KR20210095048A - 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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박상진
권도형
이철훈
노성진
이준구
박기준
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서는 기재층, 기재층의 상면 상에 배열되며 복수의 볼록부들이 연결된 형상의 테두리를 갖는 센싱 전극들, 및 센싱 전극들 사이에 배치되며 복수의 볼록부들이 연결된 형상의 테두리를 갖는 더미 전극들을 포함한다. 센싱 전극들은 열 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들 및 행 방향으로 배열된 제2 센싱 전극들을 포함한다. 제1 센싱 전극, 제2 센싱 전극 및 더미 전극이 함께 인접한 영역에서의 볼록부는 다른 영역의 볼록부들에 비해 낮은 곡률반경을 갖는다.

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.
상기 터치 센서의 경우, 사용자의 터치 센싱을 위한 금속과 같은 도전 물질을 포함하는 센싱 전극들이 기판 상에 배열될 수 있다. 상기 터치 센서가 디스플레이 장치에 삽입되는 경우, 상기 센싱 전극에 의해 디스플레이 장치에 의해 구현되는 이미지의 품질이 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 센싱 전극이 사용자에게 시인되어 상기 이미지를 교란시킬 수 있다.
따라서, 터치 센서의 전기적 특성뿐만 아니라, 광학적, 시각적 특성을 함께 고려하여, 센싱 전극들을 설계할 필요가 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 광학적, 시각적 특성이 향상된 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
한국공개특허 제2014-0092366호
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적 특성 및 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재층; 상기 기재층의 상면 상에 배열되며 복수의 볼록부들이 연결된 형상의 테두리를 갖는 센싱 전극들; 및 상기 센싱 전극들 사이에 배치되며 복수의 볼록부들이 연결된 형상의 테두리를 갖는 더미 전극들을 포함하며,
상기 센싱 전극들은 열 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들 및 행 방향으로 배열된 제2 센싱 전극들을 포함하고, 상기 제1 센싱 전극, 상기 제2 센싱 전극 및 상기 더미 전극이 함께 인접한 영역에서의 볼록부는 다른 영역의 볼록부들에 비해 낮은 곡률반경을 갖는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 및 상기 제2 센싱 전극을 이격시키는 제1 분리 영역, 상기 제1 센싱 전극 및 상기 더미 전극을 이격시키는 제2 분리 영역, 및 상기 제2 센싱 전극 및 상기 더미 전극을 이격시키는 제3 분리 영역을 더 포함하는, 터치 센서.
3. 위 2에 있어서, 상기 볼록부들은,
상기 제1 분리 영역, 상기 제2 분리 영역 및 상기 제3 분리 영역이 함께 교차하는 영역에 형성된 제1 볼록부; 및 상기 제1 분리 영역, 상기 제2 분리 영역 또는 상기 제3 분리 영역 단독으로 정의되는 제2 볼록부를 포함하는, 터치 센서.
4. 위 3에 있어서, 상기 제1 볼록부는 상기 제2 볼록부보다 낮은 곡률 반경을 갖는, 터치 센서.
5. 위 4에 있어서, 상기 제1 볼록부의 곡률 반경은 0.05 미만인, 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 더미 전극들은,
이웃하는 상기 제1 센싱 전극 및 상기 제2 센싱 전극 사이에 배치된 제1 더미 전극; 및 4개의 센싱 전극들에 의해 둘러싸인 제2 더미 전극을 포함하는, 터치 센서.
7. 위 6에 있어서, 상기 제2 더미 전극은 X자 형상을 갖는, 터치 센서.
8. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들 및 상기 더미 전극의 테두리들은 무정형 파동 형상을 갖는, 터치 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들 내부에 각각 형성된 플로팅 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
10. 위 9에 있어서, 상기 플로팅 전극의 테두리는 무정형 파동 형상을 갖는, 터치 센서.
11. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들의 테두리는 일변이 물결파 형상으로 변형된 정사각형의 가상의 단위 셀들을 적층한 적층 구조를 설정하고, 상기 적층 구조의 테두리들 중 상기 단위 셀의 꼭지점이 위치한 영역들을 라운딩 처리하여 얻어지는, 터치 센서.
12. 위 1에 있어서, 상기 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극들; 및 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 일체로 연결하는 연결부들을 더 포함하는, 터치 센서.
13. 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판 상에 적층된 상술한 실시예들의 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
14. 위 13에 있어서, 상기 윈도우 기판은 최외곽 시인면에 노출된 내마모층을 포함하는, 윈도우 적층체.
15. 위 14에 있어서, 상기 윈도우 기판은 하드코팅층을 더 포함하고, 상기 내마모층은 상기 하드코팅층 상에 적층된, 윈도우 적층체.
16. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 적층된 상술한 실시예들의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서에 있어서, 센싱 전극의 테두리를 복수의 볼록부들이 연결되도록 형성하며, 상기 테두리는 곡률 반경이 상이한 볼록부들을 포함할 수 있다. 이웃하는 센싱 전극들 사이에는 무정형 파동 형상의 테두리를 갖는 더미 전극이 포함될 수 있다.
센싱 전극의 테두리를 실질적으로 무정형으로 형성하여 전극 패턴의 규칙 반복에 따라 발생되는 전극 시인 및 모아레 현상을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 더미 패턴의 단부와 인접한 센싱 전극의 볼록부는 상대적으로 작은 곡률 반경을 가질 수 있다. 이에 따라, 센싱 전극들 및 더미 패턴의 교차부에서 발생하는 전극 시인 현상을 보다 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 전극 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 실시예에 있어서 센싱 전극 및 더미 전극의 테두리를 형성하는 방법을 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.
도 7은 실시예에 있어서, 볼록부의 곡률 반경 형태를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.
본 발명의 실시예들은 센싱 전극들 및 더미 패턴을 포함하며, 전극 시인을 방지하고, 향상된 시각적 특성을 갖는 터치 센서를 제공한다. 또한, 상기 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체 및 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 기재층(100)의 상면에 평행하며 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다.
본 출원에 사용된, "제1", "제2", "행 방향", "열 방향" 등의 용어는 상이한 구성, 방향을 구별하기 위해 상대적으로 사용되는 것이며, 절대적인 순서, 방향을 지칭하는 것이 아니다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다. 예를 들면, 도 1은 탑 브릿지(Top Bridge) 구조의 터치 센서를 예시적으로 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터치 센서는 기재층(100) 및 기재층(100) 상에 배열된 센싱 전극들(110, 120)을 포함할 수 있다.
기재층(100)은 센싱 전극(110, 120) 형성을 위해 베이스 층으로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 센싱 전극(110, 120)이 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용된다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)은 센싱 전극(110, 120)이 직접 형성되는 표시 패널을 지칭할 수도 있다.
예를 들면, 기재층(100)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(100)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 기재층(100)으로 제공될 수도 있다.
센싱 전극들(110, 120)은 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(120)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 120)은 상호 정전 용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동될 수 있도록 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 상기 제1 방향(예를 들면, 열 방향 또는 길이 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(140)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 열이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 전극 열들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(120)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 상기 제2 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(120)은 연결부(125)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극들(120) 및 연결부(125)는 서로 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 센싱 전극들(120) 및 연결부(125)는 동일한 도전막으로부터 함께 패터닝되어 형성되며, 동일 층 혹은 동일 레벨 상에 위치할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 행이 정의되며, 복수의 상기 제2 센싱 전극 행들이 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
기재층(100) 상에 센싱 전극들(110, 120)을 덮는 절연층(130)이 형성될 수 있다. 브릿지 전극(140)은 절연층(130) 상에 배치되어, 예를 들면 절연층(130) 내에 형성된 콘택 영역(145)을 통해 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
절연층(130) 상에는 브릿지 전극(140)을 덮는 패시베이션 층(160)이 형성될 수도 있다.
절연층(130) 및/또는 패시베이션 층(160)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
이웃하는, 센싱 전극들(110, 120) 사이에는 더미 전극(150)이 배치될 수 있다. 더미 전극(150)은 센싱 전극들(110, 120)과 함께 동일 층 또는 동일 레벨(예를 들면, 기재층(100)의 상면)에 위치할 수 있다.
더미 전극(150)은 이웃하는 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(120)의 변들 사이에 배치된 제1 더미 전극(152), 및 이웃하는 4 개의 센싱 전극들(110, 120)에 의해 둘러싸인 제2 더미 전극(154)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 전극(154)은 실질적으로 X자 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 120), 브릿지 전극(140) 및 더미 전극(150)은 각각 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 도전성 산화물은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 120), 브릿지 전극(140) 및 더미 전극(150)은 금속을 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), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC))을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 120), 브릿지 전극(140) 및 더미 전극(150)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층을 포함하는 복층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 120), 브릿지 전극(140) 및 더미 전극(150)은 각각 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 1에서는 탑 브릿지 형태의 터치 센서가 예시적으로 도시되었으나, 상기 터치 센서는 바텀 브릿지(Bottom Bridge) 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 기재층(100) 상에 브릿지 전극(140)이 형성되고, 브릿지 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 콘택홀을 포함하는 절연층(130)이 브릿지 전극(140) 상에 형성될 수 있다. 센싱 전극들(110, 120) 및 더미 전극(150)은 절연층(130) 상에 형성되고, 상기 콘택 홀을 통해 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)은 브릿지 전극(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 전극 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이다. 구체적으로, 도 3은 터치 센서의 브릿지 전극(140) 주변에서의 센싱 전극들(110, 120) 및 더미 전극(150)을 확대 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 센싱 전극들(110, 120)의 테두리는 실질적으로 무정형의 파동 형상을 가질 수 있다. 본 출원에서 사용되는 용어 "무정형"은 일정한 파형이 일정한 주기로 규칙적으로 반복되는 형상에서 벗어난 형상을 의미한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 120) 및 더미 전극(150)의 테두리들은 각각 무정형의 파동 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 전극 테두리의 규칙적인 반복에 따른 전극 시인 현상을 감소시킬 수 있다. 또한, 터치 센서가 실장되는 디스플레이 패널의 화소 구조와의 규칙적 중첩에 따라 발생하는 모아레 현상도 효과적으로 방지할 수 있다.
분리 영역들에 의해 제1 센싱 전극(110), 제2 센싱 전극(120) 및 더미 전극(150)이 분리되며 각각의 테두리가 정의될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 분리 영역(S1)에 의해 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(120)이 서로 분리될 수 있다. 제2 분리 영역(S2)에 의해 제1 센싱 전극(110) 및 더미 전극(150)이 서로 분리될 수 있다. 제3 분리 영역(S3)에 의해 제2 센싱 전극(120) 및 더미 전극(150)이 서로 분리될 수 있다.
센싱 전극들(110, 120)의 테두리는 복수의 볼록부들이 연결되어 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 120)은 곡률 반경이 다른 볼록부들을 포함할 수 있다.
상기 볼록부들은 제1 볼록부(C1) 및 제2 볼록부(C2)를 포함할 수 있다. 제1 볼록부(C1)는 제1 센싱 전극(110), 제2 센싱 전극(120) 및 더미 전극(150)이 함께 인접한 영역에서의 센싱 전극(110, 120)에 포함된 볼록부일 수 있다.
예를 들면, 제1 볼록부(C1)는 제1 분리 영역(S1), 제2 분리 영역(S2) 및 제3 분리 영역(S3)의 교차 영역에서의 센싱 전극(110, 120)의 볼록부일 수 있다.
제2 볼록부(C2)는 제1 분리 영역(S1), 제2 분리 영역(S2) 또는 제3 분리 영역(S3) 만으로 정의된 볼록부일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 볼록부(C1)의 곡률반경은 제2 볼록부(C2)의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 예를 들면, 제1 볼록부(C1)의 곡률반경(R)은 0.05보다 작으며, 제2 볼록부(C2)의 곡률반경은 0.05 이상일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 볼록부(C1)의 곡률반경은 0.01 내지 0.03, 제2 볼록부(C2)의 곡률반경은 0.05 내지 0.2일 수 있다.
더미 전극들(150) 역시 상술한 제1 및 제2 분리 영역들(S2, S3)의 프로파일을 따라 볼록부들을 포함할 수 있다. 더미 전극(150) 역시 상기 분리 영역들(S1, S2, S3)의 교차 영역에서의 볼록부가 다른 볼록부들보다 작은 곡률 반경을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 분리 영역들(S1, S2, S3)의 교차 영역에서 볼록부의 곡률 반경을 상대적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 볼록부가 상기 교차 영역을 충분히 채워 상기 교차 영역 내에 발생하는 빈 공간을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 교차 영역에서 반사율, 굴절률 차이에 따른 전극 시인 현상을 억제할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 120) 사이의 공간에 더미 전극(150)을 추가하여 도전물질이 비어 있는 공간을 감소시켜, 전극 시인 현상을 보다 효과적으로 개선할 수 있다.
도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 부분 확대 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 4를 참조하면, 센싱 전극들(110, 120) 내부에는 플로팅 전극(117, 127)이 형성될 수 있다. 제1 센싱 전극(110) 내부에는 제1 플로팅 전극(117)이 배치되고, 제2 센싱 전극(120) 내부에는 제2 플로팅 전극(127)이 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1 센싱 전극(110) 및 제1 플로팅 전극(117)은 제1 센싱 전극(110) 내부에 형성된 제4 분리 영역(S4)을 통해 서로 이격되어 분리될 수 있다. 제2 센싱 전극(120) 및 제2 플로팅 전극(127)은 제2 센싱 전극(120) 내부에 형성된 제5 분리 영역(S5)을 통해 서로 이격되어 분리될 수 있다.
플로팅 전극들(117, 127)은 센싱 전극들(110, 120)을 통해 형성되는 정전 용량 조절 전극으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 플로팅 전극들(117, 127)의 면적을 조절하여 센싱 전극들(110, 120)에 의해 생성되는 정전 용량을 미세 조절할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 플로팅 전극(117, 127)의 테두리 역시 곡률반경이 상이한 볼록부들을 포함하는 무정형 파동 형상을 가질 수 있다. 따라서, 플로팅 전극(117, 127)을 통해서도 추가적으로 모아레 현상을 저감시킬 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 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.
일부 실시예들에 있어서, 윈도우 기판(230)은 내마모층을 포함할 수 있다. 상기 내마모층은 하드코팅 층 상에 형성되어 윈도우 적층체(250) 혹은 화상 표시 장치의 최외곽 시인면에 노출될 수 있다. 이에 따라, 상기 시인면에서의 스크래치, 오염 등을 차단할 수 있다.
상기 내마모층은 불소화합물 유래 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 불소화합물은 규소 원자 및 상기 규소원자에 결합된 알콕시기 또는 할로겐과 같은 가수분해성 관능기를 더 포함할 수도 있다.
예를 들면, 상기 가수분해성 관능기가 탈수축합반응에 의해 도막을 형성할 수 있으며, 예를 들면 상기 하드코팅층 표면의 활성수소와 반응하여 상기 내마모층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불소화합물은 퍼플루오르알킬기, 퍼플루오르폴리에테르 구조 또는 불소함유폴리올가노실록산 화합물를 포함할 수 있으며, 상기 내마모층은 향상된 발수성을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 내마모층의 두께는 약 1 내지 20nm일 수 있으며, 상기 내마모층의 수접촉각은 약 110 내지 125o일 수 있다.
슬라이딩 접촉각 측정법으로 측정한 접촉각 히스테리시스 및 동적 접촉각은, 각각 3 내지 20o 및 2 내지 55o 일 수 있다.
상기 내마모층은 실란올축합촉매, 산화방지제, 부식방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 항균제, 소취제, 안료, 난연제, 대전방지제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 내마모층 및 상기 하드코팅층은 사이에는 프라이머층이 형성될 수도 있다. 상기 프라이머층 형성을 위한 프라이머제는 폴리아믹산, 에폭시계 화합물 또는 실란 커플링제를 포함할 수 있다. 상기 프라이머제는 자외선경화제, 열경화제, 습기경화제 등과 같은 경화제를 더 포함할 수 있다. 프라이머 층의 두께는 약 0.001 내지 2㎛일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 하드코팅층 상에 프라이머제를 도포, 건조 및 경화시켜 상기 프라이머층을 형성할 수 있다. 이후, 상기 불소계 화합물을 포함하는 내마모 코팅 조성물을 상기 프라이머층 상에 딥코팅, 롤 코팅, 바 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 다이 코팅, 그라비아 코팅 등을 통해 도포할 수 있다. 이후 건조 및/또는 경화 공정을 통해 상기 내마모층을 형성할 수 있다.
상기 내마모층 또는 내마모층-하드코팅 적층체는 윈도우에 직접 형성되거나, 별도의 투명기재 위에 형성된 후 점접제를 이용하여 윈도우에 접합할 수도 있다.
편광층(210)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(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 5에 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 차페할 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 형상 및 구조를 갖는 더미 전극 및 센싱 전극들을 포함하며, 이에 따라 표시 패널(360)에서 구현되는 이미지의 품질의 저하를 감소시키며 향상된 시각적 특성을 구현할 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.
실시예
도 6은 실시예에 있어서 센싱 전극 및 더미 전극의 테두리를 형성하는 방법을 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다. 도 7은 실시예에 있어서, 곡률 반경 형태를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.
도 6을 참조하면, 일변이 한 주기의 물결파(예를 들면, 싸인파)로 변형된 정사각형의 단위 셀들(50)을 설정하고, 상기 단위 셀의 꼭지점들이 어긋나도록 지그재그로 상기 단위 셀들(50)을 수평 방향으로 적층하여 적층 구조의 테두리를 통해 예비 테두리를 형성할 수 있다.
이후, 도 6에 점선 원으로 일부 표시된 바와 같이 단위 셀(50)의 각 꼭지점이 위치한 코너부들을 모두 라운딩 처리할 수 있다. 상기 라운딩 처리된 상기 적층 구조의 예비 테두리가 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 센싱 전극(110, 120)의 테두리로 결정될 수 있다.
구체적으로, COP 기판 상에 금속막(APC 합금막, 두께 500Å)을 증착하고, 도 6을 참조로 설명한 테두리 결정 방법에 의해 분리 영역들을 식각하여 도 3에 도시된 형상의 제1 센싱 전극, 제2 센싱 전극 및 더미 전극을 형성하였다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 분리 영역(S1, S2, S3)의 교차 영역에서의 제1 볼록부(C1)의 곡률 반경은 0.02, 제1 분리 영역(S1) 단독으로 정의되는 제2 볼록부(C2)의 곡률반경은 0.06으로 형성되었다.
비교예
제1 볼록부(C1) 및 제2 볼록부(C2)의 곡률반경을 각각 0.05로 동일하게 형성한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 터치 센서 샘플을 제조하였다.
실험예
실시예 및 비교예의 상기 터치 센서 샘플을 상업적으로 판매되는 모바일 디스플레이 제품으로부터 획득된 디스플레이 패널 테스트 샘플 상에 적층한 후, 상기 디스플레이 패널 테스트 샘플의 너비 방향을 0도로 설정한 후, 시계 방향으로 각도를 부여하면서 상기 터치 센서 샘플을 틸팅 시켰다. 틸팅 각도에 따라 모아레 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)
또한, 실시예 및 비교예의 상기 터치 센서 샘플을 10명의 패널들에게 관찰토록 하고 전극의 시인 여부를 관찰하여 0(전극 미시인)에서 10점(전극 형상 명백히 시인) 사이의 점수를 부여토록 하였다. 10명의 점수를 평균하여 전극 시인 여부를 평가하였다.
모아레 평가 전극 시인 평가
실시예 Lv. 3 5
비교예 Lv. 4 6
표 1을 참조하면, 제1 볼록부의 곡률을 상대적으로 감소시킨 실시예에서 보다 향상된 모아레 및 전극 시인 억제 결과를 획득하였다.
100: 기재층 110: 제1 센싱 전극
120: 제1 센싱 전극 130: 절연층
140: 브릿지 전극 150: 더미 전극
160: 패시베이션 층

Claims (16)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 상면 상에 배열되며 복수의 볼록부들이 연결된 형상의 테두리를 갖는 센싱 전극들; 및
    상기 센싱 전극들 사이에 배치되며 복수의 볼록부들이 연결된 형상의 테두리를 갖는 더미 전극들을 포함하며,
    상기 센싱 전극들은 열 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들 및 행 방향으로 배열된 제2 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 제1 센싱 전극, 상기 제2 센싱 전극 및 상기 더미 전극이 함께 인접한 영역에서의 볼록부는 다른 영역의 볼록부들에 비해 낮은 곡률반경을 갖는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 센싱 전극 및 상기 제2 센싱 전극을 이격시키는 제1 분리 영역, 상기 제1 센싱 전극 및 상기 더미 전극을 이격시키는 제2 분리 영역, 및 상기 제2 센싱 전극 및 상기 더미 전극을 이격시키는 제3 분리 영역을 더 포함하는, 터치 센서.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 볼록부들은,
    상기 제1 분리 영역, 상기 제2 분리 영역 및 상기 제3 분리 영역이 함께 교차하는 영역에 형성된 제1 볼록부; 및
    상기 제1 분리 영역, 상기 제2 분리 영역 또는 상기 제3 분리 영역 단독으로 정의되는 제2 볼록부를 포함하는, 터치 센서.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 볼록부는 상기 제2 볼록부보다 낮은 곡률 반경을 갖는, 터치 센서.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 볼록부의 곡률 반경은 0.05 미만인, 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 더미 전극들은,
    이웃하는 상기 제1 센싱 전극 및 상기 제2 센싱 전극 사이에 배치된 제1 더미 전극; 및
    4개의 센싱 전극들에 의해 둘러싸인 제2 더미 전극을 포함하는, 터치 센서.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 더미 전극은 X자 형상을 갖는, 터치 센서.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들 및 상기 더미 전극의 테두리들은 무정형 파동 형상을 갖는, 터치 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들 내부에 각각 형성된 플로팅 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 플로팅 전극의 테두리는 무정형 파동 형상을 갖는, 터치 센서.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들의 테두리는 일변이 물결파 형상으로 변형된 정사각형의 가상의 단위 셀들을 적층한 적층 구조를 설정하고, 상기 적층 구조의 테두리들 중 상기 단위 셀의 꼭지점이 위치한 영역들을 라운딩 처리하여 얻어지는, 터치 센서.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극들; 및 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 일체로 연결하는 연결부들을 더 포함하는, 터치 센서.
  13. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판 상에 적층된 청구항 1의 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 윈도우 기판은 최외곽 시인면에 노출된 내마모층을 포함하는, 윈도우 적층체.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 윈도우 기판은 하드코팅층을 더 포함하고, 상기 내마모층은 상기 하드코팅층 상에 적층된, 윈도우 적층체.
  16. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층된 청구항 1의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
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