KR20190020966A - 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서는 기판, 기판 상에 형성된 복수의 센싱 전극들, 및 상기 센싱 전극들과 전기적으로 연결되며 복수의 층들에 걸쳐 분포된 트레이스들을 포함한다. 트레이스들의 공간 마진이 증가되어 고 해상도 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 구현할 수 있다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{TOUCH SENSOR AND IMAGE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 패턴화된 센싱 전극을 포함하는 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

최근 정보화 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.

또한, 상기 디스플레이 장치의 해상도가 QHD(Quad High Definition), UHD(Ultra High Definition) 등의 수준으로 향상됨에 따라, 상기 터치 센서의 해상도 및 센싱 감도 역시 증가될 필요가 있다.

따라서, 상기 터치 센서에 포함되는 센싱 전극의 면적 또는 임계 치수 역시 감소될 수 있으며, 이에 따라 상기 센싱 전극에 연결되는 배선, 패드 등의 구조 역시 고집적화될 필요가 있다.

그러나, 패터닝 공정 및 공간적 한계에 의해 터치 센서의 집적화에는 힌계가 있으며, 또한 배선들이 지나치게 밀집될 경우 서로 전기적 간섭 또는 크로스토크가 발생하여 터치 센서의 동작 신뢰성을 저하시킬 수도 있다.

예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 상술한 바와 같이 고집적화, 고신뢰성을 갖는 터치 센서 또는 터치 패널의 요구가 지속되고 있다.

한국공개특허 제2014-0092366호

본 발명의 일 과제는 향상된 해상도 및 전기적 특성을 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 과제는 향상된 해상도 및 전기적 특성을 갖는 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.

1. 기재층; 상기 기재층 상에 형성된 복수의 센싱 전극들; 및 상기 센싱 전극들과 전기적으로 연결되며 복수의 층들에 걸쳐 분포된 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.

2. 위 1에 있어서, 상기 트레이스들은 제1 트레이스들 및 상기 제1 트레이스들의 상층에 배치되는 제2 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.

3. 위 2에 있어서, 상기 제1 트레이스들 및 상기 제2 트레이스들은 평면방향에서 서로 교대로 배치되는, 터치 센서.

4. 위 3에 있어서, 상기 센싱 전극들은 센싱 전극 행 또는 센싱 전극 열을 형성하며,

상기 제1 트레이스들 및 상기 제2 트레이스들은 상기 센싱 전극 행 또는 상기 센싱 전극 열에 포함된 센싱 전극들에 순차적으로 교대로 연결되는, 터치 센서.

5. 위 2에 있어서, 서로 인접한 상기 제1 트레이스 및 상기 제2 트레이스는 평면 방향에서 적어도 부분적으로 중첩되는, 터치 센서.

6. 위 2에 있어서, 상기 기판 상에 순차적으로 적층된 제1 층간 절연막 및 제2 층간 절연막을 더 포함하는, 터치 센서.

7. 위 6에 있어서, 상기 제1 층간 절연막은 상기 기판 상에 형성되어 상기 제1 트레이스를 덮고, 상기 제2 층간 절연막은 상기 제1 층간 절연막 상에 형성되어 상기 제2 트레이스를 덮는, 터치 센서.

8. 위 7에 있어서, 상기 센싱 전극들은 상기 제2 층간 절연막 상에 배치된, 터치 센서.

9. 위 8에 있어서, 상기 센싱 전극과 상기 제1 트레이스를 전기적으로 연결시키는 제1 콘택, 및 상기 센싱 전극과 상기 제2 트레이스를 전기적으로 연결시키는 제2 콘택을 더 포함하는, 터치 센서.

10. 위 8에 있어서, 상기 기판은 화상 표시 장치의 표시 패널을 포함하며, 상기 센싱 전극은 사용자의 시인 측을 향해 배치되는, 터치 센서.

11. 위 6에 있어서, 상기 제1 트레이스는 상기 제1 층간 절연막 상에 배치되며, 상기 제2 트레이스는 상기 제2 층간 절연막 상에 배치되며, 상기 제1 층간 절연막은 상기 센싱 전극들을 덮는, 터치 센서.

12. 위 11에 있어서, 상기 기판은 사용자의 시인 면 혹은 터치 면으로 제공되는, 터치 센서.

13. 위 2에 있어서, 상기 기판 상에 형성되어 상기 센싱 전극들을 덮는 층간 절연막을 더 포함하며,

상기 제1 트레이스는 상기 센싱 전극들 중 일부와 동일 층에서 직접 연결되며, 상기 제2 트레이스는 상기 층간 절연막 상에 배치되는, 터치 센서.

14. 위 2에 있어서, 상기 제1 트레이스 또는 상기 제2 트레이스와 동일 층에 위치하는 그라운드 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.

15. 위 14에 있어서, 상기 그라운드 패턴은 상기 동일 층 내에서, 상기 제1 트레이스 또는 상기 제2 트레이스를 제외한 나머지 영역을 점유하는, 터치 센서.

16. 위 14에 있어서, 상기 그라운드 패턴은 제1 트레이스 또는 상기 제2 트레이스 중 디스플레이 측에 더 인접한 트레이스와 동일 층에 배치되는, 터치 센서.

17. 위 1에 있어서, 상기 터치 센서는 자기 정전용량(self capacitance) 방식으로 구동되며,

상기 트레이스들은 상기 센싱 전극들 각각과 직접 연결되는, 터치 센서.

18. 위 1에 있어서, 상기 터치 센서는 상호 정전용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동되며,

상기 트레이스들은 상기 센싱 전극들에 의해 형성된 각각의 센싱 전극 행 또는 센싱 전극 열과 연결되는, 터치 센서.

19. 위 18에 있어서, 상기 트레이스들은 상기 기판의 주변부 상에 배치되는, 터치 센서.

20. 위 1 내지 19 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.

본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서의 트레이스들은 예를 들면 층간 절연막을 통해 복수의 층 혹은 복수의 레벨들에 걸쳐 분포될 수 있다. 따라서, 트레이스들이 배치되는 공간을 3차원적으로 분산시켜 공간 마진을 확보할 수 있다,

또한, 트레이스들이 배치될 수 있는 공간이 증가하므로 센싱 전극의 면적을 더 줄일 수 있고, 많은 수의 센싱 전극들을 배치시킬 수 있다. 따라서, 상기 센싱 전극들의 집적도, 및 터치 센서의 해상도/감도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 비교예에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3은 각각 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서 또는 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

본 발명의 실시예들은 센싱 전극들, 및 상기 센싱 전극들과 전기적으로 연결되며 복수의 층들에 걸쳐 분포되는 트레이스들을 포함하는 터치 센서를 제공한다. 또한, 상기 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치가 제공된다.

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, 동일 평면(예를 들면, 기재층 상면)에 평행하며 예를 들면, 서로 수직하게 교차하는 두 방향을 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다.

도 1은 비교예에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 1을 참조하면, 비교예에 따른 터치 센서는 복수의 센싱 전극들(50a~50e) 및 상기 센싱 전극들에 전기적으로 연결되는 트레이스들(60a~60e)를 포함한다. 각 트레이스들(60a~60e)은 각각 대응되는 센싱 전극(50a~50e)에 콘택(65)을 통해 연결될 수 있다.

비교예에 따르면, 트레이스들(60a~60e)는 동일 평면 또는 동일 레벨 상에 배열되며, 상기 제2 방향을 따라 순차적으로 배열된다. 또한, 트레이스들(60a~60e)은 상기 제1 방향으로 연장하며 순차적으로 대응되는 센싱 전극들(50a~50e)과 각각 연결될 수 있다.

비교예에 따르면, 각 센싱 전극(50a~50e)으로부터 각각 트레이스(60a~60e)가 분기되어 동일 평면 상에 배열되므로, 트레이스들(60a~60e)이 배열될 공간 및 패터닝 마진이 감소된다. 또한, 각 센싱 전극(50a~50e)의 면적이 작아질수록 상기 공간 및 패터닝 마진은 더욱 감소된다.

따라서, 예를 들면 도 1에 도시된 제5 센싱 전극(50e)에 연결될 트레이스가 배치될 공간이 부여되지 않을 수 있으며, 이 경우 센싱 전극(50a~50e)의 면적을 증가시켜야 하며 터치 센서의 해상도 및 감도를 약화시킬 수 있다.

도 2 및 도 3은 각각 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 센싱 전극들(110)이 상기 제1 방향으로 배열되어 센싱 전극 열이 형성되며, 복수의 센싱 전극 열들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.

예를 들면, 제1 내지 제5 센싱 전극들(110a~110e)이 상기 제1 방향을 따라 배열되어 상기 센싱 전극 열을 형성할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 트레이스들은 서로 다른 층 또는 레벨들에 걸쳐 분포될 수 있다. 상기 트레이스들은 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e), 및 상기 제1 트레이스 보다 상층에 위치하는 제2 트레이스들(130b, 130d)를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 도 3을 참조하면, 기재층(100) 상에 센싱 전극들(110)이 형성되며, 센싱 전극들(110)을 덮는 제1 층간 절연막(142)이 형성될 수 있다. 제1 층간 절연막(142) 상에는 제2 층간 절연막(144)이 형성될 수 있다.

기재층(100)은 센싱 전극(110) 형성을 위해 기판 또는 베이스로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 센싱 전극(110)이 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용된다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)은 화상 표시 장치의 하드 코팅층 또는 윈도우를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)은 센싱 전극(110)이 직접 형성되는 표시 패널을 지칭할 수도 있다.

예를 들면, 기재층(100)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 기판, 또는 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 유리, 고분자 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 고분자의 예로서, 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 들 수 있다. 상기 무기 절연 물질의 예로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등을 들 수 있다.

층간 절연막들(142, 144)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다

제1 트레이스들(120a, 120c, 120e)은 제1 층간 절연막(142) 상에 배치될 수 있다. 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e)은 제1 층간 절연막(142) 내에 형성된 제1 콘택(125)을 통해 대응되는 각 센싱 전극(110a, 110c, 110e)과 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들면, 제1 층간 절연막(142) 내에 각 센싱 전극(110a, 110c, 110e)의 상면을 일부 노출시키는 콘택 홀을 형성할 수 있다. 상기 콘택 홀을 채우는 제1 도전막을 제1 층간 절연막(142) 상에 형성한 후, 상기 제1 도전막을 라인 형태로 패터닝하여 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e)을 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e) 및 제1 콘택(125)은 실질적으로 단일 부재로서 형성될 수 있다.

제2 트레이스들(130b, 130d)은 제2 층간 절연막(144) 상에 배치될 수 있다. 제2 트레이스들(130b, 130d)은 제2 층간 절연막(144) 및 제1 층간 절연막(142)을 관통하는 제2 콘택(135)을 통해 대응되는 각 센싱 전극(110b, 110d)과 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들면, 제2 층간 절연막(144) 및 제1 층간 절연막(142)을 관통하여 각 센싱 전극(110b, 110d)의 상면을 일부 노출시키는 콘택 홀을 형성할 수 있다. 상기 콘택 홀을 채우는 제2 도전막을 제2 층간 절연막(144) 상에 형성한 후, 상기 제2 도전막을 라인 형태로 패터닝하여 제2 트레이스들(130b, 130d)을 형성할 수 있다. 이 경우, 제2 트레이스들(130b, 130d) 및 제2 콘택(135)은 실질적으로 단일 부재로서 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e) 및 제2 트레이스들(130b, 130d)는 교대로 대응되는 센싱 전극들(110a~110e)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e) 및 제2 트레이스들(130b, 130d)은 평면 방향에서 상기 제2 방향을 따라 교대로 배열되며, 상기 제1 방향으로 길이가 증가되면서 대응되는 센싱 전극들(110a~110e)과 전기적으로 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 트레이스들(120a, 120c, 120e) 및 제2 트레이스들(130b, 130d)이 층간 절연막들(142, 144)에 의해 수직 방향으로 서로 다른 층에 분산될 수 있다.

트레이스들(120, 130)이 배치되는 공간이 3차원적으로 확장되면서, 정렬 마진 또는 패터닝 마진이 추가로 확보될 수 있다. 또한, 센싱 전극(110)의 면적으로 추가적으로 감소시킬 수 있으므로, 터치 센서의 센싱 감도 및 해상도를 향상시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 층간 절연막(144) 상에는 제2 트레이스(130b, 130d)를 덮는 상부 절연막(146)이 형성될 수 있다. 상부 절연막(146)은 무기 절연 물질 및/또는 유기 절연물질을 포함하며, 예를 들면, 터치 센서의 패시베이션 층으로 제공될 수 있다.

센싱 전극(110) 및 트레이스들(120, 130)은 금속 및/또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.

예를 들면, 센싱 전극들(110) 및/또는 트레이스들(120, 130)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), 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) 및/또는 트레이스들(120, 130)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) 및/또는 트레이스들(120, 130)은 투명도전성 산화물 및 금속의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110) 및/또는 트레이스들(120, 130)은 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 센서는 자기 정전용량(self capacitance) 방식으로 구동될 수 있다. 예를 들면, 각 센싱 전극(110)은 독립된 섬(island) 패턴으로 배치되며, 각 센싱 전극(110)으로부터 트레이스가 각각 연장될 수 있다. 따라서, 상대적으로 다수의 트레이스들이 배열되므로, 상술한 바와 같이 복수의 레벨들에 3차원적으로 상기 트레이스들을 분산시켜 공간 및 동작 효율을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)의 일면 상에 센싱 전극(110) 및 트레이스들(120, 130)이 형성되고, 기재층(100)의 상기 일면에 대향하는 타면은 상기 터치 센서의 시인면 혹은 터치면에 대응될 수 있다. 이에 따라, 복수의 층들에 배열된 트레이스들(120, 130)에 의한 터치 입력 차폐(shielding)가 방지될 수 있다.

도 4 및 도 5는 각각 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성/구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 이웃하는 제1 트레이스(120) 및 제2 트레이스(130)는 평면 방향에서 서로 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.

예를 들면, 제1 센싱 전극(110a)과 연결되는 제1 트레이스(120a)는 제2 센싱 전극(110b)과 연결되는 제2 트레이스(130b)와 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 또한, 제2 트레이스(130b)는 제3 센싱 전극(110c)과 연결되는 제1 트레이스(120c)와 부분적으로 중첩될 수도 있다.

또한, 제4 센싱 전극(110d)과 연결되는 제2 트레이스(130d)는 제3 센싱 전극(110c) 및/또는 제5 센싱 전극(110e)과 연결되는 제1 트레이스(120c, 120e)와 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 및 제2 트레이스들(120, 130)을 평면 방향에서 서로 중첩 또는 포개지도록 배치함으로써, 트레이스들의 밀집도 또는 집적도를 보다 증가시킬 수 있으며, 센싱 전극(110)의 면적을 추가적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 터치 센서의 해상도 또는 감도를 보다 향상시킬 수 있다.

도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 6을 참조하면, 제1 트레이스(120)는 센싱 전극(110)과 동일한 층 또는 동일 레벨에 배치될 수 있다.

예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 트레이스(120a)는 제1 센싱 전극(110a)과 실질적으로 일체로 연결되어 제1 센싱 전극(110a)으로부터 분기되어 연장될 수 있다.

이 경우, 제2 트레이스(130b)는 제1 층간 절연막(142) 상에 배치되며, 제2 콘택(135)을 통해, 센싱 전극(예를 들면, 제2 센싱 전극(110b))과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 층간 절연막(144)은 제2 트레이스(130b)를 덮으며, 실질적으로 패시베이션 층으로 기능할 수 있다

상술한 바와 같이, 예를 들면 제1 트레이스들(120)을 센싱 전극(110)과 동일 평면 상에 배치시킴으로써, 트레이스들(120, 130)을 서로 다른 층에 분산시키되, 수직 방향으로의 적층 수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 터치 센서의 지나친 두께 증가를 방지하면서, 센싱 감도를 보다 향상시킬 수 있다.

도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 7은 상호 정전용량(mutual capacitance) 방식의 터치 센서를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 터치 센서는 기재층(200) 상에 배열된 센싱 전극들(210) 및 센싱 전극들(210)과 전기적으로 연결되는 트레이스들(220)을 포함할 수 있다. 트레이스들(220)의 일단부들은 패드(230)와 각각 연결될 수 있다.

상기 터치 센서 또는 기재층(200)은 표시 영역(A) 및 주변 영역(B)을 포함할 수 있다. 센싱 전극들(210)은 표시 영역(A) 상에 배치되며, 트레이스들(220)은 주변 영역(B) 상에 배치될 수 있다.

센싱 전극들(200)은 상기 제1 방향을 따라 배열되는 제1 센싱 전극들(210a) 및 상기 제2 방향을 따라 배열되는 제2 센싱 전극들(210b)을 포함할 수 있다.

제1 센싱 전극들(210a)은 상기 제1 방향으로 연장하는 센싱 전극 행들을 형성하며, 제2 센싱 전극들(210b)은 상기 제2 방향으로 연장하는 센싱 전극 열들을 형성할 수 있다.

트레이스들(220)은 상기 센싱 전극 행 및 상기 센싱 전극 열 각각과 전기적으로 연결되며, 패드(230)와 연결될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 트레이스들(220)은 기재층(200)의 주변 영역 상에서 복수의 층들에 분산 배치될 수 있다. 예를 들면, 각 센싱 전극 행과 전기적으로 연결되는 제1 내지 제5 트레이스들(220a~220e)이 도 3에 도시된 바와 같이 제1 층간 절연막 및 제2 층간 절연막 상에 교대로 분산 배치될 수 있다.

트레이스들(220)을 복수의 층에 걸쳐 분산시킴으로써, 상기 터치 센서에 포함되는 주변 영역(B)의 면적을 감소시킬 수 있으며, 센싱 영역(A)의 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 센싱 전극들(210)의 집적도를 보다 향상시켜, 터치 센싱의 해상도 및 감도를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들은 상기 터치 센서가 내장된 화상 표시 장치를 제공한다.

예를 들면, 상기 터치 센서는 화상 표시 장치의 윈도우 및 표시 패널 사이에 삽입될 수 있다.

상기 표시 패널은 예를 들면, 액정 표시(LCD) 패널 또는 유기 전계 발광 표시(OLED) 패널을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 표시 패널은 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로 및 상기 화소 회로와 연결되는 화소부를 포함할 수 있다. 상기 화소 회로는 화소부의 배열에 따라 규칙적으로 배열된 데이터 라인, 스캔 라인, 구동 라인 등과 같은 전극, 배선들을 포함할 수 있다.

상기 화소부는 액정 소자 또는 OLED 소자를 포함하며, 화소 전극 및 대향 전극을 포함할 수 있다. 상기 터치 센서는 상기 화소부 상에 배치될 수 있다.

상술한 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서는 트레이스들을 복수의 층들에 분산 배치함으로써, 트레이스가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 화상 표시 장치의 이미지가 구현되는 표시 영역의 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다.

도 8은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 8을 참조하면, 기재층(100)은 사용자의 시인 측(viewer side) 또는 터치 면을 향해 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(100)은 화상 표시 장치의 윈도우를 포함할 수 있다.

또한, 예를 들면, 기판(105)이 상부 절연층(146) 상에 배치되며 기판(105)은 화상 표시 장치의 표시 패널이 배치되는 디스플레이 측(display side)으로 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기판(105)은 상기 표시 패널을 함께 포괄할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 기재층(100)으로부터 순차적으로 센싱 전극(110), 제1 층간 절연막(142), 제1 트레이스(120), 제2 층간 절연막(144), 제2 트레이스(130), 및 상부 절연층(146) 혹은 기판(105)이 배치될 수 있으며, 트레이스에 의한 터치 신호의 간섭을 억제할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 제1 트레이스(120) 및 제2 트레이스(130)는 각각 제1 트레이스 층 및 제2 트레이스 층을 정의할 수 있다. 제1 트레이스 층 또는 제2 트레이스 층 중 적어도 하나는 그라운드 패턴을 포함할 수 있다.

예를 들면, 디스플레이 측에 인접한 상기 제2 트레이스 층에 있어서, 제2 트레이스(130)를 제외한 나머지 영역은 실질적으로 상기 그라운드 패턴에 의해 점유되거나 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 표시 패널로부터 발생하는 노이즈의 차폐 효과가 구현되며, 상기 트레이스 층은 노이즈 차폐층으로 기능할 수 있다.

도 9는 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서 또는 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 9를 참조하면, 기판(300) 상에 제1 트레이스(310)가 형성될 수 있다. 기판(300)은 상술한 기재층(100)과 실질적으로 동일하거나 유사한 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기판(300)은 화상 표시 장치의 표시 패널(예를 들면, LCD 패널 또는 OLED 패널)을 포함할 수 있다.

제1 트레이스(310)를 덮는 제1 층간 절연막(320)이 기판(300) 상에 형성되며, 제1 층간 절연막(320) 상에는 제2 트레이스(340)가 형성될 수 있다. 제1 층간 절연막(320) 상에는 제2 트레이스(340)를 덮는 제2 층간 절연막(330)이 형성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 콘택(315)은 제2 층간 절연막(330) 및 제1 층간 절연막(320)을 관통하여 제1 트레이스(310)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 콘택(345)은 제2 층간 절연막(330)을 관통하여 제2 트레이스(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들면, 제2 층간 절연막(330) 및 제1 층간 절연막(320)을 식각하여 제1 트레이스(310)를 노출시키는 제1 콘택 홀을 형성하고, 제2 층간 절연막(330)을 식각하여 제2 트레이스(340)를 노출시키는 제2 콘택 홀을 형성할 수 있다. 이후, 상기 제1 콘택 홀 및 제2 콘택 홀에 도전 물질을 충진하여 제1 콘택(315) 및 제2 콘택(345)을 각각 형성할 수 있다.

제2 층간 절연막(330) 상에는 센싱 전극들(350)이 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극(350)은 각각 제1 콘택(315) 및 제2 콘택(345) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 센싱 전극(250)은 각각 제1 트레이스(310) 및 제2 트레이스(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.

제2 층간 절연막(330) 상에는 센싱 전극들(350)을 덮는 상부 절연층(360)이 형성될 수 있다. 상부 절연층(360)은 예를 들면, 터치 센서의 패시베이션 층으로 제공될 수도 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상부 절연층(360) 상에는 광학층(370)이 더 적층될 수도 있다. 광학층(370)은 위상차 필름, 편광층, 하드코팅층, 윈도우 필름 등을 포함할 수 있다. 광학층(370)은 화상 표시 장치의 사용자의 시인 측으로 노출되며, 터치 면을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이, 디스플레이 측으로 배치되는 기판(300) 상에 먼저 트레이스들(310, 340)을 복수의 층 혹은 복수의 레벨에 걸쳐 형성한 후, 터치 센서의 센싱 전극들(350)을 트레이스들(310, 340)과 전기적으로 연결되도록 트레이스들(310, 340) 상에 형성할 수 있다. 이에 따라, 센싱 전극(350)이 트레이스들(310, 340)보다 사용자의 시인 측으로 근접하게 배치되어, 터치 센싱 감도가 향상되며 상기 표시 패널 및/또는 트레이스들(310, 340)로부터의 신호 간섭을 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 디스플레이 측에 더 인접한 제1 트레이스(310)와 동일 층 혹은 동일 레벨에 그라운드 패턴이 더 형성될 수 있다.

100, 200: 기재층
110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 210: 센싱 전극
120a, 120c, 120e: 제1 트레이스
130b, 130d: 제2 트레이스
125: 제1 콘택 135: 제2 콘택
142: 제1 층간 절연막 144: 제2 층간 절연막
146: 상부 절연층

Claims (20)

1. 기판;
   상기 기판 상에 형성된 복수의 센싱 전극들; 및
   상기 센싱 전극들과 전기적으로 연결되며 복수의 층들에 걸쳐 분포된 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 트레이스들은 제1 트레이스들 및 상기 제1 트레이스들의 상층에 배치되는 제2 트레이스들을 포함하는, 터치 센서.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 트레이스들 및 상기 제2 트레이스들은 평면방향에서 서로 교대로 배치되는, 터치 센서.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 센싱 전극들은 센싱 전극 행 또는 센싱 전극 열을 형성하며,
   상기 제1 트레이스들 및 상기 제2 트레이스들은 상기 센싱 전극 행 또는 상기 센싱 전극 열에 포함된 센싱 전극들에 순차적으로 교대로 연결되는, 터치 센서.
   
5. 청구항 2에 있어서, 서로 인접한 상기 제1 트레이스 및 상기 제2 트레이스는 평면 방향에서 적어도 부분적으로 중첩되는, 터치 센서.
   
6. 청구항 2에 있어서, 상기 기판 상에 순차적으로 적층된 제1 층간 절연막 및 제2 층간 절연막을 더 포함하는, 터치 센서.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 층간 절연막은 상기 기판 상에 형성되어 상기 제1 트레이스를 덮고,
   상기 제2 층간 절연막은 상기 제1 층간 절연막 상에 형성되어 상기 제2 트레이스를 덮는, 터치 센서.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 센싱 전극들은 상기 제2 층간 절연막 상에 배치된, 터치 센서.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 센싱 전극과 상기 제1 트레이스를 전기적으로 연결시키는 제1 콘택, 및 상기 센싱 전극과 상기 제2 트레이스를 전기적으로 연결시키는 제2 콘택을 더 포함하는, 터치 센서.
   
10. 청구항 8에 있어서, 상기 기판은 화상 표시 장치의 표시 패널을 포함하며, 상기 센싱 전극은 사용자의 시인 측을 향해 배치되는, 터치 센서.
    
11. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 트레이스는 상기 제1 층간 절연막 상에 배치되며, 상기 제2 트레이스는 상기 제2 층간 절연막 상에 배치되며,
    상기 제1 층간 절연막은 상기 센싱 전극들을 덮는, 터치 센서.
    
12. 청구항 11에 있어서, 상기 기판은 사용자의 시인 면 혹은 터치 면으로 제공되는, 터치 센서.
    
13. 청구항 2에 있어서, 상기 기판 상에 형성되어 상기 센싱 전극들을 덮는 층간 절연막을 더 포함하며,
    상기 제1 트레이스는 상기 센싱 전극들 중 일부와 동일 층에서 직접 연결되며, 상기 제2 트레이스는 상기 층간 절연막 상에 배치되는, 터치 센서.
    
14. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 트레이스 또는 상기 제2 트레이스와 동일 층에 위치하는 그라운드 패턴을 더 포함하는, 터치 센서.
    
15. 청구항 14에 있어서, 상기 그라운드 패턴은 상기 동일 층 내에서, 상기 제1 트레이스 또는 상기 제2 트레이스를 제외한 나머지 영역을 점유하는, 터치 센서.
    
16. 청구항 14에 있어서, 상기 그라운드 패턴은 제1 트레이스 또는 상기 제2 트레이스 중 디스플레이 측에 더 인접한 트레이스와 동일 층에 배치되는, 터치 센서.
    
17. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서는 자기 정전용량(self capacitance) 방식으로 구동되며,
    상기 트레이스들은 상기 센싱 전극들 각각과 직접 연결되는, 터치 센서.
    
18. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서는 상호 정전용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동되며,
    상기 트레이스들은 상기 센싱 전극들에 의해 형성된 각각의 센싱 전극 행 또는 센싱 전극 열과 연결되는, 터치 센서.
    
19. 청구항 18에 있어서, 상기 트레이스들은 상기 기판의 주변부 상에 배치되는, 터치 센서.
    
20. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.

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