KR20190108793A - 터치 센서 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20190108793A
KR20190108793A KR1020180030290A KR20180030290A KR20190108793A KR 20190108793 A KR20190108793 A KR 20190108793A KR 1020180030290 A KR1020180030290 A KR 1020180030290A KR 20180030290 A KR20180030290 A KR 20180030290A KR 20190108793 A KR20190108793 A KR 20190108793A
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김상국
조성훈
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 터치 센서는 베이스 층, 베이스 층 상에 배열된 센싱 전극들, 및 센싱 전극들 사이에 배치된 무기 비정질 패턴을 포함한다. 무기 비정질 패턴에 의한 굴절률 매칭 효과 향상으로 터치 센서의 광학 특성이 향상될 수 있다.

Description

터치 센서 및 이의 제조 방법{TOUCH SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 및 이의 제조 방법 에 관한 것이다. 보다 상세하게는 도전성 패턴 및 절연성 구조를 포함하는 터치 센서 및 이의 제조 방법에 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.
상기 터치 패널은 센싱 전극과 같은 도전성 구조물 및 절연 구조들을 포함하며, 상기 도전성 구조물 및 절연 구조의 광학적 특성 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 터치 패널이 상기 디스플레이 장치에 삽입되는 경우 사용자에게 터치 패널에 포함된 패턴 형상이 시인될 수 있으며, 디스플레이 장치의 투과도가 저하될 수 있다.
따라서, 디스플레이 장치의 이미지 품질, 광학 특성을 열화시키지 않으면서 터치 센싱 기능 구현을 위한 터치 패널 개발이 진행되고 있다. 예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 광학적 특성이 향상된 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 광학적 특성 및 기계적 신뢰성이 향상된 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 광학적 특성 및 기계적 신뢰성이 향상된 터치 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 광학적 특성 및 기계적 신뢰성이 향상된 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 베이스 층; 상기 베이스 층 상에 배열된 센싱 전극들; 및 상기 센싱 전극들 사이에 배치된 무기 비정질 패턴을 포함하는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극 및 상기 무기 비정질 패턴의 굴절률 차이는 0.2 이하인, 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴은 단일상의 무기 산화물로 구성된, 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴은 티타늄 산화물(TiO2)을 포함하는, 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴 및 상기 센싱 전극은 상기 베이스 층과 직접 접촉하는, 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴의 두께는 상기 센싱 전극의 두께의 50 내지 120%인, 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극 및 상기 무기 비정질 패턴 상에 형성된 상부 절연층을 더 포함하는, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 베이스 층은 유기 고분자 물질을 포함하는 하부 절연층을 포함하는, 터치 센서.
9. 위 8에 있어서, 상기 하부 절연층은 캐리어 기판과의 박리를 위한 분리층으로 제공되는, 터치 센서.
10. 위 8에 있어서, 상기 하부 절연층 및 상기 센싱 전극들 사이에 배치되는 보호층을 더 포함하는, 터치 센서.
11. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극은 투명 도전성 산화물 단일층 구조를 갖는, 터치 센서.
12. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 서로 교차하게 배열되는 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들을 포함하는, 터치 센서.
13. 위 12에 있어서, 서로 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 상기 제2 센싱 전극들과 절연시키면서, 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
14. 위 13에 있어서, 상기 브릿지 전극 및 상기 무기 비정질 패턴은 상기 터치 센서의 두께 방향으로 중첩되는, 터치 센서.
15. 위 14에 있어서, 상기 브릿지 전극 및 상기 무기 비정질 패턴 사이에 배치된 절연층을 더 포함하는, 터치 센서.
16. 윈도우 기판; 및
상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
17. 위 16에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
18. 위 17에 있어서, 상기 편광층의 상면이 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상으로 적층되며, 상기 터치 센서의 상면이 상기 편광층의 저면 상으로 적층되는, 윈도우 적층체.
19. 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 적층되며 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체를 포함하는, 화상 표시 장치.
20. 위 19에 있어서, 상기 표시 패널 및 상기 윈도우 적층체 사이를 서로 접합하는 점접착층을 더 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 센서 센싱 전극들 사이에 무기 비정질 패턴을 삽입할 수 있다. 상기 무기 비정질 패턴은 상기 센싱 전극들과 실질적으로 동일한 층 또는 동일한 레벨에 배치되어 전극 영역 및 비전극 영역 사이의 굴절률 차이에 따른 전극 시인을 방지할 수 있다.
상기 무기 비정질 패턴은 상기 센싱 전극과의 굴절률 차이가 약 0.2 이하로 조절될 수 있으므로, 상기 전극 시인 방지 효과를 구현하면서 터치 센서의 투과도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴 및 상기 센싱 전극은 터치 센서의 베이스 층 상에 직접 형성되어 상기 베이스 층 및 상기 센싱 전극 사이에서의 추가 부재 삽입 없이 굴절률 차이 감소에 따른 반사율 저감 효과를 구현할 수 있다. 따라서, 박형의 플렉시블 터치 센서가 효과적으로 수득될 수 있다.
또한, 상기 무기 비정질 패턴 및 센싱 전극은 모두 무기 산화물 계열 물질을 포함할 수 있으며, 이에 따라 센싱 전극 레벨 혹은 층에서의 물성 차이에 따른 손상, 스트레스를 감소시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 12 및 도 13은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 센싱 전극들 및 상기 센싱 전극들 사이에 배치된 무기 비정질 패턴을 포함하며, 전극 시인을 효과적으로 방지하며 투과율이 향상된 터치 센서 및 이의 제조 방법이 제공된다. 또한, 상기 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치가 제공된다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 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
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 터치 센서는 베이스 층(100), 센싱 전극(115), 무기 비정질 패턴(130) 및 상부 절연층(140)을 포함할 수 있다.
베이스 층(100)은 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 형성을 위해 지지층 또는 필름 타입 기재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 베이스 층(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.
일부 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서가 삽입되는 화상 표시 장치의 층 또는 필름 부재가 베이스 층(100)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 베이스 층(100)으로 제공될 수도 있다.
센싱 전극(115)은 베이스 층(100) 상에 배치될 수 있다. 센싱 전극(115)은 터치 지점에서 정전 용량이 생성되는 도메인으로서 제공될 수 있다. 베이스 층(100) 상에는 복수의 센싱 전극들(115)이 배열될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(115)은 각각 섬(island) 패턴으로 존재하며, 상기 센싱 전극으로부터 트레이스가 분기되어 예를 들면, 구동 회로와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 터치 센서는 자기 정전용량(Self Capacitance) 방식의 터치 센서일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 예를 들면 도 12 및 도 13을 참조로 후술하는 바와 같이, 상기 터치 센서는 서로 교차하도록 배열된 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 터치 센서는 상호 정전용량(Mutual Capacitance) 방식의 터치 센서일 수 있다.
센싱 전극(115)은 투명 도전성 산화물 또는 금속을 포함할 수 있다. 상기 투명 도전성 산화물은 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 포함할 수 있다. 상기 금속은 예를 들면, 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), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 터치 센서의 투명성 또는 투과도 확보를 위해 센싱 전극(115)은 예를 들면, ITO와 같은 상기 투명 도전성 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱 전극(115)은 투명 도전성 산화물 단일층 구조를 가지며, 이 경우 투과도가 보다 향상될 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극(115)의 굴절률은 약 1.8 내지 2.2 범위일 수 있다.
센싱 전극(115)은 베이스 층(100)의 상면 상에 직접 형성될 수 있다. 이 경우, 터치 센서의 두께가 보다 감소하여 박형의 플렉시블 구조가 용이하게 구현될 수 있다. 또한, 터치 센서의 서로 다른 층들 사이의 계면의 수가 감소하여 광학적 특성이 보다 개선될 수 있다.
무기 비정질 패턴(130)은 이웃하는 센싱 전극들(115) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 무기 비정질 패턴은 비정질 무기 산화물을 포함할 수 있다. 상기 비정질 무기 산화물의 예로서, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 하프늄 산화물, 텅스텐 산화물, 실리콘 산화물 등을 들 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 비정질 무기 산화물로서 센싱 전극(115)과의 굴절률 매칭 및 터치 센서의 투과율을 고려하여 티타늄 산화물이 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 일정한 결정성, 입자형으로 형성된 결정질 무기 입자 대신 랜덤한 배향의 비정질 무기 산화물로 형성된 무기 비정질 패턴(130)이 센싱 전극들(115) 사이에 배치될 수 있다.
예를 들면, 수지 베이스 내에 무기 입자가 분산된 패턴이 센싱 전극들(115) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 수지 베이스에 의해 충분한 굴절률 매칭이 구현되기 곤란하며, 상기 수지 베이스와 상기 무기 입자 계면에서의 굴절, 반사에 의해 광학 특성이 저하될 수 있다.
그러나, 예시적인 실시예들에 따르면 무기 비정질 패턴(130)이 상기 수지 베이스 없이 센싱 전극들(115) 사이에 형성되므로 보다 향상된 굴절률 매칭 효과가 구현될 수 있으며, 센싱 전극(115)의 굴절률에 보다 근접하게 형성될 수 있다.
무기 비정질 패턴(130)은 단일상의 비정질 무기 산화물로 형성될 수 있으며, 예를 들면 티타늄 산화물(TiO2) 단일 패턴일 수 있다. 따라서, 무기 비정질 패턴(130)은 무기 산화물 계열 물질을 포함하는 센싱 전극(115)과 유사한 물리적, 기계적 특성을 가질 수 있으며, 동일 레벨에서의 물성 차이에 따른 기계적 손상, 스트레스를 감소시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130)의 굴절률 차이는 약 0.2 이하로 조절될 수 있다. 따라서, 센싱 전극(115)이 포함된 전극 영역 및 센싱 전극(115)이 미포함된 비전극 영역 사이에서의 굴절률 차이에 따른 반사율 증가로 인한 패턴 시인 현상이 현저히 감소될 수 있다.
센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130)은 실질적으로 동일 층 혹은 동일 레벨에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130)은 모두 베이스 층(100)의 상면과 직접 접촉할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 무기 비정질 패턴(130)의 두께는 센싱 전극(115)의 두께의 약 50 내지 120% 이내로 조절될 수 있다. 상기 두께 범위를 벗어나는 경우, 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130)의 두께 차이로 인한 상기 전극 영역 및 비전극 영역의 투과율 차이가 초래되어 패턴 시인이 초래될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 무기 비정질 패턴(130) 및 센싱 전극(115)은 실질적으로 동일한 두께를 가지며, 무기 비정질 패턴(130) 및 센싱 전극(115)의 상면들은 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.
상부 절연층(140)은 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 상에 배치될 수 있다. 상부 절연층(140)은 투명 절연 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 사용하여 절연층(140)이 형성될 수 있다.
상부 절연층(140)의 굴절률은 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 의 각 굴절률보다 작을 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극(115) 및 상부 절연층(140)의 굴절률의 차이는 약 0.3을 초과할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상부 절연층(140)과 센싱 전극(115)의 계면에서의 반사 증가를 억제하기 위해 센싱 전극(115) 및 상부 절연층(140)의 굴절률의 차이는 약 0.3 내지 0.5 범위로 조절될 수 있다.
상부 절연층(140)은 도 1에 도시된 바와 같이, 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130)을 공통적으로 덮는 오버 코팅층으로 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상부 절연층(140)은 이웃하는 센싱 전극들(115) 사이를 절연시키기 위한 섬 패턴 형상으로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무기 비정질 패턴(130)은 이웃하는 센싱 전극들(115) 사이의 공간을 실질적으로 완전히 채울 수 있다. 일 실시예에 있어서, 무기 비정질 패턴(130)은 이웃하는 센싱 전극들(115) 사이의 공간을 부분적으로 채울 수 있다. 이 경우, 상부 절연층(140)의 일부가 센싱 전극(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 사이에 삽입될 수도 있다.
도 2 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 베이스 층(100) 상에 전극 층(110)을 형성할 수 있다. 전극 층(110)은 상술한 금속 또는 투명 도전성 산화물을 포함하도록, 스퍼터링(sputtering) 공정과 같은 물리 기상 증착(PVD) 공정 또는 화학 기상 증착(CVD) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
전극 층(110) 상에는 마스크 패턴(120)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극 층(110) 상에 포토레지스트 층을 형성하고, 노광 및 현상 공정을 통해 상기 포토레지스트 층을 부분적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 잔류하는 상기 포토레지스트 층에 의해 마스크 패턴(120)이 정의될 수 있다.
도 3을 참조하면, 마스크 패턴(120)을 사용하여 전극 층(110)을 부분적으로 식각함으로써, 센싱 전극들(115)을 형성할 수 있다.
이웃하는 센싱 전극들(115) 사이에는 트렌치(117)가 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 트렌치(117)를 통해 베이스 층(100)의 상면이 노출될 수 있다.
상기 식각 공정은 예를 들면, ITO와 같은 투명 도전성 산화물에 식각 선택비를 갖는 습식 식각 혹은 건식 식각 공정을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극(115)은 약 1.8 내지 2.2 범위의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 트렌치(117)를 채우는 무기 비정질층(125)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 무기 비정질층(125)은 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 하프늄 산화물, 텅스텐 산화물, 실리콘 산화물 등과 같은 무기 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 무기 비정질층(125)은 티타늄 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 무기 비정질층(125)은 스퍼터링 공정과 같은 물리 기상 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 무기 비정질층(125)은 실질적으로 단일상의 무기 산화물층으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 센싱 전극(115)에 실질적으로 근접한 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 무기 비정질층(125) 및 센싱 전극(115)과의 굴절률 차이는 약 0.2 이하일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무기 비정질층(125)은 상기 스퍼터링 공정을 통해 실질적으로 수직 방향으로 증착되며, 이에 따라 트렌치(117)를 채우는 제1 부분(125a) 및 마스크 패턴(120) 상에 형성된 제2 부분(125b)으로 구분될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 무기 비정질층(125)의 제1 부분(125a)의 두께는 약 50 내지 120% 이내로 조절될 수 있다.
도 5를 참조하면, 예를 들면, 애싱(ashing) 공정 및/또는 스트립(strip) 공정을 통해 마스크 패턴(120)을 제거할 수 있다. 마스크 패턴(120)이 제거되면서 무기 비정질층(125)의 제2 부분(125b)도 함께 제거될 수 있다.
이에 따라, 잔류하는 무기 비정질층(125)의 제1 부분(125a)에 의해 무기 비정질 패턴(130)이 정의될 수 있다. 무기 비정질 패턴(130)은 이웃하는 센싱 전극들(115) 사이에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 센싱 전극들(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 상에 상부 절연층(140)을 형성할 수 있다. 상부 절연층(140)은 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 사용하여, CVD 공정과 같은 증착 공정 또는 스핀 코팅 공정과 같은 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상부 절연층(140)은 센싱 전극들(115) 및 무기 비정질 패턴(130)을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상부 절연층(140)은 센싱 전극들(115) 및/또는 무기 비정질 패턴(130)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 7을 참조하면, 상기 터치 센서는 센싱 전극들(115) 및 센싱 전극들(115) 사이에 배치된 무기 비정질 패턴(130)을 포함할 수 있다. 센싱 전극들(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 아래에는 하부 절연층(80)이 배치될 수 있다.
하부 절연층(80)은 캐리어 기판(50)(도 8 내지 도 10 참조)으로부터 터치 센서의 분리 공정 또는 박리 공정을 촉진하기 위한 기능층 또는 분리층으로 포함될 수 있다. 하부 절연층(80)은 고분자 유기물질을 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(polystyrene)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, 하부 절연층(80) 및 센싱 전극(115) 사이, 및 하부 절연층(80) 및 무기 비정질 패턴(130) 사이에 보호층(90)이 더 형성될 수 있다. 보호층(90)은 상기 분리 공정 또는 박리 공정 중 센싱 전극(115) 보호를 위해 포함될 수 있다. 또한, 보호층(90)에 의해 하부 절연층(80) 및 센싱 전극(115) 사이, 및/또는 하부 절연층(80) 및 무기 비정질 패턴(130) 사이에서 추가적인 굴절률 매칭이 구현될 수 있다.
보호층(90)은 예를 들면, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 고분자 계열의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 터치 센서에 있어서, 별도의 기재는 생략될 수 있으며, 하부 절연층(80), 또는 하부 절연층(80) 및 보호층(90)을 포함하는 적층 구조가 실질적으로 베이스 층으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 터치 센서는 실질적으로 무기재 필름 터치 센서로 제공될 수 있다.
도 8 내지 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 8을 참조하면, 캐리어 기판(50) 상에 순차적으로 하부 절연층(80) 및 보호층(90)을 형성할 수 있다.
캐리어 기판(50)은 예를 들면, 글래스 기판, 금속 기판 등을 포함할 수 있다. 하부 절연층(80)은 상술한 유기 고분자 물질을 포함하는 조성물을 스핀 코팅 공정 등을 통해 캐리어 기판(50) 상에 도포 후 경화 공정을 통해 형성될 수 있다. 보호층(90)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함하도록 CVD 공정과 증착 공정 또는 스핀 코팅 공정과 같은 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 도 2 내지 도 6을 참조로 설명한 공정들과 실질적으로 동일하거나 유사한 공정들을 수행할 수 있다.
이에 따라, 보호층(90) 상에 센싱 전극들(115)을 형성하고, 이웃하는 센싱 전극들(115) 사이에 무기 비정질 패턴(130)을 형성할 수 있다. 센싱 전극들(115) 및 무기 비정질 패턴(130) 상에는 상부 절연층(140)이 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 캐리어 기판(50)을 하부 절연층(80)으로부터 박리 혹은 분리시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 하부 절연층(80)은 캐리어 기판(50)과의 분리를 촉진시킬 수 있는 유기 고분자 물질을 포함하므로, 상기 분리 공정 시 터치 센서에 인가되는 스트레스, 손상을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 분리 공정 이후 열경화 혹은 광경화 공정을 추가로 수행하여 하부 절연층(80)의 경도를 상승시킬 수 있다. 이 경우, 하부 절연층(80)이 실질적으로 터치 센서의 기재층으로 기능할 수 있다.
도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 터치 센서는 베이스 층(100) 상에 배치되는 센싱 전극들(116), 이웃하는 센싱 전극들(116) 사이에 배치된 무기 비정질 패턴(135), 및 센싱 전극(116) 및 무기 비정질 패턴(135) 상에 형성된 상부 절연층(140)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극(116)은 베이스 층(100)의 상면을 향해 정테이퍼 형상으로 경사진 측벽(116a)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 무기 비정질 패턴(135)은 역테이퍼 형상으로 경사진 측벽을 포함할 수 있다.
무기 비정질 패턴(135) 및 센싱 전극(116)의 계면이 경사지게 형성됨에 따라, 상기 계면에서의 굴절률 변화가 완충될 수 있으며, 굴절률 매칭을 보다 효과적으로 구현할 수 있다.
따라서, 전극 영역 및 비전극 영역의 반사율 차이에 따른 패턴 시인을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
도 12 및 도 13은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 13는 도 12의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 터치 센서는 베이스 층(200) 상에 형성된 센싱 전극들(260) 및 무기 비정질 패턴(220)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무기 비정질 패턴(220)은 단일상의 비정질 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 센싱 전극(260)과 약 0.2 이하의 굴절률 차이를 갖도록 형성될 수 있다.
센싱 전극들(260)은 평면 상에서 서로 다른 방향으로 배열되는 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극(240)(예를 들면, y 방향을 따라 배열) 및 제2 센싱 전극(250)(예를 들면, x 방향을 따라 배열)이 서로 교차하도록 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극(240) 및 제2 센싱 전극(250)은 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공한다. 예를 들면, 사람의 손 또는 물체가 커버 윈도우 기판에 접촉되면, 제1 센싱 전극(240), 제2 센싱 전극(250) 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 이후, 상기 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉 위치가 파악될 수 있다.
제1 센싱 전극들(240)은 각각 이격된 섬(island) 형상을 가질 수 있다. 한편, 제2 센싱 전극들(250)은 행 방향(예를 들면, x 방향)을 따라 연결부(250a)를 통해 서로 연결될 수 있다.
제1 센싱 전극(240) 및 제2 센싱 전극(250)이 서로 동일 레벨 상에 배치되는 경우, 제1 센싱 전극들(240)을 제2 센싱 전극(250)과 절연시키면서, 서로 연결시키기 위해 브릿지 전극(280)이 더 형성될 수 있다. 브릿지 전극(280)은 열 방향(예를 들면, y 방향)으로 서로 이웃하는 제1 센싱 전극들(240)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 절연층(270)이 예를 들면, 연결부(250a) 및 무기 비정질 패턴(220) 상에 형성되고, 이웃하는 한 쌍의 제1 센싱 전극들(240)을 부분적으로 커버할 수 있다.
브릿지 전극(280)은 절연층(270) 상에 배치되어 이웃하는 한 쌍의 제1 센싱 전극들(240)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 브릿지 전극(280)은 절연층(270) 상에서 연결부(250a)와 서로 교차할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 절연층(270) 내에 이웃하는 한 쌍의 제1 센싱 전극들(240)의 상면들을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들이 형성될 수 있다. 이 경우, 브릿지 전극(280)은 절연층(270) 상에 형성되어, 상기 콘택 홀들을 채울 수 있다.
브릿지 전극(280)은 금속 또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 브릿지 전극(280)은 터치 센서의 두께 방향으로 무기 비정질 패턴(220)과 중첩될 수 있으며, 브릿지 전극(280) 및 무기 비정질 패턴(220)의 굴절률 차이는 약 0.2 이하일 수 있다.
따라서, 센싱 전극들(260) 및 브릿지 전극(280)에서의 굴절률 차이에 따른 패턴 시인 현상이 무기 비정질 패턴(220)에 의해 함께 완충 또는 감소될 수 있다.
브릿지 전극(280) 상에는 패시베이션 층(290)이 형성될 수 있다. 패시베이션 층(290)은 센싱 전극들(240), 무기 비정질 패턴(220) 및 절연층(270)을 함께 커버할 수 있다. 패시베이션 층(290)은 실리콘 산화물과 같은 무기 산화물, 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 1 또는 도 7에 도시된 상부 절연층(140)은 절연층(270) 및 패시베이션 층(290)을 포괄할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 무기 비정질 패턴(220)이 센싱 전극 들(260)과 동일 레벨에 배치되고, 센싱 전극들(260) 사이에 배열됨에 따라 전극 영역 및 비전극 영역에서의 굴절률 차이에 따른 패턴 시인을 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무기 비정질 패턴(220)의 두께는 센싱 전극(260)의 두께의 약 50 내지 120%로 조절되어 상기 전극 층 또는 터치 센서층에서의 투과율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 전술한 터치 센서를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다. 예를 들면, 상기 터치 센서에 당분야에 공지된 구성이 부가되어 터치 스크린 패널이 제조될 수 있다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다. 윈도우 적층체(350)는 윈도우 기판(330), 편광층(310) 및 상술한 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서(300)을 포함할 수 있다.
윈도우 기판(330)은 예를 들면 하드 코팅 필름을 포함하며, 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(330)의 일면의 주변부 상에 차광 패턴(335)이 형성될 수 있다. 차광 패턴(335)은 예를 들면 컬러 인쇄 패턴을 포함할 수 있으며, 단층 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 차광 패턴(335)에 의해 화상 표시 장치의 베젤부 혹은 비표시 영역이 정의될 수 있다.
편광층(310)은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포할 수 있다. 이 경우, 편광층(310)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(310)은 윈도우 기판(330)의 상기 일면과 직접 접합되거나, 제1 점접착층(320)을 통해 부착될 수도 있다.
터치 센서(300)는 필름 또는 패널 형태로 윈도우 적층체(350)에 포함될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터치 센서(300)는 제2 점접착층(325)를 통해 편광층(310)과 결합될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판(330), 편광층(310) 및 터치 센서(300) 순으로 배치될 수 있다. 이 경우, 터치 센서(300)의 센싱 전극들이 편광층(310) 아래에 배치되므로 패턴 시인 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
터치 센서(300)가 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은 예를 들면 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨 공중합체 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 정면 위상차가 ±2.5nm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 터치 센서(300)는 윈도우 기판(330) 또는 편광층(310) 상에 직접 전사될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판(330), 터치 센서(300) 및 편광층(310) 순으로 배치될 수도 있다.
상기 화상 표시 장치는 표시 패널(460) 및 표시 패널(460) 상에 결합된 상술한 윈도우 적층체(350)를 포함할 수 있다.
표시 패널(460)은 패널 기판(400) 상에 배치된 화소 전극(410), 화소 정의막(420), 표시층(430), 대향 전극(440) 및 인캡슐레이션 층(450)을 포함할 수 있다.
패널 기판(400) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 화소 전극(410)은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막(420)은 상기 절연막 상에 형성되어 화소 전극(410)을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소 전극(410) 상에는 표시층(430)이 형성되며, 표시 층(430)은 예를 들면, 액정층 또는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
화소 정의막(420) 및 표시층(430) 상에는 대향 전극(440)이 배치될 수 있다. 대향 전극(440)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 공통 전극 또는 캐소드로 제공될 수 있다. 대향 전극(440) 상에 표시 패널(460) 보호를 위한 인캡슐레이션 층(450)이 적층될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시 패널(460) 및 윈도우 적층체(350)는 점접착층(360)을 통해 결합될 수도 있다. 예를 들면, 점접착층(360)의 두께는 제1 및 제2 점접착층(320, 325) 각각의 두께보다 클 수 있으며, -20 내지 80℃?에서의 점탄성이 약 0.2MPa 이하일 수 있다. 이 경우, 표시 패널(460)로부터의 노이즈를 차페할 수 있고, 굴곡 시에 계면 응력을 완화하여 윈도우 적층체(350)의 손상을 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 점탄성은 약 0.01 내지 0.15MPa일 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.
굴절률 및 투과율 평가
실시예 1
COP 기판 상에 ITO를 증착 후 패터닝하여 0.12㎛ 두께의 센싱 전극들을 형성하였다. 이후 스퍼터링 공정을 통해 센싱 전극들 사이에 TiO2를 포함하는 무기 비정질 패턴(두께 0.12㎛)을 형성하였다. 이후, 아크릴계 수지를 상기 센싱 전극들 및 무기 비정질 패턴 상에 도포하여 3㎛ 두께의 절연층을 형성하여 터치 센서 샘플을 제조하였다.
실시예 2
무기 비정질 패턴으로서 ZrO2를 포함하도록 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 터치 센서 샘플을 제조하였다.
실시예 3
무기 비정질 패턴의 두께를 0.06㎛으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 터치 센서 샘플을 제조하였다.
실시예 4
무기 비정절 패턴의 두께를 0.15㎛으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 터치 센서 샘플을 제조하였다.
비교예 1
상기 센싱 전극들 사이에 무기 비정질 패턴 대신 아크릴계 유기 바인더 및 티타니아 입자가 혼합된 광경화성 조성물을 도포후 광경화하여 절연 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 터치 센서 샘플을 제조하였다.
비교예 2
상기 센싱 전극들 사이에 티타니아 입자가 배제된 아크릴계 유기 바인더를 충진하여 절연 패턴을 형성한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 공정으로 터치 센서 샘플을 제조하였다.
실시예 및 비교예의 터치 센서 샘플에 포함된 센싱 전극 및 무기 비정질 패턴(또는 절연 패턴)의 굴절률을 엘립소미터(한국오츠카전자, Thickness Monitor)를 이용하여 측정하고, 굴절률 차이를 계산하였다.
또한, 실시예들 및 비교예에 따른 터치 센서 샘플의 투과율을 색도계 (올림푸스사 제조, OSP-200)를 이용하여 측정하였다. 상기 투과율은 센싱 전극이 형성된 전극 영역 및 비전극 영역(무기 비정질 패턴 또는 절연 패턴이 형성된 영역)에서의 투과율들의 평균값으로 측정되었다.
또한, 실시예들 및 비교예에 따른 터치 센서 샘플을 육안으로 관찰하여 패턴 시인 여부를 하기의 기준으로 평가하였다.
<평가 기준>
○: 패턴 형상 미관찰
△: 패턴의 일부 라인, 실루엣 미세하게 관찰됨
×: 패턴 형상, 경계 명확히 관찰됨
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
센싱 전극
굴절률(A)		 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9
무기 비정질 패턴 또는 절연 패턴 굴절률(B) 1.8 1.75 1.8 1.8 1.67 1.5
굴절률 차이(A-B) 0.1 0.15 0.1 0.1 0.23 0.4
투과율(%) 95.6 92.5 93.8 93.5 93.01 91.1
패턴 시인 여부 ○ ○ △ △ △ ×
표 1을 참조하면, 무기 비정질 패턴이 포함된 실시예들의 경우, 비교예에 비해 패턴 시인이 효과적으로 방지되면서 투과율이 향상되었다. 지르코니아로 무기 비정질 패턴을 형성한 실시예 2의 경우 투과율이 다소 저하되었다.
실시예 3 및 실시예 4를 참조하면, 무기 비정질 패턴의 두께가 센싱 전극 두께의 약 50 내지 120% 범위를 벗어나는 경우 투과율 및 패턴 시인 방지 효과가 다소 저감됨을 예측할 수 있다.
80: 하부 절연층 90: 보호층
100: 베이스 층 110, 260: 센싱 전극
130, 220: 무기 비정질 패턴 140: 상부 절연층
240: 제1 센싱 전극 250: 제2 센싱 전극
270: 절연층 280: 브릿지 전극
290: 패시베이션 층

Claims (20)

  1. 베이스 층;
    상기 베이스 층 상에 배열된 센싱 전극들; 및
    상기 센싱 전극들 사이에 배치된 무기 비정질 패턴을 포함하는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극 및 상기 무기 비정질 패턴의 굴절률 차이는 0.2 이하인, 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴은 단일상의 무기 산화물로 구성된, 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴은 티타늄 산화물(TiO2)을 포함하는, 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴 및 상기 센싱 전극은 상기 베이스 층과 직접 접촉하는, 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 무기 비정질 패턴의 두께는 상기 센싱 전극의 두께의 50 내지 120%인, 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극 및 상기 무기 비정질 패턴 상에 형성된 상부 절연층을 더 포함하는, 터치 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 베이스 층은 유기 고분자 물질을 포함하는 하부 절연층을 포함하는, 터치 센서.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 하부 절연층은 캐리어 기판과의 박리를 위한 분리층으로 제공되는, 터치 센서.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 하부 절연층 및 상기 센싱 전극들 사이에 배치되는 보호층을 더 포함하는, 터치 센서.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극은 투명 도전성 산화물 단일층 구조를 갖는, 터치 센서.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 서로 교차하게 배열되는 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들을 포함하는, 터치 센서.
  13. 청구항 12에 있어서, 서로 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 상기 제2 센싱 전극들과 절연시키면서, 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 브릿지 전극 및 상기 무기 비정질 패턴은 상기 터치 센서의 두께 방향으로 중첩되는, 터치 센서.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 브릿지 전극 및 상기 무기 비정질 패턴 사이에 배치된 절연층을 더 포함하는, 터치 센서.
  16. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 편광층의 상면이 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상으로 적층되며, 상기 터치 센서의 상면이 상기 편광층의 저면 상으로 적층되는, 윈도우 적층체.
  19. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층되며 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체를 포함하는, 화상 표시 장치.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 표시 패널 및 상기 윈도우 적층체 사이를 서로 접합하는 점접착층을 더 포함하는, 화상 표시 장치.
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