KR20190109854A - 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서는 베이스 층, 베이스 층 상에서 제1 방향을 따라 배열된 제1 센싱 전극들, 베이스 층 상에서 제2 방향을 따라 배열된 제2 센싱 전극들, 제1 센싱 전극들의 상부에 배치되며 평면 방향에서 제1 센싱 전극들을 각각 전체적으로 덮는 제1 보상 전극들, 및 제2 센싱 전극들의 상부에 배치되며 평면 방향에서 제2 센싱 전극들을 각각 전체적으로 덮는 제2 보상 전극들을 포함한다. 보상 전극들에 의해 고해상도를 유지하며 센싱 감도를 향상시킬 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 기술이 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.
또한, 상기 디스플레이 장치의 해상도가 QHD(Quad High Definition), UHD(Ultra High Definition) 등의 수준으로 향상됨에 따라, 상기 터치 센서의 해상도 역시 증가될 필요가 있다.
터치 센서의 센싱 해상도를 향상시키기 위해 센싱 전극들의 임계 치수 및 피치를 감소시켜 전극 밀도가 증가될 수 있다. 이 경우, 각 센싱 전극의 저항이 급격히 증가하여 오히려 센싱 감도가 저하될 수 있으며, 터치 센서 및 화상 표시 장치의 투과율이 열화될 수 있다.
따라서, 센싱 감도 및 투과율을 유지하면서 터치 해상도를 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 전기적, 광학적 특성이 향상된 고해상도 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적, 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적, 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 베이스 층; 상기 베이스 층 상에서 제1 방향을 따라 배열된 제1 센싱 전극들; 상기 베이스 층 상에서 제2 방향을 따라 배열된 제2 센싱 전극들; 상기 제1 센싱 전극들의 상부에 배치되며, 평면 방향에서 상기 제1 센싱 전극들을 각각 전체적으로 덮는 제1 보상 전극들; 및 상기 제2 센싱 전극들의 상부에 배치되며, 평면 방향에서 상기 제2 센싱 전극들을 각각 전체적으로 덮는 제2 보상 전극들을 포함하는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들은 투명 도전성 산화물 층 및 금속 층의 적층 구조를 포함하는, 터치 센서.
3. 위 2에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들은 제1 투명 도전성 산화물 층, 상기 금속 층 및 제2 투명 도전성 산화물 층의 순차 적층 구조를 포함하는 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 보상 전극 및 제2 보상 전극은 투명 도전성 산화물을 포함하는, 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들을 서로 일체로 연결시키는 연장부를 더 포함하는, 터치 센서.
6. 위 5에 있어서, 상기 연장부를 덮는 절연 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
7. 위 6에 있어서, 상기 제2 센싱 전극들과 일체로 연결된 브릿지 부를 더 포함하며, 상기 브릿지 부는 상기 절연 패턴 위로 연장하는, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 제1 보상 전극과 연결되어 상기 연장부를 덮는 보상 연장부를 더 포함하는, 터치 센서.
9. 위 8에 있어서, 상기 보상 연장부는 상기 절연 패턴과 부분적으로 중첩되는, 터치 센서.
10. 위 9에 있어서, 상기 평면 방향에서 상기 절연 패턴 위로 상기 브릿지 부를 사이에 두고 한 쌍의 상기 보상 연장부들이 마주보는, 터치 센서.
11. 위 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들을 덮는 절연층을 더 포함하고,
상기 제1 보상 전극들 및 상기 제2 보상 전극들은 상기 절연층 상에 배치되는, 터치 센서.
12. 위 11에 있어서, 상기 절연층을 관통하여 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제1 보상 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 콘택들; 및
상기 절연층을 관통하여 상기 제2 센싱 전극들 및 상기 제2 보상 전극들을 전기적으로 연결하는 제2 콘택들을 더 포함하는, 터치 센서.
13. 위 12에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극으로부터 연장하는 연장부 또는 돌출부를 더 포함하며, 상기 제1 콘택들 및 상기 제2 콘택들은 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들 상에 배열되며, 상기 연장부 또는 상기 돌출부 상에도 배열되는, 터치 센서.
14. 위 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극 중 적어도 하나는 타원 또는 원 형상을 갖는, 터치 센서.
15. 위 14에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들을 서로 일체로 연결시키며 물결 형상으로 연장하는 연장부를 더 포함하는, 터치 센서
16. 위 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극 중 적어도 하나는 막대 형상을 갖는, 터치 센서.
17. 위 1에 있어서, 상기 제1 보상 전극으로부터 연장되어 상기 제1 센싱 전극 내부에 형성된 개구부를 채우는 제1 충진부; 및
상기 제2 보상 전극으로부터 연장되어 상기 제2 센싱 전극 내부에 형성된 개구부를 채우는 제2 충진부를 더 포함하는, 터치 센서.
18. 윈도우 기판; 및
상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
19. 위 18에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
20. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 적층되며 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서는 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함하는 반투과성 센싱 전극들 및 상기 센싱 전극들의 상부에 배치되는 보상 전극들을 포함할 수 있다. 상기 보상 전극은 아래의 센싱 전극들을 실질적으로 완전히 덮도록 형성하여 센싱 전극들의 치수 및 피치가 감소하더라도 저항 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 높은 센싱 감도를 유지하면서 고 해상도의 터치 센싱을 구현할 수 있다.
상기 보상 전극은 상기 센싱 전극들을 연결시키는 브릿지 전극으로도 기능하며, 저항 감소 및 센싱 전극 연결을 함께 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 터치 센서는 전극 피치가 감소됨에도 저항을 낮추면서도 전극 면적을 확보할 수 있으므로, 지문 센서와 같은 고해상도 센서에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 4 및 도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서들을 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7 및 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
본 발명의 실시예들은 복수의 센싱 전극들, 및 상기 센싱 전극들을 평면방향에서 전체적으로 덮으며 브릿지를 제공하는 보상 전극들을 포함하는 터치센서를 제공한다. 또한, 투과율 및 해상도가 향상된 상기 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치가 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.
첨부된 도면들에서 동일한 평면(예를 들면, 베이스 층의 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 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
구체적으로 도 2 및 도 3은 각각 도 1에 표시된 I-I' 라인 및 II-II' 라인을 따라 터치 센서의 두께 방향으로 절단한 단면도들이다. 설명의 편의를 위해 도 1에서 베이스 층 및 패시베이션 층의 도시는 생략되었다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 터치 센서는 베이스 층(100), 센싱 전극들(110) 및 보상 전극들(130)을 포함할 수 있다.
베이스 층(100)은 센싱 전극(110) 형성을 위한 지지층으로 제공될 수 있다. 본 명세서에서, 베이스 층(100)은 센싱 전극(110)의 하부 부재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 베이스 층(100)은 필름 타입의 부재 또는 기판을 포괄할 수 있으며, 또는 센싱 전극(110)이 형성되는 대상체(예를 들면, 디스플레이 장치의 표시 패널)를 포괄할 수 있다.
베이스 층(100)은 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.
센싱 전극들(110)은 예를 들면, 베이스 층(100)의 상면 상에 배치되며, 제1 센싱 전극들(112) 및 제2 센싱 전극들(118)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극들(112)은 예를 들면, 상기 제1 방향(예를 들면, X 방향)을 따라 배열될 수 있다. 이에 따라, 제1 센싱 전극들(112)에 의해 상기 제1 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 행이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(118)은 예를 들면, 상기 제2 방향(예를 들면, Y 방향)을 따라 배열될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제2 센싱 전극들(118)에 의해 상기 제2 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 열이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
예를 들면, 제1 센싱 전극(112) 및 제2 센싱 전극(118)은 각각 도 1에 도시된 바와 같이 마름모와 같은 다각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 제1 센싱 전극(112) 및 제2 센싱 전극(118)의 형상은 패터닝 공정의 용이성, 원하는 터치 해상도에 따라 적절히 변경될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 복수의 제1 센싱 전극들(112)은 연장부(113)를 통해 물리적, 전기적으로 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 센싱 전극들(112) 및 연장부(113)는 서로 일체로 연결되어, 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 센싱 전극들(118) 각각은 서로 분리된 섬(island) 타입 패턴일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 센싱 전극(118) 각각은 상기 제2 방향으로 돌출된 돌출부(119)를 포함할 수 있다.
제2 센싱 전극들(118)은 절연 패턴(120)을 사이에 두고 상기 제2 방향으로 이격될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 평면 방향에서 이웃하는 제2 센싱 전극들(118) 사이의 연장부가 절연 패턴(120)에 의해 절단되어 돌출부(119)가 형성된 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 돌출부(119)는 생략될 수도 있으며, 예를 들면 마름모 형상의 제2 센싱 전극들(118)이 절연 패턴(120)을 사이에 두고 서로 마주보며 배치될 수 있다.
절연 패턴(120)은 베이스 층(100) 상에서 이웃하는 제2 센싱 전극들(118) 사이의 연장부(113) 부분만 선택적으로 덮는 섬(island) 패턴 형상을 가질 수 있다. 절연 패턴(120)은 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 센싱 전극(110)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속 층의 적층 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱 전극(110)은 베이스 층(100) 상면으로부터 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화물층(50), 금속 층(60) 및 제2 투명 도전성 산화물층(70)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱 전극(110)은 3 중층 구조를 갖는 반 투명 구조를 가질 수 있다.
제1 투명 도전성 산화물층(50) 및 제2 투명 도전성 산화물층(70)은 각각 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 아연 산화물(ZnOx), 인듐 산화물(InOx), 주석 산화물(SnOx), 카드뮴 주석 산화물(CTO), 갈륨-도핑 아연 산화물(GZO), 아연주석산화물(ZTO), 인듐갈륨산화물(IGO) 등과 같은 도전성을 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
금속 층(60)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 텔레늄(Te), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속, 이들 금속의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC))을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 금속 층(60)은 저저항 및 고감도 구현을 위해 APC를 포함하도록 형성될 수 있다.
금속 층(60)이 센싱 전극(110)의 중간에 포함됨에 따라, 센싱 전극(110)을 통한 채널 저항이 감소되어 센싱 감도가 향상되며, 플렉시블 특성이 향상될 수 있다.
또한, 금속 층(60)의 저면 및 상면 상에 각각 제1 투명 도전성 산화물층(50) 및 제2 투명 도전성 산화물층(70)이 배치됨에 따라, 금속 층(60)의 부식, 손상을 방지하면서 터치 센서의 투과율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 센싱 전극(110)은 투명 도전성 산화물층 및 금속층의 적층 구조를 포함하는 예를 들면, 반투과 전극으로 형성되며, 저항을 낮추기 위한 전하 패스를 제공할 수 있다.
연장부(113) 및 돌출부(119) 역시 센싱 전극(110)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다.
보상 전극들(130)은 센싱 전극들(110)의 상부에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 보상 전극들(130)은 평면 방향에서 센싱 전극들(110) 각각을 전체적으로 덮을 수 있다. 보상 전극들(130)은 제1 보상 전극들(132) 및 제2 보상 전극들(138)을 포함할 수 있다.
제1 보상 전극(132)은 각각 제1 센싱 전극(112)을 덮을 수 있다. 복수의 제1 보상 전극들(132)은 제1 센싱 전극들(112)의 배열에 따라 상기 제1 방향으로 배열될 수 있다.
제1 보상 전극(132)은 제1 센싱 전극(112)과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상(예를 들면, 마름모 형상)을 가질 수 있으며, 복수의 제1 보상 전극들(132)이 서로 물리적으로 이격되어 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 보상 전극(132)의 상기 제1 방향으로의 일단부에 보상 연장부(133)가 형성될 수 있다. 보상 연장부(133)는 제1 보상 전극(132)과 실질적으로 일체로 연결되며, 아래의 제1 센싱 전극(112)과 연결된 연장부(113)와 중첩될 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보상 연장부(133)는 절연 패턴(120)의 상면과 부분적으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 방향으로 인접하는 서로 다른 제1 보상 전극들(132)에 연결된 보상 연장부들(133)은 절연 패턴(120)의 상면 상에서 상기 제1 방향으로 이격될 수 있다.
제2 보상 전극(138)은 각각 제2 센싱 전극(118)을 덮을 수 있다. 복수의 제2 보상 전극들(138)은 제2 센싱 전극들(118)의 배열에 따라 상기 제2 방향으로 배열될 수 있다. 제2 보상 전극(138)은 제2 센싱 전극(118)과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상(예를 들면, 마름모 형상)을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 보상 전극들(138)은 브릿지 부(135)를 통해 상기 제2 방향을 따라 연속적으로 서로 연결될 수 있다. 브릿지 부(135)는 제2 보상 전극(138)과 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로서 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 브릿지 부(135)는 절연 패턴(120) 상에서 상기 제2 방향으로 연장하며 제2 보상 전극들(138)을 서로 물리적, 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 브릿지 부(135)는 절연 패턴(120)의 중앙부를 가로지르며 연장하고, 브릿지 부(135)를 사이에 두고 한 쌍의 보상 연장부(133)가 서로 마주볼 수 있다. 상술한 바와 같이, 보상 연장 부(133)는 아래의 연장부(113)를 평면 방향에서 완전히 덮으며 절연 패턴(120)과 부분적으로 중첩될 수 있다.
보상 연장부(133)가 연장부(113)를 완전히 덮도록 형성됨으로써, 제1 보상 전극(132) 형성을 위한 식각 공정 시, 제1 센싱 전극(112) 또는 연장부(113)가 단선되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 보상 연장부(133) 및 브릿지 부(135)가 절연 패턴(120)과 중첩되도록 형성함으로써, 절연 패턴(120) 주변에서의 정전 용량 형성이 촉진되어 터치 센싱 감도가 향상될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 절연 패턴(120)은 도 1에 도시된 바와 같이, 브릿지 부(135)에 대해 마주보는 한 쌍의 제2 보상 전극들(138)의 단부들까지 중첩되도록 연장될 수 있다. 따라서, 상기 정전 용량 형성이 가능한 영역이 보다 확장될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보상 전극들(132, 138)은 센싱 전극들(112, 118)과 직접 접촉할 수 있다. 또한, 보상 전극들(132, 138)은 절연 패턴(120)과 직접 접촉할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 보상 전극들(130)이 센싱 전극들(110)을 전체적으로 덮도록 형성함으로써, 채널 저항을 감소시켜 충분한 센싱 감도를 확보할 수 있다.
예를 들면, 지문 센서 레벨의 고해상도 터치 센서의 경우, 지문의 골과 융의 대응되도록 센싱 전극들의 피치가 설정된다. 이 경우 센싱 전극 피치가 약 50 내지 150um 수준으로 감소하며, 센싱 전극들 사이의 정전 용량 값 역시 예를 들면, 약 1 내지 1,000 fF으로 현저하게 감소할 수 있다. 이에 따라, 화상 표시 장치와 같은 휴대용 기기 자체의 신호나 주변 노이즈에 따라 노이즈 대 신호 비율(SNR) 이 낮아져 실질적인 고해상도의 지문 센싱이 구현되지 못할 수 있다.
또한, 센싱 전극 저항을 낮추기 위해 투과율이 낮은 재질이 사용될 수 있고, 정전 용량 값을 확보하기 위해 전극의 면적을 확장하는 경우 투과율은 더욱 열화될 수 있다
그러나, 상술한 본 발명의 실시예들에 따르면 보상 전극들(130)을 센싱 전극들(110)과 전기적으로 연결되며 센싱 전극들(110)보다 넓은 면적으로 형성함으로써, 피치, 너비 감소에 따른 채널 저항 증가를 완충, 감소시킬 수 있다. 따라서, 지문 센서와 같은 고해상도 센서의 정전 용량 값의 저하를 방지하여 충분한 센싱 면적을 확보할 수 있다.
또한, 보상 전극(130)은 센싱 전극(110)과 실질적으로 병렬로 연결되어 저항을 더욱 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 보상 전극들(130)은 상술한 ITO와 같은 투명 도전성 산화물을 포함하도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 보상 전극들(130)을 통해 터치 센서의 투과율 역시 보상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 서로 이격된 제2 센싱 전극들(118)을 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지부(135)가 제2 보상 전극(138)과 함께 형성될 수 있다(예를 들면, 동일한 식각 공정을 통해). 따라서, 별도의 브릿지 전극 또는 브릿지 패턴 형성 없이, 전기적 인터커넥션을 구현하면서 채널 저항 감소, 투과율 향상 효과를 함께 구현할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 각 센싱 전극들(110)을 관통하는 개구부가 형성되며, 상기 각 개구부 내에는 보상 전극들(130)이 충진된 충진부(82, 88)가 형성될 수 있다.
제1 센싱 전극(112) 내부에는 제1 보상 전극(132)으로부터 제1 충진부(82)가 형성될 수 있다. 제2 센싱 전극(118) 내부에는 제2 보상전극(138)으로부터 제2 충진부(88)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 반투과 구조를 갖는 센싱 전극(110) 내부에 상기 개구부를 형성하고, ITO와 같은 투명 도전성 산화물을 포함하는 충진부(82, 88)를 상기 개구부 내에 형성하여, 상기 터치 센서의 투과율을 보다 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 개구부 또는 충진부(82, 88)는 센싱 전극(110)과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상(예를 들면, 평면 상에서 마름모 형상)을 가질 수 있다.
도 4 및 도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서들을 나타내는 개략적인 평면도들이다. 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략되며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호가 사용된다.
도 4를 참조하면, 상기 터치 센서는 제1 센싱 전극(212) 및 제2 센싱 전극(218)을 포함하는 센싱 전극들(210)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 보상 전극들(130)은 센싱 전극들(210) 상부에 배치되며, 평면 방향에서 센싱 전극들(210)을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(210)은 타원 형상 또는 원 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극(212)은 상기 제1 방향의 장축을 갖는 타원 형상을 가지며, 제2 센싱 전극(218)은 상기 제2 방향의 장축을 갖는 타원 형상을 가질 수 있다. 각 센싱 전극(210)의 배열 방향에 따라 장축을 배열하여 채널 및 센싱 신호의 흐름을 촉진할 수 있다.
또한, 센싱 전극(210)의 테두리가 곡선 형상을 가짐에 따라 터치 센서 아래의 디스플레이 패널 또는 박막 트랜지스터(TFT) 패널에 포함된 전극들과의 규치적인 중첩에 따른 모아레 현상을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 센싱 전극(212)에 연결된 연장부(213)는 물결 형상으로 연장될 수 있으며, 이에 따라 상기 모아레 현상을 추가적으로 억제할 수 있다. 또한, 제2 센싱 전극(218)에 연결된 돌출부(219) 역시 물결 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 보상 전극들(130) 역시 곡선 테두리를 포함하는 타원 또는 원 형상으로 패터닝될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 각 센싱 전극들(210) 내부에는 개구부들이 형성되고, 상기 개구부들 내부에 보상 전극들(130)로부터 충진부들(81, 87)이 형성될 수 있다. 충진부들(81, 87)은 센싱 전극들(210)과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상(예를 들면, 타원 형상)을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 센싱 전극들(110) 중 적어도 일부는 상대적으로 폭이 좁은 막대(bar) 형상을 가질 수도 있다.
예를 들면, 제1 센싱 전극(112)는 도 1을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 제2 센싱 전극(117)은 제2 보상 전극(138)에 덮힌 막대 형상을 가질 수 있다.
제2 센싱 전극(117)을 막대 형상으로 형성하여, 투과율을 향상시킬 수 있으며, 전극 패턴 치수를 보다 감소시킬 수 있다. 또한, 제2 센싱 전극(117)을 덮는 제2 보상 전극(138)을 통해 채널 저항 증가를 완충할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 센싱 전극(112) 내에는 제1 센싱 전극(112)을 관통하는 개구부가 형성되며, 상기 개구부를 채우는 제1 충진부(82)가 제1 보상 전극(132)으로부터 형성될 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 7 및 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도들이다. 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
구체적으로, 도 7 및 도 8은 각각 도 6에 표시된 I-I' 라인 및 II-II' 라인을 따라 터치 센서의 두께 방향으로 절단한 단면도들이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 같이, 제1 보상 전극(132) 및 제2 보상 전극(138)을 포함하는 보상 전극들(130)이 제1 센싱 전극(112) 및 제2 센싱 전극(118)을 포함하는 센싱 전극들(110)을 평면 방향에서 덮도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110) 및 보상 전극들(130) 사이에는 절연층(140)이 배치되고, 절연층(140)을 관통하는 콘택들(132a, 138a)을 통해 센싱 전극들(110) 및 보상 전극들(130)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
절연층(140)은 예를 들면, 베이스 층(100) 상에서 센싱 전극들(110)을 전체적으로 덮는 오버코팅 층 또는 평탄화층으로 제공될 수 있다. 절연층(140)은 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 포함하도록 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 절연층(140) 형성 후, 절연층(140)을 부분적으로 식각하여 센싱 전극들(110)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 이후, 상기 콘택 홀들을 채우는 보상 전극층을 절연층(140) 상에 형성한 후, 상기 보상 전극층을 패터닝할 수 있다. 이에 따라, 보상 전극들(130) 및 콘택들(132a, 138a)가 실질적으로 동시에 일괄적으로 형성될 수 있다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 보상 전극(132)은 제1 콘택(132a)을 통해 제1 센싱 전극(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 보상 전극(138)은 제2 콘택(138a)을 통해 제2 센싱 전극(118)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하나의 보상 전극(130) 및 하나의 센싱 전극(110) 사이에 복수의 콘택들이 배치될 수 있다. 따라서, 보상 전극(130) 및 센싱 전극(110) 사이의 접촉 저항을 감소시켜 저항 증가 보상 효과를 증폭할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 콘택들(132a, 138a)은 각 센싱 전극(130)의 꼭지점 영역 마다 형성될 수 있다. 또한, 제1 콘택(132a)은 제1 센싱 전극(112)에 연결된 연장부(113) 상에도 형성될 수 있다. 제2 콘택(138a)은 제2 센싱 전극(118)과 연결된 돌출부(119) 상에도 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 콘택들(132a, 138a)은 센싱 전극(110)을 관통하는 개구부 내에 형성된 충진부(82, 88) 주변에 배열될 수 있다. 예를 들면, 충진부들(82, 88)은 보상 전극들(130)로부터 연장되어 각각 절연층(140) 및 센싱 전극(110)을 관통할 수 있다. 복수의 제1 콘택들(132a)이 제1 충진부(82) 주변에 배열되어 제1 보상 전극(132) 및 제1 센싱 전극(112)을 서로 전기적으로 연결시키며, 복수의 제2 콘택들(138a)이 제2 충진부(88) 주변에 배열되어 제2 보상 전극(138) 및 제2 센싱 전극(118)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 6에 도시된 콘택들의 배열은 예시적인 것이며, 채널 저항 감소 및 패턴 치수를 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서는 라미네이션 또는 전사 공정을 통해 형성될 수 있다.
예를 들면, 캐리어 기판 상에 상술한 터치 센서를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극 열 및 센싱 전극 행으로부터 각각 트레이스가 형성되고, 상기 트레이스와 연결되는 패드 전극이 상기 터치 센서의 주변부에 더 형성될 수 있다.
이후, 상기 캐리어 기판으로부터 상기 터치 센서가 박리되어 보호 필름으로 전사될 수 있다. 이 경우, 베이스 층(100)은 상기 캐리어 기판과의 박리를 촉진하기 위한 분리층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 열 경화 및/또는 광 경화 공정을 더 수행하여, 상기 터치 센서의 기계적 강도를 증가시킬 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.
또한, 본 발명은 전술한 터치 센서 또는 터치 스크린 패널을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
도 9는 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 9에 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.
상기 화상 표시 장치의 해상도가 증가함에 따라, 상기 화소 영역의 치수도 감소하며, 터치 센서에 포함되는 전극들의 피치, 치수 역시 감소될 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이 보상 전극을 활용하여 고해상도를 유지하면서 낮은 채널 저항, 투과율이 향상된 센싱 구조를 형성하면서, 고 감도 센싱을 위한 전극 면적 및 정전 용량 값이 유지된 터치 센서를 상기 화상 표시 장치에 구현시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 터치 센서는 고해상도 지문 센서로서 효과적으로 적용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어, 센싱 전극들(110, 210) 및 보상 전극들(130)은 상기 표시 패널과의 중첩에 의한 모아레 현상을 감소시키기 위해 상기 표시 패널의 화소 영역(또는 픽셀)의 형상 및 배열에 매칭되도록 배열 및 패턴화될 수 있다.
100: 베이스 층 110: 센싱 전극
112: 제1 센싱 전극 113: 연장부
118: 제2 센싱 전극 120: 절연 패턴
130: 보상 전극 132: 제1 보상 전극
132a: 제1 콘택 133: 보상 연장부
135: 브릿지 부 138: 제2 보상 전극
138a: 제2 콘택

Claims (20)

  1. 베이스 층;
    상기 베이스 층 상에서 제1 방향을 따라 배열된 제1 센싱 전극들;
    상기 베이스 층 상에서 제2 방향을 따라 배열된 제2 센싱 전극들;
    상기 제1 센싱 전극들의 상부에 배치되며, 평면 방향에서 상기 제1 센싱 전극들을 각각 전체적으로 덮는 제1 보상 전극들; 및
    상기 제2 센싱 전극들의 상부에 배치되며, 평면 방향에서 상기 제2 센싱 전극들을 각각 전체적으로 덮는 제2 보상 전극들을 포함하는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들은 투명 도전성 산화물 층 및 금속 층의 적층 구조를 포함하는, 터치 센서.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들은 제1 투명 도전성 산화물 층, 상기 금속 층 및 제2 투명 도전성 산화물 층의 순차 적층 구조를 포함하는 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 보상 전극 및 제2 보상 전극은 투명 도전성 산화물을 포함하는, 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들을 서로 일체로 연결시키는 연장부를 더 포함하는, 터치 센서.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 연장부를 덮는 절연 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 센싱 전극들과 일체로 연결된 브릿지 부를 더 포함하며,
    상기 브릿지 부는 상기 절연 패턴 위로 연장하는, 터치 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 보상 전극과 연결되어 상기 연장부를 덮는 보상 연장부를 더 포함하는, 터치 센서.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 보상 연장부는 상기 절연 패턴과 부분적으로 중첩되는, 터치 센서.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 평면 방향에서 상기 절연 패턴 위로 상기 브릿지 부를 사이에 두고 한 쌍의 상기 보상 연장부들이 마주보는, 터치 센서.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들을 덮는 절연층을 더 포함하고,
    상기 제1 보상 전극들 및 상기 제2 보상 전극들은 상기 절연층 상에 배치되는, 터치 센서.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 절연층을 관통하여 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제1 보상 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 콘택들; 및
    상기 절연층을 관통하여 상기 제2 센싱 전극들 및 상기 제2 보상 전극들을 전기적으로 연결하는 제2 콘택들을 더 포함하는, 터치 센서.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극으로부터 연장하는 연장부 또는 돌출부를 더 포함하며,
    상기 제1 콘택들 및 상기 제2 콘택들은 상기 제1 센싱 전극들 및 상기 제2 센싱 전극들 상에 배열되며, 상기 연장부 또는 상기 돌출부 상에도 배열되는, 터치 센서.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극 중 적어도 하나는 타원 또는 원 형상을 갖는, 터치 센서.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 센싱 전극들을 서로 일체로 연결시키며 물결 형상으로 연장하는 연장부를 더 포함하는, 터치 센서
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극 중 적어도 하나는 막대 형상을 갖는, 터치 센서.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 보상 전극으로부터 연장되어 상기 제1 센싱 전극 내부에 형성된 개구부를 채우는 제1 충진부; 및
    상기 제2 보상 전극으로부터 연장되어 상기 제2 센싱 전극 내부에 형성된 개구부를 채우는 제2 충진부를 더 포함하는, 터치 센서.
  18. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판의 일면 상에 적층된 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 윈도우 기판의 상기 일면 상에 적층된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
  20. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층되며 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체를 포함하는, 화상 표시 장치.
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