WO2020159152A1 - 터치 센서, 이를 포함하는 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

터치 센서, 이를 포함하는 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor, a window stack including the same, and an image display device including the same. More particularly, the present invention relates to a touch sensor including sensing electrodes and traces, a window stack including the same, and an image display device including the same.
  • an input device a touch panel or a touch sensor, which is attached to the display device and allows a user to input a command by selecting an instruction displayed on the screen as a human hand or an object, is combined with a display device to display images
  • Electronic devices with information input functions are being developed.
  • the touch sensor may include sensing electrodes for converting a user's touch input into an electrical signal through a change in capacitance, and traces for transmitting the electrical signal to an integrated circuit.
  • One object of the present invention is to provide a touch sensor having improved sensing sensitivity and space efficiency.
  • One object of the present invention is to provide an image display device including a touch sensor having improved sensing sensitivity and space efficiency.
  • One object of the present invention is to provide a window stack including a touch sensor having improved sensing sensitivity and space efficiency.
  • a base layer comprising an active region and a peripheral region; A plurality of sensing channel columns and a plurality of sensing channel rows disposed on the active region of the base layer and extending in a direction intersecting each other; Channel row traces branching from the sensing channel rows and extending on the peripheral region; Channel row traces branching from the sensing channel rows and extending on the peripheral region; And a trace connection for coupling the channel column traces branching from the same sensing channel columns.
  • the channel column traces are first channel column traces extending from one end of each of the sensing channel column, and a second channel branching and extending from the other ends of each of the sensing channel column.
  • a touch sensor comprising thermal traces.
  • the sensing channel row includes first sensing electrodes arranged in a column direction and a sensing electrode connection unit integrally connecting the first sensing electrodes to each other.
  • the trace connection portion and the sensing electrode connection portion is located on the same layer, a touch sensor.
  • sensing channel rows each include second sensing electrodes arranged in a row direction and bridge electrodes electrically connecting neighboring second sensing electrodes.
  • the channel row traces are first channel row traces extending from one end of each of the sensing channel row, and a second channel branching and extending from the other ends of each of the sensing channel row.
  • a touch sensor including row traces.
  • window substrate And a touch sensor according to the above-described embodiments stacked on the window substrate.
  • the touch sensor according to embodiments of the present invention may merge channel row traces branching from the same sensing channel row through the trace connection. Accordingly, the number of traces in the trace aggregation area can be reduced to efficiently accommodate the traces even when the bezel area is reduced.
  • the number of pads in the bonding area may be reduced according to the reduced number of traces, and high-resolution touch sensing may be implemented while sufficiently securing a connection margin in the bonding area.
  • the touch sensor may be applied to an image display device including a large area display area to provide improved sensing sensitivity uniformity and space efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an arrangement of sensing electrodes of a touch sensor according to example embodiments.
  • Fig. 2 is a schematic plan view showing a trace arrangement of a touch sensor according to example embodiments.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a sensing electrode structure and a trace structure of a touch sensor according to example embodiments.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a reduction in the number of pad portions of a touch sensor according to example embodiments.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a trace arrangement of a touch sensor in accordance with some example embodiments.
  • Fig. 6 is a schematic plan view showing a trace arrangement of a touch sensor according to some example embodiments.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a window stack and an image display device according to example embodiments.
  • Embodiments of the present invention provides a touch sensor with improved space efficiency and uniformity in sensing sensitivity by utilizing a trace connection and a trace bridge.
  • a window stack and an image display device including the touch sensor are provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an arrangement of sensing electrodes of a touch sensor according to example embodiments.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a trace arrangement of a touch sensor according to example embodiments.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sensing electrode structure and a trace structure of a touch sensor according to example embodiments.
  • FIG. 3 includes a cross-section taken along line I-I' of FIG. 1 and line II-II' of FIG. 2.
  • FIG. 1 For convenience of description, the arrangement of sensing electrodes in the active region A is illustrated in FIG. 1, and detailed illustration of traces in the peripheral regions P1 to P4 is omitted.
  • the touch sensor may include a base layer 100 and sensing electrodes arranged on the base layer 100.
  • the base layer 100 is used in a sense to encompass a support layer, an interlayer insulating layer, or a film type substrate for forming the sensing electrodes 110 and 130.
  • the base layer 100 may be a film material commonly used in touch sensors without particular limitation, and may include, for example, glass, polymer, and/or inorganic insulating materials.
  • Examples of the polymer cyclic olefin polymer (COP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), poly Allylate (polyallylate), polyimide (PI), cellulose acetate propionate (CAP), polyethersulfone (PES), cellulose triacetate (TAC), polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymer (COC), poly And methyl methacrylate (PMMA).
  • Examples of the inorganic insulating material include silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and metal oxide.
  • a layer or film member of the image display device into which the touch sensor is inserted may be provided as the base layer 100.
  • a layer or film member of the image display device into which the touch sensor is inserted may be provided as the base layer 100.
  • an encapsulation layer or a passivation layer included in the display panel may be provided as the base layer 100.
  • the touch sensor may include an active area A and peripheral areas P1 to P4. Accordingly, the base layer 100 may also include the active region A and the peripheral regions P1 to P4.
  • the sensing electrodes 110 and 130 may be disposed on the upper surface of the base layer 100 of the active region (A). When a user's touch is input on the active area A, a change in capacitance may occur by the sensing electrodes 110 and 130. Accordingly, the physical touch is converted into an electrical signal to perform a predetermined sensing function.
  • the sensing electrodes 110 and 130 may include first sensing electrodes 110 and second sensing electrodes 130.
  • the first sensing electrodes 110 and the second sensing electrodes 130 may be arranged in a direction intersecting each other.
  • the first sensing electrodes 110 and the second sensing electrodes 130 may be located on the same layer on the top surface of the base layer 100.
  • the first sensing electrodes 110 may be arranged along a column direction (eg, Y direction).
  • the first sensing electrodes 110 may be connected along the column direction through the sensing electrode connection unit 115.
  • the sensing electrode connection unit 115 may be integrally connected to the first sensing electrodes 110 to be provided as a substantially single member.
  • a sensing channel row extending in the column direction may be defined.
  • a plurality of the sensing channel columns may be arranged in a row direction (eg, X direction).
  • the second sensing electrodes 130 may be arranged along the row direction. Each of the second sensing electrodes 130 may have a spaced island pattern. The second sensing electrodes 130 neighboring in the row direction may be electrically connected to each other by the bridge electrode 135.
  • a pair of neighboring second sensing electrodes 130 may be electrically connected to each other by the bridge electrode 135 with the sensing electrode connection 115 included in the sensing channel column interposed therebetween.
  • a sensing channel row may be defined by the second sensing electrodes 130 and the bridge electrode 135 connected in a plurality of the row directions. Also, a plurality of the sensing channel rows may be arranged along the column direction.
  • an insulating layer 120 covering the first and second sensing electrodes 110 and 130 is formed, and the bridge electrode 135 penetrates the insulating layer 120 and neighbors the second layer.
  • the sensing electrodes 130 may be connected.
  • the first and second sensing electrodes 110 and 130 are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), and chromium (Cr), respectively. Titanium (Ti), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), Molybdenum (Mo), calcium (Ca), or alloys thereof (eg, silver-palladium-copper (APC)). These may be used alone or in combination of two or more.
  • the first and second sensing electrodes 110 and 130 may have a mesh structure including the metal or alloy.
  • the first and second sensing electrodes 110 and 130 are, for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), indium zinc tin oxide (IZTO), cadmium tin oxide It may also include a transparent conductive material such as (CTO), a silver nanowire (AgNW), a carbon nanotube (CNT), graphene, a conductive polymer, and the like.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • Cadmium tin oxide It may also include a transparent conductive material such as (CTO), a silver nanowire (AgNW), a carbon nanotube (CNT), graphene, a conductive polymer, and the like.
  • the first and second sensing electrodes 110 and 130 may include a stacked structure of transparent conductive oxide and metal.
  • the first and second sensing electrodes 110 and 130 may have a three-layer structure of a transparent conductive oxide layer-metal layer-transparent conductive oxide layer.
  • the signal transmission speed may be improved by lowering the resistance
  • the corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • each of the sensing electrodes 110 and 130 is shown as having a rhombus pattern shape, but the shapes of the sensing electrodes 110 and 130 are considered in consideration of pattern density, consistency with optical characteristics of the image display device, and the like. It can be changed accordingly.
  • the sensing electrodes 110 and 130 may be formed to have a wavy border.
  • the column-direction sensing electrodes are integrally connected by the sensing electrode connection unit and the row-direction sensing electrodes are connected by the bridge electrode, the column direction and the row direction are relative to refer to the other two directions intersecting. And is not intended to limit specific directions.
  • sensing channel rows and sensing channel columns shown in FIG. 1, and the number of sensing electrodes included therein are only partially illustrated for convenience of description, and may be extended according to the area of the active area A.
  • the peripheral area may be defined as an area around the circumference of the active area A.
  • an area surrounding the active area A may be defined as the peripheral area.
  • the peripheral area may include first to fourth peripheral areas P1 to P4.
  • the first peripheral region P1 and the third peripheral region P3 may include two end regions in the column direction.
  • the second peripheral region P2 and the third peripheral region P4 may include two side regions in the row direction.
  • a channel column trace 140 may be branched and extended from each of the sensing channel columns including the first sensing electrodes 110. According to exemplary embodiments, traces may branch out and extend from both ends of each sensing channel row.
  • a first channel row trace 142 is branched from one end of the sensing channel row (the upper end in FIG. 1) to a first peripheral region P1, and the other end of the sensing channel row (FIG.
  • the second channel column trace 144 from the bottom part at 1) may be branched to the third peripheral area P3.
  • the channel row trace 150 may be branched and extended from each of the sensing channel rows including the second sensing electrodes 130. According to exemplary embodiments, traces may branch out and extend from both ends of each sensing channel row.
  • a first channel row trace 152 is branched from one end of the sensing channel row (the left end in FIG. 1) to a second peripheral region P2, and the other of the sensing channel row is
  • the second channel row trace 154 from the end (the right end in FIG. 1) may branch to the fourth peripheral area P4.
  • two traces may be connected from each of a sensing channel row and a sensing channel column. Accordingly, the signal path from the sensing channel row or sensing channel column can be shortened.
  • a variation in sensing sensitivity may occur depending on a distance from a touch point.
  • traces at both ends of the sensing channel it is possible to improve the uniformity of sensing sensitivity by reducing the difference in channel resistance according to the touch position.
  • the third peripheral area P3 may aggregate traces to provide a bonding area for connection with an external connection circuit.
  • first channel column traces 142 may be bent to be distributed from the first peripheral region P1 to the second peripheral region P2 or the fourth peripheral region P4. Thereafter, the first channel column traces 142 may be extended from the second peripheral area P2 and the fourth peripheral area P4 to the third peripheral area P3 to extend.
  • the second channel column traces 144 may directly enter the third peripheral area P3.
  • the first channel row traces 152 may extend from the second peripheral region P2 in the column direction and bend again in the row direction to extend to the third peripheral region P3.
  • the second channel row traces 154 may extend from the fourth peripheral region P4 in the column direction and bend again in the row direction to extend to the third peripheral region P3.
  • first and second channel column traces 142 and 140 and first and second channel row traces 152 and 154 may be aggregated in the third peripheral area P3.
  • the end portions of the traces may be provided as a terminal portion or a pad portion to be electrically connected to the flexible printed circuit board 200.
  • the flexible printed circuit board 200 may be bonded to the conductive intermediate layer by pressing.
  • the flexible printed circuit board 200 may be connected to an external driving circuit, for example, a driving IC chip. Accordingly, signal transmission to the external driving circuit may be performed through traces 140 and 150.
  • an external driving circuit for example, a driving IC chip. Accordingly, signal transmission to the external driving circuit may be performed through traces 140 and 150.
  • the first channel column traces 142 and the first channel row traces 152 may extend together in the column direction.
  • the first channel column traces 142 and the first channel row traces 152 are bent in the row direction, and may be distributed together with the second channel column traces 144. .
  • the channel row traces 142 and 144 connected to the same sensing channel row may be connected to or coupled to each other by the trace connection unit 160.
  • the channel column trace 140 is the second The channel circuit trace 144 may be connected to the flexible circuit board 200 and the external driving circuit. Accordingly, it is possible to stop further extension of the first channel column traces 142, and further reduce the area of the third peripheral area P3 while reducing the wiring density in the third peripheral area P3. .
  • the trace connecting portion 160 extends in the column direction, and the first channel row traces 152 in the third peripheral area P3 by the trace connecting portion 160 may have a cut shape. According to example embodiments, the first channel row traces 152 cut through the first trace bridge 170 may be electrically connected to each other.
  • the first trace bridge 170 is disposed to correspond to the cut area of each first channel row trace 152 to electrically connect the cut first channel row trace 152 portions. Can.
  • One first channel row trace 152 includes cutting regions corresponding to the number of crossing trace connecting parts 160, and first trace bridges 170 can be arranged to correspond to the number of cutting regions. have.
  • the first trace bridge 170 is disposed on the insulating layer 120, and passes through the insulating layer 120 to space the first channel row spaced apart with the trace connecting portion 160 interposed therebetween.
  • the portions 152 may be connected along the row direction.
  • the trace connection part 160 may be located on the same layer or the same level as the sensing electrode connection part 115 (or the first sensing electrode 110) in the active area A.
  • the trace connection part 160 and the sensing electrode connection part 115 may include different conductive materials.
  • the first sensing electrode 110 and the sensing electrode connecting portion 115 may include a transparent conductive oxide such as ITO to improve transmittance in the active region (A).
  • the trace connection unit 160 may include metal to reduce signal transmission resistance.
  • the trace connection part 160 may be formed by patterning from the same metal layer as the first and second channel column traces 142 and 140.
  • the trace connection part 160 may include a conductive layer formed from the same transparent conductive oxide layer as the first sensing electrode 110 and the sensing electrode connection part 115.
  • the trace connection part 160 may further include a metal layer formed on the conductive layer.
  • the traces 140 and 150 and the trace connecting portion 160 are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), and chrome, respectively.
  • Cr titanium (Ti), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), or alloys thereof (eg, silver-palladium-copper (APC)).
  • These may be used alone or in combination of two or more.
  • a plurality of trace connecting parts 160 may correspond to each sensing channel row and be repeatedly disposed.
  • the plurality of trace connecting parts 160 are sequentially connected to different sensing channel columns adjacent to each other, for example, the length may be changed along the row direction (for example, the length is sequentially increased).
  • the second channel row trace 144 may have a shape cut by a trace connection 160 connected to a different adjacent sensing channel row.
  • the cut portions of the second channel heat trace 144 may be electrically connected to each other through the second trace bridge 175.
  • the second trace bridge 175 has a shape substantially the same as or similar to that of the first trace bridge 170, and may be formed through the same patterning process from the same conductive layer.
  • FIG. 2 the arrangement and connection of traces in the second peripheral area P2 and the third peripheral area P3 have been described, but the fourth peripheral area P4 and the third peripheral area P3 are the same as described above.
  • the arrangement and connection of traces can be implemented in a manner.
  • the second channel row traces 154 extending from the fourth peripheral area P4 may be extended to bend into the third peripheral area P3.
  • the second channel row traces 154 in the third peripheral area P3 have a shape cut by the trace connection unit 160, and the second channel row traces 154 by the first trace bridges 170 The cut parts of the can be electrically connected.
  • the trace bridges 170 and 175 and the bridge electrode 135 may each include the above-described metal or alloy.
  • the trace bridges 170 and 175 and the bridge electrode 135 may include a transparent conductive material such as the transparent conductive oxide described above.
  • the trace bridges 170 and 175 and the bridge electrode 135 are located on the same layer or the same level and may include the same conductive material.
  • a passivation layer 180 is formed on the insulating layer 120 to cover the bridge electrode 135 and the trace bridges 170 and 175.
  • the insulating layer 120 and the passivation layer 180 may include an inorganic insulating material such as silicon oxide and silicon nitride, or an organic insulating material such as acrylic resin or siloxane resin.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a reduction in the number of pad portions of a touch sensor according to example embodiments.
  • the traces are bent again in a column direction, for example, and a connection with the flexible printed circuit board 200 may be implemented in a bonding area through the distal end of the traces.
  • the first channel column traces 142 and the second channel column traces 144 are individually aggregated into the bonding area according to a comparative example. Accordingly, the first channel column terminal portion 145 from the first channel column trace 142, the first channel row terminal portion 155 from the first channel row trace 152 and the second channel column trace 144 from the second channel column trace 142. All of the channel column terminal portions 147 are disposed in the bonding region.
  • the first channel column trace 142 is coupled to the corresponding second channel column trace 144 through the trace connection 160. You can ring. Accordingly, in the bonding region, the first channel column trace 142 may be omitted, and signal transmission and electrical connection with the sensing channel column may be implemented only with the second channel column terminal units 147.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a trace arrangement of a touch sensor in accordance with some example embodiments.
  • a guard line 152 may be disposed between some neighboring traces.
  • the guard line 152 may extend in the row direction together with the traces in the third peripheral area P3.
  • guard line 190 may be disposed between neighboring channel column traces and channel row traces. For example, as illustrated in FIG. 5, between the first channel column traces 142 and the first channel row traces 152 adjacent to each other in the column direction, and the second channel column traces 144 adjacent to each other, and Guard lines 190 may be disposed between the first channel row traces 152, respectively.
  • guard line 190 is disposed, for example, noise and interference between the channel row trace and the channel column trace are shielded, so that sensing resolution and reliability can be improved.
  • the guard line 190 may include a cutting area cut by the trace connecting portion 160 extending in the column direction.
  • a guard bridge 195 may be disposed on the cutting area to electrically connect the cut portions of the guard line 190 to each other.
  • the guard bridge 195 may be formed through the same patterning process from the same conductive layer as the trace bridges 170 and 175.
  • Fig. 6 is a schematic plan view showing a trace arrangement of a touch sensor according to some example embodiments.
  • trace bridges 170a and 175a may be formed to repeat the increase or decrease in length along the column direction.
  • the first trace bridges 170a may be alternately arranged with short bridges and long bridges along the column direction.
  • the second trace bridges 175a may also alternately have short bridges and long bridges along the column direction.
  • the trace bridges 170a and 175a are formed in a zigzag form in a planar direction, when forming a contact hole for forming the trace bridges 170a and 175a in the insulating layer 120, an etch margin may be increased. Accordingly, a short circuit between adjacent trace bridges 170a and 175a can be prevented and independent signal transmission can be ensured.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a window stack and an image display device according to example embodiments.
  • the window stack 250 may include a window substrate 230, a polarization layer 210, and a touch sensor 200 according to the exemplary embodiments described above.
  • the window substrate 230 includes, for example, a hard coating film or glass (for example, ultra-thin glass (UTG)) including a flexible resin, and in one embodiment, the window substrate 230 of the A light blocking pattern 235 may be formed on a peripheral portion of one surface
  • the light blocking pattern 235 may include, for example, a color print pattern, and may have a single-layer or multi-layer structure.
  • a bezel area or a non-display area of the image display device may be defined.
  • the polarizing layer 210 may include a coated polarizer or a polarizing plate.
  • the coated polarizer may include a liquid crystal coating layer including a polymerizable liquid crystal compound and a dichroic dye.
  • the polarization layer 210 may further include an alignment layer for imparting alignment to the liquid crystal coating layer.
  • the polarizing plate may include a polyvinyl alcohol-based polarizer and a protective film attached to at least one surface of the polyvinyl alcohol-based polarizer.
  • the polarization layer 210 may be directly bonded to the one surface of the window substrate 230 or may be attached through the first point adhesive layer 220.
  • the touch sensor 200 includes traces and sensing electrodes having a configuration and structure according to the exemplary embodiments described above, and may be included in the window stack 250 in a film or panel form. In one embodiment, the touch sensor 200 may be combined with the polarization layer 210 through the second point adhesive layer 225.
  • the window substrate 230, the polarization layer 210, and the touch sensor 200 may be arranged in order from the user's viewing side.
  • the electrode layer of the touch sensor 200 is disposed under the polarization layer 210, the electrode visibility phenomenon can be more effectively prevented.
  • the touch sensor 200 may be directly transferred onto the window substrate 230 or the polarization layer 210.
  • the window substrate 230, the touch sensor 200, and the polarization layer 210 may be arranged in the order of the user's view side.
  • the image display device may include a display panel 360 and the above-described window stack 250 coupled to the display panel 360.
  • the display panel 360 includes a pixel electrode 310, a pixel defining layer 320, a display layer 330, a counter electrode 340 and an encapsulation layer 350 disposed on the panel substrate 300.
  • a pixel electrode 310 a pixel defining layer 320
  • a display layer 330 a display layer 330
  • a counter electrode 340 and an encapsulation layer 350 disposed on the panel substrate 300.
  • a pixel circuit including a thin film transistor (TFT) is formed on the panel substrate 300, and an insulating layer covering the pixel circuit may be formed.
  • the pixel electrode 310 may be electrically connected to the drain electrode of the TFT, for example, on the insulating film.
  • the pixel defining layer 320 is formed on the insulating layer to expose the pixel electrode 310 to define a pixel area.
  • the display layer 330 is formed on the pixel electrode 310, and the display layer 330 may include, for example, a liquid crystal layer or an organic emission layer.
  • the counter electrode 340 may be disposed on the pixel defining layer 320 and the display layer 330.
  • the counter electrode 340 may be provided as, for example, a common electrode or cathode of the image display device.
  • An encapsulation layer 350 for protecting the display panel 360 may be stacked on the counter electrode 340.
  • the display panel 360 and the window stack 250 may be combined through the point adhesive layer 260.
  • the thickness of the point adhesive layer 260 may be greater than the thickness of each of the first and second point adhesive layers 220 and 225, and the viscoelasticity at -20 to 80 ° C may be about 0.2 MPa or less.
  • the viscoelasticity may be about 0.01 to 0.15MPa.
  • the area of the bezel area can be reduced. Accordingly, the area of the active area or the display area can be relatively increased, and a large-area image display device with improved touch sensing sensitivity uniformity can be implemented.

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Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서는 활성 영역 및 주변 영역을 포함하는 기재층, 기재층의 상기 활성 영역 상에 배치되며 서로 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 센싱 채널 열들 및 복수의 센싱 채널 행들, 센싱 채널 열들로부터 분기되어 주변 영역 상에서 연장하는 채널 열 트레이스들, 센싱 채널 행들로부터 분기되어 상기 주변 영역 상에서 연장하는 채널 행 트레이스들, 및 동일한 센싱 채널 열들로부터 분기되는 채널 열 트레이스들을 커플링하는 트레이스 연결부를 포함한다.

Description

터치 센서, 이를 포함하는 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
본 발명은 터치 센서, 이를 포함하는 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 센싱 전극들 및 트레이스들을 포함하는 터치 센서, 이를 포함하는 윈도우 적층체 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 센서는 사용자의 터치 입력을 정전 용량 변화를 통해 전기적 신호로 변환시키기 위한 센싱 전극들 및 상기 전기적 신호를 집적 회로에 전달하기 위한 트레이스들을 포함할 수 있다.
최근, 화상 표시 장치의 면적이 증가되면서 표시 영역 전체적으로 균일한 고해상도의 터치 센싱 구현이 요청되고 있다. 따라서, 터치 센서에 포함되는 센싱 전극의 수는 증가되고 있다, 그러나, 상대적으로 표시 영역을 제외한 베젤 영역은 감소되면서, 상기 트레이스들이 수용될 수 있는 공간은 감소하고 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있다. 그러나, 대면적 화상 표시 장치에 적합한 센싱 전극들 및 트레이스들의 효율적인 배열에 대해서는 개시하고 있지 않다.
본 발명의 일 과제는 향상된 센싱 감도 및 공간 효율성을 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 센싱 감도 및 공간 효율성을 갖는 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 센싱 감도 및 공간 효율성을 갖는 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체를 제공하는 것이다.
1. 활성 영역 및 주변 영역을 포함하는 기재층; 상기 기재층의 상기 활성 영역 상에 배치되며 서로 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 센싱 채널 열들 및 복수의 센싱 채널 행들; 상기 센싱 채널 열들로부터 분기되어 상기 주변 영역 상에서 연장하는 채널 열 트레이스들; 상기 센싱 채널 행들로부터 분기되어 상기 주변 영역 상에서 연장하는 채널 행 트레이스들; 및 동일한 상기 센싱 채널 열들로부터 분기되는 상기 채널 열 트레이스들을 커플링하는 트레이스 연결부를 포함하는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 채널 열 트레이스들은 상기 센싱 채널 열 각각의 일 단부들로부터 분기되어 연장하는 제1 채널 열 트레이스들 및 상기 센싱 채널 열 각각의 타 단부들로부터 분기되어 연장하는 제2 채널 열 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.
3. 위 2에 있어서, 상기 트레이스 연결부는 동일한 상기 센싱 채널 열로부터 분기되는 상기 제1 채널 열 트레이스 및 상기 제2 채널 열 트레이스를 서로 커플링하는, 터치 센서.
4. 위 3에 있어서, 상기 트레이스 연결부는 상기 제1 채널 열 트레이스 및 상기 제2 채널 열 트레이스와 일체로 연결된, 터치 센서.
5. 위 3에 있어서, 상기 센싱 채널 열은 열 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들, 및 상기 제1 센싱 전극들을 서로 일체로 연결시키는 센싱 전극 연결부를 포함하는, 터치 센서.
6. 위 5에 있어서, 상기 트레이스 연결부 및 상기 센싱 전극 연결부는 동일 층 상에 위치하는, 터치 센서.
7. 위 3에 있어서, 상기 채널 행 트레이스들은 상기 트레이스 연결부와 교차하는 영역에서 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 채널 행 트레이스의 절단부들을 서로 전기적으로 연결시키는 제1 트레이스 브릿지들을 더 포함하는, 터치 센서.
9. 위 8에 있어서, 상기 제2 채널 열 트레이스는 인접한 상기 센싱 채널 열에 연결된 상기 트레이스 연결부와 교차하는 영역에서 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
10. 위 9에 있어서, 상기 제2 채널 열 트레이스의 절단부들을 서로 전기적으로 연결하는 제2 트레이스 브릿지들을 더 포함하는, 터치 센서.
11. 위 10에 있어서, 상기 센싱 채널 행들은 각각 행 방향으로 배열된 제2 센싱 전극들 및 이웃한 상기 제2 센싱 전극들을 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극들을 포함하는, 터치 센서.
12. 위 11에 있어서, 상기 브릿지 전극들, 상기 제1 트레이스 브릿지들 및 상기 제2 트레이스 브릿지들은 동일 층 상에 위치하며 동일한 도전 물질을 포함하는, 터치 센서.
13. 위 10에 있어서, 상기 제1 트레이스 브릿지들 및 상기 제2 트레이스 브릿지들은 열 방향을 따라 길이의 증가 및 감소가 교대로 반복되는, 터치 센서.
14. 위 8에 있어서, 이웃하는 상기 채널 행 트레이스 및 상기 채널 열 트레이스 사이에서 연장하는 가드 라인을 더 포함하는, 터치 센서.
15. 위 14에 있어서, 상기 가드 라인은 상기 트레이스 연결부와 교차하는 영역에서 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
16. 위 15에 있어서, 상기 가드 라인의 절단부들을 서로 전기적으로 연결시키는 가드 브릿지를 더 포함하는, 터치 센서.
17. 위 2에 있어서, 상기 채널 행 트레이스들은 상기 센싱 채널 행 각각의 일 단부들로부터 분기되어 연장하는 제1 채널 행 트레이스들 및 상기 센싱 채널 행 각각의 타 단부들로부터 분기되어 연장하는 제2 채널 행 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.
18. 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판 상에 적층된 상술한 실시예들에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
19. 위 18에 있어서, 상기 윈도우 기판 및 상기 터치 센서 사이, 또는 상기 터치 센서 상에 배치된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
20. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 적층된 상술한 실시예들에 따른 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서는 동일한 센싱 채널 열로부터 분기되는 채널 열 트레이스들을 트레이스 연결부를 통해 병합할 수 있다. 따라서, 트레이스 집합 영역에서의 트레이스들의 개수를 감소시켜 베젤 영역이 감소되는 경우에도 효율적으로 트레이스들을 수용할 수 있다.
또한, 감소된 트레이스들의 개수에 따라 본딩 영역에서의 패드의 개수도 감소시킬 수 있으며, 상기 본딩 영역에서의 연결 마진을 충분히 확보하면서 고해상도의 터치 센싱이 구현될 수 있다.
상기 터치 센서는 대면적 표시 영역을 포함하는 화상 표시 장치에 적용되어 향상된 센싱 감도 균일성 및 공간 효율성을 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극 배열을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 트레이스 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극 구조 및 트레이스 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 패드부 개수의 감소를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 트레이스 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 트레이스 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
본 발명의 실시예들은 트레이스 연결부 및 트레이스 브릿지를 활용하여 공간 효율성 및 센싱 감도 균일성이 향상된 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.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극 배열을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 트레이스 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 센싱 전극 구조 및 트레이스 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1의 I-I' 라인 및 도 2의 II-II' 라인을 따라 절단한 단면을 함께 포함하고 있다.
설명의 편의를 위해, 도 1에서는 활성 영역(A)에서의 센싱 전극들의 배열이 도시되어 있으며, 주변 영역(P1 내지 P4)에서의 트레이스들의 상세한 도시는 생략되었다.
도 1을 참조하면, 상기 터치 센서는 기재층(100) 및 기재층(100) 상에 배열된 센싱 전극들을 포함할 수 있다.
기재층(100)은 센싱 전극들(110, 130) 형성을 위한 지지층, 층간 절연층 또는 필름 타입 기재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 기재 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 기재층(100)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 기재층(100)으로 제공될 수도 있다.
상기 터치 센서는 활성 영역(A) 및 주변 영역(P1 내지 P4)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 기재층(100) 역시 활성 영역(A) 및 주변 영역(P1 내지 P4)을 포함할 수 있다.
센싱 전극들(110, 130)은 활성 영역(A) 부분의 기재층(100)의 상면 상에 배치될 수 있다. 활성 영역(A) 상으로 사용자의 터치가 입력되는 경우 센싱 전극들(110, 130)에 의해 정전 용량 변화가 발생할 수 있다. 이에 따라, 물리적 터치가 전기적 신호로 변환되어 소정의 센싱 기능이 수행될 수 있다.
센싱 전극들(110, 130)은 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다. 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)은 서로 교차하는 방향으로 배열될 수 있다. 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)은 기재층(100)의 상면 상에서 동일 층 상에 위치할 수 있다.
예를 들면, 제1 센싱 전극들(110)은 열 방향(예를 들면, Y 방향)을 따라 배열될 수 있다. 제1 센싱 전극들(110)은 센싱 전극 연결부(115)를 통해 상기 열 방향을 따라 연결될 수 있다. 센싱 전극 연결부(115)는 제1 센싱 전극들(110)과 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다.
복수의 제1 센싱 전극들(110)이 센싱 전극 연결부(115)에 의해 연결됨에 따라 상기 열 방향으로 연장하는 센싱 채널 열이 정의될 수 있다. 또한, 복수의 상기 센싱 채널 열들이 행 방향(예를 들면, X 방향)으로 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 상기 행 방향을 따라 배열될 수 있다. 제2 센싱 전극(130) 각각은 이격된 섬(island) 패턴 형상을 가질 수 있다. 상기 행 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(130)은 브릿지 전극(135)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 상기 센싱 채널 열에 포함된 센싱 전극 연결부(115)를 사이에 두고 이웃하는 한 쌍의 제2 센싱 전극들(130)이 브릿지 전극(135)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 행 방향으로 연결된 제2 센싱 전극들(130) 및 브릿지 전극(135)에 의해 센싱 채널 행이 정의될 수 있다. 또한, 복수의 상기 센싱 채널 행들이 상기 열 방향을 따라 배열될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)을 덮는 절연층(120)이 형성되며, 브릿지 전극(135)은 절연층(120)을 관통하며 이웃하는 제2 센싱 전극들(130)을 연결시킬 수 있다.
제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)은 각각 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), 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. 예를 들면, 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)은 상기 금속 또는 합금을 포함하는 메쉬 구조를 가질 수 있다.
제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)은 각각 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등과 같은 투명 도전성 산화물, 은나노와이어(AgNW), 카본나노튜브(CNT), 그래핀, 전도성 고분자 등과 같은 투명 도전성 재료를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)은 투명도전성 산화물 및 금속의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)은 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 센싱 전극들(110, 130) 각각이 마름모 패턴 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 센싱 전극들(110, 130)의 형상은 패턴 밀도, 화상 표시 장치와의 광학 특성과의 정합성 등을 고려하여 적절히 변경될 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130)은 물결 형상의 테두리를 갖도록 형성될 수도 있다.
도 1에서는 열 방향 센싱 전극들이 센싱 전극 연결부에 의해 일체로 연결되고, 행 방향 센싱 전극들이 브릿지 전극에 의해 연결되는 것으로 도시되었으나, 상기 열 방향 및 행 방향은 교차하는 다른 두 방향을 지칭하기 위해 상대적으로 사용하는 것이며 특정 방향을 한정하는 것이 아니다.
또한, 도 1에 도시된 센싱 채널 행 및 센싱 채널 열의 개수, 및 이에 포함된 센싱 전극들의 개수는 설명의 편의를 위해 일부만을 도시한 것이며, 활성 영역(A)의 면적에 따라 확장될 수 있다.
상기 주변 영역은 활성 영역(A)의 둘레 주변의 영역으로 정의될 수 있다. 예를 들면, 활성 영역(A)의 둘레를 감싸는 영역을 상기 주변 영역으로 정의할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주변 영역은 제1 내지 제4 주변 영역들(P1 내지 P4)을 포함할 수 있다.
제1 주변 영역(P1) 및 제3 주변 영역(P3) 상기 열 방향으로의 두 단부 영역들을 포함할 수 있다. 제2 주변 영역(P2) 및 제3 주변 영역(P4)은 상기 행 방향으로의 두 측부 영역들을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)을 포함하는 상기 센싱 채널 열 각각으로부터 채널 열 트레이스(140)가 분기되어 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 각 센싱 채널 열의 양 말단으로부터 트레이스들이 분기되어 연장할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 채널 열의 일 단부(도 1에서의 상단부)로부터 제1 채널 열 트레이스(142)가 제1 주변 영역(P1)으로 분기되며, 상기 센싱 채널 열의 타 단부(도 1에서의 하단부)로부터 제2 채널 열 트레이스(144)가 제3 주변 영역(P3)으로 분기될 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)을 포함하는 상기 센싱 채널 행 각각으로부터 채널 행 트레이스(150)가 분기되어 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 각 센싱 채널 행의 양 말단으로부터 트레이스들이 분기되어 연장할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 채널 행의 일 단부(도 1에서의 좌측 단부)로부터 제1 채널 행 트레이스(152)가 제2 주변 영역(P2)으로 분기되며, 상기 센싱 채널 행의 타 단부(도 1에서의 우측 단부)로부터 제2 채널 행 트레이스(154)가 제4 주변 영역(P4)으로 분기될 수 있다.
상술한 바와 같이, 하나의 센싱 채널 행 및 센싱 채널 열 각각으로부터 2개의 트레이스들을 연결시킬 수 있다. 따라서, 상기 센싱 채널 행 또는 센싱 채널 열로부터의 신호 경로를 단축시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 터치 센서가 대면적 화상 표시 장치에 적용되는 경우 터치 지점으로부터의 거리에 따라 센싱 감도 편차가 발생할 수 있다. 그러나, 센싱 채널의 양 단부에 각각 트레이스를 배치하여 터치 위치에 따른 채널 저항 차이를 감소시켜 센싱 감도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제3 주변 영역(P3)은 트레이스들이 집합되어 외부 연결 회로와 접속을 위한 본딩 영역을 제공할 수 있다.
예를 들면, 제1 채널 열 트레이스들(142)은 제1 주변 영역(P1)으로부터 제2 주변 영역(P2) 또는 제4 주변 영역(P4)으로 분산되도록 벤딩될 수 있다. 이후, 제1 채널 열 트레이스들(142)은 제2 주변 영역(P2) 및 제4 주변 영역(P4)으로부터 제3 주변 영역(P3)으로 다시 벤딩되어 연장할 수 있다. 제2 채널 열 트레이스들(144)은 바로 제3 주변 영역(P3)으로 진입할 수 있다.
제1 채널 행 트레이스들(152)은 제2 주변 영역(P2)에서 상기 열 방향으로 연장하며 다시 상기 행 방향으로 벤딩되어 제3 주변 영역(P3)으로 연장할 수 있다. 제2 채널 행 트레이스들(154)은 제4 주변 영역(P4)에서 상기 열 방향으로 연장하며 다시 상기 행 방향으로 벤딩되어 제3 주변 영역(P3)으로 연장할 수 있다.
이에 따라, 제3 주변 영역(P3)에서 제1 및 제2 채널 열 트레이스들(142, 140) 및 제1 및 제2 채널 행 트레이스들(152, 154)이 집합될 수 있다. 상기 트레이스들의 말단부들은 단자부 또는 패드부로 제공되어 연성 인쇄 회로 기판(200)과 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들면, 상기 말단부들 상에 이방성 도전 필름(ACF)과 같은 도전성 중개층을 형성한 후, 연성 인쇄 회로 기판(200)을 상기 도전성 중개층 상에 가압을 통해 본딩시킬 수 있다.
연성 인쇄 회로 기판(200)은 예를 들면, 구동 IC칩과 같은 외부 구동 회로와 연결될 수 있다. 따라서, 트레이스들(140, 150)을 통해 상기 외부 구동 회로로의 신호 전달이 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이, 제2 주변 영역(P2)에서는 제1 채널 열 트레이스들(142) 및 제1 채널 행 트레이스들(152)이 함께 상기 열 방향으로 연장할 수 있다. 제3 주변 영역(P3)에서는 제1 채널 열 트레이스들(142) 및 제1 채널 행 트레이스들(152)이 상기 행 방향으로 벤딩되며, 제2 채널 열 트레이스들(144)과 함께 분포할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 동일한 센싱 채널 열에 연결된 채널 열 트레이스들(142, 144)은 트레이스 연결부(160)에 의해 서로 연결 또는 커플링될 수 있다.
트레이스 연결부(160)에 의해 제3 주변 영역(P3)으로 진입한 제1 채널 열 트레이스(142)는 대응되는 제2 채널 열 트레이스(144)와 커플링되므로, 채널 열 트레이스(140)는 제2 채널 열 트레이스(144)를 통해 연성 회로 기판(200) 및 상기 외부 구동 회로와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 채널 열 트레이스들(142)의 추가적인 연장을 중단시킬 수 있으며, 제3 주변 영역(P3)에서의 배선 밀도를 감소시키면서, 제3 주변 영역(P3)의 면적을 보다 축소시킬 수 있다.
트레이스 연결부(160)는 상기 열 방향으로 연장하며, 트레이스 연결부(160)에 의해 제3 주변 영역(P3)에서 제1 채널 행 트레이스들(152)은 절단된 형상을 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 트레이스 브릿지(170)를 통해 절단된 제1 채널 행 트레이스(152)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 제1 채널 행 트레이스(152)의 절단 영역에 대응되도록 제1 트레이스 브릿지(170)가 배치되어 절단된 각 제1 채널 행 트레이스(152) 부분들을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
하나의 제1 채널 행 트레이스(152)는 교차하는 트레이스 연결부들(160)의 개수에 대응되는 절단 영역들을 포함하며, 상기 절단 영역들의 개수에 대응되도록 제1 트레이스 브릿지들(170)이 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 트레이스 브릿지(170)는 절연층(120) 상에 배치되며, 절연층(120)을 관통하여 트레이스 연결부(160)를 사이에 두고 이격된 제1 채널 행 트레이스(152) 부분들을 상기 행 방향을 따라 연결시킬 수 있다.
트레이스 연결부(160)는 활성 영역(A)에서의 센싱 전극 연결부(115)(또는 제1 센싱 전극(110))와 동일 층 또는 동일 레벨에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 트레이스 연결부(160) 및 센싱 전극 연결부(115))(또는 제1 센싱 전극(110))은 서로 다른 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극(110) 및 센싱 전극 연결부(115)는 활성 영역(A) 에서의 투과도 향상을 위해 ITO와 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 트레이스 연결부(160)는 신호 전달 저항 감소를 위해 금속을 포함할 수 있다. 이 경우, 트레이스 연결부(160)는 제1 및 제2 채널 열 트레이스들(142, 140)과 동일한 금속층으로부터 패터닝되어 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 트레이스 연결부(160)는 제1 센싱 전극(110) 및 센싱 전극 연결부(115)와 동일한 투명 도전성 산화물 층으로부터 형성되는 도전층을 포함할 수 있다. 트레이스 연결부(160)는 상기 도전층 상에 형성된 금속층을 더 포함할 수도 있다.
예를 들면, 트레이스들(140, 150) 및 트레이스 연결부(160)는 각각 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), 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.
다시 도 2를 참조하면, 복수의 트레이스 연결부들(160)이 각각의 센싱 채널 열에 대응되며 반복적으로 배치될 수 있다. 복수의 트레이스 연결부들(160)은 순차적으로 인접한 서로 다른 센싱 채널 열과 연결되며, 예를 들면, 상기 행 방향을 따라 길이가 변화할 수 있다(예를 들면, 순차적으로 길이가 증가).
제2 채널 열 트레이스(144)는 인접한 상이한 센싱 채널 열과 연결된 트레이스 연결부(160)에 의해 절단된 형상을 가질 수 있다. 제2 채널 열 트레이스(144)의 절단된 부분들은 제2 트레이스 브릿지(175)를 통해 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제2 트레이스 브릿지(175)는 제1 트레이스 브릿지(170)와 실질적으로 동일하거나 유사한 형상을 가지며, 동일한 도전층으로부터 동일한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 2에서는 제2 주변 영역(P2) 및 제3 주변 영역(P3)에서의 트레이스들의 배열 및 연결을 설명하였으나, 제4 주변 영역(P4) 및 제3 주변 영역(P3)에서도 상술한 바와 같이 동일한 방식으로 트레이스들의 배열 및 연결이 구현될 수 있다.
예를 들면, 제4 주변 영역(P4)으로부터 연장된 제2 채널 행 트레이스들(154)은 제3 주변 영역(P3)으로 벤딩되어 연장할 수 있다. 제3 주변 영역(P3)에서 제2 채널 행 트레이스들(154)은 트레이스 연결부(160)에 의해 절단된 형상을 가지며, 제1 트레이스 브릿지들(170)에 의해 제2 채널 행 트레이스들(154)의 절단된 부분들이 전기적으로 연결될 수 있다.
트레이스 브릿지들(170, 175) 및 브릿지 전극(135)은 각각 상술한 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 트레이스 브릿지들(170, 175) 및 브릿지 전극(135)은 상술한 투명 도전성 산화물 등과 같은 투명 도전성 재료를 포함할 수도 있다.
트레이스 브릿지들(170, 175) 및 브릿지 전극(135)은 동일 층 또는 동일 레벨에 위치하며 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 절연층(120) 상에는 패시베이션 층(180) 형성되어 브릿지 전극(135) 및 트레이스 브릿지들(170, 175)을 덮을 수 있다. 절연층(120) 및 패시베이션 층(180)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 패드부 개수의 감소를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 트레이스들은 예를 들면, 다시 열 방향으로 벤딩되며, 트레이스들의 말단부를 통해 본딩 영역에서 연성 인쇄 회로 기판(200)과 접속이 구현될 수 있다.
도 4의 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 비교예에 따르면 제1 채널 열 트레이스들(142) 및 제2 채널 열 트레이스들(144)이 모두 개별적으로 상기 본딩 영역으로 집합된다. 이에 따라, 제1 채널 열 트레이스(142)로부터 제1 채널 열 단자부(145), 제1 채널 행 트레이스(152)로부터 제1 채널 행 단자부(155) 및 제2 채널 열 트레이스(144)로부터 제2 채널 열 단자부(147)가 모두 상기 본딩 영역 내에 배치된다.
도 4의 우측 도면에 도시된 실시예에 따르면, 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 제1 채널 열 트레이스(142)를 트레이스 연결부(160)를 통해 대응되는 제2 채널 열 트레이스(144)와 커플링 시킬 수 있다. 따라서, 상기 본딩 영역에서는 제1 채널 열 트레이스(142)를 생략시킬 수 있으며, 제2 채널 열 단자부들(147) 만으로 센싱 채널 열과의 신호 전달, 전기적 연결을 구현할 수 있다.
따라서, 상기 본딩 영역에서의 배선 연결 마진을 확보하며 전기적 접속 불량, 인접하는 트레이스들 사이의 기생 커패시턴스 발생 등을 감소시킬 수 있다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 트레이스 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 이웃하는 일부 트레이스들 사이에 가드(guard) 라인(152)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 가드 라인(152)은 제3 주변 영역(P3)에서 상기 트레이스들과 함께 상기 행 방향으로 연장할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 가드 라인(190)은 이웃하는 채널 열 트레이스 및 채널 행 트레이스 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 열 방향으로 서로 이웃하는 제1 채널 열 트레이스(142) 및 제1 채널 행 트레이스(152) 사이, 및 서로 이웃하는 제2 채널 열 트레이스(144) 및 제1 채널 행 트레이스(152) 사이에 가드 라인(190)이 각각 배치될 수 있다.
가드 라인(190)이 배치됨에 따라, 예를 들면 채널 행 트레이스 및 채널 열 트레이스 사이의 노이즈 및 간섭이 차폐되어 센싱 해상도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
가드 라인(190)은 열 방향으로 연장하는 트레이스 연결부(160)에 의해 절단된 절단 영역을 포함할 수 있다. 상기 절단 영역 상에서 가드 브릿지(195)가 배치되어 가드 라인(190)의 절단된 부분들을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
가드 브릿지(195)는 트레이스 브릿지들(170, 175)과 동일한 도전층으로부터 동일한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서의 트레이스 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 트레이스 브릿지들(170a, 175a)은 상기 열 방향으로 따라 길이의 증감이 반복되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 트레이스 브릿지들(170a)은 상기 열 방향을 따라 길이가 짧은 브릿지 및 길이가 큰 브릿지들이 교대로 배치될 수 있다. 제2 트레이스 브릿지들(175a)은 역시 상기 열 방향을 따라 길이가 짧은 브릿지 및 길이가 큰 브릿지들이 교대로 배치될 수 있다.
트레이스 브릿지들(170a, 175a)을 평면 방향에서 지그재그 형태로 형성함에 따라, 절연층(120) 내에 트레이스 브릿지들(170a, 175a) 형성을 위한 콘택 홀 형성 시, 식각 마진을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 인접한 트레이스 브릿지들(170a, 175a) 사이의 단락을 방지하며 독립적 신호 전달을 보장할 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 7을 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 유연성 수지를 포함하는 하드 코팅 필름 또는 글래스(예를 들면, 초박형 글래스(ultra-thin glass: UTG)를 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 베젤 영역 혹은 비표시 영역이 정의될 수 있다.
편광층(210)은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포함할 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 상술한 예시적인 실시예들에 따른 구성 및 구조를 갖는 트레이스들 및 센싱 전극들을 포함하며, 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 7에 도시된 바와 같이, 사용자의 시인측으로부터 윈도우 기판(230), 편광층(210) 및 터치 센서(200) 순으로 배치될 수 있다. 이 경우, 터치 센서(200)의 전극층이 편광층(210) 아래에 배치되므로 전극 시인 현상을 보다 효과적으로 방지할 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, 표시 층(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 oC에서의 점탄성이 약 0.2MPa 이하일 수 있다. 이 경우, 표시 패널(360)로부터의 노이즈를 차폐할 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.
상술한 바와 같이, 터치 센서(200)에 포함되는 일부 트레이스들을 커플링함으로써, 상기 베젤 영역의 면적을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상대적으로 활성 영역 또는 표시 영역의 면적을 증가시킬 수 있으며, 터치 센싱 감도 균일성이 향상된 대면적 화상 표시 장치를 구현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 활성 영역 및 주변 영역을 포함하는 기재층;
    상기 기재층의 상기 활성 영역 상에 배치되며 서로 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 센싱 채널 열들 및 복수의 센싱 채널 행들;
    상기 센싱 채널 열들로부터 분기되어 상기 주변 영역 상에서 연장하는 채널 열 트레이스들;
    상기 센싱 채널 행들로부터 분기되어 상기 주변 영역 상에서 연장하는 채널 행 트레이스들; 및
    동일한 상기 센싱 채널 열들로부터 분기되는 상기 채널 열 트레이스들을 커플링하는 트레이스 연결부를 포함하는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 채널 열 트레이스들은 상기 센싱 채널 열 각각의 일 단부들로부터 분기되어 연장하는 제1 채널 열 트레이스들 및 상기 센싱 채널 열 각각의 타 단부들로부터 분기되어 연장하는 제2 채널 열 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 트레이스 연결부는 동일한 상기 센싱 채널 열로부터 분기되는 상기 제1 채널 열 트레이스 및 상기 제2 채널 열 트레이스를 서로 커플링하는, 터치 센서.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 트레이스 연결부는 상기 제1 채널 열 트레이스 및 상기 제2 채널 열 트레이스와 일체로 연결된, 터치 센서.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 센싱 채널 열은 열 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들, 및 상기 제1 센싱 전극들을 서로 일체로 연결시키는 센싱 전극 연결부를 포함하는, 터치 센서.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 트레이스 연결부 및 상기 센싱 전극 연결부는 동일 층 상에 위치하는, 터치 센서.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 채널 행 트레이스들은 상기 트레이스 연결부과 교차하는 영역에서 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 채널 행 트레이스의 절단부들을 서로 전기적으로 연결시키는 제1 트레이스 브릿지들을 더 포함하는, 터치 센서.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제2 채널 열 트레이스는 인접한 상기 센싱 채널 열에 연결된 상기 트레이스 연결부와 교차하는 영역에서 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 채널 열 트레이스의 절단부들을 서로 전기적으로 연결하는 제2 트레이스 브릿지들을 더 포함하는, 터치 센서.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 센싱 채널 행들은 각각 행 방향으로 배열된 제2 센싱 전극들 및 이웃한 상기 제2 센싱 전극들을 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극들을 포함하는, 터치 센서.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 브릿지 전극들, 상기 제1 트레이스 브릿지들 및 상기 제2 트레이스 브릿지들은 동일 층 상에 위치하며 동일한 도전 물질을 포함하는, 터치 센서.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 트레이스 브릿지들 및 상기 제2 트레이스 브릿지들은 열 방향을 따라 길이의 증가 및 감소가 교대로 반복되는, 터치 센서.
  14. 청구항 8에 있어서, 이웃하는 상기 채널 행 트레이스 및 상기 채널 열 트레이스 사이에서 연장하는 가드 라인을 더 포함하는, 터치 센서.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 가드 라인은 상기 트레이스 연결부와 교차하는 영역에서 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 가드 라인의 절단부들을 서로 전기적으로 연결시키는 가드 브릿지를 더 포함하는, 터치 센서.
  17. 청구항 2에 있어서, 상기 채널 행 트레이스들은 상기 센싱 채널 행 각각의 일 단부들로부터 분기되어 연장하는 제1 채널 행 트레이스들 및 상기 센싱 채널 행 각각의 타 단부들로부터 분기되어 연장하는 제2 채널 행 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.
  18. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판 상에 적층된 청구항 1의 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 윈도우 기판 및 상기 터치 센서 사이, 또는 상기 터치 센서 상에 배치된 편광층을 더 포함하는, 윈도우 적층체.
  20. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층된 청구항 1의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
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