KR102560327B1 - 터치 센싱 전극 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서 - Google Patents

터치 센싱 전극 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서 Download PDF

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KR102560327B1 KR1020170001679A KR20170001679A KR102560327B1 KR 102560327 B1 KR102560327 B1 KR 102560327B1 KR 1020170001679 A KR1020170001679 A KR 1020170001679A KR 20170001679 A KR20170001679 A KR 20170001679A KR 102560327 B1 KR102560327 B1 KR 102560327B1
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Abstract

본 발명의 터치 센싱 전극 구조물은 제1 방향으로 연장하는 복수의 전극 라인들, 및 이웃하는 상기 전극 라인들을 연결시키는 연결 전극들을 포함하는 복수의 전극 셀들, 상기 전극 셀들 각각으로부터 분기되는 트레이스들, 및 이웃하는 상기 트레이스들 사이에 배치된 더미 전극들을 포함한다. 더미 전극에 의해 패턴 배열 차이에 의한 전극 시인을 감소시킬 수 있다.

Description

터치 센싱 전극 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서{TOUCH SENSING ELECTRODE STRUCTURE AND TOUCH SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치 센싱 전극 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수의 상이한 패턴들을 포함하는 터치 센싱 전극 구조물 및 이를 포함하는 터치 센서에 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(touch panel)이 디스플레이 장치와 결합되어 화상 표시 기능 및 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치가 박형화되면서, 접거나 구부릴 수 있는 플렉시블(유연성) 특성 구현이 시도되고 있으며, 이에 따라 상기 터치 패널 역시 플렉시블 디스플레이 장치에 채용될 수 있도록 개발될 필요가 있다.
상기 터치 패널이 상기 디스플레이 장치에 삽입되는 경우 전극 패턴들의 시인에 의한 표시 품질 저하가 초래될 수 있다. 따라서, 터치 패널의 유연화, 박형화를 구현하면서, 광학적 특성을 함께 향상시킬 필요가 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 기계적, 광학적 특성이 향상된 박형 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적, 전기적 특성을 갖는 터치 센싱 전극 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적, 전기적 특성을 갖는 터치 센싱 전극 구조물을 포함하는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적, 전기적 특성을 갖는 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 각각 제1 방향으로 연장하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 전극 라인들, 및 이웃하는 상기 전극 라인들을 연결시키는 연결 전극들을 포함하는 복수의 전극 셀들;
상기 전극 셀들 각각과 전기적으로 연결되는 트레이스들; 및
이웃하는 상기 트레이스들 사이에 배치된 더미 전극들을 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물.
2. 위 1에 있어서, 상기 연결 전극 및 상기 더미 전극은 상기 제2 방향으로 연장하는, 터치 센싱 전극 구조물.
3. 위 1에 있어서, 상기 트레이스들은 상기 전극 라인들을 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물,
4. 위 1에 있어서, 상기 전극 라인은 지그재그 라인 형상을 가지며, 이웃하는 상기 전극 라인들 및 상기 연결 전극들에 의해 복수의 오목 다각형 패턴들이 형성된, 터치 센싱 전극 구조물.
5. 위 4에 있어서, 상기 오목 다각형 패턴들은 각각 볼록부 및 오목부를 포함하며, 상기 연결 전극은 이웃하는 상기 오목 다각형 패턴들의 상기 볼록부 및 상기 오목부 사이에서 연장하는, 터치 센싱 전극 구조물.
6. 위 1에 있어서, 상기 더미 전극들은 이웃하는 상기 트레이스들 중 어느 일 트레이스와 연결되는, 터치 센싱 전극 구조물.
7. 위 6에 있어서, 상기 트레이스는 각각 상기 제1 방향을 따라 볼록부 및 오목부가 교대로 반복되는 지그재그 라인 형상을 가지며, 상기 더미 전극들은 상기 일 트레이스의 상기 볼록부 및 오목부 마다 연결되는, 터치 센싱 전극 구조물.
8. 위 1에 있어서, 상기 더미 전극들은 이웃하는 상기 트레이스들과 교대로 연결되도록 상기 제1 방향을 따라 배열된, 터치 센싱 전극 구조물.
9. 위 1에 있어서, 상기 더미 전극들은 이웃하는 상기 트레이스들 사이에서 상기 트레이스들과 이격되도록 배치되는, 터치 센싱 전극 구조물.
10. 위 1에 있어서, 상기 전극 셀은 서로 병합된 볼록 다각형 형상의 복수의 유닛 셀들을 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물.
11. 위 10에 있어서, 상기 유닛 셀들은 상기 제2 방향으로 배열되며,
상기 트레이스는 상기 제1 방향으로 연장하는 지그재그 라인 형상을 갖는, 터치 센싱 전극 구조물.
12. 위 1에 있어서, 상기 전극 라인, 상기 연결 전극 및 상기 더미 전극은 동일한 금속 와이어를 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물.
13. 위 1 내지 12 중 어느 한 항의 터치 센싱 전극 구조물을 포함하는, 터치 센서.
14. 위 13에 있어서, 센싱 영역 및 트레이스 영역을 포함하며,
상기 전극 셀들은 상기 센싱 영역 상에 배치되며, 상기 트레이스들은 상기 트레이스 영역 상에 배치되는, 터치 센서.
15. 위 13에 있어서, 자기 정전 용량 방식인, 터치 센서.
16. 위 1 내지 12 중 어느 한 항의 터치 센싱 전극 구조물을 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센싱 전극 구조물 또는 터치 센서에 있어서, 트레이스 영역에 더미 전극을 형성하여, 상기 트레이스 영역 및 센싱 영역의 전극 배열, 형상을 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다. 따라서, 전극 배열 편차에 따른 전극 시인, 모아레 현상을 억제할 수 있다.
또한, 상기 터치 센싱 전극 구조물은 연결 전극을 활용해 지그재그로 배열되는 복수의 오목 다각형 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 전극 패턴의 밀도를 향상시켜, 저항을 낮추고 터치 센싱의 해상도를 높일 수 있다.
상기 터치 센서는 예를 들면, 단일 층 또는 단일 레벨의 상기 터치 센싱 전극 구조물을 포함하며, 화상 표시 장치에 포함되어 플렉시블 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물을 설명하기 위한 개략적인 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물의 전극 셀 및 트레이스 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물의 이미지이다.
도 11은 비교예에 따른 터치 센싱 전극 구조물의 이미지이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 전극 라인들 및 연결 전극을 포함하며, 트레이스 영역에 더미 전극을 포함함으로써, 시인성이 감소되고, 터치 해상도가 향상된 터치 센싱 전극 구조물이 제공된다.
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.
<터치 센싱 전극 구조물>
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물을 설명하기 위한 개략적인 평면도들이다. 구체적으로, 도 1 내지 도 5는 상기 터치 센싱 전극 구조물에 포함된 개별 전극 패턴들의 배열을 설명하기 위한 도면들이다.
설명의 편의를 위해 도 1에서는 상기 터치 센싱 전극 구조물의 전극 라인들을 별도로 도시하였으며, 도 2는 예를 들면 센싱 영역에서의 전극 패턴들의 배열을 도시하고 있으며, 도 3 내지 도 5는 트레이스 영역에서의 전극 패턴들의 배열을 도시하고 있다.
한편, 도 1 내지 도 5에서, 동일 평면 상에서 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다. 화살표로 표시된 방향과 이의 반대 방향은 동일한 방향으로 설명된다.
도 1을 참조하면, 상기 터치 센싱 전극 구조물은 복수의 전극 라인들(10)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 전극 라인(10)은 제1 방향으로 연장하며, 제2 방향을 따라 복수의 전극 라인들(10)이 배열될 수 있다.
전극 라인(10)은 제1 전극 패턴(13) 및 제2 전극 패턴(15)을 포함할 수 있다. 각 전극 라인(10)은 반복적으로 교대로 배열되는 제1 전극 패턴들(13) 및 제2 전극 패턴들(15)을 포함할 수 있다. 제1 전극 패턴들(13) 및 제2 전극 패턴들(15)은 서로 연속적으로 연결될 수 있다.
제1 전극 패턴들(13) 및 제2 전극 패턴들(15)은 소정의 각도로 서로 교차할 수 있다. 이에 따라, 전극 라인(10)은 복수의 변곡부를 포함하는 꺾인 선 형태 또는 지그재그 라인 형태를 가질 수 있다.
전극 라인들(10)은 터치 센싱 전극 구조물의 센싱 영역(I), 중개 영역(III) 및 트레이스 영역(II)에 함께 분포할 수 있다(도 6 참조).
도 2를 참조하면, 이웃하는 전극 라인들(10) 사이에 연결 전극(20)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 인접하는 제1 전극 패턴들(13), 제2 전극 패턴들(15) 및 연결 전극들(20)에 의해 오목 다각형 패턴이 정의될 수 있다. 상기 오목 다각형 패턴들은 서로 지그재그로 배열될 수 있다.
예를 들면, 이웃하는 2개의 오목 다각형 패턴들은 하나의 변을 공유하며, 복수의 오목 다각형 패턴들이 반복적으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 터치 센싱 전극 구조물은 상기 오목 다각형 패턴들을 포함하는 메쉬(mesh) 구조체 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 오목 다각형 패턴은 오목 육각형 패턴일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방향으로 인접하는 연결 전극들(20), 상기 제2 방향으로 인접하는 한 쌍의 제1 패턴들(13) 및 상기 제2 방향으로 인접하는 한 쌍의 제2 패턴들(15)에 의해 상기 오목 육각형 패턴이 정의될 수 있다.
상기 오목 다각형 패턴은 상기 제2 방향으로 마주보는 볼록부(30) 및 오목부(35)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 연결 전극(20)은 상기 제2 방향으로 연장하며 이웃하는 오목 다각형 패턴들의 볼록부(30) 및 오목부(35)를 서로 연결시킬 수 있다.
연결 전극들(20)은 상기 제1 방향을 따라 배열되어 연결 전극 열이 형성되며, 상기 제2 방향을 따라 복수의 연결 전극 열들이 형성될 수 있다. 이웃하는 상기 연결 전극 열들은 각 열들에 속한 연결 전극들(20)이 상기 제1 방향으로 부분적으로 중첩되도록 배열될 수 있다.
상술한 바와 같이, 연결 전극들(20)에 의해 상기 오목 다각형 패턴들이 서로 맞물린 형태로 지그재그로 배열됨에 따라, 단위 면적당 서로 연결된 전극 또는 패턴들의 밀도를 원하는 개구율을 확보하면서 증가시킬 수 있다. 따라서, 투과도 및 전기적 특성(예를 들면, 낮은 저항)을 동시에 향상시킬 수 있다.
전극 라인(10) 및 연결 전극(20)은 동일한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극 라인(10) 및 연결 전극(20)은 금속 와이어 또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
상기 금속 와이어는 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), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 투명 도전성 산화물의 예로서, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 들 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전극 라인(10) 및 연결 전극(20)은 금속 와이어로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 투명 도전성 산화물을 포함하는 경우보다 상대적으로 저항이 감소하여 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 플렉시블 특성이 함께 향상될 수 있다.
또한, 상기 터치 센싱 전극 구조물은 상술한 전극 배열, 구조를 가짐으로써 예를 들면, 플렉시블 디스플레이와 같은 화상 표시 장치에 적용될 경우, 단위 면적당 패턴의 밀집도를 향상시키면서 개구율을 확보할 수 있다. 따라서, 전극 또는 패턴의 시인성을 최소화하면서 향상된 터치 센싱 해상도를 구현할 수 있다.
도 3을 참조하면, 센싱 영역(I)에는 도 2를 참조로 설명한 전극 구조가 배치되며, 트레이스 영역(II)에는 복수의 트레이스들(42, 44)이 배치될 수 있다.
트레이스 영역(II)에서는 도 2를 참조로 설명한 센싱 영역(I)의 전극 구조로부터 분기되는 복수의 트레이스들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 방향을 따라 꺽인 선 또는 지그재그 라인 형태로 연장하는 제1 트레이스(42) 및 제2 트레이스(44)가 서로 상기 제2 방향으로 전기적, 물리적으로 이격되어 교대로 배열될 수 있다.
각 트레이스는 도 1에 도시된 전극 라인(10)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 트레이스 영역(II)에서는 더미 전극(25)이 배치될 수 있다. 더미 전극(25)은 이웃하는 제1 트레이스(42) 및 제2 트레이스(44) 사이에 배치될 수 있다. 더미 전극(25)은 연결 전극(20)과 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 금속 와이어로 형성될 수 있다.
더미 전극(25)은 이웃하는 제1 트레이스(42) 또는 제2 트레이스(44) 중 어느 하나의 트레이스에 선택적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 더미 전극(25)은 제1 트레이스(42)에만 선택적으로 연결되며 상기 제1 방향을 따라 반복적으로 배열될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 더미 전극(25)은 제1 트레이스(42)에 포함된 볼록부(30a) 및 오목부(35a)마다 연결되도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 더미 전극들(25)은 제1 트레이스(42)로부터 상기 제2 방향으로 분기되며 상기 제1 방향을 따라 지그재그로 서로 부분적으로 중첩되도록 배열될 수 있다.
더미 전극(25)은 제2 트레이스(44)와는 전기적, 물리적으로 분리 또는 이격될 수 있다. 더미 전극(25)은 어느 일 전극 라인(10) 에만 연결된다는 것을 제외하고는 실질적으로 연결 전극(20)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 트레이스(42, 44)에 포함된 제1 전극 패턴들(13) 및 제2 전극 패턴들(15), 및 더미 전극들(25)에 의해 트레이스 영역(II)에서도 센싱 영역(I)에서와 유사한 전극 배열이 구현될 수 있다. 예를 들면, 트레이스 영역(II)에서는 일부 변들이 미연결된 오목 다각형 패턴들이 배열될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 더미 전극(25)은 센싱 영역(I) 및 트레이스 영역(II)의 경계 영역에도 배열될 수 있다. 이에 따라, 더미 전극(25)은 센싱 영역(I) 및 트레이스 영역(II) 사이에서의 버퍼 패턴으로 기능할 수 있다.
도 4를 참조하면, 더미 전극들(25a)은 상기 제1 방향을 따라 제1 트레이스(42) 및 제2 트레이스(44)에 교대로 연결되도록 배열될 수 있다.
예를 들면, 더미 전극들(25a)은 제1 트레이스(42)의 볼록부(30a)마다 연결되며, 제2 트레이스(44)의 오목부(35a)마다 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 더미 전극(25b)은 제1 트레이스(42) 및 제2 트레이스(44) 사이에 배치되며, 제1 트레이스(42) 및 제2 트레이스(44)와 물리적으로 이격되도록 배치될 수도 있다. 예를 들면, 더미 전극(25b)은 트레이스들(42, 44) 사이에서의 플로팅(floating) 전극 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 더미 전극(25b)에 의한 트레이스들의 전기적 특성이 변화되지 않을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 영역(I) 및 트레이스 영역(II)의 경계 영역에 배열된 더미 전극(25b) 역시 이웃하는 전극 라인들 사이에서 분리된 플로팅 전극 형상을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 트레이스 영역에 더미 전극들이 배열됨에 따라, 각 트레이스들 사이의 절연성을 유지하면서, 상기 센싱 영역에서의 패턴 구조와 실질적으로 동일하거나 유사한 패턴 구조가 상기 트레이스 영역에서도 구현될 수 있다. 따라서, 상기 센싱 영역과 트레이스 영역 사이의 패턴 구조 차이에 따른 전극 시인, 모아레 현상의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 더미 전극이 포함됨으로써, 상기 트레이스 영역에서의 전극 라인들 또는 트레이스들의 크랙, 손상 등에 의한 열화를 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물의 전극 셀 및 트레이스 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 터치 센싱 전극 구조물은 예를 들면, 기재층(100) 상에 형성되며, 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 메쉬 구조체가 패터닝되어 형성된 전극 셀(120) 및 트레이스(trace)(130)를 포함할 수 있다.
기재층(100)은 센싱 영역(I) 중개 영역(III) 및 트레이스 영역(II)으로 구분될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 전극 셀(120)은 기재층(100)의 센싱 영역(I) 상에 형성되며, 복수의 유닛 셀들(110)이 일체로 병합된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 유닛 셀들(110)이 병합부(115)에 의해 서로 연결되어 전극 셀(120)이 정의될 수 있다.
각 유닛 셀(110) 내부에는 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 전극 패턴 및 연결 전극이 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 전극 패턴 및 연결 전극을 포함하는 메쉬 구조체를 다각형 형태로 패터닝하여 유닛 셀(110)이 형성될 수 있다.
각 유닛 셀(110)은 상기 메쉬 구조체에 포함된 오목 다각형 패턴들이 집합되어 전체적으로 다이아몬드 또는 마름모와 같은 볼록 다각형 형상을 가질 수 있다. 복수의 유닛 셀들(110)이 예를 들면, 상기 제2 방향을 따라 배열되며 병합부(115)에 의해 연결됨에 따라, 각 전극 셀(120)은 실질적으로 오목 다각형 형상을 가질 수 있다.
도 6에서는 하나의 전극 셀(120) 만이 도시되었으나, 복수의 전극 셀들(120)이 서로 물리적, 전기적으로 분리되며 서로 맞물리도록 배열될 수 있다.
또한, 기재층(100)의 트레이스 영역(II) 상에는 도 1에 도시된 전극라인들(10)을 포함하는 트레이스(130)가 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 트레이스(130)는 전극 라인들(10)(도 1 참조)로 구성될 수 있으며, 상기 제1 방향으로 연장하는 지그재그 라인 또는 꺾은 선 형상을 가질 수 있다. 트레이스(130)는 예를 들면, 터치 센서의 위치 검출 라인과 같은 배선으로 기능하며, 복수의 트레이스들(130)이 패드부(미도시)에서 집속되어 구동 회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 트레이스(130)에 포함된 전극 패턴들의 길이 및/또는 경사각은 전극 셀(120) 또는 유닛 셀(110)에 포함된 전극 패턴들과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조로 설명한 바와 같이, 트레이스 영역(II) 상에는 더미 전극들(25)이 트레이스들(130)의 절연성이 확보되도록 배열될 수 있다. 또한, 센싱 영역(I) 및 트레이스 영역(II)의 경계 영역에도 더미 전극들(25)이 배열되어 완충 패턴으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 각 전극 셀(120)로부터 분지되는 트레이스들(130)은 서로 전기적, 물리적으로 분리되며, 예를 들면 더미 전극(25)이 서로 이웃하는 트레이스들(42, 44)사이에 배치되어, 어느 일 트레이스와 선택적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 각 트레이스(130)는 센싱 영역(I) 상에 형성된 전극 셀들(120) 중 일 전극 셀과 전기적으로 연결될 수 있다.
중개 영역(III)은 센싱 영역(I) 및 트레이스 영역(II) 사이에 배치되어, 두 영역 사이의 버퍼 영역으로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 중개 영역(III) 상에는 병합부(115)와 실질적으로 동일하거나 유사한 형상의 연결부(117)가 배치되며, 전극라인들(10, 도 1 참조) 중 일부가 중개 영역(III) 상에 배열될 수도 있다. 연결부(117)에 포함된 오목 다각형 패턴의 적어도 일부는 더미 전극(25)을 포함할 수도 있다
예를 들면, 중개 영역(III) 상에 배열된 전극 라인의 일부는 더미 라인으로 제공되며, 다른 일부는 전극 셀(120)과 연결된 트레이스로 제공될 수 있다.
도 6에 도시된 유닛 셀(115) 또는 전극 셀(120)의 형태는 예시적인 것이며, 유닛 셀(115)의 형상, 및 전극 셀(120)에 포함된 유닛 셀들(115)의 개수는 터치 센서의 디자인, 회로 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 전극 셀(120)을 예를 들면, 볼록 다각형 형태의 복수의 유닛 셀들(115)을 포함하도록 형성할 수 있다. 따라서, 단순한 다각형(예를 들면, 다이아온드 형)의 전극 셀 대비 터치 위치에 따른 저항 또는 용량의 편차가 증가될 수 있으며, 이에 따라, 터치 센싱의 해상도가 향상될 수 있다.
기재층(100)은 상기 터치 센싱 전극 구조물 형성을 위해 베이스 층으로 사용되는 필름 타입 기재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 기재층(100)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 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.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 7을 참조하면, 상기 터치 센서는 기재층(100), 터치 센싱 전극 구조물(150) 및 절연층(160)을 포함할 수 있다.
기재층(100)은 도 6을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 기재층(100) 상에 도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 터치 센싱 전극 구조물(150)이 형성될 수 있다.
절연층(160)은 기재층(100) 상에 형성되어 터치 센싱 전극 구조물(150)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 절연층(160)은 투명 절연 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 사용하여 절연층(160)이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 절연층(160)은 터치 센싱 전극 구조물(150)을 전체적으로 커버하는 오버코팅층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서는 자기 정전 용량(Self-Capacitance) 방식일 수 있다. 이 경우, 터치 센싱 전극 구조물(150)은 실질적으로 단일 층 또는 단일 레벨로 형성되며, 각 전극 셀(120) 별로 트레이스(130)가 형성될 수 있다(도 6 참조). 따라서, 예를 들면 상호 정전 용량(Mutual-Capacitance) 방식에서 포함되는 브릿지 전극이 생략되어 터치 센서의 박형화 및 플렉시블화가 용이하게 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 터치 센서는 실질적으로 필름 타입 또는 무기재 타입으로 제공될 수 있다.
예를 들면, 상기 터치 센서는 분리층(103), 보호층(105), 터치 센싱 전극 구조물(150), 절연층(160), 점착층(170) 및 보호 필름(180)을 포함할 수 있다.
분리층(103)은 고분자 유기막을 포함할 수 있으며, 비제한적인 예로서 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스티렌(polystylene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 폴리아릴레이트(polyarylate)계 고분자, 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자, 방향족 아세틸렌계 고분자 등의 고분자 재질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합되어 사용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 분리층(103)은 글래스 기판과 같은 캐리어 기판(도시되지 않음) 상에 형성되며, 터치 전극 구조물(150) 형성 후, 상기 캐리어 기판의 박리 공정을 촉진하기 위해 형성될 수 있다.
보호층(105)은 분리층(103) 상에 형성되며, 터치 센싱 전극 구조물(150)의 보호, 터치 센서의 굴절률 정합 등을 고려하여 포함될 수 있다. 보호층(105)은 예를 들면, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 고분자 계열의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 보호층(105)의 형성은 생략될 수도 있다.
분리층(103) 및/또는 보호층(105)을 포함하는 하부막 상에 상술한 예시적인 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물(150)이 형성되며, 터치 센싱 전극 구조물(150)을 덮는 절연층(160)이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 점착층(170)이 절연층(160)상에 형성되며, 점착층(170) 상에 보호 필름(180)이 부착될 수 있다.
보호 필름(180)은 예를 들면, 셀룰로오스 에스테르(예: 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 및 니트로셀룰로오스), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르-이미드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에테르 케톤, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐 계열의 투명 수지 필름을 포함할 수 있다. 상술한 재질은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
보호 필름(180)은 박형 터치 센서 필름을 제조하기 위해, 후속 공정에서 박리될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서는 편광 필름, 위상차 필름 등과 같은 광학 기능성 필름을 더 포함할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 화상 표시 장치는 베이스 기판(200), 화소 정의막(205), 표시층(210), 전극(215), 층간 절연막(220, 230), 터치 센싱 전극 구조물(240), 보호층(250), 광학층(260) 및 윈도우 기판(270)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(200)은 디스플레이 패턴의 지지 기판일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 베이스 기판(200)은 폴리이미드와 같은 유연성을 갖는 수지 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 화상 표시 장치는 플렉시블 디스플레이로 제공될 수 있다.
베이스 기판(200) 상에는 화소 정의막(205)이 형성되어, 색상 또는 이미지가 구현되는 화소 영역이 노출될 수 있다. 베이스 기판(200) 및 화소 정의막(205) 사이에는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이가 형성될 수 있으며, 상기 TFT 어레이를 덮는 절연 구조물이 형성될 수 있다. 화소 정의막(205)은 상기 절연 구조물 상에 형성되며, 예를 들면 상기 절연 구조물을 관통하며 TFT와 전기적으로 연결되는 화소 전극(예를 들면, 양극(anode))을 노출시킬 수 있다.
화소 정의막(205)에 의해 노출된 상기 화소 영역마다, 표시층(210)이 형성될 수 있다. 표시층(210)은 예를 들면, 유기 발광 물질을 포함하며, 이 경우 상기 화상 표시 장치는 OLED 장치로 제공될 수 있다. 표시층(210)은 액정 물질을 포함할 수도 있으며, 이 경우 상기 화상 표시 장치는 LCD 장치로 제공될 수 있다.
화소 정의막(205) 및 표시층(210) 상에는 전극(215)이 배치될 수 있다. 전극(215)은 상기 화소 전극과 마주보는 대향전극으로 제공될 수 있다. 전극(215)은 화상 표시 장치의 음극(cathode)일 수 있으며, 복수의 화소 영역들 상에서 연속적으로 연장되는 공통 전극일 수 있다.
전극(215) 상에는 층간 절연막(220, 230)이 형성될 수 있다. 상기 층간 절연막은 제1 층간 절연막(220) 및 제2 층간 절연막(230)을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연막(220)은 평탄화막으로 제공되며, 제2 층간 절연막(230)은 인캡슐레이션 막으로 제공될 수 있다.
상기 층간 절연막 상에는 상술한 예시적인 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물(240)이 배치될 수 있다. 터치 센싱 전극 구조물(240)은 예를 들면, 금속 와이어를 제2 층간 절연막(230) 상에 직접 증착한 후, 패터닝하여 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 터치 센싱 전극 구조물(240)은 도 7 또는 도 8을 참조로 설명한 터치 센서 형태로 제조되어 화상 표시 장치에 포함될 수도 있다.
터치 센싱 전극 구조물(240)은 자기 정전 용량 방식일 수 있으며, 실질적으로 단일 층 또는 단일 레벨 부재로서 화상 표시 장치에 포함될 수 있다. 또한, 상호 정전 용량 방식을 채용할 경우 발생되는, 예를 들면 전극(215)과의 간섭, 노이즈를 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 바와 같이, 터치 센싱 전극 구조물(240)은 또한, 상술한 더미 전극에 의해 트레이스 영역에서의 전극 시인 또는 모아레 현상이 억제되며, 향상된 투과율 또는 개구율을 가지므로, 화소 정의막(205) 및 상기 화소 영역 상에 함께 분포될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터치 센싱 전극 구조물(240)은 화소 정의막(205)과 중첩되도록 선택적으로 배치될 수도 있다.
광학층(260)은 편광자 또는 편광판, 위상차 필름 등과 같은 화상 표시 장치의 광학 특성, 투과도 등을 향상시킬 수 있는 기능층을 포함할 수 있다. 윈도우 기판(270)은 사용자 측으로 노출되는 봉지층으로 기능할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물(240)은 예를 들면, 플렉시블 OLED 장치에 채용되어 상술한 전극, 패턴 및/또는 셀 구조에 의해 터치 해상도, 투과도, 플렉시블 특성이 동시에 향상된 화상 표시 장치가 구현될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 전극 구조물의 이미지이다. 도 11는 비교예에 따른 터치 센싱 전극 구조물의 이미지이다.
구체적으로, 도 10은 트레이스 영역에서 연결 전극과 유사한 더미 전극이 형성된 경우의 이미지이며, 도 11은 트레이스 영역에서 더미 전극이 생략된 경우의 이미지이다.
도 10을 참조하면, 센싱 영역과 트레이스 영역에서의 패턴 형상이 실질적으로 유사하므로, 모아레 또는 줄무늬 발생이 감소됨을 확인할 수 있다. 그러나, 도 11을 참조하면, 트레이스 영역에서 패턴 형상의 차이에 따라 모아레 또는 줄무늬가 선명하게 관찰됨을 확인할 수 있다.
10: 전극 라인 13: 제1 전극 패턴
15: 제2 전극 패턴 20: 연결 전극
25: 더미 전극 30: 볼록부
35: 오목부 42: 제1 트레이스
44: 제2 트레이스 100: 기재층
103: 분리층 105: 보호층
110: 유닛 셀 115: 병합부
120: 전극 셀
150, 240: 터치 센싱 전극 구조물
160: 절연층 170: 점착층
180: 보호필름

Claims (16)

  1. 각각 제1 방향으로 연장하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 전극 라인들, 및 이웃하는 상기 전극 라인들을 연결시키는 연결 전극들을 포함하는 복수의 전극 셀들;
    상기 전극 셀들 각각과 전기적으로 연결되는 트레이스들; 및
    이웃하는 상기 트레이스들 사이에 배치된 더미 전극들을 포함하고,
    상기 전극 라인은 지그재그 라인 형상을 가지며, 이웃하는 상기 전극 라인들 및 상기 연결 전극들에 의해 복수의 오목 다각형 패턴들이 형성된, 터치 센싱 전극 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연결 전극 및 상기 더미 전극은 상기 제2 방향으로 연장하는, 터치 센싱 전극 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 트레이스들은 상기 전극 라인들을 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물,
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 오목 다각형 패턴들은 각각 볼록부 및 오목부를 포함하며,
    상기 연결 전극은 이웃하는 상기 오목 다각형 패턴들의 상기 볼록부 및 상기 오목부 사이에서 연장하는, 터치 센싱 전극 구조물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 더미 전극들은 이웃하는 상기 트레이스들 중 어느 일 트레이스와 연결되는, 터치 센싱 전극 구조물.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 트레이스는 각각 상기 제1 방향을 따라 볼록부 및 오목부가 교대로 반복되는 지그재그 라인 형상을 가지며,
    상기 더미 전극들은 상기 일 트레이스의 상기 볼록부 및 오목부 마다 연결되는, 터치 센싱 전극 구조물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 더미 전극들은 이웃하는 상기 트레이스들과 교대로 연결되도록 상기 제1 방향을 따라 배열된, 터치 센싱 전극 구조물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 더미 전극들은 이웃하는 상기 트레이스들 사이에서 상기 트레이스들과 이격되도록 배치되는, 터치 센싱 전극 구조물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 셀은 서로 병합된 볼록 다각형 형상의 복수의 유닛 셀들을 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 유닛 셀들은 상기 제2 방향으로 배열되며,
    상기 트레이스는 상기 제1 방향으로 연장하는 지그재그 라인 형상을 갖는, 터치 센싱 전극 구조물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 라인, 상기 연결 전극 및 상기 더미 전극은 동일한 금속 와이어를 포함하는, 터치 센싱 전극 구조물.
  13. 청구항 1의 터치 센싱 전극 구조물을 포함하는, 터치 센서.
  14. 청구항 13에 있어서, 센싱 영역 및 트레이스 영역을 포함하며,
    상기 전극 셀들은 상기 센싱 영역 상에 배치되며, 상기 트레이스들은 상기 트레이스 영역 상에 배치되는, 터치 센서.
  15. 청구항 13에 있어서, 자기 정전 용량 방식인, 터치 센서.
  16. 청구항 1의 터치 센싱 전극 구조물을 포함하는, 화상 표시 장치.
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