KR20140014083A - 터치 센서, 터치 스크린, 및 디스플레이 장치 - Google Patents

터치 센서, 터치 스크린, 및 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20140014083A
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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 스크린의 손상 가능성을 감소시키는 센서, 터치 스크린, 및 디스플레이를 제공한다. 터치 센서는 수평 도전층, 수평 도전층과 각각 연결된 2개의 단부를 가지는 도전 브릿지, 및 수직 도전층을 포함하며, 도전 브릿지는 수직 도전층과 중첩되고, 절연층에 의해 수직 도전층과 이격되며, 수직 도전층은 제1 지정 위치에 구비되는 적어도 하나의 절연 구역을 포함하고, 적어도 하나의 절연 구역을 도전 브릿지 상에 정투영(normal projection)한 투영구역의, 도전 브릿지의 폭 방향으로 2개의 대응하는 단부 포인트간의 거리가 도전 브릿지의 폭보다 작지 않다.

Description

터치 센서, 터치 스크린, 및 디스플레이 장치{TOUCH SENSOR, TOUCH SCREEN AND DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예들은 터치 센서, 터치 스크린, 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
과학 및 기술의 발전과 함께, 터치 스크린이 디스플레이 장치에 널리 적용되고 있다. 종래의 터치 스크린은 터치 센서들을 포함하는데, 예를 들어, 도 1은 이러한 터치 센서들 중 하나의 평면도이다.
터치 센서는 수평 금속층(horizontal metal layer)(114), 수직 금속층(vertical metal layer)(115), 및 수평 방향의 양 측면에 있는 수평 금속층들(141)을 연결하기 위한 금속 브릿지(metal bridge)(111)를 포함하는데, 이들은 터치 스크린이 사물에 의해 접촉되는 경우에 신호들을 전송하기 위해 사용된다. 전술한 터치 센서들을 제조하는 기술에서, 금속 브릿지(111)와 수평 및 수직 금속층(114, 115)과의 사이에 절연층(122)을 구비하기 때문에, 금속 브릿지(111)의 2개의 단부(end)가 수평 금속층(114)과 접촉하도록 하기 위해, 금속 브릿지(111)의 양단부들과 수평 금속층(114) 사이의 절연층(122)을 에칭 제거하여 스루홀들(through holes)(112)을 형성해야 하며, 이를 통해 양측의 수평 금속층들(114)이 금속 브릿지(111)를 거쳐 도전된다. 도 1의 A-A´ 방향에 따른 단면 구조가 도 2에 도시된다.
전술한 터치 센서를 제조하기 위한 프로세스는 다음과 같이 설명된다.
단계 A, 기판 상에 금속 물질층을 형성한 후 에칭하여 금속 브릿지(111)를 형성하는 단계;
단계 B, 금속 브릿지 상에 PVX층을 형성한 후 에칭하여 스루홀(112)이 있는 절연층을 형성하는 단계 - 스루홀들(112)의 위치는 도 1에 도시된 바와 같이 금속 브릿지(111)의 단부 상부에 있음 -; 및
단계 C, 절연층 상에 인듐 주석 산화물(ITO)층을 형성한 후 에칭하여 수직 금속층(115) 및 수평 금속층(114)을 형성하는 단계.
도 1의 B-B´ 방향에 따른 단면 구조가 도 3에 도시되어 있으며, 물질층들을 하나씩 순서대로 아래에서 위로 형성한 후 이 층들을 에칭하여 터치 센서를 획득하기 때문에, 이들 프로세스 동안 경사 각도(121)가 생성될 것인데, 예를 들어 수평 금속층(114) 및 수직 금속층(115)의 측면 가장자리(edge)에 경사 각도(121)가 생성된다. 동작 중에, 신호 전송 동안 수평 금속층(114)과 수직 금속층(115)의 경사 각도(121)에는 많은 양의 전하들이 축적될 수 있고, 대상물이 터치 스크린과 접촉할 때 정전기가 일어나면, 정전기는 전하들과 도전하여 수직 금속층을 약화시킴으로써 수직 금속층은 더 이상 신호들을 전송할 수 없으며, 나아가 터치 스크린 전체를 손상시킨다.
본 발명의 실시예들은 터치 스크린의 손상 가능성을 감소시키기 위한 터치 센서 및 터치 스크린을 제공한다.
본 발명의 일 양태는 수평 도전층, 수평 도전층에 각각 접속된 2개의 단부를 가진 도전 브릿지, 및 수직 도전층을 포함하고, 도전 브릿지는 수직 도전층과 중첩되며 절연층에 의해 상기 수직 도전층과 이격되고, 수직 도전층은 제1 지정 위치에 구비되는 적어도 하나의 절연 구역을 포함하고, 투영 구역의 도전 브릿지의 폭 방향으로의 2개의 대응 단부 포인트의 거리 - 투영 구역은 도전 브릿지 상의 적어도 하나의 절연 구역의 정투영(normal projection) 구역임 - 가 도전 브릿지의 폭보다 작지 않은, 터치 센서를 제공한다.
본 발명의 다른 양태는 전술한 터치 센서를 포함하는 터치 스크린을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태는 전술한 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 터치 스크린을 이용하면, 수직 도전층이 적어도 하나의 절연 구역을 포함하기 때문에, 도전 브릿지와 수직 도전층의 중첩 부분을 별개의 구역들로 나눌 수 있는데, 하나의 구역이 손상될 때, 기타 구역(들)이 여전히 정상적으로 작동할 수 있음으로써, 이 터치 센서의 사용은 터치 스크린의 손상 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예의 기술적 해결 방안을 더 명확히 예시하기 위해, 하기에 실시예들의 도면을 간단히 설명하는데, 후술될 도면들은 본 발명의 일부 실시예와 관련되어 있을 뿐 본 발명을 제한하는 것이 아님은 자명하다.
도 1은 기존의 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A´ 방향에 따른 단면 구조의 개략도이다.
도 3은 도 1의 B-B´ 방향에 따른 단면 구조의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 제1 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 D-D´ 방향에 따른 단면 구조의 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 의해 제공되는 제2 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
도 5는 도 4c의 D-D´ 방향에 따른 단면 구조의 개략도이다.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 의해 제공되는 제3 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 의해 제공되는 제4 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 의해 제공되는 제5 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 의해 제공되는 제6 터치 센서의 개략적 구조의 평면도이다.
본 발명의 실시예들의 목적, 기술적 해결책들 및 장점들을 명백하게 하기 위하여, 본 발명의 실시예의 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명 실시예의 기술적 해결책을 명확하고 충분하게 설명할 것이다. 설명된 실시예들은 단순히 본 발명의 실시예들의 일부일 뿐, 모든 실시예가 아님이 자명하다. 설명된 본 발명의 실시예들에 기초하여, 당업자들이 어떠한 창의적 노력없이 얻어진 모든 다른 실시예들은 본 발명의 보호 범위에 해당한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기서 사용된 기술적 또는 과학적 용어는 본 발명의 관련 분야의 당업자에 의해 이해되는 통상의 의미로 해석하여야 한다. 본 발명 특허 출원의 명세서 및 청구항에서 사용되는 용어 “제1”, “제2” 등은, 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내는 것이 아니라, 단지 상이한 구성 요소들 간에 구분을 위해 사용된다. 유사하게, 용어, “하나의(a, an)”, “그 하나(the)” 등은 양의 제한을 의미하는 것이 아니라, 언급된 항목의 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 용어 “포함하다(comprise)”, “구비하다(include)”, “함유하다(contain)”등은, 이 용어의 이전에 나타난 요소들이나 개체들이 이 용어 이후에 열거된 요소나 개체들 또는 그 등가물들을 아우른다는 것으로서, 다른 요소(들)나 개체(들)를 배제하는 것이 아니다. 용어 “접속된(connected to)” 또는 “결합된(coupled with)” 등은 물리적 또는 기계적 접속으로 제한되지 않고, 직접이나 간접의 전기적 접속을 포함할 수 있다. “상부(upper)”, “하부(lower)”, “좌측(left)”, “우측(right)” 등과 같은 용어는 상대적 위치 관계를 나타내기 위해서 사용되며, 설명되는 대상물의 절대 위치가 변경됨에 따라 상응하게 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 터치 스크린을 이용하면, 수직 도전층(vertical conducting layer)이 적어도 하나의 절연 구역(insulating zone)을 포함하기 때문에, 도전 브릿지(conductive bridge)와 수직 도전층의 중첩 부분(overlapped portion)을 별개의 구역들로 나눌 수 있고, 하나의 구역이 손상될 때, 기타 구역(들)이 여전히 정상적으로 작동할 수 있음으로써, 이 터치 센서의 사용에 의해 터치 스크린의 손상 가능성을 감소시킬 수 있다. 다음에는 구체적 실시예들이 소개된다.
실시예 1
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예는 제1 터치 센서를 제공하고, 도 4b는 도 4a의 D-D´ 방향에 따른 단면도이다. 터치 센서는 기판 상에 횡방향으로 연장하여 형성된 도전 브릿지(11), 도전 브릿지(11) 상에 형성된 절연층(21), 절연층(21) 상에 서로 이격되어 형성된 수평 도전층(horizontal conducting layer)(14) 및 수직 도전층(41)을 포함한다. 절연층(21)에 있는 스루홀들(through holes)(12)을 경유하고 횡방향으로 연장되는 도전 브릿지(11)를 통해 수직 도전층(41)의 양측에 있는 2개의 수평 도전층들(14)이 도전된다.
기판은 액정 디스플레이 장치의 디스플레이 측면에 있는 기판(예를 들어, 컬러 필터 기판)과 같은 유리 또는 플라스틱 기판이거나, 디스플레이 장치에 부착될 수 있는 개별적인 유리 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 전체적으로, 수평 도전층(14)은 기판 상에서 수평 방향(횡방향)으로 연장하고, 수직 도전층(41)은 기판 상에서 수직 방향(종방향)으로 연장하여 도전 브릿지(11)와 수직적으로 중첩하지만, 절연층(21)에 의해 도전 브릿지(11)로부터 이격되어 있으며, 각 도전 브릿지(11)의 단부 상부에 스루홀들(12)을 형성한다.
전술한 도전 브릿지(11), 수평 도전층(14), 및 수직 도전층(41)은 예를 들어 금속 물질 또는 투명 도전 물질로 형성할 수 있고, 금속 물질은 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금 등이고, 투명 도전 물질은 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등이다.
터치 센서는 다음의 제조 공정을 통해 제조될 수 있다.
단계 1, 예를 들어, 기판 상에 금속층을 형성한 후 에칭하여 도전 브릿지(11)를 형성하는 단계;
단계 2, 도전 브릿지(11) 상에 보호층(예를 들어, PVX층)을 형성한 후 에칭하여 스루홀들(12)이 있는 절연층(21)을 형성하는 단계 - 스루홀들(12)의 위치는 도 4a에 도시된 바와 같이 금속 브릿지(11)의 단부 상부에 위치하고 있음 - ;
단계 3, 절연층(21) 상에 투명 도전층(예를 들어, ITO)을 형성한 후 에칭하여 수평 도전층(14), 수직 도전층(41), 및 수직 도전층(41)에 있는 절연 구역(42)을 형성하는 단계.
수직 도전층(41)은 제1 지정 위치에 구비되는 하나의 절연 구역(insulating zone)(42)을 포함한다. 절연 구역(42)은 예를 들어, 수직 도전층(41)의 일부를 제거함으로써 형성되는 개방 구역(opening zone)이다. 절연 구역(42)은 (기판이 제공된 평면, 즉 도 4a의 종이 평면에 수직하는) 정투영(normal projection)에 의해 도전 브릿지(11) 상에 투영 구역(projection zone)을 형성한다. 투영 구역은 형상 및 크기에서 절연 구역과 동일하며, 도전 브릿지(11)의 폭 방향으로 투영 구역의 2개의 단부 포인트들(end points) 사이의 거리는 도전 브릿지의 폭보다 작지 않고, 2개의 대응하는 단부 포인트들 즉, 도 4a에 도시된 포인트들(C 및 C´) 사이의 거리는 도전 브릿지(11)의 폭보다 작지 않다.
본 실시예에서, 절연 구역(42)은 스트립 형상(strip shape)이며, 제1 지정 위치는 절연 구역(42)이 도전 브릿지(11)와 수직하는 위치를 지칭한다.
전술한 터치 센서를 형성한 후, 평탄도(flatness)를 위해 보호층을 더 형성할 수 있고, 보호층은 수직 도전층(41)의 절연 구역(42)에 채워질 수 있다.
실시예 2
본 발명의 제2 실시예는 제2 터치 센서를 제공하는데, 도 4c에 도시된 바와 같이, 수직 도전층(41) 내에 형상 및 크기가 서로 동일한 2개의 절연 구역(42)이 있고, 절연 구역(42) 모두는 서로 평행하고 소정의 거리만큼 이격되어 있으며, 이들의 중심 포인트들이 동일한 수평 라인 상에 있다는 점에서, 제1 실시예의 터치 센서와 상이하다.
여기에서, 제1 지정 위치는 두 절연 구역(42) 모두가 도전 브릿지(11)와 수직이고 동일한 수평 위치에 있는 위치들을 의미하고, 도 5는 도 4c의 D-D´ 방향에 따른 단면도이다.
다른 예시에서, 수직 도전층(41)은 2개 보다 많은 절연 구역(42)을 포함할 수 있으며, 이들 절연 구역(42)은 서로 평행하고 소정의 거리만큼 이격되어 있으며, 이들 중심 포인트들은 동일한 수평 라인 상에 있다.
실시예 3
도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예는 제2 실시예의 터치 센서와 다음의 차이점을 갖는 제3 터치 센서를 제공한다.
수직 도전층의 2개 이상의 절연 구역들(42)의 중심 포인트들은 동일한 수평 라인 위에 있지 않으며, 편의를 위해, 도 6a에 도시된 바와 같이, 2개의 절연 구역들을 구비한 위치들을 설명한다. 다른 예시에서, 수직 도전층(41)은 2개 보다 많은 절연 구역들(42)을 포함할 수도 있으며, 이들 절연 구역들(42)은 서로 평행하고 소정의 거리만큼 이격되어 있으며, 이들의 중심 포인트들은 동일한 수평 라인 위에 있지 않다.
실시예 4
도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예는 제2 실시예의 터치 센서와 다음의 차이점을 갖는 제4 터치 센서를 제공한다.
수직 도전층(41)의 2개 이상의 절연 구역들(42)은 형상 및 크기가 동일하지 않으며, 이들의 중심 포인트들이 동일한 수평 라인에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다. 또한, 절연 구역들(42)의 형상은 도 6b에 도시된 바와 같은 사다리꼴 형상으로 한정되는 것이 아니며, 다른 불규칙한 형상일 수도 있다.
실시예 5
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예는 전술한 실시예들의 터치 센서들과 다음의 차이점을 갖는 제5 터치 센서를 제공한다. 도전 브릿지(11)의 가장자리에 수직 방향으로 대응하는 절연 구역(42)의 가장자리의 위치에서의, 도전 브릿지의 가장자리 위치(P)는 불규칙한 형상일 수 있으며, 예컨대 불규칙한 형상은 톱니 형상(saw shape)일 수 있다.
실시예 6
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예는 제5 실시예의 터치 센서와 다음의 차이점을 갖는 제6 터치 센서를 제공한다.
도전 브릿지(11)의 가장자리는 전체적으로 불규칙 형상으로 제공될 수 있으며, 불규칙한 형상은 톱니 형상일 수 있다.
실시예 2 내지 실시예 6의 터치 센서들은 실시예 1에 설명된 것과 유사한 방법으로 생성될 수 있다.
실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 또는 실시예 4에서 수직 도전층의 구조는 임의의 적절한 방식으로 실시예 5 또는 실시예 6의 도전 브릿지(11)와 결합하여 터치 센서를 형성할 수 있다.
바람직하게, 실시예 6의 터치 센서가 사용되는 경우, 실시예 5에 비해 도전 브릿지(11)를 제조하기 위한 제조 기술을 간소화할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 구조들 및 작용 층들을 형성하기 위한 물질들은 전술한 물질들로 한정되지 않고, 유사한 특성을 갖는 기타 적절한 물질들이 적용될 수도 있으며, 본 발명의 범위는 이러한 물질의 구체적 선택으로 한정되지 않는다.
전술한 실시예 5 및 실시예 6에 제안된 터치 센서들은 경사 각도에서 과도한 전하 축적을 더 회피할 수 있다. 특히, 절연 구역(42)은 2개의 수평 도전층들(14) 사이에 위치하고, 수평 도전층들(14)과 접촉하지 않는다.
수직 도전층(41)이 복수의 절연 구역(42)을 포함하는 경우, 다음의 조건들이 충족되어야 한다.
첫째로, 제1 지정 위치는 모든 절연 구역들(42)이 서로 교차하지 않는다는 것을 보장해야 한다.
둘째로, 2개의 절연 구역(42)마다 제1 소정 거리만큼 이격되어 있고, 제1 소정 거리는 실제 요건에 따라 판단될 수 있다.
셋째로, 절연 구역들은 제2 소정 거리만큼 인접 수평 도전층들로부터 이격되어 있고, 제2 소정 거리는 실제 요건에 따라 판단될 수 있다.
바람직하게, 수직 도전층(41)이 절연 구역(42)을 포함하는 경우, 2개의 인접 절연 구역 사이의 도전 영역이 손상 받으면, 수직 도전층의 기타 부분(들)에 있는 도전 영역(들)이 여전히 적절하게 동작하여 신호들을 전송할 수 있으며, 이로써 터치 센서가 정상 작동하는 것을 보장할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 전술한 실시예들 중 어느 하나의 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린을 제공한다. 예를 들어, 터치 스크린은 디스플레이 패널을 포함하는데, 터치 센서가 디스플레이 패널의 전면에 직접 형성되거나, 터치 센서가 개별적 층상의 컴포넌트(individual layer-like component)로서 형성된 후 디스플레이 패널의 전면에 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 전술한 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 터치 스크린을 이용하면, 수직 도전층(41)이 적어도 하나의 절연 구역(42)을 포함하기 때문에, 도전 브릿지(11)와 수직 도전층(41)의 중첩 부분을 별개의 구역들로 나눌 수 있고, 하나의 구역이 손상될 때, 기타 구역(들)이 여전히 적절히 작동할 수 있음으로써, 본 터치 센서를 사용하면 터치 스크린의 손상 가능성을 감소시킬 수 있다.
바람직하게, 실시예 6의 터치 센서가 사용되는 경우, 실시예 5에 비해 도전 브릿지(11)를 제조하기 위한 제조 기술을 간소화할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시예 5 및 실시예 6에 제안된 터치 센서들은 수직 도전층의 경사 각도에서 과도한 전하 축적에 의해 일어나는 손상들을 더 회피할 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들일 뿐이며, 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않고, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구항에 의해 결정된다.

Claims (11)

  1. 터치 센서로서,
    수평 도전층(horizontal conducting layer), 상기 수평 도전층과 각각 연결된 2개의 단부를 갖는 도전 브릿지(conductive bridge), 및 수직 도전층(vertical conducting layer)을 포함하고,
    상기 도전 브릿지는 상기 수직 도전층과 중첩되며, 절연층에 의해 상기 수직 도전층으로부터 이격되고,
    상기 수직 도전층은 제1 지정 위치에 구비되는 적어도 하나의 절연 구역(insulating zone)을 포함하고,
    투영 구역의 상기 도전 브릿지의 폭 방향으로의 2개의 대응 단부 포인트(end point)의 거리 - 상기 투영 구역은 도전 브릿지 상의 적어도 하나의 절연 구역의 정투영(normal projection) 구역임 - 가 도전 브릿지의 폭보다 작지 않은, 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수직 도전층은 상기 제1 지정 위치에 구비되는 적어도 2개의 절연 구역을 포함하며, 상기 2개의 절연 구역마다 제1 소정 거리만큼 이격되어 있는, 터치 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 구역 및 상기 절연 구역에 인접한 상기 수평 도전층은 제2 소정 거리만큼 이격되어 있는, 터치 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 절연 구역들의 형상은 서로 동일하거나 동일하지 않은, 터치 센서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 절연 구역은 직사각형인, 터치 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연 구역의 장변은 상기 도전 브릿지와 수직인, 터치 센서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 도전 브릿지의 가장자리(edge)들은 불규칙한 형상인, 터치 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수직 도전층의 적어도 하나의 절연 구역에 대응하는 상기 도전 브릿지의 가장자리들의 일부가 불규칙한 형상인, 터치 센서.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 불규칙한 형상은 톱니 형상인, 터치 센서.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 기재된 터치 센서를 포함하는 터치 스크린.
  11. 제10항에 기재된 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치.
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