触摸传感器和包括该触摸传感器的图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种触摸传感器和包括该触摸传感器的图像显示装置。更具体地，本发明涉及一种包括感测电极和迹线的触摸传感器以及包括该触摸传感器的图像显示装置。

背景技术

随着信息技术的发展，对具有更薄尺寸、轻重量、高功耗效率等的显示装置的各种需求日益增加。显示装置可以包括平板显示装置，例如液晶显示(LCD)装置、等离子显示面板(PDP)装置、电致发光显示装置、有机发光二极管(OLED)显示装置等。

还开发了能够通过用手指或输入工具选择显示在屏幕上的指令来输入用户的方向的触摸面板或触摸传感器。触摸面板或触摸传感器可以与显示装置结合，从而可以在一个电子装置中实现显示和信息输入功能。例如，如韩国专利申请公开No.2014-0092366中所公开的，近来开发了与包括触摸传感器的触摸屏面板结合的各种图像显示装置。

随着显示装置的分辨率提高至例如，QHD(四倍高清)级别、UHD(超高清)级别等，还需要触摸传感器的高分辨率。此外，随着诸如指纹感测的各种感测功能近来也应用于显示装置，用于实现指纹感测的具有精细间距的感测电极和迹线可以以高集成度被包括在触摸传感器中。

然而，例如，随着迹线密度的增加，相邻迹线之间的裕量可减小，并且可能发生信号干扰。此外，当施加来自例如弯曲操作的机械应力时，迹线可能容易损坏，从而导致不良感测。

因此，需要开发能够实现高分辨率感测功能同时保持机械和电可靠性的触摸传感器。

发明内容

【技术问题】

根据本发明的一个方面，提供一种具有改进的机械、电气和操作可靠性的触摸传感器。

根据本发明的一个方面，提供一种具有改进的机械、电气和操作可靠性的窗口堆叠结构。

根据本发明的一个方面，提供一种包括具有改进的机械、电气和操作可靠性的触摸传感器的显示装置。

【技术方案】

(1)一种触摸传感器，包括：基层；第一电极层，所述第一电极层设置在所述基层上；和第二电极层，所述第二电极层设置在所述基层上，所述第二电极层设置在与所述第一电极层不同的层，

其中所述第一电极层包括：多个第一感测电极行，所述多个第一感测电极行在平行于所述基层的顶表面的第一方向上延伸；和第一迹线，所述第一迹线从每个所述第一感测电极行中分支出来并交替地分布在所述基层的两个侧部上，

其中所述第二电极层包括：多个第二感测电极列，所述多个第二感测电极列在平行于所述基层的顶表面且与所述第一方向相交的第二方向上延伸；和第二迹线，所述第二迹线从所述第二感测电极列分支出来。

(2)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中所述第一迹线交替地连接至所述第一感测电极行的一个端部以及另一个端部。

(3)根据上述(2)所述的触摸传感器，其中，每个第一迹线的宽度满足以下式1:

[式1]

0.1P≤W1<2P

(在式中，W1表示所述第一迹线的宽度，P表示所述第一感测电极行的间距)。

(4)根据上述(1)所述的触摸传感器，还包括中间迹线，所述中间迹线电连接至每个所述第一迹线。

(5)根据上述(4)所述的触摸传感器，其中，所述中间迹线包括连接至每个所述第一迹线并沿所述第一方向延伸的第一部分、以及从所述第一部分弯曲并沿所述第二方向延伸的第二部分。

(6)根据上述(5)所述的触摸传感器，其中，所述中间迹线的所述第一部分的宽度大于所述中间迹线的所述第二部分的宽度。

(7)根据上述(6)所述的触摸传感器，其中，所述中间迹线的所述第一部分的宽度满足以下式1：

[式1]

0.1P≤W1<2P

(在式1中，W1表示所述中间迹线的所述第一部分的宽度，P为所述第一感测电极行的间距)。

(8)根据上述(4)所述的触摸传感器，还包括绝缘层，所述绝缘层形成在所述基层上并形成在所述第一电极层和所述第二电极层之间。

(9)根据上述(8)所述的触摸传感器，其中，所述中间迹线和所述第二电极层设置在同一层。

(10)根据上述(9)所述的触摸传感器，还包括触点，所述触点贯穿所述绝缘层以将所述中间迹线与所述第一迹线彼此连接。

(11)根据上述(9)所述的触摸传感器，其中，所述中间迹线与所述第二迹线的端接端部一起组装在所述绝缘层的一个端部上。

(12)根据上述(11)所述的触摸传感器，还包括覆盖层，所述覆盖层形成在所述中间迹线和所述第二迹线的所述端接端部上。

(13)根据上述(12)所述的触摸传感器，其中，所述覆盖层包含透明导电氧化物。

(14)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述第一感测电极行包括沿所述第一方向彼此连接的多个第一感测单元电极，并且所述第二感测电极列包括沿所述第二方向彼此连接的多个第二感测单元电极。

(15)根据上述(14)所述的触摸传感器，其中，所述第一感测单元电极和所述第二感测单元电极中的每一者的薄层电阻为0.05-10Ω/□。

(16)根据上述(14)所述的触摸传感器，其中，所述第一感测单元电极和所述第二感测单元电极中的每一者具有100μm或更小的宽度，并且所述第一感测单元电极和所述第二感测单元电极被提供作为指纹感测电极。

(17)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述第一感测电极行包括沿所述第一方向延伸且彼此平行地连接的多个第一子电极线，并且所述第二感测电极列包括沿所述第二方向延伸且彼此平行连接的多个第二子电极线。

(18)根据上述(17)所述的触摸传感器，还包括汇合部，所述汇合部将所述第一子电极线彼此连接以限定所述第一感测电极行，并且将所述第二子电极线彼此连接以限定所述第二感测电极列，其中所述第一迹线和所述第二迹线从每个所述汇合部延伸。

(19)一种窗口堆叠结构，包括:窗口基板；和根据上述实施方式的触摸传感器。

(20)一种图像显示装置，包括：显示面板；和堆叠在所述显示面板上的根据上述实施方式的触摸传感器。

[技术效果]

根据本发明的实施方式，从感测电极分支的迹线可以交替地分布在触摸传感器的两个侧部的外围区域中以增加相邻迹线之间的间隙或间距。因此，可以保持预定间距同时增加迹线的数量或集成度，以实现高分辨率和高可靠性的触摸传感器。

在示例性实施方式中，感测电极和迹线可以以双层结构形成，并且下部迹线可以使用接触件组装在与上迹线的水平相同的水平上。因此，可以容易地执行通过例如柔性印刷电路板的电气连接，同时实现精细间距和高分辨率的感测结构。

在示例性实施方式中，触摸传感器可以用作诸如指纹传感器的高分辨率感测结构。

附图说明

图1是示出根据示例性实施方式的触摸传感器的示意性俯视平面图。

图2和图3是示出根据示例性实施方式的触摸传感器的示意性横截面图。

图4是示出根据一些示例性实施方式的触摸传感器的局部放大俯视平面图。[47]图5是示出根据一些示例性实施方式的触摸传感器的局部放大俯视平面图。[48]图6是示出根据示例性实施方式的窗口堆叠结构和图像显示装置的示意性横截面图。

具体实施方式

根据本发明的示例性实施方式，提供一种触摸传感器，其包括多个感测电极和迹线，并且通过感测电极和迹线的构造提供了高分辨率和可靠性感测。此外，提供了一种包括触摸传感器的图像显示装置。

在下文中，将参考附图详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，提供参考附图描述的这些实施方式是为了进一步理解本发明的精神，并且要保护的主题不解释为限于附图中公开的那些内容。

在附图中，将平行于基层100的上表面并且彼此交叉的两个方向被定义为第一方向和第二方向。第一方向和第二方向可以彼此垂直。例如，第一方向可对应于宽度方向或X方向，而第二方向可对应于长度方向或Y方向。

本申请中的术语“触摸传感器”用于涵盖可以通过用户手指或工具的触摸以及通过对用户指纹形状的识别来产生信号的传感器。

图1是示出根据示例性实施方式的触摸传感器的示意性俯视平面图。图2和图3是示出根据示例性实施方式的触摸传感器的示意性横截面图。

图2是沿触摸传感器的厚度方向沿着图1的线I-I'截取的横截面图1。图3是沿触摸传感器的厚度方向沿着图1的线II-II'截取的横截面图。为了描述方便，在图1中省略了绝缘层的图示。

参考图1至图3，触摸传感器可以包括基层100和布置在基层100上的电极层110和140。

基层100用于包括用作形成电极层110和140的支撑层的膜型基板、绝缘夹层或供在其上形成电极层110和140的对象。在一些实施方式中，基层100可以指直接形成有电极层110和140的显示面板。

例如，基层100可以包括通常用于触摸传感器的膜材料而没有特别限制，并且可以包括例如玻璃、柔性聚合物和/或无机绝缘材料。聚合物的示例可包括环烯烃聚合物(COP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙基化物、聚酰亚胺(PI)、醋酸丙酸纤维素(CAP)、聚醚砜(PES)、三醋酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。无机绝缘材料的示例可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属氧化物等。

电极层110和140可以包括第一电极层110和第二电极层140。第一电极层110和第二电极层140可以设置在不同的水平或不同的层。在示例性实施方式中，第二电极层140可以设置在第一电极层110的上层。

在示例性实施方式中，如图2和图3所示，第一电极层110可以形成在基层100的上表面上。可以在基层100上形成绝缘层120以覆盖第一电极层110。第二电极层140可以形成在绝缘层120上。

绝缘层120可以包括诸如氧化硅或氮化硅的无机绝缘材料，或者诸如丙烯酸树脂或硅氧烷系树脂的有机绝缘材料。例如，绝缘层120可以通过诸如旋涂、狭缝涂布等涂布工艺或诸如喷墨印刷、胶版印刷等印刷工艺形成。绝缘层120也可以通过诸如化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺等的沉积工艺形成。

第一电极层110和第二电极层140可以包括银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、铬(Cr)、钛(Ti)、钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钒(V)、铁(Fe)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)或其合金(例如，银-钯-铜(APC))。它们可以单独使用或以两种或更多种组合使用。[62]第一电极层110和第二电极层140可以包括透明导电氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化镉锡(CTO)等

第一电极层110和第二电极层140可以包括透明导电氧化物和金属的堆叠结构。例如，第一电极层110和第二电极层140可以具有透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构。在这种情况下，可以通过金属层提高柔性性能，并且通过金属层的低电阻也可以提高信号传输速度，而通过透明导电氧化物层可以提高耐腐蚀性和透明度。

第一电极层110和第二电极层140可以通过如下形成：通过诸如溅射工艺的PVD工艺沉积上述导电材料，然后通过湿法或干法蚀刻工艺进行图案化。

第一电极层110可以包括第一感测单元电极112和第一连接部115。例如，第一感测单元电极112可以通过第一连接部115彼此连接并且可以沿第一方向布置。因此，可以限定沿第一方向延伸的第一感测电极行。可以沿第二方向布置多个第一感测电极行。

在示例性实施方式中，第一连接部115和第一感测电极单元电极112可以彼此一体地连接以基本上被提供为单个构件。

第一电极层110还可以包括第一迹线117。第一迹线117可以从每个第一感测电极行的端部沿第一方向分支出来。

在示例性实施方式中，第一迹线117可以交替地分布在触摸传感器或基层100的两个侧部上(例如，沿第一方向的两个侧部)。

如图1所示，第一迹线117可以沿第二方向从第一感测电极行的一个端部和另一个端部交替分支出来。

如图2和图3所示，绝缘层120可以覆盖基层100上的第一电极层110。可以在绝缘层120中形成接触孔以至少部分地暴露第一迹线117，并且可以在接触孔中形成触点125。

可以在绝缘层120上设置中间迹线130。在示例性实施方式中，中间迹线130可以经由触点125电连接至第一迹线117。

中间迹线130可以布置为基本上对应于第一迹线117。在示例性实施方式中，多个中间迹线130可以沿着第二方向布置，并且可以沿触摸传感器的第一方向交替地设置在两个侧部上。。

如上所述，第一迹线117可以交替地分布在触摸传感器的两个侧部上，从而可以增加相邻第一迹线117之间的间距或间距。因此，可以增加电气连接裕量或对准裕量，同时保持第一迹线117的数量或集成度。

在诸如指纹传感器的高分辨率触摸传感器中，相邻的第一迹线117之间的间距可减小。因此，例如，当形成用于连接中间迹线130的接触孔时，由于绝缘层的蚀刻分辨率限制，相邻的第一迹线117可能一起暴露。在这种情况下，当在接触孔中形成触点125时，可能会导致相邻的第一迹线117中的短路。

然而，根据上述示例性实施方式，可以通过在触摸传感器的两个侧部上交替地分布第一迹线117来增加间距。因此，可以另外获得用于形成触点125的对准裕量，从而可以实现高可靠性和高分辨率的感测灵敏度和信号传输。

例如，在柔性显示装置中，当触摸传感器被沿着如图1所示的虚拟折叠线10折叠时，由电极层的损坏或裂纹可能引起感应或信号传输故障。然而，根据示例性实施方式，第一迹线117可以交替分布在两侧，从而可以完全降低第一电极层中感测故障的可能性，并且可以增加保持感测功能的面积。

第二电极层140可以包括第二感测单元电极142和第二连接部145。第二感测单元电极142可以被布置为在平面图中不与第一感测单元电极112交叠。

例如，第二感测单元电极142可以通过第二连接部145彼此连接并且可以沿第二方向布置。因此，可以限定沿第二方向延伸的第二感测电极列。可以沿着第一方向布置多个第二感测电极列。

在示例性实施方式中，第二连接部145和第二感测电极单元电极142可以彼此一体地连接并且可以被提供为基本上单个构件。

第二电极层140还可以包括第二迹线147。在示例性实施方式中，第二迹线147可以从每个第二感测电极列的一个端部分支出来并延伸。

中间迹线130和第二迹线147可以位于同一层或在同一水平。在示例性实施方式中，中间迹线130和第二迹线147可以在绝缘层120的上表面上延伸并且可以彼此间隔开并且组装在触摸传感器或绝缘层120的一个端部处。

例如，中间迹线130和第二迹线147的端接端部可以在触摸传感器或绝缘层120的一个端部处组装在一起，使得可以限定用于与诸如柔性印刷电路板(FPCB)的电路连接结构接合或连接的焊盘区域。

在一些实施方式中，可以在中间迹线130和第二迹线147的端接端部上形成覆盖层150。覆盖层150可以用作用于接合到电路连接结构的焊盘部分或端接端部，并且可以在接合工艺中保护端接端部。

例如，在接合工艺期间，可以在覆盖层150和电路连接结构之间插入诸如各向异性导电膜(ACF)的导电中间结构。

例如，覆盖层150可以由诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化镉锡(CTO)等的透明导电氧化物形成。

在一些实施方式中，可以在绝缘层120上形成钝化层(未示出)以覆盖例如第二电极层140和中间迹线130。可以从焊盘区域部分去除钝化层以为接合工艺暴露覆盖层150。

根据上述示例性实施方式的触摸传感器可以用作诸如指纹传感器的高分辨率传感器。例如，感测单元电极112和142的宽度或间距可以是100μm或更小，优选地为70μm或更小，更优选地为50μm或更小。

具有精细间距或宽度的感测单元电极112和142可以分布在不同的层，从而可以实现图案化限度或对准裕量，以容易地布置具有高集成度或密度的单元电极。

此外，通过使用中间迹线130可以在同一层进行第一迹线117和第二迹线147的接合工艺，从而可以容易地实现与电路连接结构的连接。

图1至图3示出了，第一电极层110设置在基层100上并且第二电极层140设置在第一电极层110上。

然而，在一些实施方式中，第二电极层140可以设置在基层100上，然后绝缘层120可以覆盖第二电极层140。第一电极层110可以形成在绝缘层120上。[92]在这种情况下，中间迹线130和第二迹线147可以一起设置在基层100上，并且第一迹线117可以各自通过触点125电连接至中间迹线130。

图4是示出根据一些示例性实施方式的触摸传感器的局部放大俯视平面图。[94]参考图4，从包括第一感测单元电极112的第一感测电极行分支出来的第一迹线的宽度(沿第二方向的第一宽度)W1可以满足以下式1。

[式1]

0.1P≤W1<2P

在式1中，P为第一感测电极行的间距。

如上所述，根据示例性实施方式，第一迹线117可以交替地布置在触摸传感器的两个侧部处，从而可以增加沿第二方向相邻的第一迹线117之间的对准裕度。

因此，第一迹线117的宽度可以如等式1所表示的那样相对增加，并且可以减小通过第一感测单元电极112或第一感测电极行的沟道电阻。如果第一宽度W1小于0.1P，则沟道电阻可能过度增加。

在图4所示的连接区域C中，第一迹线117和中间迹线130可以通过触点125彼此电连接。也可以增加中间迹线130在连接区域C中的宽度以减小接触电阻。

在一些实施方式中，连接区C中的中间迹线130的宽度也可以满足等式1并且可以表示为第一宽度W1。

中间迹线130可以包括第一部分130a和第二部分130b。第一部分130a可以指在连接区C中连接至第一迹线117并沿第一方向延伸的部分。第二部分130b可以指从第一部分130a的端部弯曲并沿第二方向延伸的部分。

在一些实施方式中，中间迹线130的第一部分130a的宽度Wl可以大于第二部分130b的宽度(沿第一方向的第二宽度)W2。如上所述，可以通过利用由迹线的交替布置获得的对准裕量而增加第一部分130a的宽度来减小沟道电阻。

如上所述，触摸传感器可以被应用为指纹传感器，并且彼此相邻的感测单元电极之间的间隔P可以是100μm或更小。感测单元电极的薄层电阻可为约0.05-10Ω/□，优选约0.05-5Ω/□，更优选约0.05-3Ω/□。

图5是示出根据一些示例性实施方式的触摸传感器的局部放大俯视平面图。省略了对与参考图4描述的元件和/或结构基本相同或相似的元件和/或结构的详细描述。

参考图5，第一感测电极行和第二感测电极列中的每一者可以包括至少一个子电极线。

例如，第一感测电极行113可以包括沿第一方向延伸的多个第一子电极线111，第二感测电极列143可以包括多个第二子电极线141。

在一些实施方式中，沿第一方向延伸的多个第一子电极线111的端部可以通过例如沿第二方向延伸的第一汇合部119并联连接以限定第一感测电极行113。沿第二方向延伸的多个第二子电极线141可以通过沿第一方向延伸的第二汇合部(未示出)并联连接以限定第二感测电极列143。

第一迹线117可以在触摸传感器的两个侧部处交替地从第一汇合部119延伸。

如上所述，第一迹线117的宽度(沿第二方向的第一宽度)Wl可以满足以下式1。

[式1]

0.1P≤W1<2P

在式1中，P为第一感测电极行的间距。

图6是示出根据示例性实施方式的窗口堆叠结构和图像显示装置的示意性横截面图。

参考图6，根据上述示例性实施方式，窗口堆叠结构250可以包括窗口基板230、偏光层210和触摸传感器200。

窗口基板230可以包括例如硬涂膜。在一个实施方式中，可以在窗口基板230的一个表面的外围部分上形成遮光图案235。遮光图案235可以包括例如彩色印刷图案，并且可以具有单层或多层结构。图像显示装置的边框部分或非显示区域可以由遮光图案235限定。

偏光层210可以包括涂布型偏光器或偏光板。涂布型偏振器可以包括液晶涂层，该液晶涂层可以包括可交联的液晶化合物和二色性染料。在这种情况下，偏光层210可以包括用于提供液晶涂层的取向的取向层。

例如，偏光板可包括聚乙烯醇系偏光器和附接到聚乙烯醇系偏光器的至少一个表面上的保护膜。

偏光层210可以直接附接到窗口基板230的表面或者可以经由第一粘合剂层220附接。

触摸传感器200可以以膜或面板的形式包括在窗口堆叠结构250中。在一个实施方式中，触摸传感器200可以通过第二粘合剂层225与偏光层210结合。

如图6所示，窗口基板230、偏光层210和触摸传感器200可以从观看者侧顺序地定位。在这种情况下，触摸传感器200的电极层可以设置在偏光层210下方，从而可以有效地防止观看者看到电极。

在一个实施方式中，触摸传感器200可以直接转印到窗口基板230或偏光层210上。在一个实施方式中，窗口基板230、触摸传感器200和偏光层210可以从观看者侧起顺序地定位。

图像显示装置可以包括显示面板360和设置在显示面板360上的窗口堆叠结构250。

显示面板360可以包括设置在面板基板300上的像素电极310、像素限定层320、显示层330、相反电极340和封装层350。

可以在面板基板300上形成包括薄膜晶体管(TFT)的像素电路，并且可以形成覆盖像素电路的绝缘层。像素电极310可以电连接至例如绝缘层上的TFT的漏电极。

像素限定层320可以形成在绝缘层上，并且像素电极310可以通过像素限定层320暴露，从而可以限定像素区域。显示层330可以形成在像素电极310上，并且显示层330可以包括例如液晶层或有机发光层。

相反电极340可以设置在像素限定层320和显示层330上。相反电极340可以用作例如图像显示装置的公共电极或阴极。封装层350可以设置在相反电极340上以保护显示面板360。

在一些实施方式中，显示面板360和窗口堆叠结构250可以通过粘合剂层260彼此结合。例如，粘合剂层260的厚度可以大于第一粘合剂层220和第二粘合剂层225各自的厚度。粘合剂层260在-20℃至80℃的温度范围内的粘弹性可以为约0.2MPa或更小。在这种情况下，可以阻挡来自显示面板360的噪声，并且可以减轻弯曲时的界面应力，从而可以避免窗口堆叠结构250的损坏。在一个实施方式中，粘合剂层260的粘弹性可以在从约0.01MPa至约0.15MPa的范围内。