KR102277001B1 - 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서는 기재층, 및 기재층 상에 배치되며 내부에 주기적으로 반복되며 각각 5 내지 15㎛의 폭을 갖는 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함한다. 식각 영역을 통해 투과율이 향상되며 화상 표시 장치와 광학적 간섭을 감소시킬 수 있다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{TOUCH SENSOR AND IMAGE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 패턴화된 센싱 전극을 포함하는 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 제시되고 있다. 예를 들면, 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전계발광표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등이 연구되고 있다.
한편, 상기 표시 장치 상에 부착되어 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치인 터치 패널 또는 터치 센서가 디스플레이 장치와 결합되어 화상 표시 기능 및 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다.
상기 터치 센서는 디스플레이 패널 상에 적층될 수 있으며, 상기 터치 센서의 센싱 전극이 사용자에게 시인되는 경우, 상기 디스플레이 장치의 이미지 품질이 저하될 수 있다. 또한, 상기 센싱 전극이 상기 디스플레이 패널의 전극, 배선들과 중첩되는 경우 모아레 무늬가 사용자에게 시인될 수도 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 화상 표시 장치와 정합성이 향상된 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재층; 및 상기 기재층 상에 배치되며 내부에 주기적으로 반복되며 각각 5 내지 15㎛의 폭을 갖는 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함하는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 센싱 전극 내부에 형성된 슬릿 형상을 갖는, 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역은 사인곡선(sine curve), 코사인곡선(cosine curve), 원뿔곡선(conic section), 현수선(catenary), 추적선(curve of pursuit), 사이클로이드(cycloid), 트로코이드(trochoid) 및 카디오이드(cardioid)로 이루어진 군에서 선택되는 곡선 형상을 갖는, 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역은 가상의 다각형의 꼭지점들 사이에서 연장하는 물결파 형상을 갖는, 터치 센서.
5. 위 4에 있어서, 상기 식각 영역은 일 주기의 물결파가 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 센싱 전극 행을 형성하는 제1 센싱 전극들; 및 센싱 전극 열을 형성하는 제2 센싱 전극들을 포함하고,
상기 식각 영역들은 상기 제1 센싱 전극들 내에 형성된 제1 식각 영역들 및 상기 제2 센싱 전극들 내에 형성된 제2 식각 영역들을 포함하는, 터치 센서.
7. 위 6에 있어서, 상기 센싱 전극 열은 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 일체로 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 센싱 전극 행은 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 연결부는 내부에 형성된 제3 식각 영역을 포함하는, 터치 센서.
9. 위 8에 있어서, 상기 브릿지 전극은 평면 방향에서 상기 연결부의 상기 제3 식각 영역과 중첩되는, 터치 센서.
10. 위 6에 있어서, 이웃하는 상기 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극의 둘레 사이에 형성된 분리 영역들에 의해 정의된 더미 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
11. 위 10에 있어서, 상기 센싱 전극들은 상기 식각 영역들에 의해 둘러싸인 단위 셀들을 포함하며,
상기 더미 패턴은 상기 단위 셀과 동일한 형상을 갖는, 터치 센서.
12. 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판 상에 적층되며 위 1 내지 11 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
13. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 적층되며 위 1 내지 11 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
14. 위 13에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 표시 패널의 너비 방향 또는 길이 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 어긋나게 배치되는, 화상 표시 장치.
15. 위 14에 있어서, 상기 틸팅 각도는 30 내지 60도인, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서의 센싱 전극 내부에는 예를 들면, 물결 슬릿 형상을 갖는 식각 영역들이 포함될 수 있다. 상기 식각 영역들이 포함되어 터치 센서 하부의 표시 패널의 화소 구조의 규칙적 중첩에 따른 모아레 현상이 억제 또는 감소될 수 있다. 따라서, 터치 센서 삽입에 따른 화상 표시 장치의 이미지 품질 열화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 식각 영역에 의해 센싱 전극의 투과도가 향상되어 화상 표시 장치의 이미지 품질이 추가적으로 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 터치 센서의 예시적인 전극 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 3은 터치 센서의 전극 구조의 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 부분 확대 평면도들이다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8 내지 도 13은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 내부에 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함하며 광학적 특성이 향상된 터치 센서를 제공한다. 또한, 상기 터치 센서를 포함하며 이미지 품질이 향상된 화상 표시 장치를 제공한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
이하 도면들에서, 터치 센서 또는 동일 평면(예를 들면, 기재층(105) 상면)에 평행하며 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 터치 센서의 예시적인 전극 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1에 표시된 교차 영역(C)에서의 단면도이다. 도 2에서는 탑-브릿지(Top-Bridge) 구조의 터치 센서를 예시적으로 도시하고 있다.
도 1 및 도 2는 터치 센서의 센싱 전극 배치를 설명하기 위해 제공되며, 본 발명의 특징 및 범위가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 정의되거나 제한되는 것은 아니다.
터치 센서(100)는 기재층(105) 및 기재층(105) 상에 배열된 센싱 전극들(110, 130)을 포함할 수 있다.
기재층(105)은 센싱 전극(110, 130) 형성을 위해 베이스 층으로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 센싱 전극(110, 130)이 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용된다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)은 센싱 전극(110, 130)이 직접 형성되는 표시 패널을 지칭할 수도 있다.
예를 들면, 기재층(105)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 기판, 또는 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 유리, 고분자 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 고분자의 예로서, 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 들 수 있다. 상기 무기 절연 물질의 예로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등을 들 수 있다.
상기 터치 센서가 삽입되는 화상 표시 장치의 층 또는 필름 부재가 기재층(105)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 기재층(105)으로 제공될 수도 있다.
센싱 전극들(110, 130)은 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130)은 상호 정전 용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동될 수 있도록 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 상기 제1 방향(예를 들면, 행 방향 또는 너비 방향)을 따라 배열될 수 있다. 제1 센싱 전극들(110)은 각각 독립된 섬(island) 패턴 형태를 가질 수 있으며, 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)은 브릿지 전극(115)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 행이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 상기 제2 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(130)은 연결부(135)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극들(130) 및 연결부(135)는 서로 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 센싱 전극들(130) 및 연결부(135)는 동일한 도전막으로부터 함께 패터닝되어 형성되며, 동일 층 혹은 동일 레벨 상에 위치할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 열이 정의되며, 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 금속, 합금, 금속 와이어 또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 또는 이들의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC)) 을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 투명도전성 산화물 및 금속의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및 브릿지 전극(115)은 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 상기 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130)의 테두리는 실질적으로 물결 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 후술하는 센싱 전극들(110, 130) 내에 형성된 식각 영역과 함께 모아레 현상을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기재층(105) 상에 제1 센싱 전극들(110) 및 연결부(135)를 적어도 부분적으로 덮는 절연층(120)이 형성될 수 있다. 브릿지 전극(115)은 절연층(120) 상에 배치되어, 예를 들면 절연층(120) 내에 형성된 콘택 홀을 통해 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
절연층(120) 및 브릿지 전극(115) 상에는 상기 터치 센서 보호를 위한 패시베이션 층(150)이 형성될 수도 있다.
절연층(120) 및/또는 패시베이션 층(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 터치 센서(100)는 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 규칙적으로 배열된 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다.
터치 센서(100)가 화상 표시 장치에 적용되는 경우, 표시 패널에 포함된 박막 트랜지스터 어레이(TFT Array) 역시 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 규칙적으로 배열된 화소 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 스캔 라인들 및 데이터 라인들이 교차하며 셀 형태의 화소들이 규칙적으로 반복될 수 있다.
따라서, 터치 센서(100)의 센싱 전극들(110, 130) 및 상기 화소 구조의 중첩이 주기적으로 반복될 수 있으며, 이 경우 새로운 공간 주파수 발생에 따른 광학적 간섭이 초래될 수 있다. 상기 광학적 간섭에 의해 사용자에게 모아레 무늬가 관찰되어 화상 표시 장치의 이미지 품질이 저하될 수 있다.
도 3은 터치 센서의 전극 구조의 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다. 예를 들면, 도 3은 바텀-브릿지(Bottom-Bridge) 구조의 터치 센서의 전극 구조를 예시적으로 도시하고 있다. 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 구조/구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 3을 참조하면, 브릿지 전극(115)은 센싱 전극들(110, 130) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들면, 브릿지 전극(115)은 기재층(105) 상에 형성되며, 절연층(120)은 기재층(105) 상에서 브릿지 전극(115)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있다. 절연층(120)은 브릿지 전극(115)의 상면을 부분적으로 노출하는 콘택 홀을 포함할 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 절연층(120) 상에서 브릿지 전극(115)과 접촉하지 않도록 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 절연층(120) 상에 상기 콘택 홀을 채우며 브릿지 전극(115)과 접촉 또는 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)이 제2 센싱 전극(130)과 절연을 유지하며 브릿지 전극(115)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 부분 확대 평면도들이다.
구체적으로, 도 4는 도 1에 도시된 교차 영역(C)에서의 전극 구조를 확대한 도면이다. 도 5는 도 4의 브릿지 전극(115) 주변 영역을 추가로 확대한 도면이다. 도 6은 센싱 전극 내에 형성된 식각 영역을 확대한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 같이, 터치 센서는 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다. 제2 센싱 전극들(130)은 상기 제2 방향을 따라 연결부(135)를 통해 서로 일체로 연결될 수 있다. 제1 센싱 전극들(110)은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배열되며, 브릿지 전극(115)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 130) 내부에는 식각 영역(112, 132)이 형성될 수 있다. 제1 센싱 전극(110) 내부에는 제1 식각 영역들(112)이 형성되며, 제2 센싱 전극(130) 내부에는 제2 식각 영역들(132)이 형성될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어 "식각 영역"은 도전층 또는 도전 패턴 내부에 소정의 형상으로 식각되어 제거된 영역 또는 공간을 지칭할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 식각 영역은 슬릿(slit), 홀(hole), 개구부(opening) 등의 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 식각 영역들(112, 132)은 곡선 형상의 슬릿으로 형성될 수 있다. 식각 영역들(112, 132)의 상기 곡선 형상은 곡선은 사인곡선(sine curve), 코사인곡선(cosine curve), 원뿔곡선(conic section), 현수선(catenary), 추적선(curve of pursuit), 사이클로이드(cycloid), 트로코이드(trochoid), 카디오이드(cardioid) 등의 형상을 포함할 수 있다.
식각 영역들(112, 132)은 규칙적, 반복적으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 식각 영역들(112, 132)은 가상의 사각형(예를 들면, 정사각형)의 변들을 따라 배열될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 식각 영역들(112, 132)은 가상의 사각형의 꼭지점들 사이에서 일 주기에 해당되는 물결파가 분절된 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 가상의 사각형들은 꼭지점들이 어긋나도록 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
인접하는, 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130) 사이에는 더미 패턴(145) 이 형성될 수 있다. 더미 패턴(145)은 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130)의 둘레를 따라 연장되는 분리 영역(142)에 의해 정의될 수 있다. 분리 영역(142)은 제1 및 제2 식각 영역들(112, 132)과 실질적으로 동일하거나 유사한 파형을 가질 수 있다. 이에 따라, 더미 패턴(145)은 센싱 전극(110, 130) 내부의 도전 패턴 형상과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상(예를 들면, 4개의 변이 물결파로 변형된 사각형)을 가질 수 있다.
따라서, 터치 센서 내의 전극 구조의 균일성이 증진되어, 패턴 형상의 영역별 차이에 따라 전극이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
브릿지 전극(115)은 제2 센싱 전극 열에 포함된 연결부(135)와 교차할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 연결부(135) 내부에는 제3 식각 영역(137)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 제3 식각 영역(137)은 상기 제1 방향으로 연장하는 슬릿 형상을 가질 수 있다.
브릿지 전극(115)은 연결부(135) 내에 포함된 제3 식각 영역(137)과 평면 방향에서 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 교차 영역(C)에서의 전극 중첩에 따른 투과율 저하, 색감 변화에 따는 전극 시인을 방지할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 130) 각각의 내부에는 식각 영역들(112, 132)이 형성될 수 있다. 따라서, 센싱 전극들(110, 130)과 디스플레이 패널에 포함된 화소 구조와의 규칙적인 중첩에 따른 모아레 현상을 억제 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및 상기 화소 구조의 중첩에 따라 발생되는 공간 주파수 가 식각 영역들(112, 132)에 의해 억제되거나 상쇄될 수 있다.
또한, 식각 영역들(112, 132)은 광 슬릿으로 제공되어, 광 회절 혹은 산란에 따라 모아레 현상을 보다 효과적으로 억제하며, 센싱 전극들(110, 130)이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 식각 영역들(112, 132)에 의해 터치 센서 또는 센싱 전극들(110, 130)의 투과율이 향상될 수 있다.
도 6을 참조하면, 식각 영역(112, 132)의 폭(또는, 임계 치수(Critical Dimension: CD))는 약 5 내지 15㎛ 범위일 수 있다. 상기 폭(CD) 범위 내에서 상술한 식각 영역(112, 132)을 통한 모아레 방지, 슬릿 효과가 실질적으로 구현될 수 있다.
예를 들면, 식각 영역(112, 132)의 폭이 약 15㎛를 초과하는 경우 실질적으로 상술한 모아레 방지 효과가 구현되지 않을 수 있으며, 식각 영역(112, 132)이 슬릿으로 기능하지 않을 수 있다.
식각 영역(112, 132)의 폭이 약 5㎛ 미만인 경우, 원하는 형상, 배열의 식각 영역들(112, 132)이 균일하게 형성되지 않을 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 식각 영역(112, 132)의 폭(CD)는 약 5 내지 12㎛일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 식각 영역(112, 132) 형성 시 식각 마스크에서의 식각 영역(112, 132)에 대응되는 영역(예를 들면, 개구부)의 폭은 과에칭 발생을 고려하여 타겟 폭(CD)보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 대응 영역은 타겟 폭(CD) 대비 약 -1 내지 -3㎛(예를 들면, -2㎛)의 폭으로 설계될 수 있다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 식각 영역들(112a, 132a)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 화소 배열에 대해 틸팅(tilting)되도록 배열될 수 있다.
예를 들면, 제1 방향은 화상 표시 장치의 너비 방향, 제2 방향은 화상 표시 장치의 길이 방향일 수 있으며, 식각 영역들(112a, 132a)은 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대해 소정의 각도로 틸팅되어 연장할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 틸팅 각도는 약 30 내지 60도(o) 범위에서 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110a, 130a)의 배열 방향 역시 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대해 틸팅될 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극들(110a)은 제1 방향에 대해 상기 틸팅 각도로 경사진 X 방향을 따라 배열되며, 제2 센싱 전극들(130a)은 제2 방향에 대해 상기 틸팅 각도로 경사진 Y 방향을 따라 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 이웃하는 제1 센싱 전극들(110a)을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극 역시 틸팅될 수 있으며, 예를 들면, 상기 X 방향으로 연장할 수 있다.
식각 영역들(112a, 132a) 및/또는 센싱 전극들(110a, 130a)을 표시 패널에 포함된 화소 배열과 어긋나게 배치함으로써, 상기 표시 패널과의 규칙적 중첩 반복에 따른 모아레 발생을 보다 효과적으로 감소 또는 억제할 수 있다.
도 8 내지 도 13은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 8을 참조하면, 식각 영역들은 가상의 직사각형 모양의 단위 셀의 각 변이 일 주기에 해당되는 물결파로 변형된 형상을 가질 수 있다.
상기 각 변이 물결파로 변형된 단위 셀들은 센싱 전극 내에서 서로 꼭지점들을 공유하며 반복될 수 있다. 예를 들면, 하나의 꼭지점을 4개의 단위셀들이 공유할 수 있다.
도 9를 참조하면, 식각 영역은 도 8의 상기 단위 셀의 각 변의 일부가 절단된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 식각 영역은 각 단위 셀의 꼭지점에서 물결 형상으로 방사되는 십자 형상을 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 식각 영역들은 가상의 마름모 형상의 인접한 두변에 걸쳐 일 주기에 해당하는 물결파로 변형된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 셀은 서로 마주보는 반대 위상의 2개의 물결파 형상의 식각 영역들에 의해 정의될 수 있다.
도 11을 참조하면, 식각 영역은 도 10의 단위 셀을 정의하는 식각 영역의 일부가 절단된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 식각 영역들은 상기 가상의 마름모의 각 변에서 하나의 분절부를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 식각 영역들은 가상의 육각형 모양의 단위 셀의 각 변이 일 주기에 해당되는 물결파로 변형된 형상을 가질 수 있다. 각 단위 셀은 동일한 파형의 6개의 식각 영역들에 의해 정의될 수 있다.
상기 각 변이 물결파로 변형된 단위 셀들은 센싱 전극 내에서 서로 꼭지점들을 공유하며 반복될 수 있다. 예를 들면, 하나의 꼭지점을 3개의 단위 셀들이 공유할 수 있다.
도 13을 참조하면, 식각 영역은 도 12의 상기 단위 셀의 각 변의 일부가 절단된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 각 식각 영역은 각 단위 셀의 꼭지점에서 물결 형상의 3개의 방사 슬릿을 포함할 수 있다.
상술한 식각 영역 및 단위 셀의 형상들은 예시적인 것이며, 패터닝 공정의 해상도, 화상 표시 장치와의 정합성들을 고려하여 적절히 변형될 수 있다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
윈도우 적층체(250)는 윈도우 기판(230), 편광층(210) 및 상술한 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서(200)을 포함할 수 있다.
윈도우 기판(230)은 예를 들면 하드 코팅 필름을 포함하며, 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(230)의 일면의 주변부 상에 차광 패턴(235)이 형성될 수 있다. 차광 패턴(235)은 예를 들면 컬러 인쇄 패턴을 포함할 수 있으며, 단층 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 차광 패턴(235)에 의해 화상 표시 장치의 베젤부 혹은 비표시 영역이 정의될 수 있다.
편광층(210)은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 편광층(210)은 상기 액정 코팅층에 배향성을 부여하기 위한 배향막을 더 포함할 수 있다
예를 들면, 상기 편광판은 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함할 수 있다.
편광층(210)은 윈도우 기판(230)의 상기 일면과 직접 접합되거나, 제1 점접착층(220)을 통해 부착될 수도 있다.
터치 센서(200)는 필름 또는 패널 형태로 윈도우 적층체(250)에 포함될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터치 센서(200)는 제2 점접착층(225)를 통해 편광층(210)과 결합될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판(230), 편광층(210) 및 터치 센서(200) 순으로 배치될 수 있다. 이 경우, 터치 센서(200)의 센싱 전극들이 편광층(210) 아래에 배치되므로 전극 시인 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
터치 센서(200)가 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스, 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨 공중합체 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 정면 위상차가 ±2.5nm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 터치 센서(200)는 윈도우 기판(230) 또는 편광층(210) 상에 직접 전사될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판(230), 터치 센서(200) 및 편광층(210) 순으로 배치될 수도 있다.
상기 화상 표시 장치는 표시 패널(360) 및 표시 패널(360) 상에 결합된 상술한 윈도우 적층체(250)를 포함할 수 있다.
표시 패널(360)은 패널 기판(300) 상에 배치된 화소 전극(310), 화소 정의막(320), 표시층(330), 대향 전극(340) 및 인캡슐레이션 층(350)을 포함할 수 있다.
패널 기판(300) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 화소 전극(310)은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막(320)은 상기 절연막 상에 형성되어 화소 전극(310)을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소 전극(310) 상에는 표시층(330)이 형성되며, 표시층(330)은 예를 들면, 액정층 또는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
화소 정의막(320) 및 표시층(330) 상에는 대향 전극(340)이 배치될 수 있다. 대향 전극(340)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 공통 전극 또는 캐소드로 제공될 수 있다. 대향 전극(340) 상에 표시 패널(360) 보호를 위한 인캡슐레이션 층(350)이 적층될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시 패널(360) 및 윈도우 적층체(250)는 점접착층(260)을 통해 결합될 수도 있다. 예를 들면, 점접착층(260)의 두께는 제1 및 제2 점접착층(220, 225) 각각의 두께보다 클 수 있으며, -20 내지 80℃에서의 점탄성이 약 0.2MPa 이하일 수 있다. 이 경우, 표시 패널(360)로부터의 노이즈를 차폐할 수 있고, 굴곡 시에 계면 응력을 완화하여 윈도우 적층체(250)의 손상을 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 점탄성은 약 0.01 내지 0.15MPa일 수 있다.
터치 센서(200)는 상술한 예시적인 실시예들에 따른 식각 영역이 형성된 센싱 전극을 포함한다. 따라서, 표시 패널(360)에 포함된 화소 회로와의 중첩에 따른 모아레 현상을 방지하며, 이미지 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실험예 1: 식각 영역 CD 변화에 따른 모아레 평가
COP 기판 상에 ITO를 증착 후 패터닝하여 각각 450 Å 두께를 가지며 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 물결 형상의 센싱 영역들(112, 132)을 포함하는 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 형성하였다.
도 6에 도시된 바와 같이 센싱 영역의 폭(CD)를 변경하면서 복수의 터치 센서 샘플들을 제조하였다.
상기 터치 센서 샘플들을 상업적으로 판매되는 모바일 디스플레이 제품으로부터 획득된 디스플레이 패널 테스트 샘플 상에 도 7에 도시된 바와 같이 식각 영역이 디스플레이 패널 테스트 샘플의 너비 방향(예를 들면 제1 방향)에 45도 틸팅되도록 적층한 후 모아레 패턴 무늬를 관찰하여 모아레 발생 레벨을 Lv.0(모아레 최소) 내지 Lv.5(모아레 최대)의 5개 등급으로 평가하였다.
구체적으로, 생성된 모아레 패턴의 콘트라스트(명암 차이) 및 패턴 주기를 10명의 패널에게 관찰토록 하여 레벨을 선정토록 하고, 레벨 값들을 평균하여 모아레 발생 레벨을 평가하였다.
예시적인 모아레 레벨 평가기준은 하기와 같다.
i) Lv.0: 모아레 미시인
ii) Lv.1: 콘트라스트 약 / 주파수 고(약 0~1mm 패턴주기)
iii) Lv.2: 콘트라스트 약 / 주파수 중(약 2~3mm 패턴주기)
iv) Lv.3: 콘트라스트 약 / 주파수 저(약 4~5mm 패턴주기)
v) Lv.4: 콘트라스트 중 / 주파수 중(약 2~3mm 패턴주기)
vi) Lv.5: 콘트라스트 중 / 주파수 약(약 4~5mm 패턴주기)
평가 결과는 하기의 표 1에 나타낸다.
폭
(CD)
(㎛)		 8 10 12 13 15 17 20 23
모아레 레벨 Lv.0 Lv.0 Lv.0 Lv.1 Lv.1 Lv.4 Lv.5 Lv.5
표 1을 참조하면, 식각 영역의 폭(CD)의 15㎛까지 모아레 발생이 실질적으로 억제되며, 15㎛을 초과하면서 모아레 현상이 현저히 증가하였다.
실험예 2: 틸팅 각도 변화에 따른 모아레 평가
실험예 1에서의 식각 영역의 폭(CD)이 10㎛로 형성된 터치 센서 샘플을 상기 디스플레이 패널 테스트 샘플 상에 적층한 후, 상기 디스플레이 패널 테스트 샘플의 너비 방향을 0도로 설정한 후, 반시계 방향으로 각도를 부여하면서 상기 터치 센서 샘플을 틸팅 시켰다.
틸팅 각도에 따라 실험예 1에서와 동일한 방법으로 모아레 발생을 평가하였으며, 평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
틸팅
각도(o)		 0 5 15 30 45 60 75 80 90
모아레 레벨 Lv.3 Lv.4 Lv.2 Lv.1 Lv.0 Lv.1 Lv.2 Lv.4 Lv.3
표 2를 참조하면, 30 내지 60도 범위의 틸팅 범위에서 모아레 발생이 실질적으로 억제되었으며, 상기 각도 범위에서 벗어나면서 점차 모아레 무늬가 증가하였다.
105: 기재층 110: 제1 센싱 전극
112: 제1 식각 영역 115: 브릿지 전극
120: 절연층 130: 제2 센싱 전극
132: 제2 식각 영역 135: 연결부
145: 더미 패턴 150: 패시베이션 층

Claims (15)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층 상에 배치되며 내부에 주기적으로 반복되며 각각 5 내지 15㎛의 폭을 갖는 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 식각 영역은 가상의 다각형의 꼭지점들 사이에서 연장하는 물결파 형상을 가지며,
    상기 센싱 전극들은 상기 식각 영역들에 의해 둘러싸인 상기 다각형 구조의 단위 셀들을 포함하는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 센싱 전극 내부에 형성된 슬릿 형상을 갖는, 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역은 사인곡선(sine curve), 코사인곡선(cosine curve), 원뿔곡선(conic section), 현수선(catenary), 추적선(curve of pursuit), 사이클로이드(cycloid), 트로코이드(trochoid) 및 카디오이드(cardioid)로 이루어진 군에서 선택되는 곡선 형상을 갖는, 터치 센서.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역은 일 주기의 물결파가 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 센싱 전극 행을 형성하는 제1 센싱 전극들; 및
    센싱 전극 열을 형성하는 제2 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 식각 영역들은 상기 제1 센싱 전극들 내에 형성된 제1 식각 영역들 및 상기 제2 센싱 전극들 내에 형성된 제2 식각 영역들을 포함하는, 터치 센서.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 센싱 전극 열은 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 일체로 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 센싱 전극 행은 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 연결부는 내부에 형성된 제3 식각 영역을 포함하는, 터치 센서.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 브릿지 전극은 평면 방향에서 상기 연결부의 상기 제3 식각 영역과 중첩되는, 터치 센서.
  10. 청구항 6에 있어서, 이웃하는 상기 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극의 둘레 사이에 형성된 분리 영역들에 의해 정의된 더미 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 단위 셀과 동일한 형상을 갖는, 터치 센서.
  12. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판 상에 적층되며 청구항 1 내지 3 및 청구항 5 내지 11 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  13. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층되며 청구항 1 내지 3 및 청구항 5 내지 11 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 표시 패널의 너비 방향 또는 길이 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 어긋나게 배치되는, 화상 표시 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 틸팅 각도는 30 내지 60도인, 화상 표시 장치.
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