CN109508109B - 触摸传感器和包括其的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种触摸传感器，包括：基板层；在基板层上的多个感测电极；以及贯穿一个或多个所述感测电极的至少一个器件孔。图像显示装置的功能装置可以与器件孔重叠，从而可以防止由触摸传感器产生的光学干扰。

Description

触摸传感器和包括其的图像显示装置
对相关申请的交叉引用以及优先权要求
本申请要求于2017年9月14日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请第10-2017-0117546号的优先权，其全部公开内容通过引用结合于此。
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。更具体地说，本发明涉及包括图案化感测电极的触摸传感器，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、轻质、功耗的高效率等的显示装置的各种需求正在增加。所述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。
还开发了触摸面板或触摸传感器，所述触摸面板或触摸传感器能够通过用手指或输入工具选择在屏幕上显示的指令的方式输入用户的指示。触摸面板或触摸传感器可以与显示装置组合，使得可以在一个电子设备中实现显示和信息输入功能。
触摸传感器可以包括用于实现触摸感测的多个感测电极。如果触摸传感器朝向显示装置的正面设置，则感测电极可能降低显示图像质量。因此，在触摸传感器中可能需要高透射率和透明度。
此外，各种功能装置(例如，相机、扬声器、录音机、光学传感器、照明装置等)可以与显示装置结合，并且触摸传感器可能妨碍来自所述功能装置的所需功能。
因此，需要开发具有改善的透射率和光学性质的同时还具有高灵敏度的触摸传感器。例如，韩国公开专利第2014-0092366号公开了一种与包括触摸传感器的触摸屏面板相结合的图像显示装置。然而，对具有高分辨率和改善的光学性质的触摸传感器或触摸面板的需求仍在增加。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种具有改进的透射率和设备兼容性的触摸传感器。
根据本发明的一个方面，提供了一种图像显示装置，该图像显示装置包括具有改进的透射率和设备兼容性的触摸传感器。
本发明构思的上述方面将通过以下特征或构造来实现：
(1)触摸传感器，包括：基板层；多个感测电极，所述多个感应电极位于所述基板层上；至少一个器件孔，所述器件孔贯穿一个或多个所述感测电极。
(2)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述器件孔形成在从所述感测电极中选择的一个感测电极中。
(3)根据上述(2)所述的触摸传感器，还包括辅助导电图案，所述辅助导电图案与其中形成有所述器件孔的所述感测电极的表面接触。
(4)根据上述(3)所述的触摸传感器，其中，所述感测电极包括沿第一方向布置的第一感测电极和沿第二方向布置的第二感测电极，所述第一方向和所述第二方向在所述基板层上彼此垂直，其中，如果所述辅助导电图案形成在所述第一感测电极上，则所述辅助导电图案沿所述第一方向延伸，并且如果所述辅助导电图案形成在所述第二感测电极上，则所述辅助导电图案沿所述第二方向延伸。
(5)根据上述(3)所述的触摸传感器，其中，所述辅助导电图案包括布置在所述器件孔周围的多个辅助导电图案。
(6)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述感测电极包括沿第一方向布置的第一感测电极和沿第二方向布置的第二感测电极，所述第一方向和所述第二方向在所述基板层上彼此垂直，其中，在相邻的第一感测电极彼此连接且相邻的第二感测电极彼此连接的区域处限定有交叉区域，并且在相邻的第一感测电极彼此隔离且相邻的第二感测电极彼此隔离的区域处限定有分离区域。
(7)根据上述(6)所述的触摸传感器，还包括在交叉区域处与第一感测电极一体连接的连接部分；以及在交叉区域处连接第二感测电极的桥电极。
(8)根据上述(7)所述的触摸传感器，其中，所述器件孔形成在从所述交叉区域中选择的一个交叉区域中，其中，在所述一个交叉区域中省略所述连接部分和所述桥接电极。
(9)根据上述(8)所述的触摸传感器，还包括第一桥接图案，所述第一桥接图案将所述器件孔周围的所述第一感测电极电连接；第二桥接图案，所述第二桥接图案将所述器件孔周围的所述第二感测电极电连接。
(10)根据上述(6)所述的触摸传感器，其中，所述器件孔形成在从所述分离区域中选择的一个分离区域处。
(11)根据上述(10)所述的触摸传感器，还包括在所述器件孔周围的所述第一感测电极或所述第二感测电极的表面上的辅助导电图案。
(12)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述器件孔贯穿所述感测电极中的至少两个感测电极。
(13)根据上述(12)所述的触摸传感器，其中，在彼此相邻的感测电极之间限定有虚设区域，并且所述器件孔贯穿与所述虚设区域相邻的一对感测电极。
(14)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述器件孔还贯穿所述基板层。
(15)根据上述(1)所述的触摸传感器，其中，所述器件孔与图像显示装置的功能装置对应，所述功能装置包括相机、扬声器、录音机、光学传感器或照明装置中的至少一个。
(16)一种图像显示装置，包括：显示结构，所述显示结构包括从相机、扬声器、录音机、光学传感器或照明装置中选择的至少一个功能装置；根据上述(1)至(15)中任一项所述的触摸传感器，其堆叠在所述显示结构上。
(17)根据上述(16)所述的图像显示装置，其中，所述触摸传感器的所述器件孔被对齐以与所述功能装置重叠。
如上所述的根据示例性实施例的触摸传感器可包括贯穿感测电极的至少一个器件孔。所述器件孔可以形成为与图像显示装置的功能装置对应，所述功能装置如照相机、扬声器、光学传感器、录音机、照明装置等。因此，可以在没有触摸传感器的干扰的情况下充分实现所述功能装置的所期望的操作。
在示例性实施例中，可以基于所述器件孔的位置形成桥接图案和/或辅助导电图案。因此，可以避免由器件孔导致的信号传输阻塞或电阻增加。
附图说明
图1和图2是示出根据示例性实施例的触摸传感器的示意性顶部平面视图；
图3和图4是示出根据示例性实施例的触摸传感器的示意性剖视图；
图5和图6是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的示意性剖视图；
图7和图8分别是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的顶部平面视图和剖视图；
图9是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的顶部平面视图；
图10是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的顶部平面视图；以及
图11是示出根据示例性实施例的图像显示装置的剖视图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施例，提供了一种触摸传感器，所述触摸传感器可包括多个感测电极和至少一个器件孔。还提供了一种包括触摸传感器并具有改进的光学和操作特性的图像显示装置。
下文中，将参考附图详细描述本发明。然而，本领域技术人员应当理解的是，参考附图描述的这些实施例是为了进一步理解本发明的精神而提供的，并不是如在具体实施方式和所附权利要求中所公开的那样限制要保护的主题。
图1和图2是示出根据示例性实施例的触摸传感器的示意性顶部平面视图。例如，图2包括图1中标记为“C”的区域的局部放大视图。
参照图1和图2，触摸传感器可以包括基板层100(参见图3至图6)和布置在所述基板层100上的感测电极110和130。
基板层100可以包括膜型基板，所述膜型基板可以用作用于形成感测电极110和130的基层，或者可以用作在其上形成感测电极110和130的物体或工件。在一些实施例中，基板层100可以包括显示面板，可以在所述显示面板上直接形成感测电极110和130。
例如，基板层100可以包括通常用在触摸传感器中的基板或膜材料，例如玻璃、聚合物和/或无机绝缘材料。聚合物可包括例如环烯烃聚合物(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)、聚芳酯(polyallylate)、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。无机绝缘材料可包括例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、金属氧化物等。
感测电极110和130可以包括第一感测电极110和第二感测电极130。
第一感测电极110可沿可以与基板层100的顶表面平行的第一方向(例如，X轴方向)布置。因此，可以通过第一感测电极110形成沿第一方向延伸的第一感测电极行。此外，多个第一感测电极行可以沿第二方向排列。
在一些实施例中，在第一方向上相邻的第一感测电极110可以通过连接部分115物理地和电气地连接(参见图7)。例如，连接部分115可以与第一感测电极110一体地形成在同一水平面上。
第二感测电极130可以沿可以与基板层100的顶表面平行的第二方向(例如，Y轴方向)布置。在一些实施例中，第二感测电极130可以包括彼此物理分离的岛型单位电极。在这种情况下，在第二方向上相邻的第二感测电极130可以通过桥电极135彼此电连接(参见图7)。
因此，沿第二方向延伸的第二感测电极列可以由多个第二感测电极130形成。此外，多个第二感测电极列可以沿第一方向排列。
例如，第一方向和第二方向可以彼此垂直并且可以与基板层100的顶表面平行。
在一些实施例中，第一感测电极110和第二感测电极130可以被图案化为具有波浪形状的边界或周边。因此，可以避免或减少当感测电极110和130以及设置在触摸传感器下方的显示面板中的电极或布线(例如，数据线、栅极线等)彼此重叠时可能发生的莫尔现象。
在一些实施例中，第一感测电极110和第二感测电极130的边界或周边可以被图案化为锯齿形、菱形、多边形等。
感测电极110和130、和/或桥电极135可以包括金属、合金、金属线或透明导电氧化物。
例如，感测电极110和130、和/或桥电极135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，也可以组合使用。
感测电极110和130、和/或桥电极135可以包括透明导电氧化物，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。
在一些实施例中，感测电极110和130、和/或桥电极135可以包括叠层结构，所述叠层结构包括透明导电氧化物和金属。例如，感测电极110和130、和/或桥电极135可以具有三层结构，包括透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层。在这种情况下，可以通过金属层提高柔性，并且可以减小电阻以增加信号传递速度。此外，可通过透明导电氧化物层改善抗腐蚀性和透射率。
可以在第一感测电极110和第二感测电极130之间限定虚设区域D。第一感测电极110和第二感测电极130可以通过虚设区域D物理地和电气地彼此分离。可以在虚设区域D中形成虚设电极(未示出)。通过所述虚设电极可以减少或避免由于图案布置和光学特性的偏差而导致的虚设区域D中的电极可见性。
在示例性实施例中，触摸传感器可以包括穿过感测电极而形成的器件孔150。器件孔150可以贯穿第一感测电极110和/或第二感测电极130。
所述器件孔150可以与在图像显示装置中所包括的功能装置对应，如相机、扬声器、录音机、光学传感器、照明装置。例如，当在图像显示装置中采用触摸传感器时，可以将器件孔150对齐以与设置功能装置的位置重叠。
例如，所述器件孔150可以形成在与相机重叠的区域中，使得可以获得穿过该区域的基本上100％的透射率，以提高相机的分辨率或图像质量。此外，可以基本上去除由在触摸传感器中所包括的感测电极110和130产生的光学和电学干扰，使得可以在图像显示装置中以高可靠性实现功能装置的期望操作。
这里使用的术语“器件孔”包括通过去除导电层来形成的开口或通过选择性地不形成导电层来限定的开口。所述器件孔可以指基本上空的区域，并且还可以包括至少部分地填充有透明绝缘层的开口。
例如，在形成感测电极110和130之后，可以通过附加掩模来蚀刻感测电极110和130的部分区域以形成器件孔150。
在一个实施例中，在形成构成感测电极110和130的导电层之后，可以蚀刻导电层以同时形成感测电极110和130以及器件孔150。
在一个实施例中，当形成用于形成感测电极110和130的导电层时可以使用圆形掩模。在这种情况下，器件孔150可以由可能未形成有导电层的区域限定。
参照图1和图2，器件孔150可以覆盖第一感测电极110和第二感测电极130的交叉区域。在这种情况下，所述器件孔150可以穿过在交叉区域周围的四个单独的感测电极110和130而形成。例如，器件孔150可以部分地贯穿在交叉区域周围的在第一方向上相邻的一对第一感测电极110和在第二方向上相邻的一对第二感测电极130。
图3和图4是示出根据示例性实施例的触摸传感器的示意性剖视图。具体而言，图3是沿图2中的线I-I'截取的剖视图，图4是沿图2中的线II-II'截取的剖视图。
参照图3和4以及图2，当在交叉区域处形成器件孔150时，如上所述的桥电极和连接部分可以不形成在该交叉区域处或者可以通过器件孔150去除。因此，第一感测电极110和第二感测电极130可以通过器件孔150彼此分离。
在示例性实施例中，可以形成第一桥接图案117，使得可以电连接相对于器件孔150分离的第一感测电极110。此外，可以形成第二桥接图案137，使得可以电连接相对于器件孔150分离的第二感测电极130。
在一些实施例中，可以形成至少部分地覆盖第一感测电极110和第二感测电极130的绝缘层120，并且可以在绝缘层120上形成第一桥接图案117和第二桥接图案137。
参照图3，第二桥接图案137可以在第二方向上延伸，并且可以通过形成在绝缘层120中的接触孔连接到彼此相邻的第二感测电极130。第一桥接图案117可以在第一方向上延伸，并且可以通过形成在绝缘层120中的接触孔连接到彼此相邻的第一感测电极110。
在一些实施例中，如图2所示，可以在器件孔150周围设置两个第一桥接图案117和两个第二桥接图案137。第一感测电极110和第二感测电极130可以分别通过在器件孔150周围的一对第一桥接图案117和一对第二桥接图案137连接，使得可以改善电流和电容形成的均匀性并且可以减小通道电阻。
绝缘层120可以包括诸如氧化硅、氮化硅等的无机绝缘材料，或诸如丙烯酸类树脂、硅氧烷基类树脂等的有机绝缘材料。桥接图案117和137可以包括金属和/或透明导电氧化物。例如，桥接图案117和137可以包括与感测电极110和130的导电材料基本相同或相似的导电材料。
在一个实施例中，可以进一步形成覆盖绝缘层120、感测电极110和130以及桥接图案117和137的钝化层。
如图4所示，器件孔150可以同时贯穿绝缘层120和感测电极110和130。基板层100的顶表面可以通过器件孔150暴露。
图5和图6是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的示意性剖视图。
参照图5，绝缘层120可以部分地覆盖感测电极110和130。在这种情况下，器件孔150a中可以利用绝缘层120而在其内部包括阶梯部分。
如图6所示，器件孔150b还可以贯穿感测电极110和130下方的基板层100的一部分。在这种情况下，所述器件孔150b可以用作贯穿绝缘层120、感测电极110和130以及基板层100的通孔。
可以去除与上述功能装置重叠的基板层100的一部分，使得可以进一步增强透射率。
图7和8分别是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的顶部平面视图和剖视图。具体而言，图8是沿图7中的线III-III'截取的剖视图。
参照图7和图8，器件孔155可以形成在单个感测电极中。
例如，如图7所示，器件孔155可以形成在一个第一感测电极110的内部。在一些实施例中，可以在其中形成有器件孔155的感测电极(例如，第一感测电极110)上形成辅助导电图案140。
在其中包括器件孔155的第一感测电极110中，电流的面积或体积可能会减小。在一些实施例中，可以通过辅助导电图案140补偿减小的面积或体积，从而还可以减小通道电阻。因此，可以防止包括器件孔155的感测电极中的通道电阻的过度增加或偏差。
如图8所示，辅助导电图案140可以直接接触第一感测电极110。在一些实施例中，所述辅助导电图案140可以通过相同的蚀刻工艺由与用于桥电极135的导电层相同的导电层形成。
如图7所示，可以形成多个辅助导电图案140。例如，至少两个辅助导电图案140可以布置在器件孔155周围。
在一些实施例中，感测电极110和130可以在其中包括网状结构或狭缝结构，并且可以包括多条电极线。
例如，第一感测电极110可以在其中包括在第一方向上延伸的第一电极线，第二感测电极130可以在其中包括在第二方向上延伸的第二感测电极线。
所述辅助导电图案140可以具有在与电极线的方向相同的方向上延伸的条形。例如，如果器件孔155形成在第一感测电极110中，则辅助导电图案140可以与第一电极线一起在第一方向上延伸。如果器件孔155形成在第二感测电极130中，则辅助导电图案140可以与第二电极线一起在第二方向上延伸。
在一些实施例中，在感测电极110和130中所包括的电极线可以以Z字形状或波浪形状延伸。在这种情况下，辅助导电图案140可以被图案化为与电极线的形状基本相同的Z字形状或波浪形状。
在一些实施例中，辅助导电图案140可以相对于在其上形成有触摸传感器的显示面板的像素电极倾斜。因此，可以避免或减少当导电图案的边界重叠以彼此平行时发生的莫尔现象。
图9是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的顶部平面视图。
参照图9，可以穿过多个感测电极110和130形成器件孔160。在一些实施例中，所述器件孔160可以形成在图1中标记为“C2”的区域中。在这种情况下，所述器件孔160可以贯穿位于区域C2周围的四个感测电极110和130。
例如，区域C2可以与分离区域相对应，在该分离区域中，彼此相邻的第一感测电极110和第二感测电极130可彼此隔离。如果形成器件孔160以覆盖所述分离区域，则可以省略图2所示的桥接图案117和137。
在一个实施例中，如图7所示，可以进一步形成辅助导电图案以防止器件孔160周围的电阻增加。例如，辅助导电图案可以形成在器件孔160周围的第一感测电极110和/或第二感测电极130的表面上。
图10是示出根据一些示例性实施例的触摸传感器的顶部平面视图。
参照图10，器件孔165可以贯穿相对于虚设区域D彼此相邻的第一感测电极110和第二感测电极130。在这种情况下，一对第一感测电极110和第二感测电极130可以一起由一个器件孔165贯穿。
图11是示出根据示例性实施例的图像显示装置的剖视图。
参照图11，图像显示装置可以包括：基础基板200、显示结构210、触摸传感器220、偏振板230以及窗口240。显示面板可由基础基板200和显示结构210被限定。
基础基板200可以用作例如图像显示装置的背板基板，并且可以包括玻璃或诸如聚酰亚胺的透明绝缘材料。
显示结构210可以包括：布置在基础基板200上的薄膜晶体管(TFT)、电连接到TFT的像素电极、以及形成在像素电极上的显示层。所述显示层可例如包括液晶层或有机发光层。显示结构210还可以包括诸如数据线、电源线、扫描线等布线，其可以电连接到TFT。另外，在显示结构210中可以包括诸如照相机、扬声器、录音机，光学传感器、照明装置等功能装置。
触摸传感器220可以设置在显示结构210上。所述触摸传感器可以包括第一器件孔225，并且该第一器件孔225可以被对齐以与所述功能装置基本重叠。
偏振板230可以设置在触摸传感器220上。在一些实施例中，所述偏振板230还可以包括与功能装置重叠的第二器件孔。
第一器件孔225和第二器件孔235可以被对齐以彼此重叠。所述第一器件孔225和第二器件孔235分别在图11中示出，然而，二者可以基本上彼此合并。
在一些实施例中，偏振板230可以被堆叠在显示结构210上，然后触摸传感器220可以被堆叠在偏振板230上。
窗口240可以形成在偏振板230或触摸传感器220上，并且可以用作保护膜或保护基板。窗口240可例如包括诸如聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等的透明绝缘树脂。

Claims (9)

1.一种触摸传感器，包括：
基板层；
多个感测电极，所述多个感测电极位于所述基板层上；以及
至少一个器件孔，所述器件孔贯穿一个或多个所述感测电极，
其中，所述器件孔被配置为重叠在图像显示装置的功能装置上，使得所述功能装置不位于所述器件孔中，所述图像显示装置包括相机、扬声器、录音机、光学传感器和照明装置中的至少一种，
其中，所述感测电极包括沿第一方向布置的第一感测电极和沿第二方向布置的第二感测电极，所述第一方向和所述第二方向在所述基板层上彼此垂直，
其中，在相邻的所述第一感测电极彼此连接且相邻的所述第二感测电极彼此连接的区域处限定有交叉区域，以及
在相邻的所述第一感测电极彼此隔离且相邻的所述第二感测电极彼此隔离的区域处限定有分离区域，
其中，所述器件孔形成在从所述交叉区域中选择的一个交叉区域中，
所述器件孔形成在从所述分离区域中选择的一个分离区域处，或者
所述器件孔仅贯穿所述多个感测电极中的一个感测电极以包含在所述一个感测电极的边界内，使得所述器件孔的圆周位于所述一个感测电极的边界内。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器，还包括辅助导电图案，所述辅助导电图案与形成有所述器件孔的所述感测电极的表面接触。
3.根据权利要求2所述的触摸传感器，其中，所述辅助导电图案包括布置在所述器件孔周围的多个辅助导电图案。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器，还包括：
在所述交叉区域处与所述第一感测电极一体连接的连接部分；以及
在所述交叉区域处连接所述第二感测电极的桥电极。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器，还包括：
第一桥接图案，所述第一桥接图案将所述器件孔周围的所述第一感测电极电连接；以及
第二桥接图案，所述第二桥接图案将所述器件孔周围的所述第二感测电极电连接。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，在彼此相邻的所述感测电极之间限定有虚设区域，并且所述器件孔贯穿与所述虚设区域相邻的一对所述感测电极。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述器件孔还贯穿所述基板层。
8.一种图像显示装置，包括：
显示结构，所述显示结构包括从相机、扬声器、录音机、光学传感器或照明装置中选择的至少一个功能装置；以及
根据权利要求1至7中任一项所述的触摸传感器，其堆叠在所述显示结构上。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中，所述触摸传感器的所述器件孔被对齐以与所述功能装置重叠。
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