과 터치전극(171) 사이에 별도의 보호막을 형성하는 마스크 공정이 진행되지 않고, 센싱배선(161) 상에 직접 터치전극(171)을 형성하여 센싱배선(161)을 해당 터치블럭(TB)의 터치전극(171)에 접속하도록 구성하게 된다.

이러한바, 제1터치블럭(TB1)을 가로질러 상부측에 위치하는 제2터치블럭(TB2)에 접속되는 제2센싱배선(161b)은 제1터치블럭(TB1)의 제1터치전극(171a)과는 전기적으로 단락된 상태로 구성되어야 할 것이므로, 제1터치전극(171a)은 제2센싱배선(161b)를 경계로 양측에 위치하는 부분이 서로 분리되어 분할된 형태로 구성되어야 한다.

이때, 제2센싱배선(161b)을 경계로 양측으로 분리된 제1터치전극(171a)의 분리부(CP)들은 동일한 제1터치블럭(TB1)에 위치하게 되므로 서로 전기적으로 연결되도록 구성될 필요가 있다. 이를 위해, 제1터치전극(171a)의 분리부(CP)들은 점핑(jumping) 패턴으로서 연결패턴(153)을 통해 연결되도록 구성될 수 있다.

이 연결패턴(153)은 화소영역의 화소전극(도 5의 151)과 동일 물질로 동일한 마스크 공정에서 형성되는 것이 바람직하며, 이 경우에는 연결패턴(153)을 형성하기 위한 별도의 마스크 공정이 진행될 필요가 없는 장점이 있다. 이때, 단면으로 보면 연결패턴(153)은 센싱배선(161) 및 터치전극(171) 하부에 절연막 즉 보호막(도 5의 155 참조)을 사이에 두고 위치할 수 있으며, 이때 연결패턴(153)의 양단은 각각 분리부(CP)와 연결콘택홀(CHc)을 통해 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고, 평면으로 볼 때 연결패턴(153)은 제2센싱배선(161b)과 교차하도록 연장되어 제1터치전극(171)의 분리부(CP)들을 연결하도록 구성될 수 있다.

한편, 터치블럭(TB)으로의 구동 신호 전달과 관련하여, 표시구간으로서 매 프레임 동안에는, 센싱배선(161)에 공통전압이 인가되어 대응되는 터치전극(171)에 전달된다. 이에 따라, 해당 터치블럭(TB)의 각 화소영역에는 화소전극과 터치전극(171) 사이에 전계가 발생되어 액정을 구동하게 되고, 이로 인해 영상을 표시할 수 있게 된다.

그리고, 표시구간 사이의 터치센싱구간으로서 이웃하는 프레임 사이의 블랭크(blank)구간 동안에는, 센싱배선(161)에 펄스 파형의 터치구동신호가 인가되어 터치전극(171)에 전달된다. 또한, 터치 유무에 따른 각 터치블럭(TB)의 정전용량 변화량에 해당되는 센싱신호가 해당 터치전극(171)을 통해 검출되어 대응되는 센싱배선(161)에 인가된다. 이와 같이 검출된 센싱신호를 통해 사용자의 터치 여부를 판단할 수 있게 된다.

이처럼, 터치블럭(TB)에 형성된 터치전극(171)은 전계 발생을 위한 공통전극(171)의 기능과 함께 사용자 터치를 감지하기 위한 전극으로 기능하게 되므로, 얇은 두께의 인셀 터치 방식 액정표시장치(100)를 구현할 수 있게 된다.

어레이기판(110)의 제2영역(A2)에는 액정표시장치(100)를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 구동IC가 실장되는 제3영역(A3)인 IC영역(A3)이 위치한다. 이 IC영역(A3)에는 구동IC의 대응되는 출력핀들과 접속되어 구동IC로부터 출력된 구동 신호들을 인가받는 패드들이 형성된다. 이와 같은 패드들은 제1영역(A1)에 형성된 대응되는 신호배선들과 링크배선들을 통해 연결될 수 있다.

이와 관련하여 예를 들면, 제1영역(A1)에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선(도 3의 GL,DL 참조)과 센싱배선(161)과 같은 신호배선들이 배치되는데, 이들 신호배선들에 대응되는 게이트패드 및 데이터패드(미도시)와 센싱패드(SP)와 같은 패드들이 IC영역(A3)에 형성될 수 있다. 그리고, 이들 패드들을 해당 신호배선들에 연결하기 위한 게이트링크배선 및 데이터링크배선(미도시)과 센싱링크배선(175)과 같은 링크배선들이 제2영역(A2)에 형성될 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 본 실시예에서는 센싱패드(SP)와 센싱링크배선(175)을 도시하였다.

센싱링크배선(175)은 일단에서 패드콘택홀(CHp)을 통해 센싱패드(SP)와 접촉되고, 제2영역(A2)으로부터 제1영역(A1) 내부로 연장되어 센싱배선(161)과 직접 접촉하도록 구성된다.

이러한바, 센싱링크배선(175)은 제1영역(A1)과 제2영역(A2) 내의 IC영역(A3) 사이에 존재하게 되므로, 제1영역(A1)에 위치하는 컬러필터기판(190)과 IC영역(A3)에 실장되는 구동IC에 의해 덮혀지지 않고 외부에 노출된다.

이때, 본 실시예에서는 외부 환경에 노출되는 센싱링크배선(175)에 대해 터치전극(171)과 동일한 물질로 동일한 마스크 공정에서 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 센싱링크배선(175)으로서 종래의 전식에 취약한 구리 대신에 전식에 강한 특성을 갖는 ITO와 같은 투명도전물질로 형성하게 된다.

이처럼, 본 실시예에서는, 제2영역(A2)에 위치하여 외부 환경에 직접 노출되는 센싱링크배선(175)을 터치전극(171)을 형성하는 ITO와 같은 투명도전물질로 형성하고, 이를 제1영역(A1) 내부로 연장시켜 저저항 금속물질로서 구리로 형성된 센싱배선(161) 부분에 직접 접촉하도록 구성하게 된다.

이에 따라, 별도의 마스크 공정 추가 없이 센싱링크배선(175)이 외부 환경에 직접 노출되더라도 전식되는 문제는 근원적으로 해소될 수 있게 되므로, 종래에 구리로 형성된 센싱링크배선을 사용함에 따라 센싱링크배선에 전식이 발생되는 문제를 개선할 수 있게 된다.

이하, 액정표시장치(100)의 어레이기판(110)의 구조에 대해 도 3 내지 6을 더 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 제1영역에 위치하는 터치블럭 일부를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판의 제2영역의 일부 및 이 근방의 제1영역 일부를 도시한 평면도이다. 그리고, 도 5는 도 3의 절단선 V-V를 따라 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4의 절단선 VI-VI을 따라 도시한 단면도이다.

도 3 내지 6을 참조하면, 어레이기판(110)의 제1영역(A1)에는 제1방향으로서 행방향을 따라 연장된 다수의 게이트배선(GL)이 기판(111) 상에 형성되어 있다. 게이트배선(GL) 상에는 게이트절연막(130)이 형성되며, 게이트절연막(130) 상에는 제2방향으로서 열방향을 따라 연장된 다수의 데이터배선(DL)이 형성된다.

이와 같이 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)에 의해, 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 다수의 화소영역(P)이 정의된다.

각 화소영역(P)에는, 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)과 연결된 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다.

박막트랜지스터(T)는, 게이트배선(GL)과 연결된 게이트전극(121)과, 게이트전극(121) 상의 게이트절연막(130) 상에 위치하는 반도체층(131)과, 반도체층(131) 상에 서로 이격된 소스전극 및 드레인전극(141,143)을 포함할 수 있다. 여기서, 소스전극(141)은 데이터배선(DL)과 연결된다.

소스전극 및 드레인전극(141,143)과 데이터배선(DL) 상에는 제1보호막(145)이 형성될 수 있다. 제1보호막(145)에는 드레인전극(143)을 노출하는 드레인콘택홀(CHd)이 형성된다. 여기서, 제1보호막(145)은, 예를 들면, 포토아크릴(photo acryl: PAC)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있는데 이에 한정되지는 않는다. 이때, 유기절연물질로 제1보호막(145)이 형성된 경우에 기판 면은 실질적으로 평탄화될 수 있게 된다.

제1보호막(145) 상에는 각 화소영역(P) 별로 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(143)과 드레인콘택홀(CHd)을 통해 연결되는 화소전극(151)이 형성되어 있다. 이와 같은 화소전극(151)은 화소영역(P) 내에서 실질적으로 판 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 화소전극(151)은 ITO,IZO,ITZO 등의 투명도전물질로 형성된다.

더욱이, 제1보호막(145) 상에는 화소전극(151)과 동일 물질로 동일한 마스크 공정에서 형성되는 연결패턴(도 2의 153 참조)이 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 해당 터치블럭(TB)을 가로질러 이와 이웃하는 터치블럭(TB)에 접속되는 센싱배선(161)을 경계로 하여 해당 터치블럭(TB)의 터치전극(171)이 양측으로 분리된 분리부(도 2의 CP 참조)를 포함하도록 구성된 경우에, 연결패턴은 터치전극(171)의 분리부들 간을 연결하게 된다.

화소전극(151)과 연결패턴 상에는 제2보호막(155)이 형성될 수 있다. 제2보호막(155)은 단일층이나 2층 이상의 다중층 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 제2보호막(155)은 무기절연물질 및/또는 유기절연물질로 형성될 수 있다. 제2보호막(155)에는 연결패턴의 양단을 각각 노출하는 연결콘택홀(도 2의 CHc 참조)이 형성될 수 있다.

제2보호막(155) 상에는 열방향을 따라 연장된 센싱배선(161)이 형성될 수 있다. 센싱배선(161)은 저저항물질로서 구리(Cu)로 형성되는 것이 바람직하다.

센싱배선(161)은 데이터배선(DL) 상부에 위치하며 데이터배선(DL)과 중첩되도록 구성될 수 있다. 이처럼, 센싱배선(161)을 비표시요소인 데이터배선(DL)과 중첩되게 배치하게 되면, 센싱배선(161)에 의해 개구율이 저하되는 것을 방지하고 또한 센싱배선(161)의 폭을 최대한 증가시켜 저항을 감소시킬 수 있다.

한편, 제2보호막(155)과 센싱배선(161)은 동일한 마스크 공정으로서 하프톤 마스크를 사용한 마스크 공정을 통해 형성되도록 구성되는데, 이와 같이 동일한 마스크 공정으로 형성됨에 따라 센싱배선(161)은 하부의 제2보호막(155)과 직접 접촉하도록 구성된다.

이처럼, 제2보호막(155)과 센싱배선(161)을 동일 마스크 공정으로 형성함으로써, 어레이기판 제조시 마스크 공정이 저감되는 장점이 있다. 이와 관련하여, 센싱배선(161) 상에 별도의 보호막을 형성하는 경우에, 이 보호막에 대한 마스크 공정이 추가적으로 진행되어 마스크 공정이 증가되고 제조비용이 상승하게 된다.

반면에, 본 실시예에서와 같이, 센싱배선(161) 상에 별도의 보호막을 형성하지 않고 대신에 이를 센싱배선(161) 하부의 제2보호막(155)으로 배치하고, 제2보호막(155)과 센싱배선(161)을 동일 마스크 공정으로 형성함으로써, 결과적으로 마스크 공정이 저감되고 제조비용이 절감될 수 있게 된다.

센싱배선(161)과 제2보호막(155) 상에는 터치블럭(TB) 단위로 터치전극(171) 즉 공통전극(171)이 형성된다. 공통전극(171)은 하부에 위치하는 센싱배선(161)과 제2보호막(155)과 직접 접촉하도록 구성되며, 공통전극(171)은 ITO,IZO,ITZO 등의 투명도전물질로 형성된다. 그리고, 이웃하는 터치블럭(TB)에 접속되는 센싱배선(161)이 가로질러 통과하는 터치블럭(TB)에 대해서는, 공통전극(171)은 센싱배선(161)을 경계로 양측으로 분리된 분리부(도 2의 CP 참조)들을 포함하게 되며, 이 분리부들 각각은 하부의 연결패턴(도 2의 153 참조)과 연결콘택홀(도 2의 CHc 참조)에 접속되도록 구성된다.

또한, 공통전극(171)은 각 화소영역(P)에 대응하여 화소전극(151)과 마주보는 바(bar) 형상의 다수의 전극패턴(172)을 포함하고, 전극패턴(172) 사이에는 화소전극(151)과 마주보는 개구(173)가 형성될 수 있다.

여기서, 다수의 전극패턴(172)은 데이터배선(DL)의 연장방향을 따라 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 다수의 전극패턴(172)은, 데이터배선(DL)에 근접하여 화소영역(P)의 최외측에 위치하는 제1전극패턴(172a)과, 제1전극패턴(172a)의 내측에 위치하는 제2전극패턴(172b)을 포함할 수 있다.

여기서, 제1전극패턴(172a)은 데이터배선(DL)보다 넓은 폭을 가져 실질적으로 하부의 데이터배선(DL)을 가리는 형태로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 제1전극패턴(172a)은 데이터배선(DL)과 중첩되는 센싱패턴(161) 보다 넓은 폭으로 센싱패턴(161)을 완전히 덮도록 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

이와 같은 형태로 제1전극패턴(172a)을 형성하게 되면, 제1전극패턴(172a)은 데이터배선(DL)과 화소전극(151) 사이의 차폐전극으로서 기능하여 이들 간의 전기적 간섭을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 내부에 위치하는 제2전극패턴(172b)은 제1전극패턴(172a)보다 작은 폭을 갖도록 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

한편, 어레이기판(110)의 제2영역(A2)에는 기판(111) 상의 게이트절연막(130) 상에 센싱패드전극(144) 즉 제1패드전극(144)이 형성될 수 있다. 이와 같은 제1패드전극(144)은 제2영역(A2) 내의 IC영역(A3)에 형성된다. 그리고, 제1패드전극(144)은 소스전극 및 드레인전극(141,143)과 동일 물질로 동일한 마스크 공정에서 형성될 수 있다.

제1패드전극(144) 상에는 화소전극(151)과 동일 물질로 동일한 마스크 공정에서 형성된 중간패드전극(154) 즉 제2패드전극(154) 형성될 수 있다. 이 제2패드전극(154)은 하부의 제1패드전극(144)과 센싱패드(SP)를 구성할 수 있게 된다.

여기서, 제2패드전극(154)은 하부의 제1패드전극(144)과 직접 접촉하도록 형성될 수 있는데, 이 경우에 IC영역(A3)에는 제1보호막(145)이 제거된 상태가 되어 제1패드전극(144)은 상부의 제2패드전극(154)과 콘택홀 없이 직접 접촉하도록 구성될 수 있게 된다. 이처럼, IC영역(A3)에 제1보호막(145)이 제거되면, 결과적으로 IC영역(A3)의 패드콘택홀(CHp)의 단차(즉, 깊이)가 낮아지게 되어, 패드콘택홀(CHp) 내에서의 센싱링크배선(175)과 센싱패드(SP) 간의 전기적 단선이 방지될 수 있고, 또한 IC영역(A3)의 두께를 줄임으로써 구동IC가 실장된 상태의 액정표시장치(100)의 두께 증가를 개선할 수 있다.

한편, 전술한 바와 달리, 센싱패드(SP)에 있어 제2패드전극(154)이 생략될 수 있다. 그리고, 제1보호막(145)이 IC영역(A3)에 형성되도록 구성될 수도 있다.

제2패드전극(154) 상에는 제2보호막(155)이 형성되며, 제2보호막(155)에는 센싱패드(SP) 즉 제2패드전극(154)을 노출하는 패드콘택홀(CHp)이 형성된다. 이와 같은 제2보호막(155)은 제1영역(A1)으로부터 제2영역(A2)으로 연장된 형태로 실질적으로 어레이기판(110)의 전면에 형성될 수 있다.

제2보호막(155) 상에는 터치전극(171) 즉 공통전극(171)과 동일 물질로 동일한 마스크 공정을 통해 형성된 센싱링크배선(175)이 형성된다. 센싱링크배선(175)은 하부의 제2보호막(155)과 직접 접촉하며, 일단에서 패드콘택홀(CHp)을 통해 센싱패드(SP)와 접촉하게 된다.

특히, 센싱링크배선(175)은 제2영역(A2)으로부터 제1영역(A1)의 내부 가장자리로 연장되어 센싱배선(161)과 직접 접촉하여 연결된다. 즉, 센싱링크배선(175)의 타단은 센싱배선(161)의 일단과 직접 접촉하도록 구성된다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 제2영역(A2)에 위치하며 외부 환경에 직접 노출되는 센싱링크배선(175)을 터치전극(171)과 동일한 공정에서 동일 물질인 투명도전물질로 형성하고, 이 센싱링크배선(175)을 제1영역(A1) 내부로 연장시켜 센싱배선(161)의 일단에 직접 접촉하도록 구성하게 된다.

이에 따라, 센싱링크배선(175)이 외부 환경에 직접 노출되더라도, 종래에 구리로 형성된 센싱링크배선을 사용함에 따라 센싱링크배선에 전식이 발생되는 문제를 근원적으로 개선할 수 있게 된다.

또한, 센싱링크배선(175)을 저저항의 구리 대신에 ITO와 같은 투명도전물질로 형성하더라도, 터치블럭까지의 신호 전달 경로에서의 저항 특성은 실질적으로 별다른 차이가 없어 구동 신호 지연 문제가 유발되지 않게 된다. 즉, 센싱링크배선(175)은 센싱배선(161)에 비해 상대적으로 매우 짧은 길이를 갖게 되는바, 터치블럭(TB)에 대한 신호 전달 경로에서 차지하는 비중은 무시할 수 있을 정도로 매우 낮으므로, 투명도전물질로 센싱링크배선(161)을 형성하더라도 신호 전달 경로에서의 저항 특성은 종래와 비교하여 실질적인 차이가 없는 수준에 해당되어, 터치블럭(TB)에 대한 신호 지연 문제가 실질적으로 유발되지는 않는다 할 것이다. 이와 관련하여 도 7을 더 참조할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예와 종래의 인셀 터치 방식 액정표시장치에서 구동IC로부터 가장 멀리 떨어져 위치하는 터치블럭까지의 신호 전달 경로의 저항 특성을 측정한 실험 결과를 도시한 도면으로서, 도 7에서 X 축은 해당 터치블럭에 인가되는 전압을 나타내고, Y 축은 신호 전달 경로의 저항을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 투명도전물질로 형성된 센싱링크배선(175)을 사용하는 경우(실선으로 표시된 그래프)가 종래의 구리로 형성된 센싱링크배선을 사용하는 경우(점선으로 표시된 그래프)에 비해 다소나마 높은 저항을 갖게 되나, 이 차이는 실질적으로 터치블럭 구동에 있어 무의미한 수준에 해당된다. 따라서, 본 실시예에서와 같이 투명도전물질로 센싱링크배선을 형성하더라도 신호 지연 문제는 실질적으로 유발되지 않는다 할 것이다.

전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

100: 액정표시장치 110: 어레이기판
111: 기판 121: 게이트전극
130: 게이트절연막 131: 반도체층
141: 소스전극 143: 드레인전극
144: 센싱패드전극(제1패드전극) 145: 제1보호막
151: 화소전극 153: 연결패턴
154: 중간패드전극(제2패드전극) 155: 제2보호막
161: 센싱배선 171: 터치전극(공통전극)
172,172a,172b: 전극패턴,제1전극패턴,제2전극패턴
173: 개구 175: 센싱링크배선
190: 대향기판(컬러필터기판)
GL,DL: 게이트배선,데이터배선
CHc,CHd,CHp: 연결콘택홀,드레인콘택홀,패드콘택홀
SP: 센싱패드
A1,A2,A3: 제1영역,제2영역,제3영역(IC영역)
TB: 터치블럭
P: 화소영역

Claims

대향기판에 의해 덮혀진 제1영역과, 상기 제1영역 외부의 제2영역이 정의된 기판과;
상기 기판의 제1영역에 배치된 다수의 터치블럭 각각에 위치하는 터치전극과;
상기 기판의 제1영역에서 일방향을 따라 연장되며, 상기 터치전극과 연결된 센싱배선과;
상기 기판의 제2영역에 위치하는 센싱패드와;
상기 터치전극과 동일 물질로 동일층에 위치하며, 일단에서 상기 센싱패드와 연결되고 상기 제1영역으로 내부로 연장되어 상기 센싱배선과 연결되는 센싱링크배선
을 포함하는 인셀 터치 방식 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱배선은 상기 터치전극 하부에 직접 접촉하고 상기 센싱링크배선 일단 하부에 직접 접촉하도록 구성된
인셀 터치 방식 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱배선과 터치전극과 센싱링크배선 하부에 직접 접촉하며, 상기 센싱패드와 센싱링크배선이 접속되는 패드콘택홀을 갖는 제2보호막을 더 포함하는
인셀 터치 방식 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제2보호막 하부에 상기 터치전극에 대응하며 화소영역에 배치된 화소전극과;
상기 화소전극과 동일 물질로 동일층에 위치하고, 제1터치블럭을 가로질러 제2터치블럭에 연결되는 제2센싱배선을 경계로 양측에 분리된 상기 제1터치블럭의 터치전극의 분리부 간을 연결하는 연결패턴
을 더 포함하는 인셀 터치 방식 액정표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 화소전극과 연결패턴 하부에 위치하는 제1보호막을 더 포함하고,
상기 센싱패드와 접속되는 구동IC가 실장되는 IC영역에는 상기 제1보호막이 제거된 상태로 구성되는
인셀 터치 방식 액정표시장치.