WO2020166882A1 - 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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WO2020166882A1
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touch sensor
sensing electrodes
tilting angle
sensing
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권도형
노성진
박상진
유한태
이준구
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동우화인켐 주식회사
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    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor, a window stack including the same, and an image display device including the same. More specifically, it relates to a touch sensor including a patterned sensing electrode, and a window stack and an image display device including the same.
  • a touch panel or a touch sensor which is an input device that is attached on the display device and allows the user's command to be input by selecting the instruction content displayed on the screen as a human hand or object, is combined with the display device to provide an image display function and Electronic devices with an information input function are being developed.
  • the touch sensor may be stacked on the display panel, and when the sensing electrode of the touch sensor is visually recognized by the user, the image quality of the display device may be deteriorated. In addition, when the sensing electrode overlaps the electrodes and wires of the display panel, the moire pattern may be visually recognized by the user.
  • An object of the present invention is to provide a touch sensor having improved optical properties.
  • An object of the present invention is to provide a window laminate and an image display device including a touch sensor having improved optical properties.
  • Base layer And sensing electrodes disposed on the substrate layer and periodically repeated therein, each having an etched region having a width of 5 to 15 ⁇ m.
  • the etching region is a sine curve, a cosine curve, a conic section, a catenary, a curve of pursuit, a cycloid, and A touch sensor having a curved shape selected from the group consisting of trochoid and cardioid.
  • the tilting angle is 15 to 75 degrees, the touch sensor.
  • the tilting angle is 30 to 60 degrees, the touch sensor.
  • sensing electrodes include first sensing electrodes forming a sensing electrode row; And second sensing electrodes forming a row of sensing electrodes,
  • the etch regions include first etch regions formed in the first sensing electrodes and second etch regions formed in the second sensing electrodes.
  • the sensing electrode row extends obliquely with respect to the width direction of the touch sensor at a first tilting angle, and the sensing electrode row extends obliquely in the longitudinal direction of the touch sensor at a second tilting angle, Touch sensor.
  • the first tilting angle and the second tilting angle is 15 to 75 degrees, respectively, the touch sensor.
  • the sensing electrode column includes a connection part integrally connecting the second sensing electrodes adjacent to each other, and the sensing electrode row further includes a bridge electrode electrically connecting the first sensing electrodes adjacent to each other. Containing, a touch sensor.
  • connection part includes a third etching region formed therein.
  • the sensing electrodes include unit cells surrounded by the etching regions,
  • the dummy pattern has the same shape as the unit cell.
  • Window substrate And a touch sensor stacked on the window substrate and according to the above-described embodiments.
  • Display panel And a touch sensor stacked on the display panel and according to the above-described embodiments.
  • Etch regions having a wavy slit shape may be included inside the sensing electrode of the touch sensor according to embodiments of the present invention. Since the etched regions are included, a moire phenomenon caused by regular overlapping of pixel structures of the display panel under the touch sensor may be suppressed or reduced. Accordingly, it is possible to prevent deterioration in image quality of the image display device due to the insertion of the touch sensor.
  • the etched area may be formed to be inclined at a predetermined tilting angle with respect to the length direction or the width direction of the touch sensor.
  • the sensing electrodes may also be arranged along a direction inclined at the tilting angle. Accordingly, it is possible to more effectively prevent the moiré phenomenon by reducing the regular overlap with the pixel structure.
  • the transmittance of the sensing electrode is improved by the etching region, so that the image quality of the image display device may be further improved.
  • 1 and 2 are plan and cross-sectional views, respectively, illustrating an exemplary electrode structure of a touch sensor.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode structure of a touch sensor.
  • 4 to 6 are partially enlarged plan views illustrating a pattern structure of a sensing electrode according to exemplary embodiments.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a pattern structure of a sensing electrode according to some exemplary embodiments.
  • FIGS. 8 to 15 are plan views illustrating a pattern structure of a sensing electrode according to some exemplary embodiments.
  • 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a window stack and an image display device according to example embodiments.
  • Embodiments of the present invention provide a touch sensor with improved optical characteristics including sensing electrodes having etched regions formed therein.
  • an image display device including the touch sensor and having improved image quality is provided.
  • first direction and second direction two directions that are parallel to the touch sensor or the same plane (eg, the upper surface of the base layer 105) and cross each other are defined as a first direction and a second direction.
  • first direction and the second direction may cross each other perpendicularly.
  • FIG. 1 and 2 are plan and cross-sectional views, respectively, illustrating an exemplary electrode structure of a touch sensor.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an intersection region C shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 exemplarily shows a touch sensor having a top-bridge structure.
  • FIGS. 1 and 2 are provided to describe the arrangement of sensing electrodes of a touch sensor, and the features and scope of the present invention are not defined or limited as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the touch sensor according to embodiments of the present invention may include the configuration and structure shown in FIGS. 1 and 2 except for the arrangement direction of the sensing electrodes and/or the formation and arrangement of the etching region, Some modifications of FIGS. 1 and 2 should also be interpreted as being included in embodiments of the present invention.
  • the touch sensor 100 may include a base layer 105 and sensing electrodes 110 and 130 arranged on the base layer 105.
  • the base layer 105 is used to mean a film-type base material used as a base layer for forming the sensing electrodes 110 and 130 or an object on which the sensing electrodes 110 and 130 are formed.
  • the base layer 105 may refer to a display panel on which the sensing electrodes 110 and 130 are directly formed.
  • the substrate layer 105 may be a substrate or film material commonly used for a touch sensor without particular limitation, and may include, for example, glass, a polymer, and/or an inorganic insulating material.
  • the polymer include 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 Methyl methacrylate (PMMA), and the like.
  • the inorganic insulating material include silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and metal oxide.
  • the layer or film member of the image display device into which the touch sensor is inserted may be provided as the base layer 105.
  • an encapsulation layer or a passivation layer included in the display panel may be provided as the base layer 105.
  • the sensing electrodes 110 and 130 may include first sensing electrodes 110 and second sensing electrodes 130.
  • the sensing electrodes 110 and 130 may be arranged to be driven in a mutual capacitance method.
  • the first sensing electrodes 110 may be arranged along the first direction (eg, a row direction or a width direction). Each of the first sensing electrodes 110 may have an independent island pattern shape, and the first sensing electrodes 110 neighboring in the first direction may be electrically connected to each other by a bridge electrode 115. have.
  • a first sensing electrode row extending in the first direction is defined, and a plurality of the first sensing electrode rows may be arranged along the second direction.
  • the second sensing electrodes 130 may be arranged along the second direction.
  • the second sensing electrodes 130 adjacent to each other in the second direction may be connected to each other by a connection part 135.
  • the second sensing electrodes 130 and the connection part 135 may be integrally connected to each other to be substantially provided as a single member.
  • the second sensing electrodes 130 and the connection part 135 are formed by being patterned together from the same conductive layer, and may be positioned on the same layer or on the same level.
  • a second sensing electrode row extending in the second direction is defined, and a plurality of the second sensing electrode rows may be arranged along the first direction.
  • the sensing electrodes 110 and 130 and/or the bridge electrode 115 may include a metal, an alloy, a metal wire, or a transparent conductive oxide.
  • the sensing electrodes 110 and 130 and/or the bridge electrode 115 are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd) , Chromium (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 an alloy thereof (eg, silver-palladium-copper (APC)). These may be used alone or in combination of two or more.
  • the sensing electrodes 110 and 130 and/or the bridge electrode 115 are, for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), indium zinc tin oxide (IZTO), cadmium
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • CTO cadmium
  • a transparent conductive oxide such as tin oxide (CTO) may be included.
  • the sensing electrodes 110 and 130 and/or the bridge electrode 115 may include a stacked structure of a transparent conductive oxide and a metal.
  • the sensing electrodes 110 and 130 and the bridge electrode 115 may have a three-layer structure of a transparent conductive oxide layer-metal layer-transparent conductive oxide layer.
  • a signal transmission speed may be improved by lowering resistance, and corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • the edges of the sensing electrodes 110 and 130 may have a substantially wavy shape.
  • the moire phenomenon can be more effectively suppressed together with the etching regions formed in the sensing electrodes 110 and 130 to be described later.
  • an insulating layer 120 may be formed on the base layer 105 to at least partially cover the first sensing electrodes 110 and the connection part 135.
  • the bridge electrode 115 may be disposed on the insulating layer 120 to electrically connect the neighboring first sensing electrodes 110 to each other through, for example, a contact hole formed in the insulating layer 120.
  • a passivation layer 150 for protecting the touch sensor may be formed on the insulating layer 120 and the bridge electrode 115.
  • the insulating layer 120 and/or the passivation layer 150 may include an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, or an organic insulating material such as an acrylic resin or a siloxane resin.
  • the touch sensor 100 includes first sensing electrodes 110 and second sensing electrodes 130 regularly arranged in a first direction and a second direction, respectively. can do.
  • a thin film transistor array included in the display panel may also include pixel structures that are regularly arranged in the first and second directions. For example, a plurality of scan lines and data lines intersect, and cell-type pixels may be regularly repeated.
  • overlapping of the sensing electrodes 110 and 130 of the touch sensor 100 and the pixel structure may be periodically repeated, and in this case, optical interference may occur due to the generation of a new spatial frequency.
  • the moire pattern may be observed by the user due to the optical interference, and the image quality of the image display device may be deteriorated.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode structure of a touch sensor.
  • FIG. 3 exemplarily shows an electrode structure of a touch sensor having a bottom-bridge structure.
  • FIGS. 1 and 2 Detailed descriptions of structures/configurations substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 and 2 are omitted.
  • the bridge electrode 115 may be disposed under the sensing electrodes 110 and 130.
  • the bridge electrode 115 may be formed on the base layer 105
  • the insulating layer 120 may be formed on the base layer 105 to partially cover the bridge electrode 115.
  • the insulating layer 120 may include a contact hole partially exposing the upper surface of the bridge electrode 115.
  • the second sensing electrodes 130 may be arranged along the second direction so as not to contact the bridge electrode 115 on the insulating layer 120.
  • the first sensing electrodes 110 may be formed to fill the contact hole on the insulating layer 120 and to be in contact or electrically connected to the bridge electrode 115. Accordingly, the first sensing electrodes 110 adjacent in the first direction maintain insulation from the second sensing electrode 130 and may be electrically connected to each other through the bridge electrode 115.
  • 4 to 6 are partially enlarged plan views illustrating a pattern structure of a sensing electrode according to exemplary embodiments.
  • FIG. 4 is an enlarged view of an electrode structure in the crossing region C shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a region around the bridge electrode 115 of FIG. 4.
  • 6 is an enlarged view of an etching region formed in a sensing electrode.
  • the touch sensor may include first sensing electrodes 110 and second sensing electrodes 130.
  • the second sensing electrodes 130 may be integrally connected to each other through the connection part 135 along the second direction.
  • the first sensing electrodes 110 are arranged to be spaced apart from each other in the first direction, and may be electrically connected to each other through a bridge electrode 115.
  • etching regions 112 and 132 may be formed inside the sensing electrodes 110 and 130.
  • First etching regions 112 may be formed inside the first sensing electrode 110, and second etching regions 132 may be formed inside the second sensing electrode 130.
  • etched region used in the present application may refer to a region or space that has been removed by etching in a predetermined shape inside the conductive layer or conductive pattern. According to example embodiments, the etched region may have a shape such as a slit, a hole, or an opening.
  • the etching regions 112 and 132 may be formed as curved slits.
  • the curved shape of the etching regions 112 and 132 is a sine curve, a cosine curve, a conic section, a catenary, a curve of pursuit, and a cycloid. It may include shapes such as (cycloid), trochoid, cardioid, and the like.
  • the etching regions 112 and 132 may be regularly and repeatedly arranged.
  • the etching regions 112 and 132 may be arranged along sides of a virtual rectangle (eg, a square).
  • the etched regions 112 and 132 may have a shape in which a water wave corresponding to one period is segmented between vertices of a virtual square.
  • the virtual squares may be arranged in a zigzag shape so that the vertices are shifted.
  • a dummy pattern 145 may be formed between the adjacent first sensing electrode 110 and the second sensing electrode 130.
  • the dummy pattern 145 may be defined by an isolation region 142 extending along the peripheries of the first sensing electrode 110 and the second sensing electrode 130.
  • the isolation region 142 may have a waveform that is substantially the same as or similar to the first and second etching regions 112 and 132.
  • the dummy pattern 145 may have a shape substantially the same as or similar to the shape of the conductive pattern inside the sensing electrodes 110 and 130 (for example, a quadrangle in which four sides are transformed into a wave wave).
  • uniformity of the electrode structure in the touch sensor is improved, and it is possible to prevent the electrode from being visually recognized according to the difference in pattern shape for each area.
  • the bridge electrode 115 may cross the connection part 135 included in the second sensing electrode row.
  • a third etching region 137 may be formed inside the connection part 135.
  • the third etching region 137 may have a slit shape extending in the first direction.
  • the bridge electrode 115 may be disposed to overlap the third etching region 137 included in the connection part 135 in a plane direction. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in transmittance due to overlapping of electrodes in the cross region C, and to prevent electrode visibility due to a change in color.
  • etching regions 112 and 132 may be formed inside each of the sensing electrodes 110 and 130. Accordingly, it is possible to suppress or reduce a moire phenomenon caused by regular overlapping of the sensing electrodes 110 and 130 with a pixel structure included in the display panel. For example, a spatial frequency generated by overlapping of the sensing electrodes 110 and 130 and the pixel structure may be suppressed or canceled by the etching regions 112 and 132.
  • the etching regions 112 and 132 are provided as light slits, the moire phenomenon can be more effectively suppressed according to light diffraction or scattering, and the sensing electrodes 110 and 130 can be prevented from being visually recognized by the user.
  • the transmittance of the touch sensor or sensing electrodes 110 and 130 may be improved by the etching regions 112 and 132.
  • a width (or a critical dimension (CD)) of the etched regions 112 and 132 may be in the range of about 5 to 15 ⁇ m. Moire prevention and a slit effect through the above-described etching regions 112 and 132 may be substantially implemented within the width CD range.
  • the width of the etched regions 112 and 132 exceeds about 15 ⁇ m, the above-described moiré prevention effect may not be substantially implemented, and the etched regions 112 and 132 may not function as slits. .
  • the etched regions 112 and 132 When the width of the etched regions 112 and 132 is less than about 5 ⁇ m, the etched regions 112 and 132 having a desired shape and arrangement may not be uniformly formed.
  • the width (CD) of the etched regions 112 and 132 may be about 5 to 12 ⁇ m.
  • the width of the region (for example, the opening) corresponding to the etching regions 112 and 132 in the etching mask is the target width (CD ) Can be formed smaller than.
  • the corresponding region may be designed to have a width of about -1 to -3 ⁇ m (for example, -2 ⁇ m) compared to the target width CD.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a pattern structure of a sensing electrode according to some exemplary embodiments.
  • the X direction may refer to the width direction of the touch sensor or the display panel on which the touch sensors are stacked
  • the Y direction may refer to the length direction of the touch sensor or the display panel.
  • the X and Y directions may be parallel to the touch sensor or the same plane (eg, the upper surface of the base layer 105) and may be perpendicular to each other.
  • the etched regions 112 and 132 may be formed to be inclined at a predetermined tilting angle with respect to the X and/or Y directions.
  • the X direction may correspond to the width direction of the touch sensor or the image display device
  • the Y direction may correspond to the length direction of the touch sensor or the image display device.
  • pixel structures of the image display device may be arranged along the X and Y directions.
  • the etching regions 112 and 132 may extend in a first direction or a second direction.
  • the first direction may be inclined at a first tilting angle ⁇ 1 with respect to the X direction.
  • the second direction may be inclined at a second tilting angle ⁇ 2 with respect to the Y direction.
  • the first and second tilting angles may be adjusted in a range of about 15 to 75 degrees ( o ), respectively. In a preferred embodiment, the first and second tilting angles may be adjusted in a range of about 30 to 60 degrees, respectively.
  • the arrangement direction of the sensing electrodes 110 and 130 may also be tilted with respect to the X and Y directions.
  • the first sensing electrodes 110 may be arranged along the first direction inclined at the first tilting angle ⁇ 1 in the X direction.
  • the second sensing electrodes 130 may be arranged along the second direction inclined at a second tilting angle ⁇ 2 in the Y direction.
  • the first sensing electrode rows extending in the first direction are defined, and a plurality of the first sensing electrode rows may be arranged along the second direction.
  • the second sensing electrode row extending in the second direction is defined, and a plurality of the second sensing electrode rows may be arranged along the first direction.
  • the bridge electrode 115 electrically connecting the neighboring first sensing electrodes 110 may also be tilted, and may extend in the first direction, for example.
  • the width (or critical dimension (CD)) of the etching regions 112 and 132 may be in the range of about 5 to 15 ⁇ m.
  • the width CD of the etched regions 112 and 132 refers to the width in the second direction when the etched regions 112 and 132 extend in the first direction, and the etched regions 112 and 132 When) extends in the second direction, it may refer to the width in the first direction.
  • FIGS. 8 to 15 are plan views illustrating a pattern structure of a sensing electrode according to some exemplary embodiments.
  • each side of an imaginary rectangle or a rhombus-shaped unit cell in which the rectangle is tilted may have a shape transformed into a wave wave corresponding to one period.
  • the unit cells transformed into a wave wave of each side may be repeated while sharing vertices with each other in the sensing electrode. For example, one vertex can be shared by four unit cells.
  • the etched region may have a shape in which a portion of each side of the unit cell shown in FIGS. 8 and 9 is cut off.
  • the etched region may have a cross shape radiating in a wavy shape from a vertex of each unit cell.
  • the etched regions may have a shape transformed into a water wave corresponding to one period over two adjacent sides of a virtual rhombus shape.
  • the unit cell may be defined by two wave-shaped etching regions of opposite phases facing each other.
  • the etched region may have a shape in which a portion of the etched region defining the unit cell of FIG. 12 is cut.
  • the etched regions may include one segment at each side of the virtual diamond.
  • the etched regions may have a shape in which each side of a unit cell having a virtual hexagonal shape is transformed into a wave wave corresponding to one period.
  • Each unit cell may be defined by six etching regions of the same waveform.
  • the unit cells transformed into a wave wave of each side may be repeated while sharing vertices with each other in the sensing electrode. For example, one vertex may be shared by three unit cells.
  • the etched region may have a shape in which a portion of each side of the unit cell of FIG. 14 is cut.
  • each etched region may include three radiation slits having a wavy shape at a vertex of each unit cell.
  • the shapes of the etching region and the unit cell described above are exemplary, and may be appropriately deformed in consideration of the resolution of the patterning process and compatibility with the image display device.
  • 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a window stack and an image display device according to example embodiments.
  • the window stack 250 may include a window substrate 230, a polarizing layer 210, and a touch sensor 200 according to the above-described exemplary embodiments.
  • the window substrate 230 includes, for example, a hard coating film or a glass film (for example, ultra-thin glass (UTG)), and in one embodiment, the periphery of one surface of the window substrate 230
  • a light blocking pattern 235 may be formed thereon.
  • the shading pattern 235 may include, for example, a color printing pattern, and may have a single layer or a multilayer structure.
  • the bezel part or non-display area of the image display device may be defined by the light blocking pattern 235.
  • the polarizing layer 210 may include a coated polarizer or a polarizing plate.
  • the coating polarizer may include a liquid crystal coating layer including a polymerizable liquid crystal compound and a dichroic dye.
  • the polarizing 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 polarizing layer 210 may be directly bonded to the one surface of the window substrate 230 or may be attached through the first adhesive bonding layer 220.
  • the touch sensor 200 may be included in the window stack 250 in the form of a film or panel. In one embodiment, the touch sensor 200 may be coupled to the polarizing layer 210 through the second adhesive layer 225.
  • a window substrate 230, a polarizing layer 210, and a touch sensor 200 may be arranged in the order from the user's viewing side.
  • the sensing electrodes of the touch sensor 200 are disposed under the polarizing layer 210, the electrode visibility phenomenon can be more effectively prevented.
  • the substrate may include, for example, triacetyl cellulose, a cycloolefin, a cycloolefin copolymer, a polynorbornene copolymer, and the like, and preferably, the front phase difference is ⁇ It may be 2.5nm or less.
  • 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 polarizing layer 210 may be arranged in the order from the user's viewing 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 may include 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. I can.
  • a pixel circuit including a thin film transistor TFT may be formed on the panel substrate 300, and an insulating layer may be formed to cover the pixel circuit.
  • the pixel electrode 310 may be electrically connected to, for example, a drain electrode of a TFT on the insulating layer.
  • the pixel defining layer 320 may be formed on the insulating layer to expose the pixel electrode 310 to define a pixel region.
  • a 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.
  • a 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 a cathode of an 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 bonded to each other through the adhesive layer 260.
  • the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer 260 may be greater than the thickness of each of the first and second pressure-sensitive adhesive layers 220 and 225, and the viscoelasticity at -20 to 80 o C may be about 0.2 MPa or less. In this case, noise from the display panel 360 can be shielded, and interfacial stress can be relieved during bending, thereby suppressing damage to the window laminate 250.
  • the viscoelasticity may be about 0.01 to 0.15 MPa.
  • the touch sensor 200 includes a sensing electrode in which an etching region is formed according to the above-described exemplary embodiments. Accordingly, a moire phenomenon due to overlapping with a pixel circuit included in the display panel 360 can be prevented and image quality can be improved.
  • ITO is deposited on the COP substrate and then patterned to each have a thickness of 450 ⁇ , and as shown in FIGS. 4 and 5, first sensing electrodes 110 including wavy etching regions 112 and 132 and Second sensing electrodes 130 are formed.
  • a plurality of touch sensor samples were prepared while changing the width (CD) of the etched region.
  • the touch sensor samples are tilted 45 degrees in the width direction (for example, the first direction) of the display panel test sample as shown in FIG. 7 on the display panel test sample obtained from a commercially available mobile display product. After stacking as much as possible, the moire pattern pattern was observed, and the moire generation level was evaluated in five grades of Lv.
  • the contrast (difference in contrast) and pattern period of the generated moiré pattern were observed by 10 panelists to select the level, and the level values were averaged to evaluate the moire generation level.
  • Lv.3 Low contrast / low frequency (about 4 ⁇ 5mm pattern period)
  • the width direction of the display panel test sample is set to 0 degrees, and then counterclockwise The touch sensor sample was tilted while giving an angle with.

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Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서는 기재층, 및 기재층 상에 배치되며 내부에 주기적으로 반복되며 각각 5 내지 15㎛의 폭을 갖는 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함한다. 식각 영역을 통해 투과율이 향상되며 화상 표시 장치와 광학적 간섭을 감소시킬 수 있다. 상기 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치가 제공된다.

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, 패턴화된 센싱 전극을 포함하는 터치 센서, 및 이를 포함하는 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치에 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 또는 터치 센서가 디스플레이 장치와 결합되어 화상 표시 기능 및 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다.
상기 터치 센서는 디스플레이 패널 상에 적층될 수 있으며, 상기 터치 센서의 센싱 전극이 사용자에게 시인되는 경우, 상기 디스플레이 장치의 이미지 품질이 저하될 수 있다. 또한, 상기 센싱 전극이 상기 디스플레이 패널의 전극, 배선들과 중첩되는 경우 모아레 무늬가 사용자에게 시인될 수도 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 화상 표시 장치와 정합성이 향상된 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 광학적 특성을 갖는 터치 센서를 포함하는 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재층; 및 상기 기재층 상에 배치되며 내부에 주기적으로 반복되며 각각 5 내지 15㎛의 폭을 갖는 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함하는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 센싱 전극 내부에 형성된 슬릿 형상을 갖는, 터치 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역은 사인곡선(sine curve), 코사인곡선(cosine curve), 원뿔곡선(conic section), 현수선(catenary), 추적선(curve of pursuit), 사이클로이드(cycloid), 트로코이드(trochoid) 및 카디오이드(cardioid)로 이루어진 군에서 선택되는 곡선 형상을 갖는, 터치 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역은 가상의 다각형의 꼭지점들 사이에서 연장하는 물결파 형상을 갖는, 터치 센서.
5. 위 4에 있어서, 상기 식각 영역은 일 주기의 물결파가 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
6. 위 1에 있어서, 상기 식각 영역들은 터치 센서의 너비 방향 또는 길이 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 경사진, 터치 센서.
7. 위 6에 있어서, 상기 틸팅 각도는 15 내지 75도인, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 틸팅 각도는 30 내지 60도인, 터치 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 센싱 전극 행을 형성하는 제1 센싱 전극들; 및 센싱 전극 열을 형성하는 제2 센싱 전극들을 포함하고,
상기 식각 영역들은 상기 제1 센싱 전극들 내에 형성된 제1 식각 영역들 및 상기 제2 센싱 전극들 내에 형성된 제2 식각 영역들을 포함하는, 터치 센서.
10. 위 9에 있어서, 상기 센싱 전극 행은 제1 틸팅 각도로 상기 터치 센서의 너비 방향에 대해 경사지게 연장하며, 상기 센싱 전극 열은 제2 틸팅 각도로 상기 터치 센서의 길이 방향에 경사지게 연장하는, 터치 센서.
11. 위 10에 있어서, 상기 제1 틸팅 각도 및 상기 제2 틸팅 각도는 각각 15 내지 75도인, 터치 센서.
12. 위 10에 있어서, 상기 제1 틸팅 각도 및 상기 제2 틸팅 각도는 각각 30 내지 60도인, 터치 센서.
13. 위 9에 있어서, 상기 센싱 전극 열은 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 일체로 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 센싱 전극 행은 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
14. 위 13에 있어서, 상기 연결부는 내부에 형성된 제3 식각 영역을 포함하는, 터치 센서.
15. 위 14에 있어서, 상기 브릿지 전극은 평면 방향에서 상기 연결부의 상기 제3 식각 영역과 중첩되는, 터치 센서.
16. 위 9에 있어서, 이웃하는 상기 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극의 둘레 사이에 형성된 분리 영역들에 의해 정의된 더미 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
17. 위 16에 있어서, 상기 센싱 전극들은 상기 식각 영역들에 의해 둘러싸인 단위 셀들을 포함하며,
상기 더미 패턴은 상기 단위 셀과 동일한 형상을 갖는, 터치 센서.
18. 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판 상에 적층되며 상술한 실시예들에 따른 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
19. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 적층되며 상술한 실시예들에 따른 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
20. 위 19에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 표시 패널의 너비 방향 또는 길이 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 어긋나게 배치되는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서의 센싱 전극 내부에는 예를 들면, 물결 슬릿 형상을 갖는 식각 영역들이 포함될 수 있다. 상기 식각 영역들이 포함되어 터치 센서 하부의 표시 패널의 화소 구조의 규칙적 중첩에 따른 모아레 현상이 억제 또는 감소될 수 있다. 따라서, 터치 센서 삽입에 따른 화상 표시 장치의 이미지 품질 열화를 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 식각 영역은 터치 센서의 길이 방향 또는 너비 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 센싱 전극들 역시 상기 틸팅 각도로 경사진 방향을 따라 배열될 수 있다. 따라서, 상기 화소 구조와의 규칙적 중첩을 감소시켜 모아레 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 식각 영역에 의해 센싱 전극의 투과도가 향상되어 화상 표시 장치의 이미지 품질이 추가적으로 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 터치 센서의 예시적인 전극 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 3은 터치 센서의 전극 구조의 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 부분 확대 평면도들이다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8 내지 도 15는 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 내부에 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함하며 광학적 특성이 향상된 터치 센서를 제공한다. 또한, 상기 터치 센서를 포함하며 이미지 품질이 향상된 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 동일 평면(예를 들면, 기재층(105) 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 1 및 도 2는 각각 터치 센서의 예시적인 전극 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1에 표시된 교차 영역(C)에서의 단면도이다. 도 2에서는 탑-브릿지(Top-Bridge) 구조의 터치 센서를 예시적으로 도시하고 있다.
도 1 및 도 2는 터치 센서의 센싱 전극 배치를 설명하기 위해 제공되며, 본 발명의 특징 및 범위가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 정의되거나 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서는 센싱 전극의 배열 방향 및/또는 식각 영역의 형성 및 배열을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 구성 및 구조를 포함할 수 있으며, 도 1 및 도 2의 일부 변형 역시 본 발명의 실시예들에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
터치 센서(100)는 기재층(105) 및 기재층(105) 상에 배열된 센싱 전극들(110, 130)을 포함할 수 있다.
기재층(105)은 센싱 전극(110, 130) 형성을 위해 베이스 층으로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 센싱 전극(110, 130)이 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용된다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)은 센싱 전극(110, 130)이 직접 형성되는 표시 패널을 지칭할 수도 있다.
예를 들면, 기재층(105)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(105)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 기재층(105)으로 제공될 수도 있다.
센싱 전극들(110, 130)은 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130)은 상호 정전 용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동될 수 있도록 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 상기 제1 방향(예를 들면, 행 방향 또는 너비 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(115)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 행이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 상기 제2 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(130)은 연결부(135)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극들(130) 및 연결부(135)는 서로 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 센싱 전극들(130) 및 연결부(135)는 동일한 도전막으로부터 함께 패터닝되어 형성되며, 동일 층 혹은 동일 레벨 상에 위치할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 열이 정의되며, 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 금속, 합금, 금속 와이어 또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 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.
센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(115)은 투명도전성 산화물 및 금속의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및 브릿지 전극(115)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 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130)의 테두리는 실질적으로 물결 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 후술하는 센싱 전극들(110, 130) 내에 형성된 식각 영역과 함께 모아레 현상을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기재층(105) 상에 제1 센싱 전극들(110) 및 연결부(135)를 적어도 부분적으로 덮는 절연층(120)이 형성될 수 있다. 브릿지 전극(115)은 절연층(120) 상에 배치되어, 예를 들면 절연층(120) 내에 형성된 콘택 홀을 통해 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
절연층(120) 및 브릿지 전극(115) 상에는 상기 터치 센서 보호를 위한 패시베이션 층(150)이 형성될 수도 있다.
절연층(120) 및/또는 패시베이션 층(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 터치 센서(100)는 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 규칙적으로 배열된 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다.
터치 센서(100)가 화상 표시 장치에 적용되는 경우, 표시 패널에 포함된 박막 트랜지스터 어레이(TFT Array) 역시 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 규칙적으로 배열된 화소 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 스캔 라인들 및 데이터 라인들이 교차하며 셀 형태의 화소들이 규칙적으로 반복될 수 있다.
따라서, 터치 센서(100)의 센싱 전극들(110, 130) 및 상기 화소 구조의 중첩이 주기적으로 반복될 수 있으며, 이 경우 새로운 공간 주파수 발생에 따른 광학적 간섭이 초래될 수 있다. 상기 광학적 간섭에 의해 사용자에게 모아레 무늬가 관찰되어 화상 표시 장치의 이미지 품질이 저하될 수 있다.
도 3은 터치 센서의 전극 구조의 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다. 예를 들면, 도 3은 바텀-브릿지(Bottom-Bridge) 구조의 터치 센서의 전극 구조를 예시적으로 도시하고 있다. 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 구조/구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 3을 참조하면, 브릿지 전극(115)은 센싱 전극들(110, 130) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들면, 브릿지 전극(115)은 기재층(105) 상에 형성되며, 절연층(120)은 기재층(105) 상에서 브릿지 전극(115)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있다. 절연층(120)은 브릿지 전극(115)의 상면을 부분적으로 노출하는 콘택 홀을 포함할 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 절연층(120) 상에서 브릿지 전극(115)과 접촉하지 않도록 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 절연층(120) 상에 상기 콘택 홀을 채우며 브릿지 전극(115)과 접촉 또는 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)이 제2 센싱 전극(130)과 절연을 유지하며 브릿지 전극(115)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 부분 확대 평면도들이다.
구체적으로, 도 4는 도 1에 도시된 교차 영역(C)에서의 전극 구조를 확대한 도면이다. 도 5는 도 4의 브릿지 전극(115) 주변 영역을 추가로 확대한 도면이다. 도 6은 센싱 전극 내에 형성된 식각 영역을 확대한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 바와 같이, 터치 센서는 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다. 제2 센싱 전극들(130)은 상기 제2 방향을 따라 연결부(135)를 통해 서로 일체로 연결될 수 있다. 제1 센싱 전극들(110)은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배열되며, 브릿지 전극(115)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 130) 내부에는 식각 영역(112, 132)이 형성될 수 있다. 제1 센싱 전극(110) 내부에는 제1 식각 영역들(112)이 형성되며, 제2 센싱 전극(130) 내부에는 제2 식각 영역들(132)이 형성될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어 "식각 영역"은 도전층 또는 도전 패턴 내부에 소정의 형상으로 식각되어 제거된 영역 또는 공간을 지칭할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 식각 영역은 슬릿(slit), 홀(hole), 개구부(opening) 등의 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 식각 영역들(112, 132)은 곡선 형상의 슬릿으로 형성될 수 있다. 식각 영역들(112, 132)의 상기 곡선 형상은 곡선은 사인곡선(sine curve), 코사인곡선(cosine curve), 원뿔곡선(conic section), 현수선(catenary), 추적선(curve of pursuit), 사이클로이드(cycloid), 트로코이드(trochoid), 카디오이드(cardioid) 등의 형상을 포함할 수 있다.
식각 영역들(112, 132)은 규칙적, 반복적으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 식각 영역들(112, 132)은 가상의 사각형(예를 들면, 정사각형)의 변들을 따라 배열될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 식각 영역들(112, 132)은 가상의 사각형의 꼭지점들 사이에서 일 주기에 해당되는 물결파가 분절된 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 가상의 사각형들은 꼭지점들이 어긋나도록 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
인접하는, 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130) 사이에는 더미 패턴(145) 이 형성될 수 있다. 더미 패턴(145)은 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130)의 둘레를 따라 연장되는 분리 영역(142)에 의해 정의될 수 있다. 분리 영역(142)은 제1 및 제2 식각 영역들(112, 132)과 실질적으로 동일하거나 유사한 파형을 가질 수 있다. 이에 따라, 더미 패턴(145)은 센싱 전극(110, 130) 내부의 도전 패턴 형상과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상(예를 들면, 4개의 변이 물결파로 변형된 사각형)을 가질 수 있다.
따라서, 터치 센서 내의 전극 구조의 균일성이 증진되어, 패턴 형상의 영역별 차이에 따라 전극이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
브릿지 전극(115)은 제2 센싱 전극 열에 포함된 연결부(135)와 교차할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 연결부(135) 내부에는 제3 식각 영역(137)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 제3 식각 영역(137)은 상기 제1 방향으로 연장하는 슬릿 형상을 가질 수 있다.
브릿지 전극(115)은 연결부(135) 내에 포함된 제3 식각 영역(137)과 평면 방향에서 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 교차 영역(C)에서의 전극 중첩에 따른 투과율 저하, 색감 변화에 따는 전극 시인을 방지할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극들(110, 130) 각각의 내부에는 식각 영역들(112, 132)이 형성될 수 있다. 따라서, 센싱 전극들(110, 130)과 디스플레이 패널에 포함된 화소 구조와의 규칙적인 중첩에 따른 모아레 현상을 억제 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및 상기 화소 구조의 중첩에 따라 발생되는 공간 주파수 가 식각 영역들(112, 132)에 의해 억제되거나 상쇄될 수 있다.
또한, 식각 영역들(112, 132)은 광 슬릿으로 제공되어, 광 회절 혹은 산란에 따라 모아레 현상을 보다 효과적으로 억제하며, 센싱 전극들(110, 130)이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 식각 영역들(112, 132)에 의해 터치 센서 또는 센싱 전극들(110, 130)의 투과율이 향상될 수 있다.
도 6을 참조하면, 식각 영역(112, 132)의 폭(또는, 임계 치수(Critical Dimension: CD))는 약 5 내지 15㎛ 범위일 수 있다. 상기 폭(CD) 범위 내에서 상술한 식각 영역(112, 132)을 통한 모아레 방지, 슬릿 효과가 실질적으로 구현될 수 있다.
예를 들면, 식각 영역(112, 132)의 폭이 약 15㎛를 초과하는 경우 실질적으로 상술한 모아레 방지 효과가 구현되지 않을 수 있으며, 식각 영역(112, 132)이 슬릿으로 기능하지 않을 수 있다.
식각 영역(112, 132)의 폭이 약 5㎛ 미만인 경우, 원하는 형상, 배열의 식각 영역들(112, 132)이 균일하게 형성되지 않을 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 식각 영역(112, 132)의 폭(CD)는 약 5 내지 12㎛일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 식각 영역(112, 132) 형성 시 식각 마스크에서의 식각 영역(112, 132)에 대응되는 영역(예를 들면, 개구부)의 폭은 과에칭 발생을 고려하여 타겟 폭(CD)보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 대응 영역은 타겟 폭(CD) 대비 약 -1 내지 -3㎛(예를 들면, -2㎛)의 폭으로 설계될 수 있다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7에서 X 방향은 터치 센서 또는 상기 터치 센서가 적층되는 표시 패널의 너비 방향, Y 방향은 터치 센서 또는 표시 패널의 길이 방향을 지칭할 수 있다. X 방향 및 Y 방향은 터치 센서 또는 동일 평면(예를 들면, 기재층(105) 상면)에 평행하며 서로 수직할 수 있다.
도 7을 참조하면, 식각 영역들(112, 132)은 X 방향 및/또는 Y 방향에 대해 소정의 틸팅(tilting) 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 X 방향은 터치 센서 또는 화상 표시 장치의 너비 방향, Y 방향은 터치 센서 또는 화상 표시 장치의 길이 방향에 해당될 수 있다. 또한, 화상 표시 장치의 화소 구조들이 상기 X 방향 및 Y 방향을 따라 배열될 수 있다.
예를 들면, 식각 영역들(112, 132)은 제1 방향 또는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 방향은 상기 X 방향에 대해 제1 틸팅 각도(θ1)로 경사질 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 Y 방향에 대해 제2 틸팅 각도(θ2)로 경사질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 틸팅 각도는 각각 약 15 내지 75도( o) 범위에서 조절될 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 틸팅 각도는 각각 약 30 내지 60도 범위에서 조절될 수 있다
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130)의 배열 방향 역시 상기 X 방향 및 Y 방향에 대해 틸팅될 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 전극들(110)은 상기 X 방향에 제1 틸팅 각도(θ1)로 경사진 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 제2 센싱 전극들(130)은 상기 Y 방향에 제2 틸팅 각도(θ2)로 경사진 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 방향으로 연장하는 상기 제1 센싱 전극 행이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 또한, 상기 제2 방향으로 연장하는 상기 제2 센싱 전극 열이 정의되며, 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극(115) 역시 틸팅될 수 있으며, 예를 들면, 상기 제1 방향으로 연장할 수 있다.
상술한 바와 같이, 식각 영역들(112, 132) 및/또는 센싱 전극들(110, 130)을 표시 패널에 포함된 화소 배열과 어긋나게 배치함으로써, 상기 표시 패널에 포함된 화소 구조들과의 규칙적 중첩 현상을 보다 완화시켜 모아레 발생을 추가적으로 감소 또는 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 식각 영역(112, 132)의 폭(또는, 임계 치수(CD))은 약 5 내지 15㎛ 범위일 수 있다. 예를 들면, 식각 영역(112, 132)의 폭(CD)은 식각 영역(112, 132)이 상기 제1 방향으로 연장하는 경우 상기 제2 방향으로의 폭을 지칭하며, 식각 영역(112, 132)이 상기 제2 방향으로 연장하는 경우 상기 제1 방향으로의 폭을 지칭할 수 있다.
도 8 내지 도 15는 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극의 패턴 구조를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 식각 영역들은 가상의 직사각형 또는 직사각형이 틸팅된 마름모 모양의 단위 셀의 각 변이 일 주기에 해당되는 물결파로 변형된 형상을 가질 수 있다.
상기 각 변이 물결파로 변형된 단위 셀들은 센싱 전극 내에서 서로 꼭지점들을 공유하며 반복될 수 있다. 예를 들면, 하나의 꼭지점을 4개의 단위셀들이 공유할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 식각 영역은 도 8 및 도 9에 도시된 상기 단위 셀의 각 변의 일부가 절단된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 식각 영역은 각 단위 셀의 꼭지점에서 물결 형상으로 방사되는 십자 형상을 가질 수 있다.
도 12를 참조하면, 식각 영역들은 가상의 마름모 형상의 인접한 두변에 걸쳐 일 주기에 해당하는 물결파로 변형된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 셀은 서로 마주보는 반대 위상의 2개의 물결파 형상의 식각 영역들에 의해 정의될 수 있다.
도 13을 참조하면, 식각 영역은 도 12의 단위 셀을 정의하는 식각 영역의 일부가 절단된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 식각 영역들은 상기 가상의 마름모의 각 변에서 하나의 분절부를 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 식각 영역들은 가상의 육각형 모양의 단위 셀의 각 변이 일 주기에 해당되는 물결파로 변형된 형상을 가질 수 있다. 각 단위 셀은 동일한 파형의 6개의 식각 영역들에 의해 정의될 수 있다.
상기 각 변이 물결파로 변형된 단위 셀들은 센싱 전극 내에서 서로 꼭지점들을 공유하며 반복될 수 있다. 예를 들면, 하나의 꼭지점을 3개의 단위 셀들이 공유할 수 있다.
도 15를 참조하면, 식각 영역은 도 14의 상기 단위 셀의 각 변의 일부가 절단된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 각 식각 영역은 각 단위 셀의 꼭지점에서 물결 형상의 3개의 방사 슬릿을 포함할 수 있다.
상술한 식각 영역 및 단위 셀의 형상들은 예시적인 것이며, 패터닝 공정의 해상도, 화상 표시 장치와의 정합성들을 고려하여 적절히 변형될 수 있다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
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 필름 또는 글래스 필름(예를 들면, 초박형 글래스(Ultra-Thin Glass: UTG))을 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.
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 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 16에 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 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.
터치 센서(200)는 상술한 예시적인 실시예들에 따른 식각 영역이 형성된 센싱 전극을 포함한다. 따라서, 표시 패널(360)에 포함된 화소 회로와의 중첩에 따른 모아레 현상을 방지하며, 이미지 품질을 향상시킬 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.
실험예 1: 식각 영역 CD 변화에 따른 모아레 평가
COP 기판 상에 ITO를 증착 후 패터닝하여 각각 450 Å 두께를 가지며 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 물결 형상의 식각 영역들(112, 132)을 포함하는 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 형성하였다.
도 6에 도시된 바와 같이 식각 영역의 폭(CD)를 변경하면서 복수의 터치 센서 샘플들을 제조하였다.
상기 터치 센서 샘플들을 상업적으로 판매되는 모바일 디스플레이 제품으로부터 획득된 디스플레이 패널 테스트 샘플 상에 도 7에 도시된 바와 같이 식각 영역이 디스플레이 패널 테스트 샘플의 너비 방향(예를 들면 제1 방향)에 45도 틸팅되도록 적층한 후 모아레 패턴 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)
평가 결과는 하기의 표 1에 나타낸다.
Figure PCTKR2020001700-appb-img-000001
표 1을 참조하면, 식각 영역의 폭(CD)의 15㎛까지 모아레 발생이 실질적으로 억제되며, 15㎛을 초과하면서 모아레 현상이 현저히 증가하였다.
실험예 2: 틸팅 각도 변화에 따른 모아레 평가
실험예 1에서의 식각 영역의 폭(CD)이 10㎛로 형성된 터치 센서 샘플을 상기 디스플레이 패널 테스트 샘플 상에 적층한 후, 상기 디스플레이 패널 테스트 샘플의 너비 방향을 0도로 설정한 후, 반시계 방향으로 각도를 부여하면서 상기 터치 센서 샘플을 틸팅 시켰다.
틸팅 각도에 따라 실험예 1에서와 동일한 방법으로 모아레 발생을 평가하였으며, 평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
Figure PCTKR2020001700-appb-img-000002
표 2를 참조하면, 15 내지 75도 범위에서 모아레 발생이 실질적으로 억제되었으며, 30 내지 60도 범위에서 모아레 발생이 보다 효과적으로 방지되었다.

Claims (20)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층 상에 배치되며 내부에 주기적으로 반복되며 각각 5 내지 15㎛의 폭을 갖는 식각 영역들이 형성된 센싱 전극들을 포함하는, 터치 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 센싱 전극 내부에 형성된 슬릿 형상을 갖는, 터치 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역은 사인곡선(sine curve), 코사인곡선(cosine curve), 원뿔곡선(conic section), 현수선(catenary), 추적선(curve of pursuit), 사이클로이드(cycloid), 트로코이드(trochoid) 및 카디오이드(cardioid)로 이루어진 군에서 선택되는 곡선 형상을 갖는, 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역은 가상의 다각형의 꼭지점들 사이에서 연장하는 물결파 형상을 갖는, 터치 센서.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 식각 영역은 일 주기의 물결파가 절단된 형상을 갖는, 터치 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 식각 영역들은 터치 센서의 너비 방향 또는 길이 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 경사진, 터치 센서.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 틸팅 각도는 15 내지 75도인, 터치 센서.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 틸팅 각도는 30 내지 60도인, 터치 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 센싱 전극 행을 형성하는 제1 센싱 전극들; 및
    센싱 전극 열을 형성하는 제2 센싱 전극들을 포함하고,
    상기 식각 영역들은 상기 제1 센싱 전극들 내에 형성된 제1 식각 영역들 및 상기 제2 센싱 전극들 내에 형성된 제2 식각 영역들을 포함하는, 터치 센서.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 센싱 전극 행은 제1 틸팅 각도로 상기 터치 센서의 너비 방향에 대해 경사지게 연장하며,
    상기 센싱 전극 열은 제2 틸팅 각도로 상기 터치 센서의 길이 방향에 경사지게 연장하는, 터치 센서.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 틸팅 각도 및 상기 제2 틸팅 각도는 각각 15 내지 75도인, 터치 센서.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 틸팅 각도 및 상기 제2 틸팅 각도는 각각 30 내지 60도인, 터치 센서.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 센싱 전극 열은 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 일체로 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 센싱 전극 행은 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극을 더 포함하는, 터치 센서.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 연결부는 내부에 형성된 제3 식각 영역을 포함하는, 터치 센서.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 브릿지 전극은 평면 방향에서 상기 연결부의 상기 제3 식각 영역과 중첩되는, 터치 센서.
  16. 청구항 9에 있어서, 이웃하는 상기 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극의 둘레 사이에 형성된 분리 영역들에 의해 정의된 더미 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 센싱 전극들은 상기 식각 영역들에 의해 둘러싸인 단위 셀들을 포함하며,
    상기 더미 패턴은 상기 단위 셀과 동일한 형상을 갖는, 터치 센서.
  18. 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판 상에 적층되며 청구항 1의 터치 센서를 포함하는, 윈도우 적층체.
  19. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층되며 청구항 1의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 식각 영역들은 상기 표시 패널의 너비 방향 또는 길이 방향에 대해 소정의 틸팅 각도로 어긋나게 배치되는, 화상 표시 장치.
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