CN113366418A - 触摸传感器层叠体和图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明实施方式的触摸传感器层叠体包括：下部结构；触摸传感器层，其层叠在下部结构上；压敏粘合剂层，其层叠在触摸传感器层上并且具有0.05‑1MPa的杨氏模量；和光学层，其层叠在压敏粘合剂层上。触摸传感器层叠体满足预定的厚度比并具有改善的折叠耐用性。
Description
技术领域
本发明涉及触摸传感器、触摸传感器层叠体和图像显示装置。更具体地，本发明涉及包括触摸传感器层和光学层的触摸传感器层叠体和图像显示装置。
背景技术
随着信息技术的发展，对具有更薄尺寸、轻重量、高功耗效率等的显示装置的各种需求日益增加。显示装置可以包括平板显示装置，例如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)装置、电致发光显示装置、有机发光二极管(OLED)显示装置等。
将一种能够通过用手指或输入工具选择显示在屏幕上的指令来输入用户指示的触摸面板与显示装置相结合，从而可以在一个电子装置中实现显示和信息输入功能。
由于近来开发了能够折叠或弯曲的柔性显示器，因此应用于柔性显示器的触摸面板也需要柔性。
然而，诸如感测电极的导电结构以及绝缘结构分布在触控面板的同一层或不同层中，因此在进行折叠或弯曲时可能会导致诸如电极裂纹、电极剥落等缺陷。
例如，韩国注册专利公开第10-1923438号公开了一种结合有触摸面板的图像显示装置，但并未提出对如上所述的柔性性能的调整。
发明内容
【技术问题】
根据本发明的一个方面，提供一种具有改进的柔性和机械可靠性的触摸传感器层叠体。
根据本发明的一方面，提供一种具有改进的柔性和机械可靠性的图像显示装置。
【技术方案】
(1)一种触摸传感器层叠体，包括：下部结构；触摸传感器层，所述触摸传感器层堆叠在所述下部结构上；粘合剂层，所述粘合剂层堆叠在所述触摸传感器层上并且具有0.05～1MPa的杨氏模量；和光学层，所述光学层堆叠在所述粘合剂层上，其中由式1表示的厚度比在12～23％的范围内：
[式1]
|A-B|*100/B(％)
在式1中，A为所述光学层的顶表面到所述触摸传感器层与所述粘合剂层的界面的高度，B为所述触摸传感器层叠体的总厚度的1/2。
(2)根据上述(1)所述的触摸传感器层叠体，其中所述厚度比为17.7～21％。
(3)根据上述(1)所述的触摸传感器层叠体，其中所述粘合剂层的杨氏模量为0.05～0.25MPa。
(4)根据上述(1)所述的触摸传感器层叠体，其中所述粘合剂层相对于所述触摸传感器层的剥离强度为5～10N/25mm。
(5)根据上述(1)所述的触摸传感器层叠体，其中所述下部结构包括下部基板和下部粘合剂层，所述下部粘合剂层形成在所述下部基板和所述触摸传感器层之间。
(6)根据上述(5)所述的触摸传感器层叠体，其中所述下部基板包括柔性显示面板。
(7)根据上述(1)所述的触摸传感器层叠体，其中所述光学层包括涂覆型偏光器或偏光板。
(8)根据上述(1)所述的触摸传感器层叠体，其中，对应于所述触摸传感器层叠体的所述总厚度的1/2的中心表面包括在所述触摸传感器层中。
(9)一种图像显示装置，包括：柔性显示面板；触摸传感器层，所述触摸传感器层堆叠在所述柔性显示面板上；粘合剂层，所述粘合剂层堆叠在所述触摸传感器层上并且具有0.05-1MPa的杨氏模量；和光学层，所述光学层堆叠在所述粘合剂层上，其中由式1表示的厚度比在12～23％的范围内：
[式1]
|A-B|*100/B(％)
其中，在式1中，A为所述光学层的顶表面到所述触摸传感器层与所述粘合剂层的界面的高度，B为所述图像显示装置的总厚度的1/2。
(10)根据上述(9)所述的图像显示装置，还包括窗口基板，所述窗口基板堆叠在所述光学层上。
(11)根据上述(9)所述的图像显示装置，其中所述厚度比为17.7～21％，所述粘合剂层的所述杨氏模量为0.05～0.25MPa。
[发明的效果]
在根据本发明实施方式的触摸传感器层叠体中，可以控制包括触摸传感器层的层叠体的总厚度以及光学层和粘合剂层的厚度以防止由于折层叠体叠体时电极裂纹和触摸传感器层的电极损坏引起的触摸感测失败。
此外，可以控制粘合剂层的杨氏模量以进一步改善触摸传感器层在重复折叠期间的机械可靠性。
触摸传感器层叠体可以有效地应用于具有改进的柔性和操作可靠性的柔性显示器。
附图说明
图1是示出根据示例性实施方式的触摸传感器层叠体的示意性横截面图。
图2和图3分别是示出根据示例性实施方式的包括在触摸传感器层叠体中的触摸传感器层的构造的示意性俯视平面图和示意性横截面图。
图4是示出根据示例性实施方式的图像显示装置的示意性横截面图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方式，提供用于提供改进的柔性和耐用性的触摸传感器层叠体和图像显示装置，其包括下部结构、触摸传感器层、粘合剂层和光学层。
在下文中，将参考附图详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，提供参考附图描述的这些实施方式是为了进一步理解本发明的精神并且不限制如详细说明书和所附权利要求中公开的要保护的主题。
图1是示出根据示例性实施方式的触摸传感器层叠体的示意性横截面图。
参考图1，触摸传感器层叠体可以包括依次堆叠在下部结构100上的触摸传感器层130、粘合剂层140和光学层150。
下部结构100可以包括用于在其上形成触摸传感器层130的物体、基板层、基层、基板等。在示例性实施方式中，下部结构100可以包括下部基板110，并且可以包括形成在下部基板110和触摸传感器层130之间的下部粘合剂层120。
下部结构100或下部基板110可以包括单层结构或多层结构。例如，下部结构100可以包括多个绝缘层或绝缘结构，并且可以包括绝缘层和导电层的多层结构。
下部基板110可以包括柔性基板或具有柔性的柔性面板。在示例性实施方式中，下部基板110可以包括柔性显示面板。
下部粘合剂层120可以包括例如电气材料领域中已知的光学透明粘合剂(OCA)材料。
触摸传感器层130可以包括多个感测电极和绝缘层。触摸传感器层130的结构和元件将在后面参考图2和图3更详细地描述。
粘合剂层140可以包括例如丙烯酸或有机硅系压敏粘合剂材料。例如，可以将包含丙烯酸酯系共聚物和/或单体、交联剂和溶剂的粘合剂组合物涂覆在触摸传感器层130或光学层140的表面上，然后进行光固化以形成粘合剂层140。
交联剂可以包括例如异氰酸酯交联剂。粘合剂组合物还可包含另外的组分，例如硅烷偶联剂、抗静电剂等。
光学层150可以通过粘合剂层140附接至触摸传感器层130。光学层150可以包括偏光层、延迟层、亮度增强层、折射率匹配层等，其被包括在图像显示装置中用于图像改善。在示例性实施方式中，光学层150可以包括偏光层，例如涂覆型偏光器或偏光板。
涂层型偏光器可以包括液晶涂层，该液晶涂层包括聚合性液晶化合物和二色性染料。在这种情况下，光学层150还可以包括用于为液晶涂层提供取向的取向层。
例如，偏光板可包括聚乙烯醇系偏光器和附接至聚乙烯醇系偏光器的至少一个表面的保护膜。
在图1中，触摸传感器层叠体的总厚度的1/2表示为B，并且从触摸传感器层叠体的顶表面(例如，光学层150的顶表面)到触摸传感器层130和粘合剂层140之间的界面的高度表示为A。
在触摸传感器层叠体中，可以在预定范围内调整由下面的式1表示的厚度比。
[式1]
|A-B|*100/B(％)
在示例性实施方式中，由式1表示的触摸传感器层叠体的厚度比可以是为约12～23％。在该厚度比范围内，折叠时的耐用性可以通过触摸传感器层叠体的上部和下部的厚度平衡来改善。
此外，粘合剂层140的杨氏模量可以在约0.05～1MPa的范围内。例如，当粘合剂层140的杨氏模量小于约0.05MPa时，粘合剂层140的强度可能过度降低，并且可能无法实现触摸传感器层120的充分减震。当粘合剂层140的杨氏模量超过约1MPa时，粘合剂层140可能无法提供足够的柔性和弹性。
可以例如通过改变交联剂的含量、光固化过程的固化时间或光固化过程中的光照射量来调节粘合剂层140的杨氏模量。
在示例性实施方式中，可以一起控制触摸传感器层叠体的厚度比和粘合剂层140的杨氏模量以提高触摸传感器层130在折叠或弯曲时的机械稳定性，同时确保充分的柔性性能。
优选地，由等式1表示的触摸传感器层叠体的厚度比可以为约17.7％至21％。此外，粘合剂层140可具有约0.05～0.25MPa的杨氏模量。
在一些实施方式中，对应于触摸传感器层叠体总厚度的1/2的中心表面M可以包括在触摸传感器层130中，如图1中的虚线所示。因此，可以有效地分散触摸传感器层130中的应力以抑制触摸传感器层130中的电极的断裂和裂纹。
在一些实施方式中，粘合剂层140相对于触摸传感器层130的剥离强度可以为约5～10N/25mm。在上述范围内，当折叠应力被施加到触摸传感器层叠体时，折叠应力可以充分分散在粘合剂层140中而不会引起触摸传感器层130的剥离。因此，可以更有效地抑制触摸传感器层130中的电极裂纹。
图2和图3分别是示出根据示例性实施方式的包括在触摸传感器层叠体中的触摸传感器层的构造的示意性俯视平面图和示意性横截面图。具体地，图3是沿图2的线I-I'截取的横截面图。
参考图2和图3，触摸传感器层130可以包括布置在支撑层50上的感测电极。
支撑层50可以包含例如环烯烃聚合物(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)、聚烯丙基化物、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。
感测电极可以包括在平面图中沿不同方向布置的感测电极。例如，第一感测电极60(例如，沿X方向布置)和第二感测电极70(例如，沿Y方向布置)可以布置为彼此交叉。
第一感测电极60和第二感测电极70可以分别提供触摸点的X坐标和Y坐标的信息。例如，当人手或物体被输入到触摸传感器层叠体上时，可通过来自第一感测电极60和第二感测电极70的电容变化产生电信号。电信号可通过例如位置检测线被传送到驱动电路。
每个第二感测电极70可以具有彼此间隔开的岛状。第一感测电极60可以通过连接器65沿行方向(例如，X方向)彼此一体地连接。
当第一感测电极60和第二感测电极70被设置在同一水平时，还可以形成桥电极75以连接第二感测电极70同时与第一感测电极600绝缘。桥电极75可以将沿列方向(例如，y方向)彼此相邻的第二感测电极70电连接。
参考图3，绝缘层80可以至少部分地覆盖感测电极60和70。在一些实施方式中，绝缘层80可以覆盖第一感测电极60或连接器65，并且可以部分地覆盖第二感测电极70。例如，绝缘层80可以包括使第二感测电极70的顶表面部分暴露的接触孔。
绝缘层80可以由透明绝缘材料形成。例如，绝缘层80可以使用诸如氧化硅的无机绝缘材料或诸如丙烯酸树脂的透明有机材料形成。
桥电极75可以设置在绝缘层80上以将一对相邻的第二感测电极70彼此电连接。例如，桥电极75可以与绝缘层80上的连接器65交叉。桥电极75可以填充形成在绝缘层80中的接触孔。
感测电极60和70以及桥电极75可以包含透明导电氧化物或金属。透明导电氧化物可包括例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化镉锡(CTO)等。金属可包括例如，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)或其合金。
在一些实施方式中，感测电极60和70和/或桥电极75可以具有多层结构。例如，感测电极60和70和/或桥电极75可以具有其中透明氧化物层和金属层堆叠的结构。
在一些实施方式中，第一感测电极60和第二感测电极70可以形成在不同的水平上。例如，第一感测电极60和第二感测电极70中的一个可以形成在绝缘层80上，另一个可以形成在绝缘层80下方。在这种情况下，可以省略桥电极75，并且第一感测电极60和第二感测电极70两者都可以包括连接器。
在一些实施方式中，每个感测电极可以形成为独立的岛图案并且可以用作单独的感测域。
图4是示出根据示例性实施方式的图像显示装置的示意性横截面图。
例如，在图1所示的触摸传感器层叠体中，下部基板110可以包括柔性显示面板。在这种情况下，例如，可以实现如图4所示的柔性显示装置。
参考图4，图像显示装置可以包括依次堆叠在柔性显示面板110a上的下部粘合剂层120、触摸传感器层130、粘合剂层140和光学层150。
柔性显示面板110a可以包括设置在面板基板200上的像素电极210、像素限定层220、显示层230、对电极240和封装层250。
可以在面板基板200上形成包括薄膜晶体管(TFT)的像素电路，并且可以形成覆盖像素电路的绝缘层。像素电极210可以电连接到例如绝缘层上的TFT的漏电极。
像素限定层220可以形成在绝缘层上以暴露像素电极210以限定像素区域。显示层230可以形成在像素电极210上，并且显示层230可以包括例如液晶层或有机发光层。
对电极240可以设置在像素限定层220和显示层230上。对电极240可以用作例如图像显示装置的公共电极或阴极。可以在对电极240上堆叠用于保护柔性显示面板110a的封装层250。
在图像显示装置中也可以满足等式1的厚度比值。此外，在图像显示装置中，粘合剂层140也可以具有上述范围内的杨氏模量。
在一些实施方式中，窗口基板170可以经由上部粘合剂层320堆叠在光学层150上。
窗口基板170可以包括例如硬涂层膜。在一个实施方式中，可以在窗口基板170的一个表面的外围部分上形成遮光图案175。遮光图案175可以包括例如彩色印刷图案，并且可以具有单层或多层结构。图像显示装置的边框部分或非显示区域可以由遮光图案175限定。
在下文中，提出优选实施方式以更具体地描述本发明。然而，以下实施例仅用于说明本发明，并且相关领域的技术人员将明显理解这些实施例并不限制所附权利要求，而是在本发明的范围和精神内可以进行各种改变和修改。此类改变和修改适当地包括在所附权利要求中。
实验例：折叠耐用性评价
制备具有如下表1所示的厚度比的实施例和比较例的触摸传感器层叠体，其中PET膜-OCA层-触摸传感器层-粘合剂层(PSA层)-偏光板依次堆叠。
通过改变用于固化PSA层的光照射量和光照射时间来控制粘合剂层的杨氏模量。使用AG-Xplus测试仪(Shimadzu Co,.Ltd.)测量在每个触摸传感器层叠体中使用的粘合剂层的杨氏模量。
具体地，将PSA层的切割成20mm×50mm的矩形的样品固定到AG-Xplus测试仪的夹具上。之后，将样品固定为使得被拉伸样品的长度为5cm，在23℃的温度和55％的相对湿度的环境下在以20mm/min的拉伸速率向上拉伸的状态下测量杨氏模量。
使用AG-IS(由SHIMADZU制造)测量粘合剂层对触摸传感器的剥离强度。具体地，将粘合剂层附接在触摸传感器上，然后使用超级切割机切割成150mm×25mm的尺寸以形成样品。在切割样品的粘合剂层上形成引线，并将引线固定在上夹具上。将触摸传感器固定在下夹具上。此后，在移动上夹具的同时，将粘合剂层剥离180度以测量剥离强度。剥离强度通过除初始20％截面的值之外的剩余截面的平均值获得。
使用CFT-120(Cobotec Co.,Ltd.)设备以2R至5R的曲率半径将实施例和比较例的每个触摸传感器叠层重复折叠(向外折叠)，使得显示面板的外表面向外折叠。折叠耐用性评价如下。
<评价标准>
S：折叠多于200,000次后，触摸传感器功能正常执行。
◎：折叠多于150,000次并少于200,000次后，触摸传感器功能正常运行。
○：折叠多于50,000次并少于100,000次后，触摸传感器功能正常运行。
△：折叠10,000次后触摸传感器正常运行，并且折叠20,000次后触摸传感器失效。
×：折叠10,000次后触摸传感器失效
评价结果一并示于下表1中。在表1中，按照偏光板-PSA层-触摸传感器层-OCA层-PET膜的顺序描述各层的厚度。
[表1]
参考表1，当满足根据上述示例性实施方式的厚度比和粘合剂层的杨氏模量时，即使折叠超过50,000次也能提供正常的触摸感测功能。然而，如比较例所示，当厚度比和粘合剂层的杨氏模量中的至少一项不满足时，折叠耐用性迅速降低。
Claims (11)
1.一种触摸传感器层叠体，包括：
下部结构；
触摸传感器层，所述触摸传感器层堆叠在所述下部结构上；
粘合剂层，所述粘合剂层堆叠在所述触摸传感器层上并且具有0.05～1MPa的杨氏模量；和
光学层，所述光学层堆叠在所述粘合剂层上，
其中由式1表示的厚度比在12-23％的范围内：
[式1]
|A-B|*100/B(％)
其中，在式1中，A为所述光学层的顶表面到所述触摸传感器层与所述粘合剂层的界面的高度，B为所述触摸传感器层叠体的总厚度的1/2。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器层叠体，其中所述厚度比为17.7-21％。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器层叠体，其中所述粘合剂层的杨氏模量为0.05-0.25MPa。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器层叠体，其中所述粘合剂层相对于所述触摸传感器层的剥离强度为5～10N/25mm。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器层叠体，其中所述下部结构包括下部基板和下部粘合剂层，所述下部粘合剂层形成在所述下部基板和所述触摸传感器层之间。
6.根据权利要求5所述的触摸传感器层叠体，其中所述下部基板包括柔性显示面板。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器层叠体，其中所述光学层包括涂覆型偏光器或偏光板。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器层叠体，其中，对应于所述触摸传感器层叠体的所述总厚度的1/2的中心表面包括在所述触摸传感器层中。
9.一种图像显示装置，包括：
柔性显示面板；
触摸传感器层，所述触摸传感器层堆叠在所述柔性显示面板上；
粘合剂层，所述粘合剂层堆叠在所述触摸传感器层上并且具有0.05～1MPa的杨氏模量；和
光学层，所述光学层堆叠在所述粘合剂层上，
其中由式1表示的厚度比在12～23％的范围内：
[式1]
|A-B|*100/B(％)
其中，在式1中，A为所述光学层的顶表面到所述触摸传感器层与所述粘合剂层的界面的高度，B为所述图像显示装置的总厚度的1/2。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置，还包括窗口基板，所述窗口基板堆叠在所述光学层上。
11.根据权利要求9所述的图像显示装置，其中所述厚度比为17.7～21％，所述粘合剂层的所述杨氏模量为0.05～0.25MPa。
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