CN105830000B - 触控传感器以及该触控传感器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种触控传感器以及制备该触控传感器的方法,根据本申请的触控传感器包含:基板;以及设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部各包含导电图案,所述导电图案包含屏蔽部和开口。
Description
技术领域
本说明书要求于2013年12月13日向韩国知识产权局(KIPO)提交的No.10-2013-0155800的韩国专利申请的优先权,其全部内容通过引用被并入本文。
本发明是涉及一种触控传感器以及该触控传感器的制备方法。
背景技术
一般而言,显示设备统指用于电视机(TV)或计算机的监视器,并且包含形成影像的显示元件以及支撑所述显示元件的壳体。
所述显示元件的实例包含等离子显示器(plasma display panel,PDP)、液晶显示器(liquid crystal display,LCD)、电泳显示器(electrophoretic display)以及阴极射线管(cathode-ray tube,CRT)。所述显示元件可以包含用于实现影像的RGB像素图案以及额外的滤光器(optical filter)。
所述滤光器可以包括下述膜中的至少一者:防反射膜(reflection preventionfilm),所述防反射膜用于防止从外界入射的外部光再次被反射至外界;近红外线(IR)屏蔽膜,所述近红外线(IR)屏蔽膜用于屏蔽在所述显示元件中产生的近红外线,以防止诸如遥控器的电子装置发生故障;色彩修正膜(color correction film),所述色彩修正膜用于通过包含色彩控制染料(color control dye)以控制色调来增大色彩纯度;以及电磁波屏蔽膜,所述电磁波屏蔽膜用于屏蔽当显示设备被驱动时在显示元件中产生的电磁波。这里,所述电磁波屏蔽膜包含透明基板以及设置在所述基板上的金属网格图案。
同时,就显示设备而言,随着网络电视(IPTV)的传播加快,对使用手作为直接输入设备而无需单独的诸如遥控器的输入设备的触控功能的需求正在增加。另外,也需要能够辨识特定点和能够书写的多点触控(multi-touch)功能。
用于进行上述功能的触控传感器可以根据讯号侦测类型而被划分为以下类型。
也就是,所述触控传感器类型的实例包含当施加直流电压时通过电流值或电压值的变化来感测被压力按压的位置的电阻式、当施加交流电压时利用电容耦合的电容式、当施加电磁场时根据电压的变化感测所选择的位置的电磁式等。
其中,最广泛传播的电阻式触控传感器和电容式触控传感器使用诸如ITO膜的透明导电膜通过电接触的变化或电容的变化来辨识触控。然而,因为所述透明导电膜具有100欧姆/平方(ohms/square)或大于100欧姆/平方的高电阻,所以在大规模制造装置时灵敏度降低,并且随着屏幕尺寸的增大,ITO膜的成本急剧增加,因此不容易获得商业化。为克服这个问题,就致力于通过使用具有高导电性(conductivity)的金属图案来实现尺寸的增大。
发明内容
技术问题
本申请已致力于通过改良制备触控传感器的工艺而降低制备触控传感器的成本,并使所述触控传感器更加轻薄。
技术方案
本发明的示例性实施例提供一种触控传感器,所述触控传感器包含:基板;以及设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,
其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部每个都包含导电图案,所述导电图案包含屏蔽部和开口,
所述配线电极部包含第一配线电极部和第二配线电极部,所述第一配线电极部布置于所述触控传感器的触控感测区域处,所述第二配线电极部布置于所述触控传感器的非触控感测区域处,并且所述第一配线电极部包含一束或两束或更多束配线,所述一束或两束或更多束配线将所述驱动电极部或所述感测电极部连接至所述第二配线电极部,
所述配线每个都由网状图案构成,并且
在所有束之中的包含最大数目配线的束中,所述束的宽度(W)、所述束中所包含的配线的数目(n)和在构成所述配线的网状图案中共有至少一个边的相邻网状结构的中心点之间的距离中的最小值(P)满足下述方程式1:
[方程式1]
另外,本申请的另一示例性实施例提供一种触控传感器,所述触控传感器包含:基板;以及设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,
其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部包含导电图案,所述导电图案包含屏蔽部和开口,
所述配线电极部包含第一配线电极部和第二配线电极部,所述第一配线电极部布置于所述触控传感器的触控感测区域处,所述第二配线电极部布置于所述触控传感器的非触控感测区域处,并且所述第一配线电极部包含一束或两束或更多束配线,所述一束或两束或更多束的配线将所述驱动电极部或所述感测电极部连接至所述第二配线电极部,
所述束是由图案形状构成,在所述图案形状中,具有两个断开点(disconnectionpoint)的闭合图形连续地布置于下述方向上:所述方向是从与所述第二配线电极部的一端相邻的所述基板的一侧至面对所述一侧的基板的另一侧,
以虚拟直线连接连续布置的所述闭合图形的相邻的所述断开点作为最短距离,所述虚拟直线具有一个或多个拐点(inflection point),并且所述虚拟直线在所述拐点处形成的角度为90°或大于90°,并且
与所述虚拟直线相切的图案将所述驱动电极部或所述感测电极部电连接至所述第二配线电极部。
另外,本申请的又一示例性实施例提供一种包含所述触控传感器的显示设备。
有益效果
根据本申请的示例性实施例,因为可以提供单面一片式(single-sided one-sheet type)触控传感器,所以所述触控传感器的厚度可以被最小化,并且因为所有所述导电图案形成于单面上,所以用于制备所述触控传感器的方法是简单的。另外,所述触控传感器是一片式,因此有利之处在于:当与先前技术中使用二个或更多个基板形成的触控传感器相比时,所述触控传感器无需进行积层。另外,因为所述感测电极部和所述驱动电极部被布置于同一表面上,所以很容易安装并附接柔性印刷电路板(flexible printed circuitboard,FPCB)。另外,因为所述触控传感器是一片式,所以与二片式(two-sheet type)触控传感器相比,所述触控传感器透光性是优异的。另外,当功能性表面膜在所述触控传感器的表面上被积层时,阶差(step difference)不会很大,使得存在不会填充有气泡(bubble)的优点。
根据本申请的示例性实施例,能够通过改良制备所述触控传感器的工艺而降低制备所述触控传感器的成本并使所述触控传感器更加轻薄。
附图说明
图1至图3是示意性示出了先前技术中的触控传感器的视图。
图4是示意性示出了先前技术中的所述触控传感器的配线电极部的视图。
图5和图6是示意性示出了根据本申请的示例性实施例的触控传感器的视图。
图7至图9是示意性示出了根据本申请的示例性实施例的所述触控传感器的莫尔纹(moiré)评估结果的视图。
图10至图14是示意性示出了根据本申请的示例性实施例的所述触控传感器的孔径(aperture)的评估结果的视图。
图15和图16是示意性示出了根据本申请的示例性实施例的所述触控传感器的所述配线电极部的所述导电金属线图案的视图。
图17至图24是示意性示出了根据依据本发明的示例性实施例的所述触控传感器的所述配线电极部的所述导电金属线图案的形状的莫尔纹评估结果视图。
图25是示意性示出了根据本申请的示例性实施例的触控传感器和包含所述触控传感器的显示设备的视图。
图26是示意性示出了根据本申请示例性实施例的所述导电金属线图案的断开点的视图。
图27是示意性示出了根据本申请示例性实施例的所述触控传感器的视图。
图28是示意性示出了根据本申请示例性实施例的所述触控传感器的所述配线电极的印刷方向的视图。
具体实施方式
下文中,将详细描述本申请。
在现有触控传感器的情况中,最为流行的是以下产品:在所述产品中,起电压驱动作用的驱动电极图案(Tx图案)和为此图案接收互电容讯号(mutual capacitance signal)并将所述讯号传递至电路的感测电极图案(Rx图案)各形成于单独的基板上,或者所述驱动电极图案和所述感测电极图案各形成于所述基板的两个表面上,也就是,其中所述驱动电极图案与所述感测电极图案在空间上被分开的形式的产品。为最大化触控灵敏度和静电容量值,在考虑层结构、将被嵌于所述层之间的介电材料的电容率(permittivity)等的条件下,设计并制备触控传感器已被作为核心技术。然而,在所述系统中,就使用与介电材料相对应的光学透明黏着剂(optically clear adhesive,OCA)和用作透明电极的氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)膜的二片材而言,一直存在传感器成本方面的花费问题,为了解决花费问题,最近已兴起一种用于设计和制备单面一层式(single-sided one layer)触控传感器的技术,在所述单面一层式触控传感器中驱动电极图案(Tx图案)和感测电极图案(Rx图案)存在于一个表面上。
所述单面一层式触控传感器可主要被划分为使用自电容(self capacitance)的方法、使用互电容的方法、使用金属桥的所谓的Fxy系统等。然而,实际上,由于性能问题(在自电容的情况中,存在重影(ghost)现象和对多点触控的限制)、制备工艺中的产率问题等,所以使用自电容的系统和使用金属桥的系统每个都不具有很大的吸引力。
除这二个系统外,使用互电容的方法近来已备受关注,原因在于:在使用互电容的方法中,存在灵敏度等问题以及从下述角度而言存在图案制备问题:因为形成电容的区域通常在相同空间中被形成为表面,所以配线区域被布置于屏幕部处;但从性能角度而言,使用互电容的方法相较于其他系统具有优异特性。因此,在ITO情况中,用于实现这个目的的开发活动正在积极地进行。然而,在系统中,由于使用具有相对较高电阻的材料,也就是,ITO,所以存在电阻问题,并且由于这个问题的存在,可适用的长度的限制被局限于5英寸或小于5英寸。
为解决这些问题,本申请旨在提出一种使用导电金属线作为驱动电极图案和感测电极图案的单面一层式触控传感器。
先前技术中使用ITO电极的单面一层式触控传感器在下图1和图2中被示意性示出。另外,先前技术中使用ITO电极的所述单面一层式触控传感器的驱动电极图案和感测电极图案在下图3中被更具体地示出。
在下图3中,感测电极图案(Rx图案)和为X形状图案的驱动电极图案被标记出。也就是,所述感测电极图案(Rx图案)被设计成相较于所述驱动电极图案(Tx图案)具有额外更大的面积,并且通过共享电极施加讯号。相反地,所述驱动电极图案(Tx图案)被实施为X形状的图案,并且穿过死区域(dead zone region)形成配线部以对每个驱动电极图案(Tx图案)施加讯号。
最优选地,从触控分辨率的角度而言,最小化根据所述配线部区域的所述死区,为此,必须适当地控制所述导电金属线和/或所述死区空间的宽度。在这种情况中,当空间的宽度是预定值或大于预定值时,所述图案可以为在讯号之间的相互干扰中具有有利形状的图案。另外,为确保导电性,需要宽的导电金属线宽度,并且更小的空间宽度是有利的。因此,适当地控制导电金属线和/或所述死区空间的宽度是优选地。
另外,在下图3中除所述感测电极图案、所述驱动电极图案和所述死区以外的部分是与其中未形成虚设电极(dummy electrode)或图案的区域相对应的区域,以及可以为不会极大地影响实质电连接性的区域等。
在本申请中,由导电金属层形成上述单面一层式触控传感器的所述驱动电极图案和所述感测电极图案的具体内容如下。
在一般ITO图案的情况中,在配线部的形成中引入线/空间(line/space)的概念,使得通常形成在下图4中所示形状的图案。因此,在本申请中,已引入使空间最小化的设计,以确保所述导电金属线的连接性并提高产率。
根据本申请的示例性实施例的触控传感器是下述触控传感器,
所述触控传感器包含:基板;以及设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,
其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部每个都包含导电图案,所述导电图案包含屏蔽部和开口,
所述配线电极部包含第一配线电极部和第二配线电极部,所述第一配线电极部布置于所述触控传感器的触控感测区域处,所述第二配线电极部布置于所述触控传感器的非触控感测区域处,并且所述第一配线电极部包含一束或两束或更多束的配线,所述一束或两束或更多束的配线将所述驱动电极部或所述感测电极部连接至所述第二配线电极部,
所述配线每个都由网状图案构成,并且
在所有束之中的包含最大数目配线的束中,所述束的宽度(W)、所述束中所包含的配线的数目(n)和在构成所述配线的网状图案中共有至少一个边的相邻网状结构的中心点之间的距离中的最小值(P)满足下述方程式1:
[方程式1]
在本申请中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部每个都包含导电图案,所述导电图案包含屏蔽部和开口。所述屏蔽部意指其中在基板上设有构成所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线导电部的导电图案的材料(例如,导电金属线)的区域,并且所述开口意指其中在所述基板上未设有导电金属线的区域。也就是,所述屏蔽部可以意指不是光学透明的区域,并且所述屏蔽部的透射率可以为,例如,20%或者小于20%,或10%或者小于10%。
在本申请中,可以使用本技术中的图案形状(例如网格图案)作为所述网状图案。所述网格图案可包含多边形图案,所述多边形图案包含三边形、四边形、五边形、六边形和八边形中的一种或多种形状。
在本申请中,在构成配线的网状图案中共有至少一个边的相邻网状结构的中心点之间的距离,在当所述网状图案是规则网格图案时,可以对应于网格图案的节距(pitch);并且在所述网状图案是包含各种形状的多边形图案时,可以对应于共有至少一个边的相邻多边形图案的中心点之间的距离或重心之间的距离。
在本申请的示例性实施例中,方程式1可由下述方程式2表示:
[方程式2]
在方程式2中,W、n和P与在方程式1中所定义的W、n和P相同,并且
θ1表示在所述束的宽度方向上连接最短距离的直线与连接共有至少一个边的相邻网状结构的中心点作为最短距离的直线之间的角度的较小值。
在本申请的示例性实施例中,所述触控传感器的触控感测区域可以包含驱动电极部、感测电极部和第一配线电极部。另外,所述触控传感器的非触控感测区域可以包含第二配线电极部。在本申请中,所述触控感测区域也可以被表达为诸如触控响应区域、触控容许区域和触控激活区域等的术语。
根据本申请的示例性实施例的所述触控传感器的所述驱动电极部和所述感测电极部的形状与在下图5中所示出的形状相同。另外,根据本申请示例性实施例的所述触控传感器的所述配线电极部的形状与在下图6中所示的形状相同。
根据本申请的另一示例性实施例的触控传感器为下述触控传感器,
所述触控传感器包含:基板;以及设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,
其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部包含导电图案,所述导电图案包含屏蔽部和开口,
所述配线电极部包含第一配线电极部和第二配线电极部,所述第一配线电极部布置于所述触控传感器的触控感测区域处,所述第二配线电极部布置于所述触控传感器的非触控感测区域处,并且所述第一配线电极部包含一束或两束或更多束的配线,所述一束或两束或更多束的配线将所述驱动电极部或所述感测电极部连接至所述第二配线电极部,
所述束是由图案形状构成,在所述图案形状中,具有两个断开点的闭合图形连续地布置于如下方向上:所述方向是从与所述第二配线电极部的一端相邻的所述基板的一侧至面对所述一侧的基板的另一侧,
以虚拟直线连接连续布置的所述闭合图形的相邻的断开点作为最短距离,所述虚拟直线具有一个或多个拐点,并且所述虚拟直线在所述拐点处形成的角度为90°或大于90°,并且
与所述虚拟直线相切的图案将所述驱动电极部或所述感测电极部电连接至所述第二配线电极部。
在本申请中,所述断开点意指其中闭合图形的边界图案的一部分是断开的区域,因此会中断彼此之间的电连接,并且也可以被表达为诸如断开点和断开部等的术语。也就是,当所述配线电极部包含由导电金属线构成的图案时,所述图案可以包含二条或更多条在导电金属线的长度方向上被所述断开点彼此间隔开的金属线。
在这种情况中,作为在分割和制备被分割成多种线宽度的所述配线电极部的导电图案的线宽度之后评估莫尔纹(Moire)的结果,可以确认,当所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度在13um以内时,在显示器中完全接合(full bonding)期间未产生由所述配线电极部所致的莫尔纹,并且当所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度为7um或小于7um时,结果是最有利的。作为本申请的示例性实施例,对包含其中所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度为15um的导电图案的配线电极部的莫尔纹的评估结果在下图7中被示出,对包含其中所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度为10um的导电图案的配线电极部的莫尔纹的评估结果在下图8中被示出,并且对包含其中所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度为7um的导电图案的配线电极部的莫尔纹的评估结果在下图9中被示出。在本申请中,所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度可以意指彼此间隔开的二条或更多条导电金属线的最近相邻端部之间的距离。彼此间隔开的二条或更多条导电金属线的最近相邻端部之间的距离意指在彼此间隔开的二条或更多条导电金属线中最靠近彼此的端部之间的距离,其具体实例在下图26中被示出。
在本申请的示例性实施例中,方程式1可以由下述方程式3表示:
[方程式3]
在方程式3中,W、n和P与在方程式1中所定义的W、n和P相同,并且
θ2表示在和连接所述断开点作为最短距离的虚拟直线垂直的方向上的直线与连接共有至少一个边的相邻网状结构的中心点作为最短距离的直线之间的角度的较小值。
在本申请的示例性实施例中,在所述虚拟直线中的拐点之间的长度中的最长部分可以平行于构成所述闭合图形的至少一个边,或者可以形成大于0°并小于90°的角度。
在本申请的示例性实施例中,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案的至少一部分可以额外地包含如上所述的断开点或断开部。在这种情况中,所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度可以为13um或小于13um、10um或小于10um、7um或小于7um,但是并不局限于此。
另外,通过各种断开方法进行了评估,以使得通过改变所述断开方法并容许各部分的透射率能够最大程度地重合而提高在显示器附装期间的均匀性。
对根据本申请示例性实施例的触控传感器的开口率(aperture ratio)的评估结果在下图10至图14中被示意性示出。在本申请中,所述开口率可以意指基于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的整个平面面积的所述开口的整个平面面积的比率。
更具体地讲,在下图10中的触控传感器中,以具有预定尺寸的点处理导电金属线图案的断开处,然后以不规则图案处理虚设图案部分。另外,在下图11中的触控传感器中,以彼此不同的点对所述感测电极部的导电图案区域和所述虚设图案区域进行断开处理,从而最小化与所述配线电极部的开口率差异。另外,在下图12中的触控传感器中,以具有相同尺寸的点对所述感测电极部的导电图案区域和所述虚设图案区域进行断开处理,但是对于所述感测电极部的导电图案区域与所述虚设图案区域,改变了所述点之间的间距。另外,在下图13中的触控传感器中,以具有相同尺寸的点对所述感测电极部的导电图案区域和所述虚设图案区域进行断开处理,但是对所述感测电极部的导电图案区域与所述虚设图案区域引入的所述点之间的间距最大程度地彼此相似。另外,在下图14中的触控传感器中,通过将所述断开的区段布置为彼此紧邻而不是在断开之后移除所述断开区段来保持所述配线部的透射率。
作为对下图10至图14的评估结果,可以观察到,根据本申请示例性实施例的所述导电金属图案是不明显的。具体地讲,图11、图13和图14中的情况可以由于透射率的重合而表现出极为优异的效果。
因此,在本申请中,所述束的宽度被定义为W,并且基于(W×W)的面积,在与所述(W×W)的面积对应的所述触控传感器的任何区域中的开口率的偏差可以在10%以内、5%以内或3%以内,但是并不局限于此。所述触控传感器的任何区域的实例包含所述驱动电极部中的区域、所述感测电极部中的区域、所述配线电极部中的区域、所述驱动电极部与所述感测电极部相结合的区域、所述驱动电极部与所述配线电极部相结合的区域、所述感测电极部与所述配线电极部相结合的区域等。
在本发明的示例性实施例中,所述驱动电极部和所述感测电极部由导电金属线组成,所述断开点或所述断开部可以设置在其中所述驱动电极部或所述感测电极部中的所述导电金属线彼此交叉的交叉点区域中,但是并不局限于此。当所述断开点设置在其中所述驱动电极部或所述感测电极部中的所述导电金属线彼此交叉的交叉点区域中时,从莫尔纹特性、可见性(visibility)等角度而言,所述断开点的直径可为40um或者小于40um或20um或者小于20um,但是并不局限于此。当断开点设置在所述交叉点区域中时,光学特性在下图27中被示出。
另外,基于所述断开点或所述断开部的中心在预定距离内可以额外地提供电隔离的导电金属线。电隔离的所述导电金属线的长度并无特别限制,并且可以偏离所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度约10%。另外,电隔离的所述导电金属线可以设置成平行于所述断开点或所述断开部,并且可以垂直地或者不规则地设置到所述断开点或所述断开部。另外,电隔离的所述导电金属线相对于所述断开点的平均直径或所述断开部的宽度的乘积可以具有为80%至120%的面积。另外,电隔离的所述导电金属线的端部与所述相邻导电金属线的端部之间的距离可为13um或小于13um。电隔离的所述导电金属线的尺寸、形状、长度等可以适当地调节,以使在所述触控传感器的任何区域中的开口率的偏差为10%或小于10%。
重要部分的实例以及所述导电图案的隐藏包含如前所述的在配线电极部中的死区的最小化。
为确认本申请中的用于最小化所述死区的设计,通过固定所述配线电极部的所述束的宽度和改变所述配线电极部的所述导电金属线图案的节距和角度以观察所述设计。结果在下图15和图16中被示出。
结果,在构成所述配线电极部的导电图案为网格图案并且所述网格图案为规则四边形形状的情况中,当所述束的宽度被假定为W、所述网格图案的节距被定义为P和在所述束中所包含的配线的数目被定义为n时,可以确认,在满足方程式1的关系的情况中,所述束的宽度的形成与所述网格图案角度的变化无关。
在这种情况中,可以确认,即使在用于形成所述配线电极部的断开的方向性不是直线时,形成所述配线电极部也没有任何特别的困难,并且优选地,在所有情况中具有45°的莫尔纹避免角(avoidance angle)是有利的。
具体地讲,其中用于形成所述配线电极部的断开的方向性是直线的情况在下图15中被示出,并且其中用于形成所述配线电极部的断开的方向性不是直线的情况在下图16中被示出。这里,断开的方向性意指当连接相邻断开点或断开部时作为最短距离所表示的线的方向。如在下图16的结果中,即使当用于形成所述配线电极部的断开的方向性不是直线时(例如,即使在所述方向性为锯齿形线、直线与锯齿形线的组合等时),也能够通过适当地设计所述断开位置而将电流流动方向设定成与其中断开的方向性为直线的情况类似。
另外,作为本申请的示例性实施例,根据所述配线电极部的所述导电金属线图案的形状来评估莫尔纹的结果在下图17至图20和表1中被示出。另外,根据下图17至图20的所述导电金属线图案的评估莫尔纹的结果在下图21至图24中被示出。
[表1]
根据所述结果可见,根据所述网格图案的节距,当形成16个配线时会形成最佳束宽度。
另外,根据本申请的所述触控传感器可以使用互电容式系统来辨识触控输入。具体地讲,根据本申请的所述触控传感器通过使用断开点或断开部、虚设图案等来用于驱动电极部与感测电极部之间的电隔离而无需在所述驱动电极部与所述感测电极部之间插设单独的绝缘材料,并且不同于先前技术中使用金属桥、绝缘层等的触控传感器。
在本申请中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案可以各自通过独立的印刷工艺形成,并且所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案可以通过一次性印刷工艺同时形成。
因此,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案可以具有相同的线高度。
另外,所述驱动电极部和所述配线电极部的导电图案中的至少一部分包含彼此连接的区域,并且所述彼此连接的区域可以不具有耦合部。另外,所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案中的至少一部分包含彼此连接的区域,并且所述彼此连接的区域可以不具有耦合部。
在本申请中,不存在耦合部意指在物理连接的导电图案中不存在人为耦合的迹线(trace)。由于所述触控部与所述配线部之间在图案类型和尺寸方面的典型差异,所以在先前技术中所述触控部与所述配线部是由不同方法形成,从而除了在图案彼此连接的这些部分中形成耦合部之外别无选择。然而,在本申请中,因为触控部、配线部等可以使用单次工艺形成,所以本申请可以具有不存在耦合部并且其线高度可以彼此相同的特性。
在本申请中,相同的线高度意指线高度的标准偏差小于10%,优选地小于5%,或更优选地小于2%。
在本申请中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案设置在基板上,并且可以全部设置在所述基板的同一表面上。
在所述基板的至少一个表面上可以额外地包含高硬度硬涂层(high-hardnesshard coating layer)。在这种情况中,高硬度硬涂层设置在所述基板的任一表面上,并且所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案可以设置在所述基板的另一表面上,但本申请并不局限于此。另外,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案可设置在所述高硬度硬涂层上,但本申请并不局限于此。
所述高硬度硬涂层可以包含:包含三至六官能基丙烯酸酯系单体的黏合剂单体(binder monomer);无机微粒;光起始剂(photoinitiator);以及有机溶剂,并且可以利用如下硬涂层组成物形成:所述硬涂层组成物,基于包含所述黏合剂单体、所述无机微粒和所述光起始剂的固体含量,具有固体含量:有机溶剂为70:30至99:1的重量比。
另外,所述高硬度硬涂层可使用无溶剂型硬涂层组成物形成,所述无溶剂型硬涂层组成物包含:包含三至六官能基丙烯酸酯系单体的黏合剂单体;无机微粒;以及光起始剂。
下文是对所述硬涂层组成物的具体描述。
所述丙烯酸酯系不仅是指丙烯酸酯,也指甲基丙烯酸酯,或其中向丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中引入取代基的衍生物。
所述三至六官能基丙烯酸酯系单体的实例包含:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate,TMPTA)、三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(trimethylolpropane ethoxy triacrylate,TMPEOTA)、丙三醇丙氧基化三丙烯酸酯(glycerine propoxylated triacrylate,GPTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritoltetraacrylate,PETA)或双季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate,DPHA)等。所述三至六官能基丙烯酸酯系单体可以单独使用或可将其不同种类组合使用。
根据本发明的示例性实施例,所述黏合剂单体还可以包含单至双官能基丙烯酸酯系单体。
所述单至双官能基丙烯酸酯系单体的实例包含:丙烯酸羟乙酯(hydroxyethylacrylate,HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate,HEMA)、己二醇二丙烯酸酯(hexanediol diacrylate,HDDA)或三丙二醇二丙烯酸酯(tripropyleneglycoldiacrylate,TPGDA)、乙二醇二丙烯酸酯(ethyleneglycol diacrylate,EGDA)等。所述单至双官能基丙烯酸酯系单体也可以单独使用或可将其不同种类组合使用。
根据本发明的示例性实施例,基于包含所述黏合剂单体、所述无机微粒和所述光起始剂的固体含量100重量份,可以包含约35重量份至约85重量份或约45重量份至约80重量份的量的所述黏合剂单体。当所述黏合剂单体处于上述范围内时,可以形成呈现高硬度并因优异的加工性(processability)而产生较少卷曲或裂纹的硬涂层膜。
另外,当所述黏合剂单体还包含单至双官能基丙烯酸酯系单体时,对所述单至双官能基丙烯酸酯系单体和所述三至六官能基丙烯酸酯系单体的含量比并无特别限制,但是根据本发明的示例性实施例,所述单官至双官能基丙烯酸酯系单体和所述三至六官能基丙烯酸酯系单体可以包含下述重量比:所述重量比可以为约1:99至约50:50,或约10:90至约50:50,或约20:80至约40:60。当以所述重量比包含所述单至双官能基丙烯酸酯系单体和所述三至六官能基丙烯酸酯系单体时,可以赋予其高的硬度和柔性而不会使其他诸如卷曲特性或耐旋光性的物理性质劣化。
根据本申请的另一示例性实施例,所述黏合剂单体还可以包含可光固化弹性聚合物(photocurable elastic polymer)。
在本说明书全文中,所述可光固化弹性聚合物是指包含官能基的聚合物材料,所述聚合物材料可通过UV照射而交联聚合并呈现出弹性。
根据本申请的示例性实施例,在使用ASTM D638测量时,所述可光固化弹性聚合物可以具有约15%或大于15%的伸长率(elongation),例如,约15%至约200%,或约20%至约200%,或约20%至约150%。
当本申请的所述硬涂层组成物还包含可光固化弹性聚合物时,所述可光固化弹性聚合物可以与所述三至六官能基丙烯酸酯系单体交联聚合并在固化的后形成硬涂层,并且可以赋予将形成的硬涂层柔性和耐冲击性。
当所述黏合剂单体还包含可光固化弹性聚合物时,对所述可光固化弹性聚合物与所述三至六官能基丙烯酸酯系单体的含量比并无特别限制,但是根据本发明的示例性实施例,所述可光固化弹性聚合物与所述三至六官能基丙烯酸酯系单体可以包含约5:95至约20:80的重量比。当以所述重量比包含所述三至六官能基丙烯酸酯系单体和所述可光固化弹性聚合物时,可以赋予其高的硬度和柔性而不会使其它诸如卷曲特性或耐旋光性的物理性质劣化,并且可以防止由外部冲击造成的损坏以确保优异的耐冲击性。
根据本申请的示例性实施例,所述可光固化弹性聚合物可以为具有在约1,000g/mol至约600,000g/mol,或约10,000g/mol至约600,000g/mol范围内的重均分子量(weightaverage molecular weight)的聚合物或寡聚物。
所述可光固化弹性聚合物可以为从例如,聚已酸内酯(polycaprolactone)、胺基甲酸酯丙烯酸酯系聚合物(urethane acrylate-based polymer)和聚轮烷(polyrotaxane)构成的组中选择的一种或多种。
可以用作所述可光固化弹性聚合物的材料中的聚已酸内酯是由已内酯的开环(ring-opening)聚合而形成,并且具有优异的诸如柔性、耐冲击性和耐久性的物理性质。
包含胺基甲酸酯键(urethane bond)的所述胺基甲酸酯丙烯酸酯系聚合物具有优异的弹性和耐久性的特性。
所述聚轮烷意指其中在结构上夹合哑铃状分子(dumbbell shaped molecule)和大环(macrocycle)的化合物。所述哑铃状分子包含预定的线性分子和布置在所述线性分子两端部的阻断基(blocking group),所述线性分子穿过所述大环,并且所述大环可以沿所述线性分子移动并通过所述阻断基防止所述大环被分离。
根据本发明的示例性实施例,能够包含轮烷化合物(rotaxane compound),所述轮烷化合物包含:大环,所述大环与其中在端部引入有(甲基)丙烯酸酯系化合物的内酯系化合物相键合;穿过所述大环的线性分子;以及布置于所述线性分子的两端部并防止所述大环分离的阻断基。
在这种情况中,对所述大环的使用可无任何特别限制,只要所述大环具有足以穿过或环绕所述线性分子的尺寸即可,并且所述大环也可以包含可与另一聚合物或化合物反应的诸如羟基、胺基、羧基、硫醇基或醛基的官能基。所述大环的具体实例包括α-环糊精(α-cyclodextrin)、β-环糊精、γ-环糊精或其混合物。
另外,作为所述线性分子,对直链状化合物的使用可以无任何特别限制,只要所述化合物具有预定的或更高的分子量即可,但是可以使用聚亚烷基系(polyalkylene-based)化合物或聚内酯系(polylactone-based)化合物。具体地讲,能够使用具有含1至8个碳原子的氧化烯重复单元的聚氧化烯系(polyoxyalkylene-based)化合物,或具有含3至10个碳原子的内酯系重复单元的聚内酯系化合物。
同时,可以根据将制备的轮烷化合物的特性来适当地调节所述阻断基,并且能够使用从例如,二硝基苯基(dinitrophenyl group)、环糊精基(cyclodextrin group)、金刚烷基(adamantane group)、三苯甲基(trityl group)、荧光素基(fluorescein group)和芘基(pyrene group)构成的组中选择的一种或两种或多种。
上述聚轮烷化合物具有优异的耐划伤性(scratch resistance),因此当产生划伤或外部损害时,可以呈现出自修复能力。
本申请的所述硬涂层组成物包含无机微粒。在这种情况中,可以以分散在所述黏合剂单体中的形式包含所述无机微粒。
根据本申请的示例性实施例,能够使用具有纳米级粒径的无机微粒(例如,具有约100nm或100nm,或约10nm至约100nm,或约10nm至约50nm的粒径的纳米微粒)作为所述无机微粒。另外,能够使用例如氧化硅微粒、氧化铝粒子、氧化钛粒子或氧化锌粒子等作为所述无机微粒。
通过包含所述无机微粒可以进一步增强所述硬涂层膜的硬度。
根据本申请的示例性实施例,基于包含所述黏合剂单体、所述无机微粒和所述光起始剂的固体含量100重量份,可以包含约10重量份至约60重量份,或约20重量份至约50重量份的量的所述无机微粒。通过包含在所述范围内的所述无机微粒,由于在不会使所述硬涂层膜的物理性质劣化的范围内的所述无机微粒的添加,所以可以获得增强所述硬涂层膜硬度的效果。
本发明的所述硬涂层组成物包含光起始剂。
根据本申请的示例性实施例,所述光起始剂的实例包含:1-羟基-环已基-苯酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)、2-羟基-1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone)、甲基苯甲酰甲酸酯(methylbenzoyl formate)、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮(α,α-dimethoxy-α-phenylacetophenone)、2-苯甲酰-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(2-benzoyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butano ne)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦(2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide)或双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide)等,但是并不局限于此。另外,当前可于市场上购得的产品的实例包括Irgacure184、Irgacure 500、Irgacure 651、Irgacure369、Irgacure 907、Darocur1173、Darocur MBF、Irgacure 819、Darocur TPO、Irgacure907、Esacure KIP 100F等。这些光起始剂可以单独使用或可以将其二种或更多种不同种类组合使用。
根据本申请的示例性实施例,基于包含所述黏合剂单体、所述无机微粒和所述光起始剂的固体含量100重量份,可以包含约0.5重量份至约10重量份、或约1重量份至约5重量份的量的所述光起始剂。当所述光起始剂处于上述范围内时,能够获得充分的交联光聚合(crosslinking photopolymerization),而不会使所述硬涂层膜的物理性质劣化。
同时,除上述黏合剂单体、无机微粒和光起始剂以外,本发明的所述硬涂层组成物可额外包含在本申请所属技术领域中通常使用的诸如表面活性剂、防黄变剂(anti-yellowing agent)、匀化剂(leveling agent)和防污剂(antifouling agent)的添加剂。另外,所述添加剂的含量可以在使本申请的所述硬涂层组成物的物理性质不劣化的范围内作出各种调整,因此所述添加剂的含量无特别限制,但是基于所述固体含量100重量份,可以包含例如约0.1重量份至约10重量份的量的所述添加剂。
根据本申请的示例性实施例,例如,所述硬涂层组成物可以包含表面活性剂作为所述添加剂,并且所述表面活性剂可以为单至双官能基氟系丙烯酸酯、氟系表面活性剂或硅酮系表面活性剂。在这种情况中,可以以分散或交联于所述交联共聚物中的形式包含所述表面活性剂。
另外,可以包含防黄变剂作为所述添加剂,并且所述防黄变剂的实例包括苯甲酮系(benzophenone-based)化合物、苯并三唑系(benzotriazole-based)化合物等。
本申请的所述硬涂层组成物包含有机溶剂。
在根据本发明示例性实施例的所述硬涂层组成物中,基于包含所述黏合剂单体、所述无机微粒和所述光起始剂的固体含量,可以以在约70:30至约99:1范围内的固体含量:有机溶剂的重量比包含所述有机溶剂。本发明的硬涂层组成物包含如上所述的高含量的所述固体含量以获得高黏度组成物,因此可得到厚的涂层,从而形成具有高厚度(例如,50um或者大于50um)的硬涂层。
根据本申请的示例性实施例,作为有机溶剂,能够单独或混合使用下述溶剂:醇系溶剂,例如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇;烷氧基醇系溶剂,例如2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇和1-甲氧基-2-丙醇;酮系溶剂,例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基丙基酮和环己酮;醚系溶剂,例如丙二醇单丙基醚、丙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、二甘醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、二乙二醇单丁基醚和二甘醇-2-乙基已基醚;以及芳香族溶剂,例如苯、甲苯和二甲苯等。
根据本申请的示例性实施例,对所述硬涂层组成物的黏度无特别限制,只要所述黏度处于具有适当流动性及适用性的范围内即可,但是所述硬涂层组成物可以由于相对高的固体含量而呈现出高黏度。例如,本发明的所述硬涂层组成物在25℃温度下可具有约100cps至约1,200cps、或约150cps至约1,200cps或约300cps至约1,200cps的黏度。
本发明的包含上述组分的所述溶剂型或所述无溶剂型硬涂层组成物可以被施用于支撑基板上,然后被光固化,从而形成硬涂层。
在将被用作移动通讯终端机或平板计算机的覆盖层(cover)的硬涂层膜中,将所述硬涂层膜的硬度提高至能够替代玻璃的水平是很重要的,并且所述硬涂层的厚度基本上需要增加至预定厚度或大于预定厚度(例如50um或70um或100um或大于100um),以提高所述硬涂层膜的硬度。然而,随着所述硬涂层厚度的增加,因为通过固化收缩也增强了所述卷曲现象,所以黏着力降低,并且硬涂层膜很容易扩展。因此,可额外地进行支撑基板的平坦化工艺,但是在所述平坦化工艺期间所述硬涂层上会出现裂纹,这不是优选的。
根据本申请的所述硬涂层组成物即使在以高的厚度下施加并在所述支撑基板上光固化以形成具有高硬度的硬涂层时,也只会较少产生卷曲或裂纹,并且能够形成具有高透明度和高硬度的硬涂层。例如,使用本申请的硬涂层组成物可以形成具有约50um或大于50um厚度(例如,约50um至约150um或约70um至约100um的厚度)的硬涂层。
当使用本申请的所述硬涂层组成物形成硬涂层时,可以通过本发明所属技术领域中所用的典型方法来形成所述硬涂层。
例如,首先将根据本申请的所述硬涂层组成物施用至支撑基板的一个表面上。在这种情况中,对施用所述组成物的方法没有特别限制,只要所述方法可以用于本发明所属技术领域即可,而且能够使用例如棒涂(bar coating)法、刀涂(knife coating)法、辊涂(roll coating)法、刮涂(blade coating)法、模涂布(die coating)法、凹面涂布(microgravure coating)法、逗点涂布(comma coating)法、狭缝模涂布(slot die coating)法、浸涂(dip coating)法和溶液浇铸(solution casting)法等。
施用所述硬涂层组成物,然后可选择性地进行使在其上已施用有所述硬涂层组成物的表面稳定化的步骤。例如,可以通过在预定温度下处理在其上已施用有所述硬涂层组成物的支撑基板来进行所述稳定化步骤。因此,通过将所述被施用表面平坦化并使所述硬涂层组成物中所包含的挥发性组分挥发,所述被施用表面可以变得更稳定。
然后,可以通过由UV照射来光固化所施用的硬涂层组成物而形成硬涂层。
当使用本申请的所述硬涂层组成物在所述支撑基板的两个表面上形成硬涂层时,所述硬涂层可通过两步式(two-step)工艺形成,所述两步式工艺包含:在所述支撑基板的一个表面上进行所述第一硬涂层组成物的初次施用和初次光固化;然后在所述支撑基板的另一表面(也就是,后表面)上再次执行所述第二硬涂层组成物的二次施用和二次光固化。
由于UV照射是在所述二次光固化步骤中在与施用有所述第一硬涂层组成物的面相对的面上进行,所以可以通过抵消在相反方向上由所述初次光固化步骤中的所述固化收缩所产生的卷曲来获得平坦化的硬涂层膜。因此,不需要额外的平坦化处理。
当包含通过使用本申请的所述硬涂层组成物形成的硬涂层的膜被暴露于50℃或大于50℃的温度和80%或大于80%的湿度下达70小时或大于70小时,然后布置于平的表面上时,所述膜的每个角或一面与所述平的表面间隔开的距离的最大值可为约1.0mm或者小于1.0mm或约0.6mm或者小于0.6mm或约0.3mm或者小于0.3mm。更具体地讲,当所述膜被暴露于50℃至90℃的温度和80%至90%的湿度下达70至100小时,然后布置于所述平的表面上时,所述膜的每个角或一面与所述平的表面间隔开的距离的最大值可为约1.0mm或者小于1.0mm或约0.6mm或者小于0.6mm或约0.3mm或者小于0.3mm。
包含通过使用本申请的所述硬涂层组成物形成的硬涂层的膜呈现出优异的高硬度、耐划伤性、高透明度、耐久性、耐旋光性、透光性等,因此可以有效地用于各种领域。
例如,包含通过使用本申请的所述硬涂层组成物形成的硬涂层的膜在1千克负载下可以具有7H或者大于7H、或8H或者大于8H或9H或者大于9H的铅笔硬度(pencilhardness)。
在本申请中,所述高硬度硬涂层可以仅设置在基板的任意一个表面上,也可以设置在基板的两个表面上。
在本申请中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案可以各自独立地包含由导电金属线形成的图案。由所述导电金属线形成的所述图案可以包含直线、曲线或者由直线或曲线组成的闭合曲线。
所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可各自独立地为规则图案或不规则图案。
作为规则图案,可以使用本技术中的诸如网格图案的图案形状。所述网格图案可以包含规则多边形图案,所述规则多边形图案包含三边形、四边形、五边形、六边形和八边形中的一种或多种形状。
在本申请中,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案为规则图案,并包含通过使构成所述图案的线中的多条任意线相交而形成的交叉点,并且在这种情况中,在3.5cm×3.5cm的面积中交叉点的数目可以为3,000至122,500、13,611至30,625或19,600至30,625。另外,根据本申请,当所述图案被安装在显示器中时,可以确认,其中交叉点数目为4,000至123,000的情况呈现出会极大损害所述显示器光学特性的光特性。
另外,根据本申请,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案为不规则图案,并包含通过使构成所述图案的线中的多条任意线相交而形成的交叉点,并且在这种情况中,在3.5cm×3.5cm的面积中交叉点的数目可以为6,000至245,000、3,000至122,500、13,611至30,625或19,600至30,625。另外,根据本申请,当所述图案被安装在显示器中时,可以确认,其中交叉点数目为4,000至123,000的情况呈现出会极大损害所述显示器光学特性的光特性。
所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的节距可以为600um或者小于600um或250um或者小于250um,但是本领域中的技术人员可以根据所需的透射率和导电性调节所述节距。
本申请中所使用的所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案是具有适当地为1×106ohm·cm至30×106ohm·cm,更优选地为7×106ohm·cm或小于7×106ohm·cm的比电阻(specific resistance)的材料。
在本申请中,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以为不规则图案。
所述不规则图案包含连续连接的闭合图形的边界结构,在任一不规则单位面积(1cm×1cm)中均不存在具有相同形状的所述闭合图形,并且所述闭合图形的顶点(vertice)数目可以不同于与所述闭合图形数目具有相同数目的所述四边形的顶点数目。更具体地讲,所述闭合图形的顶点数目可以大于与所述闭合图形数目具有相同数目的所述四边形的顶点数目,并且大1.9倍至2.1倍,但是并不局限于此。
所述闭合图形连续地彼此连接,例如,当所述闭合图形为多边形时,相邻的所述闭合图形可以具有共有至少一个边的形状。
所述不规则图案包含连续连接的闭合图形的所述边界结构,在所述不规则图案中的任一单位面积(1cm×1cm)中均不存在具有相同形状的所述闭合图形,并且所述闭合图形的顶点数目可以不同于通过连接每个所述闭合图形的重心之间的最短距离而形成的多边形的顶点数目。更具体地讲,所述闭合图形的顶点数目可以大于通过连接每个所述闭合图形的重心之间的最短距离而形成的多边形的顶点数目,并且比所述多边形的顶点数目大1.9倍至2.1倍,但是并不局限于此。
所述不规则图案包含连续连接的闭合图形的所述边界结构,在所述不规则图案中的任一单位面积(1cm×1cm)中均不存在具有相同形状的所述闭合图形,并且在所述闭合图形中下述方程式1的值可以为50或大于50。
[方程式1]
(顶点之间距离的标准偏差/顶点之间距离的平均值)×100
可以计算在所述导电图案的单位面积中方程式1的值。所述单位面积可以为其中形成有所述导电图案的面积,例如3.5cm×3.5cm等,但是并不局限于此。
在本申请中,定义:所述顶点意指构成所述导电图案闭合图形边界的线彼此相交处的点。
所述不规则图案可以具有通过下述方式形成的所述闭合图形的所述边界结构的形状:在规则排列的单位格子(unit cell)中分别布置任意点,然后将所述点连接至相较于这些点距其他点的距离而言与这些点距离最近的点。
在这种情况中,当在其中在所述规则排列的单位格子中布置任意点的方法中引入不规则程度(degree of irregularity)时,可以形成所述不规则图案。例如,在所给出的不规则程程度为0的情况中,如果所述单位格子为规则的四边形,那么所述导电图案具有规则的四边形网格结构,并且如果单位格子为规则的六边形,那么所述导电图案具有蜂巢状(honeycomb)结构。也就是,所述不规则图案意指不规则程度不为0的图案。
根据本申请具有不规则图案形状的所述导电图案可以抑制用于形成图案等的线的倾翻(tipping)现象,可以容许从显示器获得均匀的透射率,可以容许相对于单位面积的线密度保持在相同位准,并且可以确保均匀的导电性。
在本申请中,对用于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的材料没有特别限制,但是优选地,包含选从金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物和金属合金所组成的组中的一种或多种。优选地,用于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的所述材料具有优异的导电性并易于被蚀刻。
在本申请中,即使当使用总反射率为70%至80%或大于70%至80%的材料时,也能够降低总反射率、降低所述导电图案的可以见性,并保持或提高对比度特性。
用于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的材料的具体实例优选地包含:包含金、银、铝、铜、钕、钼、镍或其合金的单层膜或多层膜。这里,对所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的厚度没有特别限制,但是就所述导电图案的导电性和所述导电图案形成工艺的经济效益而言,所述厚度优选地为0.01um至10um。
在本申请中,所述驱动电极部和所述感测电极部的所述导电图案可以具有10um或者小于10um、7um或者小于7um、5um或者小于5um、4um或者小于4um、2um或者小于2um或0.1um或者大于0.1um的线宽度。更具体地讲,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有0.1um至1um、1um至2um、2um至4um、4um至5um、5um至7um等的线宽度,但是并不局限于此。
另外,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有10um或小于10um的线宽度和10um或小于10um的厚度,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有7um或小于7um的线宽度和1um或小于1um的厚度,并且所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有5um或小于5um的线宽度和0.5um或小于0.5um的厚度。
更具体地讲,在本申请中,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有10um或小于10um的线宽度,并且在所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案中,在3.5cm×3.5cm的面积中,所述闭合图形的顶点数目可以为6,000至245,000。另外,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有7um或小于7um的线宽度,并且在所述导电图案中,在3.5cm×3.5cm的面积中,所述闭合图形的顶点数目可以为7,000至62,000。另外,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案可以具有5um或小于5um的线宽度,并且在所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案中,在3.5cm×3.5cm的面积中,所述闭合图形的顶点数目可以为15,000至62,000。
所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的开口率,也就是,未被所述图案覆盖的面积的比率可以为70%或大于70%、85%或大于85%或95%或大于95%。另外,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的开口率可以为从90%至99.9%,但是并不局限于此。
另外,在所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的任一1mm×1mm的区域中,包含与所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的开口率不同的区域中的至少一者,并且开口率的差异可以为0.1%至5%,但是并不局限于此。
另外,所述配线电极部的导电图案的线宽度可以为150um或者小于150um、100um或者小于100um、50um或者小于50um、30um或者小于30um、10um或者小于10um或0.1um或者大于0.1um,但是并不局限于此。
在本申请中,所述配线电极部的导电图案的至少一部分在线宽度上可以不同于所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案。在这种情况中,线宽度的差异可以为5um至100um、5um至30um或5um至15um,但是并不局限于此。
在本申请中,为形成所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案,可以通过使用印刷方法在透明基板上形成具有细的线宽度和精确的所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案。可以通过使用下述方法来进行所述印刷方法:将包含导电图案材料的糊剂(paste)或油墨以所需图案形状转移至透明基板上,然后烧制。对所述印刷方法没有特别限制,并且也可以使用诸如平版印刷(offsetprinting)、丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷(flexo printing)、喷墨印刷或钠米压印(nanoimprint)的印刷方法,并且也可以使用所述方法的一种或多种复合方法。所述印刷方法可以采用卷对卷(roll to roll)方法或者卷对板(roll to plate)、板对卷或板对板方法。
在本申请中,优选地,应用反向平版印刷方法以实现所述精确的导电图案。为此,在本申请中,能够进行下述方法:在所述方法中,将可以在蚀刻期间用作抗蚀剂的油墨涂布于被称为毯(blanket)硅酮系橡胶的整个表面上;通过在其上雕刻有被称为第一铅版(first cliché)的图案的凹版(intaglio)移除不必要的部分;其次将保留在所述毯上的印刷图案二次转移至其上面沉积有金属等的诸如膜或玻璃的基板上;然后使所述基板经受烧制和蚀刻工艺以形成所需图案。当使用这种方法时,具有下述优点:因为通过使用其上面沉积有金属的所述基板,在整个区域上确保线高度的均匀性,所以可以均匀地保持厚度方向上的电阻。除此之外,本申请可以包含直接印刷(direct printing)方法,在所述直接印刷方法中,使用上述反向平版印刷方法直接印刷诸如银油墨的导电油墨,然后被烧制以形成所需图案。在这种情况中,所述图案的线高度可以通过所施加的印刷压力而被平坦化,并且可以通过用于因表面间熔合(inter-surface fusion)而连接银纳米粒子的热烧制工艺、微波烧制工艺/雷射局部烧制工艺等而赋予导电性。
具体而言,当所述配线电极部的导电图案是由印刷工艺形成时,优选地,在所述印刷工艺期间,在与所述配线电极部的导电图案的纵向方向垂直的方向上进行所述印刷以实施更精确的导电图案,但是所述印刷并不局限于此。也就是,根据本申请的示例性实施例,可以将印刷方向设定成对于膜的收缩-膨胀比(ratio of shrinking-swelling),可以在容易方向(easy direction)上一致地布置FPCB接合垫(bonding pad),从而确保FPCB接合区域的尺寸稳定性。对所述配线电极部的印刷方向的描述在下图28中被示意性示出。
在本申请中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的还可以各自独立地包含设置在与所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案相对应的区域中的暗黑图案(darkened pattern)。
在本申请中,相较于除导电图案是由铝形成并且不包含所述暗黑图案以外的具有相同构型的触控传感器,反射型绕射(reflection-type diffraction)影像的反射型绕射强度可以降低60%或大于60%,所述反射型绕射影像是通过将从点光源(piont lightsource)发出的光照射于可以从其看到所述触控感测区域的所述暗黑图案的一个表面上而获得。这里,相较于除所述导电图案是由铝形成并且不包含所述暗黑图案以外的具有相同构型的触控传感器,反射型绕射强度可以降低60%或者大于60%、70%或者大于70%或80%或者大于80%。例如,反射型绕射强度可以降低60%至70%、70%至80%或80%至85%。
在本申请中,相较于除所述导电图案是由铝形成并且不包含所述暗黑图案以外的具有相同构型的触控传感器,总反射率可降低20%或大于20%,所述总反射率是通过在从其可以看到所述触控感测区域的所述暗黑图案的一个表面上的环境光的假定下,使用总反射率量测装置而测量得到。这里,相较于除所述导电图案是由铝形成并且不包含所述暗黑图案以外具有相同构型的触控传感器,总反射率可以降低20%或者大于20%、25%或者大于25%或30%或者大于30%。例如,总反射率可以降低25%至50%。
在本申请中,所述触控感测区域的所述暗黑图案可以设置在所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的上表面和/或下表面上,可以设置在所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的侧表面以及上表面和下表面的至少一部分上,并且可设置于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的整个上表面、下表面和侧表面上。
在本申请中,所述触控感测区域的所述暗黑图案可以设置于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的整个表面上,从而降低由于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案的高反射率而引起的可见性。在这种情况中,由于当所述暗黑图案被接合至具有高反射率的层(例如导电层)时,所述暗黑图案在特定厚度条件下具有相消性干涉(destructive interference)和自我光吸收性(self-light absorbance),所以所述暗黑图案由下述方式通过所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案而呈现降低反射率的效果:类似地调节由所述暗黑图案反射的光的量以及由所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案反射的经过所述暗黑图案的光的量,并同时在特定厚度条件下引起所述两种光之间的彼此相消性干涉。
在这种情况中,在由所述暗黑图案和所述导电图案形成的图案区域的色彩范围内(所述色彩范围是在从其可以看到根据本申请的所述触控感测区域的所述暗黑图案的表面处测量),基于CIE LAB色彩坐标(color coordinate),L值可为20或小于20,A值可为-10至10,并且B值可为-70至70;L值可为10或小于10,A值可为-5至5,并且B值可为0至35;以及L值可为5或小于5,A值可为-2至2,并且B值可为0至15。
另外,基于550nm的外部光,由所述暗黑图案以及所述驱动电极部、所述感测电极部或所述配线电极部的导电图案形成的所述图案区域的总反射率(所述总反射率是在从其可以看到根据本申请的所述触控感测区域的所述暗黑图案的表面处测量)可为17%或者小于17%、10%或者小于10%或5%或者小于5%。
这里,总反射率意指将漫反射率和镜面反射率二者考虑在内的反射率。总反射率是通过以下方式观察的值:通过使用黑色糊剂、胶带(tape)等,与将被测量反射率的表面相对的表面的反射率被设定为0,然后仅测量将被测量的表面的反射率;并且在这种情况中,引入最类似于环境光条件的漫射光源作为入射光源。另外,在这种情况中,测量反射率的测量位置是基于从积分球(integrating sphere)的半球的垂直线倾斜约7°的位置。
在本申请中,所述暗黑图案可与所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案同时地或单独地被图案化,但是用于形成各图案的层是单独形成的。然而,最优选地是同时形成所述导电图案和所述暗黑图案,以使所述导电图案和所述暗黑图案能够存在于精确对应的表面上。
通过形成如上所述的图案,可以实施触控传感器所需的精细导电图案,同时使所述暗黑图案自身的效果被最优化和最大化。在触控传感器中,当未能实施所述精细导电图案时,就不能获得所述触控传感器所需的诸如电阻的物理性质。
在本申请中,将所述暗黑图案以及所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案与下述结构区分开:其中光吸收材料的至少一部分被凹陷(depress)或被分散于导电图案中的结构,或者其中由于对单层(其中单独的图案层构成堆栈结构)的导电层进行表面处理而使表面侧上的一部分被物理或化学改性的结构。
另外,在根据本申请的所述触控传感器中,所述暗黑图案直接设置于所述基板上或直接设置于所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案上,而在其间未夹置黏着层(adhesion layer)或黏着剂层(adhesive layer)。所述黏着层或所述黏着剂层可能影响耐久性或光学性质。另外,用于制备根据本申请的所述触控传感器中所包含的积层体(laminate)的方法完全不同于其中使用黏着层或黏着剂层的制造方法。另外,相较于使用黏着层或黏着剂层的情况,本申请的基板或驱动电极部、感测电极部和配线电极部导电图案与暗黑图案的界面性质(interfacial property)是很优异的。
在本申请中,当本申请具有作为上述物理性质的相消性干涉特性和吸收系数特性时,可以使用任何厚度,只要所述暗黑图案的厚度满足λ/(4×n)=N(这里,N为奇数)的厚度条件即可,光波长被定义为λ,并且所述暗黑图案的折射率被定义为n。然而,在所述制备工艺期间,考虑到所述导电图案的蚀刻性质,优选地,厚度从10nm至400nm之间选择,但是优选厚度可以根据所使用的材料和制备工艺而异,并且本申请的范围不受上述数值范围限制。
所述暗黑图案可由单层或者由二层或更多层的多层形成。
优选地,所述暗黑图案具有接近于无色系列(achromatic color series)的颜色。然而,所述暗黑图案当然无需为无色,并且即使所述暗黑图案具有颜色,当所述颜色具有低反射率时,也可以引入所述颜色。在这种情况中,所述无色系列的颜色意指当入射于物体表面上的光未被选择性吸收,并且相对于各成分的波长被均匀地反射和吸收时所呈现出的颜色。在本申请中,当总反射率是在可见光范围(400nm至800nm)内测量时,在所述暗黑图案中可以使用对于各波长的总反射率的标准偏差在50%以内的材料。
所述暗黑图案的材料为吸光材料,并且可以无特别限制地使用,只要当形成整个表面层时,所述材料优选地是由具有上述物理性质的金属、金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物形成即可。
例如,所述暗黑图案可以为在由本领域的技术人员所设定的沉积条件下通过使用Ni、Mo、Ti、Cr等形成的氧化物膜、氮化物膜、氮氧化物膜、碳化物膜、金属膜或其组合。
作为其具体实例,所述暗黑图案可以包含Ni和Mo二者。所述暗黑图案可以包含50atom%至98atom%的Ni和2atom%至50atom%的Mo,并且还可以包含0.01atom%至10atom%的其他金属,例如诸如Fe、Ta和Ti等原子。这里,如有必要,所述暗黑图案还可以包含0.01atom%至30atom%的氮或4atom%或者小于4atom%的氧和碳。
作为另一具体实例,所述暗黑图案可以包含从SiO、SiO2、MgF2和SiNx(x是1或大于1的整数)中选择的介电材料、以及从Fe、Co、Ti、V、Al、Cu、Au和Ag中选择的金属,并且还可以包含从Fe、Co、Ti、V、Al、Cu、Au和Ag中选择的二种或更多种金属的合金。优选地,所述介电材料被分布成随着所述介电材料远离外部光的入射方向而逐渐减少,并且所述金属和所述合金组分在相反方向上分布。在这种情况中,优选地,所述介电材料的含量为20wt%至50wt%,并且所述金属的含量为50wt%至80wt%。当所述暗黑图案还包含所述合金时,优选地,所述暗黑图案包含10wt%至30wt%的所述介电材料、50wt%至80wt%的所述金属和5wt%至40wt%的所述合金。
作为另一具体实例,所述暗黑图案可以由包含镍钒合金以及镍钒氧化物、镍钒氮化物或镍钒氮氧化物中的一种或多种的薄膜形成。在这种情况中,优选地,所包含的钒的量为26atom%至52atom%,并且优选地,钒对镍的原子比率为26/74至52/48。
作为另一具体实例,所述暗黑图案可以包含含有二种或更多种元素的过渡层(transition layer),其中根据外部光的入射方向,一种元素的组成比率每100埃(angstrom)增大最大约20%。在这种情况中,一种元素可以为诸如铬、钨、钽、钛、铁、镍或钼的金属元素,并且除所述金属元素以外的元素可为氧、氮或碳。
作为另一具体实例,所述暗黑图案可以包含第一氧化铬层、金属层、第二氧化铬层以及铬镜(chromium mirror),并且在这种情况中,可以包含从钨、钒、铁、铬、钼和铌的金属以替代铬。所述金属层可以具有10nm至30nm的厚度,所述第一氧化铬层可以具有35nm至41nm的厚度,并且所述第二氧化铬层可以具有37nm至42nm的厚度。
作为另一具体实例,可以使用氧化铝(Al2O3)层、氧化铬(Cr2O3)层和铬(Cr)层的堆栈结构作为所述暗黑图案。这里,所述氧化铝层可以具有反射特性和防光漫射特性的改良,并且所述氧化铬层可以通过降低镜面反射率来增强对比度特性。
在本申请中,所述暗黑图案设置在与所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案相对应的区域中。这里,与所述导电图案相对应的所述区域意指所述区域具有与所述导电图案相同形状的图案。然而,所述暗黑图案的图案比例(patternscale)无需与所述导电图案的图案比例完全相同,并且其中所述暗黑图案的线宽度窄于或宽于所述导电图案的线宽度的情况也包含于本发明的范围内。例如,优选地,所述暗黑图案具有在其中布置有所述导电图案的面积的80%至120%的面积。
优选地,所述暗黑图案具有下述图案形状,所述图案形状具有等于或大于所述导电图案的线宽度的线宽度。
当所述暗黑图案具有下述图案形状,所述图案形状具有大于所述导电图案的线宽度的线宽度时,所述暗黑图案可以更大地赋予当用户观察时所述暗黑图案遮蔽所述导电图案的效果,因此有利之处在于是所述暗黑图案可以有效地阻挡由所述导电图案自身的光泽或反射所导致的效果。然而,即使当所述暗黑图案的线宽度与所述导电图案的线宽度相同时,仍可获得本申请的目标效果。优选地,根据下述方程式2,所述暗黑图案的线宽度比所述导电图案的线宽度大一定值。
[方程式2]
Tcon×tangentΘ3×2
在方程式2中,
Tcon为导电图案的厚度,并且
Θ3为在从触控传感器的用户的视角所在位置入射的光穿过所述导电图案和所述暗黑图案的角时,光与相对于所述基板表面的切线之间的角度。
Θ3是通过以下方式获得的角度:通过所述基板的折射率以及布置有所述暗黑图案和所述导电图案的区域中的介质(例如,所述触控传感器的黏着剂)的折射率根据斯奈尔定律(Snell’s law)修改所述触控传感器的用户的视角与所述基板之间的角度(Θ1)。
例如,假定观察者观察所述积层体,使得Θ3的值形成约80°的角度并且所述导电图案的厚度为约200nm,则优选地,基于所述侧表面,所述暗黑图案的线宽度比所述导电图案的线宽度大约2.24um(200nm×tan(80)×2)。然而,如前所述,即使在所述暗黑图案具有与所述导电图案的线宽度相同的线宽度时,仍可以获得本申请的目标效果。
根据本申请的示例性实施例,能够通过改良制备所述触控传感器的工艺而降低制备所述触控传感器的成本,并使所述触控传感器更加轻薄。
根据本申请的示例性实施例,因为可以提供单面一片式触控传感器,所以所述触控传感器的厚度可以最小化;并且因为所有所述导电图案都形成于单面上,所以制备所述触控传感器的方法是简单的。另外,所述触控传感器是一片式的,因此其有利之处在于:当相较于中使用二个或更多个基板形成的先前技术中的触控传感器时,所述触控传感器无需进行积层。另外,因为所述感测电极部和所述驱动电极部被布置于同一表面上,所以易于安装并附接柔性印刷电路板(FPCB)。另外,因为所述触控传感器是一片式的,所以相较于二片式触控传感器,透光性是优异的。另外,当功能性表面膜被积层至所述触控传感器的表面上时,阶差不会很大,使得存在不会填充有气泡的优点。
根据本申请的示例性实施例,能通过改良制备所述触控传感器的工艺而降低制造触控传感器的成本,并使所述使触控传感器更加轻薄。
Claims (15)
1.一种触控传感器,包括:
基板;以及
设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,
其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的每个都包括导电图案,所述导电图案包括屏蔽部和开口,
其中,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案的至少一部分包括断开点,并且所述断开点具有13μm或小于13μm的平均直径,
所述配线电极部包含第一配线电极部和第二配线电极部,所述第一配线电极部布置于所述触控传感器的触控感测区域处,所述第二配线电极部布置于所述触控传感器的非触控感测区域处,并且所述第一配线电极部包含一束或两束或更多束的配线,所述一束或两束或更多束的配线将所述驱动电极部或所述感测电极部连接至所述第二配线电极部,
所述配线的每一束均由网状图案构成,并且
在包含最大数目配线的束中,所述束的宽度(W)、所述束中所包含的配线的数目(n)和在构成配线的网状图案中共有至少一个边的相邻网状结构的中心点之间的距离中的最小值(P)满足下述方程式1:
[方程式1]
其中,所述驱动电极部包含X形状图案,所述感测电极部包含围绕所述X形状图案的图案。
2.一种触控传感器,包括:
基板;以及
设置在所述基板的同一表面上的驱动电极部、感测电极部和配线电极部,
其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部包括导电图案,所述导电图案包括屏蔽部和开口,
其中,所述驱动电极部和所述感测电极部的导电图案的至少一部分包括断开点,并且所述断开点具有13μm或小于13μm的平均直径,
所述配线电极部包含第一配线电极部和第二配线电极部,所述第一配线电极部布置于所述触控传感器的触控感测区域处,所述第二配线电极部布置于所述触控传感器的非触控感测区域处,并且所述第一配线电极部包含一束或两束或更多束的配线,所述一束或两束或更多束的配线将所述驱动电极部或所述感测电极部连接至所述第二配线电极部,
所述束是由图案形状构成,在所述图案形状中,具有两个断开点的闭合图形连续地布置于下述方向上:所述方向是从与所述第二配线电极部的一端相邻的基板的一侧至面对所述一侧的所述基板的另一侧,
以虚拟直线连接连续布置的所述闭合图形的相邻的断开点作为最短距离,所述虚拟直线具有一个或多个拐点,并且所述虚拟直线在所述拐点处形成的角度为90°或大于90°,并且
与所述虚拟直线相切的图案将所述驱动电极部或所述感测电极部电连接至所述第二配线电极部,
其中,所述驱动电极部包含X形状图案,所述感测电极部包含围绕所述X形状图案的图案。
3.如权利要求1所述的触控传感器,其中,方程式1由下述方程式2表示:
[方程式2]
在方程式2中,W、n和P与在方程式1中所定义的W、n和P相同,并且
θ1表示在所述束的宽度方向上连接最短距离的直线与连接共有至少一个边的相邻网状结构的中心点作为最短距离的直线之间的角度的较小值。
4.如权利要求1所述的触控传感器,其中,所述束是由图案形状构成,在所述图案形状中,具有两个断开点的闭合图形连续地布置于下述方向上:所述方向是从与所述第二配线电极部的一端相邻的基板的一侧至面对所述一侧的所述基板的另一侧,
以虚拟直线连接连续布置的所述闭合图形的相邻的断开点作为最短距离,所述虚拟直线具有一个或多个拐点,并且所述虚拟直线在所述拐点处形成的角度为90°或大于90°,并且
与所述虚拟直线相切的图案将所述驱动电极部或所述感测电极部电连接至所述第二配线电极部。
5.如权利要求4所述的触控传感器,其中,方程式1由下述方程式3表示:
[方程式3]
在方程式3中,W、n和P与在方程式1中所定义的W、n和P相同,并且
θ2表示在与连接所述断开点作为最短距离的所述虚拟直线垂直的方向上的直线与连接共有至少一个边的相邻网状结构的中心点作为最短距离的直线之间的角度的较小值。
6.如权利要求2所述的触控传感器,其中,在所述虚拟直线中的所述拐点之间的长度中的最长部分平行于构成所述闭合图形的至少一个边,或者形成大于0°且小于90°的角度。
7.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部是由导电金属线形成的。
8.如权利要求7所述的触控传感器,其中,所述导电金属线包括从金、银、铝、铜、钕、钼、镍及其合金构成的组中选择的一种或者多种。
9.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的所述导电图案各自还独立地包含设置在所述图案上的暗黑图案。
10.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,所述驱动电极部和所述感测电极部由导电金属线形成,并且
所述断开点设置在交叉点区域中,在所述交叉点区域中,所述驱动电极部或所述感测电极部中的所述导电金属线彼此交叉。
11.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部的导电图案各自独立地包括多边形的网格图案。
12.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,基于(W×W)的面积,其中所述束的宽度被定义为W,与所述(W×W)的面积对应的所述触控传感器的任何区域中开口率的偏差在10%以内。
13.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,所述驱动电极部、所述感测电极部和所述配线电极部是通过一次性印刷工艺同时形成的。
14.如权利要求1或2所述的触控传感器,其中,所述触控传感器使用互电容式系统来辨识触控输入。
15.一种显示设备,包括如权利要求1或2所述的触控传感器。
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