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KR20130080319A - 센서를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

센서를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR20130080319A
KR20130080319A KR1020120001162A KR20120001162A KR20130080319A KR 20130080319 A KR20130080319 A KR 20130080319A KR 1020120001162 A KR1020120001162 A KR 1020120001162A KR 20120001162 A KR20120001162 A KR 20120001162A KR 20130080319 A KR20130080319 A KR 20130080319A
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KR
South Korea
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sensing
gate
electrode
display panel
electrodes
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KR1020120001162A
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김지웅
박수빈
이병준
문승환
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 제1 표시판, 상기 제1 표시판과 마주보는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함하고, 상기 제1 표시판은, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 그리고 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터, 상기 게이트 전극에 게이트 신호를 전달하고 제1 방향으로 뻗어 있는 게이트선, 그리고 상기 게이트 전극과 정전 용량을 형성하고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있고, 그리고 상기 게이트선과 중첩하는 감지 전극을 포함한다.

Description

센서를 포함하는 표시 장치{DISPLAY DEVICE INCLUDING SENSOR}
센서를 포함하는 표시 장치가 제공된다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 평판 표시 장치는 복수 쌍의 전기장 생성 전극과 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함하고, 유기 발광 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함한다. 한 쌍을 이루는 전기장 생성 전극 중 하나는 통상 스위칭 소자에 연결되어 전기 신호를 인가받고, 전기 광학 활성층은 이러한 전기 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.
근래 이러한 표시 장치는 영상을 표시하는 기능 외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 빛 등의 변화를 감지함으로써 사용자의 손가락 등이 화면에 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 정보를 알아내는 것이다.
예를 들어, 터치 감지 방식은 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 그리고 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM) 등으로 나뉠 수 있다.
정전 용량 방식을 갖는 표시 장치는 터치 감지를 위하여 투명 전극이 형성된 필름을 포함하고, 투명 전극에 전압이 인가되고, 손가락과 같은 도전체가 접근할 때 발생하는 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지하여 접촉 여부와 접촉 위치를 알아낼 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 센서의 감도(sensitivity)를 개선하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 제1 표시판, 상기 제1 표시판과 마주보는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함하고, 상기 제1 표시판은, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 그리고 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터, 상기 게이트 전극에 게이트 신호를 전달하고 제1 방향으로 뻗어 있는 게이트선, 그리고 상기 게이트 전극과 정전 용량을 형성하고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있고, 그리고 상기 게이트선과 중첩하는 감지 전극을 포함한다.
상기 제1 표시판은 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 게이트선과 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 감지 전극을 포함할 수 있고, 상기 복수개의 감지 전극의 개수는 상기 복수개의 게이트선의 개수보다 적을 수 있다.
상기 복수개의 감지 전극은 서로 인접한 제1 감지 전극과 제2 감지 전극을 포함할 수 있고, 상기 제1 감지 전극과 상기 제2 감지 전극 사이에 n 개 이상의 게이트선이 위치할 수 있다.
상기 감지 전극은 전하 증폭기(charge amplifier)에 연결되어 있을 수 있다.
상기 전하 증폭기는 접지되어 있는 비반전 단자, 상기 감지 전극에 연결되어 있는 반전 단자, 그리고 출력 단자를 포함할 수 있고, 상기 반전 단자와 상기 출력 단자 사이에 커패시터가 연결되어 있을 수 있다.
상기 게이트선 및 상기 게이트 전극의 평면 모양은 상기 감지 전극의 평면 모양과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 감지 전극은 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
상기 감지 전극은 단일막(single layer)일 수 있다.
상기 제1 표시판은 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 게이트선과 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 감지 전극을 포함할 수 있고, 상기 복수개의 감지 전극은 감지 신호선에 의해 서로 연결되어 있을 수 있다.
상기 제1 표시판은 매트릭스 형태로 위치하는 복수개의 터치 센서 유닛을 포함할 수 있고, 상기 복수개의 터치 센서 유닛을 상기 감지 신호선에 의해 연결되어 있을 수 있다.
상기 감지 신호선에 연결되어 있고 감지 신호를 처리하는 터치 신호 처리부(touch signal processing unit)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수개의 게이트 전극을 포함하고, 상기 복수개의 게이트 전극에 게이트 신호를 전달하고, 그리고 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 게이트선, 그리고 정전식으로 터치를 감지하고, 전극은 상기 복수개의 게이트 전극과 복수개의 정전 용량을 형성하고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 감지 전극을 포함하는 터치 센서 유닛을 포함하고, 상기 복수개의 감지 전극의 개수는 상기 복수개의 게이트선의 개수보다 적을 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 센서의 감도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서를 포함하는 표시 장치를 개략적으로 나타내는 배치도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 센서의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 센서의 파형도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 터치 센서 유닛(TSU)의 일부를 확대한 배치도이다.
도 5는 V-V 선을 따라 도 4의 터치 센서 유닛을 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 터치 센서 유닛(TSU)의 일부를 확대한 배치도이다.
도 7은 비교예에 따른 터치 센서 유닛(TSU)의 일부를 확대한 배치도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 6을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서를 포함하는 표시 장치를 개략적으로 나타내는 배치도이며, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 센서의 회로도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 센서의 파형도이다.
도 1을 참고하면, 표시 장치는 매트릭스 형태로 위치하는 복수개의 터치 센서 유닛(TSU)을 포함하는 표시판 조립체(300), 표시판 조립체(300)로 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부(400), 그리고 복수개의 터치 센서 유닛(TSU)을 통하여 감지된 신호를 처리하는 터치 신호 처리부(touch signal processing unit)(TSP)를 포함한다. 복수개의 터치 센서 유닛(TSU)은 감지 신호선(sensing signal line)(185)을 통하여 터치 신호 처리부(TSP)에 연결되어 있다. 감지 신호선(185)은 감지 전극(sensing electrode)(125)을 포함한다.
표시판 조립체(300)는 복수의 신호선(signal line)(미도시)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(미도시)를 포함한다. 표시판 조립체(300)는 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 유기 발광 표시 패널(organic light emitting diode display panel), 플라즈마 표시 패널(plasma display panel), 전기 영동 표시 패널(electrophoresis display panel) 등 다양한 종류의 표시 패널을 포함할 수 있다. 표시판 조립체(300)는 광원을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3를 참고하면, 신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(121)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(미도시)을 포함한다. 게이트선(121) 및 데이터선에 연결되어 있는 화소는 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시(공간 분할)하거나 복수개의 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시(시간 분할)함으로써, 이들 기본색의 공간적 또는 시간적 합으로 원하는 색상이 표시될 수 있다.
게이트 구동부(400)는 표시판 조립체(300)의 게이트선(121)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(121)에 인가한다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124)을 포함한다.
터치 센서 유닛(TSU)은 정전식으로 터치를 감지하며, 복수개의 감지 전극(125)을 포함한다. 예를 들어, 터치 센서 유닛(TSU)의 크기는 4 mm x 4 mm일 수 있다. 터치 센서 유닛(TSU)은 게이트 구동부(400)로부터 게이트선(121) 및 게이트 전극(124)을 통하여 인가되는 게이트 신호를 터치 감지를 위한 스캔 펄스로 이용한다. 게이트 전극(124)과 감지 전극(125)은 정전 용량(Cm)을 형성하며, 손가락과 같은 도전체가 외부로부터 감지 전극(125)으로 접근할 때 정전 용량(Cm)이 변하며, 이러한 정전 용량(Cm)의 변화가 터치 신호 처리부(TSP)에서 처리된다. 감지 전극(125)은 전하 증폭기(charge amplifier)에 연결되어 있으며, 전하 증폭기는 전하량을 전압으로 변환한다. 전하 증폭기의 비반전 단자(+)는 접지되어 있으며, 반전 단자(-)는 감지 전극(125)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter)(ADC)(미도시)에 연결되어 있으며, 아날로그-디지털 컨버터는 터치 신호 처리부(TSP)에 연결되어 있다. 전하 증폭기의 반전 단자(-)와 출력 단자 사이에 커패시터(Cv)가 연결되어 있다.
도 3을 참고하면, 게이트 전극(124)에 스캔 펄스가 인가되고, 감지 전극(125)에서 도전체의 터치 유무에 따라 전하 증폭기를 통하여 출력되는 전압 펄스의 크기가 변한다. 터치가 있을 때 출력 전압 펄스의 크기는 터치가 없을 때 출력 전압 펄스의 크기보다 작으며, 이러한 전압 차이(ΔV)는 터치의 유무에 따른 정전 용량의 차이(ΔCm)에 비례한다. 예를 들어, 터치에 의해 감소된 정전 용량의 크기(ΔCm)가 클수록, 감소된 출력 전압 펄스의 크기(ΔV)가 크므로, 센서의 감도가 크며 터치의 검출이 용이하다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 터치 센서 유닛(TSU)의 일부를 확대한 배치도이며, 도 5는 V-V 선을 따라 도 4의 터치 센서 유닛을 절단한 단면도이다.
도 4를 참고하면, 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며, 복수개의 게이트선(121)은 서로 대략 평행하다. 감지 전극(125)은 게이트선(121)과 중첩하면서 대략 행 방향으로 뻗어 있다. 복수개의 감지 전극(125)은 서로 대략 평행하며, 감지 전극(125)의 개수는 게이트선(121)의 개수의 1/2 이하이다. 예를 들어, 감지 전극(125)의 개수는 게이트선(121)의 개수의 1/5일 수 있으며, 게이트선(121) 5 개 당 감지 전극(125)이 1 개일 수 있다. 이 경우 인접한 2 개의 감지 전극(125)은 각각 n 번째 게이트선(121) 및 n+5 번째 게이트선(121)과 중첩할 수 있으며, n은 자연수이다. 이에 따라, 손가락과 같은 도전체의 접근에 의한 정전 용량(Cm)의 감소량이 커질 수 있으며, 감소된 출력 전압 펄스의 크기(ΔV)가 커질 수 있으므로, 센서의 감도가 개선될 수 있으며 터치의 검출이 용이할 수 있다. 예를 들어, 터치가 없을 때의 정전 용량(Cm)은 19.15 fF이고, 터치가 있을 때의 정전 용량(Cm_touch)은 13.47 fF이고 정전 용량의 변화량(ΔCm)은 대략 30 % 증가할 수 있으며, 결국 센서의 감도가 대략 30 % 개선될 수 있다.
도 5를 참고하면, 게이트선(121)은 게이트 전극들(124a, 124b, 124c, 124c, 124d, 124e)을 포함하며, 게이트 전극들(124a, 124b, 124c, 124c, 124d, 124e)은 감지 전극(125)과 절연체(insulator)를 사이에 두고 정전 용량들(Cm1, Cm2, Cm3, Cm4, Cm5)을 형성하고 있다. 여기서, 정전 용량들(Cm1, Cm2, Cm3, Cm4, Cm5)의 값은 균일하다. 예를 들어, 정전 용량들(Cm1, Cm2, Cm3, Cm4, Cm5)의 값들은 대략 10 % 미만의 편차를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 터치 센서 유닛(TSU)의 일부를 확대한 배치도이다.
도 6을 참고하면, 감지 전극(125)은 게이트 전극(124)과 중첩한다. 예를 들어, 감지 전극(125)의 평면 모양은 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)의 평면 모양과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 6 의 감지 전극(125) 의 개수는 게이트선(121)의 개수의 1/2 이하이다. 예를 들어, 감지 전극(125)의 개수는 게이트선(121)의 개수의 1/5일 수 있으며, 게이트선(121) 5 개 당 감지 전극(125)이 1 개일 수 있다. 이 경우 인접한 2 개의 감지 전극(125)은 각각 n 번째 게이트선(121) 및 n+5 번째 게이트선(121)과 중첩할 수 있으며, n은 자연수이다. 이에 따라, 손가락과 같은 도전체의 접근에 의한 정전 용량(Cm)의 감소량이 커질 수 있으며, 감소된 출력 전압 펄스의 크기(ΔV)가 커질 수 있으므로, 센서의 감도가 개선될 수 있으며 터치의 검출이 용이할 수 있다. 예를 들어, 터치가 없을 때의 정전 용량(Cm)은 20.13 fF이고, 터치가 있을 때의 정전 용량(Cm_touch)은 14.12 fF이고 정전 용량의 변화량(ΔCm)은 대략 30 % 증가할 수 있으며, 결국 센서의 감도가 개선될 수 있다.
반면, 도 7을 참고하면, 감지 전극(125)은 게이트선(121)에 수직 방향으로 뻗어 있으며, 이 경우 터치가 없을 때의 정전 용량(Cm)은 13.8 fF이고, 터치가 있을 때의 정전 용량(Cm_touch)은 13.1 fF이고 정전 용량의 변화량(ΔCm)은 대략 5 % 증가할 수 있으며, 결국 도 7의 센서의 감도는 도 4 내지 도 6의 센서의 감도보다 낮을 수 있다.
그러면, 표시판 조립체(300)가 액정 표시 패널인 경우에 대해 도 8을 참고하여 상세하게 설명하며, 표시판 조립체(300)가 액정 표시 패널에 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 8을 참고하면, 감지 전극(125)은 박막 트랜지스터(Tr)이 포함되어 있는 제1 표시판(100)에 위치하며, 게이트 전극(124)과 정전 용량(Cm)을 형성한다. 감지 전극(125)은 ITO(indium tin oxide), 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명한 도전 물질을 포함한다. 감지 전극(125)은 단일막(single layer)일 수 있다. 감지 전극(125)과 게이트 전극(124)의 사이에는 절연체로서 기판(110)이 위치한다. 이외에도, 기판(110) 위에 감지 전극(125)이 위치하고, 감지 전극(125) 위에 절연막(insulating layer)(미도시)이 위치하고, 절연막 위에 게이트 전극(124)이 위치할 수도 있다. 예를 들어, 감지 전극(125)은 제1 기판(110) 바깥에 위치할 수도 있으며, 제1 기판(110) 안쪽에 위치할 수도 있다. 편광판(410)은 제1 기판(110)의 바깥족에 위치할 수 있다.
제1 표시판(100)은 투명한 유리 또는 플라스틱과 같은 재료를 포함하는 제1 기판(110)을 포함한다.
제1 기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)이 위치한다. 게이트 전극(124)과 동일한 층에 일정한 기준 전압을 전달하고, 기준 전극(271, 275)과의 접속을 위한 확장부(135)를 포함하는 기준 전압선(미도시)이 위치한다.
게이트선은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
기준 전압선은 게이트선과 평행할 수 있으며, 게이트선과 동일 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(124) 및 기준 전압선의 확장부(135) 위에는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)과 같은 물질을 포함하는 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소와 같은 물질을 포함하는 반도체층(154)이 위치한다. 반도체층(154)은 게이트 전극(124)과 적어도 일부 중첩한다.
반도체층(154) 위에 서로 마주보는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 위치한다. 소스 전극(173)에 전기적으로 연결되고 게이트선과 교차하는 방향으로 뻗어 있는 데이터선(미도시)이 게이트 절연막(140) 위에 위치한다.
데이터선은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선 및 기준 전압선과 교차할 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)에 형성된다.
반도체층(154)과 소스 전극(173) 사이 그리고 반도체층(154)과 드레인 전극(175) 사이에 저항성 접촉 부재(미도시)가 형성될 수 있다. 저항성 접촉 부재는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
드레인 전극(175)의 일부 및 게이트 절연막(140) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 드레인 전극(175)의 일부를 덮고 있어, 그 위에 배치되어 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 직접 연결된다.
화소 전극(191)은 ITO(Indium tin oxide), 또는 IZO(Indium zinc oxide)와 같은 투명한 도전 물질을 포함한다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175), 노출된 반도체층(154) 그리고 화소 전극(191) 위에는 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)은 질화 규소와 산화 규소 따위의 무기 절연물로 만들어진다. 그러나 보호막(180)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며 표면이 평탄할 수 있다. 유기 절연물의 경우 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하일 수 있다. 보호막(180)은 또한 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체층(154) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다.
보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 기준 전압선의 확장부(135)를 드러내는 접촉 구멍(183)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 기준 전극(271, 275)이 위치한다. 기준 전극(271, 275)은 화소 전극(191)과 중첩하며, 복수의 가지 전극(271)과 복수의 가지 전극(271)을 연결하는 연결부(미도시)를 포함한다. 기준 전극(271, 275)은 ITO(indium tin oxide), 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명한 도전 물질을 포함한다. 인접한 화소에 배치되어 있는 기준 전극(271, 275)은 서로 연결되어 있다.
도시하지는 않았지만, 기준 전극(271, 275) 및 보호막(180) 위에는 배향막(alignment layer)이 도포되어 있다.
본 실시예에 따른 표시 장치에서 제1 기판(110)의 하부면이 외부로 향하는 방향을 제1 방향(D1)이라고 할 때, 앞에서 설명한 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선, 게이트 절연막(140), 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 제1 방향(D1)을 따라 순차적으로 적층되어 있다.
투명한 유리 또는 플라스틱과 같은 물질을 포함하는 제2 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛 샘을 방지할 수 있다.
제2 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗어 있을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(미도시)이 위치할 수 있다. 덮개막은 무기 절연물 또는 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막은 생략할 수 있다.
제2 기판(210)의 바깥쪽에 편광판(510)이 위치할 수 있다. 그러나, 편광판(510)은 생략될 수 있다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 액정층(3)이 위치한다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 기준 전극(271, 275)은 기준 전압선의 확장부(135)로부터 일정한 크기의 기준 전압을 인가 받는다. 표시 영역 외부에 배치되어 있는 기준 전압 인가부(미도시)로부터 기준 전압을 인가 받지만, 표시 영역 내에서 전압 강하 등을 방지하기 위하여, 기준 전극(271, 275)은 서로 연결되어 기준 전압선(131)으로부터 같은 크기의 기준 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 기준 전압을 인가 받는 기준 전극(271)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 271) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자가 회전한다. 이와 같이 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
화소 전극(191)은 게이트 절연막(140)과 보호막(180) 사이에 위치하고, 드레인 전극(175)의 일부를 덮어 직접 물리적 전기적으로 연결되기 때문에, 접촉 구멍을 통해 연결되는 기존의 액정 표시 장치에 비하여 개구율이 증가할 수 있다.
이외에도, 색필터(230) 또는 차광 부재(220) 중 적어도 하나가 제2 표시판 대신 제1 표시판(100)에 위치할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
121: 게이트선 124: 게이트 전극
125: 감지 전극 185: 감지 신호선
300: 표시판 조립체 400: 게이트 구동부

Claims (17)

  1. 제1 표시판,
    상기 제1 표시판과 마주보는 제2 표시판, 그리고
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)
    을 포함하고,
    상기 제1 표시판은,
    게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 그리고 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터,
    상기 게이트 전극에 게이트 신호를 전달하고 제1 방향으로 뻗어 있는 게이트선, 그리고
    상기 게이트 전극과 정전 용량을 형성하고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있고, 그리고 상기 게이트선과 중첩하는 감지 전극
    을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 게이트선과 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 감지 전극을 포함하고, 상기 복수개의 감지 전극의 개수는 상기 복수개의 게이트선의 개수보다 적은 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 복수개의 감지 전극은 서로 인접한 제1 감지 전극과 제2 감지 전극을 포함하고, 상기 제1 감지 전극과 상기 제2 감지 전극 사이에 n 개 이상의 게이트선이 위치하고, n은 자연수인 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 감지 전극은 전하 증폭기(charge amplifier)에 연결되어 있는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 전하 증폭기는 접지되어 있는 비반전 단자, 상기 감지 전극에 연결되어 있는 반전 단자, 그리고 출력 단자를 포함하고, 상기 반전 단자와 상기 출력 단자 사이에 커패시터가 연결되어 있는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 게이트선 및 상기 게이트 전극의 평면 모양은 상기 감지 전극의 평면 모양과 실질적으로 동일한 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 감지 전극은 투명한 도전 물질을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 감지 전극은 단일막(single layer)인 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 게이트선과 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 감지 전극을 포함하고, 상기 복수개의 감지 전극은 감지 신호선에 의해 서로 연결되어 있는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 표시판은 매트릭스 형태로 위치하는 복수개의 터치 센서 유닛을 포함하고, 상기 복수개의 터치 센서 유닛을 상기 감지 신호선에 의해 연결되어 있는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 감지 신호선에 연결되어 있고 감지 신호를 처리하는 터치 신호 처리부(touch signal processing unit)를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 복수개의 게이트 전극을 포함하고, 상기 복수개의 게이트 전극에 게이트 신호를 전달하고, 그리고 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 게이트선, 그리고
    정전식으로 터치를 감지하고, 전극은 상기 복수개의 게이트 전극과 복수개의 정전 용량을 형성하고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수개의 감지 전극을 포함하는 터치 센서 유닛
    을 포함하고,
    상기 복수개의 감지 전극의 개수는 상기 복수개의 게이트선의 개수보다 적은 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 복수개의 감지 전극은 서로 인접한 제1 감지 전극과 제2 감지 전극을 포함하고, 상기 제1 감지 전극과 상기 제2 감지 전극 사이에 n 개 이상의 게이트선이 위치하고, n은 자연수인 표시 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 복수개의 감지 전극은 투명한 도전 물질을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 복수개의 감지 전극 각각은 단일막(single layer)인 표시 장치.
  16. 제12항에서,
    상기 복수개의 감지 전극은 감지 신호선에 의해 서로 연결되어 있는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 감지 신호선에 연결되어 있고 감지 신호를 처리하는 터치 신호 처리부(touch signal processing unit)를 더 포함하는 표시 장치.
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