CN113031807A - 触摸传感器和包括触摸传感器的窗口堆叠结构及图像显示设备 - Google Patents
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Abstract
根据本发明实施方式的触摸传感器包括基板层、设置在所述基板层上的感测电极、覆盖所述基板层上的所述感测电极的绝缘层、电连接所述绝缘层上的所述感测电极中的相邻感测电极的桥接电极，以及分布在所述绝缘层上的所述桥接电极周围的浮动电极。
Description
相关申请的交叉引用和优先权的要求
本申请要求于2019年12月24日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请号10-2019-0173848的优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文。
背景技术
1.技术领域
本发明涉及一种触摸传感器和包括触摸传感器的图像显示设备。更具体地，本发明涉及一种包括图案化感测电极的触摸传感器和包括所述触摸传感器的图像显示设备。
2.相关领域的描述
随着信息技术的发展，对具有更薄尺寸、重量轻、功耗效率高等的显示设备的各种需求正在增加。该显示设备可以包括诸如液晶显示(LCD)设备的平板显示设备、等离子显示面板(PDP)设备、电致发光显示设备、有机发光二极管(OLED)显示设备等。
还开发了能够通过用手指或输入工具选择在屏幕上显示的指令来输入用户的指引的触摸面板或触摸传感器。触摸面板或触摸传感器可以与显示设备结合，从而可以在一个电子设备中实现显示和信息输入功能。
触摸传感器可堆叠在显示面板上，并且当触摸传感器的感测电极被用户视觉识别时，显示设备的图像质量可能恶化。另外，当感测电极与显示面板的电极和导线重叠时，用户可能视觉识别莫尔图案。
因此，需要构造具有改善的光学特性的感测电极，以提高图像质量，同时保持触摸感测所期望的导电性和灵敏度。
例如，如韩国专利申请公开号2014-0092366所公开，最近已经开发了与包括触摸传感器的触摸屏面板组合的各种图像显示设备。然而，如上所述，持续需要具有与图像显示设备的改进的兼容性的触摸传感器或触摸面板。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种具有改善的光学和电学特性的触摸传感器。
根据本发明的一个方面，提供了一种包括具有改善的光学和电学特性的触摸传感器的窗口堆叠结构和图像显示设备。
本发明概念的上述方面将通过以下特征或构造来实现：
(1)一种触摸传感器，包括：基板层；设置在基板层上的感测电极；绝缘层，其覆盖基板层上的感测电极；桥接电极，其电连接绝缘层上的感测电极中的相邻感测电极；以及浮动电极，其分布在绝缘层上的桥接电极周围，所述浮动电极具有与桥接电极相同的波形或空间频率。
(2)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中感测电极中包括蚀刻区域。
(3)根据上述(2)所述的触摸传感器，其中蚀刻区域具有选自由以下各项组成的组中的曲线形状：正弦曲线、余弦曲线、圆锥曲线、悬链线、追踪曲线、摆线、次摆线和心形线。
(4)根据上述(2)所述的触摸传感器，其中蚀刻区域具有在虚构多边形的顶点之间延伸的水波形状。
(5)根据上述(4)所述的触摸传感器，其中蚀刻区域具有其中对应于一个周期的水波被分割的形状。
(6)根据上述(2)所述的触摸传感器，其中在平面视图中，浮动电极叠加在蚀刻区域上方。
(7)根据上述(6)所述的触摸传感器，其中浮动电极具有与蚀刻区域相同的形状。
(8)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中感测电极包括：形成感测电极行的第一感测电极；以及形成感测电极列的第二感测电极；并且蚀刻区域包括在第一感测电极中形成的第一蚀刻区域和在第二感测电极中形成的第二蚀刻区域。
(9)根据上述(8)所述的触摸传感器，其中感测电极行包括连接部分，该连接部分整体地连接第二感测电极中的相邻第二感测电极，并且桥接电极电连接第一感测电极中的相邻第一感测电极。
(10)根据上述(9)所述的触摸传感器，其中在平面视图中，桥接电极叠加在形成于第二蚀刻区域的连接部分中的第二蚀刻区域上方。
(11)根据上述(8)所述的触摸传感器，进一步包括在第一感测电极与第二感测电极的外围之间形成的分隔区域；和由分隔区域限定的虚设图案。
(12)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中感测电极、桥接电极和浮动电极包括透明导电氧化物层。
(13)根据上述(12)所述的触摸传感器，其中感测电极、桥接电极和浮动电极具有包括透明导电氧化物层和金属层的多层结构。
(14)一种窗口堆叠结构，包括：窗口基板；以及根据如上实施方式所述的触摸传感器，其堆叠在窗口基板上。
(15)一种图像显示设备，包括：显示面板；以及根据如上实施方式所述的触摸传感器，其堆叠在显示面板上。
在根据本发明的示例性实施方式的触摸传感器的感测电极中，可形成具有例如波状狭缝形状的蚀刻区域。可包括蚀刻区域，使得可抑制或减少由与触摸传感器下方的显示面板的像素结构的规则重叠引起的莫尔现象。因此，可防止由于触摸传感器的插入而导致的图像显示设备的图像质量下降。此外，感测电极的透射率可通过蚀刻区域来提高，使得可进一步提高图像显示设备的图像质量。
在示例性实施方式中，在平面视图中覆盖感测电极狭缝的浮动电极可形成在桥接电极周围。桥接电极的外围可通过浮动电极变成高频环境，使得可防止对桥接电极的视觉识别。浮动电极可与狭缝重叠，使得可均匀地保持触摸传感器的透射率，同时抑制寄生电容的产生。
附图说明
图1和图2分别是示出根据示例性实施方式的触摸传感器的示意性俯视平面视图和示意性截面视图。
图3是示出根据示例性实施方式的感测电极在触摸传感器中的构造的局部放大俯视平面视图。
图4是示出根据示例性实施方式的桥接电极和浮动电极在触摸传感器中的构造的局部放大俯视平面视图。
图5是示出根据示例性实施方式的窗口堆叠结构和图像显示设备的示意性截面视图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种触摸传感器，其包括在其中包括蚀刻区域的感测电极，和浮动电极，并且提供了改善的光学特性。此外，提供了一种包括该触摸传感器并且具有增强的图像质量的图像显示设备。
在下文中，将参考附图详细地描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，参考附图描述的此类实施方式被提供来进一步理解本发明的精神，而不将要保护的主题限制为如在具体说明书和所附权利要求中所公开的。
在附图中，平行于触摸传感器或同一平面(例如，基板层105的顶表面)并且彼此交叉的两个方向定义为第一方向和第二方向。例如，第一方向和第二方向可彼此垂直。
图1和图2分别是示出根据示例性实施方式的触摸传感器的示意性俯视平面视图和示意性截面视图。具体地，图1提供了具有顶部桥构造的触摸传感器的实例。
提供了图1和图2来解释感测电极在触摸传感器中的布置，并且本发明的特征和范围不被限定或限制成如图1和图2所示的那样。为了描述方便，在图1中省略了在感测电极中形成的浮动电极和蚀刻区域的图示。
参考图1和图2，触摸传感器100可包括基板层105和布置在基板层105上的感测电极110和120。
基板层105可包括用作用于形成感测电极110和120的基础层的膜型构件或者在其上形成感测电极110和120的物体。在一些实施方式中，基板层105可指在其上直接形成感测电极110和120的显示面板。
例如，基板层105可包括通常用于触摸传感器的基板或膜材料。例如，基板层105可包括玻璃、聚合物和/或无机绝缘材料。聚合物可包括例如，环烯烃聚合物(COP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酯(聚烯丙酯)、聚酰亚胺(PI)、醋酸丙酸纤维素(CAP)、聚醚砜(PES)、三醋酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。无机绝缘材料可包括例如，氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属氧化物等。
在一些实施方式中，应用触摸传感器的图像显示设备中的层或膜构件也可用作基板层105。例如，显示面板中包括的封装层或钝化层可用作基板层105。
感测电极110和120可包括第一感测电极110和第二感测电极120。例如，感测电极110和120可被布置成以互电容类型操作。
可沿着第一方向(例如，行方向或宽度方向)布置第一感测电极110。每个第一感测电极110可具有独立的岛状图案形状，并且在第一方向上彼此相邻的第一感测电极110可通过桥接电极150彼此电连接。
因此，可限定在第一方向上延伸的第一感测电极行，并且可沿着第二方向布置多个第一感测电极行。
可沿着第二方向布置第二感测电极120。在第二方向上相邻的第二感测电极120可通过连接部分127彼此连接。第二感测电极120和连接部分127可整体地彼此连接，以基本上作为单个构件提供。在这种情况下，第二感测电极120和连接部分127可通过图案化相同的导电层来形成，并且可定位于相同的层或相同的高度。
因此，可限定在第二方向上延伸的第二感测电极列，并且可沿着第一方向布置多个第二感测电极列。
如图1所示，在一些实施方式中，感测电极110和120的外围可具有基本上波浪形状。在这种情况下，如下所述，通过与在感测电极110和120中形成的蚀刻区域组合，可更有效地抑制莫尔现象。
然而，图1的感测电极110和120的外围的形状被提供作为示例性实施方式，并且可被适当地修改。
如图2所示，覆盖感测电极110和120的绝缘层140可形成在基板层105上。桥接电极150可设置在绝缘层140上，以通过例如在绝缘层140中形成的接触区域145将相邻的第一感测电极110彼此电连接。桥接电极150可包括在接触区域145中形成的接触件155。
在示例性实施方式中，浮动电极160可形成在绝缘层140上的桥接电极150周围，以与桥接电极150分离。稍后将参照图4更详细地描述桥接电极150和浮动电极160的结构和布置。
覆盖桥接电极150和浮动电极160的钝化层170可形成在绝缘层140上。
绝缘层140和/或钝化层170可包括无机绝缘材料，诸如氧化硅或氮化硅；或者有机绝缘材料，诸如环氧基树脂、丙烯酸树脂、硅氧烷基树脂、聚酰亚胺基树脂等。
在示例性实施方式中，感测电极110和120、桥接电极150和浮动电极160可各自包括透明导电氧化物。例如，透明导电氧化物可包括铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌(ZnO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、镉锡氧化物(CTO)等。这些可以单独使用或以两者或更多者的组合使用。
在一些实施方式中，感测电极110和120、桥接电极150和浮动电极160可包括金属。例如，感测电极110和120、桥接电极150和浮动电极160可包括银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、铬(Cr)、钛(Ti)、钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钒(V)、铁(Fe)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钼(Mo)、钙(Ca)或含有其至少两种的合金(例如银-钯-铜(APC)或铜-钙(CuCa))。
在一些实施方式中，感测电极110和120、桥接电极150和浮动电极160可包括包括透明导电氧化物层和金属层的多层结构。例如，感测电极110和120、桥接电极150和浮动电极160可各自具有透明导电氧化物-金属层的双层结构或者透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构。在这种情况下，可通过金属层增强柔韧特性，并且可减小电阻，使得还可提高信号传输速度。此外，透明导电氧化物层可增强耐腐蚀性和透明度。
图3是示出根据示例性实施方式的感测电极在触摸传感器中的构造的局部放大俯视平面视图。具体地，图3是示出围绕图1的交叉区域C的第一感测电极和第二感测电极的构造的放大图。
参考图3，如参考图1和图2所述，触摸传感器可包括第一感测电极110和第二感测电极120。第二感测电极120可沿着第二方向经由连接部分127整体地彼此连接。第一感测电极110可被布置成在第一方向上彼此间隔开。
根据示例实施方式，蚀刻区域115和125可形成在感测电极110和120的内部。第一蚀刻区域115可形成在第一感测电极110的内部，并且第二蚀刻区域125可形成在第二感测电极120的内部。
本申请中使用的术语“蚀刻区域”可指通过以预定形状蚀刻导电层或导电图案的内部而去除的区域或空间。在示例性实施方式中，蚀刻区域可具有诸如狭缝、孔或开口的形状。
在一些实施方式中，蚀刻区域115和125可形成为具有曲线形状的狭缝。蚀刻区域115和125的曲线形状可包括正弦曲线、余弦曲线、圆锥曲线、悬链线、追踪曲线、摆线、次摆线、心形线等。
蚀刻区域115和125可规则且重复地布置。例如，蚀刻区域115和125可沿着虚构矩形(例如，虚构正方形)的边布置。
如图3所示，蚀刻区域115和125可具有其中对应于一个周期的水波在虚构正方形的顶点之间被分割的形状。在一个实施方式中，虚构正方形可以之字形布置，使得顶点可偏移或交错。
虚设图案130可形成在彼此相邻的第一感测电极110与第二感测电极120之间。虚设图案130可由沿着第一感测电极110和第二感测电极120的外围延伸的分隔区域132限定。分隔区域132可具有与第一和第二蚀刻区域115和125基本相同或相似的波形。因此，虚设图案130可具有与感测电极110和120内部的导电图案的形状基本相同或相似的形状(例如，具有被转换成水波的四边的四边形)。
因此，可提高触摸传感器中电极结构的均匀性，使得可防止由于图案形状的局部偏差而导致的电极视觉识别。
可与桥接电极150接触或连接的接触区域145可被分配在邻近连接部分127的第一电极部分上。
根据上述示例性实施方式，蚀刻区域115和125可形成在感测电极110和120中的每一个的内部。因此，可防止或减少由感测电极110和120与包括在显示面板中的像素结构的规则重叠引起的莫尔现象。例如，由感测电极110和120与像素结构之间的重叠产生的空间频率可被蚀刻区域115和125抑制或抵消。
此外，蚀刻区域115和125可用作光狭缝，使得可通过光衍射或散射更有效地抑制莫尔现象，并且可防止感测电极110和120被用户视觉识别。
图4是示出根据示例性实施方式的桥接电极和浮动电极在触摸传感器中的构造的局部放大俯视平面视图。
如上所述，可形成参考图3描述的覆盖第一和第二感测电极110和120的绝缘层140，并且可在绝缘层140上形成桥接电极150和浮动电极160。
桥接电极150的接触件155可形成在如图3所示的接触区域145中，使得相邻的第一感测电极110可彼此电连接。
桥接电极150可具有基本上波浪形状。如参考图3所述，桥接电极150可具有与在蚀刻区域115和125中在第一方向上延伸的蚀刻区域基本相同或相似的波形。
浮动电极160可围绕桥接电极150重复且规则地布置。浮动电极160可具有与在第一和第二感测电极110和120中形成的蚀刻区域115和125基本相同的布置和形状。
在示例性实施方式中，浮动电极160可被布置成在平面视图中叠加在蚀刻区域115和125上方。例如，浮动电极160可被布置成在平面视图中与蚀刻区域115和125完全一致。
浮动电极160可包括在平面视图中覆盖包括在第一感测电极110中的第一蚀刻区域115的第一浮动电极162和覆盖包括在第二感测电极120中的第二蚀刻区域125的第二浮动电极165。
在示例性实施方式中，浮动电极160可具有与桥接电极150基本相同的波形，或者可沿着与桥接电极150相同的轮廓布置。
另外，浮动电极160可被布置成具有与桥接电极150相同的空间频率。例如，通过其布置浮动电极160的轮廓可具有与桥接电极150基本相同的周期和频率。例如，如图4所示，两个相邻桥接电极150之间的距离或间距可与面向第二方向的浮动电极160之间的距离或间距基本上相同。
如上所述，具有与桥接电极150基本相同波形的浮动电极160可分布在绝缘层140上，使得桥接电极150周围的光学环境可转移到用户可能观察不到的高频空间频率环境中。因此，桥接电极150的可见性可被显著抑制或降低。
浮动电极160可叠加在蚀刻区域115和125上方，同时绝缘层140插入其间。因此，可抑制由于添加浮动电极160而产生的寄生电容。另外，浮动电极160可设置在蚀刻区域115和125上，使得透射率可在整个触摸传感器中变得均匀。
在一些实施方式中，如图3的平面视图所示，桥接电极150还可叠加在包括在连接部分127中的第二蚀刻区域125上。因此，可抑制由于电极重叠导致的寄生电容的产生，并且可实现均匀的透射率。
图5是示出根据示例性实施方式的窗口堆叠结构和图像显示设备的示意性截面视图。
参考图5，根据如上所述的示例性实施方式，窗口堆叠结构250可包括窗口基板230、偏振层210和触摸传感器200。
窗口基板230可包括例如硬涂膜。在一个实施方式中，可在窗口基板230的表面的外围部分上形成遮光图案235。遮光图案235可包括彩色印刷的图案，并且可具有单层或多层结构。图像显示设备的边框部分(bezel portion)或非显示区域可由遮光图案235限定。
偏振层210可包括涂覆型偏振器或偏振板。涂覆型偏振器可包括液晶涂层，该液晶涂层可包括可交联的液晶化合物和二色性染料。在这种情况下，偏振层210可包括用于提供液晶涂层取向的对准层。
例如，偏振板可包括聚乙烯醇基偏振器和附接到聚乙烯醇基偏振器的至少一个表面的保护膜。
偏振层210可直接附接到窗口基板230的表面或者可经由第一粘合剂层220附接。
触摸传感器200可作为膜或面板包括在窗口堆叠结构250中。在一个实施方式中，触摸传感器200可经由第二粘合剂层225与偏振层210组合。
如图5所示，从观看者侧看，窗口基板230、偏振层210和触摸传感器200可顺序定位。在这种情况下，触摸传感器200的感测电极可设置在偏振层210下方，使得可有效地防止观看者识别电极图案。
如果触摸传感器200包括基板，则该基板可包括例如三乙酰纤维素、环烯烃、环烯烃共聚物、聚降冰片烯共聚物等，并且优选地可具有±2.5nm或更小的面内延迟值。
在一个实施方式中，触摸传感器200可直接转移到窗口基板230或偏振层210。在一个实施方式中，从观看者侧看，窗口基板230、触摸传感器200和偏振层210可顺序定位。
图像显示设备可包括显示面板360和设置在显示面板360上的窗口堆叠结构250。
显示面板360可包括设置在面板基板300上的像素电极310、像素定义层320、显示层330、相对电极340和封装层350。
可在面板基板300上形成包括薄膜晶体管(TFT)的像素电路，并且可形成覆盖像素电路的绝缘层。像素电极310可电连接到例如绝缘层上的TFT的漏极电极。
像素定义层320可形成在绝缘层上，并且像素电极310可通过像素定义层320暴露以使得可定义像素区域。显示层330可形成在像素电极310上，并且显示层330可包括例如液晶层或有机发光层。
相对电极340可设置在像素限定层320和显示层330上。相对电极340可用作例如图像显示设备的公共电极或阴极。封装层350可设置在相对电极340上以保护显示面板360。
在一些实施方式中，显示面板360和窗口堆叠结构250可通过粘合剂层260彼此组合。例如，粘合剂层260的厚度可大于第一粘合剂层220和第二粘合剂层225的每个厚度。在-20℃至80℃的范围的温度下，粘合剂层260的粘弹性可为约0.2MPa或更小。在这种情况下，可阻挡来自显示面板360的噪声，并且可减轻弯曲时的界面应力，使得可避免窗口堆叠结构250的损坏。在一个实施方式中，粘合剂层260的粘弹性可在约0.01MPa至约0.15MPa的范围内。
根据如上所述的示例性实施方式，触摸传感器200可包括蚀刻区域和浮动电极，使得可实现改善的触摸灵敏度，同时防止来自显示面板360的图像质量下降。
Claims (15)
1.一种触摸传感器，包括：
基板层；
感测电极，其设置在所述基板层上；
绝缘层，其覆盖所述基板层上的所述感测电极；
桥接电极，其电连接所述绝缘层上的所述感测电极中的相邻感测电极；以及
浮动电极，其分布在所述绝缘层上的所述桥接电极周围，所述浮动电极具有与所述桥接电极相同的波形或空间频率。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述感测电极中包括蚀刻区域。
3.根据权利要求2所述的触摸传感器，其中所述蚀刻区域具有选自由以下组成的组中的曲线形状：正弦曲线、余弦曲线、圆锥曲线、悬链线、追踪曲线、摆线、次摆线和心形线。
4.根据权利要求2所述的触摸传感器，其中所述蚀刻区域具有在虚构多边形的顶点之间延伸的水波形状。
5.根据权利要求4所述的触摸传感器，其中所述蚀刻区域具有其中对应于一个周期的水波被分割的形状。
6.根据权利要求2所述的触摸传感器，其中在平面视图中，所述浮动电极叠加在所述蚀刻区域上方。
7.根据权利要求6所述的触摸传感器，其中所述浮动电极具有与所述蚀刻区域相同的形状。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述感测电极包括：形成感测电极行的第一感测电极；以及形成感测电极列的第二感测电极，并且
所述蚀刻区域包括在所述第一感测电极中形成的第一蚀刻区域和在所述第二感测电极中形成的第二蚀刻区域。
9.根据权利要求8所述的触摸传感器，其中所述感测电极行包括连接部分，所述连接部分整体地连接所述第二感测电极中的相邻第二感测电极，并且
所述桥接电极电连接所述第一感测电极中的相邻第一感测电极。
10.根据权利要求9所述的触摸传感器，其中在平面视图中，所述桥接电极叠加在形成于所述第二蚀刻区域的所述连接部分中的第二蚀刻区域上方。
11.根据权利要求8所述的触摸传感器，进一步包括在所述第一感测电极与所述第二感测电极的外围之间形成的分隔区域；和
由所述分隔区域限定的虚设图案。
12.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述感测电极、所述桥接电极和所述浮动电极包括透明导电氧化物层。
13.根据权利要求12所述的触摸传感器，其中所述感测电极、所述桥接电极和所述浮动电极具有包括所述透明导电氧化物层和金属层的多层结构。
14.一种窗口堆叠结构，包括：
窗口基板；和
根据权利要求1所述的触摸传感器，其堆叠在所述窗口基板上。
15.一种图像显示设备，包括：
显示面板；和
根据权利要求1所述的触摸传感器，其堆叠在所述显示面板上。
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